JP2013004791A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Silicon)型不揮発性メモリセルを有する不揮発性半導体装置およびその製造に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a nonvolatile semiconductor device having a MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Silicon) type nonvolatile memory cell and a technique effective when applied to the manufacturing thereof.
例えば特開2009−245958号公報(特許文献1)には、アルミニウム酸化物膜をブロック絶縁膜とするMONOS型のNAND型不揮発性半導体メモリ装置が開示されており、メモリセルトランジスタに隣接する選択トランジスタのソース/ドレイン領域において、メモリセルトランジスタ側のソース/ドレイン領域の不純物濃度が他方のソース/ドレイン領域の不純物濃度よりも高くなる製造方法が記載されている。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2009-245958 (Patent Document 1) discloses a MONOS-type NAND nonvolatile semiconductor memory device using an aluminum oxide film as a block insulating film, and a selection transistor adjacent to a memory cell transistor. In this source / drain region, a manufacturing method is described in which the impurity concentration of the source / drain region on the memory cell transistor side is higher than the impurity concentration of the other source / drain region.
また、特開2002−231832号公報(特許文献2)には、選択トランジスタのソース/ドレイン拡散層領域の形状を非対称とするNAND型不揮発性半導体記憶装置が開示されており、メモリセルトランジスタに隣接する選択トランジスタのソース/ドレイン領域において、メモリセルトランジスタ側のソース/ドレイン領域の不純物濃度が他方のソース/ドレイン領域の不純物濃度よりも高いことが記載されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2002-233182 (Patent Document 2) discloses a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device in which the shape of the source / drain diffusion layer region of the selection transistor is asymmetric, and is adjacent to the memory cell transistor. In the source / drain region of the select transistor, the impurity concentration of the source / drain region on the memory cell transistor side is higher than the impurity concentration of the other source / drain region.
データの書き込みおよび消去を電気的に行うことが可能な不揮発メモリは、例えば配線基板上に組み込んだままの状態でデータの書き換えが可能であり、使いやすいことからメモリを必要とする様々な製品に幅広く使用されている。 Nonvolatile memories that can electrically write and erase data can be rewritten, for example, on a wiring board, and are easy to use. Widely used.
特に、電気的一括消去型EEPROM(Electric Erasable Programmable Real Only Memory:以下、フラッシュメモリと言う)は、メモリアレイの一定の範囲(メモリアレイの全てのメモリセルまたは所定のメモリセル群)のデータを一括して電気的に消去する機能を持っている。さらに、フラッシュメモリは、1トランジスタ積層ゲート構造であることからセルの小型化が進み、高集積化への期待も大きい。 In particular, electrical batch erasable EEPROM (Electric Erasable Programmable Real Only Memory: hereinafter referred to as “flash memory”) collects data in a certain range (all memory cells or a predetermined group of memory cells) of the memory array. And has a function to electrically erase. Further, since the flash memory has a one-transistor stacked gate structure, the size of the cell has been reduced, and there is a great expectation for higher integration.
1トランジスタ積層ゲート構造は、1個のメモリセルが、基本的に1個の2層ゲート電界効果トランジスタで構成されている。その2層ゲート電界効果トランジスタは、半導体基板上にトンネル絶縁膜を介して浮遊ゲートを設け、さらにその上に層間膜を介して制御ゲートを積み重ねることで形成されている。データの記憶は、上記浮遊ゲートに電子を注入したり、浮遊ゲートから電子を抜き出したりすることで行われる。 In the one-transistor stacked gate structure, one memory cell is basically composed of one two-layer gate field effect transistor. The two-layer gate field effect transistor is formed by providing a floating gate on a semiconductor substrate via a tunnel insulating film, and further stacking a control gate thereon via an interlayer film. Data is stored by injecting electrons into the floating gate or extracting electrons from the floating gate.
本発明者によって検討された、本願発明が適用される前の不揮発性半導体装置を図24〜図30を用いて説明する。図24〜図28は不揮発性半導体装置を構成するメモリアレイの一部領域(並列接続された複数のメモリ用トランジスタと、これら複数のメモリ用トランジスタのビット線側の端部に設けられたスイッチ用トランジスタ)の要部断面図、図29は不揮発性半導体装置の製造過程で生じる加工不良の一例を説明するメモリアレイの一部領域の要部断面図、図30は不揮発性半導体装置を構成するメモリアレイの一部領域の要部平面図である。なお、図24〜図29に示す断面は図30に示すB−B′線に沿った断面に該当する。 A non-volatile semiconductor device studied by the present inventor before the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 24 to 28 show a part of a memory array constituting a nonvolatile semiconductor device (a plurality of memory transistors connected in parallel and a switch provided at an end of the plurality of memory transistors on the bit line side. FIG. 29 is a fragmentary cross-sectional view of a partial region of a memory array for explaining an example of processing defects occurring in the process of manufacturing a nonvolatile semiconductor device. FIG. 30 is a memory constituting the nonvolatile semiconductor device. It is a principal part top view of the partial area | region of an array. Note that the cross sections shown in FIGS. 24 to 29 correspond to the cross section along the line BB ′ shown in FIG. 30.
図24〜図28を用いて、本願発明が適用される前の不揮発性半導体装置の製造方法を説明する。 A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor device before the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
まず、図24に示すように、半導体基板51の主面に、例えば溝型の素子分離部STIおよびこれに取り囲まれるように配置された活性領域等を形成する。続いて半導体基板51にp型不純物を選択的にイオン注入することにより、pウェル52を形成した後、半導体基板51の主面上に、例えば酸化シリコンからなるトンネル絶縁膜53を形成する。続いて半導体基板51の主面上に、低抵抗多結晶シリコンからなる第1導電膜54を堆積する。
First, as shown in FIG. 24, for example, a trench-type element isolation portion STI and an active region arranged so as to be surrounded by the trench-type element isolation portion are formed on the main surface of the
次に、図25に示すように、レジストパターン55をマスクとしたドライエッチングにより、第1導電膜54およびトンネル絶縁膜53を順次加工して、メモリ用トランジスタ領域に第1導電膜54およびトンネル絶縁膜53を残す。その後、レジストパターン55を除去する。
Next, as shown in FIG. 25, the first
次に、図26に示すように、半導体基板51の主面上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜56bを形成する。絶縁膜56bの厚さは、例えば4nmである。続いて半導体基板51の主面上に、窒化シリコンからなる絶縁膜56cおよび酸化シリコンからなる絶縁膜56tを順次形成する。続いて半導体基板51の主面上に、例えば低抵抗多結晶シリコンからなる第2導電膜57および、例えば酸化シリコンからなるキャップ絶縁膜58を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 26, an
次に、図27に示すように、レジストパターン59をマスクとしたドライエッチングによりキャップ絶縁膜58、第2導電膜57、および絶縁膜56t,56c,56bを順次加工する。これにより、メモリ用トランジスタ領域にメモリ用トランジスタの第2導電膜57からなる制御ゲート電極CG、および絶縁膜56t,56c,56bからなる層間膜56Mを形成する。同時に、スイッチ用トランジスタ領域にスイッチ用トランジスタの第2導電膜57からなるスイッチゲート電極SG、および絶縁膜56t,56c,56bからなるゲート絶縁膜56Sを形成する。その後、レジストパターン59を除去する。
Next, as shown in FIG. 27, the cap
次に、図28に示すように、レジストパターン60によりスイッチ用トランジスタ領域を覆い、このレジストパターン60をマスクとしたドライエッチングにより第1導電膜54を加工する。これにより、メモリ用トランジスタ領域にメモリ用トランジスタの第1導電膜54からなる浮遊ゲート電極FGを形成する。ここで、スイッチ用トランジスタ領域の活性領域が削れるのを防ぐために、スイッチ用トランジスタ領域をレジストパターン60により覆っている。その後、レジストパターン60を除去する。これにより、メモリ用トランジスタ領域には、複数のメモリ用トランジスタの制御ゲート電極CGおよび浮遊ゲート電極FGからなる2層ゲートが形成され、スイッチ用トランジスタ領域には、スイッチ用トランジスタのスイッチゲート電極SGが形成される。
Next, as shown in FIG. 28, the switch transistor region is covered with a
ところで、スイッチ用トランジスタ領域とメモリ用トランジスタ領域との境界部には、素子分離部STIが形成されている。仮にこの素子分離部STIが上記境界部に形成されておらず、かつ第1導電膜54を上記境界部に残さないように第1導電膜54を加工すると、例えば図29に示すように、半導体基板51(pウェル52)の一部が削れて段差61が形成される。この段差61が形成されると、後の工程で形成されるソース領域、ドレイン領域、またはシリサイド層の導電性が阻害されるなどの問題が生じる。そこで、このような問題を回避するために、前述の図28に示したように、上記境界部には素子分離部STIを形成し、素子分離部STIの上に第1導電膜54の端部を配置し、さらに第1導電膜54の端部を第2導電膜57によって覆うなどの工夫をしている。
Meanwhile, an element isolation portion STI is formed at the boundary between the switching transistor region and the memory transistor region. If the first
しかしながら、スイッチ用トランジスタ領域とメモリ用トランジスタ領域との境界部に形成された素子分離部STIは、不揮発性メモリセル動作に必要な部位ではなく、不揮発性半導体装置の高集積化の阻害要因となっている。 However, the element isolation portion STI formed at the boundary between the switching transistor region and the memory transistor region is not a part necessary for the operation of the nonvolatile memory cell, and becomes an obstacle to the high integration of the nonvolatile semiconductor device. ing.
例えば図30に示すように、メモリ用トランジスタのチャネル領域をワード線に対して交差する方向(図30に示すx方向)でレイアウトを見ると、メモリ用トランジスタ領域では、隣接するメモリ用トランジスタの2層ゲート(制御ゲート電極CGおよび浮遊ゲート電極FG)間のスペースS2は2F(F(minimum feature size):最小加工寸法)とすることができる。一方、スイッチ用トランジスタ領域とメモリ用トランジスタ領域との境界部では、メモリアレイの端部に位置するメモリ用トランジスタの2層ゲート(制御ゲート電極CGおよび浮遊ゲート電極FG)とスイッチ用トランジスタのスイッチゲート電極SGとの間のスペースS3として、6F(F:最小加工寸法)が必要となる。これは、素子分離部STIおよび接続孔の合わせ余裕等を考慮するためである。
For example, as shown in FIG. 30, when the layout is viewed in the direction crossing the channel region of the memory transistor with respect to the word line (the x direction shown in FIG. 30), the memory transistor region has 2 A space S2 between the layer gates (the control gate electrode CG and the floating gate electrode FG) can be 2F (F (minimum feature size)). On the other hand, at the boundary between the switch transistor region and the memory transistor region, the two-layer gate (control gate electrode CG and floating gate electrode FG) of the memory transistor located at the end of the memory array and the switch gate of the
本発明の目的は、不揮発性半導体装置の高集積化を図ることのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of achieving high integration of a nonvolatile semiconductor device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in this application, an embodiment of a representative one will be briefly described as follows.
この実施の形態は、半導体基板の主面上に並列接続された複数のメモリ用トランジスタと、複数のメモリ用トランジスタのビット線側の端部に設けられたスイッチ用トランジスタとを有する半導体装置であって、スイッチ用トランジスタのスイッチゲート電極と、スイッチ用トランジスタに隣接するメモリ用トランジスタのメモリゲート電極との間の半導体基板には、スイッチ用トランジスタの一方のソース/ドレイン領域として機能し、同時にメモリ用トランジスタのドレイン領域として機能する半導体領域が形成されており、スイッチ用トランジスタのメモリ用トランジスタ側の一方のソース/ドレイン領域を構成する半導体領域の形状と、スイッチ用トランジスタのメモリ用トランジスタと反対側(ビット線側)の他方のソース/ドレイン領域を構成する半導体領域の形状とが非対称となっている。 This embodiment is a semiconductor device having a plurality of memory transistors connected in parallel on the main surface of a semiconductor substrate and a switching transistor provided at an end of the plurality of memory transistors on the bit line side. The semiconductor substrate between the switch gate electrode of the switch transistor and the memory gate electrode of the memory transistor adjacent to the switch transistor functions as one source / drain region of the switch transistor, and at the same time for the memory A semiconductor region functioning as a drain region of the transistor is formed, the shape of the semiconductor region constituting one source / drain region on the memory transistor side of the switching transistor, and the opposite side of the switching transistor to the memory transistor ( The other source / drain on the bit line side) The shape of the semiconductor region constituting the emission region are asymmetrical.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by one embodiment of a representative one will be briefly described as follows.
スイッチ用トランジスタ領域とメモリ用トランジスタ領域との境界部の面積を縮小することにより、不揮発性半導体装置の高集積化を図ることができる。 By reducing the area of the boundary portion between the switching transistor region and the memory transistor region, high integration of the nonvolatile semiconductor device can be achieved.
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other, and one is the other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、また、以下の実施の形態において、ウエハと言うときは、Si(Silicon)単結晶ウエハを主とするが、それのみではなく、SOI(Silicon On Insulator)ウエハ、集積回路をその上に形成するための絶縁膜基板等を指すものとする。その形も円形またはほぼ円形のみでなく、正方形、長方形等も含むものとする。 Further, in the drawings used in the following embodiments, hatching may be added to make the drawings easy to see even if they are plan views. In the following embodiments, the term “wafer” mainly refers to a Si (Silicon) single crystal wafer. However, not only that, but also an SOI (Silicon On Insulator) wafer and an integrated circuit are formed thereon. It shall refer to an insulating film substrate or the like. The shape includes not only a circle or a substantially circle but also a square, a rectangle and the like.
また、以下の実施の形態においては、電界効果トランジスタを代表するMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)をMISと略し、nチャネル型のMISFETをnMISと略す。また、nチャネル型のメモリ用トランジスタをメモリ用nMISと記載し、nチャネル型のスイッチ用トランジスタをスイッチ用nMISと記載する。 In the following embodiments, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) representing a field effect transistor is abbreviated as MIS, and an n-channel type MISFET is abbreviated as nMIS. An n-channel memory transistor is referred to as a memory nMIS, and an n-channel switch transistor is referred to as a switching nMIS.
また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 In all the drawings for explaining the following embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals in principle, and repeated description thereof is omitted. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1による不揮発性半導体装置の構造を図1および図2を用いて説明する。図1は不揮発性半導体装置のメモリアレイを構成する並列接続された複数のメモリ用nMISの配置と、これら複数のメモリ用nMISの端部(ビット線側の端部)に設けられたスイッチ用nMISの配置とを説明する要部平面図、図2は図1のA−A′線(メモリ用nMISのチャネル領域をワード線に対して交差する方向に沿って切断した線)に沿った断面に該当する複数のメモリ用nMISおよびスイッチ用nMISの要部断面図である。
(Embodiment 1)
The structure of the nonvolatile semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an arrangement of a plurality of memory nMISs connected in parallel that constitute a memory array of a nonvolatile semiconductor device, and a switch nMIS provided at an end portion (end portion on the bit line side) of the plurality of memory nMISs. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1 (a line obtained by cutting the channel region of the memory nMIS along the direction intersecting the word line). It is principal part sectional drawing of the corresponding nMIS for memory and nMIS for switches.
図1では、4ビット(図1中、点線で囲んだ領域が1ビット(1単位))分のメモリ用nMIS(Qm)および2つのスイッチ用nMIS(Qs)のみを示しているが、これに限定されるものではない。また、本発明の実施の形態1では、特に言及しない限り、メモリ用nMIS(Qm)のビット線側に接続されるスイッチ用nMIS(Qs)の構成について説明する。従って、図1には、ビット線側における複数のメモリ用nMIS(Qm)の端部に設けられたスイッチ用nMIS(Qs)の平面レイアウトのみを示しているが、ソース線側における複数のメモリ用nMISの端部に設けられたスイッチ用nMISの平面レイアウトも図1とほぼ同様である。 In FIG. 1, only the memory nMIS (Qm) and two switch nMISs (Qs) for 4 bits (the area surrounded by the dotted line in FIG. 1 is 1 bit (one unit)) are shown. It is not limited. In the first embodiment of the present invention, the configuration of the switching nMIS (Qs) connected to the bit line side of the memory nMIS (Qm) will be described unless otherwise specified. Therefore, FIG. 1 shows only the planar layout of the switch nMIS (Qs) provided at the end of the plurality of memory nMISs (Qm) on the bit line side. The planar layout of the switch nMIS provided at the end of the nMIS is substantially the same as that shown in FIG.
図1および図2に示すように、半導体基板1の主面(デバイス形成面)の素子分離部STIに囲まれた活性領域ACTに、複数のメモリ用nMIS(Qm)が配置されている。このメモリ用nMIS(Qm)のソース領域Sおよびドレイン領域Dは、所謂LDD(Lightly Doped Drain)構造であり、それぞれ相対的に低濃度のn−型の半導体領域10と、そのn−型の半導体領域10よりも不純物濃度の高い相対的に高濃度のn+型の半導体領域13とから構成されている。n−型の半導体領域10はメモリ用nMIS(Qm)のチャネル領域側に配置され、n+型の半導体領域13はメモリ用nMIS(Qm)のチャネル領域側からn−型の半導体領域10分だけ離れた位置に配置されている。n−型の半導体領域10の半導体基板1の主面からの深さは、例えば0.1μmである。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of memory nMISs (Qm) are arranged in the active region ACT surrounded by the element isolation portion STI on the main surface (device formation surface) of the
このソース領域Sとドレイン領域Dとの間の半導体基板1の主面上には、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGが第2方向(図1中のy方向:ワード線が延在する方向)に延在しており、その第2方向(y方向)に沿って、複数のメモリ用nMIS(Qm)が素子分離部STIを介して隣接している。メモリゲート電極MGのゲート長は、例えば0.1μmである。
On the main surface of the
また、上記第2方向(y方向)と直交する第1方向(図1中のx方向:ワード線が延在する方向と直交する方向)に沿って、複数のメモリ用nMIS(Qm)が配置されているが、隣接するメモリ用nMIS(Qm)はソース領域Sまたはドレイン領域Dを共有している。従って、第1方向(x方向)に沿って隣接するメモリ用nMIS(Qm)では、それぞれのメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGがドレイン領域Dまたはソース領域Sを挟んで配置されている。 Also, a plurality of memory nMISs (Qm) are arranged along a first direction (x direction in FIG. 1; a direction perpendicular to the direction in which the word lines extend) orthogonal to the second direction (y direction). However, the adjacent memory nMIS (Qm) shares the source region S or the drain region D. Accordingly, in the memory nMIS (Qm) adjacent in the first direction (x direction), the memory gate electrode MG of each memory nMIS (Qm) is disposed with the drain region D or the source region S interposed therebetween. .
さらに、第1方向(x方向)に沿って配置された複数のメモリ用nMIS(Qm)のビット線側の端部には、スイッチ用nMIS(Qs)が配置されている。このスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDH,SDLは所謂LDD構造である。また、メモリ用nMIS(Qm)側のソース/ドレイン領域SDHは、相対的に低濃度のn−型の半導体領域10と、そのn−型の半導体領域10よりも不純物濃度の高い相対的に高濃度のn+型の半導体領域13とから構成されており、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLは、相対的に低濃度のn−型の半導体領域9と、そのn−型の半導体領域9よりも不純物濃度の高い相対的に高濃度のn+型の半導体領域13とから構成されている。n−型の半導体領域9の半導体基板1の主面からの深さは、例えば0.2μmである。すなわち、メモリ用nMIS(Qm)側のソース/ドレイン領域SDHの形状とメモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLの形状とは非対称となっている。
Further, a switching nMIS (Qs) is arranged at the bit line side end of the plurality of memory nMISs (Qm) arranged along the first direction (x direction). The source / drain regions SDH and SDL of the switch nMIS (Qs) have a so-called LDD structure. Further, the source / drain region SDH on the memory nMIS (Qm) side has a relatively low concentration n −
このソース/ドレイン領域SDHとソース/ドレイン領域SDLとの間の半導体基板1の主面上には、スイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGが第2方向(図1中のy方向)に延在しており、その第2方向(y方向)に沿って、複数のスイッチ用nMIS(Qs)が素子分離部STIを介して隣接している。スイッチゲート電極SGのゲート長は、例えば0.4μmである。
On the main surface of the
さらに、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との第1方向(x方向)に沿った境界部には素子分離部STIは形成されていない。この境界部には、メモリ用nMIS(Qm)のドレイン領域Dとして機能し、同時にスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDHとして機能する半導体領域(n−型の半導体領域10およびn+型の半導体領域13)が半導体基板1の主面に形成されている。
Further, the element isolation portion STI is not formed at the boundary portion along the first direction (x direction) between the memory nMIS region and the switch nMIS region. At this boundary, the semiconductor region (n −
なお、第1方向(x方向)に沿って配置された複数のメモリ用nMIS(Qm)のソース線側の端部にも、ビット線側と同様に、スイッチ用nMISが配置されている。ただし、このソース線側のスイッチ用nMISのソース/ドレイン領域は、ビット線側のスイッチ用nMISのソース/ドレイン領域SDH,SDLと同様の構成(非対称の形状)であってもよく、またはメモリ用nMIS(Qm)のソース領域Sまたはドレイン領域Dと同様の構成(対称の形状)であってもよい。 Note that, similarly to the bit line side, switching nMISs are also arranged at the source line side ends of the plurality of memory nMISs (Qm) arranged along the first direction (x direction). However, the source / drain regions of the switch nMIS on the source line side may have the same configuration (asymmetric shape) as the source / drain regions SDH and SDL of the switch nMIS on the bit line side, or for memory A configuration (symmetric shape) similar to that of the source region S or the drain region D of nMIS (Qm) may be used.
メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGは、例えばn型の低抵抗多結晶シリコンからなる導電膜によって構成されている。半導体基板1とメモリゲート電極MGとの間には、絶縁膜4b、電荷蓄積層CSL、および絶縁膜5tの積層膜(以下、絶縁膜4b,5tおよび電荷蓄積層CSLと記す)からなるゲート絶縁膜(第1ゲート絶縁膜)が設けられている。電荷蓄積層CSLは、例えば窒化シリコンからなり、その厚さは、例えば15nmである。絶縁膜4b,5tは、例えば酸化シリコンからなり、絶縁膜4bの厚さは、例えば1.5nm、絶縁膜5tの厚さは、例えば2.5nm以上である。絶縁膜4b,5tは窒素を含んだ酸化シリコンで形成することもできる。絶縁膜4b,5tおよび電荷蓄積層CSLからなるゲート絶縁膜下の半導体基板1(pウェルPW)の主面には、例えばヒ素が導入されてn型の半導体領域3nが形成されている。この半導体領域3nは、メモリ用nMIS(Qm)のチャネル形成用の半導体領域であり、この半導体領域3nによりメモリ用nMIS(Qm)のしきい値電圧が所定の値に設定されている。
The memory gate electrode MG of the memory nMIS (Qm) is formed of a conductive film made of, for example, n-type low-resistance polycrystalline silicon. Between the
スイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGは、例えばn型の低抵抗多結晶シリコンからなる導電膜によって構成されている。半導体基板1とスイッチゲート電極SGとの間には、ゲート絶縁膜5(第2ゲート絶縁膜)が設けられている。ゲート絶縁膜5は、例えば酸化シリコンからなり、その厚さは、例えば20nmである。このゲート絶縁膜5下の半導体基板1(pウェルPW)の主面には、例えばボロンが導入されてp型の半導体領域3pが形成されている。この半導体領域3pは、スイッチ用nMIS(Qs)のチャネル形成用の半導体領域であり、この半導体領域3pによりスイッチ用nMIS(Qs)のしきい値電圧が所定の値に設定されている。
The switch gate electrode SG of the switch nMIS (Qs) is formed of a conductive film made of, for example, n-type low-resistance polycrystalline silicon. A gate insulating film 5 (second gate insulating film) is provided between the
メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGおよびスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGのそれぞれの両側面には、例えば酸化シリコンからなるサイドウォール12が形成されている。また、メモリゲート電極MGの上面およびスイッチゲート電極SGの上面には、例えばニッケルシリサイド(NiSi)、コバルトシリサイド(CoSi2)等のようなシリサイド層14が形成されている。シリサイド層14を形成することによりメモリゲート電極MGおよびスイッチゲート電極SGの低抵抗化を図ることができる。上記シリサイド層14は、メモリ用nMIS(Qm)のソース領域Sおよびドレイン領域Dの一部を構成するn+型の半導体領域13の表面、ならびにスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDH,SDLの一部を構成するn+型の半導体領域13の表面にも形成されている。
さらに、複数のメモリ用nMIS(Qm)およびスイッチ用nMIS(Qs)は層間絶縁膜15により覆われている。層間絶縁膜15は、例えば下層を窒化シリコン、上層を酸化シリコンとする積層膜からなる。層間絶縁膜15には、メモリ用nMIS(Qm)のソース領域Sおよびドレイン領域Dの一部を構成するn+型の半導体領域13の表面に形成されたシリサイド層14、ならびにスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDH,SDLの一部を構成するn+型の半導体領域13の表面に形成されたシリサイド層14にそれぞれ達する接続孔CNTが形成されている。
Further, the plurality of memory nMISs (Qm) and the switch nMISs (Qs) are covered with an
接続孔CNTの内部にはプラグ16が埋め込まれており、このプラグ16を介して第1層目の配線M1がメモリ用nMIS(Qm)のソース領域Sまたはドレイン領域D、ならびにスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDH,SDLに接続されている。プラグ16は、例えばチタンと窒化チタンとの積層膜等からなる相対的に薄い導電膜からなるバリア膜、およびそのバリア膜に包まれるように形成されたタングステンまたはアルミニウム等からなる相対的に厚い導電膜からなる積層膜によって構成される。配線M1は、例えばタングステンまたはアルミニウム等からなる金属膜によって構成される。
A
このように、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部には、メモリ用nMIS(Qm)のドレイン領域Dとして機能し、同時にスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDHとして機能する半導体領域(n−型の半導体領域10およびn+型の半導体領域13)が形成されている。従って、この境界部を介して第1方向(x方向)に沿って隣接するメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGとスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGとの間のスペースS1は、半導体領域(n−型の半導体領域10およびn+型の半導体領域13)に接続する接続孔CNTを形成できるスペースとすることができる。例えば最小加工寸法をFとすると、合わせ余裕等を考慮しても上記スペースS1は2Fとすることができる。メモリ用nMIS領域に形成される第1方向(x方向)に沿って隣接するメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MG間のスペースS2も2Fとすることができることから、第1方向(x方向)に沿って隣接するメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGとスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGとの間のスペースS1と、メモリ用nMIS領域に形成される第1方向(x方向)に沿って隣接するメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MG間のスペースS2とを同じ(2F)とすることができる。
Thus, at the boundary between the memory nMIS region and the switch nMIS region, it functions as the drain region D of the memory nMIS (Qm) and at the same time functions as the source / drain region SDH of the switch nMIS (Qs). Semiconductor regions (n −
例えば前述した図30を用いて説明した、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部に素子分離部STIを有する場合は、この境界部を介して第1方向(x方向)に沿って隣接するメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGとスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGとの間のスペースS3は6Fである。従って、本実施の形態1による境界部では、上記素子分離部STIを有する境界部よりも、ソース側も合わせると第1方向(x方向)に沿って8F(4F×2)分短くなる。また、本実施の形態1によるメモリ用nMIS(Qm)の1ビット(図1中に点線で囲んだ領域)のセルサイズが、例えば5F×3Fで構成されると、セルサイズ換算で2.7セル分の縮小効果がある。 For example, when the element isolation portion STI is provided at the boundary portion between the memory nMIS region and the switch nMIS region described with reference to FIG. 30 described above, the first portion (x direction) passes through this boundary portion. A space S3 between the memory gate electrode MG of the adjacent memory nMIS (Qm) and the switch gate electrode SG of the switch nMIS (Qs) is 6F. Accordingly, the boundary portion according to the first embodiment is shorter than the boundary portion having the element isolation portion STI by 8F (4F × 2) along the first direction (x direction) when the source side is also combined. Further, when the cell size of 1 bit (area surrounded by a dotted line in FIG. 1) of the memory nMIS (Qm) according to the first embodiment is configured to be, for example, 5F × 3F, the cell size is converted to 2.7. There is a reduction effect of cells.
ところで、本実施の形態1においては、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部に、メモリ用nMIS(Qm)のドレイン領域Dとして機能し、同時にスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDHとして機能する半導体領域(n−型の半導体領域10およびn+型の半導体領域13)が形成される。この半導体領域は、メモリ用nMIS(Qm)の動作特性に必要とする不純物分布に設定する必要がある。しかし、スイッチ用nMIS(Qs)のメモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLの不純物分布を、メモリ用nMIS(Qm)のソース/ドレイン領域SDHの不純物分布と同じとすると、スイッチ用nMIS(Qs)のメモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLに高い外部電圧が印加された場合、接合リークがなどの不良が生じるおそれがある。
By the way, in the first embodiment, it functions as the drain region D of the memory nMIS (Qm) at the boundary between the memory nMIS region and the switch nMIS region, and at the same time, the source / drain of the switch nMIS (Qs). Semiconductor regions (n −
そこで、スイッチ用nMIS(Qs)では、メモリ用nMIS(Qm)側のソース/ドレイン領域SDHを構成する半導体領域の形状と、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLを構成する半導体領域の形状とを非対称とする。具体的には、メモリ用nMIS(Qm)側のソース/ドレイン領域SDHの一部を構成するn−型の半導体領域10の形状(不純物濃度および半導体基板1の主面からの深さ)と、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLの一部を構成するn−型の半導体領域9の形状(不純物濃度および半導体基板1の主面からの深さ)とが非対称となるように、スイッチゲート電極SGの両側の半導体基板1の主面にn−型の半導体領域9およびn−型の半導体領域10が形成される。
Therefore, in the switching nMIS (Qs), the shape of the semiconductor region constituting the source / drain region SDH on the memory nMIS (Qm) side, and the source / drain on the side opposite to the memory nMIS (Qm) (bit line side) The shape of the semiconductor region constituting the region SDL is asymmetric. Specifically, the shape (impurity concentration and depth from the main surface of the semiconductor substrate 1) of the n −
すなわち、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLの一部を構成するn−型の半導体領域9の半導体基板1の主面からの深さを、例えば0.2μm、メモリ用nMIS(Qm)側のソース/ドレイ領域SDHの一部を構成するn−型の半導体領域10の半導体基板1の主面からの深さを、例えば0.1μmとし、前者の方が後者よりも、半導体基板1の主面から深くなるように形成する。さらに、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLの一部を構成するn−型の半導体領域9の不純物濃度は、メモリ用nMIS(Qm)側のソース/ドレイ領域SDHの一部を構成するn−型の半導体領域10の不純物濃度よりも低くなるように形成する。従って、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)にあるソース/ドレイン領域SDLの一部を構成するn−型の半導体領域9の方が、メモリ用nMIS(Qm)側にあるソース/ドレイン領域SDHの一部を構成するn−型の半導体領域10よりも半導体基板1の主面から深く、かつ低濃度に形成されている。
That is, the depth from the main surface of the
これにより、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部に隣接するメモリ用nMIS(Qm)では、その動作特性に必要とする不純物分布を有するn−型の半導体領域10とn+型の半導体領域13とから構成されるドレイン領域Dを備えることができる。一方、スイッチ用nMIS(Qs)では、メモリ用nMISと反対側(ビット線側)にn−型の半導体領域10よりも低濃度の不純物分布を有するn−型の半導体領域9とn+型の半導体領域13とから構成されるソース/ドレイン領域SDLを備えることができるので、このソース/ドレイン領域SDLに高い外部電圧が印加されても、接合リークが抑えられて、耐圧を維持することができる。
As a result, in the memory nMIS (Qm) adjacent to the boundary between the memory nMIS region and the switch nMIS region, the n −
本発明の実施の形態1による不揮発性半導体装置の製造方法を図3〜図21を用いて工程順に説明する。図3、図5〜図7、図9〜図11、図13〜図19、および図21はメモリ用nMIS領域およびビット線側のスイッチ用nMIS領域の要部断面図(前述の図2と同じ領域の要部断面図)であり、図4、図8、図12、図20、および図22はメモリ用nMIS領域およびビット線側のスイッチ用nMIS領域の要部平面図(前述の図1と同じ領域の要部平面図)である。 A method of manufacturing the nonvolatile semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described in the order of steps with reference to FIGS. 3, 5 to 7, 9 to 11, 13 to 19, and 21 are cross-sectional views of main parts of the memory nMIS region and the switch nMIS region on the bit line side (the same as FIG. 2 described above). 4, FIG. 8, FIG. 12, FIG. 20, and FIG. 22 are plan views of relevant parts of the memory nMIS region and the switch nMIS region on the bit line side (as shown in FIG. 1 and FIG. 1). It is a principal part top view of the same area | region.
まず、図3および図4に示すように、例えばp型の単結晶シリコンからなる半導体基板(この段階では半導体ウエハと称する平面略円形状の半導体の薄板)1の主面に、例えば溝型の素子分離部STIおよびこれに取り囲まれるように配置された活性領域ACTを形成する。すなわち、半導体基板1の所定箇所に分離溝を形成した後、半導体基板1の主面上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜を堆積し、さらにその絶縁膜が分離溝内にのみ残されるように絶縁膜をCMP(Chemical Mechanical Polishing)法等によって研磨することで、分離溝内に絶縁膜を埋め込む。このようにして素子分離部STIを形成する。
First, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, for example, a groove type is formed on the main surface of a
次に、半導体基板1に対して酸化処理を施すことにより、半導体基板1の主面に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜2を形成する。絶縁膜2の厚さは、例えば20nmである。続いて半導体基板1にp型不純物を選択的にイオン注入することにより、pウェルPWを形成する。p型不純物のイオン注入濃度は、例えば5×1012〜1×1013cm−2である。
Next, by subjecting the
次に、スイッチ用nMIS領域をレジストパターンRP1で覆い、メモリ用nMIS領域の半導体基板1にn型不純物、例えばヒ素を選択的にイオン注入する。これにより、メモリ用nMIS領域の半導体基板1に、メモリ用nMIS(Qm)のチャネル形成用のn型の半導体領域3nを形成する。その後、レジストパターンRP1は除去する。また同様にして、メモリ用nMIS領域をレジストパターンで覆い、スイッチ用nMIS領域の半導体基板1にp型不純物、例えばボロンを選択的にイオン注入する。これにより、スイッチ用nMIS領域の半導体基板1に、スイッチ用nMIS(Qs)のチャネル形成用のn型の半導体領域3pを形成する。
Next, the switch nMIS region is covered with a resist pattern RP1, and an n-type impurity such as arsenic is selectively ion-implanted into the
次に、図5に示すように、メモリ用nMIS領域の絶縁膜2を除去した後、半導体基板1に対して熱処理を施すことにより、半導体基板1にイオン注入したn型不純物を活性化させる。
Next, as shown in FIG. 5, after removing the insulating
次に、図6に示すように、メモリ用nMIS領域の半導体基板1の主面上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜4bを形成する。絶縁膜4bは、例えば熱酸化法またはISSG(In-Site Steam Generation)酸化法により形成され、その厚さは、例えば1.5nmである。続いて半導体基板1の主面上に、窒化シリコンからなる電荷蓄積層CSLおよび酸化シリコンからなる絶縁膜4tを順次形成する。電荷蓄積層CSLはCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成され、その厚さは、例えば15nmである。絶縁膜4tは、例えばCVD法またはISSG酸化法により形成され、その厚さは、例えば2nmである。絶縁膜4b,4tは窒素を含んだ酸化シリコンで形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 6, an insulating
次に、図7および図8に示すように、メモリ用nMIS領域をレジストパターンRP2で覆い、スイッチ用nMIS領域の絶縁膜4tをフッ化水素酸(ウエットエッチング)により除去して、スイッチ用nMIS領域の電荷蓄積層CSLを露出させる。その後、レジストパターンRP2を除去する。
Next, as shown in FIGS. 7 and 8, the memory nMIS region is covered with a resist pattern RP2, the insulating
次に、図9に示すように、スイッチ用nMIS領域の電荷蓄積層CSLを熱リン酸(ウエットエッチング)により除去した後、さらにスイッチ用nMIS領域の絶縁膜2およびメモリ用nMIS領域の絶縁膜4tをフッ化水素酸(ウエットエッチング)により除去する。続いて電荷蓄積層CSL(メモリ用nMIS領域)および半導体基板1(スイッチ用nMIS領域)の表面を洗浄した後、半導体基板1に対して酸化処理を施す。この酸化処理は、例えばウエット酸化を行った後にISSG酸化を行う方法またはISSG酸化を行った後ウエット酸化を行う方法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 9, after the charge storage layer CSL in the switching nMIS region is removed by hot phosphoric acid (wet etching), the insulating
これにより、メモリ用nMIS領域では電荷蓄積層CSL上に絶縁膜5tを形成し、スイッチ用nMIS領域では半導体基板1の主面上に絶縁膜5を形成する。絶縁膜5t,5は、例えば酸化シリコンからなり、電荷蓄積層CSL上に形成された絶縁膜5tの厚さは、例えば2.5nm以上であり、半導体基板1の主面上に形成された絶縁膜5の厚さは、例えば20nmである。メモリ用nMIS領域では絶縁膜4b,5tおよび電荷蓄積層CSLがメモリ用nMIS(Qm)のゲート絶縁膜(第1ゲート絶縁膜)となり、スイッチ用nMIS領域では絶縁膜5がスイッチ用nMIS(Qs)のゲート絶縁膜(第2ゲート絶縁膜)となる。
Thus, the insulating
次に、図10に示すように、半導体基板1の主面上に、低抵抗多結晶シリコンからなる導電膜6および酸化シリコンからなる絶縁膜7を順次堆積する。導電膜6はCVD法により形成され、その厚さは、例えば200nmである。また、絶縁膜7はTEOS(tetra ethyl ortho silicate:Si(OC2H5)4)とオゾン(O3)とをソースガスに用いたプラズマCVD法により形成され、その厚さは、例えば20nmである。
Next, as shown in FIG. 10, a
次に、図11および図12に示すように、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより、導電膜6をエッチングストッパ膜として絶縁膜7を加工し、続いて上記レジストパターンを除去した後、加工された絶縁膜7をマスクとしたドライエッチングにより、電界蓄積層CSLをエッチングストッパ膜として導電膜6および絶縁膜5t,5を加工する。これにより、メモリ用nMIS領域に導電膜6からなるメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGを形成し、スイッチ用nMIS領域に導電膜6からなるスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGを形成する。メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGのゲート長は、例えば0.1μmであり、スイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGは、例えば0.4μmである。
Next, as shown in FIGS. 11 and 12, the insulating
このように、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGは、1層の導電膜6から構成されている。従って、例えば前述した図29等を用いて説明したように、層間膜56Mを介した浮遊ゲート電極FG(第1導電膜54)および制御ゲート電極CG(第2導電膜57)から構成されるメモリゲートの場合では、第1導電膜54を加工する際にメモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部に素子分離部が必要とされるが、本実施の形態1では、この素子分離部は不要となる。
Thus, the memory gate electrode MG of the memory nMIS (Qm) is composed of one layer of the
次に、図13に示すように、酸化処理を施すことにより、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGおよびスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGを構成する導電膜6の側壁に酸化膜8する。
Next, as shown in FIG. 13, oxidation is performed on the side walls of the
次に、図14に示すように、露出している電荷蓄積層CSLを熱リン酸により除去する。メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGおよびスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGを構成する導電膜6の側壁は酸化膜8により保護されているので、露出している電荷蓄積層CSLのみが熱リン酸により除去される。続いてメモリ用nMIS領域に露出している絶縁膜4bをフッ化水素酸により除去する。このとき、スイッチ用nMIS領域に露出している絶縁膜5の一部はフッ化水素酸により除去されて薄くなる。
Next, as shown in FIG. 14, the exposed charge storage layer CSL is removed by hot phosphoric acid. Since the side walls of the
次に、図15に示すように、その端部がスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGの上面に位置してメモリ用nMIS(Qm)側のスイッチゲート電極SGの一部およびメモリゲート電極MGを覆うフォトレジストパターンRP3を形成した後、スイッチゲート電極SGおよびフォトレジストパターンRP3をマスクとしてn型不純物、例えばリンを半導体基板1の主面にイオン注入することにより、半導体基板1の主面にn−型の半導体領域9をスイッチゲート電極SGに対して自己整合的に形成する。n型不純物(リン)の注入エネルギーは、例えば70keV、注入量は、例えば1×1013cm−2である。その後、フォトレジストパターンRP3を除去する。
Next, as shown in FIG. 15, a part of the switch gate electrode SG on the memory nMIS (Qm) side and the memory gate electrode are positioned at the upper surface of the switch gate electrode SG of the switch nMIS (Qs). After forming the photoresist pattern RP3 covering the MG, the main surface of the
次に、図16に示すように、その端部がスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGの上面に位置してメモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のスイッチゲート電極SGの一部を覆うフォトレジストパターンRP4を形成した後、スイッチゲート電極SG、メモリゲート電極MG、およびフォトレジストパターンRP4をマスクとしてn型不純物、例えばヒ素を半導体基板1の主面にイオン注入することにより、半導体基板1の主面にn−型の半導体領域10をスイッチゲート電極SGおよびメモリゲート電極MGに対して自己整合的に形成する。n型不純物(ヒ素)の注入エネルギーは、例えば10keV、注入量は、例えば5×1013〜1×1014cm−2である。その後、フォトレジストパターンRP4を除去する。
Next, as shown in FIG. 16, the end portion of the switch gate electrode SG is located on the upper surface of the switch gate electrode SG of the switch nMIS (Qs) and is opposite to the memory nMIS (Qm) (bit line side). After forming a photoresist pattern RP4 covering a part of the substrate, n-type impurities such as arsenic are ion-implanted into the main surface of the
ここでは、先にn−型の半導体領域9を形成し、その後n−型の半導体領域10を形成したが、先にn−型の半導体領域10を形成し、その後n−型の半導体領域9を形成してもよい。また、n−型の半導体領域10を形成するn型不純物のイオン注入に続いて、p型不純物、例えばボロンを半導体基板1の主面にイオン注入し、n−型の半導体領域10の下部を囲むようにp型の半導体領域を形成してもよい。このp型不純物(ボロン)の注入量は、例えば1×1013cm−2である。
Here, the n −
前述の図15および図16を用いて説明した製造工程により、スイッチ用nMIS(Qs)では、メモリ用nMIS(Qm)側にn−型の半導体領域10が形成され、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)にn−型の半導体領域9が形成されて、スイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGの両側の半導体基板1の主面には、互いに形状(不純物濃度および半導体基板1の主面からの深さ)の異なるn−型の半導体領域9,10が形成される。
15 and FIG. 16, in the switching nMIS (Qs), the n −
ところで、前述の図16に示したスイッチ用nMIS(Qs)では、メモリ用nMIS(Qm)側のメモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部にn−型の半導体領域10のみを形成したが、これに限定されるものではない。
In the switch nMIS (Qs) shown in FIG. 16 described above, only the n −
例えば図17に示すように、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部に形成されるn−型の半導体領域において、境界部に隣接するメモリ用nMIS(Qm)側にはn−型の半導体領域10を形成し、スイッチ用nMIS(Qs)側にはn−型の半導体領域10よりも低濃度のn−型の半導体領域9を形成することもできる。このような構成にしても、メモリ用nMIS(Qm)では、その動作特性に必要とする不純物分布を有するn−型の半導体領域10を有している。
For example, as shown in FIG. 17, n it is formed at the boundary between the memory for nMIS region and the switching TFT nMIS region - in type semiconductor region, in the memory for nMIS (Qm) side adjacent to the boundary n - type The n − -
次に、図18に示すように、半導体基板1の主面上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜をCVD法により堆積した後、この絶縁膜を異方性のドライエッチングでエッチバックする。これにより、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGの両側面およびスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGの両側面にそれぞれサイドウォール12を形成する。
Next, as shown in FIG. 18, an insulating film made of, for example, silicon oxide is deposited on the main surface of the
次に、n型不純物、例えばヒ素およびリンを半導体基板1の主面にイオン注入することにより、メモリ領域の半導体基板1の主面にn+型の半導体領域13をスイッチゲート電極SGおよびメモリゲート電極MGに対して自己整合的に形成する。これにより、メモリ用nMIS領域では、メモリ用nMIS(Qm)のn−型の半導体領域10とn+型の半導体領域13とからなるソース領域Sおよびドレイン領域Dが形成される。また、スイッチ用nMIS領域では、メモリ用nMIS(Qm)側に、スイッチ用nMIS(Qs)のn−型の半導体領域10とn+型の半導体領域13とからなるソース/ドレイン領域SDHが形成され、メモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)に、スイッチ用nMIS(Qs)のn−型の半導体領域9とn+型の半導体領域13とからなるソース/ドレイン領域SDLが形成される。
Next, n-type impurities, for example, arsenic and phosphorus are ion-implanted into the main surface of the
次に、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MG上およびスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SG上の絶縁膜7を除去した後、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGの上面、ソース領域Sの表面およびドレイン領域Dの表面、ならびにスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGの上面およびソース/ドレイン領域SDH,SDLの表面にシリサイド層14を形成する。シリサイド層14は、例えばサリサイド(Salicide:Self align silicide)プロセスにより形成され、シリサイド層14としては、例えばニッケルシリサイドまたはコバルトシリサイド等が使用される。
Next, after removing the insulating
シリサイド層14を形成することにより、シリサイド層14と、その上部に形成されるプラグ等との接続抵抗を低減することができる。また、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MG、ソース領域Sおよびドレイン領域D、ならびにスイッチ用nMIS(Qs)のスイッチゲート電極SGおよびソース/ドレイン領域SDH,SDLの抵抗を低減することができる。
By forming the
次に、図19および図20に示すように、半導体基板1の主面上に、例えば窒化シリコンからなる第1絶縁膜をCVD法により堆積する。この第1絶縁膜は、後述の接続孔を形成する際に、エッチングストッパとして機能する。続いて、例えば酸化シリコンからなる第2絶縁膜をCVD法により堆積して、第1絶縁膜および第2絶縁膜からなる層間絶縁膜15を形成する。続いて層間絶縁膜15の表面を、例えばCMP法により研磨して、平坦化する。
Next, as shown in FIGS. 19 and 20, a first insulating film made of, for example, silicon nitride is deposited on the main surface of the
次に、メモリ用nMIS(Qm)のソース領域S上のシリサイド層14およびドレイン領域D上のシリサイド層14、ならびにスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDH,SDL上のシリサイド層14に達する接続孔CNTを層間絶縁膜15に形成する。続いて接続孔CNTの内部にプラグ16を形成する。プラグ16は、例えばチタンと窒化チタンとの積層膜からなる相対的に薄い導電膜からなるバリア膜、およびそのバリア膜に包まれるように形成されたタングステンまたはアルミニウム等からなる相対的に厚い導電膜からなる積層膜によって構成される。その後、層間絶縁膜15上に、例えばタングステンまたはアルミニウムを主成分とする第1層目の配線M1を形成する。
Next, the
次に、図21および図22に示すように、半導体基板1の主面上に、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜17をCVD法により堆積する。続いて第1層目の配線M1に達する接続孔THを層間絶縁膜17に形成する。続いて接続光THの内部に、前述したプラグ16と同様にしてプラグ18を形成する。その後、層間絶縁膜17上に、例えばタングステンまたはアルミニウムを主成分とする第2層目の配線M2を形成する。
Next, as shown in FIGS. 21 and 22, an
その後、半導体基板1の主面上に、第2層目の配線M2よりも上層の配線を形成し、さらに表面保護膜を形成した後、その一部に最上層配線の一部が露出するような開孔部を形成してボンディングパッドを形成することにより、不揮発性半導体装置を製造する。
Thereafter, an upper layer wiring is formed on the main surface of the
このように、本実施の形態1によれば、ワード線が延在する第2方向(y方向)と直交する第1方向(x方向)において、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部では、メモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MGとスイッチゲート電極SGとの間のスペースS1を、例えば隣接するメモリ用nMIS(Qm)のメモリゲート電極MG間のスペースS2と同じ2F(最小加工寸法)まで縮小することができるので、メモリアレイの面積を縮小することが可能となり、不揮発性半導体装置の高集積化を図ることができる。 Thus, according to the first embodiment, the boundary between the memory nMIS region and the switch nMIS region in the first direction (x direction) orthogonal to the second direction (y direction) in which the word line extends. In the section, the space S1 between the memory gate electrode MG and the switch gate electrode SG of the memory nMIS (Qm) is, for example, 2F (minimum) as the space S2 between the memory gate electrodes MG of the adjacent memory nMIS (Qm). Therefore, the area of the memory array can be reduced, and the high integration of the nonvolatile semiconductor device can be achieved.
また、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部には、メモリ用nMIS(Qm)のドレイン領域Dとして機能し、同時にスイッチ用nMIS(Qs)のソース/ドレイン領域SDHとして機能する半導体領域が形成されるが、この半導体領域は、メモリ用nMIS(Qm)の動作特性に必要とする不純物分布を有するn−型の半導体領域10とn+型の半導体領域13とから構成される。従って、所望するメモリ用nMIS(Qm)の動作特性を得ることができる。一方で、スイッチ用nMIS(Qs)のメモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)には、n−型の半導体領域10よりも低濃度の不純物分布を有するn−型の半導体領域9とn+型の半導体領域13とから構成されるソース/ドレイン領域SDLを形成することにより、ソース/ドレイン領域SDLの耐圧を維持することができる。
Further, at the boundary between the memory nMIS region and the switch nMIS region, a semiconductor region that functions as the drain region D of the memory nMIS (Qm) and simultaneously functions as the source / drain region SDH of the switch nMIS (Qs). This semiconductor region is composed of an n −
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2による不揮発性半導体装置の構造を図23を用いて説明する。図23は不揮発性半導体装置のメモリアレイを構成する並列接続された複数のメモリ用nMISと、これら複数のメモリ用nMISの端部(ビット線側の端部)に設けられたスイッチ用nMISとを説明する要部断面図であり、メモリ用nMISのチャネル領域をワード線に対して交差する方向に沿って切断した線に沿った断面を示している。
(Embodiment 2)
The structure of the nonvolatile semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 23 shows a plurality of memory nMISs connected in parallel constituting a memory array of a nonvolatile semiconductor device, and a switch nMIS provided at an end (end on the bit line side) of the plurality of memory nMISs. It is principal part sectional drawing to demonstrate, and has shown the cross section along the line | wire cut | disconnected along the direction which cross | intersects the channel area | region of nMIS for memory to a word line.
本発明の実施の形態2による不揮発性半導体装置は、前述した実施の形態1と同様であり、ワード線に対して交差する方向に沿ったメモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部を半導体領域のみにより構成するものであるが、ウェル領域の構造が前述の実施の形態1と相違する。 The nonvolatile semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above, and has a boundary between the memory nMIS region and the switch nMIS region along the direction intersecting the word line. Although it is constituted only by the semiconductor region, the structure of the well region is different from that of the first embodiment.
すなわち、前述した実施の形態1では、複数のメモリ用nMIS(Qm)およびスイッチ用nMIS(Qs)は、半導体基板1に形成されたpウェルPWの領域内に形成され、スイッチ用nMIS(Qs)のメモリ用nMIS(Qm)側のソース/ドレイン領域SDHを構成する半導体領域の形状とメモリ用nMIS(Qm)と反対側(ビット線側)のソース/ドレイン領域SDLを構成する半導体領域の形状とを非対称とした。
That is, in the first embodiment described above, the plurality of memory nMISs (Qm) and the switch nMISs (Qs) are formed in the region of the p-well PW formed in the
これに対して、本発明の実施の形態2では、複数のメモリ用nMIS(Qm)は第1pウェルHPWの領域内に形成され、スイッチ用nMISは第1pウェルHPWよりも不純物濃度の低い第2pウェルLPWの領域内に形成されている。複数のメモリ用nMIS(Qm)が形成される第1pウェルHPWの不純物濃度は、例えば1×1013cm−2〜3×1013cm−3であり、スイッチ用nMIS(Qs)が形成される第2pウェルLPWの不純物濃度は、例えば5×1012cm−2〜1×1013cm−3である。
On the other hand, in the second embodiment of the present invention, the plurality of memory nMISs (Qm) are formed in the region of the first p well HPW, and the switch nMIS has a lower impurity concentration than the first p well HPW. It is formed in the well LPW region. The impurity concentration of the first p well HPW in which the plurality of memory nMISs (Qm) are formed is, for example, 1 × 10 13
このように、本実施の形態2によれば、複数のメモリ用nMIS(Qm)が形成される第1pウェルHPWの不純物濃度を高くすることにより、前述した実施の形態1による効果に加えて、メモリ用nMISの動作特性をさらに向上させることができる。 As described above, according to the second embodiment, by increasing the impurity concentration of the first p well HPW in which the plurality of memory nMISs (Qm) are formed, in addition to the effect of the first embodiment described above, The operating characteristics of the memory nMIS can be further improved.
なお、本発明の実施の形態2では、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部のn−型の半導体領域には、n−型の半導体領域10のみを形成した場合を例示したが、前述の図17を用いて説明したように、メモリ用nMIS領域とスイッチ用nMIS領域との境界部に形成されるn−型の半導体領域において、境界部に隣接するメモリ用nMIS(Qm)側にはn−型の半導体領域10を形成し、スイッチ用nMIS(Qs)側にはn−型の半導体領域10よりも低濃度のn−型の半導体領域9を形成することもできる。
In the second embodiment of the present invention, the case where only the n −
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、MONOS型不揮発性メモリセルによって構成される不揮発性半導体装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a nonvolatile semiconductor device including MONOS type nonvolatile memory cells.
1 半導体基板
2 絶縁膜
3n,3p 半導体領域
4b,4t,5,5t 絶縁膜
6 導電膜
7 絶縁膜
8 酸化膜
9,10 半導体領域
12 サイドウォール
13 半導体領域
14 シリサイド層
15 層間絶縁膜
16 プラグ
17 層間絶縁膜
18 プラグ
51 半導体基板
52 pウェル
53 トンネル絶縁膜
54 第1導電膜
55 レジストパターン
56b,56c,56t 絶縁膜
56M 層間膜
56S ゲート絶縁膜
57 第2導電膜
58 キャップ絶縁膜
59,60 レジストパターン
61 段差
ACT 活性領域
CG 制御ゲート電極
CNT 接続孔
CSL 電荷蓄積層
D ドレイン領域
FG 浮遊ゲート電極
HPW 第1pウェル
LPW 第2pウェル
M1,M2 配線
MG メモリゲート電極
PW pウェル
Qm メモリ用トランジスタ
Qs スイッチ用トランジスタ
RP1,RP2,RP3,RP4 レジストパターン
S ソース領域
S1,S2,S3 スペース
SDH ソース/ドレイン領域(第1ソース/ドレイン領域)
SDL ソース/ドレイン領域(第2ソース/ドレイン領域)
SG スイッチゲート電極
STI 素子分離部
TH 接続孔
DESCRIPTION OF
SDL source / drain region (second source / drain region)
SG Switch gate electrode STI Element isolation part TH Connection hole
Claims (15)
ワード線に対して交差する方向に沿って、前記スイッチ用トランジスタに隣接する第1メモリ用トランジスタの第1メモリゲート電極と、前記スイッチ用トランジスタのスイッチゲート電極との間には、前記メモリ用トランジスタのドレイン領域として機能し、同時に前記スイッチ用トランジスタの第1ソース/ドレイン領域として機能する第1半導体領域が形成されており、
前記スイッチ用トランジスタの前記メモリ用トランジスタ側の前記第1ソース/ドレイン領域を構成する前記第1半導体領域の形状と、前記スイッチ用トランジスタの前記メモリ用トランジスタと反対側の第2ソース/ドレイン領域を構成する第2半導体領域の形状とが非対称となっていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising: a plurality of memory transistors connected in parallel on a main surface of a semiconductor substrate; and a switching transistor provided at an end of the plurality of memory transistors on the bit line side,
Between the first memory gate electrode of the first memory transistor adjacent to the switch transistor and the switch gate electrode of the switch transistor along the direction intersecting the word line, the memory transistor And a first semiconductor region that functions as a first source / drain region of the switching transistor at the same time,
The shape of the first semiconductor region constituting the first source / drain region on the memory transistor side of the switching transistor, and the second source / drain region on the opposite side of the switching transistor from the memory transistor. A semiconductor device characterized in that the shape of a second semiconductor region to be formed is asymmetric.
前記スイッチ用トランジスタに隣接する前記第1メモリ用トランジスタの前記第1メモリゲート電極と、前記スイッチ用トランジスタの前記スイッチゲート電極との間のスペースは最小加工寸法の2倍であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The space between the first memory gate electrode of the first memory transistor adjacent to the switch transistor and the switch gate electrode of the switch transistor is twice the minimum processing size. Semiconductor device.
前記スイッチ用トランジスタに隣接する前記第1メモリ用トランジスタの前記第1メモリゲート電極と、前記スイッチ用トランジスタの前記スイッチゲート電極との間に形成された前記第1半導体領域の形状は、前記第1メモリ用トランジスタのソース領域を構成する第3半導体領域の形状と同じであることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The shape of the first semiconductor region formed between the first memory gate electrode of the first memory transistor adjacent to the switch transistor and the switch gate electrode of the switch transistor is: A semiconductor device having the same shape as a third semiconductor region constituting a source region of a memory transistor.
前記第1半導体領域の不純物濃度は前記第2半導体領域の不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3.
The semiconductor device, wherein an impurity concentration of the first semiconductor region is higher than an impurity concentration of the second semiconductor region.
前記第1半導体領域の前記半導体基板の主面からの深さが前記第2半導体領域の前記半導体基板の主面からの深さよりも浅いことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3.
A depth of the first semiconductor region from the main surface of the semiconductor substrate is smaller than a depth of the second semiconductor region from the main surface of the semiconductor substrate.
前記スイッチ用トランジスタに隣接する前記第1メモリ用トランジスタの前記第1メモリゲート電極と、前記スイッチ用トランジスタの前記スイッチゲート電極との間に形成された前記第1半導体領域は、前記第1メモリ用トランジスタ側に形成された第1の部分と、前記スイッチ用トランジスタ側に形成された第2の部分とから構成され、
前記第1の部分の不純物濃度は前記第2の部分の不純物濃度よりも高く、前記第1部分の前記半導体基板の主面からの深さが前記第2部分の前記半導体基板の主面からの深さよりも浅いことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The first semiconductor region formed between the first memory gate electrode of the first memory transistor adjacent to the switch transistor and the switch gate electrode of the switch transistor is the first memory region. A first portion formed on the transistor side, and a second portion formed on the switch transistor side,
The impurity concentration of the first portion is higher than the impurity concentration of the second portion, and the depth of the first portion from the main surface of the semiconductor substrate is different from the main surface of the semiconductor substrate of the second portion. A semiconductor device characterized by being shallower than the depth.
前記第1の部分の不純物濃度は、前記第1メモリ用トランジスタのソース領域を構成する前記第3半導体領域の不純物濃度と同じであり、前記第2の部分の不純物濃度は、前記スイッチ用トランジスタの前記メモリ用トランジスタと反対側の第2ソース/ドレイン領域を構成する前記第2半導体領域の不純物濃度と同じであることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
The impurity concentration of the first portion is the same as the impurity concentration of the third semiconductor region constituting the source region of the first memory transistor, and the impurity concentration of the second portion is the same as that of the switch transistor. A semiconductor device, wherein the impurity concentration of the second semiconductor region constituting the second source / drain region opposite to the memory transistor is the same.
前記第1の部分の前記半導体基板の主面からの深さは、前記第1メモリ用トランジスタのソース領域を構成する前記第3半導体領域の前記半導体基板の主面からの深さと同じであり、前記第2の部分の前記半導体基板の主面からの深さは、前記スイッチ用トランジスタの前記メモリ用トランジスタと反対側の第2ソース/ドレイン領域を構成する前記第2半導体領域の前記半導体基板の主面からの深さと同じであることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
The depth of the first portion from the main surface of the semiconductor substrate is the same as the depth of the third semiconductor region constituting the source region of the first memory transistor from the main surface of the semiconductor substrate, The depth of the second portion from the main surface of the semiconductor substrate is such that the second semiconductor region of the second semiconductor region constituting the second source / drain region opposite to the memory transistor of the switching transistor A semiconductor device having the same depth as the main surface.
前記スイッチ用トランジスタに隣接する第1メモリ用トランジスタの前記第1メモリゲート電極と、前記スイッチ用トランジスタの前記スイッチゲート電極との間には素子分離部が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
An element isolation portion is not formed between the first memory gate electrode of the first memory transistor adjacent to the switch transistor and the switch gate electrode of the switch transistor. .
(a)前記半導体基板の主面の前記複数のメモリ用トランジスタが形成される第1領域および前記スイッチ用トランジスタが形成される第2領域にウェルを形成する工程と、
(b)前記第2領域の前記半導体基板の主面上に第1絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記半導体基板の主面上に第2絶縁膜、電荷蓄積層、および第3絶縁膜を順次堆積する工程と、
(d)前記第1領域の前記第3絶縁膜を除去し、さらに前記第2領域の前記第3絶縁膜、前記電荷蓄積層、前記第2絶縁膜、および前記第1絶縁膜を順次除去する工程と、
(e)前記(d)工程の後、前記半導体基板に対して熱酸化処理を施すことにより、前記第1領域の前記電荷蓄積層上に第4絶縁膜を形成し、前記第2領域の前記半導体基板の主面上に第5絶縁膜を形成して、前記第1領域の前記半導体基板の主面上に前記第2絶縁膜、前記電荷蓄積層、前記第4絶縁膜からなる第1ゲート絶縁膜を形成し、前記第2領域の前記半導体基板の主面上に前記第5絶縁膜からなる第2ゲート絶縁膜を形成する工程と、
(f)前記(e)工程の後、前記半導体基板の主面上に導電膜および第6絶縁膜を順次形成する工程と、
(g)前記第6絶縁膜および前記導電膜を順次加工して、前記第1領域に前記複数のメモリ用トランジスタの複数のメモリゲート電極を形成し、前記第2領域に前記スイッチ用トランジスタのスイッチゲート電極を形成する工程と、
(h)前記第1領域の前記半導体基板の主面、および前記第2領域でかつ前記スイッチゲート電極の前記複数のメモリ用トランジスタ側の前記半導体基板の主面に第1不純物をイオン注入して第1低濃度半導体領域を形成し、前記第2領域でかつ前記スイッチゲート電極の前記複数のメモリ用トランジスタと反対側の前記半導体基板の主面に第2不純物をイオン注入して第2低濃度半導体領域を形成する工程と、
(i)前記複数のメモリゲート電極の側壁および前記スイッチゲート電極の側壁にそれぞれサイドウォールを形成する工程と、
(j)前記第1領域および前記第2領域の前記半導体基板の主面に第3不純物をイオン注入して高濃度半導体領域を形成する工程と、
を含み、
前記(h)工程における前記第1不純物のイオン注入の注入量が前記第2不純物のイオン注入の注入量よりも多いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a plurality of memory transistors connected in parallel on a main surface of a semiconductor substrate; and a switching transistor provided at an end of the plurality of memory transistors on a bit line side. ,
(A) forming a well in a first region of the main surface of the semiconductor substrate in which the plurality of memory transistors are formed and a second region in which the switch transistor is formed;
(B) forming a first insulating film on the main surface of the semiconductor substrate in the second region;
(C) sequentially depositing a second insulating film, a charge storage layer, and a third insulating film on the main surface of the semiconductor substrate;
(D) The third insulating film in the first region is removed, and the third insulating film, the charge storage layer, the second insulating film, and the first insulating film in the second region are sequentially removed. Process,
(E) After the step (d), the semiconductor substrate is thermally oxidized to form a fourth insulating film on the charge storage layer in the first region, and the second region in the second region. Forming a fifth insulating film on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a first gate comprising the second insulating film, the charge storage layer, and the fourth insulating film on the main surface of the semiconductor substrate in the first region; Forming an insulating film and forming a second gate insulating film made of the fifth insulating film on a main surface of the semiconductor substrate in the second region;
(F) After the step (e), sequentially forming a conductive film and a sixth insulating film on the main surface of the semiconductor substrate;
(G) sequentially processing the sixth insulating film and the conductive film to form a plurality of memory gate electrodes of the plurality of memory transistors in the first region, and to switch the switch transistor in the second region; Forming a gate electrode;
(H) The first impurity is ion-implanted into the main surface of the semiconductor substrate in the first region and the main surface of the semiconductor substrate in the second region and on the side of the plurality of memory transistors of the switch gate electrode. A first low-concentration semiconductor region is formed, and a second impurity is ion-implanted into a main surface of the semiconductor substrate in the second region and opposite to the plurality of memory transistors in the switch gate electrode. Forming a semiconductor region;
(I) forming a sidewall on each of the sidewalls of the plurality of memory gate electrodes and the sidewall of the switch gate electrode;
(J) forming a high-concentration semiconductor region by ion-implanting a third impurity into the main surface of the semiconductor substrate in the first region and the second region;
Including
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an ion implantation amount of the first impurity in the step (h) is larger than an ion implantation amount of the second impurity.
前記(d)工程において、前記第3絶縁膜、前記電荷蓄積層、前記第2絶縁膜、および前記第1絶縁膜はウエットエッチングにより除去されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
In the step (d), the third insulating film, the charge storage layer, the second insulating film, and the first insulating film are removed by wet etching.
前記(a)工程において、前記ウェルは、前記第1領域の前記半導体基板の形成された第1ウェルと前記第2領域の前記半導体基板の主面に形成された第2ウェルとからなり、前記第1ウェルの不純物濃度が前記第2ウェルの不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
In the step (a), the well includes a first well formed on the semiconductor substrate in the first region and a second well formed on a main surface of the semiconductor substrate in the second region, A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity concentration of the first well is higher than the impurity concentration of the second well.
前記(j)工程の後、
(k)前記第6絶縁膜を除去した後、前記メモリゲート電極の上面、前記スイッチゲート電極の上面、前記高濃度半導体領域の表面にシリサイド層を形成する工程、
をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
After the step (j),
(K) forming a silicide layer on the upper surface of the memory gate electrode, the upper surface of the switch gate electrode, and the surface of the high-concentration semiconductor region after removing the sixth insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
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