JP2013065775A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Hidehito Takekida
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent collapse and the like of a pattern in a word line lead-out region by decreasing an aspect ratio.SOLUTION: A semiconductor device of an embodiment comprises: a semiconductor substrate; a memory cell region provided on the semiconductor substrate; a word line lead-out region provided on the semiconductor substrate; a gate electrode formed on the memory cell region via a gate insulation film by lamination of a floating gate electrode film, an interelectrode insulation film and a control gate electrode film to be word lines; and an electrode film structure formed on the word line lead-out region via the gate insulation film by lamination of the floating gate electrode film, the interelectrode insulation film and the control gate electrode film to be the word lines. In the word line lead-out region, a word line lead-out part is processed on the control gate electrode film and the floating gate electrode film includes a part where a pattern of the word line lead-out part is not processed.

Description

本発明の実施形態は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

NAND型フラッシュメモリ装置においては、微細化に伴いゲートの加工時及び加工後のアスペクト比が高くなってきている。アスペクト比が高くなる理由は、横方向の微細化が進められているのに対して、信頼性の観点から絶縁膜の膜厚についてシュリンクされないことから、縦方向のシュリンクが進まないためである。また、メモリセルの書き込み特性の観点からフローティングゲート電極とコントロールゲート電極間のカップリングを確保するために接触している表面積を確保する必要があり、フローティングゲート電極の膜厚についてもシュリンクされないためである。   In the NAND flash memory device, the aspect ratio at the time of processing the gate and after the processing has been increased with the miniaturization. The reason why the aspect ratio becomes high is that while the miniaturization in the horizontal direction is being promoted, the film thickness of the insulating film is not shrunk from the viewpoint of reliability, and thus the vertical shrinkage does not proceed. In addition, from the viewpoint of the write characteristics of the memory cell, it is necessary to secure a surface area that is in contact with the floating gate electrode and the control gate electrode, and the film thickness of the floating gate electrode is not shrunk. is there.

このようにアスペクト比が高くなってくると、ゲートの加工時に及び加工後にパターンの閉塞や縒れ等が発生する可能性が高くなる。例えば、ゲートの加工後のWET工程などの乾燥時には、パターンの閉塞等が発生する可能性が高い。また、ゲートの加工後には、トランジスタの閾値を決定するために数々のインプラ工程が入るため、パターンの倒壊等の危険性が高くなる。   When the aspect ratio becomes high in this way, there is a high possibility that pattern clogging or twisting occurs during and after the gate processing. For example, there is a high possibility that pattern clogging or the like occurs during drying such as a WET process after the gate is processed. In addition, after the gate is processed, a number of implantation steps are performed to determine the threshold value of the transistor, which increases the risk of pattern collapse.

特に、ワード線(制御ゲート電極膜CG)の引き出し部が設けられた引き出し領域では、パターンの倒壊等の危険性が高くなる。このような危険性が高くなる理由は、ワード線の引き出し領域は、連続したパターンから変化が生じる部分であるため、リソグラフィーのパターン形成のマージンが悪化するためである。また、引き出し領域の下地のシリコン基板(活性領域)は、メモリセル領域とは異なり、パターンの無いベタ構造であることから、シリコン基板のパターン構造に相違があるためである。   In particular, in a lead region provided with a lead portion for a word line (control gate electrode film CG), there is a high risk of pattern collapse or the like. The reason why such a risk is high is that the margin of the lithography pattern formation is deteriorated because the word line extraction region is a portion where a change occurs from a continuous pattern. In addition, the silicon substrate (active region) underlying the lead region is different from the memory cell region in that it has a solid structure without a pattern, and therefore there is a difference in the pattern structure of the silicon substrate.

特開2007−299959号公報JP 2007-299959 A

そこで、ワード線の引き出し領域において、アスペクト比を低くすることによりパターンの倒壊等を防止することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。   Accordingly, a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device are provided that can prevent a pattern from collapsing by reducing an aspect ratio in a word line extraction region.

本実施形態の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ多数のメモリセルが形成されたメモリセル領域と、前記半導体基板上に前記メモリセル領域に隣接して設けられたワード線の引き出し領域とを備える。そして、前記メモリセル領域上にゲート絶縁膜を介して形成され、浮遊ゲート電極膜、電極間絶縁膜、および、ワード線としての制御ゲート電極膜が積層形成されたゲート電極と、前記引き出し領域上にゲート絶縁膜を介して形成され、浮遊ゲート電極膜、電極間絶縁膜、および、ワード線としての制御ゲート電極膜が積層形成された電極膜構造とを備える。更に、前記引き出し領域において、前記制御ゲート電極膜にはワード線の引き出し部が加工され、前記浮遊ゲート電極膜には前記引き出し部のパターンが加工されていない部分が設けられ、前記半導体基板には素子分離溝のパターンが形成されていないところに特徴を有する。   The semiconductor device according to the present embodiment includes a semiconductor substrate, a memory cell region provided on the semiconductor substrate and formed with a large number of memory cells, and a word line provided on the semiconductor substrate adjacent to the memory cell region. A drawer area. A gate electrode formed on the memory cell region with a gate insulating film interposed therebetween, wherein a floating gate electrode film, an interelectrode insulating film, and a control gate electrode film as a word line are stacked; And an electrode film structure in which a floating gate electrode film, an interelectrode insulating film, and a control gate electrode film as a word line are stacked. Further, in the lead-out region, a word line lead-out portion is processed in the control gate electrode film, a portion in which the lead-out pattern is not processed is provided in the floating gate electrode film, and the semiconductor substrate It is characterized in that the element isolation trench pattern is not formed.

本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に浮遊ゲート電極膜を形成する工程と、前記浮遊ゲート電極膜を形成する工程と、前記浮遊ゲート電極膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン窒化膜、前記浮遊ゲート電極膜、前記ゲート絶縁膜および前記半導体基板を加工して素子分離溝を形成する工程と、前記素子分離溝にシリコン酸化膜を埋め込み、平坦化して、前記シリコン窒化膜の膜厚が設定膜厚となるように残して、素子分離絶縁膜を形成する工程と、ワード線の引き出し領域の前記シリコン窒化膜をレジストでマスクした状態で、前記素子分離絶縁膜をエッチバックし、メモリセル領域の前記浮遊ゲート電極膜上の前記シリコン窒化膜を除去する工程と、前記素子分離絶縁膜の上面、前記浮遊ゲート電極膜の側壁部、前記浮遊ゲート電極膜の上面、前記シリコン窒化膜の上面に電極間絶縁膜を形成する工程と、前記電極間絶縁膜上にワード線としての制御ゲート電極膜を形成する工程と、前記制御ゲート電極膜を加工して前記電極間絶縁膜を露出する工程と、前記引き出し領域の前記電極間絶縁膜をレジストでマスクした状態でメモリセル領域の前記電極間絶縁膜、前記浮遊ゲート電極膜および前記ゲート絶縁膜を加工する工程と、前記引き出し領域の前記レジストを除去する工程とを備えたところに特徴を有する。   The method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment includes a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a floating gate electrode film on the gate insulating film, and a step of forming the floating gate electrode film. Forming a silicon nitride film on the floating gate electrode film; processing the silicon nitride film, the floating gate electrode film, the gate insulating film, and the semiconductor substrate to form an element isolation trench; A step of forming an element isolation insulating film by embedding and planarizing a silicon oxide film in the element isolation trench and leaving the silicon nitride film to have a set thickness, and the silicon in the word line drawing region Etching the element isolation insulating film with the nitride film masked with a resist, and removing the silicon nitride film on the floating gate electrode film in the memory cell region; Forming an interelectrode insulating film on an upper surface of the element isolation insulating film, a sidewall portion of the floating gate electrode film, an upper surface of the floating gate electrode film, and an upper surface of the silicon nitride film; and a word on the interelectrode insulating film Forming a control gate electrode film as a line; processing the control gate electrode film to expose the interelectrode insulating film; and memory with the interelectrode insulating film in the extraction region masked with a resist The method includes a step of processing the inter-electrode insulating film in the cell region, the floating gate electrode film, and the gate insulating film, and a step of removing the resist in the extraction region.

第1実施形態のNAND型フラッシュメモリ装置のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array of a NAND flash memory device according to a first embodiment; メモリセル領域および引き出し領域の一部のレイアウトパターンを示す模式的な平面図Schematic plan view showing a partial layout pattern of the memory cell region and the lead-out region (a)は図2中のA−A線に沿って示す模式的な断面図、(b)は図2中のB−B線に沿って示す模式的な断面図(A) is typical sectional drawing shown along the AA line in FIG. 2, (b) is typical sectional drawing shown along the BB line in FIG. (a)は図2中のC−C線に沿って示す模式的な断面図、(b)は図2中のD−D線に沿って示す模式的な断面図(A) is typical sectional drawing shown along the CC line in FIG. 2, (b) is typical sectional drawing shown along the DD line in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その1)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その1)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その1)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 during manufacture (part 1), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 during manufacture (part 1). ) And (c) are cross-sectional views taken along the line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その2)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その2)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その2)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 in the middle of manufacture (part 2), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. ) And (c) are cross-sectional views taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その3)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その3)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その3)2A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 in the middle of manufacture (part 3), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2 during manufacture (part 3). ), (C) is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その4)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その4)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その4)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 during production (part 4), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 during production (part 4). ) And (c) are cross-sectional views taken along the line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その5)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その5)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その5)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 in the middle of manufacture (part 5), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. ), (C) is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その6)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その6)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その6)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 during manufacture (part 6), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 during manufacture (part 6). ), (C) is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その7)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その7)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その7)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 during manufacture (part 7), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 during manufacture (part 7). ), (C) is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その8)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その8)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その8)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 in the middle of manufacture (part 8), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. ), (C) is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その9)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その9)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その9)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 during manufacture (No. 9), and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 during manufacture (Part 9). ) And (c) are cross-sectional views taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その10)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その10)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その10)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 during manufacture (part 10), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 during manufacture (part 10). ), (C) is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. (a)は製造途中における図2中のA−A線に沿って示す断面図(その11)、(b)は製造途中における図2中のB−B線に沿って示す断面図(その11)、(c)は製造途中における図2中のD−D線に沿って示す断面図(その11)2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 during manufacture (part 11), and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 during manufacture (part 11). ), (C) is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 第2実施形態を示す図2相当図FIG. 2 equivalent view showing the second embodiment (a)は図16中のE−E線に沿って示す模式的な断面図、(b)は図2中のF−F線に沿って示す模式的な断面図(A) is a schematic cross-sectional view shown along the line EE in FIG. 16, and (b) is a schematic cross-sectional view shown along the line FF in FIG. 第3実施形態を示す図17相当図FIG. 17 equivalent diagram showing the third embodiment. 第4実施形態を示す図9相当図FIG. 9 equivalent view showing the fourth embodiment 図10相当図Fig. 10 equivalent 図11相当図11 equivalent figure 図12相当図Figure equivalent to FIG. 図13相当図Figure 13 equivalent 図14相当図14 equivalent diagram 図15相当図Figure 15 equivalent

以下、複数の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。   Hereinafter, a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In each embodiment, substantially the same components are assigned the same reference numerals, and description thereof is omitted. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones.

(第1実施形態)
まず、図1は、第1実施形態のNAND型のフラッシュメモリ装置のメモリセル領域に形成されるメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。この図1に示すように、NAND型フラッシュメモリ装置のメモリセルアレイは、2個の選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2と、当該選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2間に対して直列接続された複数個(例えば64個)のメモリセルトランジスタTrmとからなるNANDセルユニットSUが行列状に形成される。NANDセルユニットSU内において、複数個のメモリセルトランジスタTrmは隣接するもの同士でソース/ドレイン領域を共用して形成されている。
(First embodiment)
First, FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array formed in the memory cell region of the NAND type flash memory device of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the memory cell array of the NAND flash memory device includes two select gate transistors Trs1 and Trs2, and a plurality (for example, 64) connected in series between the select gate transistors Trs1 and Trs2. ) Memory cell transistors Trm are formed in a matrix. In the NAND cell unit SU, a plurality of memory cell transistors Trm are formed by sharing adjacent source / drain regions.

図1中X方向(ワード線方向、ゲート幅方向に相当)に配列されたメモリセルトランジスタTrmは、ワード線WLにより共通接続されている。また、図1中X方向に配列された選択ゲートトランジスタTrs1は選択ゲート線SGL1で共通接続され、選択ゲートトランジスタTrs2は選択ゲート線SGL2で共通接続されている。選択ゲートトランジスタTrs1のドレイン領域にはビット線コンタクトCBが接続されている。このビット線コンタクトCBは、図1中X方向に直交するY方向(ゲート長方向、ビット線方向に相当)に延びるビット線BLに接続されている。また、選択ゲートトランジスタTrs2はソース領域を介して図1中X方向に延びるソース線SLに接続されている。   The memory cell transistors Trm arranged in the X direction (corresponding to the word line direction and the gate width direction) in FIG. 1 are commonly connected by a word line WL. Further, the selection gate transistors Trs1 arranged in the X direction in FIG. 1 are commonly connected by a selection gate line SGL1, and the selection gate transistors Trs2 are commonly connected by a selection gate line SGL2. A bit line contact CB is connected to the drain region of the select gate transistor Trs1. The bit line contact CB is connected to a bit line BL extending in the Y direction (corresponding to the gate length direction and the bit line direction) orthogonal to the X direction in FIG. The select gate transistor Trs2 is connected to a source line SL extending in the X direction in FIG. 1 through a source region.

図2はメモリセル領域およびワード線の引き出し領域の一部のレイアウトパターンを示す平面図である。まず、メモリセル領域において、半導体基板としてのシリコン基板1に、図2中Y方向に沿って延びる素子分離領域としてのSTI(shallow trench isolation)2が図2中X方向に所定間隔で複数本形成されている。これによって、図2中Y方向に沿って延びる活性領域3が図2中X方向に分離形成されている。メモリセルトランジスタのワード線WLは、活性領域3と直交する方向(図2中X方向)に沿って延びるように形成されると共に、図2中Y方向に所定間隔で複数本形成されている。   FIG. 2 is a plan view showing a layout pattern of a part of the memory cell region and the word line lead-out region. First, in the memory cell region, a plurality of STIs (shallow trench isolation) 2 as element isolation regions extending along the Y direction in FIG. 2 are formed at predetermined intervals in the X direction in FIG. 2 on a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate. Has been. Thus, the active regions 3 extending along the Y direction in FIG. 2 are separately formed in the X direction in FIG. The word lines WL of the memory cell transistors are formed so as to extend along a direction (X direction in FIG. 2) orthogonal to the active region 3, and a plurality of word lines WL are formed at predetermined intervals in the Y direction in FIG.

また、一対の選択ゲートトランジスタの選択ゲート線SGL1が図2中X方向に沿って延びるように形成されている。一対の選択ゲート線SGL1間の活性領域3にはビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。ワード線WLと交差する活性領域3上にはメモリセルトランジスタのゲート電極MGが、選択ゲート線SGL1と交差する活性領域3上には選択ゲートトランジスタのゲート電極SGが形成されている。   Further, the selection gate line SGL1 of the pair of selection gate transistors is formed so as to extend along the X direction in FIG. Bit line contacts CB are formed in the active region 3 between the pair of select gate lines SGL1. A gate electrode MG of the memory cell transistor is formed on the active region 3 intersecting with the word line WL, and a gate electrode SG of the selection gate transistor is formed on the active region 3 intersecting with the selection gate line SGL1.

また、ワード線の引き出し領域において、ワード線WLの引き出し部WLaは、図2中X方向に延びるように形成され、図2中の上方の1群のワード線WLの引き出し部WLaの右端部は、図2に示すような形状に折曲されて、その先端にパッド部WLbが形成されている。尚、図2中の下方の1群のワード線WLのパッド部WLb(図示しない)は、図2中の左方に設けられたワード線の引き出し領域(図示しない)に形成されている。本実施形態の場合、1群のワード線WLのパッド部WLbは、図2中の右方に設けられたワード線の引き出し領域と、図2中の左方に設けられたワード線の引き出し領域とに交互に形成されている。尚、本実施形態においては、ワード線の引き出し領域内の活性領域3(シリコン基板1)は、メモリセル領域内のライン状パターンの活性領域3とは異なり、パターンの無いベタ構造となっている。   In the word line lead-out region, the word line WL lead-out part WLa is formed so as to extend in the X direction in FIG. 2, and the right end of the upper group of word line WL lead-out parts WLa in FIG. 2 is bent into a shape as shown in FIG. 2, and a pad portion WLb is formed at the tip thereof. Note that a pad portion WLb (not shown) of a group of word lines WL below in FIG. 2 is formed in a word line lead-out region (not shown) provided on the left side in FIG. In the case of the present embodiment, the pad portion WLb of the group of word lines WL includes a word line lead region provided on the right side in FIG. 2 and a word line lead region provided on the left side in FIG. And are alternately formed. In the present embodiment, the active region 3 (silicon substrate 1) in the word line lead-out region has a solid structure without a pattern unlike the active region 3 in the line pattern in the memory cell region. .

次に、本実施形態のメモリセル領域におけるゲート電極構造について、図3を参照しながら説明する。図3(a)は、図2のA−A線(ワード線方向、X方向)に沿う断面を模式的に示す図であり、図3(b)は、図2のB−B線(ビット線方向、Y方向)に沿う断面を模式的に示す図である。   Next, the gate electrode structure in the memory cell region of this embodiment will be described with reference to FIG. 3A is a diagram schematically showing a cross section taken along line AA (word line direction, X direction) in FIG. 2, and FIG. 3B is a diagram showing a line BB in FIG. It is a figure which shows typically the cross section which follows a linear direction and a Y direction.

図3(a)、(b)に示すように、p型のシリコン基板1の上部には、素子分離溝4がX方向に離間して複数形成されている。これら素子分離溝4は、活性領域3を図2中のX方向に分離している。素子分離溝4内には、素子分離絶縁膜5が形成されており、素子分離領域(STI)2として機能する。   As shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of element isolation grooves 4 are formed in the upper portion of the p-type silicon substrate 1 so as to be separated in the X direction. These element isolation trenches 4 isolate the active region 3 in the X direction in FIG. An element isolation insulating film 5 is formed in the element isolation trench 4 and functions as an element isolation region (STI) 2.

メモリセルトランジスタは、シリコン基板1に形成されたn型の拡散層6と、シリコン基板1上に形成されたゲート絶縁膜7と、ゲート絶縁膜7上に設けられたゲート電極MGとを含んで構成される。ゲート電極MGは、電荷蓄積層となる浮遊ゲート電極膜FGと、浮遊ゲート電極膜FG上に形成された電極間絶縁膜9と、電極間絶縁膜9上に形成された制御ゲート電極膜CGとを有する。拡散層6は、シリコン基板1の表層におけるメモリセルトランジスタのゲート電極MGの両脇に位置して形成されており、メモリセルトランジスタのソース/ドレイン領域として機能する。   The memory cell transistor includes an n-type diffusion layer 6 formed on the silicon substrate 1, a gate insulating film 7 formed on the silicon substrate 1, and a gate electrode MG provided on the gate insulating film 7. Composed. The gate electrode MG includes a floating gate electrode film FG serving as a charge storage layer, an interelectrode insulating film 9 formed on the floating gate electrode film FG, and a control gate electrode film CG formed on the interelectrode insulating film 9. Have The diffusion layer 6 is formed on both sides of the gate electrode MG of the memory cell transistor in the surface layer of the silicon substrate 1 and functions as a source / drain region of the memory cell transistor.

ゲート絶縁膜7は、シリコン基板1(活性領域3)上に形成されている。ゲート絶縁膜7としては、例えばシリコン酸窒化膜を用いている。浮遊ゲート電極膜FGとしては、例えばリン等の不純物がドープされた多結晶シリコン層(導電層)8を用いている。電極間絶縁膜9は、素子分離絶縁膜5の上面、浮遊ゲート電極膜FGの上部側面、および、浮遊ゲート電極膜FGの上面に沿って形成されており、インターポリ絶縁膜、導電層間絶縁膜、電極間の絶縁膜として機能する。電極間絶縁膜9としては、例えばシリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層構造(それぞれの膜厚が、例えばいずれも3nmから10nmである)の膜、即ち、いわゆるONO膜を用いている。   The gate insulating film 7 is formed on the silicon substrate 1 (active region 3). As the gate insulating film 7, for example, a silicon oxynitride film is used. As the floating gate electrode film FG, for example, a polycrystalline silicon layer (conductive layer) 8 doped with an impurity such as phosphorus is used. The interelectrode insulating film 9 is formed along the upper surface of the element isolation insulating film 5, the upper side surface of the floating gate electrode film FG, and the upper surface of the floating gate electrode film FG. It functions as an insulating film between the electrodes. As the interelectrode insulating film 9, for example, a film having a laminated structure of silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film (each film thickness is 3 nm to 10 nm, for example), that is, a so-called ONO film is used. Yes.

制御ゲート電極膜CGは、メモリセルトランジスタのワード線WLとして機能する導電層10を備える。導電層10は、例えばリン等の不純物がドープされた多結晶シリコン層10aと、この多結晶シリコン層10aの直上に形成されたタングステン(W)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)などの何れかの金属によってシリサイド化されたシリサイド層10bとの積層構造を有する。シリサイド層10bは、本実施形態の場合、例えばニッケルシリサイド(NiSi)を用いる。尚、導電層10すべてにシリサイド層10b(即ち、シリサイド層単体)を用いても良い。   The control gate electrode film CG includes a conductive layer 10 that functions as the word line WL of the memory cell transistor. The conductive layer 10 is made of, for example, a polycrystalline silicon layer 10a doped with an impurity such as phosphorus, and any of tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), etc. formed immediately above the polycrystalline silicon layer 10a. It has a laminated structure with a silicide layer 10b silicided with such a metal. In this embodiment, for example, nickel silicide (NiSi) is used for the silicide layer 10b. Note that the silicide layer 10b (that is, a silicide layer alone) may be used for all the conductive layers 10.

また、図3(b)に示すように、メモリセルトランジスタのゲート電極MGは、Y方向に並設されており、各ゲート電極MGは電極分離用の溝14によって互いに電気的に分離されている。この溝14内にはメモリセル間絶縁膜11が形成されている。このメモリセル間絶縁膜11としては、例えばTEOS(tetraethyl orthosilicate)を用いたシリコン酸化膜または低誘電率絶縁膜を用いている。   As shown in FIG. 3B, the gate electrodes MG of the memory cell transistors are juxtaposed in the Y direction, and the gate electrodes MG are electrically separated from each other by the electrode separation grooves 14. . An inter-memory cell insulating film 11 is formed in the groove 14. As the inter-memory cell insulating film 11, for example, a silicon oxide film or a low dielectric constant insulating film using TEOS (tetraethyl orthosilicate) is used.

メモリセル間絶縁膜11の上面、制御ゲート電極膜CGの側面および上面上には、例えばシリコン窒化膜を用いたライナー絶縁膜12が形成されている。このライナー絶縁膜12上には、例えばシリコン酸化膜を用いた層間絶縁膜13が形成されている。ライナー絶縁膜12は、シリコン酸化膜を用いた層間絶縁膜13の形成時に酸化剤が制御ゲート電極膜CGへ到達することを防ぎ、特にシリサイド層10bの酸化によるワード線WLの高抵抗化を防ぐ機能を有する。   A liner insulating film 12 using, for example, a silicon nitride film is formed on the upper surface of the inter-memory cell insulating film 11 and the side surfaces and upper surface of the control gate electrode film CG. On the liner insulating film 12, an interlayer insulating film 13 using, for example, a silicon oxide film is formed. The liner insulating film 12 prevents the oxidant from reaching the control gate electrode film CG when forming the interlayer insulating film 13 using a silicon oxide film, and in particular prevents the resistance of the word line WL from being increased due to oxidation of the silicide layer 10b. It has a function.

また、本実施形態のワード線の引き出し領域における断面構造(メモリセル領域におけるゲート電極構造と対応する構造)について、図4を参照しながら説明する。図4(a)は、図2のC−C線(ワード線方向、X方向)に沿う断面を模式的に示す図であり、図3(a)の断面構造と対応している。図4(b)は、図2のD−D線(ビット線方向、Y方向)に沿う断面を模式的に示す図であり、図3(b)の断面構造と対応している。   In addition, a cross-sectional structure in the word line extraction region of the present embodiment (a structure corresponding to the gate electrode structure in the memory cell region) will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a diagram schematically showing a cross section taken along the line C-C (word line direction, X direction) in FIG. 2, and corresponds to the cross-sectional structure in FIG. FIG. 4B is a diagram schematically showing a cross section taken along the line DD (bit line direction, Y direction) of FIG. 2, and corresponds to the cross-sectional structure of FIG.

図4(a)、(b)に示すように、シリコン基板1上にはゲート絶縁膜7と、浮遊ゲート電極膜FG(8)と、シリコン窒化膜15と、電極間絶縁膜9と、制御ゲート電極膜CG(10)と、ライナー絶縁膜12と、層間絶縁膜13とが積層形成されている。この場合、ワード線の引き出し領域においては、シリコン基板1の上部には、素子分離溝4のパターンが形成されておらず、ベタ構造となっている。ワード線の引き出し領域のゲート絶縁膜7の膜厚は、メモリセル領域のゲート絶縁膜7の膜厚よりも厚くなるように形成されている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, on the silicon substrate 1, a gate insulating film 7, a floating gate electrode film FG (8), a silicon nitride film 15, an interelectrode insulating film 9, and a control are provided. A gate electrode film CG (10), a liner insulating film 12, and an interlayer insulating film 13 are stacked. In this case, the pattern of the element isolation trench 4 is not formed on the upper portion of the silicon substrate 1 in the word line lead-out region, and has a solid structure. The film thickness of the gate insulating film 7 in the word line extraction region is formed to be larger than the film thickness of the gate insulating film 7 in the memory cell region.

また、シリコン窒化膜15は、素子分離溝4を加工するときにハードマスクとして用いるシリコン窒化膜15を除去せずに一部残して形成したものであり、詳しくは後述する。この構成の場合(ワード線の引き出し領域においては)、シリコン窒化膜15と電極間絶縁膜9が、電極間絶縁膜として機能する。即ち、電極間絶縁膜は、2層以上の積層された絶縁膜9、15を有し、更に、電極間絶縁膜の最下層の絶縁膜はシリコン窒化膜15である。   Further, the silicon nitride film 15 is formed by leaving a part of the silicon nitride film 15 used as a hard mask without removing it when the element isolation trench 4 is processed, which will be described in detail later. In the case of this configuration (in the word line extraction region), the silicon nitride film 15 and the interelectrode insulating film 9 function as an interelectrode insulating film. That is, the interelectrode insulating film has two or more stacked insulating films 9 and 15, and the lowermost insulating film of the interelectrode insulating film is the silicon nitride film 15.

そして、ワード線の引き出し領域においては、図4(b)に示すように、浮遊ゲート電極膜FG(8)、シリコン窒化膜15、および、電極間絶縁膜9には、電極分離用の溝14が形成されておらず、溝14の加工は電極間絶縁膜9の上で止まっている。   In the word line lead-out region, as shown in FIG. 4B, in the floating gate electrode film FG (8), the silicon nitride film 15, and the interelectrode insulating film 9, an electrode isolation groove 14 is formed. Is not formed, and the processing of the groove 14 stops on the interelectrode insulating film 9.

次に、本実施形態によるNAND型フラッシュメモリ装置の製造方法の一例を、図5〜図15に示す工程断面図を参照して説明する。尚、図5(a)〜図15(a)は図3(aに対応する断面構造の製造段階を模式的に示し、図5(b)〜図15(b)は図3(b)に対応する断面構造の製造段階を模式的に示し、図5(c)〜図15(c)は図4(b)に対応する断面構造の製造段階を模式的に示す。   Next, an example of a method for manufacturing the NAND flash memory device according to the present embodiment will be described with reference to process cross-sectional views shown in FIGS. 5A to 15A schematically show the manufacturing stage of the cross-sectional structure corresponding to FIG. 3A, and FIGS. 5B to 15B are shown in FIG. FIGS. 5C to 15C schematically show the manufacturing steps of the cross-sectional structure corresponding to FIG. 4B. FIGS.

まず、図5に示すように、p型のシリコン基板1の表面に、ゲート絶縁膜7として例えばシリコン酸窒化膜を周知の熱酸化法と熱窒化法を組み合わせて形成する。尚、ワード線の引き出し領域(図5(c)参照)のゲート絶縁膜7の膜厚が、メモリセル領域(図5(a)、(b)参照)のゲート絶縁膜7の膜厚よりも厚くなるように周知のプロセスで形成する。この後、浮遊ゲート電極FGとなる例えばドープト多結晶シリコン層8を減圧化学気相成長法により成膜する。ドープト多結晶シリコン層8の不純物としては、例えばリン(P)を用いる。   First, as shown in FIG. 5, for example, a silicon oxynitride film is formed as a gate insulating film 7 on the surface of a p-type silicon substrate 1 by combining a known thermal oxidation method and thermal nitridation method. The film thickness of the gate insulating film 7 in the word line drawing region (see FIG. 5C) is larger than the film thickness of the gate insulating film 7 in the memory cell region (see FIGS. 5A and 5B). It is formed by a known process so as to be thick. Thereafter, for example, a doped polycrystalline silicon layer 8 to be the floating gate electrode FG is formed by low pressure chemical vapor deposition. For example, phosphorus (P) is used as the impurity of the doped polycrystalline silicon layer 8.

次に、図5に示すように、ドープト多結晶シリコン層8上に化学気相成長法によってシリコン窒化膜15を形成し、続いて、シリコン窒化膜15上に化学気相成長法を用いてシリコン酸化膜16を形成する。この後、シリコン酸化膜16上にフォトレジスト(図示せず)を塗布し、露光現像によりレジストをパターニングし、当該レジストをマスクとしてシリコン酸化膜16をRIE法によりエッチング処理する。エッチング後に、フォトレジストを除去し、シリコン酸化膜16をマスクにしてシリコン窒化膜15をエッチングし、次いで、ドープト多結晶シリコン層8(浮遊ゲート電極膜FG)、ゲート絶縁膜7およびシリコン基板1をエッチングすることにより、素子分離のための溝4を形成する(図6(a)参照)。   Next, as shown in FIG. 5, a silicon nitride film 15 is formed on the doped polycrystalline silicon layer 8 by chemical vapor deposition, and then silicon is deposited on the silicon nitride film 15 by chemical vapor deposition. An oxide film 16 is formed. Thereafter, a photoresist (not shown) is applied onto the silicon oxide film 16, the resist is patterned by exposure and development, and the silicon oxide film 16 is etched by the RIE method using the resist as a mask. After the etching, the photoresist is removed, the silicon nitride film 15 is etched using the silicon oxide film 16 as a mask, and then the doped polycrystalline silicon layer 8 (floating gate electrode film FG), the gate insulating film 7 and the silicon substrate 1 are removed. By etching, a groove 4 for element isolation is formed (see FIG. 6A).

次に、化学気相成長法あるいは塗布技術を用いて例えばシリコン酸化膜5を加工後の溝4に埋め込んだ後、図7に示すように、CMP(chemical mechanical polishing)を用いてシリコン窒化膜15が露出するまで平坦化を行うことにより、素子分離絶縁膜5を形成する。この場合、図7(c)に示すように、ワード線の引き出し領域においては、多結晶シリコン層8(浮遊ゲート電極膜FG)の上に、膜厚が例えば5nm程度のシリコン窒化膜15を残すようにする。尚、図7(a)、(b)に示すように、メモリセル領域においては、多結晶シリコン層8(浮遊ゲート電極膜FG)の上に、膜厚が上記5nm程度よりも薄いシリコン窒化膜15が残る。   Next, for example, a silicon oxide film 5 is embedded in the processed groove 4 by using a chemical vapor deposition method or a coating technique, and then the silicon nitride film 15 is used by CMP (chemical mechanical polishing) as shown in FIG. The element isolation insulating film 5 is formed by performing planarization until is exposed. In this case, as shown in FIG. 7C, a silicon nitride film 15 having a thickness of, for example, about 5 nm is left on the polycrystalline silicon layer 8 (floating gate electrode film FG) in the word line extraction region. Like that. As shown in FIGS. 7A and 7B, in the memory cell region, a silicon nitride film having a film thickness thinner than about 5 nm is formed on the polycrystalline silicon layer 8 (floating gate electrode film FG). 15 remains.

次いで、図8に示すように、シリコン窒化膜15および素子分離絶縁膜5の上にレジスト17を塗布し、露光現像によりレジスト17のうちのメモリセル領域に相当する領域に開口部を形成して露出させる。即ち、ワード線の引き出し領域(および周辺回路領域)のシリコン窒化膜15をレジスト17で覆う。この後、当該レジスト17をマスクとしてRIE法を用いてメモリセル領域の素子分離絶縁膜(シリコン酸化膜)5を選択的にエッチングすることにより、浮遊ゲート電極膜FG(多結晶シリコン層8)間の素子分離絶縁膜5を落とし込む。続いて、薬液によるWETエッチングによりメモリセル領域の多結晶シリコン層8上に残っているシリコン窒化膜15を剥離する。更に、ワード線の引き出し領域のレジスト17を剥離する。これにより、図9に示すような構成を得る。   Next, as shown in FIG. 8, a resist 17 is applied on the silicon nitride film 15 and the element isolation insulating film 5, and an opening is formed in a region corresponding to the memory cell region of the resist 17 by exposure and development. Expose. That is, the silicon nitride film 15 in the word line drawing region (and peripheral circuit region) is covered with the resist 17. Thereafter, the element isolation insulating film (silicon oxide film) 5 in the memory cell region is selectively etched by RIE using the resist 17 as a mask, so that the floating gate electrode film FG (polycrystalline silicon layer 8) is separated. The element isolation insulating film 5 is dropped. Subsequently, the silicon nitride film 15 remaining on the polycrystalline silicon layer 8 in the memory cell region is removed by WET etching using a chemical solution. Further, the resist 17 in the word line drawing region is removed. Thereby, a configuration as shown in FIG. 9 is obtained.

この後、図10に示すように、露出した多結晶シリコン層8、素子分離絶縁膜5およびシリコン窒化膜15の表面に、電極間絶縁膜9を形成する。この電極間絶縁膜9としては、シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層構造の膜、即ち、いわゆるONO膜を周知のプロセスにより形成する。尚、電極間絶縁膜9として、単体の高誘電率絶縁膜を、または、シリコン酸化膜/高誘電率絶縁膜/シリコン酸化膜の積層構造の膜、または、シリコン窒化膜/シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜/シリコン窒化膜の積層構造の膜を形成しても良い。   Thereafter, as shown in FIG. 10, an interelectrode insulating film 9 is formed on the exposed surfaces of the polycrystalline silicon layer 8, the element isolation insulating film 5 and the silicon nitride film 15. As the interelectrode insulating film 9, a film having a laminated structure of silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film, that is, a so-called ONO film is formed by a known process. The interelectrode insulating film 9 is a single high dielectric constant insulating film, or a film having a laminated structure of silicon oxide film / high dielectric constant insulating film / silicon oxide film, or silicon nitride film / silicon oxide film / silicon. A film having a laminated structure of nitride film / silicon oxide film / silicon nitride film may be formed.

次いで、図11に示すように、電極間絶縁膜9上に化学気相成長法を用いて導電層10(制御ゲート電極膜CG)となるドープト多結晶シリコン層を形成する。尚、ドープト多結晶シリコン層10の不純物としては、例えばリン(P)を用いる。この多結晶シリコン層10の上に、化学気相成長法によってシリコン窒化膜18とシリコン酸化膜19とを積層形成する。   Next, as shown in FIG. 11, a doped polycrystalline silicon layer to be the conductive layer 10 (control gate electrode film CG) is formed on the interelectrode insulating film 9 by chemical vapor deposition. For example, phosphorus (P) is used as the impurity of the doped polycrystalline silicon layer 10. A silicon nitride film 18 and a silicon oxide film 19 are laminated on the polycrystalline silicon layer 10 by chemical vapor deposition.

次に、ゲート加工を行って(電極分離用の溝14(図3(b)参照)を形成して)メモリセルトランジスタのゲート電極MGあるいは他のゲート電極などを分離形成する。ここでは、まず、シリコン酸化膜19の上面にフォトレジスト(図示しない)を塗布し、露光現像によりレジストをパターニングし、当該レジストをマスクとしてシリコン酸化膜19をRIE法によりエッチングする。エッチング後に、レジストを除去し、シリコン酸化膜19をマスクとしてシリコン窒化膜18をエッチングし、続いて、エッチングしたシリコン窒化膜18をマスクとして多結晶シリコン層10をエッチングし、図12に示すような構成を得る。この場合、エッチング加工は、電極間絶縁膜9の上で止める。   Next, gate processing is performed (electrode separation trench 14 (see FIG. 3B) is formed) to separate and form the gate electrode MG of the memory cell transistor or another gate electrode. Here, first, a photoresist (not shown) is applied to the upper surface of the silicon oxide film 19, the resist is patterned by exposure and development, and the silicon oxide film 19 is etched by the RIE method using the resist as a mask. After the etching, the resist is removed, the silicon nitride film 18 is etched using the silicon oxide film 19 as a mask, and then the polycrystalline silicon layer 10 is etched using the etched silicon nitride film 18 as a mask, as shown in FIG. Get the configuration. In this case, the etching process is stopped on the interelectrode insulating film 9.

この後、図13に示すように、シリコン窒化膜18、多結晶シリコン層10および電極間絶縁膜9の上にレジスト20を塗布し、露光現像によりレジスト20のうちのメモリセル領域に相当する領域に開口部を形成して露出させる。即ち、ワード線の引き出し領域(および周辺回路領域)のシリコン窒化膜18、多結晶シリコン層10および電極間絶縁膜9をレジスト20で覆う。この後、当該レジスト20をマスクとして電極間絶縁膜9、多結晶シリコン膜8、ゲート絶縁膜7を順次エッチングして電極分離用の溝14を形成し、ゲート電極MGを形成する。これにより、図14に示すような構成を得る。この後、ワード線の引き出し領域のレジスト20を除去する。更に、薬液によるWETエッチングにより多結晶シリコン層10上に残っているシリコン窒化膜18を剥離することにより、図15に示すような構成を得る。   Thereafter, as shown in FIG. 13, a resist 20 is applied on the silicon nitride film 18, the polycrystalline silicon layer 10, and the interelectrode insulating film 9, and an area corresponding to a memory cell area in the resist 20 by exposure and development. An opening is formed in and exposed. That is, the silicon nitride film 18, the polycrystalline silicon layer 10, and the interelectrode insulating film 9 in the word line lead region (and peripheral circuit region) are covered with the resist 20. Thereafter, using the resist 20 as a mask, the interelectrode insulating film 9, the polycrystalline silicon film 8, and the gate insulating film 7 are sequentially etched to form an electrode separation groove 14, thereby forming a gate electrode MG. Thereby, a configuration as shown in FIG. 14 is obtained. Thereafter, the resist 20 in the word line drawing region is removed. Further, the silicon nitride film 18 remaining on the polycrystalline silicon layer 10 is peeled off by WET etching with a chemical solution, thereby obtaining a configuration as shown in FIG.

次いで、溝14の内底部のシリコン基板1の表面に、イオン注入法を用いて不純物をドーピングし、拡散層6を形成する。次に、溝14内に、セルゲート間絶縁膜としてメモリセル間絶縁膜11を形成した後、平坦化し、落とし込む。更に、多結晶シリコン層(導電層)10の上部にニッケルシリサイド(NiSi)層10bを形成した後、図3、図4に示すように、ライナー絶縁膜12と層間絶縁膜13を形成する。さらに、図示はしないが、コンタクトの形成や配線層の形成などの工程を経てNAND型フラッシュメモリ装置のチップが形成される。   Next, an impurity is doped into the surface of the silicon substrate 1 at the inner bottom portion of the groove 14 by using an ion implantation method to form a diffusion layer 6. Next, the inter-memory cell insulating film 11 is formed in the trench 14 as an inter-cell gate insulating film, and then planarized and dropped. Furthermore, after forming a nickel silicide (NiSi) layer 10b on the polycrystalline silicon layer (conductive layer) 10, a liner insulating film 12 and an interlayer insulating film 13 are formed as shown in FIGS. Further, although not shown, a NAND flash memory device chip is formed through processes such as contact formation and wiring layer formation.

このような構成の本実施形態によれば、ワード線の引き出し領域において、制御ゲート電極膜CG(導電層10)にはワード線WLの引き出し部WLaが加工され、浮遊ゲート電極膜FG(多結晶シリコン層8)にはワード線WLの引き出し部WLaのパターンが加工されていない構成(即ち、ベタ構造)とし、更に、半導体基板には素子分離溝4のパターンが形成されていない構成(即ち、ベタ構造)とした。これにより、ワード線の引き出し領域において、アスペクト比が低い構成となるので、パターンの倒壊等を防止することができる。   According to the present embodiment having such a configuration, in the word line extraction region, the control gate electrode film CG (conductive layer 10) is processed with the extraction portion WLa of the word line WL, and the floating gate electrode film FG (polycrystalline). The silicon layer 8) has a configuration in which the pattern of the leading portion WLa of the word line WL is not processed (that is, a solid structure), and further, a configuration in which the pattern of the element isolation trench 4 is not formed in the semiconductor substrate (that is, the silicon layer 8). Solid structure). As a result, since the aspect ratio is low in the word line lead-out region, it is possible to prevent the pattern from collapsing.

ここで、ワード線の引き出し領域において、浮遊ゲート電極膜FG(多結晶シリコン層8)を上記したようにベタ構造とした場合、制御ゲート電極膜CGと浮遊ゲート電極膜FGとの間の絶縁が電極間絶縁膜9だけとなるため、書き込み時にワード線WL(制御ゲート電極膜CG)に高い電圧(例えば25V程度)が印加された際に、ベタ構造となった浮遊ゲート電極膜FG部分が十分に昇圧されず電極間絶縁膜9が破壊され、制御ゲート電極膜CGと浮遊ゲート電極膜FGが導通してしまう可能性がある。尚、浮遊ゲート電極膜FGにワード線WLの引き出し部WLaのパターンを加工している構成の場合には、電極間絶縁膜9が破壊されて制御ゲート電極膜CGと浮遊ゲート電極膜FGが導通しても、ワード線WLがそれぞれ独立しているので、問題がない。しかし、本実施形態のように、浮遊ゲート電極膜FGがベタ構造である場合、他のワード線WLと干渉してしまう。   Here, when the floating gate electrode film FG (polycrystalline silicon layer 8) has a solid structure as described above in the word line extraction region, the insulation between the control gate electrode film CG and the floating gate electrode film FG is reduced. Since only the interelectrode insulating film 9 is provided, the floating gate electrode film FG portion having a solid structure is sufficient when a high voltage (for example, about 25 V) is applied to the word line WL (control gate electrode film CG) at the time of writing. There is a possibility that the inter-electrode insulating film 9 is destroyed without being boosted, and the control gate electrode film CG and the floating gate electrode film FG become conductive. In the case where the pattern of the lead-out portion WLa of the word line WL is processed on the floating gate electrode film FG, the interelectrode insulating film 9 is destroyed and the control gate electrode film CG and the floating gate electrode film FG are made conductive. Even so, there is no problem because the word lines WL are independent of each other. However, when the floating gate electrode film FG has a solid structure as in the present embodiment, it interferes with other word lines WL.

そこで、本実施形態では、通常の膜構造の電極間絶縁膜9の下部にハードマスク用のシリコン窒化膜15を残し、このシリコン窒化膜15と電極間絶縁膜9とから電極間絶縁膜として機能する。即ち、電極間絶縁膜を、2層以上の積層された絶縁膜を有する構成とし、更に、電極間絶縁膜のちの最下層の絶縁膜がシリコン窒化膜15とした。本実施形態によれば、書き込み時等にワード線WLに高い電圧を印加するときに、電極間絶縁膜9が破壊されて制御ゲート電極膜CGと浮遊ゲート電極膜FGが導通することを抑制できる。   Therefore, in this embodiment, the silicon nitride film 15 for the hard mask is left below the interelectrode insulating film 9 having a normal film structure, and the silicon nitride film 15 and the interelectrode insulating film 9 function as an interelectrode insulating film. To do. That is, the interelectrode insulating film has a structure having two or more laminated insulating films, and the lowermost insulating film after the interelectrode insulating film is the silicon nitride film 15. According to the present embodiment, when a high voltage is applied to the word line WL at the time of writing or the like, it is possible to prevent the inter-electrode insulating film 9 from being broken and the control gate electrode film CG and the floating gate electrode film FG from becoming conductive. .

(第2実施形態)
図16および図17は、第2実施形態を示す。尚、第1実施形態と同一構成には、同一符号を付している。図17(a)は、図16のE−E線(ビット線方向、Y方向)に沿う断面を模式的に示す図であり、図17(b)は、図16のF−F線(ビット線方向、Y方向)に沿う断面を模式的に示す図である。
(Second Embodiment)
16 and 17 show a second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment. FIG. 17A is a diagram schematically showing a cross section taken along line EE (bit line direction, Y direction) in FIG. 16, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. It is a figure which shows typically the cross section which follows a linear direction and a Y direction.

第1実施形態では、ワード線の引き出し領域において、浮遊ゲート電極膜FGをベタ構造で残すように構成したが、第2実施形態では、浮遊ゲート電極膜FGのうちの図16にて斜線領域Pで示す領域については、浮遊ゲート電極膜FG(多結晶シリコン層8)を加工し、更に、ゲート絶縁膜7の膜厚のほぼ半分程度まで加工して溝21を形成している。この溝21の図16中の左右方向(ワード線方向)の幅寸法は、100〜200nm程度であり、メモリセル領域内の電極分離用の溝14の図16中の上下方向(ビット線方向)の幅寸法20nm程度に比べて幅広である。   In the first embodiment, the floating gate electrode film FG is left in a solid structure in the word line extraction region, but in the second embodiment, the hatched region P in FIG. 16 of the floating gate electrode film FG is shown. In the region indicated by, the floating gate electrode film FG (polycrystalline silicon layer 8) is processed and further processed to about half the film thickness of the gate insulating film 7 to form the trench 21. The width of the groove 21 in the left-right direction (word line direction) in FIG. 16 is about 100 to 200 nm, and the vertical direction (bit line direction) in FIG. 16 of the electrode isolation groove 14 in the memory cell region. It is wider than the width dimension of about 20 nm.

上記溝21を形成するに製造方法としては、第1実施形態の図8に示す工程において、レジスト17を塗布した後、露光現像によりレジスト17のうちのメモリセル領域に対応する部分を開口するときに、上記図16にて斜線領域Pで示す領域に対応する部分も開口する。これにより、素子分離溝4を形成(加工)するときに、多結晶シリコン層8の上に残されたシリコン窒化膜15のうちの図16にて斜線領域Pで示す領域に対応する部分を開口させる。また、第1実施形態の図13に示す工程において、レジスト20を塗布した後、露光現像によりレジスト20のうちのメモリセル領域に対応する部分を開口するときに、上記図16にて斜線領域Pで示す領域に対応する部分も開口する。これ以外の製造工程は、第1実施形態の製造方法と同様に構成すれば良い。   As a manufacturing method for forming the groove 21, in the step shown in FIG. 8 of the first embodiment, after the resist 17 is applied, a portion corresponding to the memory cell region of the resist 17 is opened by exposure and development. In addition, a portion corresponding to the area indicated by the hatched area P in FIG. 16 is also opened. As a result, when the element isolation trench 4 is formed (processed), a portion of the silicon nitride film 15 left on the polycrystalline silicon layer 8 corresponding to the region indicated by the hatched region P in FIG. 16 is opened. Let In the step shown in FIG. 13 of the first embodiment, after applying the resist 20, when a portion corresponding to the memory cell region of the resist 20 is opened by exposure and development, the hatched region P in FIG. A portion corresponding to the region indicated by is also opened. What is necessary is just to comprise the manufacturing process other than this similarly to the manufacturing method of 1st Embodiment.

上述した以外の第2実施形態の構成は、第1実施形態と同じ構成となっている。従って、第2実施形態においても、第1実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第2実施形態によれば、浮遊ゲート電極膜FGのうちの図16にて斜線領域Pで示す領域にゲート絶縁膜7まで到達する溝21を形成したので、浮遊ゲート電極膜FGが凹凸を有する構造となることから、ワード線の引き出し領域の構造体としての強度を高くすることができる。   The configuration of the second embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, according to the second embodiment, since the trench 21 reaching the gate insulating film 7 is formed in the area indicated by the hatched area P in FIG. 16 in the floating gate electrode film FG, the floating gate electrode film FG is uneven. Therefore, the strength of the word line lead-out region as a structure can be increased.

(第3実施形態)
図18は、第3実施形態を示す。尚、第2実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第2実施形態では、素子分離溝4を形成(加工)するときに、多結晶シリコン層8の上に残されたシリコン窒化膜15のうちの図16にて斜線領域Pで示す領域に対応する部分を開口させるようにしたが、第3実施形態では、素子分離溝4を形成するときに、多結晶シリコン層8の上に残されたシリコン窒化膜15のうちの図16にて斜線領域Pで示す領域に対応する部分を開口させないようにした。即ち、第1実施形態の図8に示す工程において、レジスト17を塗布した後、露光現像によりレジスト17のうちのメモリセル領域に対応する部分を開口し、図16にて斜線領域Pで示す領域に対応する部分については、開口させないようにした。
(Third embodiment)
FIG. 18 shows a third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 2nd Embodiment. In the second embodiment, when the element isolation trench 4 is formed (processed), the silicon nitride film 15 left on the polycrystalline silicon layer 8 corresponds to the region indicated by the hatched region P in FIG. In the third embodiment, the hatched region P in FIG. 16 of the silicon nitride film 15 left on the polycrystalline silicon layer 8 when the element isolation trench 4 is formed is formed in the third embodiment. The portion corresponding to the region indicated by is not opened. That is, in the step shown in FIG. 8 of the first embodiment, after the resist 17 is applied, a portion corresponding to the memory cell region of the resist 17 is opened by exposure and development, and the region indicated by the hatched region P in FIG. The portion corresponding to is not opened.

上述した以外の第3実施形態の構成は、第2実施形態と同じ構成となっている。従って、第3実施形態においても、第2実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第3実施形態によれば、浮遊ゲート電極膜FGのうちの図16にて斜線領域Pで示す領域に形成された溝21は、浮遊ゲート電極膜FG(多結晶シリコン層8)のうちの下半部程度まで到達する溝21を形成することができる。この第2実施形態の場合も、浮遊ゲート電極膜FGが凹凸を有する構造となることから、ワード線の引き出し領域の構造体としての強度を高くすることができる。   The configuration of the third embodiment other than that described above is the same as that of the second embodiment. Therefore, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the second embodiment can be obtained. In particular, according to the third embodiment, the trench 21 formed in the region indicated by the hatched region P in FIG. 16 in the floating gate electrode film FG is formed in the floating gate electrode film FG (polycrystalline silicon layer 8). It is possible to form the groove 21 that reaches the lower half portion. Also in the case of the second embodiment, since the floating gate electrode film FG has an uneven structure, the strength of the word line extraction region as a structure can be increased.

(第4実施形態)
図19ないし図25は、第4実施形態を示す。尚、第1実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第1実施形態では、図9に示すように、ワード線の引き出し領域の多結晶シリコン層8の上にシリコン窒化膜15を残し、メモリセル領域の多結晶シリコン層8の上にはシリコン窒化膜15を残さないようにしたが、第4実施形態では、図19に示すように、メモリセル領域の多結晶シリコン層8の上にもシリコン窒化膜15を残すようにした。この場合、メモリセル領域の多結晶シリコン層8の上に残されたシリコン窒化膜15の膜厚は、ワード線の引き出し領域の多結晶シリコン層8の上に残されたリコン窒化膜15の膜厚(5nm程度)よりも薄い。
(Fourth embodiment)
19 to 25 show a fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG. 9, the silicon nitride film 15 is left on the polycrystalline silicon layer 8 in the word line extraction region, and the silicon nitride film is formed on the polycrystalline silicon layer 8 in the memory cell region. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 19, the silicon nitride film 15 is also left on the polycrystalline silicon layer 8 in the memory cell region. In this case, the film thickness of the silicon nitride film 15 left on the polycrystalline silicon layer 8 in the memory cell region is the film thickness of the recon nitride film 15 left on the polycrystalline silicon layer 8 in the word line drawing region. It is thinner than the thickness (about 5 nm).

具体的には、第1実施形態の図5ないし図7に示す各工程を実行した後、レジスト17を塗布することなく(第1実施形態の図8に示す工程を実行せずに)、図19に示すように、RIE法を用いてメモリセル領域の素子分離絶縁膜(シリコン酸化膜)5を選択的にエッチングすることにより、浮遊ゲート電極膜FG(多結晶シリコン層8)間の素子分離絶縁膜5を落とし込む。この場合、シリコン窒化膜15が残留するようにシリコン酸化膜5に対してエッチング選択比の取れる条件でエッチングする。   Specifically, after each step shown in FIGS. 5 to 7 of the first embodiment is performed, the resist 17 is not applied (without performing the step shown in FIG. 8 of the first embodiment). As shown in FIG. 19, element isolation between the floating gate electrode film FG (polycrystalline silicon layer 8) is performed by selectively etching the element isolation insulating film (silicon oxide film) 5 in the memory cell region using the RIE method. Insulating film 5 is dropped. In this case, etching is performed under conditions that allow an etching selectivity to the silicon oxide film 5 so that the silicon nitride film 15 remains.

この後、シリコン窒化膜15を剥離することなく、図20に示すように、多結晶シリコン層8の側壁部、シリコン窒化膜15の上面、および、素子分離絶縁膜5の上面に、電極間絶縁膜9を形成する。この電極間絶縁膜9としては、いわゆるONO膜を周知のプロセスにより形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 20, the inter-electrode insulation is formed on the side wall portion of the polycrystalline silicon layer 8, the upper surface of the silicon nitride film 15, and the upper surface of the element isolation insulating film 5 without peeling off the silicon nitride film 15. A film 9 is formed. As the interelectrode insulating film 9, a so-called ONO film is formed by a known process.

次いで、図21に示すように、電極間絶縁膜9上に化学気相成長法を用いて導電層10(制御ゲート電極膜CG)となるドープト多結晶シリコン層を形成する。尚、ドープト多結晶シリコン層10の不純物としては、例えばリン(P)を用いる。この多結晶シリコン層10の上に、化学気相成長法によってシリコン窒化膜18とシリコン酸化膜19とを積層形成する。   Next, as shown in FIG. 21, a doped polycrystalline silicon layer to be the conductive layer 10 (control gate electrode film CG) is formed on the interelectrode insulating film 9 by chemical vapor deposition. For example, phosphorus (P) is used as the impurity of the doped polycrystalline silicon layer 10. A silicon nitride film 18 and a silicon oxide film 19 are laminated on the polycrystalline silicon layer 10 by chemical vapor deposition.

次に、ゲート加工を行って(電極分離用の溝14(図3(b)参照)を形成して)メモリセルトランジスタのゲート電極MGあるいは他のゲート電極などを分離形成する。ここでは、まず、シリコン酸化膜19の上面にフォトレジスト(図示しない)を塗布し、露光現像によりレジストをパターニングし、当該レジストをマスクとしてシリコン酸化膜19をRIE法によりエッチングする。エッチング後に、レジストを除去し、シリコン酸化膜19をマスクとしてシリコン窒化膜18をエッチングし、続いて、エッチングしたシリコン窒化膜18をマスクとして多結晶シリコン層10をエッチングし、図22に示すような構成を得る。この場合、エッチング加工は、電極間絶縁膜9の上で止める。   Next, gate processing is performed (electrode separation trench 14 (see FIG. 3B) is formed) to separate and form the gate electrode MG of the memory cell transistor or another gate electrode. Here, first, a photoresist (not shown) is applied to the upper surface of the silicon oxide film 19, the resist is patterned by exposure and development, and the silicon oxide film 19 is etched by the RIE method using the resist as a mask. After the etching, the resist is removed, the silicon nitride film 18 is etched using the silicon oxide film 19 as a mask, and then the polycrystalline silicon layer 10 is etched using the etched silicon nitride film 18 as a mask, as shown in FIG. Get the configuration. In this case, the etching process is stopped on the interelectrode insulating film 9.

この後、シリコン窒化膜18、多結晶シリコン層10および電極間絶縁膜9の上にレジスト20を塗布し、露光現像によりレジスト20のうちのメモリセル領域に相当する領域に開口部を形成して露出させる。即ち、ワード線の引き出し領域(および周辺回路領域)のシリコン窒化膜18、多結晶シリコン層10および電極間絶縁膜9をレジスト20で覆う。この後、レジスト20をマスクとして電極間絶縁膜9、シリコン窒化膜15、多結晶シリコン層8、ゲート絶縁膜7を順次エッチングして電極分離用の溝14を形成し、ゲート電極MGを形成する。これにより、図24に示すような構成を得る。この後、レジスト20を除去し、更に、シリコン窒化膜18を剥離して、図25に示すような構成を得る。   Thereafter, a resist 20 is applied on the silicon nitride film 18, the polycrystalline silicon layer 10, and the interelectrode insulating film 9, and an opening is formed in a region corresponding to the memory cell region of the resist 20 by exposure and development. Expose. That is, the silicon nitride film 18, the polycrystalline silicon layer 10, and the interelectrode insulating film 9 in the word line lead region (and peripheral circuit region) are covered with the resist 20. Thereafter, using the resist 20 as a mask, the interelectrode insulating film 9, the silicon nitride film 15, the polycrystalline silicon layer 8, and the gate insulating film 7 are sequentially etched to form an electrode separation groove 14, thereby forming a gate electrode MG. . Thereby, a configuration as shown in FIG. 24 is obtained. Thereafter, the resist 20 is removed, and the silicon nitride film 18 is peeled off to obtain a configuration as shown in FIG.

上述した以外の第4実施形態の構成は、第1実施形態と同じ構成となっている。従って、第4実施形態においても、第1実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第4実施形態によれば、メモリセル領域において、電極間絶縁膜9の下部にシリコン窒化膜15を残し、シリコン窒化膜15と電極間絶縁膜9を用いて電極間絶縁膜を構成したので、微細化に伴って問題となる電極間絶縁膜のリーク電流を抑制することができる。メモリセル領域の浮遊ゲート電極膜FGは、微細化に伴い、尖った形状になることから、電界集中による電極間絶縁膜のリーク電流が大きくなるため、メモリセルの書き込み飽和特性が悪化したり、一旦、書き込んだメモリセルからの閾値落ちが発生したりするという場合がある。   The configuration of the fourth embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, also in the fourth embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, according to the fourth embodiment, in the memory cell region, the silicon nitride film 15 is left below the interelectrode insulating film 9, and the interelectrode insulating film is configured using the silicon nitride film 15 and the interelectrode insulating film 9. Therefore, the leakage current of the interelectrode insulating film, which becomes a problem with miniaturization, can be suppressed. Since the floating gate electrode film FG in the memory cell region has a sharp shape with miniaturization, the leakage current of the interelectrode insulating film due to electric field concentration increases, so that the write saturation characteristic of the memory cell deteriorates, There may be a case where a threshold drop occurs from a memory cell once written.

これに対して、第4実施形態によれば、メモリセルの浮遊ゲート電極膜FGの上部にシリコン窒化膜15が形成されているので、電極間絶縁膜の実効的酸化膜厚が厚くなり、電子をトラップしてリーク電流を抑制することができ、また、書き込み飽和特性を改善できる。また、第4実施形態では、第1実施形態に比べて、レジスト17の塗布、露光現像処理が不要になるから、工程数を削減することができる。   On the other hand, according to the fourth embodiment, since the silicon nitride film 15 is formed on the floating gate electrode film FG of the memory cell, the effective oxide film thickness of the interelectrode insulating film is increased, and the electron And the leakage current can be suppressed, and the write saturation characteristic can be improved. Further, in the fourth embodiment, compared to the first embodiment, the application of the resist 17 and the exposure / development treatment are not required, and therefore the number of steps can be reduced.

(その他の実施形態)
以上説明した複数の実施形態に加えて以下のような構成を採用しても良い。
上記した各実施形態では、ワード線の引き出し領域のシリコン基板1をベタ構造としたが、これに代えて、ワード線の引き出し領域のシリコン基板1にラインアンドスペースパターン状の溝を形成しても良い。
(Other embodiments)
In addition to the plurality of embodiments described above, the following configurations may be adopted.
In each of the above-described embodiments, the silicon substrate 1 in the word line extraction region has a solid structure. Alternatively, a line-and-space pattern groove may be formed in the silicon substrate 1 in the word line extraction region. good.

第1実施形態では、メモリセル領域のSTI2の素子分離絶縁膜(シリコン酸化膜)5をエッチバックした後、多結晶シリコン層8上のシリコン窒化膜15の剥離プロセスを実行したが、これに代えて、素子分離絶縁膜(シリコン酸化膜)5のエッチバックとシリコン窒化膜15の剥離プロセスを同時に実行しても良い。   In the first embodiment, after the element isolation insulating film (silicon oxide film) 5 of the STI 2 in the memory cell region is etched back, the peeling process of the silicon nitride film 15 on the polycrystalline silicon layer 8 is performed. Thus, the etch back of the element isolation insulating film (silicon oxide film) 5 and the peeling process of the silicon nitride film 15 may be performed simultaneously.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

図面中、1はシリコン基板、2はSTI、3は活性領域、4は素子分離溝、5は素子分離絶縁膜、7はゲート絶縁膜、8は多結晶シリコン層、9は電極間絶縁膜、10は導電層、14は溝、15はシリコン窒化膜、17はレジスト、20はレジスト、21は溝である。   In the drawings, 1 is a silicon substrate, 2 is an STI, 3 is an active region, 4 is an element isolation trench, 5 is an element isolation insulating film, 7 is a gate insulating film, 8 is a polycrystalline silicon layer, 9 is an interelectrode insulating film, 10 is a conductive layer, 14 is a groove, 15 is a silicon nitride film, 17 is a resist, 20 is a resist, and 21 is a groove.

Claims (6)

半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ多数のメモリセルが形成されたメモリセル領域と、
前記半導体基板上に前記メモリセル領域に隣接して設けられたワード線の引き出し領域と、
前記メモリセル領域上にゲート絶縁膜を介して形成され、浮遊ゲート電極膜、電極間絶縁膜、および、ワード線としての制御ゲート電極膜が積層形成されたゲート電極と、
前記引き出し領域上にゲート絶縁膜を介して形成され、浮遊ゲート電極膜、電極間絶縁膜、および、ワード線としての制御ゲート電極膜が積層形成された電極膜構造とを備え、
前記引き出し領域において、前記制御ゲート電極膜にはワード線の引き出し部が加工され、前記浮遊ゲート電極膜には前記引き出し部のパターンが加工されていない部分が設けられ、前記半導体基板には素子分離溝のパターンが形成されておらず、そして、
前記引き出し領域において、前記電極間絶縁膜は、2層以上の積層された絶縁膜を有し、更に、前記電極間絶縁膜のちの最下層の絶縁膜はシリコン窒化膜であり、そして、
前記メモリセル領域において、前記電極間絶縁膜は、2層以上の積層された絶縁膜を有し、更に、前記浮遊ゲート電極膜の上面上の前記電極間絶縁膜のうちの最下層の絶縁膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A memory cell region provided on the semiconductor substrate and formed with a large number of memory cells;
A word line extraction region provided adjacent to the memory cell region on the semiconductor substrate;
A gate electrode formed on the memory cell region through a gate insulating film, and a stacked gate electrode film, a floating gate electrode film, an interelectrode insulating film, and a control gate electrode film as a word line;
An electrode film structure formed on the lead-out region via a gate insulating film, in which a floating gate electrode film, an interelectrode insulating film, and a control gate electrode film as a word line are stacked;
In the lead-out region, a word line lead-out portion is processed in the control gate electrode film, a portion in which the pattern of the lead-out portion is not processed is provided in the floating gate electrode film, and element isolation is provided in the semiconductor substrate. No groove pattern is formed, and
In the lead region, the interelectrode insulating film has a laminated insulating film of two or more layers, and the lowermost insulating film after the interelectrode insulating film is a silicon nitride film, and
In the memory cell region, the interelectrode insulating film has a laminated insulating film of two or more layers, and further, the lowermost insulating film among the interelectrode insulating films on the upper surface of the floating gate electrode film Is a silicon nitride film.
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ多数のメモリセルが形成されたメモリセル領域と、
前記半導体基板上に前記メモリセル領域に隣接して設けられたワード線の引き出し領域と、
前記メモリセル領域上にゲート絶縁膜を介して形成され、浮遊ゲート電極膜、電極間絶縁膜、および、ワード線としての制御ゲート電極膜が積層形成されたゲート電極と、
前記引き出し領域上にゲート絶縁膜を介して形成され、浮遊ゲート電極膜、電極間絶縁膜、および、ワード線としての制御ゲート電極膜が積層形成された電極膜構造とを備え、
前記引き出し領域において、前記制御ゲート電極膜にはワード線の引き出し部が加工され、前記浮遊ゲート電極膜には前記引き出し部のパターンが加工されていない部分が設けられ、前記半導体基板には素子分離溝のパターンが形成されていないことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A memory cell region provided on the semiconductor substrate and formed with a large number of memory cells;
A word line extraction region provided adjacent to the memory cell region on the semiconductor substrate;
A gate electrode formed on the memory cell region through a gate insulating film, and a stacked gate electrode film, a floating gate electrode film, an interelectrode insulating film, and a control gate electrode film as a word line;
An electrode film structure formed on the lead-out region via a gate insulating film, in which a floating gate electrode film, an interelectrode insulating film, and a control gate electrode film as a word line are stacked;
In the lead-out region, a word line lead-out portion is processed in the control gate electrode film, a portion in which the pattern of the lead-out portion is not processed is provided in the floating gate electrode film, and element isolation is provided in the semiconductor substrate. A semiconductor device, wherein a groove pattern is not formed.
前記引き出し領域において、前記電極間絶縁膜は、2層以上の積層された絶縁膜を有し、更に、前記電極間絶縁膜のちの最下層の絶縁膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。   In the lead-out region, the interelectrode insulating film includes two or more stacked insulating films, and the lowermost insulating film after the interelectrode insulating film is a silicon nitride film The semiconductor device according to claim 2. 前記メモリセル領域において、前記電極間絶縁膜は、2層以上の積層された絶縁膜を有し、更に、前記浮遊ゲート電極膜の上面上の前記電極間絶縁膜のうちの最下層の絶縁膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項2または3記載の半導体装置。   In the memory cell region, the interelectrode insulating film has a laminated insulating film of two or more layers, and further, the lowermost insulating film among the interelectrode insulating films on the upper surface of the floating gate electrode film 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein is a silicon nitride film. 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に浮遊ゲート電極膜を形成する工程と、
前記浮遊ゲート電極膜を形成する工程と、
前記浮遊ゲート電極膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜、前記浮遊ゲート電極膜、前記ゲート絶縁膜および前記半導体基板を加工して素子分離溝を形成する工程と、
前記素子分離溝にシリコン酸化膜を埋め込み、平坦化して、前記シリコン窒化膜の膜厚が設定膜厚となるように残して、素子分離絶縁膜を形成する工程と、
ワード線の引き出し領域の前記シリコン窒化膜をレジストでマスクした状態で、メモリセル領域の前記素子分離絶縁膜をエッチバックし、メモリセル領域の前記浮遊ゲート電極膜上の前記シリコン窒化膜を除去する工程と、
前記素子分離絶縁膜の上面、前記浮遊ゲート電極膜の側壁部、前記浮遊ゲート電極膜の上面、前記シリコン窒化膜の上面に電極間絶縁膜を形成する工程と、
前記電極間絶縁膜上にワード線としての制御ゲート電極膜を形成する工程と、
前記制御ゲート電極膜を加工して前記電極間絶縁膜を露出する工程と、
前記引き出し領域の前記電極間絶縁膜をレジストでマスクした状態でメモリセル領域の前記電極間絶縁膜、前記浮遊ゲート電極膜および前記ゲート絶縁膜を加工する工程と、
前記引き出し領域の前記レジストを除去する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a floating gate electrode film on the gate insulating film;
Forming the floating gate electrode film;
Forming a silicon nitride film on the floating gate electrode film;
Processing the silicon nitride film, the floating gate electrode film, the gate insulating film, and the semiconductor substrate to form an element isolation trench;
A step of embedding a silicon oxide film in the element isolation trench and planarizing to leave a film thickness of the silicon nitride film to be a set film thickness, and forming an element isolation insulating film;
With the silicon nitride film in the word line extraction region masked with a resist, the element isolation insulating film in the memory cell region is etched back, and the silicon nitride film on the floating gate electrode film in the memory cell region is removed. Process,
Forming an interelectrode insulating film on the upper surface of the element isolation insulating film, the side wall of the floating gate electrode film, the upper surface of the floating gate electrode film, and the upper surface of the silicon nitride film;
Forming a control gate electrode film as a word line on the interelectrode insulating film;
Processing the control gate electrode film to expose the interelectrode insulating film;
Processing the interelectrode insulating film in the memory cell region, the floating gate electrode film, and the gate insulating film in a state where the interelectrode insulating film in the extraction region is masked with a resist;
And a step of removing the resist in the lead-out region.
前記メモリセル領域の前記素子分離絶縁膜をエッチバックする工程において、前記引き出し領域の前記シリコン窒化膜をレジストでマスクしないで、前記素子分離絶縁膜をエッチバックした後、前記メモリセル領域および前記引き出し領域の前記浮遊ゲート電極膜上の前記シリコン窒化膜を残すように構成したことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。   In the step of etching back the element isolation insulating film in the memory cell region, after etching back the element isolation insulating film without masking the silicon nitride film in the extraction region with a resist, the memory cell region and the extraction 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the silicon nitride film on the floating gate electrode film in a region is left.
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