JP4072353B2 - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体メモリ装置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、フローティングゲートを使用する半導体メモリ装置及びその製造方法に関しており、特に、仮想接地(virtual ground)セルを有する半導体メモリ装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
よく知られているように、EPROM、フラッシュEPROM及び半導体基板に集積された電子メモリ装置は、マトリックスに構成された複数の不揮発性メモリセル、すなわち複数の行(ワード線)及び複数の列(ビット線)に配列されたセルより構成される。
各不揮発性メモリセルはMOSトランジスタからなり、そのMOSトランジスタのゲート電極は、チャネル領域の上方に位置して、浮遊しており、この電極はフローティングゲートと称される。
その不揮発性メモリセルは、また、コントロールゲートとして知られる第2の電極を有し、適切な制御電圧により駆動される。MOSトランジスタのその他の電極は、ドレイン、ソース、ボディ端子である。
【0003】
近年、回路密度を増大させたメモリ装置を提供することがかなりの努力目標となっており、このため、メモリセル毎にコンタクトを取らないコンタクトレス型で、電気的にプログラム可能な不揮発性メモリマトリックスが開発されている。この種のマトリックスの製造プロセスが、特開2000−332139号公報に記載されている。
このコンタクトレス型のメモリマトリックスは、読み出し及びプログラミング動作のために仮想接地(virtual ground)回路を必要とするが、そのような構造によりもたらされる回路面積の節約は著しい。この仮想接地回路のメモリセルにおいて、ビット線形成手段として、低濃度不純物イオン注入とサリサイド技術(自己整合法によりシリサイド層を形成する技術)を併用することにより、より縮小したサイズのメモリセルの製造方法を提案している。
【0004】
この製造方法を図4(a)〜(e)により説明する。まず、図4(a)に示すように、半導体基板102上にゲート絶縁膜103を形成した後、ゲート電極を形成する。このゲート電極の形成は、多重積層工程からなり、その工程は、第1のポリシリコン層105、中間絶縁層106、第2のポリシリコン層107、上部絶縁層107aを順次堆積する。その後、リソグラフィー技術により、上記積層構造はストライプ状にエッチングされて、ゲート電極を形成する工程からなる。図4(a)中、4はゲート電極形成領域、8は開口部を意味する。
次いで、図4(b)及び(c)に示すように、開口部8にN型の導電性を付与するための砒素を使用したイオン注入を施し、ビット線109を形成する。次に、サイドウォールスペーサ110をゲート電極の側壁に形成し、遷移金属層(チタン層)111を蒸着し、熱処理を行うことにより、遷移金属層111を反応させて珪化化合物(チタンシリサイド)層112を形成する。
【0005】
その後、図4(d)に示すように、開口部8に絶縁層113を堆積し、エッチバックにより第2のポリシリコン層107上の上部絶縁層107aを露出させ、更に上部絶縁層107aを除去することで、半導体基板の上面が平坦化される。次いで、ポリシリコン層等の導電層114と第2の遷移金属層115の多重積層が行われる,その後、熱処理を行い、第2の遷移金属層115を反応させて珪素化合物層(シリサイド層)116を形成する。最後に、導電層114及び珪素化合物層116は、レジスト層をマスクとしてパターニングされて、ビット線を横切る方向にワード線として画定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術は単純にビット線をシリサイド化するには有効ではあるが、マトリックス状に並ぶメモリセルを効率よく動作させることができない。
即ち、上述した従来技術では、フローティングゲートとコントロールゲートの一部となる2層のポリシリコンを同時にエッチング除去して形成するため、ゲート容量結合比を大きくすることができず、メモリセルの高速化、あるいは低電圧化に対して不利である。
【0007】
更に、フローティングゲートとコントロールゲートの一部となる2層のポリシリコンを同時にエッチング除去で形成する。そのため、周辺回路形成をメモリセル形成と同時に行うことができず、周辺回路とメモリセルの形成を別に行なうことが必要であるといった、非常に複雑なプロセスフローとなる。
また、ワード線となる導電層の堆積及びそのシリサイド化に2回目の熱処理が不可欠である。このため、低抵抗化のためにビット線上に珪素化合物層を形成しても、この2回目の熱処理によりビット線上の珪素化合物層へのダメージは完全になくすことはできない。
更に、この従来技術では、ワード線間におけるビット間リーク対策としての分離方法がなく、該素子分離が十分に施されない場合、メモリアレイとしての動作は困難である。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、仮想接地半導体メモリ装置のビット線及びワード線を低抵抗化し、より縮小したサイズの装置及びその製造方法を提案するものである。
かくして本発明によれば、半導体基板上にゲート絶縁膜を介してフローティングゲートを備え、フローティングゲートの上面とその上面から始まるチャネル長方向の側壁の一部を覆うポリシリコン層からなるコントロールゲートを備え、フローティングゲートのチャネル長方向の両側に拡散ビット線を備え、前記ポリシリコン層及び前記拡散ビット線の表面を露出させた状態で、コントロールゲート及び拡散ビット線上に自己整合的に形成されたシリサイド層を備え、フローティングゲート及びコントロールゲートからなる積層体をチャネル幅方向に少なくとも2つ備え、2つの積層体がチャネル幅方向に延在する拡散ビット線を共用し、チャネル幅方向の積層体間を分離するためのトレンチを備えたことを特徴とする仮想接地型半導体メモリ装置が提供される。
【0009】
更に、本発明によれば、上記仮想接地型半導体メモリ装置の製造方法であって、
半導体基板上にゲート絶縁膜を介してチャネル幅方向に延在するフローティングゲート形成用の層を少なくとも1層を形成する工程と、
前記フローティングゲート形成用の層をマスクに半導体基板にドーパントを導入しフローティングゲート形成用の層のチャネル長方向の両側に拡散ビット線を形成する工程と、
前記拡散ビット線領域上を第1の絶縁層にて埋め込む工程と、
該第1の絶縁層を一定の膜厚を残して除去する工程と、
ポリシリコン層を前記フローティングゲート形成用の層を覆い、かつフローティングゲート形成用の層から絶縁されるように形成する工程と、
形成を所望するフローティングゲートの上面に対応するポリシリコン層を少なくとも覆うレジスト層を形成し、該レジスト層をマスクとして前記フローティングゲート形成用の層、ポリシリコン層及び第1の絶縁層を除去することで、フローティングゲートの上面とその上面から始まるチャネル長方向の側壁の一部を覆うポリシリコン層からなるコントロールゲートとからなり、チャネル幅方向に延在する拡散ビット線を共用する積層体をチャネル幅方向に少なくとも2つ形成し、その後レジスト層を除去する工程と、
コントロールゲートの表面を酸化し、コントロールゲート上面の酸化膜と拡散ビット線上のゲート絶縁膜を除去し、サリサイド化により除去面にシリサイド層を形成する工程と、
拡散ビット線上のシリサイド層をマスクとして、積層体間の半導体基板に、積層体を分離するためのトレンチを形成する工程と
を含む仮想接地型半導体メモリ装置の製造方法が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3を参照して、本発明の仮想接地型半導体メモリ装置の製造方法について説明する。なお、図3は本発明の仮想接地型半導体メモリ装置の概略平面図、図2(a)及び(b)は、それぞれビット線の延在方向及びワード線の延在方向から見た概略斜視図を、図1(a)〜(m)は概略工程断面図を示している。また、図1の左図はワード線方向、中央図はビット線方向、右図は周辺回路の概略断面図を示している。
以下に述べる本発明の実施の形態は、本発明の理解のために必要な、通常用いられるプロセスステップのみ、かつメモリセル部についてのみ説明する。
【0011】
まず、図1(a)に示すように、半導体基板11にゲート絶縁膜12(トンネル絶縁膜としても知られている)を形成する。半導体基板としては、特に限定されないが、シリコン基板、シリコンゲルマニウム基板等が挙げられ、更にP型又はN型のいずれかの導電型を有していてもよい。ゲート絶縁膜12は80〜120Å程度の厚さを有する上質の熱酸化膜(例えば、シリコン酸化膜)であることが望ましい。なお、この厚さはフラッシュ型のメモリ装置に適用する場合の典型的な値であり、他の装置構造又は用途については異なる値を採用してもよい。
【0012】
ゲート絶縁膜12を成長させる前に、電圧しきい値調整のための注入を任意に実施してもよい。このしきい値調整のための注入は、半導体基板がP型の場合、30keV〜60keVの低エネルギーのホウ素イオン注入と、100keV以上の高エネルギーのホウ素イオン注入を組み合わせたものであってもよい。
ゲート絶縁膜12を形成した後、半導体基板上にフローティングゲート形成用の材料層(例えば、第1のポリシリコン層13)を堆積する。第1のポリシリコン層13の厚さはこの実施の形態では約3500Åであるが、設計上の条件によって更に厚いポリシリコン層を使用してもよい。言い換えれば、本発明の効果である、コントロールゲートに対する容量結合をプロセスの工程範囲限界まで増大させるために、第1のポリシリコン層13を更に厚くしてもよい。
【0013】
次に、図1(b)に示すように、フォトレジストマスク層14をリソグラフィー技術を用いてパターンニングし、第1のポリシリコン層13をエッチング除去した後、フォトレジストマスク層14を剥離する。この工程における第1のポリシリコン層13が、メモリ装置の1セル(メモリセル)におけるフローティングゲートとなる。更に、ドーパント(例えば、砒素)を20〜50keV、2E13〜2E14cm-2の条件で導入(イオン注入)し、低〜中濃度不純物を有し、接合深さの浅いビット線15を形成する。
次いで、図1(c)に示すように、例えばCVD法により、絶縁層(例えば、酸化膜16)を堆積した後、エッチバックを行い、前記第1のポリシリコン層13間を絶縁層で埋め込む。
【0014】
次いで、図1(d)に示すように、前記酸化膜16を更にエッチバックし、前記第1のポリシリコン層13の上部及び側面の一部を露出させる。このとき前記半導体基板11上の前記酸化膜16の膜厚は約1000Å程度であるが、設計上の条件により更に厚くしてもよいし、また薄くしてもよい。言い換えれば、本発明の効果である、コントロールゲートに対する容量結合をプロセスの工程範囲限界まで増大させるために、酸化膜16の膜厚を調整することができる。
【0015】
次いで、図1(e)に示すように、前記第1のポリシリコン層13の上に、第1のポリシリコン層13と第2のポリシリコン層とを絶縁するために、例えば、二酸化シリコン層、窒化物/酸化物(ONO)の積層構造からなる誘電体層17を形成することができる。誘電体層17は、ONOの積層構造であることが好ましい。誘電体層17の膜厚は約180Å程度が望ましい。
次いで、図1(f)に示すように、前記誘電体層17の上に第2のポリシリコン層18を堆積する。この第2のポリシリコン層18の膜厚は約3000Å程度であり、この膜厚は設計上の条件及び、プロセスの工程範囲等により最適化が可能である。
【0016】
次いで、図1(g)に示すように、フォトレジストマスク層19をリソグラフィー技術によりパターンニングし、前記第2のポリシリコン層18/前記誘電体層17/前記酸化膜16/前記ゲート絶縁膜12を順次エッチング除去した後、フォトレジストマスク層19を剥離する。この工程において、前記ゲート絶縁膜12は必ずしも完全に除去する必要はない。この工程における第2のポリシリコン層18が、メモリセルにおけるコントロールゲートの一部となると共に、また周辺回路のゲート電極26になる。
【0017】
本発明では、コントロールゲートがフローティングゲートの上面とその上面から始まるチャネル幅方向の側壁の一部を覆うような3次元構造を有している。このような構造を有することで、メモリセル動作高速化/低電圧化のためのゲート容量結合比の向上を図ることができる。
次いで、図1(h)に示すように、酸化を行い、前記第2のポリシリコン層18表面及び前記ビット線15表面に酸化膜20を形成する。酸化膜20の厚さは、後のプロセスステップにおけるサリサイド工程(自己整合シリサイド)により、前記第2のポリシリコン層18の側面がシリサイド化されない程度の膜厚であり、好ましくは200Å程度であるが、この膜厚は設計上の条件及び、プロセスの工程範囲等により、最適化が可能である。
次いで、図1(i)に示すように、前記酸化膜20に対し、異方性エッチングを用いて前記第2のポリシリコン層18の最上面及び前記第2のポリシリコン層18間のビット線15の表面を露出させる。
【0018】
次いで、図1(j)に示すように、遷移金属層を堆積する。遷移金属は例えばチタン、コバルト等が挙げられる。半導体層が露出し、遷移金属層と接している部分において、シリサイド層21を形成するために、熱処理を行う。例えばチタンを遷移金属として使用する場合、例えば200Åの厚さでスパッタリングを行い、次に600℃、10秒程度の熱処理を施すことで高抵抗相であるC49のシリサイド膜を形成する。更に未反応チタンを硫酸と過酸化水素水で除去し、800℃、60秒程度の熱処理によりC54の低抵抗相シリサイド層21を得る。
【0019】
次いで、図1(k)に示すように、CVD法により、絶縁層(例えば、酸化層22)を堆積した後、エッチバック若しくはCMP(Chemical Mehanical Polishing)法により、機械化学的研摩を行い、前記第2のポリシリコン層18間に酸化層22を埋め込む。このとき一般的にはCMP法を用い、前記第2のポリシリコン層18上のシリサイド層21の表面まで酸化層22を研摩し、CMP処理時の研磨ストッパーとしては、前記金属遷移層からなるシリサイド層21を用いる。このとき前記第2のポリシリコン層18上の前記シリサイド層18は、完全に除去されるのではなく、研磨後にも、前記第2のポリシリコン層上に残留するようにする。
次いで、図1(l)に示すように、前記第2のポリシリコン層20上の前記シリサイド層21が露出した状態で、例えばTiN/AlCu/TiNの積層膜からなる金属導電層23をスパッタにより形成する。このとき前記第2のポリシリコン層上に残留するシリサイド層21により、金属導電層23との接触がショットキー接続等にならずに済む。
【0020】
次いで、図1(m)に示すように、前記金属導電層23上にフォトレジストマスク層24をリソグラフィー技術により前記ビット線15を横切るようにパターンニングし、金属導電層23/シリサイド層21/第2のポリシリコン層18/誘電体層17/第1のポリシリコン層13/ゲート絶縁膜12をエッチング除去する。更にワード線間のフローティングゲート下部の半導体基板エッチングを行った後、フォトレジストマスク層24を剥離する。これにより、ワード線が形成される。このときビット線方向に隣接するメモリセルがリークしないように、ワード線間のビット線領域は、前記拡散ビット線15に接したシリサイド膜21をエッチングバリア膜とし、非シリサイド領域(ビット線とワード線に囲まれた領域)は半導体基板エッチによるトレンチ素子分離とすることによりリーク対策とする。即ち、素子分離用の注入をせずに、トレンチ分離を用いることにより、イオン注入による不純物層の活性化アニール処理が不要となり、シリサイドへのダメージを抑制できる。これにより、前記拡散ビット線15上及び、前記第2のポリシリコン18上面の前記シリサイド層21への熱的ダメージを与えることなく、素子分離できる。この後、ワード線間を絶縁膜で埋め込み、素子分離を完成させ、通常の工程に従って、層間絶縁層形成、コンタクトホール形成、アルミ電極形成等により、本発明の半導体メモリ装置が提供される。
【0021】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、更に前記実施の形態のプロセス中に同時に周辺回路形成を行うことが可能である。
例えば図1に従って概要を述べると、図1(e)と(f)の間に、周辺回路用のゲート絶縁膜25を形成し、更に図1(g)においてメモリセルヘの第2のポリシリコン層18を用いて、周辺回路のゲート電極26を形成する。
なお、ソース/ドレイン領域27の形成は、図1(h)におけるポリシリコン酸化後にソース/ドレイン注入及び活性化アニールすることで行う。
更に図1(h)及び(i)により周辺回路の前記ゲート電極26とソース/ドレイン領域27が後工程のシリサイドプロセスによりショートしないためのゲートサイドスペーサを、メモリセルと同様に酸化と異方性エッチバックにより形成する。
その後、図1(j)により、前記ゲート電極26と前記ソース/ドレイン領域27表面にシリサイド層28を形成する。これにより、メモリセル形成プロセスと同時に周辺回路を形成できる。
【0022】
【発明の効果】
このようにして本発明は、フローティングゲートの側面を用いてコントロールゲートに対する容量結合を増大させることが可能となり、メモリセルアレイ面積の縮小化が可能である。また本発明は、従来技術における、最終ポリシリコンの堆積及び、最終シリサイド膜形成のための熱処理による高温処理は、ビット線上のシリサイド層へのダメージとなるが、これを完全に回避できる。更に本発明は、メモリアレイ形成と同時に周辺回路の形成が可能であり、更にワード線間のビット間素子分離もシリサイドヘのダメージフリーで形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の概略工程断面図である。
【図2】本発明の装置の概略斜視図である。
【図3】本発明の装置の概略平面図である。
【図4】従来の装置の概略工程断面図である。
【符号の説明】
4 ゲート電極形成領域
8 開口部
11、102 半導体基板
12、25、103 ゲート絶縁膜
13、105 第1のポリシリコン層
14、19、24 フォトレジストマスク層
15、109 ビット線
16、20 酸化膜
17 誘電体層
18、107 第2のポリシリコン層
21、28 シリサイド層
22 酸化層
23 金属導電層
26 ゲート電極
27 ソース/ドレイン領域
106 中間絶縁層
107a 上部絶縁層
110 サイドウォールスペーサ
111 遷移金属層
112、116 珪化化合物層
113 絶縁層
114 導電層
115 第2の遷移金属層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a semiconductor memory device using a floating gate and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor memory device having a virtual ground cell and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
As is well known, an electronic memory device integrated in an EPROM, a flash EPROM and a semiconductor substrate includes a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, that is, a plurality of rows (word lines) and a plurality of columns (bits). Line).
Each nonvolatile memory cell is composed of a MOS transistor, and the gate electrode of the MOS transistor is located above the channel region and is floating, and this electrode is called a floating gate.
The non-volatile memory cell also has a second electrode known as a control gate and is driven by a suitable control voltage. The other electrodes of the MOS transistor are a drain, a source, and a body terminal.
[0003]
In recent years, there has been a considerable effort goal to provide memory devices with increased circuit density, and therefore, contactless, electrically programmable non-volatile memory matrices that do not contact each memory cell. Has been developed. A manufacturing process for this type of matrix is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-332139.
This contactless memory matrix requires a virtual ground circuit for read and programming operations, but the circuit area savings provided by such a structure are significant. In this virtual ground circuit memory cell, as a bit line forming means, a low-concentration impurity ion implantation and a salicide technique (a technique for forming a silicide layer by a self-alignment method) are used together to manufacture a memory cell with a further reduced size. Proposed method.
[0004]
This manufacturing method will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4A, a gate
Next, as shown in FIGS. 4B and 4C, the
[0005]
Thereafter, as shown in FIG. 4 (d), an
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, although this conventional technique is effective for simply siliciding the bit line, the memory cells arranged in a matrix cannot be operated efficiently.
That is, in the above-described prior art, since the two layers of polysilicon, which are part of the floating gate and the control gate, are simultaneously etched away, the gate capacitance coupling ratio cannot be increased, and the memory cell speed is increased. Or disadvantageous for lowering the voltage.
[0007]
Further, two layers of polysilicon that will become part of the floating gate and the control gate are formed by etching away simultaneously. Therefore, the peripheral circuit formation cannot be performed simultaneously with the memory cell formation, resulting in a very complicated process flow in which it is necessary to form the peripheral circuit and the memory cell separately.
Further, the second heat treatment is indispensable for the deposition of the conductive layer to be the word line and its silicidation. For this reason, even if a silicon compound layer is formed on the bit line in order to reduce resistance, damage to the silicon compound layer on the bit line cannot be completely eliminated by the second heat treatment.
Furthermore, in this prior art, there is no isolation method as a countermeasure against leakage between bits between word lines, and operation as a memory array is difficult when the element isolation is not sufficiently performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes a device having a reduced size by reducing the resistance of the bit line and the word line of the virtual ground semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.
Thus, according to the present invention, a floating gate is provided on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and a control gate comprising a polysilicon layer covering the upper surface of the floating gate and a part of the side wall in the channel length direction starting from the upper surface is provided. A silicide layer having diffusion bit lines on both sides in the channel length direction of the floating gate and formed in a self-aligned manner on the control gate and the diffusion bit line in a state where the surfaces of the polysilicon layer and the diffusion bit line are exposed. With at least two stacks composed of floating gates and control gates in the channel width direction, and the two stacks share a diffusion bit line extending in the channel width direction and separate the stacks in the channel width direction virtual ground type semiconductor note that comprising the trenches for Apparatus is provided.
[0009]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing the virtual ground type semiconductor memory device,
Forming at least one layer for forming a floating gate extending in a channel width direction on a semiconductor substrate via a gate insulating film;
A step of introducing a dopant into the semiconductor substrate using the floating gate forming layer as a mask to form diffusion bit lines on both sides in the channel length direction of the floating gate forming layer ;
Burying the diffusion bit line region with a first insulating layer;
Removing the first insulating layer leaving a certain thickness;
Forming a polysilicon layer so as to cover the floating gate forming layer and be insulated from the floating gate forming layer ;
Forming a resist layer covering at least the polysilicon layer corresponding to the upper surface of the floating gate desired to be formed, and removing the floating gate forming layer, the polysilicon layer and the first insulating layer using the resist layer as a mask; And a control gate made of a polysilicon layer covering a part of the side wall in the channel length direction starting from the upper surface of the floating gate, and a layered body sharing a diffusion bit line extending in the channel width direction with a channel width. Forming at least two in the direction, and then removing the resist layer;
Oxidizing the surface of the control gate, removing the oxide film on the upper surface of the control gate and the gate insulating film on the diffusion bit line, and forming a silicide layer on the removal surface by salicide ;
A method of manufacturing a virtual ground type semiconductor memory device, comprising: forming a trench for separating a stacked body in a semiconductor substrate between stacked bodies using a silicide layer on a diffusion bit line as a mask. .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method of manufacturing a virtual ground type semiconductor memory device of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is a schematic plan view of the virtual ground type semiconductor memory device of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are schematic perspective views as seen from the extending direction of the bit line and the extending direction of the word line, respectively. 1 (a) to 1 (m) show schematic process cross-sectional views. Further, the left diagram of FIG. 1 shows the word line direction, the central diagram shows the bit line direction, and the right diagram shows a schematic sectional view of the peripheral circuit.
In the embodiments of the present invention described below, only the normally used process steps and the memory cell portion necessary for understanding the present invention will be described.
[0011]
First, as shown in FIG. 1A, a gate insulating film 12 (also known as a tunnel insulating film) is formed on a semiconductor substrate 11. Although it does not specifically limit as a semiconductor substrate, A silicon substrate, a silicon germanium substrate, etc. are mentioned, Furthermore, you may have either P type or N type conductivity type. The
[0012]
Before the
After forming the
[0013]
Next, as shown in FIG. 1B, the photoresist mask layer 14 is patterned using a lithography technique, the
Next, as shown in FIG. 1C, an insulating layer (for example, oxide film 16) is deposited by, eg, CVD, and then etched back to fill the space between the first polysilicon layers 13 with an insulating layer. .
[0014]
Next, as shown in FIG. 1D, the
[0015]
Next, as shown in FIG. 1E, for example, a silicon dioxide layer is formed on the
Next, as shown in FIG. 1 (f), a
[0016]
Next, as shown in FIG. 1G, the
[0017]
In the present invention, the control gate has a three-dimensional structure that covers the upper surface of the floating gate and part of the side wall in the channel width direction starting from the upper surface. By having such a structure, it is possible to improve the gate capacitance coupling ratio for speeding up the memory cell operation / reducing the voltage.
Next, as shown in FIG. 1H, oxidation is performed to form an oxide film 20 on the surface of the
Next, as shown in FIG. 1I, the bit line between the uppermost surface of the
[0018]
Next, as shown in FIG. 1 (j), a transition metal layer is deposited. Examples of the transition metal include titanium and cobalt. Heat treatment is performed to form the
[0019]
Next, as shown in FIG. 1 (k), after depositing an insulating layer (for example, oxide layer 22) by CVD, mechanical chemical polishing is performed by etch back or CMP (Chemical Mechanical Polishing), An
Next, as shown in FIG. 1L, with the
[0020]
Next, as shown in FIG. 1 (m), a
[0021]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is possible to simultaneously form a peripheral circuit during the process of the above-described embodiment.
For example, referring to FIG. 1, the
The source / drain region 27 is formed by source / drain implantation and activation annealing after polysilicon oxidation in FIG.
Further, as shown in FIGS. 1H and 1I, the gate side spacer for preventing the
Thereafter, a
[0022]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, it is possible to increase the capacitive coupling to the control gate using the side surface of the floating gate, and the memory cell array area can be reduced. Further, according to the present invention, the high temperature treatment by the final polysilicon deposition and the heat treatment for forming the final silicide film in the prior art causes damage to the silicide layer on the bit line, but this can be completely avoided. Further, according to the present invention, it is possible to form a peripheral circuit simultaneously with the formation of the memory array, and further, it is possible to form isolation between the bits between the word lines without damage to the silicide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic process cross-sectional view of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of the apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of the apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic process cross-sectional view of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
4 Gate electrode formation region 8
Claims (6)
半導体基板上にゲート絶縁膜を介してチャネル幅方向に延在するフローティングゲート形成用の層を少なくとも1層を形成する工程と、
前記フローティングゲート形成用の層をマスクに半導体基板にドーパントを導入しフローティングゲート形成用の層のチャネル長方向の両側に拡散ビット線を形成する工程と、
前記拡散ビット線領域上を第1の絶縁層にて埋め込む工程と、
該第1の絶縁層を一定の膜厚を残して除去する工程と、
ポリシリコン層を前記フローティングゲート形成用の層を覆い、かつフローティングゲート形成用の層から絶縁されるように形成する工程と、
形成を所望するフローティングゲートの上面に対応するポリシリコン層を少なくとも覆うレジスト層を形成し、該レジスト層をマスクとして前記フローティングゲート形成用の層、ポリシリコン層及び第1の絶縁層を除去することで、フローティングゲートの上面とその上面から始まるチャネル長方向の側壁の一部を覆うポリシリコン層からなるコントロールゲートとからなり、チャネル幅方向に延在する拡散ビット線を共用する積層体をチャネル幅方向に少なくとも2つ形成し、その後レジスト層を除去する工程と、
コントロールゲートの表面を酸化し、コントロールゲート上面の酸化膜と拡散ビット線上のゲート絶縁膜を除去し、サリサイド化により除去面にシリサイド層を形成する工程と、
拡散ビット線上のシリサイド層をマスクとして、積層体間の半導体基板に、積層体を分離するためのトレンチを形成する工程と
を含む仮想接地型半導体メモリ装置の製造方法。A method of manufacturing a virtual ground type semiconductor memory device according to claim 1,
Forming at least one layer for forming a floating gate extending in a channel width direction on a semiconductor substrate via a gate insulating film;
A step of introducing a dopant into the semiconductor substrate using the floating gate forming layer as a mask to form diffusion bit lines on both sides in the channel length direction of the floating gate forming layer ;
Burying the diffusion bit line region with a first insulating layer;
Removing the first insulating layer leaving a certain thickness;
Forming a polysilicon layer so as to cover the floating gate forming layer and be insulated from the floating gate forming layer ;
Forming a resist layer covering at least the polysilicon layer corresponding to the upper surface of the floating gate desired to be formed, and removing the floating gate forming layer, the polysilicon layer and the first insulating layer using the resist layer as a mask; And a control gate made of a polysilicon layer covering a part of the side wall in the channel length direction starting from the upper surface of the floating gate, and a layered body sharing a diffusion bit line extending in the channel width direction with a channel width. Forming at least two in the direction, and then removing the resist layer;
Oxidizing the surface of the control gate, removing the oxide film on the upper surface of the control gate and the gate insulating film on the diffusion bit line, and forming a silicide layer on the removal surface by salicide ;
Forming a trench for separating the stacked bodies in the semiconductor substrate between the stacked bodies using the silicide layer on the diffusion bit line as a mask .
全面に金属導電層を形成する工程と、
金属導電層をチャネル長方向に延在し、コントロールゲートに接するワード線に加工するためのレジスト層を形成し、該レジスト層をマスクとして半導体基板を露出させることにより、ワード線を形成し、次いで拡散ビット線上のシリサイド層をマスクとして、積層体間の半導体基板に、積層体を分離するためのトレンチを形成し、その後レジスト層を除去する工程とを含む請求項3に記載の仮想接地型半導体メモリ装置の製造方法。A step of filling the diffusion bit line region with a second insulating layer after forming the silicide layer;
Forming a metal conductive layer on the entire surface;
The metal conductive layer extending in the channel length direction, forming a resist layer for processing to the word line contacting the control gate, by exposing the semiconductor substrate using the resist layer as a mask to form the word lines, then The virtual ground type semiconductor according to claim 3 , further comprising: forming a trench for separating the stacked bodies in the semiconductor substrate between the stacked bodies using the silicide layer on the diffusion bit line as a mask, and thereafter removing the resist layer. A method for manufacturing a memory device .
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