JP4504403B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置及び半導体記憶装置に関する。例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおけるコンタクトプラグと配線の構成に関する。
近年の半導体装置の微細化の進展にはめざましいものがある。この微細化に伴って、金属配線層の線幅や配線間隔も縮小されて来ている。
従来の金属配線層は、例えば層間絶縁膜中に形成した溝内を導電層で埋め込むことによって形成される。この際、溝を形成する際のエッチングストッパーとして機能する絶縁膜を、層間絶縁膜中に形成しておく方法が広く用いられる（例えば特許文献１〜３参照）。
しかし、エッチングストッパーとして機能する絶縁膜に用いられる材料は、層間絶縁膜に用いられる材料に比べて誘電率が高いことが通常である。従って、金属配線層間にこの絶縁膜が存在すると、金属配線層間における寄生容量が増大する。
特に、高集積化が求められる半導体メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）においては、隣接するビット線は最小加工寸法により形成される。従って、上記寄生容量が増大すると、動作速度が低下する等、半導体メモリとしての動作信頼性が低下するという問題があった。
特開２００５−１１６９７０号公報 特開２００３−０４５９６４号公報 特開平７−３３５７５７号公報
この発明は、動作信頼性を向上出来る半導体記憶装置を提供する。
本発明の一態様に係る半導体記憶装置は、それぞれ第１の方向に延出する複数の素子領域が表面に形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に形成され、それぞれ前記第１の方向に直交する第２の方向に延出した複数のワード線と、前記半導体基板の上方で前記複数のワード線間に形成され、それぞれ前記第２の方向に延出した一対の選択ゲート線と、前記ワード線および前記選択ゲート線の上方に形成され、それぞれ前記第１の方向に延出したビット線と、前記ビット線と前記ワード線および前記選択ゲート線との間に形成されたシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と前記ビット線との間に形成されたシリコン窒化膜と、前記一対の選択ゲート線の間の前記素子領域上に配置され、前記ビット線と前記素子領域とを電気的に接続するコンタクトプラグとを備え、前記ビット線の底面の一部領域は前記コンタクトプラグの上面よりも低く位置し、且つ前記底面の前記一部領域は前記コンタクトプラグの側面に接し、且つ前記シリコン窒化膜は前記コンタクトプラグに接することのないように前記一対の選択ゲート線間で分離されている。
本発明によれば、動作信頼性を向上出来る半導体記憶装置を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
［第１の実施形態］
この発明の第１の実施形態に係る半導体装置について図１を用いて説明する。図１は本実施形態に従った半導体装置の平面図であり、特に金属配線層とこの金属配線層下に設けられたコンタクトプラグとを示す図である。
図１に示すように、半導体装置１は複数の金属配線層２を備えている。図１では８本の金属配線層のみ図示しているが、この数に限定されるものではない。金属配線層２の各々は、第１方向に沿ったストライプ形状を有しており、第１方向に直交する第２方向に沿って隣接している。また、各々の金属配線層２下にはコンタクトプラグ３が形成されている。コンタクトプラグ３は更に下層の金属配線層４に接続されている。コンタクトプラグ３は、第２方向で隣接するもの同士が第１方向において異なる位置に配置されている。換言すれば、コンタクトプラグ３は第２の方向に沿って千鳥状に配置されている。
次に、上記構成の半導体装置１の断面構造について図２（ａ）乃至（ｃ）を用いて説明する。図２（ａ）乃至（ｃ）は、図１におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
図示するように、層間絶縁膜５の表面内に金属配線層４が形成されている。層間絶縁膜５上には更に層間絶縁膜６が形成されている。層間絶縁膜６上には絶縁膜７が形成されている。絶縁膜７は、層間絶縁膜に用いられる材料よりも誘電率の高い材料を用いて形成される。絶縁膜７上には更に層間絶縁膜８が形成されている。層間絶縁膜８は、絶縁膜７に用いられる材料よりも誘電率の低い材料を用いて形成される。そして、層間絶縁膜８の表面から層間絶縁膜８、絶縁膜７及び層間絶縁膜６を貫通し、その底部が金属配線層４に達するようにして、コンタクトプラグ３が形成されている。層間絶縁膜８上には更に層間絶縁膜９が形成されている。層間絶縁膜８、９中には、金属配線層２が形成されている。金属配線層２は層間絶縁膜９の表面から層間絶縁膜９を貫通してコンタクトプラグ３の上面に達し、また層間絶縁膜９、８を貫通して絶縁膜７に達するように形成されている。つまり金属配線層２の底部は、コンタクトプラグ３の位置する領域ではコンタクトプラグ３の上面に接し、コンタクトプラグ３の位置しない領域では、コンタクトプラグ３上面より深い絶縁膜７に接している。層間絶縁膜９上には更に層間絶縁膜１０が形成されており、層間絶縁膜１０内部に金属配線層１１が配置されている。金属配線層１１は、いずれかの金属配線層２に接している。
次に、上記構成の半導体装置１の製造方法について、図３（ａ）〜（ｃ）乃至図１０（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）乃至図１０（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に従った半導体装置１の製造工程を順次示す断面図である。図３（ａ）乃至図１０（ａ）は図１におけるＡ−Ａ’線に対応する断面図であり、図３（ｂ）乃至図１０（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ’線に対応する断面図であり、図３（ｃ）乃至図１０（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ’線に対応する断面図である。
まず図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、層間絶縁膜５の表面領域内に、複数の金属配線層４を形成する。層間絶縁膜５は図示せぬ半導体素子を被覆しており、例えばＳｉＯ２を材料に用いて形成される。次に、層間絶縁膜５の上に、例えばＳｉＯ２を材料に用いて層間絶縁膜６（以下、ＳｉＯ２膜６と呼ぶことがある）を形成する。引き続き、層間絶縁膜６上に、例えば層間絶縁膜６よりも誘電率の高いＳｉＮを材料に用いて絶縁膜７（以下ＳｉＮ膜７と呼ぶことがある）を形成する。なお、絶縁膜７の材料としてはＳｉＮの代わりに、ＳｉＣＮや、またはＳｉＮとＳＩＣＮの積層膜を使用してよい。
次に、図４（ａ）乃至（ｃ）に示すように、絶縁膜７上に、例えばＳｉＯ２を材料に用いて層間絶縁膜８（以下、ＳｉＯ２膜８と呼ぶことがある）を形成する。
次に図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術と異方性のドライエッチングとにより層間絶縁膜６、絶縁膜７、層間絶縁膜８をエッチングする。このエッチングにより金属配線層４に達するコンタクトホール１２を形成する。その後、コンタクトホール１２中、及び層間絶縁膜８上に導電層１３を形成し、コンタクトホール１２内部を導電層１３で埋め込む。
次に図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、導電層１３を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等により研磨し、コンタクトホール１２内にのみ残存させる。これにより、図示するようなコンタクトプラグ３が形成される。コンタクトプラグ３の底部は金属配線層４に接している。そして図７（ａ）乃至（ｃ）に示すように、層間絶縁膜８上に、例えばＳｉＯ２を材料に用いて層間絶縁膜９（以下、ＳｉＯ２膜９と呼ぶことがある）を形成する。層間絶縁膜９は、コンタクトプラグ３の上面を被覆する。
次に、図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング（例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching））とを用いて層間絶縁膜８、層間絶縁膜９をエッチングし、溝１４を形成する。この際、絶縁膜７はＲＩＥのエッチングストッパーとして機能する。その結果、溝１４の底面には絶縁膜７、及びコンタクトプラグ３が露出される。従って、絶縁膜７の材料としては、ＳｉＮに限らず、本エッチング工程において層間絶縁膜８及び層間絶縁膜９に対してエッチング選択比のとれる材料であればよい。その一例はＳｉＣＮ並びにＳｉＮ及びＳＩＣＮの積層膜のいずれか等である。言い換えれば、層間絶縁膜（ＳｉＯ２）８、９と、絶縁膜７（ＳｉＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ）との間で、十分なエッチング選択比の取れるエッチング条件によりＲＩＥを行う。なお、図８（ａ）乃至（ｃ）ではリソグラフィの合わせずれが発生した場合について示している。これにより、図８（ａ）に示すように溝１４の底部にはコンタクトプラグ３の上面だけでなくその側面と、絶縁膜７の表面とが露出される。
次に、図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、溝１４内部及び層間絶縁膜９上に導電層１３を形成し、溝１４内部を導電層１３により埋め込む。引き続き、図１０（ａ）乃至（ｃ）に示すように、層間絶縁膜９をストッパーに用いたＣＭＰ法等により、導電層１３を研磨する。この結果、それぞれが溝１４内に埋め込まれた金属配線層２が完成する。
その後、層間絶縁膜９上に、例えばＳｉＯ２を材料に用いて層間絶縁膜１０を形成する。そして、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いて、層間絶縁膜１０の一部を貫通し、いずれかの金属配線層２に達する溝を形成する。そして、この溝を金属等で埋め込むことにより、金属配線層２に接続された金属配線層１１を形成し、図１及び図２（ａ）乃至（ｃ）の構成が完成する。
上記の半導体装置及びその製造方法によれば、下記（１）、（２）の効果が得られる。
（１）金属配線層の製造精度を向上出来る。
本実施形態に従った構成であると、層間絶縁膜６上にエッチングストッパーとしてのＳｉＮ膜７が設けられている。従って、金属配線層２形成用の溝１４形成時において、層間絶縁膜８、層間絶縁膜９のエッチングはＳｉＮ膜７上で一旦停止する（図８（ａ）乃至（ｃ）参照）。その結果、金属配線層２を埋め込む溝１４の深さはほぼ均一となる。換言すれば、溝１４形成時の層間絶縁膜８、層間絶縁膜９のエッチングはＳｉＮ膜７に達するまで行えば良く、層間絶縁膜８、層間絶縁膜９のエッチングの終端位置が明確である。従って、溝１４の深さ制御が容易となる。
更に、図９（ａ）乃至（ｃ）及び図１０（ａ）乃至（ｃ）で説明したように、ＣＭＰ法により導電層１３を研磨することにより金属配線層２は形成される。この際、層間絶縁膜９がＣＭＰのストッパーとして機能する。従って、金属配線層２の上面も各金属配線層２間で均一となる。
以上の結果、金属配線層２の上面及び下面の位置はほぼ均一となる。つまり、層間絶縁膜９の表面からの深さを容易に均一にできる。従って、図１１で示すように、隣り合う金属配線層２の高さｈ１、ｈ２を均一に出来る。図１１は図２（ａ）の拡大図であり、特に金属配線層２に着目して示したものである。図示するように、複数の金属配線層２の底面は同一面上に位置し、上面も同一面上に位置する。従って、ある金属配線層２の高さｈ１は、それに隣接する金属配線層の高さｈ２と等しくなる。
更に、金属配線層２の高さの均一化は、半導体装置１の性能向上につながる。金属配線層２の高さのバラツキは、隣接する金属配線層２間の寄生キャパシタにおける対向面積のバラツキに等しい。そして、対向面積がばらつくことにより寄生キャパシタの容量がばらつく結果、半導体装置の特性が悪化する。しかし本実施形態に従った構成であると、金属配線層２の高さをほぼ均一にすることができるため、配線容量のバラツキを抑制し、半導体装置１の特性を向上出来る。
（２）半導体装置の配線間容量を低減できる。
本実施形態に従った構成であると、図２（ａ）に示すように、ＳｉＯ２膜よりも誘電率の高いＳｉＮ膜７の上面は、金属配線層２の底面と同じ高さか、それよりも低い位置にある。そして金属配線層２間には、ＳｉＮよりも誘電率の低いＳｉＯ２膜が存在する。その結果、隣接する金属配線層２間にＳｉＮが存在する場合に比べて、金属配線層２間における配線間容量が低減される。そして配線間容量の低減により、金属配線層２における信号遅延を抑制できる。
なお、上記実施形態では金属配線層２の底面の一部が絶縁膜７に接する場合について説明した。しかし、絶縁膜７に接しない場合であっても良い。この場合について、図１２を用いて説明する。図１２は上記実施形態の変形例に係る半導体装置の断面図であり、特に金属配線層２に着目した図である。図示するように、コンタクトプラグ３に接しない領域の金属配線層２の底面は、絶縁膜７に接することなく、層間絶縁膜８中に位置しても良い。
［第２の実施形態］
次に、この発明の第２の実施形態に従った半導体装置について説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態において、コンタクトプラグ３の周囲の領域における絶縁膜７を除去したものである。図１３は本実施形態に従った半導体装置の平面図である。なお図１３では絶縁膜７も図示している。
図示するように、本実施形態に係る半導体装置１は、第１の実施形態で説明した図１の構成と同様に、金属配線層２、金属配線層２下に設けられたコンタクトプラグ３、金属配線層４、及び絶縁膜７を備えている。以下、コンタクトプラグ３が設けられた領域を領域Ａ１と呼び、その他の領域を領域Ａ２と呼ぶことにする。図示するように、本実施形態に係る構成であると、コンタクトプラグ３の周辺の領域Ａ１における絶縁膜７が除去されている。すなわち、第２方向に沿ったストライプ形状に、絶縁膜７が除去されている。領域Ａ２では、第１の実施形態と同様、絶縁膜７が存在する。
次に、上記構成の半導体装置１の断面構造について図１４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１４（ａ）、（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。また本実施形態における図１３のＣ−Ｃ’線に沿った断面は、第１の実施形態で説明した図２（ｃ）と同一のため省略する。
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る構成では、第１の実施形態に係る構成においてコンタクトプラグ３周辺の領域Ａ１の絶縁膜７を除去している。よってこの領域Ａ１では、層間絶縁膜６の上に直接層間絶縁膜８が形成されている。コンタクトプラグ３は、層間絶縁膜８の表面から、層間絶縁膜８、６を貫通し、その底部は金属配線層４に達している。層間絶縁膜９中には金属配線層２が形成されている。金属配線層２は層間絶縁膜９の表面から層間絶縁膜９を貫通して、その底部は領域Ａ１では層間絶縁膜８中に位置すると共に、その一部がコンタクトプラグ３と接する。また領域Ａ２では絶縁膜７の上面に接する。
従って、領域Ａ１における金属配線層２の底面は、領域Ａ２における金属配線層２の底面よりも深く位置する。そのため、領域Ａ１における金属配線層の高さｈ３は、領域Ａ２における金属配線層ｈ４よりも大きい（図１４（ｂ）参照）。
層間絶縁膜９上には更に層間絶縁膜１０が形成されており、層間絶縁膜１０内部に金属配線層１１が配置されている。金属配線層１１は、いずれかの金属配線層２に接している。
次に、上記構成の半導体装置１の製造方法について、図１５（ａ）、（ｂ）乃至図２１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）、（ｂ）乃至図２１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置１の製造工程を順次示す断面図である。図１５（ａ）乃至図２１（ａ）は図１３におけるＡ−Ａ’線に対応する断面図であり、図１５（ｂ）乃至図２１（ｂ）は図１３におけるＢ−Ｂ’線に対応する断面図である。また本製造工程における図１３のＣ−Ｃ’線に沿った断面は、第１の実施形態で説明した図３（ｃ）乃至図１０（ｃ）と同一のため省略する。
まず、第１の実施形態で説明した工程により図３（ａ）乃至（ｃ）の構造を得る。次に図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、領域Ａ１の絶縁膜７を除去する。この際、領域Ａ２においては、絶縁膜７は残存させる。
次に、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、層間絶縁膜６及び絶縁膜７上に、層間絶縁膜８を形成する。更に、領域Ａ１において、層間絶縁膜８、６内に、フォトリソグラフィ技術とドライエッチングとを用いて、金属配線層４に達するコンタクトホール１２を形成する。その後、コンタクトホール１２中、及び層間絶縁膜８上に導電層１３を形成し、コンタクトホール１２内部を導電層１３で埋め込む。
次に図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、導電層１３をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等により研磨し、導電層１３をコンタクトホール１２内にのみ残存させる。これにより、図示するようなコンタクトプラグ３が完成する。コンタクトプラグ３の底部は金属配線層４に接している。
更に図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、層間絶縁膜８上に、コンタクトプラグ３の上面を被覆する層間絶縁膜９を形成する。
次に、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング（例えばＲＩＥ）とを用いて層間絶縁膜８、層間絶縁膜９をエッチングし、溝１４を形成する。この際、絶縁膜７がＲＩＥのエッチングストッパーとして機能する。第１の実施形態と同様、絶縁膜７の材料としては、ＳｉＮに限らず、本エッチング工程において層間絶縁膜８及び層間絶縁膜９に対してエッチング選択比のとれる材料であればよい。その一例は、ＳｉＣＮ並びにＳｉＮ及びＳＩＣＮの積層膜のいずれかである。本工程において、領域Ａ２では、エッチングは絶縁膜７で停止する。しかし、絶縁膜７の存在しない領域Ａ１では、層間絶縁膜８の表面の一部もエッチングされる。従って、溝１４は、領域Ａ２よりも領域Ａ１において深くなる。なお、第１の実施例同様、図１９（ａ）、（ｂ）ではリソグラフィの合わせずれが発生した場合について示している。これにより、図１９（ａ）に示すように、溝１４の底部にはコンタクトプラグ３の上面だけでなくその側面と、絶縁膜８の表面とが露出される。その後の工程は、上記第１の実施形態で説明した図９（ａ）〜（ｃ）乃至図１０（ａ）〜（ｃ）と同様である。すなわち、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、溝１４内及び層間絶縁膜９上に導電層１３を形成し、溝１４内部を導電層１３により埋め込む。次に図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、層間絶縁膜９をストッパーに用いたＣＭＰ法等により、導電層１３を研磨する。この結果、それぞれが溝１４内に埋め込まれた金属配線層２が完成する。
その後は、層間絶縁膜９上に層間絶縁膜１０を形成する。その後、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いて、層間絶縁膜１０の一部を貫通する溝を形成し、この溝を金属等で埋め込むことにより金属配線層１１を形成する。その結果、図１３及び図１４（ａ）、（ｂ）に示す構成が得られる。
上記の半導体装置及びその製造方法によれば、上記第１の実施形態で説明した（１）、（２）の効果に加えて、下記（３）、（４）の効果が得られる。
（３）半導体装置の消費電力を削減出来る。
本実施形態に従った構成であると、図１４（ｂ）に示すようにコンタクトプラグ３が形成される領域Ａ１では、金属配線層２下のＳｉＮ膜７が除去されている。その為、コンタクトプラグ周辺はＳｉＮ膜７より電気伝導性の低いＳｉＯ２膜８で形成されている（図１３及び図１４（ａ）、（ｂ）参照）。
隣接するコンタクトプラグ３間にＳｉＮ膜７が存在すると、このＳｉＮ膜７を介して、わずかではあるがコンタクトプラグ３間に電流が流れる。そして、コンタクトプラグ３の数が非常に多い場合には、コンタクトプラグ３間に流れる電流の総和が、半導体装置において無視できないだけの大きな値となる。すなわち、半導体装置の消費電力が無駄に増大する場合がある。
この点、本実施形態に係る構成であると、コンタクトプラグ３間にＳｉＮ膜７は存在せず、ＳｉＯ２膜８が存在する。従って、コンタクトプラグ３の数が多い場合であっても、ＳｉＯ２膜８を介してコンタクトプラグ３間に流れる電流を僅かに抑えることが出来、半導体装置の消費電力を削減出来る。
（４）半導体装置の製造工程の増加を招くことなく、（１）、（２）の効果が得られる。
半導体プロセスにおいて、ＳｉＯ２のエッチング条件とＳｉＮのエッチング条件とは異なるのが通常である。すると、上記第１の実施形態において図５で説明したコンタクトホール１２の形成工程は、次のようになる。まず、ＳｉＯ２のエッチング条件により、ＳｉＯ２膜６をエッチングする。次にエッチング条件をＳｉＮに適したものに変更して、ＳｉＮ膜７のエッチングを行う。そして、再度エッチング条件をＳｉＯ２に適したものに変更して、ＳｉＯ２膜８のエッチングを行う。
この点、本実施形態に係る構成であると、コンタクトホールを形成すべき領域Ａ１には、ＳｉＮ膜７は存在しない。従って、図１６で説明したコンタクトホール１２は、ＳｉＯ２に適したエッチング条件の下、１度のエッチング工程により形成出来る。つまり、コンタクトホール１２の形成のために、エッチング条件を複数回にわたって変更する必要が無い。よって、半導体装置の製造工程を簡略化出来る。
なお、本実施形態に従った製造方法であっても、領域Ａ２の絶縁膜７が、層間絶縁膜８、９のエッチング時のストッパーとして機能する。従って、領域Ａ２における溝１４の深さは均一となる。これは、上記第１の実施形態で説明した図１１の通りである。また、領域Ａ１における溝１４の深さも、ほぼ均一となる。図２２は、図１４（ａ）の拡大図であり、特に金属配線層２に着目して示したものである。図示するように、領域Ａ２にエッチングストッパーを設けることにより、エッチングストッパーの存在しない領域Ａ１においても、隣接する金属配線層２の高さｈ５、ｈ６はほぼ等しくなる。従って、寄生容量のバラツキを抑え、上記第１の実施形態で説明した（１）の効果が得られる。
また、上記第１、第２の実施形態では、コンタクトプラグ３が第２方向に沿って千鳥状に配置される場合について説明した。しかし、コンタクトプラグ３は、第２方向に沿って一直線上に配置されても良い。すなわち、コンタクトプラグ３の中心が、第２方向にそった直線上に位置するように配置されても良い。しかし、動作信頼性の観点からは、千鳥状に配置することが好ましい。なぜなら、一直線上に配置する場合に比べてコンタクトプラグ３の隣接間隔を大きく出来、その結果、コンタクトプラグ３間のショートを効果的に防止出来るからである。
［第３の実施形態］
次に、この発明の第３の実施形態に従った半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態で説明した構成を、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリに適用したものである。図２３は、本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリアレイの回路図である。
図示するようにメモリセルアレイ３０は、不揮発性のメモリセルが直列接続された複数のＮＡＮＤセル３１を備えている。ＮＡＮＤセル３１の各々は、例えば１６個のメモリセルトランジスタＭＴと、選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２とを含んでいる。メモリセルトランジスタＭＴは、半導体基板上にゲート絶縁膜を介在して形成された電荷蓄積層（例えば浮遊ゲート）と、浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介在して形成された制御ゲート電極とを有する積層ゲート構造を備えている。なお、メモリセルトランジスタＭＴの個数は１６個に限られず、８個や３２個、６４個、１２８個、２５６個等であってもよく、その数は限定されるものではない。メモリセルトランジスタＭＴは、隣接するもの同士でソース、ドレインを共有している。そして、選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２間に、その電流経路が直列接続されるようにして配置されている。直列接続されたメモリセルトランジスタＭＴの一端側のドレイン領域は選択トランジスタＳＴ１のソース領域に接続され、他端側のソース領域は選択トランジスタＳＴ２のドレイン領域に接続されている。
同一行にあるメモリセルトランジスタＭＴの制御ゲート電極はワード線ＷＬ０〜ＷＬ１５のいずれかに共通接続され、同一行にあるメモリセルの選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２のゲートは、それぞれセレクトゲート線ＳＧＤ、ＳＧＳに共通接続されている。なお説明の簡単化のため、以下ではワード線ＷＬ０〜ＷＬ１５を、単にワード線ＷＬと呼ぶことがある。また、メモリセルアレイ３０において同一列にある選択トランジスタＳＴ１のドレインは、ビット線ＢＬ０〜ＢＬＮ（Ｎは自然数）のいずれかに共通接続される。なお、ビット線についても、以下ではビット線ＢＬ０〜ＢＬＮを、単にビット線ＢＬと呼ぶことがある。選択トランジスタＳＴ２のソースはソース線ＳＬに共通接続される。なお、選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２は必ずしも両方必要ではなく、ＮＡＮＤセルを選択出来るのであればいずれか一方のみが設けられていても良い。
図２３では、１行のＮＡＮＤセル３１のみを図示している。しかし、メモリセルアレイ３０内には複数行のＮＡＮＤセル３１が設けられても良い。この場合、同一列にあるＮＡＮＤセル３１は同一のビット線ＢＬに接続される。また、同一のワード線ＷＬに接続された複数のメモリセルトランジスタＭＴには一括してデータが書き込まれ、この単位をページと呼ぶ。更に、同一行にある複数のＮＡＮＤセルは一括してデータが消去され、この単位をメモリブロックと呼ぶ。
次に、上記構成のメモリセルアレイ３０の平面構成について図２４を用いて説明する。図２４は、メモリセルアレイ３０の平面図である。図示するように、半導体基板４０中には第１方向に沿ったストライプ形状の素子領域ＡＡが、第１方向に直交する第２方向に沿って複数設けられている。隣接する素子領域ＡＡ間には素子分離領域ＳＴＩが形成され、この素子分離領域ＳＴＩによって素子領域ＡＡは電気的に分離されている。半導体基板４０上には、複数の素子領域ＡＡを跨ぐようにして、第２方向に沿ったストライプ形状のワード線ＷＬ及びセレクトゲート線ＳＧＤ、ＳＧＳが形成されている。ワード線ＷＬと素子領域ＡＡとが交差する領域には、浮遊ゲートＦＧが設けられている。そして、ワード線ＷＬと素子領域ＡＡとが交差する領域にはメモリセルトランジスタＭＴが設けられ、セレクトゲート線ＳＧＤ、ＳＧＳと素子領域ＡＡとが交差する領域には、それぞれ選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２が設けられている。第１方向で隣接するワード線ＷＬ間、セレクトゲート線間、及びワード線とセレクトゲート線との間の素子領域ＡＡ中には、メモリセルトランジスタＭＴ及び選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２のソース領域またはドレイン領域となる不純物拡散層が形成されている。
第１方向で隣接するセレクトゲート線ＳＧＳ間の素子領域ＡＡに形成される不純物拡散層は、選択トランジスタＳＴ２のソース領域として機能する。そしてこのソース領域上にはコンタクトプラグＣＰ１が形成される。コンタクトプラグＣＰ１は、図示せぬソース線に接続される。また、第１方向で隣接するセレクトゲート線ＳＧＤ間の素子領域ＡＡに形成される不純物拡散層は、選択トランジスタＳＴ１のドレイン領域として機能する。そしてこのドレイン領域上にはコンタクトプラグＣＰ２（図示せず）が形成される。各コンタクトプラグＣＰ２上には、金属配線層５０が形成され、更に金属配線層５０上にコンタクトプラグＣＰ３が形成される。そしてコンタクトプラグＣＰ３は、第１方向に沿って設けられたストライプ形状のビット線ＢＬに接続される。
上記コンタクトプラグＣＰ１〜ＣＰ３、及び金属配線層５０の断面は、第１方向に長軸が沿って、第２方向に短軸が沿った楕円形状を有している。また、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０は、第２の方向に沿って千鳥状に並んでいる。
次に、上記構成の半導体装置の断面構成について、図２５を用いて説明する。図２５は、ＮＡＮＤセルの断面図であり、ビット線方向（第１方向）に沿った断面図である。
図示するように、ｐ型半導体基板４０の表面領域内にｎ型ウェル領域４１が形成されている。ｎ型ウェル領域４１上にｐ型ウェル領域４２が形成されている。ｐ型ウェル領域４２上にはゲート絶縁膜４３が形成され、ゲート絶縁膜４３上に、メモリセルトランジスタＭＴ及び選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２のゲート電極が形成されている。メモリセルトランジスタＭＴ及び選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２のゲート電極は、ゲート絶縁膜４３上に形成された多結晶シリコン層４４、多結晶シリコン層４４上に形成されたゲート間絶縁膜４５、及びゲート間絶縁膜４５上に形成された多結晶シリコン層４６を有している。
ゲート間絶縁膜４５は、例えばシリコン酸化膜、またはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造であるＯＮ膜、ＮＯ膜、またはＯＮＯ膜、またはそれらを含む積層構造、またはＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＡｌＯｘ、ＨｆＡｌＳｉ膜とシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜との積層構造で形成される。またゲート絶縁膜４３はトンネル絶縁膜として機能するものである。
メモリセルトランジスタＭＴにおいては、多結晶シリコン層４４は浮遊ゲート（ＦＧ）として機能する。他方、多結晶シリコン層４６は、ビット線に直交する方向で隣接するもの同士で共通接続されており、制御ゲート電極（ワード線ＷＬ）として機能する。選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２においては、多結晶シリコン層４４はワード線方向で隣接するもの同士で共通接続されている。そして、多結晶シリコン層４４が、セレクトゲート線ＳＧＳ、ＳＧＤとして機能する。なお、多結晶シリコン層４４のみがセレクトゲート線として機能しても良い。この場合、選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２の多結晶シリコン層４６の電位は、一定の電位、またはフローティングの状態とされる。ゲート電極間に位置する半導体基板４０表面内には、ｎ＋型不純物拡散層４７が形成されている。不純物拡散層４７は隣接するトランジスタ同士で共用されており、ソース（Ｓ）またはドレイン（Ｄ）として機能する。また、隣接するソースとドレインとの間の領域は、電子の移動領域となるチャネル領域として機能する。これらのゲート電極、不純物拡散層４７、及びチャネル領域によって、メモリセルトランジスタＭＴ及び選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２となるＭＯＳトランジスタが形成されている。
半導体基板４０上には、上記メモリセルトランジスタＭＴ及び選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２を被覆するようにして、層間絶縁膜４８が形成されている。層間絶縁膜４８中には、ソース側の選択トランジスタＳＴ２の不純物拡散層（ソース）４７に達するコンタクトプラグＣＰ１が形成されている。そして層間絶縁膜４８表面には、コンタクトプラグＣＰ１に接続される金属配線層４９が形成されている。金属配線層４９はソース線ＳＬの一部として機能する。また層間絶縁膜４８中には、ドレイン側の選択トランジスタＳＴ１の不純物拡散層（ドレイン）４７に達するコンタクトプラグＣＰ２が形成されている。そして層間絶縁膜４８表面に、コンタクトプラグＣＰ２に接続される金属配線層５０が形成されている。
層間絶縁膜４８上には、例えばＳｉＯ２を材料に用いて層間絶縁膜５１が形成されている。層間絶縁膜５１上には絶縁膜５２が形成されている。絶縁膜５２は、層間絶縁膜５１よりも誘電率の高い材料、例えばＳｉＮを材料に用いて形成される。絶縁膜５２上には金属配線層５３が形成されている。金属配線層５３はビット線ＢＬとして機能する。絶縁膜５２及び層間絶縁膜５１中には、その上面で金属配線層５３に接し、底面で金属配線層５０に接するコンタクトプラグＣＰ３が形成されている。なお、コンタクトプラグＣＰ３の上面は、絶縁膜５２の上面より高い。すなわち、コンタクトプラグＣＰ３の上部は、金属配線層５３内に潜り込むようにして形成されている。そして、絶縁膜５２上、及び金属配線層５３上に、絶縁膜５２よりも誘電率の低い材料、例えばＳｉＯ２を材料に用いて層間絶縁膜５４が形成されている。層間絶縁膜５４は、隣接するビット線ＢＬ間の領域を埋め込んでいる。
すなわち、上記構成のＮＡＮＤ型フラッシュメモリの層間絶縁膜４８より上のレベルの構成は、上記第１の実施形態で説明した層間絶縁膜６、絶縁膜７、コンタクトプラグ３、金属配線層２、及び層間絶縁膜８、９、１０を、それぞれ層間絶縁膜５１、絶縁膜５２、コンタクトプラグＣＰ３、ビット線５３、及び層間絶縁膜５４に置き換えたものに等しい。従って、本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの製造方法も、上記第１の実施形態で説明した図３（ａ）〜（ｃ）乃至図１０（ａ）〜（ｃ）の方法により形成出来る。
本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリであると、上記第１の実施形態で説明した（１）、（２）の効果が得られる。特にＮＡＮＤ型フラッシュメモリではここ近年高集積化が求められており、それに伴ったトランジスタ含む配線の微細化が進んでいる。例えばビット線ＢＬは最小加工寸法で形成されている。このためビット線ＢＬ間における寄生容量の影響が顕著に現れ、その影響により半導体メモリとしての特性が低下する。しかし、本実施形態に係る構成であると、上記第１の実施形態において（１）の効果として説明したように、ビット線ＢＬの配線間隔の上下面のバラツキを抑えることができる。そのため、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの製造精度が向上し、その動作信頼性を向上できる。更に、（２）の効果と同様に、ビット線間の層間絶縁膜の材料として、ＳｉＮ（エッチングストッパー膜５２）よりも誘電率の低い材料（ＳｉＯ２膜５４）を使用している。そのためビット線ＢＬ間容量を低減し、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの動作速度を向上できる。
なお、上記実施形態ではコンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０が楕円の断面形状を有し、且つ第２方向に沿って千鳥状に配置された場合について説明した。しかし、本実施形態はこのような場合に限定されるものでは無い。図２６乃至図２８は、本実施形態の第１乃至第３変形例に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図である。なお、図２６乃至図２８においては、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０の形状及び配置以外は、図２４と同様である。
まず図２６に示すように、上記第３の実施形態で説明した図２４の構成において、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０の断面形状を正円にしても良い。
また図２７に示すように、図２４の構成において、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０を、第２方向に沿って一列に配置しても良い。
更に、図２８に示すように、図２７に示す構成において、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０の断面形状を正円にしても良い。なお、図２６及び図２８においては、コンタクトプラグＣＰ１の断面形状も正円としても良い。
なお、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０は、接触面積を向上出来る点において、その断面形状が楕円とされることが望ましい。このことは、第1、第２の実施形態でも同様である。また、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３、及び金属配線層５０は、第２方向に沿って千鳥状に配置されることが望ましい。なぜなら、このような配置とすることで、第２方向で隣接するもの同士の間隔を大きく出来、その結果、ショートの発生を効果的に防止出来るからである。
［第４の実施形態］
次に、この発明の第４の実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第２の実施形態で説明した構成を、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリに適用したものである。本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの回路図は、上記第３の実施形態で説明した図２３と同様であるので、説明は省略する。
図２９は、本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図であり、図３０は図２９におけるＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。以下では、上記第３の実施形態と異なる点についてのみ説明する。よって図２９では、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０周囲の領域についてのみ図示しているが、その他の領域は図２４と同様である。また図２９においては、絶縁膜５２も図示している。
図示するように、本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリは、上記第３の実施形態で説明した図２４及び図２５の構成において、コンタクトプラグＣＰ３の周囲における絶縁膜５２を除去した構成を有している。つまり、隣接する２本のセレクトゲート線ＳＧＤ間の領域を領域Ａ３と呼び、その他の領域（選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２及びメモリセルトランジスタＭＴが形成される領域）を領域Ａ４と呼ぶと、領域Ａ３では絶縁膜５２が除去され、領域Ａ４では絶縁膜が残存されている。すなわち、領域Ａ３において、絶縁膜５２は第２方向に沿ってストライプ形状に除去されている（図２９参照）。
従って図３０に示すように、領域Ａ３では層間絶縁膜５１上に例えばＳｉＯ２を材料に用いて層間絶縁膜５５が形成され、層間絶縁膜５５上にビット線５３が形成されている。そして、領域Ａ３におけるビット線５３の底部は、領域Ａ３におけるビット線５３の底部よりも深く位置している。
すなわち、上記構成のＮＡＮＤ型フラッシュメモリの層間絶縁膜４８より上のレベルの構成は、上記第２の実施形態で説明した層間絶縁膜６、絶縁膜７、層間絶縁膜８、コンタクトプラグ３、金属配線層２、及び層間絶縁膜９、１０を、それぞれ層間絶縁膜５１、絶縁膜５２、層間絶縁膜５５、コンタクトプラグＣＰ３、ビット線５３、及び層間絶縁膜５４に置き換えたものに等しい。従って、本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの製造方法にも、上記第２の実施形態で説明した方法が適用出来る。
上記ＮＡＮＤ型フラッシュメモリであると、上記第１の実施形態で説明した（１）、（２）の効果と第２の実施形態で説明した（３）、（４）の効果を併せて得ることが出来る。
（１）、（２）の効果については、上記第３の実施形態で説明した通りである。また、特にＮＡＮＤ型フラッシュメモリでは、多数のコンタクトプラグＣＰ３が最小加工寸法幅で形成される。従って、隣接するコンタクトプラグＣＰ３間にＳｉＮ膜５２があると、微量の電流がコンタクトプラグＣＰ３周辺など広い領域で流れ、その結果としてＮＡＮＤ型フラッシュメモリの消費電力が大きくなる場合が考え得る。
しかし本実施形態では、コンタクトプラグＣＰ３周辺の領域では絶縁膜５２の一部が除去されている。よって、第２の実施形態で（３）の効果として説明したように、隣接するコンタクトプラグＣＰ３間を流れる電流を低減し、その結果、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ全体の消費電力を削減出来る。勿論、（４）の効果として説明したように、第２の実施形態に比べて少ない工程数で同様の構造が得られるため、製造プロセスを簡略化し、製造コストを削減できる。
なお、本実施形態においても、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０の断面形状及び配置には、種々の方法が適用出来る。図３１乃至図３３は、本実施形態の第１乃至第３変形例に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの平面図である。
まず図３１に示すように、図２９の構成において、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層４９、金属配線層５０の断面形状を正円にしても良い。
また、図３２に示すように、図２９の構成において、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０が第２の方向に対して一列に並んでいても良い。
更に、図３３に示すように、図３２に示す構成において、コンタクトプラグＣＰ２、ＣＰ３及び金属配線層５０の断面形状が正円であっても良い。
以上のように、この発明の第１乃至第４の実施形態に従った半導体装置及び半導体記憶装置であると、絶縁膜７、５２が、金属配線層２、５３形成用の溝を形成する際のエッチングストッパーの役目を果たす。そのため、溝１４の深さはほぼ均一である。このため、金属配線層２、５３の製造精度を向上出来る。その結果、配線間容量のバラツキを抑制し、半導体装置及び半導体記憶装置の特性を向上出来る。
更に、本実施形態に従った構成であると、隣接する金属配線層２間及びビット線５３間には、ＳｉＯ２膜よりも誘電率の高いＳｉＮ膜７が存在しない。その結果、金属配線層２間及びビット線５３間における配線間容量が低減される。そして配線間容量の低減により、金属配線層２における信号遅延を抑制できる。
なお、隣接するコンタクトプラグ３、ＣＰ３は、千鳥状に配置されることが好ましい（図１、図１３、図２４、図２６、図２９、及び図３１参照）。これにより、金属配線層２、ＣＰ３のショートをより効果的に防止できる。この際、第２方向に沿って隣接するコンタクトプラグ３は第１方向に沿ってずれてさえいれば十分である。すなわち例えば図２９の平面図に示すように、第１方向に沿ったずれ幅Ｄ１＞０であれば良い。このずれ幅Ｄ１が大きいほどショートを効果的に防止できるが、ずれ幅Ｄ１の大きさは例えば金属配線層２の隣接間隔や、金属配線層２に与えられる電圧の大きさなどによって適宜選択することができる。
また、上記実施形態ではＮＡＮＤ型フラッシュメモリの場合を例に挙げて説明した。しかし、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおいてメモリセルトランジスタ数を１個にした３Ｔｒ−ＮＡＮＤ型フラッシュメモリや、ＮＯＲ型フラッシュメモリにも適用出来る。また、３Ｔｒ−ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおいてドレイン側の選択トランジスタＳＴ１を排除した２Ｔｒ型フラッシュメモリにも適用出来、積層ゲート構造を備えた不揮発性半導体メモリ全般に広く適用可能である。特にＮＡＮＤ型フラッシュメモリでは、例えば書き込み時にワード線に対して２０〜２５Ｖ程度の高電圧が印加される。そのため、ワード線に電圧を与えるワード線ドライバ内の金属配線層において、ショートが発生しやすい。従って、ワード線ドライバ内の金属配線層に対して上記第１乃至第４の実施形態で説明した構成を適用することが望ましい。
なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。
この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の平面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、図１におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第１製造工程を示す断面図であり、図３（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第２製造工程を示す断面図であり、図４（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第３製造工程を示す断面図であり、図５（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第４製造工程を示す断面図であり、図６（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第５製造工程を示す断面図であり、図７（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第６製造工程を示す断面図であり、図８（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第７製造工程を示す断面図であり、図９（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第８製造工程を示す断面図であり、図１０（ａ）乃至（ｃ）は、図２におけるそれぞれＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図。 図２（ａ）の、金属配線層の拡大図。 この発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図１４（ａ）、及び図１４（ｂ）は、図１3におけるそれぞれＡ−Ａ’線、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の第２製造工程を示す断面図であり、図１５（ａ）、及び（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線 、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の第３製造工程を示す断面図であり、図１６（ａ）、及び（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線 、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の第４製造工程を示す断面図であり、図１７（ａ）、及び（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線 、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の第５製造工程を示す断面図であり、図１８（ａ）、及び（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線 、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の第６製造工程を示す断面図であり、図１９（ａ）、及び（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線 、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の第７製造工程を示す断面図であり、図２０（ａ）、及び（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線 、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の第８製造工程を示す断面図であり、図２１（ａ）、及び（ｂ）は、図１３におけるそれぞれＡ−Ａ’線 、及びＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 図１４（ａ）の、金属配線層の拡大図。 この発明の第３の実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの回路図。 この発明の第３の実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。 この発明の第３の実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの断面図であり、図２４におけるＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第３の実施形態の第１変形例に従った、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。 この発明の第３の実施形態の第２変形例に従った、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。 この発明の第３の実施形態の第３変形例に従った、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。 この発明の第４の実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。 この発明の第４の実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの断面図であり、図２９におけるＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 この発明の第４の実施形態の第１変形例に従った、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。 この発明の第４の実施形態の第２変形例に従った、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。 この発明の第４の実施形態の第３変形例に従った、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの備えるメモリセルアレイの平面図。
符号の説明
１・・・半導体装置、２・・・金属配線層、３・・・コンタクトプラグ、４・・・金属配線層、５・・・層間絶縁膜、６・・・層間絶縁膜、７・・・絶縁膜、８・・・層間絶縁膜、９・・・層間絶縁膜、１０・・・層間絶縁膜、１１・・・金属配線層、１２・・・コンタクトホール、１３・・・導電層、１４・・・溝、３０・・・メモリセルアレイ、３１・・・ＮＡＮＤセル、４０・・・ｐ型半導体基板、４１・・・ｎ型ウェル領域、４２・・・ｐ型ウェル領域、４３・・・ゲート絶縁膜、４４・・・多結晶シリコン層、４５・・・ゲート間絶縁膜、４６・・・多結晶シリコン、４７・・・ｎ＋型不純物拡散層、４８・・・層間絶縁膜、４９・・・金属配線層、５０・・・金属配線層、５１・・・層間絶縁膜、５２・・・絶縁膜、５３・・・金属配線層、５４・・・層間絶縁膜、５５・・・層間絶縁膜

Claims (4)

  1. それぞれ第１の方向に延出する複数の素子領域が表面に形成された半導体基板と、
    前記半導体基板の上方に形成され、それぞれ前記第１の方向に直交する第２の方向に延出した複数のワード線と、
    前記半導体基板の上方で前記複数のワード線間に形成され、それぞれ前記第２の方向に延出した一対の選択ゲート線と、
    前記ワード線および前記選択ゲート線の上方に形成され、それぞれ前記第１の方向に延出したビット線と、
    前記ビット線と前記ワード線および前記選択ゲート線との間に形成されたシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜と前記ビット線との間に形成されたシリコン窒化膜と、
    前記一対の選択ゲート線の間の前記素子領域上に配置され、前記ビット線と前記素子領域とを電気的に接続するコンタクトプラグとを備え、
    前記ビット線の底面の一部領域は前記コンタクトプラグの上面よりも低く位置し、且つ前記底面の前記一部領域は前記コンタクトプラグの側面に接し、
    前記シリコン窒化膜は前記コンタクトプラグに接することのないように前記一対の選択ゲート線間で分離されていることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 前記シリコン窒化膜は、更にカーボン（Ｃ）を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置。
  3. 前記コンタクトプラグは前記第１の方向に長軸を有し、前記第２の方向に短軸を有する楕円形状であることを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置。
  4. 隣接する前記コンタクトプラグは千鳥状に配置されたことを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置。
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