JP4625857B2 - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、素子分離領域とトランジスタとを有する半導体装置及びその製造方法に関す
るもので、特に素子分離領域及びトランジスタ近傍にコンタクトが形成された半導体装置
及びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device having an element isolation region and a transistor and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a contact formed in the vicinity of the element isolation region and the transistor and a manufacturing method thereof.
従来、半導体メモリとしては例えばデータの書き込み・消去を電気的に行う、EEPR
OM(Electrically Erasable Programmable Re
ad−Only Memory)が知られている。このEEPROMでは、互いに交差す
る行線と列線との交点にそれぞれメモリセルが配置されて、メモリセルアレイが構成され
ている。メモリセルには、通常、浮遊ゲートと制御ゲートとを積層してなる積層ゲート構
造のMOSトランジスタが用いられる。
Conventionally, as a semiconductor memory, for example, an EEPROM that electrically writes and erases data is used.
OM (Electrically Erasable Programmable Re)
ad-Only Memory) is known. In this EEPROM, memory cells are arranged at intersections between row lines and column lines that intersect each other, thereby forming a memory cell array. In general, a MOS transistor having a stacked gate structure in which a floating gate and a control gate are stacked is used for the memory cell.
EEPROMの中でも大容量のメモリに向く方式として図17に示すようなNAND型
EEPROMが知られている。ここで、図15は図17の“I−J”線上での断面を示す
図であり、図16は図17の“K−L”線上での断面を示す図である。
A NAND type EEPROM as shown in FIG. 17 is known as a method suitable for a large capacity memory among the EEPROMs. Here, FIG. 15 is a view showing a cross section on the “IJ” line of FIG. 17, and FIG. 16 is a view showing a cross section on the “KL” line of FIG.
図15に示されるようにNAND型EEPROMのメモリセルアレイでは複数のメモリ
セルトランジスタが直列に接続され、その一方側にドレイン側選択ゲートトランジスタ5
3、他方側にソース側選択ゲートトランジスタ54が接続される。半導体基板50上の一
部にはウエル51が設けられ、その中にストライプ状の素子領域55が形成されている。
各素子領域55は素子分離領域56により分離されている。素子領域55上に、積層ゲー
ト構造を有する複数のセルトランジスタがマトリクス状に配置されている。
As shown in FIG. 15, in the NAND type EEPROM memory cell array, a plurality of memory cell transistors are connected in series, and a drain side
3. The source side select
Each
各メモリセルは、素子領域55上のゲート絶縁膜57上に設けられたゲート電極部52
を有しており、ゲート電極部52は、電荷蓄積層となる浮遊ゲート電極58、ゲート間絶
縁膜59、制御ゲート電極60、ゲートマスク材70が積層されて構成されている。さら
に制御ゲート電極60は行線方向における他のゲート電極との間でそれぞれ共有されて、
ワード線61となっている。
Each memory cell includes a
The
A
各メモリセルのソースとドレインは素子領域上に設けられた拡散層領域62を介して互
いに直列に接続されている。複数のメモリセルが直列に接続されて1つのNANDセル(
メモリセルユニット)が形成されている。
The source and drain of each memory cell are connected in series with each other through a
Memory cell unit) is formed.
NANDセルの各ビット線方向の両端には、ドレイン側選択ゲートトランジスタ53お
よびソース側選択ゲートトランジスタ54が接続されている。それぞれの選択ゲートトラ
ンジスタはゲート絶縁膜57に設けられたゲート電極を有し、NANDセルとは拡散層領
域62を介して接続されている。また選択ゲートトランジスタは浮遊ゲート電極に電位を
供給できるようになっており、一般的なMOSFETと同様に機能し、その積層ゲート構
造はメモリセルトランジスタと同様である。
A drain side select
またドレイン側選択ゲートトランジスタの、NANDセルとは反対側の素子領域55中
にはビット線コンタクト拡散層62が設けられている。このビット線コンタクト拡散層6
2には、ビット線コンタクト63が接続されている。このビット線コンタクト63はビッ
ト線64に接続されている。
A bit line
2 is connected to a
各ゲート52、53,54表面上には、後酸化膜65が形成されている。この後酸化膜
65表面上、拡散層62上、ドレインコンタクト拡散層62上、及びソース側選択ゲート
54のメモリセルと反対側のソース拡散層66上には、シリコン窒化膜67が形成されて
いる。このシリコン窒化膜67表面上には、層間絶縁膜68が形成され、その上表面は平
坦化されている。
A
ここで、ビット線コンタクト63は、ゲート絶縁膜57、シリコン窒化膜67、及び層
間絶縁膜68を貫いて形成されていて、ビット線64は層間絶縁膜68上に形成されてい
る。ビット線は、列方向に隣接するNANDセル間で分離されて設けられている。
Here, the
またソース側選択ゲートトランジスタの、NANDセルとは反対側に形成されたソース
拡散層66は、ソース線である。ソース線は、浮遊ゲートの一端が引き伸ばされた部分に
コンタクトが接続され、ゲート電極よりも上層に設けられている。ソース線は、列方向に
隣接するNANDセル同士で接続されている。
A
次に、図16に示される断面では、半導体基板50上のウエル51中に設けられた素子
領域55の上面を分断するように複数の素子分離領域56が形成されている。この素子分
離領域56で挟まれた素子領域55全面にビット線コンタクト63が接続されている。素
子分離領域56上には、シリコン窒化膜67が形成され、その上には、層間絶縁膜68が
形成されている。これら層間絶縁膜68、シリコン窒化膜67を貫いて、ビット線コンタ
クト68が形成されている。このビット線コンタクト68上にはビット線配線64が形成
されている。
Next, in the cross section shown in FIG. 16, a plurality of
次に、図15乃至図17に示された従来の半導体装置の製造方法を図18乃至図20を
用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the conventional semiconductor device shown in FIGS. 15 to 17 will be described with reference to FIGS.
まず、図18に示されるように、シリコンからなる半導体基板50上に素子分離領域(
図示せず)に囲まれた素子領域55を形成し、その上に、ゲート絶縁膜57、浮遊ゲート
電極材58、浮遊ゲート・制御ゲート間絶縁膜59を形成し、その上に制御ゲート電極6
0、ゲートマスク材70を堆積する。続いてフォトリソグラフィー法によりゲートをパタ
ーニングし、エッチングして、メモリセルゲート52及び選択ゲート53,54を形成す
る。
First, as shown in FIG. 18, an element isolation region (on a
A
0,
次に、後酸化を行って、後酸化膜65を積層構造のゲート電極周囲に形成する。
Next, post-oxidation is performed to form a
次に、ソース・ドレイン拡散層を形成するための不純物をイオン注入により行う。 Next, impurities for forming the source / drain diffusion layer are formed by ion implantation.
次に、図19に示されるように、例えば厚さ40nm程度のシリコン窒化膜67を堆積
する。このときシリコン窒化膜67はゲート電極側壁も覆うように形成される。
Next, as shown in FIG. 19, for example, a
さらに層間絶縁膜68を堆積し、CMP(Chemical Mechanical
Polishing)法や、熱処理を加えて層間絶縁膜68を流動させ、層間絶縁膜68
を平坦化し、またゲート電極間に層間絶縁膜68を埋め込む。
Further, an interlayer
The
And an
次に図20に示すように、ドレイン側選択ゲート53に隣接したビット線コンタクト拡
散層53にコンタクトをとるためのコンタクトホール71を層間絶縁膜68、シリコン窒
化膜67、及びゲート酸化膜57中に形成する。
Next, as shown in FIG. 20, a
次に、続いてコンタクトホール71に金属あるいは低抵抗の半導体を埋め込んだ後に金
属配線を形成することによって、図15に示すような半導体装置が完成する。
Next, a metal wiring is formed after the metal or low-resistance semiconductor is buried in the
以上に示したとおり、従来の半導体装置ではゲート電極形成後に、表面全体を覆うシリ
コン窒化膜67を形成するようにしている。このシリコン窒化膜67が必要である理由を
以下に述べる。
As described above, in the conventional semiconductor device, after forming the gate electrode, the
図16や図17に示したように、ビット線コンタクト63は、素子領域55に対してほ
とんど余裕がないように設計されている。すなわち、素子領域55の幅一杯にビット線コ
ンタクト63が設けられている。なお、素子領域55の幅よりもビット線コンタクト63
の幅が大きい場合もある。これは、セルアレイの面積をできるたけ縮小できるようにする
ためである。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
There is a case where the width of is large. This is to reduce the area of the cell array as much as possible.
このような半導体装置においては、コンタクトの形成位置がマスクの位置合わせずれな
どの理由により、素子分離領域上にかかってしまうような場合でもビット線コンタクトが
素子分離領域へ突き抜けないようにしなければならない。ビット線コンタクトが素子分離
領域を突き抜けてしまうと、その部分における接合リーク電流の原因になったり、素子分
離耐圧の低下の原因になったりするためである。
In such a semiconductor device, it is necessary to prevent the bit line contact from penetrating into the element isolation region even when the contact formation position is on the element isolation region due to misalignment of the mask. . This is because if the bit line contact penetrates the element isolation region, it may cause a junction leakage current in that portion or a decrease in the element isolation breakdown voltage.
もしシリコン窒化膜がない半導体装置の場合、図21に示すようにビット線コンタクト
を開口する際の層間絶縁膜68のエッチングにより、素子分離領域56の絶縁膜も同時に
エッチングされ、コンタクトホール71が素子分離領域56を突き抜けてしまう可能性が
ある。この場合、図21に示される合わせずれMの長さ分、素子分離領域56内にビット
線コンタクト68が入り込んで形成される。この素子分離領域56内にビット線コンタク
ト68が入り込んで形成された部分は、素子領域55と導通してしまい、ソース・ドレイ
ン拡散層62以外での接続がなされてしまい、トランジスタ特性が損なわれてしまう。
In the case of a semiconductor device without a silicon nitride film, the insulating film in the
これは一般にコンタクトホール71開口時のエッチングはプロセスばらつきなどが存在
しても開口されるようにある程度エッチングを余分に行うこと、また一般に層間絶縁膜と
素子分離領域の絶縁膜はシリコン酸化膜で形成されるため、層間絶縁膜のみを選択的にエ
ッチングすることが困難であることが原因である。このような状態は、素子領域の幅とビ
ット線コンタクトの幅の大きさが近い場合に発生する可能性が高い。
In general, the etching at the time of opening the
このような現象を防止するために、従来の半導体装置では先に説明した通り、シリコン
窒化膜67を用いる。これを用いて、微細化された半導体装置において、コンタクト開口
時のエッチングにシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の選択性を持たせておくことによって
、図22に示すように位置合わせずれMが生じていても、いったんエッチングをシリコン
窒化膜67の上で止めることができる。
In order to prevent such a phenomenon, the
こうしてシリコン窒化膜67の上に達するコンタクトホールを開口した後、エッチング
の条件を切り換えてシリコン窒化膜67をエッチングし、さらに条件を切り換えて基板上
のシリコン酸化膜をエッチングすることによって、ソース・ドレイン拡散層の上のコンタ
クトホール71を完全に開口する。
After opening a contact hole reaching the
このようにして拡散層とのコンタクトをとるためのビット線コンタクトホール71を開
口することによって、素子分離領域56が大きくエッチングされるのを防止できる。この
ようにシリコン窒化膜67がエッチングストッパーとして機能することによりコンタクト
ホール71が素子分離領域56を突き抜けてしまうことを防止している。
By opening the bit
以上のような従来の半導体装置では、以下の課題が生じる。 The conventional semiconductor device as described above has the following problems.
従来のシリコン窒化膜を用いた半導体記憶装置では、シリコン窒化膜中には多量の水素
が含まれており、この水素がシリコン酸化膜中に取り込まれると、シリコン基板との界面
にSi−H結合などの構造欠陥が生じやすくなる。このSi−H結合は結合エネルギーが
Si−O結合の結合エネルギーに比べて弱い。
In a conventional semiconductor memory device using a silicon nitride film, a large amount of hydrogen is contained in the silicon nitride film, and when this hydrogen is taken into the silicon oxide film, an Si—H bond is formed at the interface with the silicon substrate. Such structural defects are likely to occur. The Si—H bond has a weaker bond energy than the Si—O bond.
ここで、不揮発性半導体記憶装置などでは、メモリ書き込み・消去の動作時には、制御
ゲートとチャネルとの間に強い電界を印加し、ゲート絶縁膜にトンネル電流を流して、浮
遊ゲートへ電荷を注入あるいは除去する動作が行われる。このような動作では、ゲート絶
縁膜近傍にトンネル電流が流れると、電気的ストレスが加わることになる。
Here, in a nonvolatile semiconductor memory device or the like, during a memory write / erase operation, a strong electric field is applied between the control gate and the channel, a tunnel current is passed through the gate insulating film, and charges are injected into the floating gate. The removal operation is performed. In such an operation, when a tunnel current flows in the vicinity of the gate insulating film, electrical stress is applied.
ゲート絶縁膜近傍に水素含有量が多い膜があると、水素がシリコン酸化膜中に取り込ま
れてシリコン基板との界面にSi−H結合などの構造欠陥が生じやすくなる。
If there is a film containing a large amount of hydrogen in the vicinity of the gate insulating film, hydrogen is taken into the silicon oxide film and structural defects such as Si—H bonds are likely to occur at the interface with the silicon substrate.
この構造欠陥が電気的ストレスなどにより切断されると電荷に対するトラップとして作
用し、特にゲート絶縁膜となっているシリコン酸化膜、あるいはゲート絶縁膜近傍の後酸
化膜などにこのトラップが発生すると、トランジスタの閾値電圧の変動、シリコン酸化膜
耐圧の低下といった電気特性の劣化の原因となる。
When this structural defect is cut by electrical stress, it acts as a trap for electric charges. When this trap occurs especially in the silicon oxide film that is the gate insulating film or the post-oxide film near the gate insulating film, the transistor This causes deterioration of electrical characteristics such as fluctuations in the threshold voltage and decrease in the breakdown voltage of the silicon oxide film.
また、ソース・ドレイン拡散層の表面を覆う後酸化膜のトラップへ電荷が捕獲されると
、基板表面付近の拡散層が空乏化し、その結果ソース・ドレインの寄生抵抗が大きくなり
、トランジスタのオン電流の低下を招くことがある。
In addition, when charges are trapped in the trap of the oxide film that covers the surface of the source / drain diffusion layer, the diffusion layer near the substrate surface is depleted, resulting in an increase in the parasitic resistance of the source / drain, and the transistor on-current May be reduced.
またシリコン窒化膜中にも電荷に対するトラップが多数存在することが一般に知られて
いる。特にソース・ドレイン拡散層の表面を覆うシリコン窒化膜中のトラップへ電荷が捕
獲されると、基板表面付近の拡散層が空乏化し、その結果、ソース・ドレインの寄生抵抗
が大きくなり、トランジスタのオン電流の低下を招くことがある。
It is generally known that there are many traps for charges in the silicon nitride film. In particular, when charges are trapped in the traps in the silicon nitride film that covers the surface of the source / drain diffusion layer, the diffusion layer near the substrate surface is depleted, resulting in increased parasitic resistance of the source / drain, and turning on the transistor. The current may be reduced.
またゲート絶縁膜近傍のシリコン窒化膜中に電荷が捕獲されると、トランジスタのしき
い値電圧の変動、シリコン酸化膜耐圧の低下といった電気特性の劣化の原因となる。
Further, when electric charges are trapped in the silicon nitride film near the gate insulating film, it causes deterioration of electrical characteristics such as fluctuation of the threshold voltage of the transistor and lowering of the breakdown voltage of the silicon oxide film.
このような課題は、ゲート長が0.2μm程度よりも小さくなる場合に特に顕著となる
。すなわち、ゲート全体に占めるゲート絶縁膜近傍のトラップの発生しているシリコン酸
化膜や後酸化膜、シリコン窒化膜の割合が大きい場合に、顕著となる。
Such a problem becomes particularly prominent when the gate length is smaller than about 0.2 μm. In other words, this becomes conspicuous when the ratio of the silicon oxide film, the post-oxide film, and the silicon nitride film in which traps in the vicinity of the gate insulating film occupy the entire gate is large.
上記のようにコンタクトホールのエッチングのためにシリコン窒化膜が必要である一方
、電気特性に対してはシリコン窒化膜の悪影響が見られるため、半導体装置の歩留まりと
信頼性の向上を両立させることが困難であった。
As described above, a silicon nitride film is necessary for etching a contact hole. On the other hand, since the adverse effect of the silicon nitride film is seen on the electrical characteristics, it is possible to simultaneously improve the yield and reliability of the semiconductor device. It was difficult.
本発明の目的は以上のような従来技術の課題を解決することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art.
特に、本発明の目的は、高信頼性で高歩留まりの半導体装置及びその製造方法を提供す
ることができる
In particular, an object of the present invention is to provide a highly reliable and high yield semiconductor device and a method for manufacturing the same.
半導体基板と、この半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜を介して設けられ、電
荷蓄積層と前記電荷蓄積層上に形成されたゲート間絶縁膜を介して形成された制御ゲート
電極を有する複数のメモリセルゲートからなるメモリセルトランジスタ群と、その複数の
メモリセルゲートに隣接して前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁膜を介して設
けられた選択ゲートからなる選択ゲートトランジスタと、この選択ゲートの前記メモリセ
ルゲートに隣接する側と反対の側面下方の半導体基板中に設けられた第1拡散層と、前記
複数のメモリセルゲート間及び前記メモリセルゲートと前記選択ゲートとの間を埋め込み
、前記第1拡散層上に形成され、窒素を主成分としない第1絶縁膜と、この第1絶縁膜上
に形成された第2絶縁膜と、この第2絶縁膜上に形成され、この第2絶縁膜とは主成分が
異なる層間絶縁膜と、この層間絶縁膜、前記第2絶縁膜、前記第1絶縁膜を貫いて、前記
第1拡散層に接続されたコンタクト電極とを有し、前記第1絶縁膜に含有される水素の密
度は、前記第2絶縁膜に含有される水素の密度よりも小さく、前記第1絶縁膜は前記メモ
リセルゲート間での厚さは、前記第1拡散層の前記コンタクト電極に接する部分の厚さよ
りも厚く形成されていることを特徴とする特徴としている。
A semiconductor substrate and a control gate electrode provided via a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate and formed via a charge storage layer and an inter-gate insulating film formed on the charge storage layer. A memory cell transistor group including a plurality of memory cell gates, and a selection gate transistor including a selection gate provided via a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate adjacent to the plurality of memory cell gates A first diffusion layer provided in a semiconductor substrate below a side surface opposite to the side adjacent to the memory cell gate of the selection gate, between the plurality of memory cell gates, and between the memory cell gate and the selection gate, A first insulating film formed on the first diffusion layer and not containing nitrogen as a main component, and a second insulating film formed on the first insulating film. An interlayer insulating film formed on the second insulating film and having a different main component from the second insulating film, and through the interlayer insulating film, the second insulating film, and the first insulating film, the first diffusion layer And a density of hydrogen contained in the first insulating film is smaller than a density of hydrogen contained in the second insulating film, and the first insulating film is formed in the memory cell. The thickness between the gates is characterized by being formed thicker than the thickness of the portion of the first diffusion layer in contact with the contact electrode.
本発明によれば、コンタクトホール開口のためのエッチングのプロセスマージンを向上
させつつ、トランジスタのしきい値電圧の変動やゲート絶縁膜における耐圧の低下といっ
た電気特性の劣化を防止することができるため、高信頼性で高歩留まりの半導体装置及び
その製造方法を提供することができる。
According to the present invention, while improving the etching process margin for opening the contact hole, it is possible to prevent the deterioration of the electrical characteristics such as the fluctuation of the threshold voltage of the transistor and the decrease of the breakdown voltage in the gate insulating film. A highly reliable semiconductor device with high yield and a manufacturing method thereof can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同
一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、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。従っ
て、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互
間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. 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. Accordingly, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, the part from which the relationship and ratio of a mutual dimension differ also in between drawings is contained.
[第1の実施形態]
本実施の形態を図1乃至図9を用いて説明する。以下の通り、本実施の形態をNAND
フラッシュメモリに適用して説明する。図3には、本実施の形態の平面図が示される。図
3の“A−B”線上での断面が図1に相当し、“C−D”線上での断面が図2に相当する
。
[First Embodiment]
This embodiment will be described with reference to FIGS. As shown below, this embodiment is NAND
Description will be made by applying to a flash memory. FIG. 3 shows a plan view of the present embodiment. 3 corresponds to FIG. 1, and a cross section on the “CD” line corresponds to FIG.
図3に示されるように、図中左右方向に8本のワード線1が互いに平行に配置されてい
る。このワード線1を間に挟むように互いに平行にドレイン側選択ゲート2と、ソース側
選択ゲート3が形成されている。
As shown in FIG. 3, eight
これら、ワード線1、ドレイン側選択ゲート2、ソース側選択ゲート3に直交して複数
のビット線配線4が形成されている。
A plurality of
このビット線配線4の下方には素子領域5がそれぞれ形成されている。
この素子領域5を互いに分離する素子分離領域6が素子領域5に平行に形成されている
。
An
1本のビット線配線5と、8本のワード線1と、ドレイン側選択ゲート2と、ソース側
選択ゲート3及びそれぞれのゲートの間の素子領域5中の拡散層18が1つのメモリセル
アレイを構成する。
One
ここで、ドレイン側選択ゲートに隣接する素子領域にはビット線コンタクト23が形成
されている。
Here, a
1つのメモリセルアレイは、ビット線コンタクト23を介して他のメモリセルアレイに
ビット線配線5方向に隣接している。さらにソース線選択ゲート側でもワード線1に平行
している素子領域5を挟んで、他のメモリセルアレイとビット線配線5方向に隣接してい
る。
One memory cell array is adjacent to another memory cell array via the
図1に示される断面では、1つのメモリセルアレイ中にある8つのメモリセルは、半導
体基板10上に設けられたウエル11中の素子領域5上のゲート絶縁膜12上に設けられ
たメモリセルゲート電極13を有している。各メモリセルゲート電極13は、電荷蓄積層
となる浮遊ゲート電極14、浮遊ゲート14上に形成されたゲート間絶縁膜15、ゲート
間絶縁膜15上に形成された制御ゲート電極16、この制御ゲート電極16上に形成され
たゲートマスク材17を有している。このメモリセルゲート電極13のうち、制御ゲート
電極16は図3に示される左右方向である行線方向における他のメモリセルゲート電極と
の間でそれぞれ共有されて、ワード線1となっている。
In the cross section shown in FIG. 1, eight memory cells in one memory cell array include memory cell gates provided on the
各メモリセルのソースとドレインは素子領域上に設けられた拡散層領域18を介して互
いに直列に接続されている。複数のメモリセルが直列に接続されて1つのメモリセルアレ
イであるNANDセル(メモリセルユニット)が形成されている。
The source and drain of each memory cell are connected in series with each other through a
さらに8つのメモリセルの左端には、ドレイン側選択ゲート19がゲート絶縁膜12上
に形成されている。このドレイン側選択ゲート19はメモリセルゲート13と同様の積層
構造となっているが、各層の幅がメモリセルゲートよりも大きく形成されている。ドレイ
ン側選択ゲートのメモリセルと反対側の素子領域5中には、ビット線コンタクト拡散層2
0が形成されている。
Further, a drain side
0 is formed.
さらに8つのメモリセルの右端には、ソース側選択ゲート21がゲート絶縁膜12上に
形成されている。このソース側選択ゲート21はメモリセルゲート13と同様の積層構造
となっているが、各層の幅がメモリセルゲートよりも大きく形成されていて、ドレイン側
選択ゲートと同様の幅となっている。
Further, a source side selection gate 21 is formed on the
図1において、ソース線選択ゲート21のソース・ドレイン拡散層18のメモリセルゲ
ート13側と反対側はソース線22となっていて、図面表面に対して垂直に延びている。
ソース線22は、図3に示される左右方向である行方向に隣接するNANDセル同士で接
続されている。
In FIG. 1, the source line select gate 21 has a
The
各メモリセルゲート13と、その両端の素子領域に設けられた拡散層18とで、メモリ
セルトランジスタが構成される。
Each
さらに、ドレイン側選択ゲートとそのメモリセル側の素子領域5に設けられた拡散層1
8と、ビット線コンタクト拡散層20とで、ドレイン側選択トランジスタが構成される。
Further, the drain-side selection gate and the
8 and the bit line
さらに、ソース側選択ゲートとそのメモリセル側の素子領域5に設けられた拡散層18
と、ソース線22とで、ソース側選択トランジスタが形成される。
Further, the
And the
図3では、ソース線選択ゲート3間に挟まれ、ビット線配線4に直交する素子領域5が
ソース線22に相当する。
In FIG. 3, the
このようにメモリセルトランジスタは互いにコンタクト無しで、直列に接続されている
。それぞれの選択ゲートトランジスタはNANDセルとは拡散層18を介して接続されて
いる。このように、NANDセルの各ビット線方向の両端には、ドレイン側選択ゲートト
ランジスタ19及びソース側選択ゲートトランジスタ21が接続されている。
In this way, the memory cell transistors are connected in series without contact with each other. Each select gate transistor is connected to the NAND cell via the
また選択トランジスタは浮遊ゲート電極に電位を供給できるようになっており、一般的
なMOSFETと同様に機能する。
The selection transistor can supply a potential to the floating gate electrode and functions in the same manner as a general MOSFET.
またドレイン側選択トランジスタの、NANDセルとは反対側のビット線コンタクト拡
散層20にはビット線コンタクト電極23が設けられている。
A bit
ここで、各ゲート13,19,21の表面は後酸化膜24で覆われている。この後酸化
膜24及びゲート酸化膜12上には、第1絶縁膜25が設けられている。第1絶縁膜25
の厚さは例えば、約0.1μm程度以上であり、窒素を主成分として含有していない。第
1絶縁膜25はメモリセルトランジスタのゲート電極13相互の間を埋め込むように設け
られている。第1絶縁膜25は水素含有量が少なく、電荷に対するトラップが少ないもの
が適している。例えばシリコン酸化膜やオキシナイトライド膜や酸化したシリコン窒化膜
などが利用できる。
Here, the surfaces of the
The thickness is, for example, about 0.1 μm or more and does not contain nitrogen as a main component. The first insulating
ここで、「埋め込む」とは、完全に埋め尽くすことだけを意味するものではなく、内部
にボイド、巣などの空隙を含んでいてもその作用、効果に変わりは無いので、空隙を含む
ことも意味する。
Here, “embedding” does not only mean that it is completely filled, but even if it contains voids such as voids and nests inside, its function and effect will not change. means.
ここで、ゲート電極同士の間隔は例えば、約0.2μm程度、ゲート幅は約0.2μm
程度、高さは約0.6μm程度である。
Here, the distance between the gate electrodes is about 0.2 μm, for example, and the gate width is about 0.2 μm.
The height is about 0.6 μm.
ゲート電極相互の間隔は、メモリセルゲート13同士では小さく、ビット線コンタクト
23を挟んだ選択ゲート19同士では大きくなっている。メモリセルゲート13同士のゲ
ート電極の間隔はセルアレイ全体の面積に強くかかわるため、面積縮小のために間隔を小
さくしている。一方で、隣接するメモリセルアレイの選択ゲート間はビット線コンタクト
が形成されているため、間隔が広くとられている。
The distance between the gate electrodes is small between the
この第1絶縁膜25上には第2絶縁膜26が設けられている。第2絶縁膜26の厚さは
例えば、約0.02から0.06μm程度であり、第2絶縁膜26は窒化膜を主成分とす
るので、水素供給元になるので、なるべく薄いことが望ましい。第2絶縁膜26は、第1
絶縁膜25よりも水素含有量が多く、電荷に対するトラップが多い。
A second insulating
The hydrogen content is higher than that of the insulating
この第2絶縁膜26の上には、層間絶縁膜27が設けられている。ここで、層間絶縁膜
の厚さは約0.1μm〜0.3μm程度である。層間絶縁膜27はBPSG(ホウ素を含
むシリコン酸化膜)で形成できる。
An interlayer insulating
これら、層間絶縁膜27、第2絶縁膜26、第1絶縁膜25及びゲート酸化膜12を貫
いて、ビット線コンタクト23が設けられて、ビット線コンタクト拡散層20に接続され
ている。
A
層間絶縁膜27の上にはビット線28が形成されている。ビット線は、列方向に隣接す
るNANDセル間で分離されて設けられている。
A bit line 28 is formed on the
NANDセルはここでは、8つのトランジスタが2つの制御ゲートに挟まれて形成され
ているが、NANDセルのトランジスタの個数は8つに限らず、8から32まで任意の数
で形成できる。
Here, the NAND cell is formed by sandwiching eight transistors between two control gates. However, the number of transistors in the NAND cell is not limited to eight, and any number from eight to thirty-two can be formed.
また、メモリセルゲート間距離は、約0.2μm以下の場合に、本実施の形態の効果が
顕著である。
Further, when the distance between the memory cell gates is about 0.2 μm or less, the effect of this embodiment is remarkable.
ここでは、ウエルはP型であり、ソース・ドレイン拡散層はN型であるとするが、ウエ
ルをN型、ソース・ドレイン拡散層をP型としてもよい。
Here, the well is P-type and the source / drain diffusion layer is N-type, but the well may be N-type and the source / drain diffusion layer may be P-type.
本実施の形態ではコンタクトホール開口時にエッチングストッパーとなる第2絶縁膜2
6の下に、第1絶縁膜25が設けられており、メモリセルゲート13同士の間の距離は比
較的小さいため、第1絶縁膜25によってメモリセルゲート13同士の間は、完全に埋め
込まれている。また、選択ゲート19、21同士の間の距離は、メモリセルゲート13同
士の距離よりも大きいため、第1絶縁膜25によっては完全に埋め込まれない。
In the present embodiment, the second
6, the first insulating
第1絶縁膜25は、ゲート電極13,19,21上とビット線コンタクト拡散層20上
とで同じ厚さに形成される。しかし、場合により、ゲート電極の側面に対して形成される
厚さの方が、ゲート電極上や、半導体基板上に形成される第1絶縁膜25よりも薄く形成
されたり、逆に厚く形成される場合がある。
The first insulating
次に、図2に示される断面では、半導体基板10上のウエル11中に設けられた素子領
域5の上面を分断するように複数の素子分離領域6が形成されている。この素子分離領域
6で挟まれた素子領域5全面にビット線コンタクト23が接続されている。素子分離領域
6上には、第1絶縁膜25が形成され、その上には第2絶縁膜26が形成されている。こ
の第2絶縁膜26上には、層間絶縁膜27が形成されている。これら層間絶縁膜27、第
2絶縁膜26、第1絶縁膜25を貫いて、ビット線コンタクト23が形成されている。こ
のビット線コンタクト23上にはビット線配線28が形成されている。
Next, in the cross section shown in FIG. 2, a plurality of
ここで、素子分離領域6の上面は素子領域5の上面よりも高い位置に形成されているが
、素子領域5の上面と同じ位置に形成されていてもよい。
Here, although the upper surface of the
素子分離の方式としてSTI(Shallow Trench Isolation)を
用いているが、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)
など別の素子分離方法でも適用可能である。
Although STI (Shallow Trench Isolation) is used as an element isolation method, LOCOS (Local Oxidation of Silicon) is used.
It is also possible to use other element isolation methods.
図2において、素子分離領域6上の第1絶縁膜25の膜厚はなるべく薄く形成されるこ
とが、コンタクト合わせずれが生じた場合のエッチングストッパーの効果が大きいため、
望ましい。
In FIG. 2, the first insulating
desirable.
本実施の形態の半導体装置では、第1絶縁膜25を第2絶縁膜26の下層に設けること
で第2絶縁膜26中の水素や、第2絶縁膜26中に捕獲された電荷がトランジスタ素子の
電気特性へ及ぼす影響を軽減することができる。さらにメモリセルゲート電極同士の間隔
を狭めても、素子分離領域への誤ったコンタクトの接続形態が存在しない集積度の高い半
導体装置を提供できる。
In the semiconductor device of the present embodiment, the first insulating
すなわち、本実施の形態の半導体装置によれば、コンタクトホール開口のためのエッチ
ングのプロセスマージンを向上させつつ、トランジスタのしきい値電圧の変動やゲート絶
縁膜における耐圧の低下といった電気特性の劣化を防止することができるため、高信頼性
で高歩留まりの半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
That is, according to the semiconductor device of the present embodiment, while improving the etching process margin for opening the contact hole, the deterioration of the electrical characteristics such as the fluctuation of the threshold voltage of the transistor and the decrease of the breakdown voltage in the gate insulating film are prevented. Therefore, a highly reliable semiconductor device with high yield and a method for manufacturing the semiconductor device can be provided.
特にメモリセルトランジスタ部ではゲート電極間が第1絶縁膜25で埋められており、
第2絶縁膜26はトランジスタのゲート酸化膜12の近傍には存在しないようになってい
る。
In particular, in the memory cell transistor portion, the space between the gate electrodes is filled with the first insulating
The second insulating
そのためメモリセルトランジスタの特性劣化を防止することができ、半導体装置の信頼
性向上が得られる。
Therefore, the characteristic deterioration of the memory cell transistor can be prevented, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
特に、不揮発性半導体記憶装置においては、同一メモリセルアレイ内のワード線同士の
間隔よりも隣接するメモリセルアレイの選択ゲート同士の間隔が広くなっており、メモリ
セルアレイ全体が酸化膜と窒化膜との積層膜により覆われている。ここで、ワード線間は
第1絶縁膜25のみで埋め込まれており、選択ゲート間には第1絶縁膜25と第2絶縁膜
26の両方が入り込んでいる。
In particular, in a nonvolatile semiconductor memory device, the interval between select gates of adjacent memory cell arrays is wider than the interval between word lines in the same memory cell array, and the entire memory cell array is formed by stacking an oxide film and a nitride film. Covered by a membrane. Here, the space between the word lines is filled only with the first insulating
ここで、ワード線間には、水素含有量の多い窒化膜がないので窒化膜中に電子がトラッ
プされてセル特性が変動してしまうことを防止できる。さらに、選択ゲート間にあるコン
タクト電極を形成する際のエッチング時には、第1絶縁膜25上の第2絶縁膜6中の窒化
膜がストッパとして機能するため、高信頼性、高歩留まりが得られる。
Here, since there is no nitride film having a high hydrogen content between the word lines, it is possible to prevent the trapping of electrons in the nitride film and fluctuation of cell characteristics. Furthermore, at the time of etching when forming the contact electrode between the select gates, since the nitride film in the second
次に、図1及び図4乃至図9を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明す
る。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 4 to 9.
まず、シリコンからなる半導体基板10上に素子分離領域(図示せず)に囲まれた素子
領域5を形成して、図1に示されるように素子領域5上に、ゲート絶縁膜12を形成する
。次にゲート絶縁膜12上に浮遊ゲート電極材14を堆積する。さらに浮遊ゲート・制御
ゲート間絶縁膜15を形成し、その上に制御ゲート電極材16を堆積する。
First, an
さらにゲートエッチング時のマスクとなるゲートマスク材17を堆積する。続いてフォ
トリソグラフィー法によりゲートをパターニングし、ゲートマスク材17をエッチングす
る。引き続きゲートマスク材17に対して自己整合的に制御ゲート電極材16、浮遊ゲー
ト・制御ゲート間絶縁膜15、浮遊ゲート電極材14をエッチングして、メモリセルゲー
ト13及び選択ゲート19,21を形成する。
Further, a
次に、図5に示されるようにゲート加工時のダメージを回復するための後酸化を行って
、後酸化膜24を積層構造のゲート電極周囲に形成する。
Next, as shown in FIG. 5, post-oxidation is performed to recover damage during gate processing, so that a
次に、図6に示すように、ソース・ドレイン拡散層18及びビット線コンタクト拡散層
20を形成するための不純物をイオン注入により行う。この拡散層のイオン注入は、この
ように後酸化の後に行ってもよいし、前に行っても良い。さらに、後の工程で行われる第
1絶縁膜形成後などでも構わない。
Next, as shown in FIG. 6, impurities for forming the source /
次に、図6に示されるように第1絶縁膜25を露出した部分に形成する。第1絶縁膜2
5は、メモリセルトランジスタのゲート電極13同士の間を完全に埋め込み、かつ、選択
ゲート19、21同士の間は完全には埋め込まない膜厚で形成する。この第1絶縁膜25
はドレイン側制御ゲート19からソース側制御ゲート21に挟まれた8つのメモリセルゲ
ート電極13上及びその間の領域では、その上表面を平坦化する。さらに、ビット線コン
タクト形成予定領域における第1絶縁膜25表面も平坦化する。第1絶縁膜25中に空隙
があっても、後の工程で熱を加えて酸化することで、流動化させて、空隙を取り除くこと
もできる。
Next, as shown in FIG. 6, the first insulating
5 is formed with a film thickness that completely embeds between the
In the region between and between the eight memory
次に、図7に示されるように第1絶縁膜25上に第2絶縁膜26を形成する。さらに第
2絶縁膜26上に層間絶縁膜27を堆積し、CMP法や、熱処理を加えて層間絶縁膜を流
動させることにより、層間絶縁膜27の表面を平坦化するとともに、また選択ゲート電極
19、21間に層間絶縁膜27を埋め込む。
Next, as shown in FIG. 7, a second insulating
ここで、層間絶縁膜27形成後に、選択ゲート電極19,21間を埋め込む時に、層間
絶縁膜27を堆積しただけでは、完全に埋め込むことができない場合がある。その場合に
おいて、層間絶縁膜27を堆積後、熱処理を加えて層間絶縁膜27を流動化させて埋め込
むことができる。この熱工程として、酸素雰囲気で行うことで、層間絶縁膜の流動性が向
上する場合がある。
Here, after the
層間絶縁膜27中に空隙があっても、後の工程で熱を加えて酸化することで、流動化さ
せて、空隙を取り除くこともできる。なお、熱工程により、ソース・ドレインとなる不純
物拡散層は拡散係数が大となる。
Even if there is a void in the
なお、図8に示すように、第2絶縁膜26に対して選択性のあるCMPを用いて層間絶
縁膜27を研磨することにより平坦化を行うこともできる。こうして第2絶縁膜26上で
研磨をストップさせ、これに続いて層間絶縁膜を再度堆積することによって、図7と同様
な形状の層間絶縁膜を形成することが可能である。ここで、再度堆積させる層間絶縁膜は
先に堆積させた材料と同じであっても、変更させても良い。この方法によればCMP法に
よる平坦化を第2絶縁膜26上でストップさせることにより、層間絶縁膜の膜厚の制御性
を向上させることができ、層間絶縁膜の厚さを正確に形成できる。
As shown in FIG. 8, planarization can also be performed by polishing the
次に、上記のように層間絶縁膜27を平坦化した後、図8に示すようにメモリセル部の
ソース・ドレイン拡散層20にコンタクトをとるためのコンタクトホール30を形成する
。コンタクトホール30のエッチングは、まず第2絶縁膜26に対して選択性のある層間
絶縁膜27をエッチングする。次に第2絶縁膜26及び第1絶縁膜25並びにゲート酸化
膜12を順次エッチングして、ビット線コンタクト拡散層20を露出することにより行う
。
Next, after planarizing the
次に、図1に示されるように、コンタクトホール30にアルミニウムやタングステンな
どの金属あるいは低抵抗の半導体を埋め込んで、ビット線コンタクト23を形成する。ビ
ット線コンタクト23を形成した後に、層間絶縁膜27上に金属配線を形成することによ
って、ビット線コンタクト23に接続するビット線配線28を形成する。
Next, as shown in FIG. 1, a
なお、層間絶縁膜27中やメモリセルゲート13間の第1絶縁膜25中には空隙が生じ
ていても良い。
Note that air gaps may be formed in the
ここで、第2絶縁膜26としては、コンタクトホール30開口時の層間絶縁膜27のエ
ッチングに対してエッチング耐性を持つ膜を用いる。例えば層間絶縁膜27としてシリコ
ン酸化膜を用いる場合には、第2絶縁膜26としてはシリコン窒化膜などを用いる。
Here, as the second insulating
本実施の形態においては、図2及び図3に示すように、ビット線コンタクト23は素子
領域5に対してほとんど余裕がないように設計されている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
すなわち、図3に示されるようにビット線コンタクト23は素子領域5の幅と同一に形
成されている。なお、場合によっては、ビット線コンタクト23は素子領域5の幅よりも
大きく形成されてもよい。これは、セルアレイの面積をできるたけ縮小できるようにする
ためである。
That is, as shown in FIG. 3, the
このような半導体装置においては、ビット線コンタクト23の形成位置がマスクの位置
合わせずれなどの理由により、素子分離領域6上にかかってしまうような場合でもビット
線コンタクト23が素子分離領域6へ突き抜けないようにしなければならない。ビット線
コンタクト23が素子分離領域6を突き抜けてしまうと、その部分における接合リーク電
流の原因になったり、素子分離耐圧の低下の原因になったりするためである。
In such a semiconductor device, even when the
本実施の形態では、層間絶縁膜27のエッチングに対しての耐性を第2絶縁膜26が有
することによって、コンタクトホール形成のためのエッチングを第2絶縁膜26の上でい
ったん止めることができる。
In the present embodiment, since the second insulating
こうして第2絶縁膜26の上に達するコンタクトホール30を開口した後、エッチング
の条件を切り換えて第2絶縁膜26をエッチングし、さらに条件を切り換えて第1絶縁膜
25及びゲート酸化膜12をエッチングすることによって、ビット線コンタクト拡散層2
0の上のコンタクトホール30を完全に開口する。
After opening the contact hole 30 reaching the second insulating
The contact hole 30 above 0 is completely opened.
また、第2絶縁膜26としてシリコン窒化膜を用いる場合、層間絶縁膜に含まれている
ホウ素、リン、炭素などが素子領域へ拡散するのを防止する役割も持たせることができる
。このような不純物が素子領域へ拡散してくると素子特性の変動やばらつきの原因となる
が、これらはシリコン窒化膜中における拡散係数がきわめて小さいため、シリコン窒化膜
によって拡散をブロックすることができる。
Further, when a silicon nitride film is used as the second insulating
また第2絶縁膜26形成後に酸化工程がある場合、酸素が素子領域5へ拡散してくると
不純物の拡散が増速され、不純物分布がなまってしまう現象があるが、シリコン窒化膜を
第2絶縁膜に用いることによって酸素が素子領域5へ拡散するのを防止できるので素子領
域における増速拡散を防止し、不純物分布の設計を容易にすることができる。
Further, when there is an oxidation process after the formation of the second insulating
また、ビット線コンタクト23近傍では、選択ゲート19同士の間が第1絶縁膜25で
は完全に埋められていないため、第1絶縁膜の膜厚はメモリセルトランジスタ同士の間に
比べると薄くなっている。そのためビット線コンタクトホール30を開口するために、第
1絶縁膜25のエッチングを行うときに、たとえ素子分離領域が同時にエッチングされた
としても、第1絶縁膜25の膜厚が薄いため素子分離領域のエッチング量も小さく抑制す
ることができる。
Further, in the vicinity of the
すなわち、コンタクト開口時には、まず層間絶縁膜27を選択的にエッチングするので
、第2絶縁膜26上では、エッチングがストップする。次に、第2絶縁膜26を選択的に
エッチングする。このため、層間絶縁膜27の膜厚に関係なく、第1絶縁膜25のエッチ
ングが行われる。
That is, when the contact is opened, the
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、高集積度を持たせて、制御性良くビッ
ト線コンタクトを形成でき、トランジスタ特性への水素による悪影響を防止することがで
きる。
According to the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, the bit line contact can be formed with high controllability and good controllability, and the adverse effect of hydrogen on the transistor characteristics can be prevented.
[第2の実施形態]
本実施の形態を図10乃至図12を用いて説明する。図10は本実施の形態の半導体装
置を表す平面図である。図11は図10の“E−F”断面を示す図であり、図12は図1
0の“G−H”断面を示す図である。
[Second Embodiment]
This embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a plan view showing the semiconductor device of this embodiment. 11 is a view showing a cross section “EF” of FIG. 10, and FIG.
It is a figure which shows 0 "GH" cross section.
本実施の形態は第1の実施の形態とは、ビット線とソース線の配線への引き出し形態が
異なっている。他の部分における形態は第1の実施の形態と同様であるため、説明は省略
する。
This embodiment is different from the first embodiment in the form of drawing the bit line and the source line to the wiring. Since the form in the other part is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.
第1の実施の形態ではビット線はソース・ドレイン拡散層からビット線コンタクトを介
して配線へ接続され、ソース線は互いに隣接する素子領域同士が接続されてソース・ドレ
イン拡散層で接続されてセルアレイを構成していた。
In the first embodiment, the bit line is connected to the wiring from the source / drain diffusion layer through the bit line contact, and the source line is connected to the element region adjacent to each other and connected by the source / drain diffusion layer. Was configured.
本実施の形態では、図11に示されるようにビット線は、ビット線コンタクト拡散層2
0からビット線コンタクト23を介して第1層配線によるビット線接続部35に接続され
、さらに配線間コンタクト36を介して第2層配線によるビット線37へと接続される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the bit line is formed of the bit line
From 0, the
一方ソース線はソース線コンタクト拡散層34からソース線コンタクト38を介して第
1層配線によるソース線39に接続され、これが隣接するメモリセルアレイ同士で互いに
接続されている。このソース線39、ビット線接続部35及び配線間コンタクト36は、
配線間絶縁膜40で覆われていて、その上にビット線37が形成されている。
On the other hand, the source line is connected from the source line
The
図12に示される断面では、半導体基板10上のウエル11中に設けられた素子領域5
の上面を分断するように複数の素子分離領域6が形成されている。この素子分離領域6で
挟まれた素子領域5全面にビット線コンタクト23が接続されている。
In the cross section shown in FIG. 12, the
A plurality of
素子分離領域6上には、第1絶縁膜25が形成され、その上には第2絶縁膜26が形成
されている。この第2絶縁膜26上には、層間絶縁膜27が形成されている。これら層間
絶縁膜27、第2絶縁膜26、第1絶縁膜25を貫いて、ビット線コンタクト23が形成
されている。このビット線コンタクト23はビット線接続部35に接続され、さらに配線
間コンタクト36を介して第2層配線によるビット線37へと接続される。
A first insulating
このビット線接続部35及び配線間コンタクト36は、配線間絶縁膜40で覆われてい
る。
The bit
一般的に配線のシート抵抗は拡散層のシート抵抗よりも小さいため、本実施の形態では
、第1の実施の形態よりもソース線の電気抵抗を低くすることができ、動作の高速化など
が可能である。
In general, the sheet resistance of the wiring is smaller than the sheet resistance of the diffusion layer. Therefore, in this embodiment, the electrical resistance of the source line can be made lower than in the first embodiment, and the operation speed can be increased. Is possible.
なお、ソース線コンタクトを本実施の形態通り形成するが、ビット線コンタクトは形成
しない構成とすることもできる。この場合、第1の実施の形態におけるソース線同様に、
ビット線は互いに隣接する素子領域同士が接続されてソース・ドレイン拡散層で接続され
て構成される。この場合、ソース線の抵抗を下げることが可能である。
Note that the source line contact is formed as in this embodiment mode, but the bit line contact may not be formed. In this case, like the source line in the first embodiment,
The bit line is configured by connecting element regions adjacent to each other and connecting with source / drain diffusion layers. In this case, the resistance of the source line can be lowered.
[第3の実施形態]
図13に本実施の形態の断面構造が示される。この断面図は図3における“A−B”線
上での断面に相当する。しかし、第1の実施の形態と異なり、メモリセルゲート電極13
、ドレイン側選択ゲート19、及びソース側選択ゲート21側面に後酸化膜が設けられて
いない。すなわち、本実施の形態ではゲート電極を加工した後に後酸化を行わずに、第1
絶縁膜25を形成している。この場合、第1絶縁膜25が後酸化膜の代わりの酸化膜とし
て機能する。
[Third Embodiment]
FIG. 13 shows a cross-sectional structure of the present embodiment. This cross-sectional view corresponds to a cross section on the “AB” line in FIG. 3. However, unlike the first embodiment, the memory
The post-oxide film is not provided on the side surfaces of the drain side
An insulating
上記以外の他の構造については、第1の実施の形態と同様に形成される。 Other structures than the above are formed in the same manner as in the first embodiment.
このような構成にしても第1の実施の形態同様の効果を得るこができる。本実施の形態
の特徴である後酸化膜を各ゲート電極側面に設けない特徴は、第2の実施の形態にも同様
に適用できる。
Even if it is such a structure, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired. The feature that the post-oxide film is not provided on the side surface of each gate electrode, which is the feature of this embodiment, can be similarly applied to the second embodiment.
[第4の実施形態]
図13に本発明の第4の実施の形態を示す断面構造が示される。この断面図は図3にお
ける“A−B”線上での断面に相当する。しかし、第1の実施の形態と異なり、第1絶縁
膜25がビット線コンタクト拡散層20及びソース拡散層22上で、その上表面がなだら
かな曲面として形成されている。そのため、第1絶縁膜25上の第2絶縁膜26も第1絶
縁膜25上に第1絶縁膜25の形状に応じた形状として形成されている。さらに第2絶縁
膜26上に形成された層間絶縁膜27は、その底面は第2絶縁膜26に応じた形状となっ
ていて、それ以外の構造は第1の実施の形態同様である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 13 shows a cross-sectional structure showing a fourth embodiment of the present invention. This cross-sectional view corresponds to a cross section on the “AB” line in FIG. 3. However, unlike the first embodiment, the first insulating
本実施の形態の製造方法は、第1の実施の形態において、図6に示される工程で、第1
絶縁膜25を堆積した後に、例えば800℃から900℃程度の熱処理を加えて第1絶縁
膜25を流動させ、メモリセルゲート電極13同士の間、メモリセルゲート電極13とド
レイン側選択ゲート電極19との間,メモリセルゲート電極13とソース側選択ゲート電
極21との間に第1絶縁膜25が埋め込まれ、選択ゲート電極19,21同士の間は、選
択ゲート電極19,21の高さよりも低く第1絶縁膜25を形成している。
The manufacturing method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment in the step shown in FIG.
After the insulating
この後に第1絶縁膜25上に第2絶縁膜26を形成している。
Thereafter, a second insulating
このように第1絶縁膜25を堆積後にそれを流動させる工程を追加することによって、
より狭いゲート電極間を第1絶縁膜25で埋め込むことができるようになり、素子の微細
化が可能になる。
Thus, by adding a step of flowing the first insulating
Narrower gate electrodes can be filled with the first insulating
すなわち、ゲート電極間が狭い場合、絶縁膜を堆積しただけでは、窪み状の凹部や大き
な空隙ができて埋め込まれない場合がある。ここで、熱処理を行うことで、絶縁膜を流動
化して空隙を埋め込むことができる場合がある。
In other words, when the gap between the gate electrodes is narrow, there is a case where a depression-like depression or a large gap is formed only by depositing an insulating film and is not buried. Here, by performing heat treatment, the insulating film may be fluidized to fill the gap.
また、ゲート電極間距離に比べて、ゲート電極の高さが際だって高く形成されている場
合などでは、ゲート電極間の第1絶縁膜中に窪み状の凹部や大きな空隙が生じやすいが、
本実施の形態では、このように生じた第1絶縁膜の空隙を埋め込むことができる。
In addition, in the case where the height of the gate electrode is remarkably high compared to the distance between the gate electrodes, a concave recess or a large gap is easily generated in the first insulating film between the gate electrodes.
In the present embodiment, the gap in the first insulating film generated in this way can be filled.
この実施例ではメモリセルトランジスタのゲート電極13上における第1絶縁膜25の
膜厚と、ビット線コンタクト拡散層20上における第1絶縁膜25の膜厚とは異なってい
るが、第1の実施の形態同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, the film thickness of the first insulating
なお、第2の実施の形態のようにソース線コンタクトを設けた構成に本実施の形態を適
用することもできる。
Note that the present embodiment can also be applied to a configuration in which a source line contact is provided as in the second embodiment.
また第1絶縁膜25は堆積後に熱処理による流動させる方法以外に、例えば堆積時に本
実施の形態のような形状になる方法により形成されていても構わない。
The first insulating
各実施の形態において、メモリセルゲート電極13同士の間、メモリセルゲート電極1
3とドレイン側選択ゲート電極19との間,メモリセルゲート電極13とソース側選択ゲ
ート電極21との間ゲート電極間を埋め込む第1絶縁膜25には空洞があってもかまわな
い。空洞があっても、膜の上面が閉じていれば、第2絶縁膜26はメモリセルトランジス
タのゲート電極間には埋め込まれないので、本発明の効果は変わらない。
In each embodiment, between the memory
There may be a cavity in the first insulating
また後酸化膜24は第1の実施の形態に示したように熱酸化によるものでも構わないし
、酸化膜などを堆積することで兼ねてもかまわない。また第3の実施の形態のように後酸
化膜がなくても構わない。
Further, the
各実施の形態は、上記した以外にも適宜、組み合わせて実施することができる。 Each embodiment can be implemented in combination as appropriate in addition to the above.
各実施の形態は、NAND型EEPROM方式のメモリセルアレイを例にとって説明し
たが、AND型、DiNOR型のメモリセルアレイや、高集積化が必要なトランジスタを
有する半導体装置にも同様に適用することが可能である。
Each embodiment has been described by taking a NAND type EEPROM memory cell array as an example. However, the present invention can be similarly applied to AND type and DiNOR type memory cell arrays and semiconductor devices having transistors that require high integration. It is.
すなわち、直列にゲートが複数個接続されて、ゲート間にコンタクトがない構造であれ
ば適用可能である。
That is, any structure in which a plurality of gates are connected in series and there is no contact between the gates is applicable.
特に、素子領域に対して余裕の無いコンタクトを有し、ゲート酸化膜にトンネル電流を
流すような強い電気的ストレスが印加される不揮発性半導体記憶装置に対して好適である
。
In particular, it is suitable for a nonvolatile semiconductor memory device that has a contact with no margin for the element region and is applied with a strong electrical stress that causes a tunnel current to flow through the gate oxide film.
1…ワード線、2…ドレイン側選択ゲート、3…ソース側選択ゲート、4、37…ビッ
ト線配線、5…素子領域、6…素子分離領域、10…半導体基板、11…ウエル、12…
ゲート絶縁膜、13…メモリセルゲート、14…浮遊ゲート、15…浮遊ゲート・制御ゲ
ート間絶縁膜、16…制御ゲート、17…ゲートマスク材、18…ソース・ドレイン拡散
層、20…ビット線コンタクト拡散層、22、39…ソース線、23…ビット線コンタク
ト、24…後酸化膜、25…第1絶縁膜、26…第2絶縁膜、27、40…層間絶縁膜、
30…コンタクトホール、34…ソース線コンタクト拡散層、35…ビット線接続部、3
6…配線間コンタクト、38…ソース線コンタクト
DESCRIPTION OF
Gate insulating film, 13 ... Memory cell gate, 14 ... Floating gate, 15 ... Floating gate / control gate insulating film, 16 ... Control gate, 17 ... Gate mask material, 18 ... Source / drain diffusion layer, 20 ... Bit line contact Diffusion layer, 22, 39 ... Source line, 23 ... Bit line contact, 24 ... Post oxide film, 25 ... First insulating film, 26 ... Second insulating film, 27, 40 ... Interlayer insulating film,
30 ... contact hole, 34 ... source line contact diffusion layer, 35 ... bit line connection part, 3
6 ... Wiring contact, 38 ... Source line contact
Claims (10)
この半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜を介して設けられ、電荷蓄積層と前記
電荷蓄積層上に形成されたゲート間絶縁膜を介して形成された制御ゲート電極を有する複
数のメモリセルゲートからなるメモリセルトランジスタ群と、
その複数のメモリセルゲートに隣接して前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁
膜を介して設けられた選択ゲートからなる選択ゲートトランジスタと、
この選択ゲートの前記メモリセルゲートに隣接する側と反対の側面下方の半導体基板中
に設けられた第1拡散層と、
前記複数のメモリセルゲート間及び前記メモリセルゲートと前記選択ゲートとの間を埋
め込み、前記第1拡散層上に形成され、窒素を主成分としない第1絶縁膜と、
この第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と、
この第2絶縁膜上に形成され、この第2絶縁膜とは主成分が異なる層間絶縁膜と、
この層間絶縁膜、前記第2絶縁膜、前記第1絶縁膜を貫いて、前記第1拡散層に接続さ
れたコンタクト電極とを有し、
前記第1絶縁膜に含有される水素の密度は、前記第2絶縁膜に含有される水素の密度よ
りも小さく、
前記第1絶縁膜は前記メモリセルゲート間での厚さは、前記第1拡散層の前記コンタク
ト電極に接する部分の厚さよりも厚く形成されていることを特徴とする特徴とする半導体
装置。 A semiconductor substrate;
A plurality of memories provided via a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate and having a charge storage layer and a control gate electrode formed via an inter-gate insulating film formed on the charge storage layer A memory cell transistor group comprising cell gates;
A select gate transistor comprising a select gate provided via a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate adjacent to the plurality of memory cell gates;
A first diffusion layer provided in a semiconductor substrate below the side surface opposite to the side adjacent to the memory cell gate of the selection gate;
A first insulating film which is embedded between the plurality of memory cell gates and between the memory cell gates and the selection gates and is formed on the first diffusion layer and does not contain nitrogen as a main component;
A second insulating film formed on the first insulating film;
An interlayer insulating film formed on the second insulating film and having a different main component from the second insulating film;
A contact electrode passing through the interlayer insulating film, the second insulating film, and the first insulating film and connected to the first diffusion layer;
The density of hydrogen contained in the first insulating film is smaller than the density of hydrogen contained in the second insulating film,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the first insulating film between the memory cell gates is greater than the thickness of the portion of the first diffusion layer in contact with the contact electrode.
この半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜を介して設けられ、電荷蓄積層と前記
電荷蓄積層上に形成されたゲート間絶縁膜を介して形成された制御ゲート電極を有する複
数のメモリセルゲートからなるメモリセルトランジスタ群と、
その複数のメモリセルゲートに隣接して前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁
膜を介して設けられた選択ゲートからなる選択ゲートトランジスタと、
この選択ゲートの前記メモリセルゲートに隣接する側と反対の側面下方の半導体基板中
に設けられた第1拡散層と、
前記複数のメモリセルゲート間及び前記メモリセルゲートと前記選択ゲートとの間を埋
め込み、前記第1拡散層上に形成され、窒素を主成分として含まない第1絶縁膜と、
この第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と、
この第2絶縁膜上に形成され、この第2絶縁膜とは主成分が異なる層間絶縁膜と、
この層間絶縁膜、前記第2絶縁膜、前記第1絶縁膜を貫いて、前記第1拡散層に接続さ
れたコンタクト電極とを有し、
前記第1絶縁膜に存在する電荷に対するトラップの密度が前記第2絶縁膜に存在する電
荷に対するトラップの密度よりも小さく、
前記第1絶縁膜は前記メモリセルゲート間での厚さは、前記第1拡散層の前記コンタク
ト電極に接する部分の厚さよりも厚く形成されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A plurality of memories provided via a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate and having a charge storage layer and a control gate electrode formed via an inter-gate insulating film formed on the charge storage layer A memory cell transistor group comprising cell gates;
A select gate transistor comprising a select gate provided via a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate adjacent to the plurality of memory cell gates;
A first diffusion layer provided in a semiconductor substrate below the side surface opposite to the side adjacent to the memory cell gate of the selection gate;
A first insulating film formed between the plurality of memory cell gates and between the memory cell gates and the select gates and formed on the first diffusion layer and containing no nitrogen as a main component;
A second insulating film formed on the first insulating film;
An interlayer insulating film formed on the second insulating film and having a different main component from the second insulating film;
A contact electrode passing through the interlayer insulating film, the second insulating film, and the first insulating film and connected to the first diffusion layer;
A density of traps for charges existing in the first insulating film is smaller than a density of traps for charges existing in the second insulating film;
The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the first insulating film between the memory cell gates is larger than a thickness of a portion of the first diffusion layer in contact with the contact electrode.
が、前記メモリセルゲート間の距離の半分よりも大きく形成されていることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 The horizontal thickness of the first insulating film adhering to the side surface of the selection gate on the first diffusion layer is formed to be larger than half of the distance between the memory cell gates. The semiconductor device according to claim 1 or 2.
前記半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜を介して設けられ、電荷蓄積層と前記
電荷蓄積層上に形成されたゲート間絶縁膜を介して形成された制御ゲート電極を有するメ
モリセルゲートが複数配置された第1メモリセルトランジスタ群、前記第1メモリセルト
ランジスタ群を挟んで前記半導体基板中に設けられた第1拡散層、この第1拡散層に接し
、前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁膜を介して形成された選択ゲートを有す
る第1選択トランジスタとを備えた第1メモリセルアレイと、
前記半導体基板上に形成された前記第1ゲート絶縁膜を介して設けられた前記メモリセ
ルゲートが複数配置された第2メモリセルトランジスタ群、前記第2メモリセルトランジ
スタ群を挟んで前記半導体基板中に設けられた第2拡散層、この第2拡散層に接し、前記
半導体基板上に形成された前記第2ゲート絶縁膜を介して形成された選択ゲートを有する
第2選択トランジスタとを備えた第2メモリセルアレイと、
前記第1メモリセルアレイと前記第2メモリセルアレイ間の前記半導体基板中に形成さ
れた第3拡散層と、
前記メモリセルゲート間を埋め込み、前記第1メモリセルアレイ、前記第2メモリセル
アレイ間の前記半導体基板上に形成され、前記メモリセルゲート間での厚さが前記第1メ
モリセルアレイ、前記第2メモリセルアレイ間での厚さよりも厚く形成され、窒素を主成
分として含まない第1絶縁膜と、
この第1絶縁膜上に設けられた第2絶縁膜と、
この第2絶縁膜上に形成され、この第2絶縁膜とは主成分が異なる層間絶縁膜と、
この層間絶縁膜、前記第2絶縁膜、前記第1絶縁膜を貫いて前記第1メモリセルアレイ
、前記第2セルアレイ間の前記第3拡散層に接続されたコンタクト電極とを具備し、
前記第1絶縁膜に含有される水素の密度は、前記第2絶縁膜に含有される水素の密度よ
りも小さいことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A memory cell gate provided via a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate and having a charge storage layer and a control gate electrode formed via an inter-gate insulating film formed on the charge storage layer Are arranged on the semiconductor substrate in contact with the first diffusion layer, a first diffusion layer provided in the semiconductor substrate across the first memory cell transistor group. A first memory cell array including a first selection transistor having a selection gate formed through the second gate insulating film;
A second memory cell transistor group in which a plurality of the memory cell gates provided via the first gate insulating film formed on the semiconductor substrate are disposed; and the second memory cell transistor group sandwiching the second memory cell transistor group, And a second selection transistor having a selection gate formed on the semiconductor substrate through the second gate insulating film and in contact with the second diffusion layer. Two memory cell arrays;
A third diffusion layer formed in the semiconductor substrate between the first memory cell array and the second memory cell array;
The space between the memory cell gates is embedded on the semiconductor substrate between the first memory cell array and the second memory cell array, and the thickness between the memory cell gates is the first memory cell array and the second memory cell array. A first insulating film which is formed thicker than the intermediate thickness and does not contain nitrogen as a main component;
A second insulating film provided on the first insulating film;
An interlayer insulating film formed on the second insulating film and having a different main component from the second insulating film;
The interlayer insulating film, the second insulating film, and the first insulating film, the first memory cell array, and a contact electrode connected to the third diffusion layer between the second cell arrays,
The density of hydrogen contained in the first insulating film is smaller than the density of hydrogen contained in the second insulating film.
前記半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜を介して設けられ、電荷蓄積層と前記
電荷蓄積層上に形成されたゲート間絶縁膜を介して形成された制御ゲート電極を有するメ
モリセルゲートが複数配置された第1メモリセルトランジスタ群、前記第1メモリセルト
ランジスタ群を挟んで前記半導体基板中に設けられた第1拡散層、この第1拡散層に接し
、前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁膜を介して形成された選択ゲートを有す
る第1選択トランジスタとを備えた第1メモリセルアレイと、
前記半導体基板上に形成された前記第1ゲート絶縁膜を介して設けられた前記メモリセ
ルゲートが複数配置された第2メモリセルトランジスタ群、前記第2メモリセルトランジ
スタ群を挟んで前記半導体基板中に設けられた第2拡散層、この第2拡散層に接し、前記
半導体基板上に形成された前記第2ゲート絶縁膜を介して形成された選択ゲートを有する
第2選択トランジスタとを備えた第2メモリセルアレイと、
前記第1メモリセルアレイと前記第2メモリセルアレイ間の前記半導体基板中に形成さ
れた第3拡散層と、
前記メモリセルゲート間を埋め込み、前記第1メモリセルアレイ、前記第2メモリセル
アレイ間の前記半導体基板上に形成され、前記メモリセルゲート間での厚さが前記第1メ
モリセルアレイ、前記第2メモリセルアレイ間での厚さよりも厚く形成され、窒素を主成
分として含まない第1絶縁膜と、
この第1絶縁膜上に設けられた第2絶縁膜と、
この第2絶縁膜上に形成され、この第2絶縁膜とは主成分が異なる層間絶縁膜と、
この層間絶縁膜、前記第2絶縁膜、前記第1絶縁膜を貫いて前記第1メモリセルアレイ
、前記第2セルアレイ間の前記第3拡散層に接続されたコンタクト電極とを具備し、
前記第1絶縁膜に存在する電荷に対するトラップの密度が前記第2絶縁膜に存在する電
荷に対するトラップの密度よりも小さいことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A memory cell gate provided via a first gate insulating film formed on the semiconductor substrate and having a charge storage layer and a control gate electrode formed via an inter-gate insulating film formed on the charge storage layer Are arranged on the semiconductor substrate in contact with the first diffusion layer, a first diffusion layer provided in the semiconductor substrate across the first memory cell transistor group. A first memory cell array including a first selection transistor having a selection gate formed through the second gate insulating film;
A second memory cell transistor group in which a plurality of the memory cell gates provided via the first gate insulating film formed on the semiconductor substrate are disposed; and the second memory cell transistor group sandwiching the second memory cell transistor group, And a second selection transistor having a selection gate formed on the semiconductor substrate through the second gate insulating film and in contact with the second diffusion layer. Two memory cell arrays;
A third diffusion layer formed in the semiconductor substrate between the first memory cell array and the second memory cell array;
The space between the memory cell gates is embedded on the semiconductor substrate between the first memory cell array and the second memory cell array, and the thickness between the memory cell gates is the first memory cell array and the second memory cell array. A first insulating film which is formed thicker than the intermediate thickness and does not contain nitrogen as a main component;
A second insulating film provided on the first insulating film;
An interlayer insulating film formed on the second insulating film and having a different main component from the second insulating film;
The interlayer insulating film, the second insulating film, and the first insulating film, the first memory cell array, and a contact electrode connected to the third diffusion layer between the second cell arrays,
A semiconductor device, wherein a density of traps for charges existing in the first insulating film is smaller than a density of traps for charges existing in the second insulating film.
ト相互の間隔が前記第1選択トランジスタの選択ゲートと前記第2選択トランジスタの選
択ゲートの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項4または5に記載の半導体装置。 5. The interval between the memory cell gates in the first memory cell array and the second memory cell array is smaller than the interval between the selection gate of the first selection transistor and the selection gate of the second selection transistor. Or the semiconductor device according to 5;
コン窒化膜のいずれかから選ばれた材料であることを特徴とする請求項1乃至6いずれか
1項記載の半導体装置。 7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is made of a material selected from a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and an oxidized silicon nitride film. .
記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film is a silicon nitride film.
前記ゲート絶縁膜を介して形成された電荷蓄積層と前記電荷蓄積層上に形成されたゲー
ト間絶縁膜を介して形成された制御ゲート電極を有するメモリセルゲートが複数配置され
た第1メモリセルゲート群、この第1メモリセルゲート群を挟んで前記ゲート絶縁膜上に
形成された第1選択ゲート対と、前記ゲート絶縁膜を介して前記メモリセルゲートが複数
配置された第2メモリセルゲート群、この第2メモリセルゲート群を挟んで前記ゲート絶
縁膜上に形成された第2選択ゲート対とを形成する工程と、
前記第1メモリセルゲート群、第1選択ゲート対、第2メモリセルゲート群、第2選択
ゲート対をマスクに前記半導体基板中に複数個の拡散層を形成する工程と、
前記半導体基板全面上に窒素を主成分として含まない第1絶縁膜を形成して、第1メモ
リセルゲート群及び前記第2メモリセルゲート群のそれぞれのゲート間を埋め込み、かつ
、前記第1選択ゲート対と前記第2選択ゲート対が隣接する拡散層上では前記第1メモリ
セルゲート群及び前記第2メモリセルゲート群のそれぞれのゲート間よりも薄い第1膜厚
となる部分を有するように前記第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上に、含有される水素の密度が前記第1絶縁膜よりも大きい第2絶縁膜
を形成する工程と、
この第2絶縁膜上に第2絶縁膜に対するエッチング選択比が大きい層間絶縁膜を形成す
る工程と、
前記第1絶縁膜が前記第1膜厚となる部分の前記拡散層上の前記層間絶縁膜、前記第2
絶縁膜及び前記第1絶縁膜をエッチングして、コンタクト開口を形成する工程と、
このコンタクト開口に導電材を埋め込み、前記第1選択ゲート対と前記第2選択ゲート
対が隣接する前記拡散層と接続する工程と
を有する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;
A first memory cell in which a plurality of memory cell gates having a charge storage layer formed through the gate insulating film and a control gate electrode formed through an intergate insulating film formed on the charge storage layer are arranged A gate group, a first selection gate pair formed on the gate insulating film across the first memory cell gate group, and a second memory cell gate in which a plurality of the memory cell gates are arranged via the gate insulating film Forming a group, a second select gate pair formed on the gate insulating film across the second memory cell gate group;
Forming a plurality of diffusion layers in the semiconductor substrate using the first memory cell gate group, the first select gate pair, the second memory cell gate group, and the second select gate pair as a mask;
Forming a first insulating film not containing nitrogen as a main component on the entire surface of the semiconductor substrate, embedding the gates of the first memory cell gate group and the second memory cell gate group, and the first selection; The gate pair and the second select gate pair have a portion having a first film thickness that is thinner than between the gates of the first memory cell gate group and the second memory cell gate group on the adjacent diffusion layer. Forming the first insulating film;
Forming a second insulating film having a density of hydrogen contained on the first insulating film larger than that of the first insulating film;
Forming an interlayer insulating film having a high etching selectivity with respect to the second insulating film on the second insulating film;
The interlayer insulating film on the diffusion layer in the portion where the first insulating film has the first film thickness;
Etching the insulating film and the first insulating film to form a contact opening;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: embedding a conductive material in the contact opening and connecting the first selection gate pair and the second selection gate pair to the adjacent diffusion layer.
前記ゲート絶縁膜を介して形成された電荷蓄積層と前記電荷蓄積層上に形成されたゲー
ト間絶縁膜を介して形成された制御ゲート電極を有するメモリセルゲートが複数配置され
た第1メモリセルゲート群、この第1メモリセルゲート群を挟んで前記ゲート絶縁膜上に
形成された第1選択ゲート対と、前記ゲート絶縁膜を介して前記メモリセルゲートが複数
配置された第2メモリセルゲート群、この第2メモリセルゲート群を挟んで前記ゲート絶
縁膜上に形成された第2選択ゲート対とを形成する工程と、
前記第1メモリセルゲート群、第1選択ゲート対、第2メモリセルゲート群、第2選択
ゲート対をマスクに前記半導体基板中に複数個の拡散層を形成する工程と、
前記半導体基板全面上に窒素を主成分として含まない第1絶縁膜を形成して、第1メモ
リセルゲート群及び前記第2メモリセルゲート群のそれぞれのゲート間を埋め込み、かつ
、前記第1選択ゲート対と前記第2選択ゲート対が隣接する拡散層上では前記第1メモリ
セルゲート群及び前記第2メモリセルゲート群のそれぞれのゲート間よりも薄い第1膜厚
となる部分を有するように前記第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上に、存在する電荷に対するトラップの密度が前記第1絶縁膜よりも大
きい第2絶縁膜を形成する工程と、
この第2絶縁膜上に第2絶縁膜に対するエッチング選択比が大きい層間絶縁膜を形成す
る工程と、
前記第1絶縁膜が前記第1膜厚となる部分の前記拡散層上の前記層間絶縁膜、前記第2
絶縁膜及び前記第1絶縁膜をエッチングして、コンタクト開口を形成する工程と、
このコンタクト開口に導電材を埋め込み、前記第1選択ゲート対と前記第2選択ゲート
対が隣接する前記拡散層と接続する工程と
を有する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;
A first memory cell in which a plurality of memory cell gates having a charge storage layer formed through the gate insulating film and a control gate electrode formed through an intergate insulating film formed on the charge storage layer are arranged A gate group, a first selection gate pair formed on the gate insulating film across the first memory cell gate group, and a second memory cell gate in which a plurality of the memory cell gates are arranged via the gate insulating film Forming a group, a second select gate pair formed on the gate insulating film across the second memory cell gate group;
Forming a plurality of diffusion layers in the semiconductor substrate using the first memory cell gate group, the first select gate pair, the second memory cell gate group, and the second select gate pair as a mask;
Forming a first insulating film not containing nitrogen as a main component on the entire surface of the semiconductor substrate, embedding the gates of the first memory cell gate group and the second memory cell gate group, and the first selection; The gate pair and the second select gate pair have a portion having a first film thickness that is thinner than between the gates of the first memory cell gate group and the second memory cell gate group on the adjacent diffusion layer. Forming the first insulating film;
Forming a second insulating film on the first insulating film having a trap density with respect to an existing charge larger than that of the first insulating film;
Forming an interlayer insulating film having a high etching selectivity with respect to the second insulating film on the second insulating film;
The interlayer insulating film on the diffusion layer in the portion where the first insulating film has the first film thickness;
Etching the insulating film and the first insulating film to form a contact opening;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: embedding a conductive material in the contact opening and connecting the first selection gate pair and the second selection gate pair to the adjacent diffusion layer.
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