JP4758951B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、不揮発性半導体記憶装置を含む半導体装置に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device including a nonvolatile semiconductor memory device.

電気的に書込・消去が可能な不揮発性半導体記憶装置として、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)が広く使用されている。現在広く用いられているフラッシュメモリに代表されるこれらの記憶装置(メモリ)は、MISFETのゲート電極下に、酸化膜で囲まれた導電性の浮遊ゲート電極やトラップ性絶縁膜を有しており、浮遊ゲートやトラップ性絶縁膜での電荷蓄積状態を記憶情報とし、それをトランジスタの閾値として読み出すものである。このトラップ性絶縁膜とは、電荷の蓄積可能な絶縁膜をいい、一例として、窒化シリコン膜などがあげられる。このような電荷蓄積領域への電荷の注入・放出によってMISFETのしきい値をシフトさせ記憶素子として動作させる。このフラッシュメモリとしては、MONOS(Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor)膜を用いたスプリットゲート型セルがある。かかるメモリにおいては、電荷蓄積領域として窒化シリコン膜を用いることで、導電性の浮遊ゲート膜と比べ、離散的に電荷を蓄積するためにデータ保持の信頼性に優れ、また、データ保持の信頼性に優れているために窒化シリコン膜上下の酸化膜を薄膜化でき、書込み・消去動作の低電圧化が可能である、等の利点を有する。   EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) is widely used as a nonvolatile semiconductor memory device that can be electrically written and erased. These storage devices (memory) typified by currently used flash memory have a conductive floating gate electrode and a trapping insulating film surrounded by an oxide film under the gate electrode of the MISFET. The charge accumulation state in the floating gate and the trapping insulating film is stored information and is read as the threshold value of the transistor. This trapping insulating film refers to an insulating film capable of accumulating charges, and examples thereof include a silicon nitride film. The threshold value of the MISFET is shifted by such charge injection / release to / from the charge storage region to operate as a memory element. As this flash memory, there is a split gate type cell using a MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor) film. In such a memory, by using a silicon nitride film as a charge storage region, it is superior in data retention reliability because it accumulates charges discretely compared to a conductive floating gate film, and also in data retention reliability. Therefore, the oxide films above and below the silicon nitride film can be made thinner, and the voltage of the write / erase operation can be lowered.

特開2003−100915号公報には、不揮発性半導体記憶装置のゲート電極に対するコンタクト配置に関する技術が記載されている(特許文献1参照)。   Japanese Patent Laid-Open No. 2003-100915 describes a technique related to contact arrangement with respect to a gate electrode of a nonvolatile semiconductor memory device (see Patent Document 1).

特開平6−333397号公報には、書込み動作時に、ビットラインを挟んで対向するメモリセルのワードラインに異なる電圧を印加する技術が記載されている(特許文献2参照)。
特開2003−100915号公報 特開平6−333397号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-333397 describes a technique for applying different voltages to the word lines of memory cells facing each other across a bit line during a write operation (see Patent Document 2).
JP 2003-100915 A JP-A-6-333397

本発明者の検討によれば、次のことが分かった。   According to the study of the present inventor, the following has been found.

図8に示すような、ソース領域を介して隣接した2つのメモリセルにおいては、ソース領域は共通なのでソース領域の電位は常に同電位になる。また、ソース領域を介して隣接した2つのメモリセルにおいて、メモリゲート電極の電位を共通のパッドで取り出した場合、この2つのメモリセルのメモリゲート電極には常に同電位が印加されることになる。   In two memory cells adjacent to each other through the source region as shown in FIG. 8, since the source region is common, the potential of the source region is always the same. Further, when the potential of the memory gate electrode is taken out with a common pad in two memory cells adjacent via the source region, the same potential is always applied to the memory gate electrode of the two memory cells. .

書込み動作時に、書込みを行う選択メモリセルの各部位に所定の書込み用の電圧を印加した際、選択メモリセルと、この選択メモリセルにソース領域を介して隣接する非選択のメモリセルとにおいて、ソース領域は共通で同電位になり、更に上記のようにメモリゲート電極も同電位となる。このため、選択メモリセルに書込み用の電圧を印加したとき、この選択メモリセルにソース領域を介して隣接する非選択のメモリセルのソース領域とメモリゲート電極とには選択メモリセルと同じ電圧が印加される。   In a write operation, when a predetermined write voltage is applied to each part of a selected memory cell to be written, a selected memory cell and a non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell via a source region, The source regions have the same potential in common, and the memory gate electrode also has the same potential as described above. Therefore, when a write voltage is applied to the selected memory cell, the same voltage as that of the selected memory cell is applied to the source region and the memory gate electrode of the non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell via the source region. Applied.

このため、書込みを行う選択メモリセルにソース領域を介して隣接する非選択のメモリセルにおいて、非選択メモリセルの選択ゲート電極の電位によりチャネル電流をカットオフし、非選択メモリセルのディスターブを防止するが、実際には、上記のように非選択メモリセルのソース領域とメモリゲート電極とに、選択メモリセルと同様の高電圧が印加されるので、ソース−基板間に接合リーク電流が発生し、これに伴って発生したホットエレクトロンが非選択メモリセルのトラップ性絶縁膜中に取り込まれ、非選択メモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧が上昇してしまう可能性がある。このように、書込み選択メモリセルに対し、ソース領域を介して隣接した非選択メモリセルに加わる書込みディスターブが問題となり、これは半導体装置の性能を低下させる可能性がある。   For this reason, in the non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell to be written through the source region, the channel current is cut off by the potential of the selection gate electrode of the non-selected memory cell, thereby preventing disturbance of the non-selected memory cell. In practice, however, a high voltage similar to that of the selected memory cell is applied to the source region and the memory gate electrode of the unselected memory cell as described above, so that a junction leakage current is generated between the source and the substrate. As a result, hot electrons generated in this way are taken into the trapping insulating film of the non-selected memory cell, and the threshold voltage of the memory transistor of the non-selected memory cell may increase. As described above, the write disturb applied to the non-selected memory cell adjacent to the write selected memory cell via the source region becomes a problem, which may reduce the performance of the semiconductor device.

また、フォトリソグラフィ工程での位置合わせのマージンや寸法ばらつきのマージンなどを考慮して半導体装置の平面レイアウトを設計しないと、半導体装置の製造歩留りの低下や半導体装置の大型化を招いてしまう可能性がある。   In addition, if the planar layout of the semiconductor device is not designed in consideration of the alignment margin and the dimensional variation margin in the photolithography process, the manufacturing yield of the semiconductor device may be reduced and the semiconductor device may be enlarged. There is.

本発明の目的は、半導体装置の性能を向上できる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the performance of a semiconductor device.

また、本発明の他の目的は、半導体装置の製造歩留りを向上できる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the manufacturing yield of a semiconductor device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明は、半導体基板に形成された複数の不揮発性メモリセルを含むメモリアレイを有し、複数の第1不揮発性メモリセルは、第1電荷蓄積層と第1ゲート電極を有し、複数の第2不揮発性メモリセルは、第2電荷蓄積層と第2ゲート電極を有し、且つ、第1不揮発性メモリセルと第1方向において隣接して配置されており、第1ゲート電極が第1方向と交差する第2方向に延在することにより、複数の第1不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で第2方向に並び、第2ゲート電極が第2方向に延在することにより、複数の第2不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で第2方向に並び、第1ゲート電極は、第1方向において第2ゲート電極に向かうように延在している第1コンタクト部を含み、第2ゲート電極は、第1方向において第1ゲート電極に向かうように延在している第2コンタクト部を含み、第1および第2コンタクト部は、第2方向にずれて形成されており、第1ゲート電極と第1コンタクト部は、第2ゲート電極と第2コンタクト部とは電気的に分離されているものである。The present invention includes a memory array including a plurality of nonvolatile memory cells formed on a semiconductor substrate, the plurality of first nonvolatile memory cells including a first charge storage layer and a first gate electrode, The second nonvolatile memory cell has a second charge storage layer and a second gate electrode, and is disposed adjacent to the first nonvolatile memory cell in the first direction, and the first gate electrode is the first gate electrode. By extending in the second direction crossing the direction, the plurality of first nonvolatile memory cells are arranged in the second direction in an electrically connected state, and the second gate electrode extends in the second direction. Thus, the plurality of second nonvolatile memory cells are arranged in the second direction in an electrically connected state, and the first gate electrode extends toward the second gate electrode in the first direction. The second gate electrode includes the first contact portion and the first gate electrode A second contact portion extending in the direction toward the first gate electrode, wherein the first and second contact portions are formed so as to be shifted in the second direction, and the first gate electrode and the first contact In the portion, the second gate electrode and the second contact portion are electrically separated.

本発明は、半導体基板に形成された複数の不揮発性メモリセルを含むメモリアレイを有し、複数の第1不揮発性メモリセルは、第1電荷蓄積層と第1ゲート電極を有し、複数の第2不揮発性メモリセルは、第2電荷蓄積層と第2ゲート電極を有し、且つ、第1不揮発性メモリセルと第1方向において隣接して配置されており、第1ゲート電極が第1方向と交差する第2方向に延在することにより、複数の第1不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で第2方向に並び、第2ゲート電極が第2方向に延在することにより、複数の第2不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で第2方向に並び、第1ゲート電極は、第1方向において第2ゲート電極に向かうように延在している第1コンタクト部を含み、第2ゲート電極は、第1方向において第1ゲート電極に向かうように延在している第2コンタクト部を含み、第1および第2コンタクト部は、第2方向にずれて形成されており、第1不揮発性メモリセルの書き換え動作時に、前1ゲート電極および第2ゲート電極には、それぞれ異なる電圧が印加されるものである。The present invention includes a memory array including a plurality of nonvolatile memory cells formed on a semiconductor substrate, the plurality of first nonvolatile memory cells including a first charge storage layer and a first gate electrode, The second nonvolatile memory cell has a second charge storage layer and a second gate electrode, and is disposed adjacent to the first nonvolatile memory cell in the first direction, and the first gate electrode is the first gate electrode. By extending in the second direction crossing the direction, the plurality of first nonvolatile memory cells are arranged in the second direction in an electrically connected state, and the second gate electrode extends in the second direction. Thus, the plurality of second nonvolatile memory cells are arranged in the second direction in an electrically connected state, and the first gate electrode extends toward the second gate electrode in the first direction. The second gate electrode includes the first contact portion and the first gate electrode A second contact portion extending in the direction toward the first gate electrode, wherein the first and second contact portions are formed shifted in the second direction, and the first nonvolatile memory cell is rewritten. In operation, different voltages are applied to the front gate electrode and the second gate electrode, respectively.

また、本発明は、複数のメモリセルがアレイ状に配置され、第1の方向に並ぶメモリセルの選択ゲート電極を接続する選択ゲート線と、第1の方向に並ぶメモリセルのメモリゲート電極を接続するメモリゲート線とを複数有し、第1の方向に交差する第2の方向にソース領域を介して隣り合うメモリセルのメモリゲート電極にそれぞれ接続されたメモリゲート線同士が電気的に接続されておらず、独立に電圧を印加可能なものである。   According to the present invention, a plurality of memory cells are arranged in an array, and a selection gate line connecting the selection gate electrodes of the memory cells arranged in the first direction and a memory gate electrode of the memory cells arranged in the first direction are provided. A plurality of memory gate lines to be connected, and the memory gate lines connected to the memory gate electrodes of memory cells adjacent to each other in the second direction intersecting the first direction via the source region are electrically connected to each other; The voltage can be applied independently.

また、本発明は、複数のメモリセルがアレイ状に配置され、第1の方向に並ぶメモリセルの選択ゲート電極を接続する選択ゲート線と、第1の方向に並ぶメモリセルのメモリゲート電極を接続するメモリゲート線とを複数有し、選択ゲート線は、第1の方向に延在する第1の部分と、一端が第1の部分に接続し、第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の部分とを有し、メモリゲート線は、選択ゲート線の第1および第2の部分に絶縁膜を介して隣接する第3の部分と、選択ゲート線の第2の部分に絶縁膜を介して隣接し、第2の方向と交差する第3の方向に延在する第4の部分とを有し、メモリゲート線の第4の部分上の層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールに埋め込まれた導電体部とメモリゲート線の第4の部分とが電気的に接続されているものである。   According to the present invention, a plurality of memory cells are arranged in an array, and a selection gate line connecting the selection gate electrodes of the memory cells arranged in the first direction and a memory gate electrode of the memory cells arranged in the first direction are provided. A plurality of memory gate lines to be connected, the select gate line including a first portion extending in the first direction and a second portion having one end connected to the first portion and intersecting the first direction; A second portion extending in a direction, and the memory gate line includes a third portion adjacent to the first and second portions of the selection gate line via an insulating film, and a second portion of the selection gate line. And a fourth portion extending in a third direction that intersects the second direction and is formed in an interlayer insulating film on the fourth portion of the memory gate line The conductive portion embedded in the contact hole and the fourth portion of the memory gate line are electrically connected Are those connected.

本願に内示されたその他の発明の概要は以下のごとくである。   The outline | summary of the other invention shown in this application is as follows.

項1:(a)半導体基板中に形成されたドレイン領域およびソース領域と、
(b)前記ドレイン領域および前記ソース領域間上の前記半導体基板の上部に形成された第1ゲート電極および第2ゲート電極であって、前記ドレイン領域側に位置する前記第1ゲート電極と、前記ソース領域側に位置し、前記第1ゲート電極に第1絶縁膜を介して隣接する前記第2ゲート電極と、
(c)前記第1ゲート電極と前記半導体基板との間に形成された第1ゲート絶縁膜と、
(d)前記第2ゲート電極と前記半導体基板との間に形成された第2ゲート絶縁膜であって、その内部に電荷蓄積部を有する前記第2ゲート絶縁膜と、
を有するメモリセルが、複数アレイ状に配置され、
(e)前記複数のメモリセルのうち、
第1の方向に並ぶ前記メモリセルの前記第1ゲート電極を接続する第1ゲート線と、
前記第1ゲート線に第2絶縁膜を介して隣接し、前記第1の方向に並ぶ前記メモリセルの前記第2ゲート電極を接続する第2ゲート線と、
を複数有し、
(f)前記第1の方向に交差する第2の方向に前記ソース領域を介して隣り合う前記メモリセルの前記第2ゲート電極にそれぞれ接続された前記第2ゲート線同士が電気的に接続されておらず、独立に電圧を印加可能であることを特徴とする半導体装置。
Item 1: (a) A drain region and a source region formed in a semiconductor substrate;
(B) a first gate electrode and a second gate electrode formed on an upper portion of the semiconductor substrate between the drain region and the source region, the first gate electrode positioned on the drain region side; The second gate electrode located on the source region side and adjacent to the first gate electrode via a first insulating film;
(C) a first gate insulating film formed between the first gate electrode and the semiconductor substrate;
(D) a second gate insulating film formed between the second gate electrode and the semiconductor substrate, the second gate insulating film having a charge storage portion therein;
Are arranged in a plurality of arrays,
(E) Of the plurality of memory cells,
A first gate line connecting the first gate electrodes of the memory cells arranged in a first direction;
A second gate line that is adjacent to the first gate line via a second insulating film and connects the second gate electrode of the memory cells arranged in the first direction;
A plurality of
(F) The second gate lines respectively connected to the second gate electrodes of the memory cells adjacent to each other through the source region in the second direction intersecting the first direction are electrically connected to each other. A semiconductor device characterized in that a voltage can be applied independently.

項2:項1記載の半導体装置において、
前記複数のメモリセルのうちの選択メモリセルへの書込み動作時に、前記選択メモリセルの前記第2ゲート電極に接続された前記第2ゲート線と、前記選択メモリセルに前記ソース領域を介して前記第2の方向に隣り合う非選択メモリセルの前記第2ゲート電極に接続された前記第2ゲート線とに、異なる電圧を供給することを特徴とする半導体装置。
Item 2: In the semiconductor device according to Item 1,
During a write operation to a selected memory cell of the plurality of memory cells, the second gate line connected to the second gate electrode of the selected memory cell, and the selected memory cell via the source region A semiconductor device, wherein a different voltage is supplied to the second gate line connected to the second gate electrode of an unselected memory cell adjacent in the second direction.

項3:(a)半導体基板中に形成され、ドレイン領域またはソース領域の一方として機能する第1半導体領域およびドレイン領域またはソース領域の他方として機能する第2半導体領域と、
(b)前記第1半導体領域および前記第2半導体領域間上の前記半導体基板の上部に形成された第1ゲート電極および第2ゲート電極であって、前第1半導体領域側に位置する前記第1ゲート電極と、前記第2半導体領域側に位置し、前記第1ゲート電極に第1絶縁膜を介して隣接する前記第2ゲート電極と、
(c)前記第1ゲート電極と前記半導体基板との間に形成された第1ゲート絶縁膜と、
(d)前記第2ゲート電極と前記半導体基板との間に形成された第2ゲート絶縁膜であって、その内部に電荷蓄積部を有する前記第2ゲート絶縁膜と、
を有するメモリセルが、複数アレイ状に配置され、
(e)前記複数のメモリセルのうち、
第1の方向に並ぶ前記メモリセルの前記第1ゲート電極を接続する第1ゲート線と、
前記第1ゲート線に第2絶縁膜を介して隣接し、前記第1の方向に並ぶ前記メモリセルの前記第2ゲート電極を接続する第2ゲート線と、
を複数有し、
(f)前記半導体基板上に前記第1および第2ゲート電極と前記第1および第2ゲート線とを覆うように層間絶縁膜が形成され、
(g)前記第1ゲート線は、前記第1の方向に延在する第1の部分と、一端が前記第1の部分に接続し、前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2の部分とを有し、
(h)前記第2ゲート線は、前記第1ゲート線の前記第1および第2の部分に前記第2絶縁膜を介して隣接する第3の部分と、前記第1ゲート線の前記第2の部分に前記第2絶縁膜を介して隣接し、前記第2の方向と交差する第3の方向に延在する第4の部分とを有し、
(i)前記第2ゲート線の前記第4の部分上の前記層間絶縁膜に第1コンタクトホールが形成され、前記第1コンタクトホールに埋め込まれた第1導電体部と前記第2ゲート線の前記第4の部分とが電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
Item 3: (a) a first semiconductor region formed in a semiconductor substrate and functioning as one of a drain region or a source region and a second semiconductor region functioning as the other of a drain region or a source region;
(B) a first gate electrode and a second gate electrode formed on an upper portion of the semiconductor substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region, the first gate electrode being located on the front first semiconductor region side; One gate electrode, the second gate electrode located on the second semiconductor region side and adjacent to the first gate electrode via a first insulating film;
(C) a first gate insulating film formed between the first gate electrode and the semiconductor substrate;
(D) a second gate insulating film formed between the second gate electrode and the semiconductor substrate, the second gate insulating film having a charge storage portion therein;
Are arranged in a plurality of arrays,
(E) Of the plurality of memory cells,
A first gate line connecting the first gate electrodes of the memory cells arranged in a first direction;
A second gate line that is adjacent to the first gate line via a second insulating film and connects the second gate electrode of the memory cells arranged in the first direction;
A plurality of
(F) an interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate so as to cover the first and second gate electrodes and the first and second gate lines;
(G) The first gate line includes a first portion extending in the first direction, and one end connected to the first portion and extending in a second direction intersecting the first direction. A second portion present,
(H) The second gate line includes a third portion adjacent to the first and second portions of the first gate line via the second insulating film, and the second portion of the first gate line. A fourth portion extending in a third direction that is adjacent to the portion through the second insulating film and intersects the second direction,
(I) A first contact hole is formed in the interlayer insulating film on the fourth portion of the second gate line, and the first conductor portion embedded in the first contact hole and the second gate line A semiconductor device, wherein the fourth portion is electrically connected.

項4:項3記載の半導体装置において、
前記第2の方向は、前記第1の方向と直交する方向であることを特徴とする半導体装置。
Item 4: In the semiconductor device according to Item 3,
The semiconductor device is characterized in that the second direction is a direction orthogonal to the first direction.

項5:項3記載の半導体装置において、
前記第3の方向は、前記第1の方向と平行であることを特徴とする半導体装置。
Item 5: In the semiconductor device according to Item 3,
The semiconductor device is characterized in that the third direction is parallel to the first direction.

項6:項3記載の半導体装置において、
前記第1ゲート線と前記第1ゲート電極とは同層の第1導電体層からなり、前記第2ゲート線と前記第2ゲート電極とは同層の第2導電体層からなることを特徴とする半導体装置。
Item 6: In the semiconductor device according to Item 3,
The first gate line and the first gate electrode are made of the same first conductor layer, and the second gate line and the second gate electrode are made of the same second conductor layer. A semiconductor device.

項7:項3記載の半導体装置において、
前記第2ゲート電極は、前記第1ゲート電極の側壁上に前記第1絶縁膜を介してサイドウォール状に形成され、
前記第2ゲート線の前記第3の部分は、前記第1ゲート線の前記第1および第2の部分の側壁上に前記第2絶縁膜を介してサイドウォール状に形成されていることを特徴とする半導体装置。
Item 7: In the semiconductor device according to Item 3,
The second gate electrode is formed in a sidewall shape on the sidewall of the first gate electrode via the first insulating film,
The third portion of the second gate line is formed in a sidewall shape on the sidewalls of the first and second portions of the first gate line via the second insulating film. A semiconductor device.

項8:項3記載の半導体装置において、
前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜は前記第2ゲート絶縁膜と同層の絶縁膜からなることを特徴とする半導体装置。
Item 8: In the semiconductor device according to Item 3,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film and the second insulating film are made of an insulating film in the same layer as the second gate insulating film.

項9:項3記載の半導体装置において、
前記半導体基板は絶縁体からなる素子分離領域を有し、
前記第2ゲート線の前記第4の部分は、前記第1ゲート線の前記第2の部分の上部から前記素子分離領域上にかけて前記第3の方向に延在していることを特徴とする半導体装置。
Item 9: In the semiconductor device according to Item 3,
The semiconductor substrate has an element isolation region made of an insulator,
The fourth portion of the second gate line extends in the third direction from the top of the second portion of the first gate line to the element isolation region. apparatus.

項10:項9記載の半導体装置において、
前記素子分離領域上に位置する前記第4の部分上の前記層間絶縁膜に前記第1コンタクトホールが形成されていることを特徴とする半導体装置。
Item 10: In the semiconductor device according to Item 9,
The semiconductor device, wherein the first contact hole is formed in the interlayer insulating film on the fourth portion located on the element isolation region.

項11:項3記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記第2ゲート線の前記第4の部分に前記第1コンタクトホールに埋め込まれた前記第1導電体部を介して電気的に接続された第1配線を有することを特徴とする半導体装置。
Item 11: In the semiconductor device according to Item 3,
A first wiring formed on the interlayer insulating film and electrically connected to the fourth portion of the second gate line through the first conductor portion embedded in the first contact hole; A semiconductor device.

項12:項11記載の半導体装置において、
前記第1配線は前記第1の方向と直交する方向に延在していることを特徴とする半導体装置。
Item 12: In the semiconductor device according to Item 11,
The semiconductor device, wherein the first wiring extends in a direction perpendicular to the first direction.

項13:項3記載の半導体装置において、
前記第1半導体領域は前記ドレイン領域として機能し、前記第2半導体領域は前記ソース領域として機能することを特徴とする半導体装置。
Item 13: In the semiconductor device according to Item 3,
The semiconductor device, wherein the first semiconductor region functions as the drain region, and the second semiconductor region functions as the source region.

項14:項13記載の半導体装置において、
前記第1の方向に交差する第4の方向に前記第2半導体領域を介して隣り合う前記メモリセルの前記第2ゲート電極にそれぞれ接続された前記第2ゲート線同士が電気的に接続されていないことを特徴とする半導体装置。
Item 14: In the semiconductor device according to Item 13,
The second gate lines respectively connected to the second gate electrodes of the memory cells adjacent to each other through the second semiconductor region in a fourth direction intersecting the first direction are electrically connected. There is no semiconductor device.

項15:項14記載の半導体装置において、
前記複数のメモリセルのうちの選択メモリセルへの書込み動作時に、前記選択メモリセルの前記第2ゲート電極に接続された前記第2ゲート線と、前記選択メモリセルに前記第2半導体領域を介して前記第4の方向に隣り合う非選択メモリセルの前記第2ゲート電極に接続された前記第2ゲート線とに、異なる電圧を供給することを特徴とする半導体装置。
Item 15: In the semiconductor device according to Item 14,
During a write operation to a selected memory cell of the plurality of memory cells, the second gate line connected to the second gate electrode of the selected memory cell, and the selected memory cell via the second semiconductor region A different voltage is supplied to the second gate line connected to the second gate electrode of the non-selected memory cell adjacent in the fourth direction.

項16:項13記載の半導体装置において、
前記第4の方向に前記第2半導体領域を介して隣り合う前記メモリセルの前記第2ゲート電極にそれぞれ接続された前記第2ゲート線は、前記第4の部分と前記第1導電体部との接続位置が前記第1の方向にずらされており、それぞれ前記層間絶縁膜上に形成された異なる配線に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
Item 16: In the semiconductor device according to Item 13,
The second gate lines connected to the second gate electrodes of the memory cells adjacent to each other in the fourth direction via the second semiconductor region include the fourth portion, the first conductor portion, Are shifted in the first direction and are electrically connected to different wirings formed on the interlayer insulating film, respectively.

項17:項13記載の半導体装置において、
複数の前記メモリセルがアレイ状に形成されたメモリセルアレイ形成領域を複数有し、
前記複数のメモリセルアレイ形成領域間には絶縁体からなる素子分離領域が形成され、
前記第1および第2ゲート線は、前記メモリセルアレイ形成領域間の前記素子分離領域上に延在していることを特徴とする半導体装置。
Item 17: In the semiconductor device according to Item 13,
A plurality of memory cell array formation regions each having a plurality of memory cells formed in an array;
An element isolation region made of an insulator is formed between the plurality of memory cell array formation regions,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second gate lines extend on the element isolation region between the memory cell array formation regions.

項18:項17記載の半導体装置において、
前記メモリセルアレイ形成領域の外周部の前記第2半導体領域上の前記層間絶縁膜に第2コンタクトホールが形成され、前記第2コンタクトホールに埋め込まれた第2導電体部と前記第2半導体領域とが電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
Item 18: In the semiconductor device according to Item 17,
A second contact hole is formed in the interlayer insulating film on the second semiconductor region in the outer peripheral portion of the memory cell array formation region, and a second conductor portion buried in the second contact hole, the second semiconductor region, Are electrically connected to each other.

項19:(a)半導体基板中に形成されたドレイン領域およびソース領域と、
(b)前記ドレイン領域および前記ソース領域間上の前記半導体基板の上部に形成された第1ゲート電極および第2ゲート電極であって、前記ドレイン領域側に位置する前記第1ゲート電極と、前記ソース領域側に位置し、前記第1ゲート電極の側壁上に第1絶縁膜を介してサイドウォール状に形成された前記第2ゲート電極と、
(c)前記第1ゲート電極と前記半導体基板との間に形成された第1ゲート絶縁膜と、
(d)前記第2ゲート電極と前記半導体基板との間に形成され、前記第1絶縁膜と同層の絶縁膜からなる第2ゲート絶縁膜であって、その内部に電荷蓄積部を有する前記第2ゲート絶縁膜と、
を有するメモリセルが、複数アレイ状に配置され、
(e)前記複数のメモリセルのうち、
第1の方向に並ぶ前記メモリセルの前記第1ゲート電極を接続し、前記第1ゲート電極と同層の第1導電体層からなる第1ゲート線と、
前記第1ゲート線に前記第1絶縁膜と同層の第2絶縁膜を介して隣接し、前記第1の方向に並ぶ前記メモリセルの前記第2ゲート電極を接続し、前記第2ゲート電極と同層の第2導電体層からなる第2ゲート線と、
を複数有し、
(f)前記半導体基板上に前記第1および第2ゲート電極と前記第1および第2ゲート線とを覆うように層間絶縁膜が形成され、
(g)前記第1ゲート線は、前記第1の方向に延在する第1の部分と、一端が前記第1の部分に接続し、前記第1の方向と直交する第2の方向に延在する第2の部分とを有し、
(h)前記第2ゲート線は、前記第1ゲート線の前記第1および第2の部分の側壁上に前記第2絶縁膜を介してサイドウォール状に形成されている第3の部分と、前記第1ゲート線の前記第2の部分に前記第2絶縁膜を介して隣接し、前記第1の方向に延在する第4の部分とを有し、
(i)前記第2ゲート線の前記第4の部分上の前記層間絶縁膜に第1コンタクトホールが形成され、前記第1コンタクトホールに埋め込まれた第1導電体部と前記第2ゲート線の前記第4の部分とが電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
Item 19: (a) a drain region and a source region formed in a semiconductor substrate;
(B) a first gate electrode and a second gate electrode formed on an upper portion of the semiconductor substrate between the drain region and the source region, the first gate electrode positioned on the drain region side; The second gate electrode located on the source region side and formed in a sidewall shape on the sidewall of the first gate electrode via a first insulating film;
(C) a first gate insulating film formed between the first gate electrode and the semiconductor substrate;
(D) a second gate insulating film formed between the second gate electrode and the semiconductor substrate and made of the same insulating film as the first insulating film, and having a charge storage portion therein A second gate insulating film;
Are arranged in a plurality of arrays,
(E) Of the plurality of memory cells,
A first gate line connecting the first gate electrodes of the memory cells arranged in a first direction, and comprising a first conductor layer in the same layer as the first gate electrode;
Connecting the second gate electrode of the memory cell adjacent to the first gate line via a second insulating film in the same layer as the first insulating film and arranged in the first direction; A second gate line comprising a second conductor layer in the same layer,
A plurality of
(F) an interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate so as to cover the first and second gate electrodes and the first and second gate lines;
(G) The first gate line includes a first portion extending in the first direction and one end connected to the first portion and extending in a second direction orthogonal to the first direction. A second portion present,
(H) the second gate line includes a third portion formed in a sidewall shape on the sidewalls of the first and second portions of the first gate line via the second insulating film; A fourth portion extending adjacent to the second portion of the first gate line through the second insulating film and extending in the first direction;
(I) A first contact hole is formed in the interlayer insulating film on the fourth portion of the second gate line, and the first conductor portion embedded in the first contact hole and the second gate line A semiconductor device, wherein the fourth portion is electrically connected.

項20:項19記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜上に前記第2の方向に延在するように形成され、前記第2ゲート線の前記第4の部分に前記第1コンタクトホールに埋め込まれた前記第1導電体部を介して電気的に接続された第1配線を複数有し、
前記第2の方向に前記ソース領域を介して隣り合う前記メモリセルの前記第2ゲート電極にそれぞれ接続された前記第2ゲート線同士は、互いに電気的に接続されておらず、それぞれ異なる前記第1配線に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
Item 20: The semiconductor device according to Item 19,
The first conductor portion is formed on the interlayer insulating film so as to extend in the second direction and is embedded in the first contact hole in the fourth portion of the second gate line. A plurality of electrically connected first wires,
The second gate lines respectively connected to the second gate electrodes of the memory cells adjacent to each other in the second direction via the source region are not electrically connected to each other, and are different from each other. A semiconductor device which is electrically connected to one wiring.

項21:共通のソース線に接続され、前記ソース線に対して対向するように隣接して配置された少なくとも2つのメモリセルを有する半導体装置において、
前記メモリセルの書込み動作時に、前記2つのメモリセルのうち、書込みが行われる選択メモリセルのワード線に印加される電圧の値は、書込みが行われない非選択メモリセルのワード線に印加される電圧の値とは異なることを特徴とする半導体装置。
Item 21: A semiconductor device having at least two memory cells connected to a common source line and arranged adjacent to each other so as to face the source line.
During the write operation of the memory cell, the value of the voltage applied to the word line of the selected memory cell to which writing is performed is applied to the word line of the unselected memory cell to which writing is not performed. A semiconductor device having a voltage value different from that of the semiconductor device.

項22:項21記載の半導体装置において、
前記選択メモリセルのワード線に印加される電圧の値は、前記非選択メモリセルのワード線に印加される電圧の値よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
Item 22: The semiconductor device according to Item 21,
A semiconductor device, wherein a value of a voltage applied to a word line of the selected memory cell is larger than a value of a voltage applied to a word line of the non-selected memory cell.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

半導体装置の性能を向上することができる。   The performance of the semiconductor device can be improved.

また、半導体装置の製造歩留りを向上することができる。   In addition, the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other, and one is a part of the other or All the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。   In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.

(実施の形態1)
本実施の形態の半導体装置の構造を図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の半導体装置(不揮発性半導体記憶装置)の要部平面図であり、図2および図3は本実施の形態の半導体装置の要部断面図である。図1のA−A線の断面が図2に対応し、図1のB−B線の断面が図3に対応する。また、理解を簡単にするために、図1には、選択ゲート電極8および選択ゲート線9を形成する多結晶シリコン膜6、メモリゲート電極13およびメモリゲート線14を形成する多結晶シリコン膜12、ドレイン領域19、ソース領域20およびコンタクトホール23などの平面レイアウトを図示し、他の構成要素については図示を省略している。また、図1の平面図には、側壁スペーサ18は図示を省略しており、低濃度n型半導体領域16をドレイン領域19に含め、低濃度n型半導体領域17をソース領域20に含めて図示している。
(Embodiment 1)
The structure of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a principal part of a semiconductor device (nonvolatile semiconductor memory device) according to the present embodiment, and FIGS. 1 corresponds to FIG. 2, and the cross section taken along line BB in FIG. 1 corresponds to FIG. For easy understanding, FIG. 1 shows a polycrystalline silicon film 6 for forming the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9, and a polycrystalline silicon film 12 for forming the memory gate electrode 13 and the memory gate line 14. The planar layout of the drain region 19, the source region 20, the contact hole 23, etc. is shown, and the other components are not shown. Further, in the plan view of FIG. 1, the side wall spacer 18 is not shown, and the lightly doped n-type semiconductor region 16 is included in the drain region 19 and the lightly doped n-type semiconductor region 17 is included in the source region 20. Show.

図1〜図3に示される本実施の形態の半導体装置は、不揮発性半導体記憶装置(不揮発性メモリ、フラッシュメモリ)を含む半導体装置である。   The semiconductor device of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is a semiconductor device including a nonvolatile semiconductor memory device (nonvolatile memory, flash memory).

例えば1〜10Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)1のメモリセル領域(メモリセル形成領域、メモリセルアレイ形成領域)1Aに、不揮発性メモリのメモリセルとなるMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor;MISトランジスタ、MIS型電界効果トランジスタ)が形成されている。   For example, a memory cell of a nonvolatile memory is provided in a memory cell region (memory cell formation region, memory cell array formation region) 1A of a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 1 made of p-type single crystal silicon having a specific resistance of about 1 to 10 Ωcm. MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors; MIS transistors, MIS field effect transistors) are formed.

半導体基板1には素子を分離するための素子分離領域2が形成されており、この素子分離領域2で分離された活性領域にはp型ウエル3が形成されている。メモリセル領域1Aのp型ウエル3には、メモリトランジスタおよび選択トランジスタからなる不揮発性メモリのメモリセル30が形成されている。各メモリセル領域1Aには複数のメモリセル30がアレイ状に形成されており、各メモリセル領域1Aは、素子分離領域2によって他の領域から電気的に分離されている。   An element isolation region 2 for isolating elements is formed in the semiconductor substrate 1, and a p-type well 3 is formed in an active region isolated by the element isolation region 2. In the p-type well 3 of the memory cell region 1A, a memory cell 30 of a nonvolatile memory composed of a memory transistor and a selection transistor is formed. In each memory cell region 1A, a plurality of memory cells 30 are formed in an array, and each memory cell region 1A is electrically isolated from other regions by an element isolation region 2.

メモリセル領域1Aに形成されるフラッシュメモリ(不揮発性半導体記憶装置)のメモリセル30は、MONOS膜を用いたスプリットゲート型セルである。図2に示されるように、メモリセル30は、メモリトランジスタのゲート絶縁膜となる絶縁膜11と、n型多結晶シリコンのような導電体からなるメモリゲート電極13(ワード線13)と、n型多結晶シリコンのような導電体からなる選択ゲート電極(コントロールゲート電極)8と、選択ゲート電極8下に位置するゲート絶縁膜5と、ドレイン部の低濃度n型半導体領域(低濃度n型不純物領域)16およびドレイン領域(ドレイン拡散層、高濃度n型半導体領域)19と、ソース部の低濃度n型半導体領域(低濃度n型不純物領域)17およびソース領域(ソース拡散層、高濃度n型半導体領域)20とを有している。各メモリセル30のメモリゲート電極13は各メモリセルのワード線を構成する。また、各メモリセル30の選択ゲート電極8およびメモリゲート電極13は、ドレイン領域19およびソース領域20間上の半導体基板1の上部に形成されており、選択ゲート電極8はドレイン領域19側に位置し、メモリゲート電極13はソース領域20側に位置して絶縁膜11を介して選択ゲート電極8に隣接し、選択ゲート電極8と半導体基板1との間にゲート絶縁膜5が介在し、メモリゲート電極13と半導体基板1との間に電荷蓄積部を有するゲート絶縁膜として機能する絶縁膜11が介在している。メモリゲート電極13は、選択ゲート電極8の側壁上に絶縁膜11を介してサイドウォール状に形成されている。   The memory cell 30 of the flash memory (nonvolatile semiconductor memory device) formed in the memory cell region 1A is a split gate type cell using a MONOS film. As shown in FIG. 2, the memory cell 30 includes an insulating film 11 serving as a gate insulating film of a memory transistor, a memory gate electrode 13 (word line 13) made of a conductor such as n-type polycrystalline silicon, n Select gate electrode (control gate electrode) 8 made of a conductor such as type polycrystalline silicon, a gate insulating film 5 located under the select gate electrode 8, and a lightly doped n-type semiconductor region (lightly doped n-type) Impurity region) 16 and drain region (drain diffusion layer, high-concentration n-type semiconductor region) 19, and low-concentration n-type semiconductor region (low-concentration n-type impurity region) 17 and source region (source diffusion layer, high-concentration) in the source portion. n-type semiconductor region) 20. The memory gate electrode 13 of each memory cell 30 constitutes a word line of each memory cell. The select gate electrode 8 and the memory gate electrode 13 of each memory cell 30 are formed on the upper portion of the semiconductor substrate 1 between the drain region 19 and the source region 20, and the select gate electrode 8 is located on the drain region 19 side. The memory gate electrode 13 is located on the source region 20 side and is adjacent to the selection gate electrode 8 via the insulating film 11, and the gate insulating film 5 is interposed between the selection gate electrode 8 and the semiconductor substrate 1. An insulating film 11 that functions as a gate insulating film having a charge storage portion is interposed between the gate electrode 13 and the semiconductor substrate 1. The memory gate electrode 13 is formed in a sidewall shape on the sidewall of the select gate electrode 8 with the insulating film 11 interposed therebetween.

ここで、メモリゲート電極13よりなるMISFETをメモリトランジスタと、また、選択ゲート電極(コントロールゲート電極)8よりなるMISFETを選択トランジスタ(コントロールトランジスタ)という。   Here, the MISFET formed of the memory gate electrode 13 is referred to as a memory transistor, and the MISFET formed of the selection gate electrode (control gate electrode) 8 is referred to as a selection transistor (control transistor).

フラッシュメモリ(不揮発性半導体記憶装置)のメモリセル30は半導体基板1の主面に複数アレイ状に配置されている。図1のX方向およびY方向にアレイ状(行列状)に配置された複数のメモリセル30のうち、図1のX方向(半導体基板1の主面に平行な方向、第1の方向)に並ぶメモリセル30の選択ゲート電極8は、選択ゲート電極8と同層の導電体層(すなわち多結晶シリコン膜6)からなる選択ゲート線9によって(電気的に)接続され、図1のX方向に並ぶメモリセル30のメモリゲート電極13は、メモリゲート電極13と同層の導電体層(すなわち多結晶シリコン膜12)からなるメモリゲート線14によって(電気的に)接続されている。メモリゲート電極13は絶縁膜11を介して選択ゲート線9に隣接し、メモリゲート線14は絶縁膜11を介して選択ゲート線9に隣接している。なお、図1のY方向は、X方向に交差する方向であり、好ましくはX方向に直交する方向である。   A plurality of memory cells 30 of the flash memory (nonvolatile semiconductor memory device) are arranged on the main surface of the semiconductor substrate 1 in an array. Of the plurality of memory cells 30 arranged in an array (matrix) in the X and Y directions of FIG. 1, in the X direction of FIG. 1 (the direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate 1, the first direction). The select gate electrodes 8 of the memory cells 30 arranged side by side are (electrically) connected by a select gate line 9 made of the same conductive layer as the select gate electrode 8 (that is, the polycrystalline silicon film 6). The memory gate electrodes 13 of the memory cells 30 arranged in a row are connected (electrically) by a memory gate line 14 made of the same conductive layer as the memory gate electrode 13 (that is, the polycrystalline silicon film 12). The memory gate electrode 13 is adjacent to the selection gate line 9 via the insulating film 11, and the memory gate line 14 is adjacent to the selection gate line 9 via the insulating film 11. Note that the Y direction in FIG. 1 is a direction that intersects the X direction, and is preferably a direction that is orthogonal to the X direction.

ゲート絶縁膜5は、例えば酸化シリコン膜などの絶縁膜からなる。絶縁膜11は、内部に電荷蓄積部を有する絶縁膜(トラップ性絶縁膜)であり、例えば、電荷を蓄積するための窒化シリコン膜(すなわち電荷蓄積部)と、その上下に位置する酸化シリコン膜との積層膜(ONO(Oxide−Nitride−Oxide)膜)からなる。絶縁膜11は、メモリゲート電極13の下と、メモリゲート線14の下と、隣接する選択ゲート電極8およびメモリゲート電極13間と、隣接する選択ゲート線9およびメモリゲート線14間とに形成されており、メモリゲート電極13の下の絶縁膜11がメモリトランジスタのゲート絶縁膜(内部に電荷蓄積部を有するゲート絶縁膜)となる。   The gate insulating film 5 is made of an insulating film such as a silicon oxide film. The insulating film 11 is an insulating film (trap insulating film) having a charge storage portion therein, for example, a silicon nitride film (that is, a charge storage portion) for storing charges and a silicon oxide film positioned above and below the silicon nitride film And a laminated film (ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film). The insulating film 11 is formed under the memory gate electrode 13, under the memory gate line 14, between the adjacent selection gate electrode 8 and the memory gate electrode 13, and between the adjacent selection gate line 9 and the memory gate line 14. Thus, the insulating film 11 under the memory gate electrode 13 becomes a gate insulating film (a gate insulating film having a charge storage portion inside) of the memory transistor.

低濃度n型半導体領域16、低濃度n型半導体領域17、ドレイン領域19およびソース領域20は、n型の不純物(例えばリン(P)またはヒ素(As)など)が導入された半導体領域(シリコン領域)よりなり、半導体基板1に設けられたp型ウエル3中に形成されている。ドレイン領域19はドレイン部の低濃度n型半導体領域16よりも不純物濃度が高く、ソース領域20は、ソース部の低濃度n型半導体領域17よりも不純物濃度が高い。複数のメモリセル30のうち、ドレイン領域19を介して図1のY方向に隣り合う(隣接する)メモリセル30はドレイン領域19を共有しており、また、ソース領域20を介して図1のY方向に隣り合う(隣接する)メモリセル30はソース領域20を共有している。   The low-concentration n-type semiconductor region 16, the low-concentration n-type semiconductor region 17, the drain region 19, and the source region 20 are semiconductor regions into which an n-type impurity (for example, phosphorus (P) or arsenic (As)) is introduced (silicon). And is formed in a p-type well 3 provided in the semiconductor substrate 1. The drain region 19 has a higher impurity concentration than the low concentration n-type semiconductor region 16 in the drain portion, and the source region 20 has a higher impurity concentration than the low concentration n-type semiconductor region 17 in the source portion. Among the plurality of memory cells 30, the memory cells 30 adjacent (adjacent) in the Y direction of FIG. 1 via the drain region 19 share the drain region 19, and also through the source region 20 of FIG. Memory cells 30 adjacent (adjacent) in the Y direction share the source region 20.

選択ゲート電極8の側壁とメモリゲート電極13の側壁には、酸化シリコンなどの絶縁体からなる側壁スペーサ18が形成されている。すなわち、絶縁膜11を介して選択ゲート電極8に隣接する側とは逆側のメモリゲート電極13の側壁と、絶縁膜11を介してメモリゲート電極13に隣接する側とは逆側の選択ゲート電極8の側壁とに、側壁スペーサ18が形成されている。   Side wall spacers 18 made of an insulator such as silicon oxide are formed on the side walls of the select gate electrode 8 and the memory gate electrode 13. That is, the side wall of the memory gate electrode 13 opposite to the side adjacent to the selection gate electrode 8 via the insulating film 11 and the selection gate opposite to the side adjacent to the memory gate electrode 13 via the insulating film 11 Side wall spacers 18 are formed on the side walls of the electrode 8.

ドレイン部の低濃度n型半導体領域16は選択ゲート電極8に対して自己整合的に形成され、ドレイン領域19は選択ゲート電極8の側壁上の側壁スペーサ18に対して自己整合的に形成されるので、低濃度n型半導体領域16は選択ゲート電極8の側壁上の側壁スペーサ18の下に形成され、ドレイン領域19は低濃度n型半導体領域16の外側に形成されている。従って、低濃度n型半導体領域16は選択トランジスタのチャネル領域に隣接するように形成され、ドレイン領域19は低濃度n型半導体領域16に接し、選択トランジスタのチャネル領域から低濃度n型半導体領域16の分だけ離間するように形成されている。ソース部の低濃度n型半導体領域17はメモリゲート電極13に対して自己整合的に形成され、ソース領域20はメモリゲート電極13の側壁上の側壁スペーサ18に対して自己整合的に形成されるので、低濃度n型半導体領域17はメモリゲート電極13の側壁上の側壁スペーサ18の下に形成され、ソース領域20は低濃度n型半導体領域17の外側に形成されている。従って、低濃度n型半導体領域17はメモリトランジスタのチャネル領域に隣接するように形成され、ソース領域20は低濃度n型半導体領域17に接し、メモリトランジスタのチャネル領域から低濃度n型半導体領域17の分だけ離間するように形成されている。   The lightly doped n-type semiconductor region 16 in the drain portion is formed in a self-aligned manner with respect to the select gate electrode 8, and the drain region 19 is formed in a self-aligned manner with respect to the side wall spacer 18 on the side wall of the select gate electrode 8. Therefore, the low concentration n-type semiconductor region 16 is formed under the side wall spacer 18 on the side wall of the selection gate electrode 8, and the drain region 19 is formed outside the low concentration n-type semiconductor region 16. Therefore, the lightly doped n-type semiconductor region 16 is formed so as to be adjacent to the channel region of the selection transistor, the drain region 19 is in contact with the lightly doped n-type semiconductor region 16, and the lightly doped n-type semiconductor region 16 extends from the channel region of the selected transistor. It is formed so as to be separated from each other. The lightly doped n-type semiconductor region 17 in the source part is formed in a self-aligned manner with respect to the memory gate electrode 13, and the source region 20 is formed in a self-aligned manner with respect to the side wall spacer 18 on the side wall of the memory gate electrode 13. Therefore, the low concentration n-type semiconductor region 17 is formed under the sidewall spacer 18 on the sidewall of the memory gate electrode 13, and the source region 20 is formed outside the low concentration n-type semiconductor region 17. Accordingly, the lightly doped n-type semiconductor region 17 is formed adjacent to the channel region of the memory transistor, the source region 20 is in contact with the lightly doped n-type semiconductor region 17, and the lightly doped n-type semiconductor region 17 extends from the channel region of the memory transistor. It is formed so as to be separated from each other.

選択ゲート電極8は、半導体基板1上に形成した多結晶シリコン膜(n型不純物を導入またはドープした多結晶シリコン膜)6をパターニングすることにより形成されており、この選択ゲート電極8を形成するパターニングされた多結晶シリコン膜6は、図1のX方向に延在し、各メモリセル30の選択ゲート電極8同士を接続している。従って、パターニングされた多結晶シリコン膜6により、各メモリセル30の選択ゲート電極8と、図1のX方向に並ぶメモリセル30の選択ゲート電極8間を接続する選択ゲート線9とが形成されている。すなわち同工程で形成された同層の導電体膜(導電体層)により、選択ゲート電極8と選択ゲート線9とが形成されている。   The selection gate electrode 8 is formed by patterning a polycrystalline silicon film (polycrystalline silicon film doped or doped with n-type impurities) 6 formed on the semiconductor substrate 1, and this selection gate electrode 8 is formed. The patterned polycrystalline silicon film 6 extends in the X direction in FIG. 1 and connects the select gate electrodes 8 of the memory cells 30 to each other. Therefore, the patterned polycrystalline silicon film 6 forms the selection gate electrode 8 of each memory cell 30 and the selection gate line 9 connecting the selection gate electrodes 8 of the memory cells 30 arranged in the X direction in FIG. ing. That is, the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 are formed by the same conductive film (conductive layer) formed in the same process.

メモリゲート電極13は、半導体基板1上に選択ゲート電極8を覆うように形成した多結晶シリコン膜(n型不純物を導入またはドープした多結晶シリコン膜)12を異方性エッチングし、選択ゲート電極8の側壁上に絶縁膜11を介して多結晶シリコン膜12を残存させることにより形成されている。このメモリゲート電極13を形成する多結晶シリコン膜12は、選択ゲート電極8および選択ゲート線9を構成するパターニングされた多結晶シリコン膜6の一方の側壁上に絶縁膜11を介して形成されて図1のX方向(横方向)に延在し、各メモリセル30のメモリゲート電極13同士を接続している。従って、選択ゲート電極8および選択ゲート線9を構成するパターニングされた多結晶シリコン膜6の側壁上の多結晶シリコン膜12により、各メモリセル30のメモリゲート電極13と、図1のX方向に並ぶメモリセル30のメモリゲート電極13間を接続するメモリゲート線14とが形成されている。メモリゲート線14は、各メモリセル領域1Aをつなぐワードシャント領域1Cに形成され、各メモリセル領域1Aのメモリセル30に共通の電位を与えるように配置され、各メモリセル30のメモリゲート電極13を接続している。すなわち、同工程で形成された同層の導電体膜(導電体層)により、メモリゲート電極13とメモリゲート線14とが形成されている。選択ゲート電極8の一方の側壁上に絶縁膜11を介して形成された多結晶シリコン膜12がメモリゲート電極13となり、選択ゲート線9の一方の側壁上に絶縁膜11を介して形成された多結晶シリコン膜12がメモリゲート線14となる。   The memory gate electrode 13 is formed by anisotropically etching a polycrystalline silicon film (polycrystalline silicon film doped or doped with n-type impurities) 12 formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the selection gate electrode 8. The polycrystalline silicon film 12 is left on the side wall 8 via the insulating film 11. The polycrystalline silicon film 12 forming the memory gate electrode 13 is formed on one side wall of the patterned polycrystalline silicon film 6 constituting the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 via the insulating film 11. 1 extends in the X direction (lateral direction), and the memory gate electrodes 13 of the memory cells 30 are connected to each other. Accordingly, the polycrystalline silicon film 12 on the sidewalls of the patterned polycrystalline silicon film 6 constituting the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 causes the memory gate electrode 13 of each memory cell 30 and the X direction in FIG. A memory gate line 14 is formed to connect the memory gate electrodes 13 of the memory cells 30 arranged side by side. The memory gate line 14 is formed in the word shunt region 1C that connects the memory cell regions 1A, and is arranged to apply a common potential to the memory cells 30 in each memory cell region 1A. Is connected. That is, the memory gate electrode 13 and the memory gate line 14 are formed by the same conductive film (conductive layer) formed in the same process. The polycrystalline silicon film 12 formed on one side wall of the select gate electrode 8 via the insulating film 11 becomes the memory gate electrode 13 and formed on the one side wall of the select gate line 9 via the insulating film 11. The polycrystalline silicon film 12 becomes the memory gate line 14.

メモリセル30を構成する選択トランジスタおよびメモリトランジスタの選択ゲート電極8とメモリゲート電極13とは絶縁膜11を介して隣接し、選択ゲート線9とメモリゲート線14とは、絶縁膜11を介して隣接している。また、メモリゲート電極13下の絶縁膜11の下にメモリトランジスタのチャネル領域が形成され、選択ゲート電極8下のゲート絶縁膜5の下に選択トランジスタのチャネル領域が形成される。   The selection transistor constituting the memory cell 30 and the selection gate electrode 8 of the memory transistor and the memory gate electrode 13 are adjacent to each other through the insulating film 11, and the selection gate line 9 and the memory gate line 14 are connected through the insulating film 11. Adjacent. Further, the channel region of the memory transistor is formed under the insulating film 11 under the memory gate electrode 13, and the channel region of the selection transistor is formed under the gate insulating film 5 under the selection gate electrode 8.

選択ゲート電極8下のゲート絶縁膜5の下の選択トランジスタのチャネル形成領域には、選択トランジスタのしきい値調整用のp型半導体領域4が必要に応じて形成され、メモリゲート電極13下の絶縁膜11の下のメモリトランジスタのチャネル形成領域には、メモリトランジスタのしきい値調整用のp型半導体領域10(またはn型半導体領域)が必要に応じて形成されている。   In the channel formation region of the selection transistor under the gate insulating film 5 under the selection gate electrode 8, a p-type semiconductor region 4 for adjusting the threshold value of the selection transistor is formed as necessary. In the channel formation region of the memory transistor under the insulating film 11, a p-type semiconductor region 10 (or an n-type semiconductor region) for adjusting the threshold value of the memory transistor is formed as necessary.

選択ゲート電極8、選択ゲート線9、メモリゲート電極13、メモリゲート線14、ドレイン領域19およびソース領域20の上面(表面)には、サリサイドプロセスなどにより、金属シリサイド膜21(例えばコバルトシリサイド膜)が形成されており、この金属シリサイド膜21により、拡散抵抗やコンタクト抵抗を低抵抗化することができる。   A metal silicide film 21 (for example, a cobalt silicide film) is formed on the upper surfaces (surfaces) of the selection gate electrode 8, the selection gate line 9, the memory gate electrode 13, the memory gate line 14, the drain region 19, and the source region 20 by a salicide process or the like. The metal silicide film 21 can reduce the diffusion resistance and the contact resistance.

半導体基板1上には、選択ゲート電極8およびメモリゲート電極13を覆うように、層間絶縁膜として絶縁膜(層間絶縁膜)22が形成されている。絶縁膜22は、例えば相対的に薄い窒化シリコン22aとその上の相対的に厚い酸化シリコン22bの積層膜などからなる。窒化シリコン22aはコンタクトホール23形成時のエッチングストッパ膜として機能することができる。絶縁膜22にはコンタクトホール(開口部)23が形成され、コンタクトホール23内にはタングステン(W)膜を主体とする導電膜からなるプラグ(導電体部)24が形成され、プラグ24が埋め込まれた絶縁膜22上には、配線(第1配線層)25が形成されている。配線25は、例えば、バリア導体膜25a、アルミニウム膜25bおよびバリア導体膜25cの積層膜からなるアルミニウム配線である。バリア導体膜25a,25cは、例えばチタン膜または窒化チタン膜あるいはそれらの積層膜からなる。配線25は、アルミニウム配線に限定されず種々変更可能であり、例えばタングステン配線や銅配線(例えばダマシン法で形成した埋込銅配線)とすることもできる。   On the semiconductor substrate 1, an insulating film (interlayer insulating film) 22 is formed as an interlayer insulating film so as to cover the select gate electrode 8 and the memory gate electrode 13. The insulating film 22 is made of, for example, a laminated film of a relatively thin silicon nitride 22a and a relatively thick silicon oxide 22b thereon. The silicon nitride 22a can function as an etching stopper film when the contact hole 23 is formed. A contact hole (opening) 23 is formed in the insulating film 22, and a plug (conductor portion) 24 made of a conductive film mainly composed of a tungsten (W) film is formed in the contact hole 23, and the plug 24 is embedded. A wiring (first wiring layer) 25 is formed on the insulating film 22. The wiring 25 is, for example, an aluminum wiring made of a laminated film of a barrier conductor film 25a, an aluminum film 25b, and a barrier conductor film 25c. The barrier conductor films 25a and 25c are made of, for example, a titanium film, a titanium nitride film, or a laminated film thereof. The wiring 25 is not limited to the aluminum wiring and can be variously changed. For example, the wiring 25 can be a tungsten wiring or a copper wiring (for example, a buried copper wiring formed by a damascene method).

コンタクトホール23およびそれを埋めるプラグ24のうち、ドレイン領域19に接続するためのコンタクトホール23aおよびそれを埋めるプラグ24aは、メモリセル領域1Aの各メモリセル30のドレイン領域19の上部に形成され、ソース領域20に接続するためのコンタクトホール23bおよびそれを埋めるプラグ24bは、メモリセル領域1Aの端部(外周部)のソースダミー領域1Bのソース領域20の上部に形成され、選択ゲート線9に接続するためのコンタクトホール23cおよびそれを埋めるプラグ24cは、メモリセル領域1A間のワードシャント領域1Cの選択ゲート線9の上部に形成され、メモリゲート線14に接続するためのコンタクトホール23dおよびそれを埋めるプラグ24dは、メモリセル領域1A間のワードシャント領域1Cのメモリゲート線14の上部に形成されている。なお、ワードシャント領域1C全体に素子分離領域2が形成されており、ワードシャント領域1Cの素子分離領域2上に選択ゲート線9およびメモリゲート線14が形成されている。ソース領域20に接続するためのコンタクトホール23bおよびそれを埋めるプラグ24bは、メモリセル領域1Aの端部(外周部)のソースダミー領域1Bに配置しているので、このソースダミー領域1Bがメモリセルダミー領域となり、結晶欠陥対策となる。   Of the contact hole 23 and the plug 24 filling it, the contact hole 23a for connecting to the drain region 19 and the plug 24a filling it are formed above the drain region 19 of each memory cell 30 in the memory cell region 1A. A contact hole 23b for connecting to the source region 20 and a plug 24b filling the contact hole 23b are formed above the source region 20 of the source dummy region 1B at the end (outer periphery) of the memory cell region 1A. A contact hole 23c for connection and a plug 24c filling the contact hole 23c are formed above the selection gate line 9 in the word shunt region 1C between the memory cell regions 1A. The contact hole 23d for connecting to the memory gate line 14 and the contact hole 23d The plug 24d that fills the gap between the memory cell regions 1A It is formed over the memory gate lines of the word shunt region 1C. The element isolation region 2 is formed in the entire word shunt region 1C, and the selection gate line 9 and the memory gate line 14 are formed on the element isolation region 2 of the word shunt region 1C. The contact hole 23b for connecting to the source region 20 and the plug 24b filling the contact hole 23b are disposed in the source dummy region 1B at the end (outer peripheral portion) of the memory cell region 1A. It becomes a dummy region and becomes a countermeasure against crystal defects.

次に、選択ゲート線9とメモリゲート線14についてより詳細に説明する。   Next, the selection gate line 9 and the memory gate line 14 will be described in more detail.

選択ゲート線9は、図1のX方向(第1の方向)に延在してX方向に並ぶメモリセル30の選択ゲート電極8同士を接続する第1の部分9aと、その一端が第1の部分9aに接続して図1のY方向(半導体基板1の主面に平行でX方向に直交する方向、第2の方向)に延在する第2の部分9bとを有している。すなわち、選択ゲート線9の第2の部分9bは、第1の部分9aの延在方向に対して交差する方向に延在し、より好ましくは第1の部分9aの延在方向に対して直交する方向(垂直な方向)に延在している。   The selection gate line 9 has a first portion 9a that extends in the X direction (first direction) in FIG. 1 and connects the selection gate electrodes 8 of the memory cells 30 arranged in the X direction, and one end of the selection gate line 9 is first. And a second portion 9b extending in the Y direction in FIG. 1 (a direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate 1 and perpendicular to the X direction, a second direction). That is, the second portion 9b of the select gate line 9 extends in a direction intersecting with the extending direction of the first portion 9a, and more preferably orthogonal to the extending direction of the first portion 9a. It extends in the direction (perpendicular direction).

また、Y方向に延在した第2の部分9bの端部から、ソース領域およびメモリゲート線14を介して対向する選択ゲート線9(第1の部分9a)までの距離は、第2の部分9bのY方向の長さよりも短い。すなわち、第2の部分9bのY方向への長さを設計寸法の可能な限り延在させている。これによって、第2の部分9bからX方向に延在して形成されるメモリゲート線のコンタクト部14aのY方向におけるスペースの確保を容易とすることができ、コンタクトホール23dの目外れを防止し易くすることができる。   The distance from the end of the second portion 9b extending in the Y direction to the select gate line 9 (first portion 9a) facing the source region and the memory gate line 14 is the second portion. It is shorter than the length of 9b in the Y direction. That is, the length of the second portion 9b in the Y direction is extended as much as possible in the design dimension. As a result, it is possible to easily secure a space in the Y direction of the contact portion 14a of the memory gate line formed extending from the second portion 9b in the X direction, and prevent the contact hole 23d from being missed. Can be made easier.

さらに、選択ゲート線の第2の部分9bは、Y方向の長さがX方向の長さよりも長くなるように形成されている。これによって、メモリゲート線のコンタクト部14aのX方向に延在させる長さを長くすることができるので、コンタクトホール23dの目外れを防止し易くすることができる。   Further, the second portion 9b of the selection gate line is formed so that the length in the Y direction is longer than the length in the X direction. As a result, the length of the contact portion 14a of the memory gate line extending in the X direction can be increased, thereby making it easy to prevent the contact hole 23d from being missed.

また、選択ゲート線9の第1の部分9aは、コンタクトホール23cの下部において幅(Y方向の幅)が相対的に広くなっており、この選択ゲート線9の第1の部分9aの幅広部(第3の部分)9c上にコンタクトホール23cが形成され、プラグ24cがコンタクトホール23cの底部で選択ゲート線9の第1の部分9aの幅広部9cに接続されている。相対的に幅が広くなっている幅広部9c上にコンタクトホール23cを形成し、コンタクトホール23cに埋め込んだプラグ24cを幅広部9cに接続することで、コンタクトホール23cの目外れを防止し、コンタクトホール24cの底部で選択ゲート線9を確実に露出させ、プラグ24cを選択ゲート線9に確実に接続(電気的に接続)することができる。また、コンタクトホール23cの底部でメモリゲート線14が露出してしまうのを防止でき、選択ゲート線9とメモリゲート線14とがショートするのを防止することができる。なお、上記のように、選択ゲート線9の第1の部分9a、第2の部分9bおよび幅広部9cは、パターニングされた多結晶シリコン膜6からなる。   The first portion 9a of the select gate line 9 has a relatively wide width (width in the Y direction) below the contact hole 23c, and the wide portion of the first portion 9a of the select gate line 9 is wide. (Third portion) Contact hole 23c is formed on 9c, and plug 24c is connected to wide portion 9c of first portion 9a of select gate line 9 at the bottom of contact hole 23c. The contact hole 23c is formed on the relatively wide portion 9c, and the plug 24c embedded in the contact hole 23c is connected to the wide portion 9c, thereby preventing the contact hole 23c from being disconnected. The selection gate line 9 can be reliably exposed at the bottom of the hole 24c, and the plug 24c can be reliably connected (electrically connected) to the selection gate line 9. Further, it is possible to prevent the memory gate line 14 from being exposed at the bottom of the contact hole 23c, and it is possible to prevent the selection gate line 9 and the memory gate line 14 from being short-circuited. As described above, the first portion 9a, the second portion 9b, and the wide portion 9c of the select gate line 9 are made of the patterned polycrystalline silicon film 6.

選択ゲート線9の一方の側壁上には絶縁膜11を介してメモリゲート線14が形成されている。従って、選択ゲート線9の第1の部分9a、第2の部分9bおよび幅広部9cの側壁上には、絶縁膜11を介してメモリゲート線14が形成されている。メモリゲート線14は、選択ゲート線9の一方の側壁上に絶縁膜11を介してサイドウォール状に形成されているが、更に、選択ゲート線9の第2の部分9bに絶縁膜11を介して隣接し、図1のX方向に延在するコンタクト部14aを有している。メモリゲート線14のコンタクト部14aも、メモリゲート線14のサイドウォール状の部分と同様に、多結晶シリコン膜12からなる。このように、メモリゲート線14のコンタクト部14aは、選択ゲート線9の第2の部分9bの延在方向(Y方向)に対して交差する方向に延在し、より好ましくは図1のX方向に平行な方向(第2の部分9aの延在方向(Y方向)に対して直交する方向)に延在している。上記のようにワードシャント領域1C全体に素子分離領域2が形成され、素子分離領域2上に選択ゲート線9およびメモリゲート線14が形成されているので、メモリゲート線14aのコンタクト部14aは選択ゲート線9の第2の部分9b上から素子分離領域2上にかけて図1のX方向に延在している。メモリゲート線14のコンタクト部14aと選択ゲート線9の第2の部分9bとの間には絶縁膜11が介在している。   A memory gate line 14 is formed on one side wall of the select gate line 9 via an insulating film 11. Therefore, the memory gate line 14 is formed on the side walls of the first portion 9 a, the second portion 9 b, and the wide portion 9 c of the selection gate line 9 via the insulating film 11. The memory gate line 14 is formed in a sidewall shape on one side wall of the select gate line 9 via an insulating film 11, and further, the second portion 9 b of the select gate line 9 is interposed via the insulating film 11. And a contact portion 14a extending in the X direction in FIG. The contact portion 14 a of the memory gate line 14 is also made of the polycrystalline silicon film 12 in the same manner as the sidewall portion of the memory gate line 14. Thus, the contact portion 14a of the memory gate line 14 extends in a direction intersecting the extending direction (Y direction) of the second portion 9b of the select gate line 9, and more preferably X in FIG. It extends in a direction parallel to the direction (a direction orthogonal to the extending direction (Y direction) of the second portion 9a). As described above, the element isolation region 2 is formed in the entire word shunt region 1C, and the selection gate line 9 and the memory gate line 14 are formed on the element isolation region 2, so that the contact portion 14a of the memory gate line 14a is selected. 1 extends from the second portion 9b of the gate line 9 to the element isolation region 2 in the X direction of FIG. An insulating film 11 is interposed between the contact portion 14 a of the memory gate line 14 and the second portion 9 b of the selection gate line 9.

上記のように、半導体基板1上に選択ゲート電極8および選択ゲート線9を構成するパターニングされた多結晶シリコン膜6を覆うように形成した多結晶シリコン膜12を異方性エッチングし、パターニングされた多結晶シリコン膜6の一方の側壁上に絶縁膜11を介して多結晶シリコン膜12を残存させることにより、多結晶シリコン膜12からなるメモリゲート電極13およびメモリゲート線14を形成することができる。この多結晶シリコン膜12の異方性エッチング工程において、コンタクト部14a上にエッチングマスク層(フォトレジスト層、図示せず)を形成しておき、エッチングマスク層の下の多結晶シリコン膜12を残存させることで、選択ゲート線9のコンタクト部14aを形成している。従って、このとき用いたエッチングマスク層(フォトレジスト層)の平面パターン形状がコンタクト部14aの平面パターン形状に対応する。従って、メモリゲート電極13とメモリゲート線14とメモリゲート線14のコンタクト部14aとは、同じ工程で形成され、同じ導電体層(ここでは多結晶シリコン膜12)からなる。   As described above, the polycrystalline silicon film 12 formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the patterned polycrystalline silicon film 6 constituting the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 is anisotropically etched and patterned. By leaving the polycrystalline silicon film 12 on one side wall of the polycrystalline silicon film 6 via the insulating film 11, the memory gate electrode 13 and the memory gate line 14 made of the polycrystalline silicon film 12 can be formed. it can. In the anisotropic etching process of the polycrystalline silicon film 12, an etching mask layer (photoresist layer, not shown) is formed on the contact portion 14a, and the polycrystalline silicon film 12 under the etching mask layer remains. As a result, the contact portion 14a of the select gate line 9 is formed. Accordingly, the planar pattern shape of the etching mask layer (photoresist layer) used at this time corresponds to the planar pattern shape of the contact portion 14a. Therefore, the memory gate electrode 13, the memory gate line 14, and the contact portion 14a of the memory gate line 14 are formed in the same process and are made of the same conductor layer (here, the polycrystalline silicon film 12).

メモリゲート線14のコンタクト部14a上にコンタクトホール23dが形成され、プラグ24dがコンタクトホール23dの底部でメモリゲート線14のコンタクト部14aに電気的に接続されている。コンタクト部14aの平面パターン形状は、コンタクトホール23dの開口時のずれを考慮して目外れが生じないような所定の大きさに形成する。これにより、コンタクトホール23dの目外れを防止し、コンタクトホール24dの底部でメモリゲート線14のコンタクト部14aを確実に露出させ、プラグ24dをメモリゲート線14に確実に接続(電気的に接続)することができる。また、メモリゲート線14のコンタクト部14aは選択ゲート線9の第2の部分9b上から素子分離領域2上に延在しており、素子分離領域2上に位置するコンタクト部14a上にコンタクトホール23dが形成されている。このため、たとえコンタクトホール23dが目外れを生じたとしても、コンタクトホール23dの底部ではメモリゲート線14のコンタクト部14aと素子分離領域2とが露出するので、目外れを生じたコンタクトホール23dに埋め込んだプラグ24dが他の導電性部材とショートするのを防止することができる。また、たとえコンタクトホール23d形成工程でオーバーエッチングが生じたとしても、コンタクトホール23dの底部には素子分離領域2が露出するので、コンタクトホール23dに埋め込んだプラグ24dが他の導電性部材とショートするのを防止することができ、更に、プラグ24dの下部側面がメモリゲート線14のコンタクト部14aと接触することにより、プラグ24dとメモリゲート線14のコンタクト部14aとの電気的接続を確保することができる。   A contact hole 23d is formed on the contact portion 14a of the memory gate line 14, and the plug 24d is electrically connected to the contact portion 14a of the memory gate line 14 at the bottom of the contact hole 23d. The planar pattern shape of the contact portion 14a is formed to have a predetermined size so as not to be missed in consideration of a shift when the contact hole 23d is opened. As a result, the contact hole 23d is prevented from being disconnected, the contact portion 14a of the memory gate line 14 is reliably exposed at the bottom of the contact hole 24d, and the plug 24d is securely connected (electrically connected) to the memory gate line 14. can do. Further, the contact portion 14 a of the memory gate line 14 extends from the second portion 9 b of the selection gate line 9 to the element isolation region 2, and a contact hole is formed on the contact portion 14 a located on the element isolation region 2. 23d is formed. For this reason, even if the contact hole 23d is missed, the contact portion 14a of the memory gate line 14 and the element isolation region 2 are exposed at the bottom of the contact hole 23d. It is possible to prevent the embedded plug 24d from being short-circuited with another conductive member. Even if overetching occurs in the contact hole 23d formation step, the element isolation region 2 is exposed at the bottom of the contact hole 23d, so that the plug 24d embedded in the contact hole 23d is short-circuited with another conductive member. Furthermore, the lower side surface of the plug 24d is in contact with the contact portion 14a of the memory gate line 14, thereby ensuring electrical connection between the plug 24d and the contact portion 14a of the memory gate line 14. Can do.

また、本実施の形態では、各メモリゲート線14にそれぞれ独立のコンタクト部14aが設けられており、図1のY方向にソース領域20を介して(間に挟んで)隣り合う(隣接する、対向する)メモリセル30のメモリゲート電極13にそれぞれ接続された(2本の)メモリゲート線14同士は電気的に接続されていない。   Further, in this embodiment, each memory gate line 14 is provided with an independent contact portion 14a, and is adjacent (adjacent) via the source region 20 in the Y direction in FIG. The (two) memory gate lines 14 connected to the memory gate electrode 13 of the memory cell 30 facing each other are not electrically connected to each other.

なお、例えば図2においては、メモリセル30aとメモリセル30bとがソース領域20を介してY方向に隣り合う(隣接する、対向する)関係にある。本実施の形態では、ソース領域20を介して図1のY方向に隣り合うメモリセル30(例えば図2のメモリセル30aとメモリセル30b)のメモリゲート電極13にそれぞれ接続された(2本の)メモリゲート線14を、ソース領域20を介して図1のY方向に隣り合う(2本の)メモリゲート線14と言うものとする。   For example, in FIG. 2, the memory cell 30 a and the memory cell 30 b are adjacent to each other in the Y direction (adjacent or opposed) via the source region 20. In the present embodiment, (two lines) connected to the memory gate electrodes 13 of the memory cells 30 (for example, the memory cell 30a and the memory cell 30b in FIG. 2) adjacent to each other in the Y direction in FIG. The memory gate lines 14 are referred to as (two) memory gate lines 14 that are adjacent to each other in the Y direction in FIG.

本実施の形態では、ソース領域20を介して図1のY方向に隣り合う(2本の)メモリゲート線14は、ワードシャント領域1Cにおけるコンタクト部14aとプラグ24dとの接続位置が図1のX方向にずらされており、絶縁膜22上に形成されY方向に延在する異なる配線25(25d)にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、メモリゲート線14は、ソース領域20を介してY方向に隣り合うメモリゲート線14以外の他のメモリゲート線14とプラグ24dおよび配線25(25d)を介して電気的に接続されている。図1の例では、メモリゲート線14は一本置きにプラグ24dおよび配線25(配線25d)を介して電気的に接続されている。このため、ソース領域20を介して図1のY方向に隣り合うメモリセル30のメモリゲート電極13にそれぞれ接続された(2本の)メモリゲート線14、すなわちソース領域20を介してY方向に隣り合う(2本の)メモリゲート線14に、配線25(25d)、プラグ24dおよびコンタクト部14aを介して独立に所望の電圧(異なる電圧)を印加できるように構成されている。このため、本実施の形態では、ソース領域20を介してY方向に隣り合うメモリセル30(例えばメモリ30aとメモリセル30b)のメモリゲート電極13に独立に異なる電圧(電位)を印加することができる。   In the present embodiment, the (two) memory gate lines 14 adjacent in the Y direction in FIG. 1 via the source region 20 have the connection position of the contact portion 14a and the plug 24d in the word shunt region 1C as shown in FIG. They are displaced in the X direction and are electrically connected to different wirings 25 (25d) formed on the insulating film 22 and extending in the Y direction. That is, the memory gate line 14 is electrically connected to another memory gate line 14 other than the memory gate line 14 adjacent in the Y direction via the source region 20 via the plug 24d and the wiring 25 (25d). . In the example of FIG. 1, every other memory gate line 14 is electrically connected via a plug 24d and a wiring 25 (wiring 25d). Therefore, (two) memory gate lines 14 respectively connected to the memory gate electrodes 13 of the memory cells 30 adjacent in the Y direction in FIG. 1 via the source region 20, that is, in the Y direction via the source region 20. A desired voltage (different voltage) can be independently applied to the adjacent (two) memory gate lines 14 via the wiring 25 (25d), the plug 24d, and the contact portion 14a. For this reason, in the present embodiment, different voltages (potentials) may be independently applied to the memory gate electrodes 13 of the memory cells 30 (for example, the memory 30a and the memory cell 30b) adjacent in the Y direction via the source region 20. it can.

また、本実施の形態では、後述するようにプロセスマージンの確保が容易なので、選択ゲート線9およびメモリゲート線14の上面に金属シリサイド膜21を形成しこの金属シリサイド膜21の断線を防止でき、選択ゲート線9およびメモリゲート線14の低抵抗化を図ることができる。このため、メモリセル領域1A間のワードシャント領域1Cにおいて、各選択ゲート線9および各メモリゲート線14に接続するプラグ24の数を一つにすることができ、半導体装置の平面レイアウト面積の低減などが可能になる。   Further, in the present embodiment, as will be described later, it is easy to secure a process margin, so that a metal silicide film 21 can be formed on the upper surfaces of the selection gate line 9 and the memory gate line 14, and disconnection of the metal silicide film 21 can be prevented. The resistance of the select gate line 9 and the memory gate line 14 can be reduced. For this reason, in the word shunt region 1C between the memory cell regions 1A, the number of plugs 24 connected to each select gate line 9 and each memory gate line 14 can be reduced to one, and the planar layout area of the semiconductor device is reduced. It becomes possible.

図4は、本実施の形態の半導体装置におけるメモリセル30の模式的な断面構造を示す要部断面図である。図5は、本実施の形態の「書込」、「消去」および「読出」時における選択メモリセルの各部位への電圧の印加条件の一例を示す表である。図5の表には、「書込」、「消去」および「読出」時のそれぞれにおいて、図4に示されるようなメモリセル(選択メモリセル)のドレイン領域19に印加する電圧Vd、選択ゲート電極8(選択ゲート線9)に印加する電圧Vcg、メモリゲート電極13(メモリゲート線14)に印加する電圧Vmg、ソース領域20に印加する電圧Vs、およびp型ウエル3に印加されるベース電圧Vbが記載されている。なお、図5の表に示したものは電圧の印加条件の一例であり、これに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更可能である。また、本実施の形態では、メモリトランジスタの絶縁膜11中の電荷蓄積部である窒化シリコン膜への電子の注入を「書込み」、ホール(hole:正孔)の注入を「消去」と定義する。また、図4に示されるように、絶縁膜11は、酸化シリコン膜11a、窒化シリコン膜11bおよび酸化シリコン膜11cの積層膜(ONO膜)からなり、窒化シリコン膜11bが電荷を蓄積するための電荷蓄積部として機能する。   FIG. 4 is a principal cross-sectional view showing a schematic cross-sectional structure of the memory cell 30 in the semiconductor device of the present embodiment. FIG. 5 is a table showing an example of voltage application conditions to each part of the selected memory cell at the time of “write”, “erase”, and “read” in the present embodiment. In the table of FIG. 5, the voltage Vd applied to the drain region 19 of the memory cell (selected memory cell) as shown in FIG. 4 and the selection gate at the time of “write”, “erase”, and “read” are shown. The voltage Vcg applied to the electrode 8 (selection gate line 9), the voltage Vmg applied to the memory gate electrode 13 (memory gate line 14), the voltage Vs applied to the source region 20, and the base voltage applied to the p-type well 3 Vb is described. In addition, what was shown in the table | surface of FIG. 5 is an example of the application conditions of a voltage, and is not limited to this, It can change variously as needed. In this embodiment, the injection of electrons into the silicon nitride film, which is a charge storage portion in the insulating film 11 of the memory transistor, is defined as “write”, and the injection of holes is defined as “erase”. . As shown in FIG. 4, the insulating film 11 is composed of a laminated film (ONO film) of a silicon oxide film 11a, a silicon nitride film 11b, and a silicon oxide film 11c, and the silicon nitride film 11b is used for accumulating charges. It functions as a charge storage unit.

書込み方式は、いわゆるソースサイド注入方式と呼ばれるホットエレクトロン書込みを用いることができる。例えば図5の「書込」の欄に示されるような電圧を、書込みを行う選択メモリセルの各部位に印加し、選択メモリセルの絶縁膜11中の窒化シリコン膜11b中に電子(エレクトロン)を注入する。ホットエレクトロンは、2つのゲート電極(メモリゲート電極13および選択ゲート電極8)間の下のチャネル領域(ソース、ドレイン間)で発生し、メモリゲート電極13の下の絶縁膜11中の電荷蓄積部である窒化シリコン膜11bの選択トランジスタ側の領域に局所的にホットエレクトロンが注入される。注入されたホットエレクトロン(電子)は、絶縁膜11中の窒化シリコン膜11b中のトラップに捕獲され、その結果、メモリトランジスタのしきい値電圧が上昇する。   As the writing method, hot electron writing called a so-called source side injection method can be used. For example, a voltage as shown in the “write” column of FIG. 5 is applied to each part of the selected memory cell to be written, and electrons (electrons) are contained in the silicon nitride film 11b in the insulating film 11 of the selected memory cell. Inject. Hot electrons are generated in the channel region (between the source and drain) between the two gate electrodes (memory gate electrode 13 and select gate electrode 8), and the charge storage portion in the insulating film 11 below the memory gate electrode 13 Hot electrons are locally injected into the region on the select transistor side of the silicon nitride film 11b. The injected hot electrons (electrons) are captured by traps in the silicon nitride film 11b in the insulating film 11, and as a result, the threshold voltage of the memory transistor rises.

消去方法は、BTBT(Band-To-Band Tunneling:バンド間トンネル現象)ホットホール注入消去方式を用いることができる。すなわち、BTBT(バンド間トンネル現象)により発生したホール(正孔)を電荷蓄積部(絶縁膜11中の窒化シリコン膜11b)に注入することにより消去を行う。例えば図5の「消去」の欄に示されるような電圧を、消去を行う選択メモリセルの各部位に印加し、BTBT(Band-To-Band Tunneling)現象によりホール(正孔)を発生させ電界加速することで選択メモリセルの絶縁膜11中の窒化シリコン膜11b中にホールを注入し、それによってメモリトランジスタのしきい値電圧を低下させる。   As an erasing method, a BTBT (Band-To-Band Tunneling) hot hole injection erasing method can be used. That is, erasing is performed by injecting holes generated by BTBT (band-to-band tunneling phenomenon) into the charge storage portion (the silicon nitride film 11b in the insulating film 11). For example, a voltage as shown in the “erase” column of FIG. 5 is applied to each part of a selected memory cell to be erased, and a hole (hole) is generated by a BTBT (Band-To-Band Tunneling) phenomenon to generate an electric field. By accelerating, holes are injected into the silicon nitride film 11b in the insulating film 11 of the selected memory cell, thereby lowering the threshold voltage of the memory transistor.

読出し時には、例えば図5の「読出」の欄に示されるような電圧を、読出しを行う選択メモリセルの各部位に印加する。読出し時のメモリゲート電極13に印加する電圧Vmgを、書込み状態におけるメモリトランジスタのしきい値電圧と消去状態におけるしきい値電圧との間の値にすることで、書込み状態と消去状態とを判別することができる。   At the time of reading, for example, a voltage as shown in the “read” column in FIG. 5 is applied to each part of the selected memory cell to be read. The voltage Vmg applied to the memory gate electrode 13 at the time of reading is set to a value between the threshold voltage of the memory transistor in the written state and the threshold voltage in the erased state, so that the written state and the erased state are discriminated. can do.

図6は、本実施の形態の半導体装置の要部回路図(等価回路図)である。図6の回路図にも示されるように、メモリセル領域1Aには複数のメモリセル30が形成されてアレイ状に配置されており、各メモリセル30のドレイン領域19はY方向に延在するビット線BL1〜BL6(配線25からなる)に接続され、各メモリセル30のソース領域(20)はY方向に延在するソース線MSL1,MSL2(配線25からなる)にソースダミー領域1Bで接続されている。X方向に並ぶメモリセル30の選択ゲート電極(8)は選択ゲート線CGL1〜CGL4(選択ゲート線9に対応)によって電気的に接続され、X方向に並ぶメモリセル30のメモリゲート電極(13)はメモリゲート線MGL1〜MGL4(メモリゲート線14に対応)によって電気的に接続されている。メモリゲート線MGL1〜MGL4はY方向に延在するメモリゲート配線MMG1,MMG2(配線25からなる)にワードシャント領域1Cで接続されている。また、図6の回路図にも示されるように、Y方向にソース領域を介して隣り合うメモリセル30のメモリゲート電極(13)にそれぞれ接続されたメモリゲート線、図6の例ではメモリゲート線MGL2とメモリゲート線MGL3とは、互いに電気的に接続されておらず、一方のメモリゲート線MGL2はワードシャント領域1Cでメモリゲート配線MMG1に接続され、他方のメモリゲート線MGL3はワードシャント領域1Cで他のメモリゲート配線MMG2に接続されている。このため、Y方向にソース領域20を介して隣り合うメモリゲート線、ここではメモリゲート線MGL2とメモリゲート線MGL3とに、メモリゲート配線MMG1,MMG2を介して独立に所定(所望)の電圧を印加できる。このため、Y方向にソース領域20を介して隣り合うメモリゲート線(ここではメモリゲート線MGL2,MGL3)にメモリゲート配線MMG1,MMG2を介して異なる電圧(電位)を印加可能である。従って、ソース領域20を介して隣り合うメモリセル30のメモリゲート電極に独立に電圧を印加でき、それぞれ異なる電圧を印加可能である。   FIG. 6 is a principal part circuit diagram (equivalent circuit diagram) of the semiconductor device of the present embodiment. As shown in the circuit diagram of FIG. 6, a plurality of memory cells 30 are formed in the memory cell region 1A and arranged in an array, and the drain region 19 of each memory cell 30 extends in the Y direction. Connected to bit lines BL1 to BL6 (consisting of wiring 25), the source region (20) of each memory cell 30 is connected to source lines MSL1 and MSL2 (consisting of wiring 25) extending in the Y direction via a source dummy region 1B. Has been. The selection gate electrodes (8) of the memory cells 30 arranged in the X direction are electrically connected by selection gate lines CGL1 to CGL4 (corresponding to the selection gate line 9), and the memory gate electrodes (13) of the memory cells 30 arranged in the X direction. Are electrically connected by memory gate lines MGL1 to MGL4 (corresponding to the memory gate line 14). Memory gate lines MGL1 to MGL4 are connected to memory gate wirings MMG1 and MMG2 (consisting of wiring 25) extending in the Y direction through word shunt region 1C. Further, as shown in the circuit diagram of FIG. 6, the memory gate lines respectively connected to the memory gate electrodes (13) of the memory cells 30 adjacent to each other in the Y direction via the source region. In the example of FIG. The line MGL2 and the memory gate line MGL3 are not electrically connected to each other, one memory gate line MGL2 is connected to the memory gate wiring MMG1 in the word shunt region 1C, and the other memory gate line MGL3 is connected to the word shunt region 1C is connected to another memory gate wiring MMG2. Therefore, a predetermined (desired) voltage is independently applied to the memory gate lines adjacent to each other in the Y direction via the source region 20, in this case, the memory gate line MGL 2 and the memory gate line MGL 3 via the memory gate lines MMG 1 and MMG 2. Can be applied. Therefore, different voltages (potentials) can be applied to the memory gate lines (here, the memory gate lines MGL2 and MGL3) adjacent to each other in the Y direction via the source region 20 via the memory gate wirings MMG1 and MMG2. Therefore, a voltage can be independently applied to the memory gate electrode of the adjacent memory cell 30 through the source region 20, and different voltages can be applied to each memory cell.

図7は、本実施の形態の半導体装置の要部平面図であり、配線25のうちのメモリゲート線14に接続される配線25d(すなわち図6のメモリゲート配線MMG1,MMG2に対応する配線25d)を図1に更に追加して記載したものに対応する。配線25dは、ワードシャント領域1Cで、コンタクトホール23dを埋めるプラグ24dを介してメモリゲート線14のコンタクト部14aに電気的に接続されている。図7に示されるように、Y方向にソース領域20を介して隣り合うメモリセル30のメモリゲート電極13にそれぞれ接続された(2本の)メモリゲート線14同士、すなわちY方向にソース領域20を介して隣り合う(2本の)メモリゲート線14同士は、互いに電気的に接続されておらず、一方のメモリゲート線14はワードシャント領域1Cで配線25dに接続され、他方のメモリゲート線14はワードシャント領域1Cで他の配線25dに接続されている。このため、ソース領域20を介して隣り合う(2本の)メモリゲート線14に、配線25dを介して独立に所定(所望)の電圧を印加でき、ソース領域20を介して隣り合う(2本の)メモリゲート線14に配線25dを介して異なる電圧(電位)を印加可能である。   FIG. 7 is a plan view of an essential part of the semiconductor device according to the present embodiment. Of the wiring 25, the wiring 25d connected to the memory gate line 14 (that is, the wiring 25d corresponding to the memory gate wirings MMG1 and MMG2 in FIG. 6). ) Corresponds to what is further described in FIG. The wiring 25d is electrically connected to the contact portion 14a of the memory gate line 14 through the plug 24d filling the contact hole 23d in the word shunt region 1C. As shown in FIG. 7, the (two) memory gate lines 14 connected to the memory gate electrodes 13 of the memory cells 30 adjacent to each other via the source region 20 in the Y direction, that is, the source region 20 in the Y direction. The two (two) memory gate lines 14 that are adjacent to each other are not electrically connected to each other, one memory gate line 14 is connected to the wiring 25d in the word shunt region 1C, and the other memory gate line Reference numeral 14 denotes a word shunt region 1C connected to another wiring 25d. For this reason, a predetermined (desired) voltage can be independently applied to the (two) memory gate lines 14 adjacent via the source region 20 via the wiring 25d, and adjacent (two lines) via the source region 20. It is possible to apply different voltages (potentials) to the memory gate line 14 via the wiring 25d.

図8は、本発明者が検討した第1の比較例の半導体装置(不揮発性半導体記憶装置)の要部平面図であり、図9はその要部断面図である。図8のC−C線の断面図が図9に対応する。また、図8は上記図1に対応する平面図である。   FIG. 8 is a main part plan view of a semiconductor device (nonvolatile semiconductor memory device) of a first comparative example examined by the present inventors, and FIG. 9 is a main part sectional view thereof. A sectional view taken along line CC in FIG. 8 corresponds to FIG. FIG. 8 is a plan view corresponding to FIG.

図8および図9に示される第1の比較例の半導体装置は、本実施の形態の半導体装置に対して、選択ゲート線9およびメモリゲート線14のパターン形状と、メモリゲート線14に接続するコンタクトホール23eおよびそれを埋めるプラグ24eの位置と、プラグ24eに接続された配線25とメモリゲート線14の間の接続関係とが異なっている。また、第1の比較例の半導体装置のメモリセルの断面構造は、本実施の形態1の図2と同様の構造を有しているので、ここではその説明は省略する。   The semiconductor device of the first comparative example shown in FIGS. 8 and 9 is connected to the pattern shape of the selection gate line 9 and the memory gate line 14 and the memory gate line 14 with respect to the semiconductor device of the present embodiment. The position of the contact hole 23e and the plug 24e filling the contact hole 23e and the connection relationship between the wiring 25 connected to the plug 24e and the memory gate line 14 are different. In addition, since the cross-sectional structure of the memory cell of the semiconductor device of the first comparative example has the same structure as that of FIG. 2 of the first embodiment, description thereof is omitted here.

図8および図9に示される第1の比較例の半導体装置では、本実施の形態と同様に、選択ゲート線9は、パターニングされた多結晶シリコン膜6からなり、図8のX方向(図1のX方向に対応する)に延在してX方向に並ぶメモリセル30の選択ゲート電極8を接続する第1の部分9aと、第1の部分9aにおいて相対的に幅が広くなっている幅広部9cとを有しているが、本実施の形態とは異なり、選択ゲート線9は第2の部分9bを有していない。   In the semiconductor device of the first comparative example shown in FIGS. 8 and 9, the select gate line 9 is formed of the patterned polycrystalline silicon film 6 as in the present embodiment, and is in the X direction (FIG. 8). 1 corresponding to the X direction of 1) and connecting the select gate electrodes 8 of the memory cells 30 aligned in the X direction, and the first portion 9a are relatively wide. Unlike the present embodiment, the select gate line 9 does not have the second portion 9b.

図8および図9に示される第1の比較例の半導体装置では、選択ゲート線9の一方の側壁上には絶縁膜11を介して多結晶シリコン膜12からなるメモリゲート線14が形成されており、Y方向にソース領域20を介して隣り合うメモリゲート線14同士が、メモリゲート線14を構成する多結晶シリコン膜12の一部からなるコンタクト部14bによって電気的に接続されている。コンタクト部14bは、選択ゲート線9上から他の選択ゲート線9上にかけて図8のY方向(図1のY方向に対応する)に延在しており、選択ゲート線9の側壁上のメモリゲート線14と他の選択ゲート線9の側壁上の他のメモリゲート線14とを電気的に接続している。   In the semiconductor device of the first comparative example shown in FIGS. 8 and 9, a memory gate line 14 made of a polycrystalline silicon film 12 is formed on one side wall of the select gate line 9 with an insulating film 11 interposed therebetween. The memory gate lines 14 adjacent to each other in the Y direction via the source region 20 are electrically connected to each other by a contact portion 14 b made of a part of the polycrystalline silicon film 12 constituting the memory gate line 14. The contact portion 14b extends from the selection gate line 9 to another selection gate line 9 in the Y direction in FIG. 8 (corresponding to the Y direction in FIG. 1), and the memory on the sidewall of the selection gate line 9 The gate line 14 is electrically connected to another memory gate line 14 on the side wall of the other selection gate line 9.

半導体基板1上に選択ゲート電極8および選択ゲート線9を構成するパターニングされた多結晶シリコン膜6を覆うように形成した多結晶シリコン膜12を異方性エッチングし、パターニングされた多結晶シリコン膜6の一方の側壁上に絶縁膜11を介して多結晶シリコン膜12を残存させることにより、多結晶シリコン膜12からなるメモリゲート電極13およびメモリゲート線14を形成することができるが、この多結晶シリコン膜12の異方性エッチング工程において、コンタクト部14b上にエッチングマスク層(フォトレジスト層、図示せず)を形成しておき、エッチングマスク層の下の多結晶シリコン膜12を残存させることで、メモリゲート線14のコンタクト部14bを形成している。従って、このとき用いたエッチングマスク層(フォトレジスト層)の平面パターン形状がコンタクト部14bの平面パターン形状に対応する。   The polycrystalline silicon film 12 formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the patterned polycrystalline silicon film 6 constituting the selection gate electrode 8 and the selective gate line 9 is anisotropically etched to form the patterned polycrystalline silicon film. 6, the memory gate electrode 13 and the memory gate line 14 made of the polycrystalline silicon film 12 can be formed by leaving the polycrystalline silicon film 12 through the insulating film 11 on one side wall. In the anisotropic etching process of the crystalline silicon film 12, an etching mask layer (photoresist layer, not shown) is formed on the contact portion 14b, and the polycrystalline silicon film 12 under the etching mask layer is left. Thus, the contact portion 14b of the memory gate line 14 is formed. Therefore, the planar pattern shape of the etching mask layer (photoresist layer) used at this time corresponds to the planar pattern shape of the contact portion 14b.

メモリゲート線14のコンタクト部14b上にはコンタクトホール23eが形成され、プラグ24eがコンタクトホール23eの底部でメモリゲート線14のコンタクト部14bに接続されている。プラグ24eは配線25に接続されており、複数のメモリゲート線14がプラグ24eおよび配線25を介して電気的に接続されている。このように、第1の比較例では、Y方向にソース領域20を介して隣り合う2つのメモリゲート線14(メモリゲート電極13)を共通のコンタクト部14bおよびそれに接続するプラグ24eによって取り出している(引き出している)。   A contact hole 23e is formed on the contact portion 14b of the memory gate line 14, and a plug 24e is connected to the contact portion 14b of the memory gate line 14 at the bottom of the contact hole 23e. The plug 24 e is connected to the wiring 25, and the plurality of memory gate lines 14 are electrically connected via the plug 24 e and the wiring 25. As described above, in the first comparative example, two memory gate lines 14 (memory gate electrodes 13) adjacent in the Y direction via the source region 20 are taken out by the common contact portion 14b and the plug 24e connected thereto. (Draws).

図10は、第1の比較例の半導体装置における、書込み動作時の問題点を示す説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing problems during the write operation in the semiconductor device of the first comparative example.

図8および図9に示される第1の比較例の半導体装置において、書込み動作時には図5の「書込」の欄に示されるような電圧を、メモリセル30のうちの書込みを行う選択メモリセルの各部位に印加する。選択メモリセルでは、ドレイン領域19にVdとして1Vが印加され、選択ゲート電極8(選択ゲート線9)にVcgとして1.5V(Vdd)が印加され、メモリゲート電極13(メモリゲート線14)にVmgとして12Vが印加され、ソース領域20にVsとして6Vが印加される。ここで、選択メモリセルと、この選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う(隣接する)非選択のメモリセル(書込みが行われないメモリセル)とにおいて、ソース領域20は共通であり、メモリゲート線14はコンタクト部14bで電気的に接続されている。このため、選択メモリセルと、この選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルとにおいて、ソース領域20が共通なのでソース領域20の電位Vsは同電位になり、メモリゲート線14がコンタクト部14bで接続されているのでメモリゲート電極13(メモリゲート線14)の電位Vmgは同電位になる。従って、選択メモリセルに上記書込み用の電圧を印加したとき、非選択のメモリセルのソース領域20とメモリゲート電極13(メモリゲート線14)とに選択メモリセルと同じ電圧(Vs=6V,Vmg=12V)が印加される。   In the semiconductor device of the first comparative example shown in FIG. 8 and FIG. 9, the selected memory cell that performs writing in the memory cell 30 with the voltage shown in the “write” column of FIG. Apply to each part. In the selected memory cell, 1 V is applied as Vd to the drain region 19, 1.5 V (Vdd) is applied as Vcg to the select gate electrode 8 (select gate line 9), and the memory gate electrode 13 (memory gate line 14) is applied. 12 V is applied as Vmg, and 6 V is applied to the source region 20 as Vs. Here, the source region 20 is common to the selected memory cell and the non-selected memory cell (memory cell in which writing is not performed) that is adjacent to (is adjacent to) the selected memory cell in the Y direction via the source region 20. The memory gate line 14 is electrically connected by a contact portion 14b. For this reason, since the source region 20 is common in the selected memory cell and the non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell in the Y direction via the source region 20, the potential Vs of the source region 20 becomes the same potential. Since the memory gate line 14 is connected by the contact portion 14b, the potential Vmg of the memory gate electrode 13 (memory gate line 14) becomes the same potential. Therefore, when the write voltage is applied to the selected memory cell, the same voltage (Vs = 6V, Vmg) as the selected memory cell is applied to the source region 20 and the memory gate electrode 13 (memory gate line 14) of the unselected memory cell. = 12V) is applied.

このため、書込みを行う選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルにおいて、非選択メモリセルの選択ゲート電極8(選択ゲート線9)の電位Vcgによりチャネル電流をカットオフし、非選択メモリセルのディスターブを防止する。しかしながら、実際には、図10と上記に示すように、書込みを行う選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルにおいて、ソース領域20およびメモリゲート電極13に選択メモリセルと同様の高電圧が印加されるので、ソース−基板間に接合リーク電流が発生し、これに伴って発生したホットエレクトロンが非選択メモリセルの絶縁膜11(中の窒化シリコン膜11b)中に取り込まれ、非選択メモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧が上昇してしまう可能性がある。このように、書込み選択メモリセルに対し、ソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択メモリセルに加わる書込みディスターブが問題となり、これは半導体装置の性能を低下させる可能性がある。   Therefore, in the non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell to be written via the source region 20 in the Y direction, the channel current is applied by the potential Vcg of the selection gate electrode 8 (selection gate line 9) of the non-selected memory cell. Cut off and prevent disturb of unselected memory cells. However, in practice, as shown in FIG. 10 and above, in the non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell to be written through the source region 20 in the Y direction, the source region 20 and the memory gate electrode 13 are selected. Since the same high voltage as that applied to the memory cell is applied, a junction leakage current is generated between the source and the substrate, and the hot electrons generated thereby are generated in the insulating film 11 (the silicon nitride film 11b in the non-selected memory cell). There is a possibility that the threshold voltage of the memory transistor of the non-selected memory cell will rise. As described above, the write disturb applied to the non-selected memory cells adjacent in the Y direction via the source region 20 becomes a problem for the write selected memory cell, which may reduce the performance of the semiconductor device.

それに対して、本実施の形態では、上記のように、ソース領域20を介して(間に挟んで)Y方向に隣り合う(対向する、隣接する)メモリセル30のメモリゲート電極13にそれぞれ接続されたメモリゲート線14同士、すなわちソース領域20を介してY方向に隣り合うメモリゲート線14同士は電気的に接続されておらず、異なる配線25dおよびプラグ24dを介して独立に電圧(異なる電圧)を印加できるようになっている。このように、本実施の形態では、ソース領域20を介してY方向に隣り合う2つのメモリゲート線14(メモリゲート電極13)を、各メモリゲート線14のコンタクト部14aおよびそれに接続するプラグ24dによって、それぞれ独立に取り出している(引き出している)。このため、メモリセル30のうちの書込みを行う選択メモリセルと、その選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルとで、メモリゲート電極13に独立に所定(所望)の電圧を印加(供給)することができる。従って、書込みを行う選択メモリセルのメモリゲート電極13と、その選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルのメモリゲート電極13とに、異なる電位を印加(供給)することができる。   On the other hand, in the present embodiment, as described above, each memory cell is connected to the memory gate electrode 13 of the memory cell 30 adjacent (opposite, adjacent) in the Y direction via the source region 20 (between). The memory gate lines 14 that are connected to each other, that is, the memory gate lines 14 that are adjacent to each other in the Y direction via the source region 20, are not electrically connected to each other, and voltages (different voltages) are independently supplied via different wirings 25d and plugs 24d. ) Can be applied. Thus, in the present embodiment, the two memory gate lines 14 (memory gate electrodes 13) adjacent in the Y direction via the source region 20 are connected to the contact portions 14a of the memory gate lines 14 and the plugs 24d connected thereto. Are taken out independently (withdrawn). For this reason, the selected memory cell to be written in the memory cell 30 and a non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell in the Y direction via the source region 20 are independently set to the memory gate electrode 13 ( A desired voltage can be applied (supplied). Therefore, different potentials are applied (supplied) to the memory gate electrode 13 of the selected memory cell to be written and the memory gate electrode 13 of the non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell in the Y direction via the source region 20. )can do.

このため、本実施の形態では、書込み動作時に図5の「書込」の欄に示されるような電圧を、書込みを行う選択メモリセルの各部位に印加したとしても、選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルにおいて、メモリゲート電極13の電圧の値を、選択メモリのメモリゲート電極13の電圧の値と異なるものとすることができる。例えば、書込み選択メモリセルのメモリゲート電極13の電圧Vmg(図5の例では12V)よりも、その書込み選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルのメモリゲート電極13の電圧Vmgを低くする(例えば0VやVddとしての1.5Vなどにする)ことができる。すなわち、本実施の形態では、共通のソース線に接続され、前記ソース線に対して対向するように隣接して配置された少なくとも2つのメモリセル(例えばメモリセル30a,30bに対応)において、メモリセルの書込み動作時に、前記2つのメモリセルのうち、書込みが行われる選択メモリセルのワード線(メモリゲート電極13)に印加される電圧の値は、書込みが行われない非選択メモリセルのワード線(メモリゲート電極13)に印加される電圧の値とは異なるものとし、より好ましくは、選択メモリセルのワード線(メモリゲート電極13)に印加される電圧の値は、非選択メモリセルのワード線(メモリゲート電極13)に印加される電圧の値よりも大きくする。これにより、書込み選択メモリセルのメモリゲート電極13に高電圧を印加し、かつ、その書込み選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルのメモリゲート電極13に高電圧が印加されないようにすることが可能になる。   For this reason, in this embodiment, even when a voltage as shown in the “write” column in FIG. 5 is applied to each part of the selected memory cell to be written in the write operation, In a non-selected memory cell adjacent in the Y direction via 20, the voltage value of the memory gate electrode 13 can be different from the voltage value of the memory gate electrode 13 of the selected memory. For example, the memory gate of the non-selected memory cell adjacent to the write selected memory cell in the Y direction via the source region 20 with respect to the voltage Vmg (12 V in the example of FIG. 5) of the memory gate electrode 13 of the write selected memory cell. The voltage Vmg of the electrode 13 can be lowered (for example, 0 V or 1.5 V as Vdd). That is, in the present embodiment, in at least two memory cells (for example, corresponding to the memory cells 30a and 30b) that are connected to a common source line and arranged adjacently to face the source line, the memory Of the two memory cells during the cell write operation, the value of the voltage applied to the word line (memory gate electrode 13) of the selected memory cell where writing is performed is the word of the unselected memory cell where writing is not performed. The voltage applied to the line (memory gate electrode 13) is different from the voltage applied to the word line (memory gate electrode 13). More preferably, the voltage applied to the word line (memory gate electrode 13) of the selected memory cell The voltage applied to the word line (memory gate electrode 13) is set larger than the value. As a result, a high voltage is applied to the memory gate electrode 13 of the write selected memory cell, and a high voltage is applied to the memory gate electrode 13 of the unselected memory cell adjacent to the write selected memory cell in the Y direction via the source region 20. It is possible to prevent voltage from being applied.

従って、本実施の形態では、上記第1の比較例とは異なり、書込みを行う選択メモリセルのメモリゲート電極13に高電圧を印加しても、この書込みを行う選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣り合う非選択のメモリセルのメモリゲート電極13には高電圧が印加されないので、非選択メモリセルの絶縁膜11(中の窒化シリコン膜11b)中に電子が取り込まれるのを防止でき、非選択メモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧が上昇してしまう現象を防止することができる。このように、本実施の形態では、書込み選択メモリセルに対しソース領域20を介してY方向に隣接した非選択メモリセルに加わる書込みディスターブを防止することができる。   Therefore, in this embodiment, unlike the first comparative example, even if a high voltage is applied to the memory gate electrode 13 of the selected memory cell to be written, the source region 20 is provided in the selected memory cell to be written. Since no high voltage is applied to the memory gate electrode 13 of the non-selected memory cell adjacent in the Y direction, electrons are taken into the insulating film 11 (the silicon nitride film 11b in the non-selected memory cell). This can prevent the threshold voltage of the memory transistor of the non-selected memory cell from increasing. As described above, in the present embodiment, it is possible to prevent the write disturb applied to the non-selected memory cell adjacent to the write selected memory cell in the Y direction via the source region 20.

図11は、選択メモリセルへの書込み動作時の非選択メモリセルの書込みディスターブを示すグラフである。図11の横軸は、書込み用の電圧の印加後の時間(arbitrary unit:任意単位)に対応し、図11の縦軸は、書込みを行う選択メモリセルに対してソース領域20を介してY方向に隣接した非選択メモリセルにおけるしきい値電圧(arbitrary unit:任意単位)に対応する。図11のグラフには、図1〜図3に示されるような本実施の形態の半導体装置の場合(図11のグラフ中に「本実施の形態」として実線で示してある)と、図8および図9に示されるような第1の比較例の場合(図11のグラフ中に「第1の比較例」として点線で示してある)とが示されている。   FIG. 11 is a graph showing the write disturb of unselected memory cells during the write operation to the selected memory cell. The horizontal axis in FIG. 11 corresponds to the time (arbitrary unit: arbitrary unit) after the voltage for writing is applied, and the vertical axis in FIG. 11 represents Y through the source region 20 with respect to the selected memory cell to be written. This corresponds to a threshold voltage (arbitrary unit) in unselected memory cells adjacent in the direction. In the graph of FIG. 11, in the case of the semiconductor device of the present embodiment as shown in FIGS. 1 to 3 (shown by a solid line as “this embodiment” in the graph of FIG. 11), FIG. The case of the first comparative example as shown in FIG. 9 (shown by the dotted line as “first comparative example” in the graph of FIG. 11) is shown.

図11のグラフに示されるように、第1の比較例では、書込み動作時に、書込みを行う選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣接する非選択のメモリセルにおいて、ソース領域20とメモリゲート電極13とに高電圧が印加されるので、非選択メモリセルの絶縁膜11(中の窒化シリコン膜11b)中に電子(ホットエレクトロン)が取り込まれ、非選択メモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧が上昇する。それに対して、本実施の形態では、書込み動作時に、書込みを行う選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣接する非選択のメモリセルにおいて、メモリゲート電極13に高電圧が印加されないので、非選択メモリセルの絶縁膜11(中の窒化シリコン膜11b)中に電子(ホットエレクトロン)が取り込まれず、非選択メモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧はほとんど変化しない。   As shown in the graph of FIG. 11, in the first comparative example, in a non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell to which writing is performed via the source region 20 in the Y direction, Since a high voltage is applied to the memory gate electrode 13, electrons (hot electrons) are taken into the insulating film 11 (the silicon nitride film 11b therein) of the non-selected memory cell, and the memory transistor of the non-selected memory cell is activated. The threshold voltage increases. On the other hand, in the present embodiment, a high voltage is not applied to the memory gate electrode 13 in a non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell to be written through the source region 20 in the Y direction during the write operation. Electrons (hot electrons) are not taken into the insulating film 11 (the silicon nitride film 11b therein) of the non-selected memory cell, and the threshold voltage of the memory transistor of the non-selected memory cell hardly changes.

このように、本実施の形態では、ソース領域20を介してY方向に隣り合うメモリゲート線14(メモリゲート電極13)同士を電気的に接続しておらず、ソース領域20を介して隣り合う2つのメモリゲート線14(メモリゲート電極13)のそれぞれに、独立して所望の電位(異なる電位)を供給できるようになっているので、書込み動作時に、書込みを行う選択メモリセルにソース領域20を介して隣接する非選択のメモリセルにおいて、メモリゲート電極13に高電圧が印加されるのを防止し、非選択メモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧が変化(上昇)するのを防止することができる。これにより、半導体装置の性能を向上することができる。   Thus, in the present embodiment, the memory gate lines 14 (memory gate electrodes 13) adjacent in the Y direction are not electrically connected to each other via the source region 20 and are adjacent to each other via the source region 20. Since a desired potential (different potential) can be independently supplied to each of the two memory gate lines 14 (memory gate electrode 13), the source region 20 is supplied to the selected memory cell to be written during the write operation. In a non-selected memory cell adjacent to each other through the memory cell, a high voltage is prevented from being applied to the memory gate electrode 13, and a threshold voltage of the memory transistor of the non-selected memory cell is prevented from changing (raising). be able to. Thereby, the performance of the semiconductor device can be improved.

図12は、本発明者が検討した第2の比較例の半導体装置(不揮発性半導体記憶装置)の要部平面図であり、図13はその要部断面図である。図12のD−D線の断面図が図13に対応する。また、図12は上記図1および図8に対応する平面図である。   FIG. 12 is a fragmentary plan view of a semiconductor device (nonvolatile semiconductor memory device) of a second comparative example examined by the present inventors, and FIG. 13 is a fragmentary sectional view thereof. A cross-sectional view taken along a line DD in FIG. 12 corresponds to FIG. FIG. 12 is a plan view corresponding to FIG. 1 and FIG.

図12および図13に示される第2の比較例の半導体装置は、本実施の形態の半導体装置に対して、選択ゲート線9およびメモリゲート線14のパターン形状と、メモリゲート線14に接続するコンタクトホール23fおよびそれを埋めるプラグ24fの位置とが異なっている。また、第2の比較例の半導体装置のメモリセルの断面構造は、本実施の形態1の図2と同様の構造を有しているので、ここではその説明は省略する。   The semiconductor device of the second comparative example shown in FIGS. 12 and 13 is connected to the pattern shape of the select gate line 9 and the memory gate line 14 and the memory gate line 14 with respect to the semiconductor device of the present embodiment. The positions of the contact hole 23f and the plug 24f filling the contact hole 23f are different. Further, since the cross-sectional structure of the memory cell of the semiconductor device of the second comparative example has the same structure as that of FIG. 2 of the first embodiment, the description thereof is omitted here.

図12および図13に示される第2の比較例の半導体装置では、選択ゲート電極8および選択ゲート線9を構成する多結晶シリコン膜6のパターン形状は、上記第1の比較例とほぼ同様である。すなわち、選択ゲート線9のパターン形状は、上記第1の比較例とほぼ同様であり、図12のX方向(図1のX方向に対応する)に延在してX方向に並ぶメモリセル30の選択ゲート電極8を接続する第1の部分9aと、第1の部分9aにおいて相対的に幅が広くなっている幅広部9cとを有しているが、本実施の形態とは異なり、選択ゲート線9は第2の部分9bを有していない。また、第2の比較例の半導体装置では、選択ゲート線9の一方の側壁上には絶縁膜11を介して多結晶シリコン膜12からなるメモリゲート線14が形成されているが、上記第1の比較例とは異なり、上記第1の比較例のようなコンタクト部14bは有しておらず、ソース領域20を介してY方向に隣り合うメモリゲート線14同士は、電気的に接続されていない。   In the semiconductor device of the second comparative example shown in FIGS. 12 and 13, the pattern shape of the polycrystalline silicon film 6 constituting the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 is substantially the same as that of the first comparative example. is there. That is, the pattern shape of the select gate line 9 is substantially the same as that of the first comparative example, and the memory cells 30 extending in the X direction in FIG. 12 (corresponding to the X direction in FIG. 1) and arranged in the X direction. The first portion 9a for connecting the selection gate electrode 8 and the wide portion 9c having a relatively wide width in the first portion 9a are different from the present embodiment. The gate line 9 does not have the second portion 9b. In the semiconductor device of the second comparative example, the memory gate line 14 made of the polycrystalline silicon film 12 is formed on one side wall of the select gate line 9 with the insulating film 11 interposed therebetween. Unlike the first comparative example, the contact portion 14b as in the first comparative example is not provided, and the memory gate lines 14 adjacent in the Y direction are electrically connected via the source region 20. Absent.

図12および図13に示される第2の比較例の半導体装置では、メモリゲート線14は、そのメモリゲート線14に絶縁膜11を介して隣接する選択ゲート線9上から素子分離領域2上にかけて図12のY方向(図1のY方向に対応)に延在するコンタクト部14cを有している。このメモリゲート線14のコンタクト部14cは、そのメモリゲート線14にソース領域20を介してY方向に隣り合う他のメモリゲート線14とは接続されていない。従って、各メモリゲート線14にそれぞれ独立のコンタクト部14cが設けられている。   In the semiconductor device of the second comparative example shown in FIGS. 12 and 13, the memory gate line 14 extends from the selection gate line 9 adjacent to the memory gate line 14 via the insulating film 11 to the element isolation region 2. The contact portion 14c extends in the Y direction in FIG. 12 (corresponding to the Y direction in FIG. 1). The contact portion 14 c of the memory gate line 14 is not connected to the other memory gate line 14 adjacent to the memory gate line 14 in the Y direction via the source region 20. Therefore, each memory gate line 14 is provided with an independent contact portion 14c.

第2の比較例の半導体装置においても、半導体基板1上に選択ゲート電極8および選択ゲート線9を構成するパターニングされた多結晶シリコン膜6を覆うように形成した多結晶シリコン膜12を異方性エッチングし、パターニングされた多結晶シリコン膜6の一方の側壁上に絶縁膜11を介して多結晶シリコン膜12を残存させることにより、多結晶シリコン膜12からなるメモリゲート電極13およびメモリゲート線14を形成することができるが、この多結晶シリコン膜12の異方性エッチング工程において、コンタクト部14c上にエッチングマスク層(フォトレジスト層、図示せず)を形成しておき、エッチングマスク層の下の多結晶シリコン膜12を残存させることで、選択ゲート線9のコンタクト部14cを形成している。従って、このとき用いたエッチングマスク層(フォトレジスト層)の平面パターン形状がコンタクト部14cの平面パターン形状に対応する。   Also in the semiconductor device of the second comparative example, the polycrystalline silicon film 12 formed so as to cover the patterned polycrystalline silicon film 6 constituting the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 on the semiconductor substrate 1 is anisotropic. The polycrystalline silicon film 12 is left on the one side wall of the patterned polycrystalline silicon film 6 through the insulating film 11, and the memory gate electrode 13 and the memory gate line made of the polycrystalline silicon film 12 are left. 14 can be formed, but in the anisotropic etching process of the polycrystalline silicon film 12, an etching mask layer (photoresist layer, not shown) is formed on the contact portion 14c, and the etching mask layer By leaving the lower polycrystalline silicon film 12, the contact portion 14 c of the select gate line 9 is formed. Therefore, the planar pattern shape of the etching mask layer (photoresist layer) used at this time corresponds to the planar pattern shape of the contact portion 14c.

第2の比較例の半導体装置のメモリゲート線14のコンタクト部14c上にはコンタクトホール23fが形成され、プラグ24fがコンタクトホール23fの底部でメモリゲート線14のコンタクト部14cに接続されている。プラグ24fは配線25に接続されている。   A contact hole 23f is formed on the contact portion 14c of the memory gate line 14 of the semiconductor device of the second comparative example, and the plug 24f is connected to the contact portion 14c of the memory gate line 14 at the bottom of the contact hole 23f. The plug 24f is connected to the wiring 25.

図12および図13に示される第2の比較例の半導体装置では、本実施の形態の半導体装置と同様に、ソース領域20を介してY方向に隣り合うメモリゲート線14同士は、電気的に接続されておらず、異なる配線25およびプラグ24fを介して独立に所望の電圧(異なる電圧)を印加できるようになっている。このため、本実施の形態と同様に、第2の比較例の半導体装置でも、書込み動作時に、書込みを行う選択メモリセルにソース領域20を介してY方向に隣接する非選択のメモリセルにおいて、メモリゲート電極13に高電圧が印加されるのを防止し、非選択メモリセルのメモリトランジスタのしきい値電圧が変化(上昇)するのを防止することができる。   In the semiconductor device of the second comparative example shown in FIGS. 12 and 13, the memory gate lines 14 adjacent in the Y direction via the source region 20 are electrically connected to each other as in the semiconductor device of the present embodiment. A desired voltage (different voltage) can be applied independently through different wiring 25 and plug 24f without being connected. Therefore, as in the present embodiment, even in the semiconductor device of the second comparative example, in a non-selected memory cell adjacent to the selected memory cell to be written in the Y direction via the source region 20 in the write operation, It is possible to prevent a high voltage from being applied to the memory gate electrode 13 and to prevent the threshold voltage of the memory transistor of the unselected memory cell from changing (raising).

しかしながら、図12および図13に示される第2の比較例の半導体装置では、本実施の形態の半導体装置とは異なり、選択ゲート線9は第2の部分9bを有しておらず、メモリゲート線14のコンタクト部14cは、図12のY方向に延在している。このため、図12および図13に示される第2の比較例の半導体装置の平面レイアウトでは、フォトリソグラフィ工程での位置合わせのマージンや寸法ばらつきのマージンが図12のY方向だけに集中してしまい、プロセスマージンを十分に確保することが難しく、半導体装置の製造歩留りを低下させる可能性がある。また、半導体装置の製造歩留りの低下を防止するためにプロセスマージンを十分に確保しようとすると半導体装置の大型化(平面レイアウトの大面積化)を招いてしまう。例えば、第2の比較例の半導体装置では、多結晶シリコン膜6をパターニングして選択ゲート電極8および選択ゲート線9を形成するためのフォトリソグラフィ工程、多結晶シリコン膜12を異方性エッチングしてメモリゲート電極13およびメモリゲート線14を形成する際にコンタクト部14cを形成するためのフォトリソグラフィ工程、コンタクトホール23fを形成するためのフォトリソグラフィ工程などのマージンが図12のY方向だけに積み重なってしまう。   However, in the semiconductor device of the second comparative example shown in FIGS. 12 and 13, unlike the semiconductor device of the present embodiment, the selection gate line 9 does not have the second portion 9b, and the memory gate The contact portion 14c of the line 14 extends in the Y direction in FIG. Therefore, in the planar layout of the semiconductor device of the second comparative example shown in FIGS. 12 and 13, the alignment margin and the dimensional variation margin in the photolithography process are concentrated only in the Y direction in FIG. Therefore, it is difficult to secure a sufficient process margin, which may reduce the manufacturing yield of the semiconductor device. In addition, if a sufficient process margin is ensured to prevent a decrease in the manufacturing yield of the semiconductor device, the semiconductor device is increased in size (planar layout is increased in area). For example, in the semiconductor device of the second comparative example, a photolithography process for patterning the polycrystalline silicon film 6 to form the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9, and anisotropically etching the polycrystalline silicon film 12 When the memory gate electrode 13 and the memory gate line 14 are formed, margins such as a photolithography process for forming the contact portion 14c and a photolithography process for forming the contact hole 23f are stacked only in the Y direction in FIG. End up.

それに対して、図1〜図3に示される本実施の形態の半導体装置では、選択ゲート線9は図1のY方向に延在する第2の部分9bを有しており、メモリゲート線14のコンタクト部14aは選択ゲート線9の第2の部分9b上から素子分離領域2上にかけて図1のX方向に延在している。   On the other hand, in the semiconductor device of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the select gate line 9 has a second portion 9b extending in the Y direction of FIG. The contact portion 14a extends from the second portion 9b of the select gate line 9 to the element isolation region 2 in the X direction in FIG.

すなわち、本実施の形態では、選択ゲート線9は、図1のX方向に延在してX方向に並ぶ各メモリセル30の選択ゲート電極8同士を接続する第1の部分9aと、この第1の部分9aの幅が相対的に広くなってその上にコンタクトホール23cが形成される幅広部9cとだけでなく、更に、図1のX方向に延在する第1の部分9aに接続して図1のY方向(X方向に垂直な方向)に延在する第2の部分9bを有している。従って、選択ゲート線9の第2の部分9bは、一端が第1の部分9aに接続し、第1の部分9aの延在方向(X方向)に対してほぼ垂直な方向(Y方向)に延在している。選択ゲート線9の第1の部分9a、第2の部分9bおよび幅広部9cの側壁上には、多結晶シリコン膜12からなるメモリゲート線14が形成されているが、メモリゲート線14は、選択ゲート線9の第2の部分9b上から素子分離領域2上にかけて図1のX方向に延在しているコンタクト部14aを有している。   That is, in the present embodiment, the selection gate line 9 includes a first portion 9a that connects the selection gate electrodes 8 of the memory cells 30 that extend in the X direction and are arranged in the X direction in FIG. 1 portion 9a is connected to the first portion 9a extending in the X direction of FIG. 1 as well as the wide portion 9c in which the contact hole 23c is formed on the contact portion 23c. And a second portion 9b extending in the Y direction (direction perpendicular to the X direction) in FIG. Accordingly, the second portion 9b of the select gate line 9 has one end connected to the first portion 9a and in a direction (Y direction) substantially perpendicular to the extending direction (X direction) of the first portion 9a. It is extended. On the side walls of the first portion 9a, the second portion 9b, and the wide portion 9c of the selection gate line 9, a memory gate line 14 made of the polycrystalline silicon film 12 is formed. A contact portion 14a extending from the second portion 9b of the select gate line 9 to the element isolation region 2 in the X direction in FIG.

本実施の形態では、選択ゲート線9は図1のY方向に延在する第2の部分9bを有しており、メモリゲート線14のコンタクト部14aは選択ゲート線9の第2の部分9b上から素子分離領域2上にかけて図1のX方向に延在するように形成しているので、フォトリソグラフィ工程での位置合わせのマージンや寸法ばらつきのマージンが図1のX方向とY方向とに分散され、プロセスマージンを十分に確保することが容易である。このため、半導体装置の製造歩留りを向上できる。また、半導体装置の信頼性や性能を向上できる。また、第2の比較例のようにフォトリソグラフィ工程での位置合わせのマージンや寸法ばらつきのマージンが図1のY方向だけに集中する場合は、Y方向に隣り合うメモリゲート線13間の間隔を比較的大きくする必要があるが、本実施の形態では、フォトリソグラフィ工程での位置合わせのマージンや寸法ばらつきのマージンを図1のX方向とY方向に分散できるので、Y方向に隣り合うメモリゲート線13間の間隔を比較的小さくすることができ、平面レイアウトの小面積化に有利となり、半導体装置の小型化が可能になる。また、半導体装置の製造歩留りも向上することができる。また、不揮発性半導体記憶装置においては、ワード線方向であるX方向にはスペースにゆとりがあり、ビット線方向であるY方向にはスペースにゆとりがない。このため、第2の比較例のようにメモリゲート線14のコンタクト部14cをスペースにゆとりがないY方向延在させるよりも、本実施の形態のように、比較的スペースにゆとりがあるX方向にメモリゲート線14のコンタクト部14aを延在させることで、半導体装置の製造歩留りを向上させ、不揮発性半導体記憶装置全体のレイアウト面積の縮小も可能になる。   In the present embodiment, the selection gate line 9 has a second portion 9b extending in the Y direction in FIG. 1, and the contact portion 14a of the memory gate line 14 is the second portion 9b of the selection gate line 9. Since it is formed so as to extend in the X direction in FIG. 1 from the top to the element isolation region 2, the alignment margin and the dimensional variation margin in the photolithography process are in the X direction and the Y direction in FIG. It is distributed and it is easy to secure a sufficient process margin. For this reason, the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved. In addition, the reliability and performance of the semiconductor device can be improved. When the alignment margin and the dimensional variation margin in the photolithography process are concentrated only in the Y direction in FIG. 1 as in the second comparative example, the interval between the memory gate lines 13 adjacent to each other in the Y direction is increased. Although it is necessary to make it relatively large, in this embodiment, a margin for alignment and a margin for dimensional variation in the photolithography process can be distributed in the X direction and the Y direction in FIG. The distance between the lines 13 can be made relatively small, which is advantageous for reducing the area of the planar layout, and the semiconductor device can be downsized. In addition, the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved. In the nonvolatile semiconductor memory device, there is a space in the X direction that is the word line direction, and there is no space in the Y direction that is the bit line direction. For this reason, rather than extending the contact portion 14c of the memory gate line 14 in the Y direction where there is no space as in the second comparative example, the X direction where there is a relatively large space as in the present embodiment. Further, by extending the contact portion 14a of the memory gate line 14, the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved, and the layout area of the entire nonvolatile semiconductor memory device can be reduced.

次に、本実施の形態の半導体装置(不揮発性半導体記憶装置)の製造工程を図面を参照して説明する。図14〜図25は、本実施の形態の半導体装置(不揮発性半導体記憶装置)の製造工程中の要部断面図である。図14〜図25のうち、図14,図16,図18,図20,図22,図24は上記図2に対応する領域の断面図であり、図15,図17,図19,図21,図23,図25は上記図3に対応する領域の断面図である。また、図14と図15とは同じ製造工程中の断面図であり、図16と図17とは同じ製造工程中の断面図であり、図18と図19とは同じ製造工程中の断面図であり、図20と図21とは同じ製造工程中の断面図であり、図22と図23とは同じ製造工程中の断面図であり、図24と図25とは同じ製造工程中の断面図である。   Next, a manufacturing process of the semiconductor device (nonvolatile semiconductor memory device) of the present embodiment will be described with reference to the drawings. 14 to 25 are fragmentary cross-sectional views of the semiconductor device (nonvolatile semiconductor memory device) of the present embodiment during the manufacturing process. 14 to 25, FIGS. 14, 16, 18, 20, 22, and 24 are sectional views of the region corresponding to FIG. 2, and FIGS. 15, 17, 19, and 21. 23 and 25 are sectional views of the region corresponding to FIG. 14 and 15 are cross-sectional views during the same manufacturing process, FIGS. 16 and 17 are cross-sectional views during the same manufacturing process, and FIGS. 18 and 19 are cross-sectional views during the same manufacturing process. 20 and FIG. 21 are cross-sectional views during the same manufacturing process, FIGS. 22 and 23 are cross-sectional views during the same manufacturing process, and FIGS. 24 and 25 are cross-sectional views during the same manufacturing process. FIG.

まず、図14および図15に示されるように、例えば1〜10Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)1を準備する。それから、半導体基板1の主面に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法などにより絶縁体からなる素子分離領域2を形成する。   First, as shown in FIGS. 14 and 15, a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 1 made of p-type single crystal silicon having a specific resistance of about 1 to 10 Ωcm, for example, is prepared. Then, an element isolation region 2 made of an insulator is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 by, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method.

次に、p型不純物をイオン注入することなどにより、p型ウエル3を形成する。p型ウエル3は主としてメモリセル領域1Aに形成され、メモリセル領域1Aは素子分離領域2によって他の領域と電気的に分離される。それから、イオン注入法などによって、p型ウエル3の表面部(表層部)に、選択トランジスタのしきい値を調整するp型半導体領域(p型不純物領域、チャネル領域)4を形成する。   Next, the p-type well 3 is formed by ion implantation of p-type impurities. The p-type well 3 is mainly formed in the memory cell region 1A, and the memory cell region 1A is electrically isolated from other regions by the element isolation region 2. Then, a p-type semiconductor region (p-type impurity region, channel region) 4 for adjusting the threshold value of the selection transistor is formed on the surface portion (surface layer portion) of the p-type well 3 by ion implantation or the like.

次に、半導体基板1表面を清浄化処理した後、選択トランジスタのゲート絶縁膜用の絶縁膜5aをp型ウエル3の表面に熱酸化法などを用いて形成する。それから、絶縁膜5a上を含む半導体基板1上に、選択ゲート電極となる多結晶シリコン膜6および選択ゲート電極の保護用の酸化シリコン膜7を、順次堆積する。多結晶シリコン膜6は、n型不純物(例えばリン(P)など)を導入またはドープした多結晶シリコン膜、すなわちn型多結晶シリコン膜である。   Next, after cleaning the surface of the semiconductor substrate 1, an insulating film 5a for the gate insulating film of the selection transistor is formed on the surface of the p-type well 3 by using a thermal oxidation method or the like. Then, on the semiconductor substrate 1 including the insulating film 5a, a polycrystalline silicon film 6 serving as a selection gate electrode and a silicon oxide film 7 for protecting the selection gate electrode are sequentially deposited. The polycrystalline silicon film 6 is a polycrystalline silicon film into which an n-type impurity (for example, phosphorus (P) or the like) is introduced or doped, that is, an n-type polycrystalline silicon film.

次に、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、酸化シリコン膜7および多結晶シリコン膜6をパターニングし、選択トランジスタの選択ゲート電極8および選択ゲート線9を形成する。選択ゲート電極8および選択ゲート線9はパターニングされた多結晶シリコン膜6からなり、選択ゲート電極8の下の絶縁膜5aが選択トランジスタのゲート絶縁膜5となる。従って、選択ゲート電極8および選択ゲート線14(第1、第2および第3の部分14a,14b,14c)は、同工程で形成され、同層の導電体層(多結晶シリコン膜6)からなる。なお、選択ゲート電極8および選択ゲート線9のパターンの形成の際には、半導体基板1の表面に不要なダメージが入らないように、絶縁膜5aの表面が露出した段階でドライエッチングを停止する。   Next, using the photolithography technique and the dry etching technique, the silicon oxide film 7 and the polycrystalline silicon film 6 are patterned to form the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 of the selection transistor. The selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 are made of a patterned polycrystalline silicon film 6, and the insulating film 5a under the selection gate electrode 8 becomes the gate insulating film 5 of the selection transistor. Therefore, the selection gate electrode 8 and the selection gate line 14 (first, second and third portions 14a, 14b, 14c) are formed in the same process, and are formed from the same conductor layer (polycrystalline silicon film 6). Become. When forming the pattern of the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9, dry etching is stopped when the surface of the insulating film 5a is exposed so that unnecessary damage does not occur on the surface of the semiconductor substrate 1. .

次に、図16および図17に示されるように、イオン注入法などを用いて、半導体基板1(のp型ウエル3)のメモリトランジスタのチャネル領域に、しきい値調整用のp型半導体領域(p型不純物領域)10を形成する。   Next, as shown in FIGS. 16 and 17, a p-type semiconductor region for adjusting the threshold value is formed in the channel region of the memory transistor of the semiconductor substrate 1 (the p-type well 3) using an ion implantation method or the like. (P-type impurity region) 10 is formed.

次に、半導体基板1の保護用に残した絶縁膜5aを例えばフッ酸などを用いて除去した後、メモリトランジスタのゲート絶縁膜となる絶縁膜11を形成する。絶縁膜11は、例えば酸化シリコン膜(上記酸化シリコン膜11aに対応)、窒化シリコン膜(上記窒化シリコン膜11bに対応)および酸化シリコン膜(上記酸化シリコン膜11cに対応)の積層膜などからなる。絶縁膜11は、p型ウエル3の表面上や選択ゲート電極8の露出面(側壁)上に形成される。絶縁膜11のうち、酸化シリコン膜は、例えば酸化処理(熱酸化処理)により形成することができ、窒化シリコン膜は、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成することができる。例えば、絶縁膜11のうちの下部酸化シリコン膜を熱酸化により形成した後、絶縁膜11のうちの窒化シリコン膜をCVD法で堆積し、さらに、絶縁膜11のうちの上部酸化シリコン膜をCVD法と熱酸化で形成することができる。なお、絶縁膜5aを除去する際に、選択ゲート電極8上の酸化シリコン膜7を除去することもできる。   Next, the insulating film 5a left for protecting the semiconductor substrate 1 is removed using, for example, hydrofluoric acid, and then an insulating film 11 to be a gate insulating film of the memory transistor is formed. The insulating film 11 is made of, for example, a laminated film of a silicon oxide film (corresponding to the silicon oxide film 11a), a silicon nitride film (corresponding to the silicon nitride film 11b), and a silicon oxide film (corresponding to the silicon oxide film 11c). . The insulating film 11 is formed on the surface of the p-type well 3 and on the exposed surface (side wall) of the select gate electrode 8. Of the insulating film 11, a silicon oxide film can be formed by, for example, an oxidation process (thermal oxidation process), and a silicon nitride film can be formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. For example, after the lower silicon oxide film of the insulating film 11 is formed by thermal oxidation, the silicon nitride film of the insulating film 11 is deposited by the CVD method, and the upper silicon oxide film of the insulating film 11 is further CVD. It can be formed by the method and thermal oxidation. When removing the insulating film 5a, the silicon oxide film 7 on the select gate electrode 8 can be removed.

次に、絶縁膜11上を含む半導体基板1上にメモリゲート電極となる多結晶シリコン膜12を堆積する。多結晶シリコン膜12は、n型不純物(例えばリン(P)など)を導入またはドープした多結晶シリコン膜、すなわちn型多結晶シリコン膜である。   Next, a polycrystalline silicon film 12 to be a memory gate electrode is deposited on the semiconductor substrate 1 including the insulating film 11. The polycrystalline silicon film 12 is a polycrystalline silicon film into which an n-type impurity (for example, phosphorus (P) or the like) is introduced or doped, that is, an n-type polycrystalline silicon film.

次に、異方性エッチング技術により、多結晶シリコン膜12を絶縁膜11の上面が露出するまで除去し、選択ゲート電極8および選択ゲート線9の側壁に絶縁膜11を介して多結晶シリコン膜12を残存させ、多結晶シリコン膜12からなるメモリゲート電極13およびメモリゲート線14を形成する。メモリゲート電極13の下の絶縁膜11がメモリトランジスタのゲート絶縁膜となる。この多結晶シリコン膜12の異方性エッチング工程において、コンタクト部14a上にエッチングマスク層(フォトレジスト層、図示せず)を形成しておき、エッチングマスク層の下の多結晶シリコン膜12を残存させることで、選択ゲート線9のコンタクト部14aを形成する。従って、メモリゲート電極13、メモリゲート線14およびメモリゲート線14のコンタクト部14aは、同工程で形成され、同層の導電体層(多結晶シリコン膜12)からなる。また、メモリゲート電極13とは反対側の選択ゲート電極8の側壁にも、多結晶シリコン膜12からなる側壁スペーサ15が形成される。   Next, the polycrystalline silicon film 12 is removed by anisotropic etching until the upper surface of the insulating film 11 is exposed, and the polycrystalline silicon film is formed on the sidewalls of the selection gate electrode 8 and the selection gate line 9 via the insulating film 11. Thus, the memory gate electrode 13 and the memory gate line 14 made of the polycrystalline silicon film 12 are formed. The insulating film 11 under the memory gate electrode 13 becomes a gate insulating film of the memory transistor. In the anisotropic etching process of the polycrystalline silicon film 12, an etching mask layer (photoresist layer, not shown) is formed on the contact portion 14a, and the polycrystalline silicon film 12 under the etching mask layer remains. As a result, the contact portion 14a of the select gate line 9 is formed. Therefore, the memory gate electrode 13, the memory gate line 14, and the contact portion 14a of the memory gate line 14 are formed in the same process and are formed of the same conductive layer (polycrystalline silicon film 12). A sidewall spacer 15 made of the polycrystalline silicon film 12 is also formed on the sidewall of the selection gate electrode 8 on the side opposite to the memory gate electrode 13.

次に、図18および図19に示されるように、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、側壁スペーサ15を除去する。それから、露出する絶縁膜11の上層の酸化シリコン膜とその下層の窒化シリコン膜とを、例えばフッ酸と熱リン酸などを用いて除去する。   Next, as shown in FIGS. 18 and 19, the sidewall spacer 15 is removed by using a photolithography technique and a dry etching technique. Then, the upper silicon oxide film and the lower silicon nitride film exposed in the insulating film 11 are removed using, for example, hydrofluoric acid and hot phosphoric acid.

次に、図20および図21に示されるように、低濃度のn型不純物のイオン注入を行い、ドレイン部に低濃度n型半導体領域16を形成し、ソース部に低濃度n型半導体領域17を形成する。ドレイン部の低濃度n型半導体領域16とソース部の低濃度n型半導体領域17とは、同じイオン注入工程により形成されるが、他の形態として、フォトリソグラフィ技術とレジスト膜を用いて別々のイオン注入工程によって形成することもできる。   Next, as shown in FIGS. 20 and 21, ion implantation of low-concentration n-type impurities is performed to form a low-concentration n-type semiconductor region 16 in the drain portion and a low-concentration n-type semiconductor region 17 in the source portion. Form. The low-concentration n-type semiconductor region 16 in the drain part and the low-concentration n-type semiconductor region 17 in the source part are formed by the same ion implantation process. However, as another form, the photolithography technique and a resist film are used separately. It can also be formed by an ion implantation process.

次に、絶縁膜11の下層の酸化シリコン膜の露出する部分を例えばフッ酸などで除去した後、半導体基板1上に酸化シリコン膜を堆積してこの酸化シリコン膜を異方性エッチングすることで、選択ゲート電極8、選択ゲート線9、メモリゲート電極13およびメモリゲート線14の側壁に酸化シリコンなどの絶縁体からなる側壁スペーサ18を形成する。   Next, after the exposed portion of the silicon oxide film under the insulating film 11 is removed with, for example, hydrofluoric acid, a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate 1 and this silicon oxide film is anisotropically etched. Side wall spacers 18 made of an insulator such as silicon oxide are formed on the side walls of selection gate electrode 8, selection gate line 9, memory gate electrode 13 and memory gate line.

次に、n型不純物をイオン注入することにより、選択トランジスタのドレイン領域(n型半導体領域、n型不純物領域)19とメモリトランジスタのソース領域(n型半導体領域、n型不純物領域)20を形成する。ドレイン領域19はドレイン部の低濃度n型半導体領域16よりも不純物濃度が高く、ソース領域20は、ソース部の低濃度n型半導体領域17よりも不純物濃度が高い。このようにして、フラッシュメモリ(不揮発性半導体記憶装置)のメモリセル30が形成される。   Next, the drain region (n-type semiconductor region, n-type impurity region) 19 of the selection transistor and the source region (n-type semiconductor region, n-type impurity region) 20 of the memory transistor are formed by ion implantation of n-type impurities. To do. The drain region 19 has a higher impurity concentration than the low concentration n-type semiconductor region 16 in the drain portion, and the source region 20 has a higher impurity concentration than the low concentration n-type semiconductor region 17 in the source portion. In this manner, the memory cell 30 of the flash memory (nonvolatile semiconductor memory device) is formed.

次に、図22および図23に示されるように、選択ゲート電極8、選択ゲート線9、メモリゲート電極13、メモリゲート線14、ドレイン領域19およびソース領域20の表面を露出させ、例えばコバルト(Co)膜を堆積して熱処理することによって、選択ゲート電極8、選択ゲート線9、メモリゲート電極13、メモリゲート線14、ドレイン領域19およびソース領域20の上部(表面)に、それぞれ金属シリサイド膜(コバルトシリサイド膜、例えばCoSi膜)21を形成する。これにより、拡散抵抗やコンタクト抵抗を低抵抗化することができる。その後、未反応のコバルト膜は除去する。 Next, as shown in FIGS. 22 and 23, the surfaces of the selection gate electrode 8, the selection gate line 9, the memory gate electrode 13, the memory gate line 14, the drain region 19 and the source region 20 are exposed, for example, cobalt ( Co) film is deposited and heat-treated to form a metal silicide film on the top (surface) of the selection gate electrode 8, selection gate line 9, memory gate electrode 13, memory gate line 14, drain region 19 and source region 20, respectively. (Cobalt silicide film, eg, CoSi 2 film) 21 is formed. Thereby, diffusion resistance and contact resistance can be reduced. Thereafter, the unreacted cobalt film is removed.

次に、図24および図25に示されるように、半導体基板1上に絶縁膜(層間絶縁膜)22を形成する。すなわち、選択ゲート電極8およびメモリゲート電極13を覆うように、金属シリサイド膜21上を含む半導体基板1上に、絶縁膜22を形成する。絶縁膜22は、例えば相対的に薄い窒化シリコン22aとその上の相対的に厚い酸化シリコン22bの積層膜などからなる。絶縁膜22は層間絶縁膜として機能することができる。必要に応じて、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法などにより絶縁膜22の上面の平坦化処理を行うこともできる。   Next, as shown in FIGS. 24 and 25, an insulating film (interlayer insulating film) 22 is formed on the semiconductor substrate 1. That is, the insulating film 22 is formed on the semiconductor substrate 1 including the metal silicide film 21 so as to cover the select gate electrode 8 and the memory gate electrode 13. The insulating film 22 is made of, for example, a laminated film of a relatively thin silicon nitride 22a and a relatively thick silicon oxide 22b thereon. The insulating film 22 can function as an interlayer insulating film. If necessary, the upper surface of the insulating film 22 can be planarized by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like.

次に、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、絶縁膜22をドライエッチングすることにより、絶縁膜22にコンタクトホール23を形成する。   Next, the contact hole 23 is formed in the insulating film 22 by dry etching the insulating film 22 using a photolithography technique and a dry etching technique.

次に、コンタクトホール23内に、タングステン(W)などからなるプラグ24(プラグ24を含む)を形成する。プラグ24は、例えば、コンタクトホール23の内部を含む絶縁膜22上にバリア膜(例えば窒化チタン膜)を形成した後、タングステン膜をCVD法などによってバリア膜上にコンタクトホール23を埋めるように形成し、絶縁膜22上の不要なタングステン膜およびバリア膜をCMPまたはエッチバック法などによって除去することにより形成することができる。   Next, plugs 24 (including plugs 24) made of tungsten (W) or the like are formed in the contact holes 23. The plug 24 is formed, for example, by forming a barrier film (for example, titanium nitride film) on the insulating film 22 including the inside of the contact hole 23 and then filling the contact hole 23 on the barrier film by a CVD method or the like. Then, an unnecessary tungsten film and barrier film on the insulating film 22 can be removed by CMP or an etch back method.

次に、プラグ24が埋め込まれた絶縁膜22上に、配線(第1配線層)25を形成する。例えば、プラグ24が埋め込まれた絶縁膜22上にバリア導体膜25a(例えばチタン膜または窒化チタン膜あるいはそれらの積層膜)、アルミニウム膜25bおよびバリア導体膜25c(例えばチタン膜または窒化チタン膜あるいはそれらの積層膜)をスパッタリング法などによって順に形成し、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術などを用いてパターニングすることで、配線25を形成することができる。配線25は、上記のようなアルミニウム配線に限定されず種々変更可能であり、例えばタングステン配線や銅配線(例えばダマシン法で形成した埋込銅配線)とすることもできる。その後、更に層間絶縁膜や上層の配線層などが形成されるが、ここではその説明は省略する。第2層配線以降はダマシン法により形成した埋込銅配線とすることもできる。   Next, a wiring (first wiring layer) 25 is formed on the insulating film 22 in which the plug 24 is embedded. For example, a barrier conductor film 25a (for example, a titanium film or a titanium nitride film or a laminated film thereof), an aluminum film 25b and a barrier conductor film 25c (for example, a titanium film or a titanium nitride film or the like) are formed on the insulating film 22 in which the plug 24 is embedded. In this case, the wiring 25 can be formed by patterning using a photolithography technique and a dry etching technique. The wiring 25 is not limited to the aluminum wiring as described above and can be variously changed. For example, a tungsten wiring or a copper wiring (for example, a buried copper wiring formed by a damascene method) can be used. Thereafter, an interlayer insulating film, an upper wiring layer, and the like are further formed, but the description thereof is omitted here. The buried copper wiring formed by the damascene method can be used after the second layer wiring.

(実施の形態2)
図26は、本発明の他の実施の形態の半導体装置(不揮発性半導体記憶装置)の要部平面図である。図26は、上記実施の形態1の図1にほぼ対応する平面図である。また、メモリセルの断面構造などは、上記本実施の形態1と同様の構造を有しているので、ここではその説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 26 is a fragmentary plan view of a semiconductor device (nonvolatile semiconductor memory device) according to another embodiment of the present invention. FIG. 26 is a plan view substantially corresponding to FIG. 1 of the first embodiment. Further, since the cross-sectional structure of the memory cell has the same structure as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.

上記実施の形態1の半導体装置では、メモリゲート線14(多結晶シリコン膜12)は一本置きに配線25およびプラグ23dを介して電気的に接続されていたが、図26に示される本実施の形態の半導体装置では、メモリゲート線14(多結晶シリコン膜12)は7本置きに配線25およびプラグ23dを介して電気的に接続されている。すなわち、互いに電気的に接続されたメモリゲート線14の間には他の7本のメモリゲート線14が存在する。   In the semiconductor device according to the first embodiment, every other memory gate line 14 (polycrystalline silicon film 12) is electrically connected via the wiring 25 and the plug 23d, but this embodiment shown in FIG. In the semiconductor device of this form, every seven memory gate lines 14 (polycrystalline silicon film 12) are electrically connected via wiring 25 and plug 23d. That is, the other seven memory gate lines 14 exist between the memory gate lines 14 that are electrically connected to each other.

図26に示される半導体装置では、各選択ゲート線9の第2の部分9bの位置と、その選択ゲート線9の側壁上のメモリゲート線14のコンタクト部14aの位置とをずらして、各メモリゲート線14のコンタクト部14a上に開口するコンタクトホール23dのX方向の位置をずらしている。これにより、Y方向に隣り合うメモリゲート線14のコンタクト部14aとプラグ24dとの接続位置をX方向にずらし、メモリゲート線14のコンタクト部14aとプラグ24dとの接続部のX方向の位置を、n番目、n+8番目〜n+8m番目(n,m:整数)のメモリゲート線14で同じにし、n番目、n+8番目〜n+8m番目(n,m:整数)のメモリゲート線14同士を、Y方向に延在する同じ配線25により電気的に接続している。各選択ゲート線9の第2の部分9bの位置と、その選択ゲート線9の側壁上のメモリゲート線14のコンタクト部14aの位置とをずらして、各メモリゲート線14のコンタクト部14a上に開口するコンタクトホール23dのX方向の位置をずらすことで、Y方向に延在する所望の配線25に各メモリゲート線14を電気的に接続することができる。   In the semiconductor device shown in FIG. 26, the position of the second portion 9b of each select gate line 9 and the position of the contact portion 14a of the memory gate line 14 on the side wall of the select gate line 9 are shifted to each memory The position in the X direction of the contact hole 23d opened on the contact portion 14a of the gate line 14 is shifted. As a result, the connection position between the contact portion 14a of the memory gate line 14 adjacent to the Y direction and the plug 24d is shifted in the X direction, and the position in the X direction of the connection portion between the contact portion 14a of the memory gate line 14 and the plug 24d is determined. , N + 8th to n + 8mth (n, m: integer) memory gate lines 14, and the nth, n + 8th to n + 8mth (n, m: integer) memory gate lines 14 are connected in the Y direction. Are electrically connected by the same wiring 25 extending to the bottom. The position of the second portion 9b of each select gate line 9 and the position of the contact portion 14a of the memory gate line 14 on the side wall of the select gate line 9 are shifted so as to be on the contact portion 14a of each memory gate line 14. By shifting the position of the opening contact hole 23d in the X direction, each memory gate line 14 can be electrically connected to a desired wiring 25 extending in the Y direction.

なお、上記実施の形態1では1本置きに、本実施の形態では7本置きにメモリゲート線14が配線25に接続されているが、必要に応じた本数置きにメモリゲート線14を配線25に接続することができる。   Note that the memory gate lines 14 are connected to the wiring 25 every other line in the first embodiment and every seven lines in the present embodiment, but the memory gate lines 14 are connected to the wiring 25 every other line as necessary. Can be connected to.

本実施の形態においても、上記実施の形態1とほぼ同様の効果をえることができる。   Also in the present embodiment, substantially the same effect as in the first embodiment can be obtained.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本実施の形態では、MONOSを用いたスプリットゲート型のメモリセルについて説明したが、これを1トランジスタ型のNOR型フラッシュメモリ等に適用することも可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, although a split gate type memory cell using MONOS has been described in this embodiment, it can be applied to a one-transistor type NOR flash memory or the like.

本発明は、不揮発性半導体記憶装置を含む半導体装置に適用して好適なものである。   The present invention is suitable for application to a semiconductor device including a nonvolatile semiconductor memory device.

本発明の実施の形態1の半導体装置の要部平面図である。1 is a plan view of a principal part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1の半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. メモリセルの模式的な断面構造を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the typical cross-section of a memory cell. 「書込」、「消去」および「読出」時における選択メモリセルの各部位への電圧の印加条件の一例を示す表である。6 is a table showing an example of voltage application conditions to each part of a selected memory cell during “write”, “erase”, and “read”. 本発明の実施の形態1の半導体装置の要部回路図(等価回路図)である。1 is a main part circuit diagram (equivalent circuit diagram) of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態1の半導体装置の要部平面図である。1 is a plan view of a principal part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 第1の比較例の半導体装置の要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor device of the 1st comparative example. 第1の比較例の半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device of a 1st comparative example. 第1の比較例の半導体装置における、書込み動作時の問題点を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the problem at the time of write-in operation | movement in the semiconductor device of a 1st comparative example. 選択メモリセルへの書込み動作時の非選択メモリセルの書込みディスターブを示すグラフである。It is a graph which shows the write disturb of the non-selected memory cell at the time of the write operation to the selected memory cell. 第2の比較例の半導体装置の要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor device of the 2nd comparative example. 第2の比較例の半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device of the 2nd comparative example. 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 図14に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 15 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 14; 図15に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 15; 図16に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 17 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 16; 図17に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 18 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 17; 図18に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 19 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 18; 図19に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 20 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 19; 図20に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 21 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 20; 図21に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 22 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 21; 図22に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 23 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 22; 図23に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図である。FIG. 24 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 23; 本発明の実施の形態2の半導体装置の要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor device of Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
1A メモリセル領域
1B ソースダミー領域
1C ワードシャント領域
2 素子分離領域
3 p型ウエル
4 p型半導体領域
5 ゲート絶縁膜
5a 絶縁膜
6 多結晶シリコン膜
7 酸化シリコン膜
8 選択ゲート電極
9 選択ゲート線
9a 第1の部分
9b 第2の部分
9c 幅広部
10 p型半導体領域
11 絶縁膜
12 多結晶シリコン膜
13 メモリゲート電極
14 メモリゲート線
14a コンタクト部
14b コンタクト部
14c コンタクト部
15 側壁スペーサ
16 低濃度n型半導体領域
17 低濃度n型半導体領域
18 側壁スペーサ
19 ドレイン領域
20 ソース領域
21 金属シリサイド膜
22 絶縁膜
22a 窒化シリコン
22b 酸化シリコン
23 コンタクトホール
23a コンタクトホール
23b コンタクトホール
23c コンタクトホール
23d コンタクトホール
23e コンタクトホール
23f コンタクトホール
24 プラグ
24d プラグ
24e プラグ
24f プラグ
25 配線
25d 配線
30 メモリセル
BL1〜BL6 ビット線
CGL1〜CGL4 選択ゲート線
MGL1〜MGL4 メモリゲート線
MMG1,MMG2 メモリゲート配線
MSL1,MSL2 ソース線
1 semiconductor substrate 1A memory cell region 1B source dummy region 1C word shunt region 2 element isolation region 3 p-type well 4 p-type semiconductor region 5 gate insulating film 5a insulating film 6 polycrystalline silicon film 7 silicon oxide film 8 selection gate electrode 9 selection Gate line 9a First portion 9b Second portion 9c Wide portion 10 P-type semiconductor region 11 Insulating film 12 Polycrystalline silicon film 13 Memory gate electrode 14 Memory gate line 14a Contact portion 14b Contact portion 14c Contact portion 15 Side wall spacer 16 Low Concentration n-type semiconductor region 17 Low-concentration n-type semiconductor region 18 Side wall spacer 19 Drain region 20 Source region 21 Metal silicide film 22 Insulating film 22a Silicon nitride 22b Silicon oxide 23 Contact hole 23a Contact hole 23b Contact hole 23c Contact hole 23e contact hole 23e contact hole 23f contact hole 24 plug 24d plug 24e plug 24f plug 25 wiring 25d wiring 30 memory cells BL1 to BL6 bit lines CGL1 to CGL4 selection gate lines MGL1 to MGL4 memory gate lines MMG1, MMG2 memory gate wiring MSL1, MSL2 source line

Claims (12)

半導体基板に形成された複数の不揮発性メモリセルを含むメモリアレイを有する半導体装置であって、
複数の第1不揮発性メモリセルは、
前記半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜と、
前記第1ゲート絶縁膜上に形成された第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極の側面及び前記半導体基板上に形成された第1電荷蓄積層と、
前記第1電荷蓄積層上で前記第1ゲート電極の側面に前記第1電荷蓄積層を介して形成された第2ゲート電極とを有し、
複数の第2不揮発性メモリセルは、前記第1不揮発性メモリセルと第1方向において隣接して配置されており、
前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁膜と、
前記第2ゲート絶縁膜上に形成された第3ゲート電極と、
前記第2ゲート電極の側面及び前記半導体基板上に形成された第2電荷蓄積層と、
前記第2電荷蓄積層上で前記第3ゲート電極の側面に前記第2電荷蓄積層を介して形成された第4ゲート電極とを有し、
前記複数の第1不揮発性メモリセルと前記複数の第2不揮発性メモリセルは、前記第2ゲート電極と前記第4ゲート電極とが隣接するように形成され、
前記第1ゲート電極及び第2ゲート電極が前記第1方向と交差する第2方向に延在することにより、前記複数の第1不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で前記第2方向に並び、
前記第3ゲート電極及び前記第4ゲート電極が前記第2方向に延在することにより、前記複数の第2不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で前記第2方向に並び、
前記第2ゲート電極は、前記第1方向において前記第4ゲート電極に向かうように延在して終端する第1コンタクト部を含み、
前記第4ゲート電極は、前記第1方向において前記第2ゲート電極に向かうように延在して終端する第2コンタクト部を含み、
前記第1および第2コンタクト部は、前記第2方向にずれて形成されており、
前記第2ゲート電極と前記第4ゲート電極とは、前記第2ゲート電極及び前記第4ゲート電極と同層の導電膜では接続されていないことを特徴とした半導体装置。
A semiconductor device having a memory array including a plurality of nonvolatile memory cells formed on a semiconductor substrate,
The plurality of first nonvolatile memory cells are:
A first gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first charge storage layer formed on a side surface of the first gate electrode and the semiconductor substrate;
A second gate electrode formed on the side surface of the first gate electrode on the first charge storage layer via the first charge storage layer;
The plurality of second nonvolatile memory cells are disposed adjacent to the first nonvolatile memory cell in the first direction,
A second gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A third gate electrode formed on the second gate insulating film;
A side surface of the second gate electrode and a second charge storage layer formed on the semiconductor substrate;
A fourth gate electrode formed on the side surface of the third gate electrode on the second charge storage layer via the second charge storage layer;
The plurality of first nonvolatile memory cells and the plurality of second nonvolatile memory cells are formed such that the second gate electrode and the fourth gate electrode are adjacent to each other.
Since the first gate electrode and the second gate electrode extend in a second direction intersecting the first direction, the plurality of first nonvolatile memory cells are electrically connected to each other in the second state. Line up in the direction,
When the third gate electrode and the fourth gate electrode extend in the second direction, the plurality of second nonvolatile memory cells are arranged in the second direction in an electrically connected state,
The second gate electrode includes a first contact portion extending and terminating in the first direction toward the fourth gate electrode,
The fourth gate electrode includes a second contact portion that extends and terminates toward the second gate electrode in the first direction,
The first and second contact portions are formed to be shifted in the second direction,
The semiconductor device, wherein the second gate electrode and the fourth gate electrode are not connected by a conductive film in the same layer as the second gate electrode and the fourth gate electrode.
半導体基板に形成された複数の不揮発性メモリセルを含むメモリアレイを有する半導体装置であって、
複数の第1不揮発性メモリセルは、
前記半導体基板上に形成された第1ゲート絶縁膜と、
前記第1ゲート絶縁膜上に形成された第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極の側面及び前記半導体基板上に形成された第1電荷蓄積層と、
前記第1電荷蓄積層上で前記第1ゲート電極の側面に前記第1電荷蓄積層を介して形成された第2ゲート電極とを有し、
複数の第2不揮発性メモリセルは、前記第1不揮発性メモリセルと第1方向において隣接して配置されており、
前記半導体基板上に形成された第2ゲート絶縁膜と、
前記第2ゲート絶縁膜上に形成された第3ゲート電極と、
前記第2ゲート電極の側面及び前記半導体基板上に形成された第2電荷蓄積層と、
前記第2電荷蓄積層上で前記第3ゲート電極の側面に前記第2電荷蓄積層を介して形成された第4ゲート電極とを有し、
前記複数の第1不揮発性メモリセルと前記複数の第2不揮発性メモリセルは、前記第2ゲート電極と前記第4ゲート電極とが隣接するように形成され、
前記第1ゲート電極及び第2ゲート電極が前記第1方向と交差する第2方向に延在することにより、前記複数の第1不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で前記第2方向に並び、
前記第3ゲート電極及び前記第4ゲート電極が前記第2方向に延在することにより、前記複数の第2不揮発性メモリセルは、電気的に接続された状態で前記第2方向に並び、
前記第2ゲート電極は、前記第1方向において前記第4ゲート電極に向かうように延在して終端する第1コンタクト部を含み、
前記第4ゲート電極は、前記第1方向において前記第2ゲート電極に向かうように延在して終端する第2コンタクト部を含み、
前記第1および第2コンタクト部は、前記第2方向にずれて形成されており、
前記メモリアレイ上には、第1絶縁膜が形成され、
前記第1絶縁膜中には、前記第1コンタクト部に接続する第1プラグおよび前記第2コンタクト部に接続する第2プラグとが形成され、
前記第1プラグ上には、前記第1プラグを介して前記第2ゲート電極に第1電圧を印加可能な第1配線が形成され、
前記第2プラグ上には、前記第2プラグを介して前記第4ゲート電極に前記第1電圧とは異なる第2電圧を印加可能な第2配線が形成され、
前記第1および第2配線は、前記第2方向にずれて形成され、かつ、それぞれ前記第1方向に延在していることを特徴とした半導体装置。
A semiconductor device having a memory array including a plurality of nonvolatile memory cells formed on a semiconductor substrate,
The plurality of first nonvolatile memory cells are:
A first gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first charge storage layer formed on a side surface of the first gate electrode and the semiconductor substrate;
A second gate electrode formed on the side surface of the first gate electrode on the first charge storage layer via the first charge storage layer;
The plurality of second nonvolatile memory cells are disposed adjacent to the first nonvolatile memory cell in the first direction,
A second gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A third gate electrode formed on the second gate insulating film;
A side surface of the second gate electrode and a second charge storage layer formed on the semiconductor substrate;
A fourth gate electrode formed on the side surface of the third gate electrode on the second charge storage layer via the second charge storage layer;
The plurality of first nonvolatile memory cells and the plurality of second nonvolatile memory cells are formed such that the second gate electrode and the fourth gate electrode are adjacent to each other.
Since the first gate electrode and the second gate electrode extend in a second direction intersecting the first direction, the plurality of first nonvolatile memory cells are electrically connected to each other in the second state. Line up in the direction,
When the third gate electrode and the fourth gate electrode extend in the second direction, the plurality of second nonvolatile memory cells are arranged in the second direction in an electrically connected state,
The second gate electrode includes a first contact portion extending and terminating in the first direction toward the fourth gate electrode,
The fourth gate electrode includes a second contact portion that extends and terminates toward the second gate electrode in the first direction,
The first and second contact portions are formed to be shifted in the second direction,
A first insulating film is formed on the memory array,
A first plug connected to the first contact portion and a second plug connected to the second contact portion are formed in the first insulating film,
A first wiring capable of applying a first voltage to the second gate electrode through the first plug is formed on the first plug,
A second wiring capable of applying a second voltage different from the first voltage to the fourth gate electrode through the second plug is formed on the second plug,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second wirings are formed to be shifted in the second direction and extend in the first direction .
請求項1に記載の半導体装置において、
さらに、
前記メモリアレイ上に形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜に形成された前記第1コンタクト部と接続する第1プラグおよび前記第2コンタクト部と接続する第2プラグと、
前記第1プラグと接続する第1配線および前記第2プラグと接続する第2配線とを有ることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 ,
further,
A first insulating film formed on the memory array;
A first plug connected to the first contact portion formed in the first insulating film and a second plug connected to the second contact portion ;
Semiconductor device characterized that you have a second wiring connected to the first wiring and the second plug connected to the first plug.
請求項3に記載の半導体装置において、
前記第1および第2配線は、前記第2方向にずれて形成され、かつ、前記第1方向に延在していることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second wirings are formed to be shifted in the second direction and extend in the first direction.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置において、
さらに、前記半導体基板に形成された素子分離領域を有し、
前記第1および第2コンタクト部は、前記素子分離領域上に配置されていることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
Furthermore, it has an element isolation region formed in the semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second contact portions are disposed on the element isolation region.
請求項5に記載の半導体装置において、
前記素子分離領域は、前記半導体基板に形成された溝内に埋め込まれた第2絶縁膜によって構成されていることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5,
The device isolation region is constituted by a second insulating film embedded in a groove formed in the semiconductor substrate.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第2および第4ゲート電極はサイドウォール状に形成されていることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
The semiconductor device, wherein the second and fourth gate electrodes are formed in a sidewall shape.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1ゲート電極上、前記第2ゲート電極上、前記第3ゲート電極上、前記第4ゲート電極上、前記第1コンタクト部上および前記第2コンタクト部上には、シリサイド膜が形成されていることを特徴とした半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
A silicide film is formed on the first gate electrode, the second gate electrode, the third gate electrode, the fourth gate electrode, the first contact portion, and the second contact portion. A semiconductor device characterized by the above.
請求項8に記載の半導体装置において、
前記シリサイド膜はコバルトシリサイド膜であることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8,
The semiconductor device, wherein the silicide film is a cobalt silicide film.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第1および第2電荷蓄積層は、窒化シリコン膜を含むことを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9,
The semiconductor device, wherein the first and second charge storage layers include a silicon nitride film.
請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記第2方向は、前記第1方向と直交する方向であることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second direction is a direction orthogonal to the first direction.
請求項4に記載の半導体装置において、
前記第1および第2不揮発性メモリセルは、前記半導体基板中に形成されたソース領域を介して隣接することにより、前記ソース領域を共有し、
前記ソース領域は、前記第2方向に延在し、
前記第1不揮発性メモリセルは、前記半導体基板中に形成された第1ドレイン領域を有し、
前記第1ドレイン領域は、前記第1方向において前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極を介して前記ソース領域と反対側に形成され、
前記第2不揮発性メモリセルは、前記半導体基板中に形成された第2ドレイン領域を有し、
前記第2ドレイン領域は、前記第1方向において前記第3ゲート電極及び前記第4ゲート電極を介して前記ソース領域と反対側に形成され、
前記第1ドレイン領域は、前記第1絶縁膜に形成された第3プラグと接続し、
前記第2ドレイン領域は、前記第1絶縁膜に形成された第4プラグと接続し、
前記第1ドレイン領域と前記第2ドレイン領域は、前記第3プラグと前記第4プラグとを介して前記第1絶縁膜上に形成され、かつ、前記第1方向に延在する第3配線により電気的に接続されていることを特徴とした半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4,
The first and second nonvolatile memory cells share the source region by being adjacent via a source region formed in the semiconductor substrate,
The source region extends in the second direction;
The first nonvolatile memory cell has a first drain region formed in the semiconductor substrate,
The first drain region is formed on the opposite side of the source region via the first gate electrode and the second gate electrode in the first direction,
The second nonvolatile memory cell has a second drain region formed in the semiconductor substrate,
The second drain region is formed on the opposite side of the source region via the third gate electrode and the fourth gate electrode in the first direction,
The first drain region is connected to a third plug formed in the first insulating film,
The second drain region is connected to a fourth plug formed in the first insulating film,
The first drain region and the second drain region are formed on the first insulating film via the third plug and the fourth plug, and are formed by a third wiring extending in the first direction. A semiconductor device which is electrically connected.
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