JP5792759B2 - Memory system having a switch element - Google Patents

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本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、より詳細には、分離した電荷蓄積層を有する半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a separated charge storage layer and a manufacturing method thereof.

データの書き換えが可能で、電源をOFFしても記憶データを保持し続ける半導体装置である不揮発性メモリが広く利用されている。代表的な不揮発性メモリであるフラッシュメモリにおいては、メモリセルを構成するトランジスタが電荷蓄積層と呼ばれるフローティングゲートもしくは絶縁膜を有している。この電荷蓄積層に電荷を蓄積させることによりデータを記憶する。絶縁膜を電荷蓄積層とするフラッシュメモリとしてONO(Oxide Nitride Oxide)膜中の電荷蓄積層に電荷を蓄積させるSONOS(Silicon Oxide Nitride Oxide Silicon)型構造のフラッシュメモリがある。特許文献1にはSONOS型構造のフラッシュメモリの1つとして、ソースとドレインとを入れ替えて対称的に動作させる仮想接地型メモリセルを有するフラッシュメモリ(従来例1)が開示されている。   Nonvolatile memories, which are semiconductor devices that can rewrite data and retain stored data even when the power is turned off, are widely used. In a flash memory, which is a typical nonvolatile memory, a transistor constituting a memory cell has a floating gate or an insulating film called a charge storage layer. Data is stored by accumulating charges in the charge accumulation layer. There is a SONOS (Silicon Oxide Nitride Oxide Silicon) type flash memory that accumulates charges in a charge storage layer in an ONO (Oxide Nitride Oxide) film as a flash memory having an insulating film as a charge storage layer. Patent Document 1 discloses a flash memory (conventional example 1) having virtual ground type memory cells that operate symmetrically by switching the source and drain as one of the SONOS type flash memories.

図1に従来例1に係るフラッシュメモリの断面図を示す。図1を参照に、半導体基板10上にトンネル絶縁膜12、電荷蓄積層14、トップ絶縁膜16が順次設けられている。半導体基板10内に、ソースおよびドレインを兼ねるビットライン18が延伸して設けられている。ビットライン18間のトップ絶縁膜16上に、ゲート電極24が設けられている。ビットライン18間の間隔Lがチャネル長である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a flash memory according to Conventional Example 1. Referring to FIG. 1, a tunnel insulating film 12, a charge storage layer 14, and a top insulating film 16 are sequentially provided on a semiconductor substrate 10. A bit line 18 serving as a source and a drain extends in the semiconductor substrate 10. A gate electrode 24 is provided on the top insulating film 16 between the bit lines 18. An interval L between the bit lines 18 is a channel length.

ビットライン18(BL1)とビットライン18(BL2)とを、ソースとドレインとで入れ替えて動作させることにより、電荷蓄積領域C1と電荷蓄積領域C2とに電荷を蓄積することができる。これにより、1トランジスタに2ビットのデータを記憶することが可能となる。   By operating the bit line 18 (BL1) and the bit line 18 (BL2) by switching between the source and the drain, charges can be stored in the charge storage region C1 and the charge storage region C2. Thereby, 2-bit data can be stored in one transistor.

例えば、特許文献2および特許文献3には、半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、ゲート電極の側壁の一部もしくはゲート電極の側壁の一部およびゲート絶縁膜の一部を除去し、この除去した領域に電荷蓄積層を形成することで、分離した電荷蓄積層を形成する製造方法が開示されている。   For example, in Patent Document 2 and Patent Document 3, a gate electrode is formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and a part of the side wall of the gate electrode or a part of the side wall of the gate electrode and a part of the gate insulating film are disclosed. A manufacturing method is disclosed in which a charge storage layer is formed by removing the substrate and forming a charge storage layer in the removed region.

米国特許第6011725号明細書US Pat. No. 6,011,725 特開2005−108915号公報JP 2005-108915 A 特開2004−343014号公報JP 2004-343014 A

近年、メモリセルの高集積化、微細化の要求が大きくなっている。メモリセルの高集積化、微細化が進み、チャネル長が短くなると、電荷蓄積領域C1およびC2が互いに接近し合う。これにより、CBD(Complementary bit disturb)と呼ばれる、電荷蓄積領域に蓄積した電荷が互いに干渉し合う現象の影響が大きくなり、互いの電荷の切り分け(つまり、データの読み分け)が難しくなる。   In recent years, demands for high integration and miniaturization of memory cells are increasing. As the memory cells are highly integrated and miniaturized and the channel length is shortened, the charge storage regions C1 and C2 approach each other. As a result, the effect of a phenomenon called CBD (Complementary bit disturb) in which the charges accumulated in the charge accumulation region interfere with each other is increased, making it difficult to separate the charges from each other (that is, to read the data).

例えば、図2に示すような構造を採用して、電荷蓄積領域に蓄積した電荷のチャネル方向での移動を抑制することにより、CBDの影響を抑える方法が提案されている。図2を 参照に、ビットライン18間の半導体基板10上であり、ゲート電極24の中央下にゲート絶縁膜22が設けられている。ゲート絶縁膜22の両側に電荷蓄積層14が分離して設けられている。このように、ゲート絶縁膜22を挟んで電荷蓄積層14を分離して設けることで、電荷蓄積領域に蓄積した電荷のチャネル方向での移動を抑制でき、CBDの影響を抑えることができる。   For example, a method of suppressing the influence of CBD by adopting a structure as shown in FIG. 2 and suppressing the movement of charges accumulated in the charge accumulation region in the channel direction has been proposed. Referring to FIG. 2, a gate insulating film 22 is provided on the semiconductor substrate 10 between the bit lines 18 and below the center of the gate electrode 24. The charge storage layer 14 is provided separately on both sides of the gate insulating film 22. Thus, by providing the charge storage layer 14 separately with the gate insulating film 22 interposed therebetween, the movement of the charge stored in the charge storage region in the channel direction can be suppressed, and the influence of CBD can be suppressed.

また、チャネル長が短くなると、チャネル中央部の電荷蓄積層へ電荷が蓄積され易くなり、連続読み書き時の信頼性の低下を招く。しかしながら、図2に示す構造では、チャネル中央部にゲート絶縁膜22が設けられているため、チャネル中央部に電荷が蓄積することを抑制できる。これにより、連続読み書き時の信頼性の低下も同時に防ぐことが可能となる。   Further, when the channel length is shortened, charges are likely to be accumulated in the charge accumulation layer at the center of the channel, leading to a decrease in reliability during continuous reading and writing. However, in the structure shown in FIG. 2, since the gate insulating film 22 is provided in the center of the channel, it is possible to suppress the accumulation of charges in the center of the channel. Thereby, it is possible to prevent a decrease in reliability at the time of continuous reading and writing.

ここで、分離した電荷蓄積層14を形成する製造方法の一例を図3(a)から図3(c)を用い説明する。なお、簡略化のため、トンネル絶縁膜12およびトップ絶縁膜16については、図示および説明を省略する。図3(a)を参照に、半導体基板10上にゲート絶縁膜22を介してゲート電極24を形成する。図3(b)を参照に、ゲート電極24の中央下にゲート絶縁膜22が残存するよう、ゲート絶縁膜22を両側面からエッチングする。図3(c)を参照に、ゲート絶縁膜22をエッチングした領域に電荷蓄積層14を形成する。これにより、ゲート絶縁膜22を挟んで分離した電荷蓄積層14を形成することができる。   Here, an example of a manufacturing method for forming the separated charge storage layer 14 will be described with reference to FIGS. For simplification, illustration and description of the tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16 are omitted. Referring to FIG. 3A, a gate electrode 24 is formed on the semiconductor substrate 10 via a gate insulating film 22. Referring to FIG. 3B, the gate insulating film 22 is etched from both side surfaces so that the gate insulating film 22 remains below the center of the gate electrode 24. Referring to FIG. 3C, the charge storage layer 14 is formed in the region where the gate insulating film 22 is etched. Thereby, the charge storage layer 14 separated with the gate insulating film 22 interposed therebetween can be formed.

しかしながら、図3(b)に示すような、ゲート絶縁膜22を両側面からエッチングする際に、図4に示すように、ゲート絶縁膜22の幅が狭くなることで、ゲート電極24が倒れてしまう場合がある。   However, when the gate insulating film 22 is etched from both sides as shown in FIG. 3B, the width of the gate insulating film 22 becomes narrow as shown in FIG. May end up.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ゲート電極の中央下にゲート絶縁膜を形成する際に、ゲート電極の倒れ込みを抑制することが可能な半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a semiconductor device capable of suppressing the collapse of the gate electrode when the gate insulating film is formed below the center of the gate electrode, and a method for manufacturing the same. With the goal.

本発明は、半導体基板内に延伸するように設けられたビットラインと、前記ビットライン間の前記半導体基板上方に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の 中央下であって前記半導体基板上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ビットライン幅方向で前記ゲート絶縁膜を挟むように、前記ゲート電極下であって前記半導体基板上に設けられた電荷蓄積層と、前記ビットライン延伸方向の前記ゲート電極間であって前記半導体基板上に設けられた第1絶縁膜と、を具備し、前記ビットライン幅方向での前記第1絶縁膜の幅は、前記ゲート絶縁膜の幅より広いことを特徴とする半導体装置である。本発明によれば、ビットライン幅方向での幅が広い第1絶縁膜と幅が細いゲート絶縁膜とが、ビットラインの延伸方向で交互に並ぶように形成されている。このため、ゲート電極の中央下に、ビットライン幅方向の幅が細いゲート絶縁膜を形成する際に、ゲート電極の倒れ込みを抑制することができる。また、ビットライン幅方向でゲート絶縁膜を挟むように、電荷蓄積層が分離して設けられている。このため、CBDの影響を抑制することができる。   The present invention provides a bit line provided so as to extend into a semiconductor substrate, a gate electrode provided above the semiconductor substrate between the bit lines, and a lower center of the gate electrode on the semiconductor substrate. A gate insulating film provided, a charge storage layer provided on the semiconductor substrate under the gate electrode so as to sandwich the gate insulating film in the bit line width direction, and the bit line extending direction A first insulating film provided between the gate electrodes and on the semiconductor substrate, wherein the width of the first insulating film in the bit line width direction is wider than the width of the gate insulating film. This is a featured semiconductor device. According to the present invention, the first insulating film having a large width in the bit line width direction and the gate insulating film having a small width are formed so as to be alternately arranged in the extending direction of the bit line. For this reason, when the gate insulating film having a narrow width in the bit line width direction is formed below the center of the gate electrode, the gate electrode can be prevented from falling. In addition, the charge storage layer is provided separately so as to sandwich the gate insulating film in the bit line width direction. For this reason, the influence of CBD can be suppressed.

上記構成において、前記第1絶縁膜は、前記ビットライン延伸方向の前記ゲート電極間であって前記半導体基板に設けられた溝部に埋め込まれている構成とすることができる。この構成によれば、ゲート電極周囲の半導体基板を流れるフリンジ電流を抑制することができる。   In the above configuration, the first insulating film may be embedded in a groove provided in the semiconductor substrate between the gate electrodes in the bit line extending direction. According to this configuration, the fringe current flowing in the semiconductor substrate around the gate electrode can be suppressed.

上記構成において、前記第1絶縁膜の側面に設けられた保護膜を具備し、前記保護膜の材料は前記ゲート絶縁膜の材料および前記第1絶縁膜の材料と異なる構成とすることができる。この構成によれば、ゲート絶縁膜より広い幅の第1絶縁膜を容易に形成することができる。   In the above structure, a protective film may be provided on a side surface of the first insulating film, and the material of the protective film may be different from the material of the gate insulating film and the material of the first insulating film. According to this configuration, the first insulating film having a width wider than that of the gate insulating film can be easily formed.

上記構成において、前記ゲート絶縁膜および前記第1絶縁膜は酸化シリコン膜であり、前記保護膜は窒化シリコン膜である構成とすることができる。   In the above structure, the gate insulating film and the first insulating film may be a silicon oxide film, and the protective film may be a silicon nitride film.

上記構成において、前記第1絶縁膜の上面は、前記ゲート絶縁膜の上面より前記半導体基板の表面から離れて設けられている構成とすることができる。この構成によれば、ゲート電極の倒れ込みをより抑制することができる。   In the above structure, the upper surface of the first insulating film may be provided farther from the surface of the semiconductor substrate than the upper surface of the gate insulating film. According to this configuration, the fall of the gate electrode can be further suppressed.

上記構成において、前記ゲート電極に電気的に接続して前記ゲート電極上に設けられ、前記ビットラインに交差して延伸するワードラインを具備する構成とする ことができる。また、上記構成において、前記電荷蓄積層はポリシリコン膜および窒化シリコン膜のいずれか一方である構成とすることができる。   In the above structure, a word line that is electrically connected to the gate electrode, is provided on the gate electrode, and extends across the bit line can be provided. In the above structure, the charge storage layer may be one of a polysilicon film and a silicon nitride film.

本発明は、半導体基板上に第2絶縁膜を形成する工程と、ビットラインおよびゲート電極が形成されるべき領域以外の領域の前記半導体基板上に形成された前記第2絶縁膜を除去して、前記第2絶縁膜に第1開口部を形成する工程と、前記第1開口部に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜上に導電層を形成する工程と、前記ビットラインが形成されるべき領域の前記半導体基板上に形成された前記導電層および前記第2絶縁膜を除去して第2開口部を形成し、前記第2開 口部間に前記導電層からなる前記ゲート電極を形成する工程と、前記第2開口部から前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去して、前記ゲート電極の中央下に前記第2絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去した領域に電荷蓄積層を形成する工程 と、前記半導体基板内に前記第2開口部により規定される前記ビットラインを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。本発明によれば、ビットライン幅方向での幅が広い第1絶縁膜と幅が細いゲート絶縁膜とが、ビットラインの延伸方向で交互に並ぶように形成することができる。このため、ゲート電極の中央下に、前記ビットライン幅方向の幅が細いゲート絶縁膜を形成する際に、ゲート電極の倒れ込みを抑制することができる。また、ビットライン幅方向でゲート絶縁膜を挟むように、電荷蓄積層を分離して形成することができる。このため、CBDの影響を抑制することができる。   The present invention includes a step of forming a second insulating film on a semiconductor substrate, and removing the second insulating film formed on the semiconductor substrate in a region other than regions where bit lines and gate electrodes are to be formed. Forming a first opening in the second insulating film; forming a first insulating film in the first opening; forming a conductive layer on the second insulating film; A second opening is formed by removing the conductive layer and the second insulating film formed on the semiconductor substrate in a region where a line is to be formed, and the conductive layer is formed between the second openings. Forming the gate electrode; removing the second insulating film formed under the gate electrode from the second opening; and forming a gate insulating film made of the second insulating film under the center of the gate electrode And forming under the gate electrode Forming a charge storage layer in a region from which the second insulating film has been removed; and forming the bit line defined by the second opening in the semiconductor substrate. Device manufacturing method. According to the present invention, the first insulating film having a large width in the bit line width direction and the gate insulating film having a small width can be formed so as to be alternately arranged in the extending direction of the bit line. For this reason, when the gate insulating film having a narrow width in the bit line width direction is formed below the center of the gate electrode, the gate electrode can be prevented from falling. Further, the charge storage layer can be formed separately so as to sandwich the gate insulating film in the bit line width direction. For this reason, the influence of CBD can be suppressed.

上記構成において、前記第1開口部の下方の前記半導体基板に溝部を形成する工程を有し、前記第1絶縁膜を形成する工程は、前記溝部に前記第1絶縁膜を形成する工程を含む構成とすることができる。この構成によれば、ゲート電極周囲の半導体基板を流れるフリンジ電流を抑制することができる。   In the above configuration, the method includes a step of forming a groove portion in the semiconductor substrate below the first opening, and the step of forming the first insulating film includes a step of forming the first insulating film in the groove portion. It can be configured. According to this configuration, the fringe current flowing in the semiconductor substrate around the gate electrode can be suppressed.

上記構成において、前記第1絶縁膜の材料は、前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去して前記ゲート絶縁膜を形成する際、前記第2絶縁膜より除去され難い材料である構成とすることができる。この構成によれば、ビットライン幅方向でのゲート絶縁膜の幅より広い幅の第1絶縁膜を容易に形成することができる。   In the above configuration, the material of the first insulating film is a material that is difficult to remove from the second insulating film when the second insulating film formed under the gate electrode is removed to form the gate insulating film. There can be a certain configuration. According to this configuration, the first insulating film having a width wider than the width of the gate insulating film in the bit line width direction can be easily formed.

上記構成において、前記第1絶縁膜を形成する工程の前に、前記第1開口部の側面に保護膜を形成する工程を有し、前記保護膜の材料は、前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去して前記ゲート絶縁膜を形成する際、前記第2絶縁膜より除去され難い材料である構成とすることができる。この構成によれば、ビットライン幅方向でのゲート絶縁膜の幅より広い幅の第1絶縁膜を容易に形成することができる。   In the above configuration, before the step of forming the first insulating film, the method includes a step of forming a protective film on a side surface of the first opening, and the material of the protective film is formed under the gate electrode When the gate insulating film is formed by removing the second insulating film, the material may be a material that is difficult to remove from the second insulating film. According to this configuration, the first insulating film having a width wider than the width of the gate insulating film in the bit line width direction can be easily formed.

上記構成において、前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記導電層を形成する工程の前に、前記第1絶縁膜の側面のうち露出した部分に前記保護膜を形成する工程を有する構成とすることができる。この構成によれば、ビットライン幅方向でのゲート絶縁膜の幅より広い幅の第1絶縁膜をより容易に形成することができる。   In the above configuration, the step of forming the protective film on the exposed portion of the side surface of the first insulating film after the step of forming the first insulating film and before the step of forming the conductive layer It can be. According to this configuration, the first insulating film having a width wider than the width of the gate insulating film in the bit line width direction can be more easily formed.

上記構成において、前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜は酸化シリコン膜であり、前記保護膜は窒化シリコン膜である構成とすることができる。   In the above configuration, the first insulating film and the second insulating film may be silicon oxide films, and the protective film may be a silicon nitride film.

上記構成において、前記第1開口部を形成する工程は、前記第2絶縁膜上に形成されたマスク層を用いて前記第2絶縁膜を除去することにより、前記第1開口部を形成する工程であり、前記第1開口部を形成する工程の後、前記第1絶縁膜を形成する工程の前に、前記マスク層の幅を細める工程を有する構成とすることができる、   In the above configuration, the step of forming the first opening includes the step of forming the first opening by removing the second insulating film using a mask layer formed on the second insulating film. And after the step of forming the first opening, and before the step of forming the first insulating film, a step of narrowing the width of the mask layer can be provided.

上記構成において、前記第1絶縁膜を形成する工程は、前記第1絶縁膜の上面が前記第2絶縁膜の上面より前記半導体基板の表面から離れるように、前記第1絶縁膜を形成する工程を含む構成とすることができる。この構成によれば、ゲート電極の倒れ込みをより抑制することができる。   In the above configuration, the step of forming the first insulating film includes the step of forming the first insulating film such that the upper surface of the first insulating film is separated from the surface of the semiconductor substrate from the upper surface of the second insulating film. It can be set as the structure containing. According to this configuration, the fall of the gate electrode can be further suppressed.

上記構成において、前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、等方性エッチングを用いて前記第2絶縁膜をエッチングすることにより、前記ゲート絶縁膜を形成する工程である構成とすることができる。この構成によれば、ゲート電極の中央下にゲート絶縁膜を容易に形成することができる。   In the above structure, the step of forming the gate insulating film may be a step of forming the gate insulating film by etching the second insulating film using isotropic etching. According to this configuration, the gate insulating film can be easily formed below the center of the gate electrode.

上記構成において、前記ゲート電極上に前記ゲート電極に電気的に接続して、前記ビットラインに交差して延伸するワードラインを形成する工程を有する構成とすることができる。また、上記構成において、前記電荷蓄積層はポリシリコン膜および窒化シリコン膜のいずれか一方である構成とすることができる。   The above structure may include a step of forming a word line extending over the bit line so as to be electrically connected to the gate electrode. In the above structure, the charge storage layer may be one of a polysilicon film and a silicon nitride film.

本発明によれば、ビットライン幅方向での幅が広い第1絶縁膜と幅が細いゲート絶縁膜とが、ビットラインの延伸方向で交互に並ぶように形成することができる。これにより、ゲート電極の中央下に、前記ビットライン幅方向の幅が細いゲート絶縁膜を形成する際に、ゲート電極の倒れ込みを抑制することができる。   According to the present invention, the first insulating film having a large width in the bit line width direction and the gate insulating film having a small width can be formed so as to be alternately arranged in the extending direction of the bit line. Thereby, when the gate insulating film having a narrow width in the bit line width direction is formed below the center of the gate electrode, the gate electrode can be prevented from falling.

図1は従来例1に係るフラッシュメモリの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a flash memory according to Conventional Example 1. 図2は電荷の干渉を抑制する方法を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of suppressing charge interference. 図3は分離した電荷蓄積層の製造方法の一例を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an example of a method for manufacturing a separated charge storage layer. 図4は分離した電荷蓄積層を製造する際に生じる課題を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a problem that occurs when a separated charge storage layer is manufactured. 図5は実施例1に係るフラッシュメモリの上面図である。FIG. 5 is a top view of the flash memory according to the first embodiment. 図6(a)は図5のA−A間の断面図であり、図6(b)は図5のB−B間の断面図であり、図6(c)は図5のC−C間の断面図であり、図6(d)は図5のD−D間の断面図である。6A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 6D is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 5. 図7(a)から図7(c)は実施例1に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その1)であり、図7(a)は図5のA−A間に相当する断面図、図7(b)は図5のB−B間に相当する断面図、図7(c)は図5のC−C間に相当する断面図である。FIG. 7A to FIG. 7C are views (No. 1) showing the method for manufacturing the flash memory according to the first embodiment, and FIG. 7A is a cross-sectional view corresponding to AA in FIG. 7B is a cross-sectional view corresponding to the line BB in FIG. 5, and FIG. 7C is a cross-sectional view corresponding to the line CC in FIG. 図8(a)から図8(c)は実施例1に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その2)であり、図8(a)は図5のA−A間に相当する断面図、図8(b)は図5のB−B間に相当する断面図、図8(c)は図5のC−C間に相当する断面図である。FIG. 8A to FIG. 8C are views (No. 2) showing the manufacturing method of the flash memory according to the first embodiment, and FIG. 8A is a cross-sectional view corresponding to AA in FIG. 8B is a cross-sectional view corresponding to the line BB in FIG. 5, and FIG. 8C is a cross-sectional view corresponding to the line CC in FIG. 図9(a)から図9(c)は実施例1に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その3)であり、図9(a)は図5のA−A間に相当する断面図、図9(b)は図5のB−B間に相当する断面図、図9(c)は図5のC−C間に相当する断面図である。FIGS. 9A to 9C are views (No. 3) illustrating the method for manufacturing the flash memory according to the first embodiment, and FIG. 9A is a cross-sectional view corresponding to AA in FIG. FIG. 9B is a cross-sectional view corresponding to BB in FIG. 5, and FIG. 9C is a cross-sectional view corresponding to CC in FIG. 図10(a)から図10(c)は実施例1に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その4)であり、図10(a)は図5のA−A間に相当する断面図、図10(b)は図5のB−B間に相当する断面図、図10(c)は図5のC−C間に相当する断面図である。FIGS. 10A to 10C are views (No. 4) illustrating the method for manufacturing the flash memory according to the first embodiment, and FIG. 10A is a cross-sectional view corresponding to AA in FIG. FIG. 10B is a cross-sectional view corresponding to the line BB in FIG. 5, and FIG. 10C is a cross-sectional view corresponding to the line CC in FIG. 図11(a)から図11(c)は実施例1に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その5)であり、図11(a)は図5のA−A間に相当する断面図、図11(b)は図5のB−B間に相当する断面図、図11(c)は図5のC−C間に相当する断面図である。11A to 11C are views (No. 5) illustrating the method for manufacturing the flash memory according to the first embodiment, and FIG. 11A is a cross-sectional view corresponding to AA in FIG. 11 (b) is a cross-sectional view corresponding to the line BB in FIG. 5, and FIG. 11 (c) is a cross-sectional view corresponding to the line CC in FIG. 図12(a)から図12(d)は実施例1に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その6)であり、図12(a)は図5のA−A間に相当する断面 図、図12(b)は図5のB−B間に相当する断面図、図12(c)は図5のC−C間に相当する断面図であり、図12(d)は図5のD−D間に相当する断面 図である。12A to 12D are views (No. 6) illustrating the method for manufacturing the flash memory according to the first embodiment, and FIG. 12A is a cross-sectional view corresponding to the line AA in FIG. 12 (b) is a cross-sectional view corresponding to B-B in FIG. 5, FIG. 12 (c) is a cross-sectional view corresponding to C-C in FIG. 5, and FIG. It is sectional drawing corresponded between DD. 図13(a)から図13(d)は実施例2に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その1)であり、図13(a)および図13(b)は図5のA−A間に相当する断面図、図13(c)および図13(d)は図5のB−B間に相当する断面図である。FIG. 13A to FIG. 13D are views (No. 1) showing a manufacturing method of a flash memory according to the second embodiment, and FIGS. 13A and 13B are AA of FIG. FIG. 13C and FIG. 13D are cross-sectional views corresponding to BB in FIG. 5. 図14(a)から図14(d)は実施例2に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その2)であり、図14(a)および図14(b)は図5のA−A間に相当する断面図、図14(c)および図14(d)は図5のB−B間に相当する断面図である。FIGS. 14A to 14D are views (No. 2) showing the method for manufacturing the flash memory according to the second embodiment, and FIGS. 14A and 14B are AA of FIG. FIG. 14C and FIG. 14D are cross-sectional views corresponding to BB in FIG. 5. 図15(a)から図15(d)は実施例2に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その3)であり、図15(a)および図15(b)は図5のA−A間に相当する断面図、図15(c)および図15(d)は図5のB−B間に相当する断面図である。FIG. 15A to FIG. 15D are views (No. 3) showing the manufacturing method of the flash memory according to the second embodiment, and FIG. 15A and FIG. FIG. 15C and FIG. 15D are cross-sectional views corresponding to BB in FIG. 5. 図16(a)から図16(d)は実施例3に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その1)であり、図16(a)および図16(b)は図5のA−A間に相当する断面図、図16(c)および図16(d)は図5のB−B間に相当する断面図である。FIG. 16A to FIG. 16D are views (No. 1) showing the manufacturing method of the flash memory according to the third embodiment, and FIG. 16A and FIG. FIG. 16C and FIG. 16D are cross-sectional views corresponding to BB in FIG. 5. 図17(a)から図17(d)は実施例3に係るフラッシュメモリの製造方法を示す図(その2)であり、図17(a)および図17(b)は図5のA−A間に相当する断面図、図17(c)および図17(d)は図5のB−B間に相当する断面図である。FIGS. 17A to 17D are views (No. 2) illustrating the manufacturing method of the flash memory according to the third embodiment. FIGS. 17A and 17B are cross-sectional views taken along line AA in FIG. FIG. 17C and FIG. 17D are cross-sectional views corresponding to BB in FIG. 5.

以下、図面を参照に本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図5は実施例1に係るフラッシュメモリの上面図である。図6(a)は図5のA−A間の断面図であり、図6(b)は図5のB−B間の断面図であり、図6(c)は図5のC−C間の断面図であり、図6(d)は図5のD−D間の断面図である。なお、図5において、第1酸化シリコン膜34や層間絶縁膜36等を透過してビットライン18等を図示している。   FIG. 5 is a top view of the flash memory according to the first embodiment. 6A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 6D is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 5. In FIG. 5, the bit line 18 and the like are shown through the first silicon oxide film 34, the interlayer insulating film 36, and the like.

図5および図6(b)を参照に、P型シリコン基板である半導体基板10内に延伸するようにN型拡散領域であるビットライン18が設けられている。ビットライン18間の半導体基板10上に、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜22が設けられており、ビットライン18の幅方向でゲート絶縁膜22を挟むように、トンネル絶縁膜12、電荷蓄積層14、トップ絶縁膜16が順次設けられている。トンネル絶縁膜12およびトップ絶縁膜16は酸化シリコン膜からなり、電荷蓄積層14はポリシリコン膜からなる。これにより、半導体基板10上にOPO(Oxide Poly-Silicon Oxide)膜26が構成されている。ゲート絶縁膜22およびOPO膜26上に、ポリシリコン膜からなるゲート電極24が設けられている。ゲート電極24の側面には第2酸化シリコン膜39が設けられている。ゲート電極24上に、ゲート電極24に電気的に接続し、ビットライン18に交差して延伸する、ポリシリコン膜からなるワードライン20が設けられている。図6(b)および図6(c)を参照に、ゲート絶縁膜22はゲート電極24の中央下の半導体基板10上に設けられている。   Referring to FIGS. 5 and 6B, a bit line 18 that is an N-type diffusion region is provided so as to extend into the semiconductor substrate 10 that is a P-type silicon substrate. A gate insulating film 22 made of a silicon oxide film is provided on the semiconductor substrate 10 between the bit lines 18, and the tunnel insulating film 12, the charge storage layer, and the gate insulating film 22 are sandwiched in the width direction of the bit line 18. 14 and a top insulating film 16 are sequentially provided. The tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16 are made of a silicon oxide film, and the charge storage layer 14 is made of a polysilicon film. As a result, an OPO (Oxide Poly-Silicon Oxide) film 26 is formed on the semiconductor substrate 10. A gate electrode 24 made of a polysilicon film is provided on the gate insulating film 22 and the OPO film 26. A second silicon oxide film 39 is provided on the side surface of the gate electrode 24. A word line 20 made of a polysilicon film is provided on the gate electrode 24 and is electrically connected to the gate electrode 24 and extends across the bit line 18. Referring to FIGS. 6B and 6C, the gate insulating film 22 is provided on the semiconductor substrate 10 below the center of the gate electrode 24.

図5、図6(a)、図6(c)および図6(d)を参照に、ビットライン18延伸方向のゲート電極24間の半導体基板10に溝部(不図示)が設けられている。つまり、ビットライン18間で、ゲート電極24周囲の半導体基板10に溝部が設けられている。溝部に埋め込まれるように酸化シリコン膜からなる第1絶縁膜30が設けられている。第1絶縁膜30の側面および底面に、ゲート絶縁膜22および第1絶縁膜30と異なる材料である窒化シリコン膜からなる保護膜32が設けられている。図6(a)および図6(b)を参照に、ビットライン18幅方向での第1絶縁膜30の幅は、ゲート絶縁膜22の幅より広く形成されている。図6(c)を参照に、第1絶縁膜30の上面はゲート絶縁膜22の上面より半導体基板10表面から離れて設けられている。つまり、第1絶縁膜30の上面はゲート絶縁膜22の上面より突出している。また、第1絶縁膜30の上面とゲート電極24の上面とは同一面に設けられている。   Referring to FIGS. 5, 6A, 6C, and 6D, a groove (not shown) is provided in the semiconductor substrate 10 between the gate electrodes 24 in the extending direction of the bit line 18. That is, a groove is provided in the semiconductor substrate 10 around the gate electrode 24 between the bit lines 18. A first insulating film 30 made of a silicon oxide film is provided so as to be embedded in the groove. A protective film 32 made of a silicon nitride film that is a different material from the gate insulating film 22 and the first insulating film 30 is provided on the side and bottom surfaces of the first insulating film 30. With reference to FIG. 6A and FIG. 6B, the width of the first insulating film 30 in the width direction of the bit line 18 is formed wider than the width of the gate insulating film 22. With reference to FIG. 6C, the upper surface of the first insulating film 30 is provided farther from the surface of the semiconductor substrate 10 than the upper surface of the gate insulating film 22. That is, the upper surface of the first insulating film 30 protrudes from the upper surface of the gate insulating film 22. The upper surface of the first insulating film 30 and the upper surface of the gate electrode 24 are provided on the same plane.

図6(a)および図6(b)を参照に、ビットライン18上に第1酸化シリコン膜34が設けられている。図6(a)、図6(c)および図6(d)を参照に、ワードライン20間に酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜36が設けられている。   With reference to FIGS. 6A and 6B, a first silicon oxide film 34 is provided on the bit line 18. Referring to FIGS. 6A, 6C, and 6D, an interlayer insulating film 36 made of a silicon oxide film is provided between word lines 20.

次に、図7(a)から図12(d)を用い、実施例1に係るフラッシュメモリの製造方法を説明する。なお、図7(a)、図8(a)、図9(a)、図10(a)、図11(a)および図12(a)は図5のA−A間に相当する断面図である。図7(b)、図8(b)、図9(b)、図10(b)、図11(b)および図12(b)は図5のB−B間に相当する断面図である。図7(c)、図8(c)、図9(c)、図10(c)、図11(c)および図12(c)は図5のC−C間に相当する断面図である。図12(d)は図5のD−D間に相当する断面図である。   Next, a manufacturing method of the flash memory according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7A to 12D. 7A, FIG. 8A, FIG. 9A, FIG. 10A, FIG. 11A, and FIG. 12A are cross-sectional views corresponding to AA in FIG. It is. 7 (b), FIG. 8 (b), FIG. 9 (b), FIG. 10 (b), FIG. 11 (b) and FIG. 12 (b) are cross-sectional views corresponding to the line BB in FIG. . 7C, FIG. 8C, FIG. 9C, FIG. 10C, FIG. 11C, and FIG. 12C are cross-sectional views corresponding to CC in FIG. . FIG. 12D is a cross-sectional view corresponding to the line DD in FIG.

図7(a)から図7(c)を参照に、P型シリコン基板である半導体基板10上に、熱酸化法を用いて、酸化シリコン膜からなる第2絶縁膜37を形成する。第2絶縁膜37上に、CVD(化学気相成長)法を用いて、窒化シリコン膜からなるマスク層38を形成する。マスク層38は、ビットライン18およびゲート電極24が形成されるべき領域以外の領域に開口部を有している。マスク層38をマスクに第2絶縁膜37および半導体基板10の一部を、RIE(反応性イオンエッチング)法を用いてエッチングする。これにより、ビットライン18およびゲート電極24が形成されるべき領域以外の領域に形成された第2絶縁膜37に第1開口部40が形成され、第1開口部40の下方の半導体基板10内に溝部28が形成される。その後、CVD法を用いて、窒化シリコン膜を全面堆積し、第1開口部40の側面と溝部28の内面とに窒化シリコン膜からなる保護膜32を形成する。   Referring to FIGS. 7A to 7C, a second insulating film 37 made of a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate 10 which is a P-type silicon substrate by using a thermal oxidation method. A mask layer 38 made of a silicon nitride film is formed on the second insulating film 37 using a CVD (chemical vapor deposition) method. The mask layer 38 has an opening in a region other than the region where the bit line 18 and the gate electrode 24 are to be formed. Using the mask layer 38 as a mask, the second insulating film 37 and a part of the semiconductor substrate 10 are etched using RIE (reactive ion etching). As a result, the first opening 40 is formed in the second insulating film 37 formed in a region other than the region where the bit line 18 and the gate electrode 24 are to be formed, and the semiconductor substrate 10 in the semiconductor substrate 10 below the first opening 40 is formed. A groove portion 28 is formed in the groove. Thereafter, a silicon nitride film is deposited on the entire surface by CVD, and a protective film 32 made of a silicon nitride film is formed on the side surface of the first opening 40 and the inner surface of the groove 28.

図8(a)から図8(c)を参照に、第1開口部40および溝部28に埋め込まれるように、高密度プラズマCVD法を用いて、酸化シリコン膜からなる第1絶縁膜30を形成する。第1絶縁膜30は、第1絶縁膜30の上面が第2絶縁膜37の上面より半導体基板10表面から離れるように形成する。つまり、第1絶縁膜30の上面が第2絶縁膜37の上面より突出するように形成する。その後、マスク層38およびマスク層38の側面等に形成された保護膜32を除去する。これにより、第1開口部40および溝部28に埋め込まれた部分の第1絶縁膜30の側面は保護膜32で覆われる。   With reference to FIG. 8A to FIG. 8C, the first insulating film 30 made of a silicon oxide film is formed by using a high-density plasma CVD method so as to be embedded in the first opening 40 and the groove 28. To do. The first insulating film 30 is formed so that the upper surface of the first insulating film 30 is farther from the surface of the semiconductor substrate 10 than the upper surface of the second insulating film 37. That is, the upper surface of the first insulating film 30 is formed so as to protrude from the upper surface of the second insulating film 37. Thereafter, the mask layer 38 and the protective film 32 formed on the side surfaces of the mask layer 38 are removed. Thereby, the side surface of the first insulating film 30 in the portion embedded in the first opening 40 and the groove 28 is covered with the protective film 32.

図9(a)から図9(c)を参照に、第1絶縁膜30および第2絶縁膜37上に、CVD法を用いて、ポリシリコン膜からなる導電層42を形成する。ビットライン18が形成されるべき領域の半導体基板10上に形成された導電層42および第2絶縁膜37をRIE法を用いてエッチングする。これにより、導電層42および第2絶縁膜37を貫通する第2開口部44が形成される。第2開口部44間に形成された導電層42のうち、第2絶縁膜37上に形成された導電層42はゲート電極24となる。チャネル長に相当するゲート電極24の長さは90nm程である。   With reference to FIGS. 9A to 9C, a conductive layer 42 made of a polysilicon film is formed on the first insulating film 30 and the second insulating film 37 by CVD. The conductive layer 42 and the second insulating film 37 formed on the semiconductor substrate 10 in the region where the bit line 18 is to be formed are etched using the RIE method. Thereby, a second opening 44 penetrating the conductive layer 42 and the second insulating film 37 is formed. Of the conductive layer 42 formed between the second openings 44, the conductive layer 42 formed on the second insulating film 37 becomes the gate electrode 24. The length of the gate electrode 24 corresponding to the channel length is about 90 nm.

図10(a)から図10(c)を参照に、ゲート電極24の中央下に第2絶縁膜37が残存するよう、フッ酸によるウエットエッチング法を用いて、第2開口部44からゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去する。これにより、ゲート電極24の両端下に、第2絶縁膜37が除去された領域であり、ゲート電極24の側面から30nm程の奥行きを有するアンダーカット部35が形成される。ゲート電極24の中央下には、第2絶縁膜37からなり幅30nm程のゲート絶縁膜22が形成される。また、第1絶縁膜30は保護膜32で覆われているためエッチングされない。   Referring to FIGS. 10A to 10C, the gate electrode is formed from the second opening 44 using a wet etching method using hydrofluoric acid so that the second insulating film 37 remains below the center of the gate electrode 24. 24, the second insulating film 37 formed below is removed. As a result, an undercut portion 35 having a depth of about 30 nm from the side surface of the gate electrode 24 is formed in the region where the second insulating film 37 has been removed under both ends of the gate electrode 24. Below the center of the gate electrode 24, a gate insulating film 22 made of the second insulating film 37 and having a width of about 30 nm is formed. The first insulating film 30 is not etched because it is covered with the protective film 32.

図11(a)から図11(c)を参照に、アンダーカット部35内に、熱酸化法を用いて、酸化シリコン膜からなるトンネル絶縁膜12とトップ絶縁膜16とを形成する。この時、ゲート電極24および導電層42の側面や上面も酸化され、第2酸化シリコン膜39が形成される。その後、LP−CVD(減圧化学気相成長)法を用いて、ゲート電極24および第1絶縁膜30を覆うように半導体基板10上にポリシリコン膜を形成する。LP−CVD法は回り込み特性に優れているため、トンネル絶縁膜12とトップ絶縁膜16との間のアンダーカット部35内にもポリシリコン膜が形成される。その後、熱酸化法を用いて、ポリシリコン膜を酸化させて第2酸化シリコン膜39とする。トンネル絶縁膜12とトップ絶縁膜16との間のアンダーカット部35内に形成されたポリシリコン膜は、奥まった領域にあり酸化が進み難いため、ポリシリコン膜のまま残存し、電荷蓄積層14となる。第2開口部44の半導体基板10上に形成された第2酸化シリコン膜39を除去する。第2開口部44から半導体基板10内に砒素イオンを注入する。これにより、半導体基板10内を延伸し、第2開口部44で規定されるN型拡散領域であるビットライン18が形成される。   11A to 11C, the tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16 made of a silicon oxide film are formed in the undercut portion 35 by using a thermal oxidation method. At this time, the side surfaces and top surfaces of the gate electrode 24 and the conductive layer 42 are also oxidized, and a second silicon oxide film 39 is formed. Thereafter, a polysilicon film is formed on the semiconductor substrate 10 so as to cover the gate electrode 24 and the first insulating film 30 by LP-CVD (low pressure chemical vapor deposition). Since the LP-CVD method has excellent wraparound characteristics, a polysilicon film is also formed in the undercut portion 35 between the tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16. Thereafter, the polysilicon film is oxidized to form a second silicon oxide film 39 using a thermal oxidation method. Since the polysilicon film formed in the undercut portion 35 between the tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16 is in a deep region and hardly oxidizes, the polysilicon film remains as it is, and the charge storage layer 14 It becomes. The second silicon oxide film 39 formed on the semiconductor substrate 10 in the second opening 44 is removed. Arsenic ions are implanted into the semiconductor substrate 10 from the second opening 44. Thereby, the inside of the semiconductor substrate 10 is extended, and the bit line 18 which is an N-type diffusion region defined by the second opening 44 is formed.

図12(a)から図12(d)を参照に、第2開口部44に埋め込まれるように、高密度プラズマCVD法を用いて、第1酸化シリコン膜34を形成する。その後、第1絶縁膜30の上面が露出するように、CMP(化学機械研磨)法を用いて、第1絶縁膜30上に形成された導電層42等を研磨する。ゲート電極24上に、ゲート電極24に電気的に接続し、ビットライン18に交差して延伸する、ポリシリコン膜からなるワードライン20を形成する。ワードライン20間に酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜36を形成する。以上により、実施例1に係るフラッシュメモリが完成する。   Referring to FIGS. 12A to 12D, the first silicon oxide film 34 is formed by using a high-density plasma CVD method so as to be embedded in the second opening 44. Thereafter, the conductive layer 42 and the like formed on the first insulating film 30 are polished using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method so that the upper surface of the first insulating film 30 is exposed. On the gate electrode 24, a word line 20 made of a polysilicon film is formed which is electrically connected to the gate electrode 24 and extends across the bit line 18. An interlayer insulating film 36 made of a silicon oxide film is formed between the word lines 20. Thus, the flash memory according to the first embodiment is completed.

実施例1によれば、図7(a)から図7(c)に示すように、半導体基板10上に第2絶縁膜37を形成し、ビットライン18とゲート電極24と形成されるべき領域以外の領域の半導体基板10上に形成された第2絶縁膜37を除去して第1開口部40を形成する。図8(a)から図8(c)に示すように、第1開口部40に第1絶縁膜30を形成する。図9(a)から図9(c)に示すように、第2絶縁膜37上に導電層42を形成する。ビットライン18が形成されるべき領域の半導体基板10上に形成された導電層42および第2絶縁膜37を除去して第2開口部44を形成し、第2開口部44間に導電層42からなるゲート電極24を形成する。図10(a)から図10(c)に示すように、第2開口部44からゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去して、ゲート電極24の中央下に第2絶縁膜37からなるゲート絶縁膜22を形成する。この製造方法により、ビットライン18幅方向での幅が広い第1絶縁膜30と幅が細いゲート絶縁膜22とが、ビットライン18の延伸方向で交互に並んで形成される。このため、ゲート電極24の中央下に幅の細いゲート絶縁膜22を形成した場合でも、ゲート絶縁膜22の隣に幅の広い第1絶縁膜30が形成されていることで、ゲート絶縁膜22上に形成されたゲート電極24の倒れ込みを抑制することができる。   According to the first embodiment, as shown in FIGS. 7A to 7C, the second insulating film 37 is formed on the semiconductor substrate 10, and the bit line 18 and the gate electrode 24 are to be formed. The second insulating film 37 formed on the semiconductor substrate 10 in the other region is removed to form the first opening 40. As shown in FIGS. 8A to 8C, the first insulating film 30 is formed in the first opening 40. As shown in FIGS. 9A to 9C, the conductive layer 42 is formed on the second insulating film 37. The conductive layer 42 and the second insulating film 37 formed on the semiconductor substrate 10 in the region where the bit line 18 is to be formed are removed to form a second opening 44, and the conductive layer 42 is formed between the second openings 44. A gate electrode 24 made of is formed. As shown in FIGS. 10A to 10C, the second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 is removed from the second opening 44, and the second insulation is formed under the center of the gate electrode 24. A gate insulating film 22 made of the film 37 is formed. With this manufacturing method, the first insulating film 30 having a large width in the width direction of the bit line 18 and the gate insulating film 22 having a small width are formed alternately in the extending direction of the bit line 18. For this reason, even when the narrow gate insulating film 22 is formed below the center of the gate electrode 24, the wide first insulating film 30 is formed next to the gate insulating film 22, so that the gate insulating film 22 is formed. The fall of the gate electrode 24 formed thereon can be suppressed.

また、図8(a)から図8(c)に示すように、第1開口部40および溝部28に形成する第1絶縁膜30は、第1絶縁膜30の上面が第2絶縁膜37の上面より半導体基板10表面から離れるように形成する場合が好ましい。つまり、図6(c)に示すように、第1絶縁膜30の上面はゲート絶縁膜22の上面より半導体基板10表面から離れて設けられている場合が好ましい。この場合は、ゲート絶縁膜22上に形成されたゲート電極24は、第1絶縁膜30に挟まれるように形成される。これにより、ゲート絶縁膜22の幅が細い場合でも、ゲート絶縁膜22上に形成されたゲート電極24の倒れ込みをより抑制することができる。   Further, as shown in FIGS. 8A to 8C, the first insulating film 30 formed in the first opening 40 and the groove 28 is formed such that the upper surface of the first insulating film 30 is the second insulating film 37. The case where it forms so that it may leave | separate from the semiconductor substrate 10 surface from an upper surface is preferable. That is, as shown in FIG. 6C, it is preferable that the upper surface of the first insulating film 30 is provided farther from the surface of the semiconductor substrate 10 than the upper surface of the gate insulating film 22. In this case, the gate electrode 24 formed on the gate insulating film 22 is formed so as to be sandwiched between the first insulating films 30. Thereby, even when the width of the gate insulating film 22 is narrow, the fall of the gate electrode 24 formed on the gate insulating film 22 can be further suppressed.

また、図10(a)から図10(c)に示すように、第2開口部44からゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去して、ゲート電極24の両端下にアンダーカット部35を形成し、ゲート電極24の中央下にゲート絶縁膜22を形成する。図11(a)から図11(c)に示すように、ゲート電極24の両端下に形成されたアンダーカット部35に電荷蓄積層14を形成する。これにより、ゲート絶縁膜22を挟んで分離した電荷蓄積層14を形成することができる。このため、CBDの影響を抑制することができる。   Further, as shown in FIGS. 10A to 10C, the second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 is removed from the second opening 44, and under the both ends of the gate electrode 24, underscores are formed. The cut portion 35 is formed, and the gate insulating film 22 is formed below the center of the gate electrode 24. As shown in FIGS. 11A to 11C, the charge storage layer 14 is formed in the undercut portion 35 formed under both ends of the gate electrode 24. Thereby, the charge storage layer 14 separated with the gate insulating film 22 interposed therebetween can be formed. For this reason, the influence of CBD can be suppressed.

さらに、図7(a)から図7(c)に示すように、ビットライン18とゲート電極24とが形成されるべき領域以外の領域の半導体基板10に溝部28を形成する。つまり、第1開口部40の下方の半導体基板10に溝部28を形成する。図8(a)から図8(c)を参照に、第1絶縁膜30を溝部28に埋め込むように形成する。これにより、ビットライン18とゲート電極24とが形成されるべき領域以外の領域の半導体基板10内に第1絶縁膜30が形成される。言い換えると、ビットライン18延伸方向のゲート電極24間の半導体基板10内に第1絶縁膜30が形成される。つまり、ビットライン18間でゲート電極24周囲の半導体基板10内に第1絶縁膜30が形成される。このため、ゲート電極24周囲の半導体基板10を流れるフリンジ電流を抑制することができる。フリンジ電流は、データを読み出す場合等において、誤動作を引き起こす原因となる。したがって、フリンジ電流を抑制することで、データの読み出し特性等を向上させることができる。   Further, as shown in FIGS. 7A to 7C, a groove 28 is formed in the semiconductor substrate 10 in a region other than the region where the bit line 18 and the gate electrode 24 are to be formed. That is, the groove 28 is formed in the semiconductor substrate 10 below the first opening 40. With reference to FIG. 8A to FIG. 8C, the first insulating film 30 is formed so as to be embedded in the groove 28. Thus, the first insulating film 30 is formed in the semiconductor substrate 10 in a region other than the region where the bit line 18 and the gate electrode 24 are to be formed. In other words, the first insulating film 30 is formed in the semiconductor substrate 10 between the gate electrodes 24 in the extending direction of the bit line 18. That is, the first insulating film 30 is formed in the semiconductor substrate 10 around the gate electrode 24 between the bit lines 18. For this reason, the fringe current flowing through the semiconductor substrate 10 around the gate electrode 24 can be suppressed. The fringe current causes a malfunction when reading data. Therefore, data read characteristics and the like can be improved by suppressing the fringe current.

さらに、図7(a)から図7(c)に示すように、第1開口部40の側面に保護膜32を形成し、その後、図8(a)から図8(c)に示すように、第1開口部40に第1絶縁膜30を形成する。これにより、第1絶縁膜30の側面に保護膜32が形成される。第1絶縁膜30および第2絶縁膜37の材料は酸化シリコン膜からなり、保護膜32の材料は窒化シリコン膜からなる。このため、図10(a)から図10(c)に示すように、第2開口部44からゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去してゲート絶縁膜22を形成する際に、保護膜32は第2絶縁膜37より除去され難い。よって、ゲート絶縁膜22を形成する際に、保護膜32で覆われた第1絶縁膜30はそのまま残存させることができる。したがって、ゲート絶縁膜22の幅より広い幅を有する第1絶縁膜30を容易に形成することができる。このことから、保護膜32の材料は、ゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去してゲート絶縁膜22を形成する際に、第2絶縁膜37より除去され難い材料である場合が好ましい。   Further, as shown in FIGS. 7A to 7C, a protective film 32 is formed on the side surface of the first opening 40, and thereafter, as shown in FIGS. 8A to 8C. The first insulating film 30 is formed in the first opening 40. Thereby, the protective film 32 is formed on the side surface of the first insulating film 30. The material of the first insulating film 30 and the second insulating film 37 is a silicon oxide film, and the material of the protective film 32 is a silicon nitride film. Therefore, when the gate insulating film 22 is formed by removing the second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 from the second opening 44, as shown in FIGS. In addition, the protective film 32 is difficult to remove from the second insulating film 37. Therefore, when forming the gate insulating film 22, the first insulating film 30 covered with the protective film 32 can be left as it is. Therefore, the first insulating film 30 having a width wider than that of the gate insulating film 22 can be easily formed. Therefore, the material of the protective film 32 is a material that is difficult to remove from the second insulating film 37 when the second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 is removed to form the gate insulating film 22. The case is preferred.

また、第1絶縁膜30の材料が、ゲート電極24下に形成された第2絶縁膜を除去してゲート絶縁膜22を形成する際に、第2絶縁膜37より除去され難い材料である場合でもよい。この場合は、第1絶縁膜30の側面に保護膜32を形成しなくても、ゲート絶縁膜22の幅より広い幅を有する第1絶縁膜30を容易に形成することができる。このため、製造工程の短縮、簡略化を図ることができる。   When the material of the first insulating film 30 is a material that is difficult to remove from the second insulating film 37 when the second insulating film formed under the gate electrode 24 is removed to form the gate insulating film 22. But you can. In this case, the first insulating film 30 having a width wider than that of the gate insulating film 22 can be easily formed without forming the protective film 32 on the side surface of the first insulating film 30. For this reason, a manufacturing process can be shortened and simplified.

さらに、図10(a)から図10(c)に示すように、ゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去して、ゲート電極24の中央下にゲート絶縁膜22を形成する工程は、フッ酸によるウエットエッチング等の等方性エッチングを用いて、第2絶縁膜37を除去する場合が好ましい。この場合は、第2絶縁膜37は両側面側から同様に除去されていくため、ゲート電極24の中央下に第2絶縁膜37からなるゲート絶縁膜22を容易に形成することができる。   Further, as shown in FIGS. 10A to 10C, the second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 is removed, and the gate insulating film 22 is formed under the center of the gate electrode 24. The step is preferably performed by removing the second insulating film 37 by using isotropic etching such as wet etching with hydrofluoric acid. In this case, since the second insulating film 37 is similarly removed from both side surfaces, the gate insulating film 22 made of the second insulating film 37 can be easily formed below the center of the gate electrode 24.

さらに、図12(a)から図12(d)に示すように、ゲート電極24上に、ゲート電極24に電気的に接続して、ビットライン18に交差して延伸するワードライン20を形成する場合を例に示したがこれに限られない。例えば、ワードライン20を形成せず、ゲート電極24上に層間絶縁膜等を介して配線層をビットライン18に交差して延伸するように形成し、配線層とゲート電極24とを層間絶縁膜等に形成したプラグ金属等で電気的に接続する場合でもよい。また、ゲート電極24の代わりに、ダミー膜をゲート電極24が形成されるべき領域に形成し、ワードライン20を形成する前に、ダミー膜を除去して、その後、ダミー膜を除去した領域に埋め込まれるように、ゲートを兼ねるワードライン20を形成する場合でもよい。   Further, as shown in FIGS. 12A to 12D, the word line 20 is formed on the gate electrode 24 so as to be electrically connected to the gate electrode 24 and extending across the bit line 18. Although the case is shown as an example, the present invention is not limited to this. For example, without forming the word line 20, a wiring layer is formed on the gate electrode 24 so as to extend across the bit line 18 via an interlayer insulating film or the like, and the wiring layer and the gate electrode 24 are connected to the interlayer insulating film. It may be electrically connected with a plug metal or the like formed in a similar manner. Further, instead of the gate electrode 24, a dummy film is formed in a region where the gate electrode 24 is to be formed, the dummy film is removed before the word line 20 is formed, and then the dummy film is removed. The word line 20 that also serves as the gate may be formed so as to be embedded.

さらに、図10(a)から図10(c)に示すように、第2開口部44からゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去する際、第1絶縁膜30は保護膜32で覆われているため除去され難く、第1絶縁膜30の両端下にアンダーカット部35は形成され難い。つまり、第1絶縁膜30の両端下に電荷蓄積層14は形成され難い。このため、ゲート電極24の両端下に形成された電荷蓄積層14のうち、ビットライン18延伸方向で隣接する電荷蓄積層14は互いに分離して形成される。これにより、電荷蓄積層14がポリシリコン膜からなる場合でも、ゲート電極24下に局所的に電荷を蓄積させることができる。また、電荷蓄積層14はポリシリコン膜からなる場合に限られずに、例えば窒化シリコン膜からなる場合等、電荷を蓄積することができる材料であれば、その他の材料からなる場合でもよい。   Further, as shown in FIGS. 10A to 10C, when the second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 is removed from the second opening 44, the first insulating film 30 is a protective film. Since it is covered with 32, it is difficult to remove, and the undercut portion 35 is difficult to be formed under both ends of the first insulating film 30. That is, it is difficult to form the charge storage layer 14 below both ends of the first insulating film 30. Therefore, among the charge storage layers 14 formed below both ends of the gate electrode 24, the charge storage layers 14 adjacent in the extending direction of the bit line 18 are formed separately from each other. Thereby, even when the charge storage layer 14 is made of a polysilicon film, charges can be stored locally under the gate electrode 24. In addition, the charge storage layer 14 is not limited to a polysilicon film, and may be formed of other materials as long as it is a material capable of storing charges, such as a silicon nitride film.

実施例2は第2絶縁膜37に第1開口部40を形成した後、第1開口部40に第1絶縁膜30を形成する前に、マスク層38の幅を細める工程を有する場合の例である。図13(a)から図15(d)を用い、実施例2に係るフラッシュメモリの製造方法を説明する。図13(a)、図13(b)、図14(a)、図14(b)、図15(a)および図15(b)は図5のA−A間に相当する断面図である。図13(c)、図13(d)、図14(c)、図14(d)、図15(c)および図15(d)は図5のB−B間に相当する断面図である。   In the second embodiment, after forming the first opening 40 in the second insulating film 37 and before forming the first insulating film 30 in the first opening 40, there is a step of reducing the width of the mask layer 38. It is. A method for manufacturing the flash memory according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 13 (a), FIG. 13 (b), FIG. 14 (a), FIG. 14 (b), FIG. 15 (a), and FIG. 15 (b) are cross-sectional views corresponding to A-A in FIG. . 13 (c), 13 (d), 14 (c), 14 (d), 15 (c) and 15 (d) are cross-sectional views corresponding to BB in FIG. .

図13(a)および図13(c)を参照に、半導体基板10上に第2絶縁膜37を形成する。第2絶縁膜37上に、ビットライン18およびゲート電極24が形成されるべき領域以外の領域に開口部を有するマスク層38を形成する。マスク層38をマスクに第2絶縁膜37および半導体基板10をエッチングする。これにより、第2絶縁膜37に第1開口部40が形成され、半導体基板10内に溝部28が形成される。マスク層38にエッチバックを実施し、マスク層38の幅を細くした後、保護膜32を全面堆積する。   With reference to FIGS. 13A and 13C, a second insulating film 37 is formed on the semiconductor substrate 10. On the second insulating film 37, a mask layer 38 having an opening in a region other than the region where the bit line 18 and the gate electrode 24 are to be formed is formed. The second insulating film 37 and the semiconductor substrate 10 are etched using the mask layer 38 as a mask. As a result, the first opening 40 is formed in the second insulating film 37, and the groove 28 is formed in the semiconductor substrate 10. Etchback is performed on the mask layer 38 to reduce the width of the mask layer 38, and then a protective film 32 is deposited over the entire surface.

図13(b)および図13(d)を参照に、第1開口部40および溝部28に埋め込まれるように第1絶縁膜30を形成する。マスク層38の幅が、実施例1に比べて細いため、第1絶縁膜30の上部の幅T1は実施例1に比べて広くなる。その後、マスク層38等を除去する。   With reference to FIG. 13B and FIG. 13D, the first insulating film 30 is formed so as to be embedded in the first opening 40 and the groove 28. Since the width of the mask layer 38 is narrower than that of the first embodiment, the width T1 of the upper portion of the first insulating film 30 is wider than that of the first embodiment. Thereafter, the mask layer 38 and the like are removed.

図14(a)および図14(c)を参照に、第1絶縁膜30および第2絶縁膜37上に導電層42を形成する。ビットライン18が形成されるべき領域の半導体基板10上に形成された導電層42および第2絶縁膜37をエッチングして第2開口部44を形成する。第1絶縁膜30の上部の幅T1は実施例1に比べて広いため、第2開口部44を形成した後の、第1絶縁膜30の上部の側面に形成されている導電層42の幅T2は実施例1に比べて細くなる。第2開口部44間に形成された導電層42のうち、第2絶縁膜37上に形成された導電層42はゲート電極24となる。   With reference to FIGS. 14A and 14C, a conductive layer 42 is formed on the first insulating film 30 and the second insulating film 37. The conductive layer 42 and the second insulating film 37 formed on the semiconductor substrate 10 in the region where the bit line 18 is to be formed are etched to form the second opening 44. Since the width T1 of the upper portion of the first insulating film 30 is wider than that of the first embodiment, the width of the conductive layer 42 formed on the side surface of the upper portion of the first insulating film 30 after the second opening 44 is formed. T2 is smaller than that in the first embodiment. Of the conductive layer 42 formed between the second openings 44, the conductive layer 42 formed on the second insulating film 37 becomes the gate electrode 24.

図14(b)および図14(d)を参照に、ゲート電極24の中央下に第2絶縁膜37が残存するよう、第2開口部44からゲート電極24下の第2絶縁膜37を除去する。これにより、ゲート電極24の両端下に第2絶縁膜37が除去された領域であるアンダーカット部35が形成され、ゲート電極24の中央下に第2絶縁膜37からなるゲート絶縁膜22が形成される。   14B and 14D, the second insulating film 37 under the gate electrode 24 is removed from the second opening 44 so that the second insulating film 37 remains below the center of the gate electrode 24. To do. As a result, an undercut portion 35 that is a region where the second insulating film 37 is removed is formed under both ends of the gate electrode 24, and the gate insulating film 22 made of the second insulating film 37 is formed under the center of the gate electrode 24. Is done.

図15(a)および図15(c)を参照に、アンダーカット部35内に、熱酸化法を用いてトンネル絶縁膜12とトップ絶縁膜16とを形成する。この時、ゲート電極24および導電層42も酸化され、ゲート電極24および導電層42の表面に第2酸化シリコン膜39が形成される。トンネル絶縁膜12とトップ絶縁膜16との間に電荷蓄積層14を形成する。第2開口部44で規定されるビットライン18を半導体基板10内に延伸するように形成する。   Referring to FIGS. 15A and 15C, tunnel insulating film 12 and top insulating film 16 are formed in undercut portion 35 using a thermal oxidation method. At this time, the gate electrode 24 and the conductive layer 42 are also oxidized, and a second silicon oxide film 39 is formed on the surfaces of the gate electrode 24 and the conductive layer 42. A charge storage layer 14 is formed between the tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16. The bit line 18 defined by the second opening 44 is formed to extend into the semiconductor substrate 10.

図15(b)および図15(d)を参照に、第2開口部44に埋め込まれるように第1酸化シリコン膜34を形成する。その後、第1絶縁膜30の上面が露出するように、第1絶縁膜30上に形成された導電層42等を研磨する。ゲート電極24上に、ゲート電極24に電気的に接続し、ビットライン18に交差して延伸するワードライン20を形成する。ワードライン20間に層間絶縁膜36を形成する。以上により、実施例2に係るフラッシュメモリが完成する。   Referring to FIGS. 15B and 15D, a first silicon oxide film 34 is formed so as to be embedded in the second opening 44. Thereafter, the conductive layer 42 and the like formed on the first insulating film 30 are polished so that the upper surface of the first insulating film 30 is exposed. A word line 20 is formed on the gate electrode 24 and is electrically connected to the gate electrode 24 and extends across the bit line 18. An interlayer insulating film 36 is formed between the word lines 20. Thus, the flash memory according to the second embodiment is completed.

実施例1では、例えば、図9(a)から図9(c)に示す、第2開口部44を形成する工程において、第2開口部44の位置ズレを考慮して、導電層42の幅が広くなるように形成する場合がある。つまり、第1絶縁膜30の側面に形成される導電層42の幅が広くなる場合がある。この場合は、図11(a)から図11(c)に示す、導電層42の側面や上面が酸化される時に、第1絶縁膜30側面に形成された導電層42は完全に酸化されずに、一部が導電層42のまま残存することがある。この場合でも、図12(a)から図12(d)に示す、ワードライン20を形成する工程で、ワードライン20をパターニングする際のエッチングを長く行うことで、第1絶縁膜30の側面に形成された導電層42を取り除くことができ、ビットライン18延伸方向でゲート電極24が繋がることを防ぐことができる。実施例2によれば、図13(a)および図13(c)に示すように、第1開口部40を形成した後にマスク層38の幅を細めることで、図13(b)および図13(d)に示すように、第1絶縁膜30の上部の幅T1を広くすることができる。よって、図14(a)および図14(c)に示すように、第2開口部44を形成した後の、第1絶縁膜30の上部の側面に形成された導電層42の幅T2を細くすることができる。このため、図15(a)および図15(c)に示すように、熱酸化法を用いて、トンネル絶縁膜12およびトップ絶縁膜16を形成する時に、第1絶縁膜30の側面に形成された導電層42は酸化されつくされ易く、第1絶縁膜30の側面に導電層42が残存することを抑制できる。   In Example 1, for example, in the step of forming the second opening 44 shown in FIGS. 9A to 9C, the width of the conductive layer 42 is taken into account in consideration of the positional deviation of the second opening 44. May be formed to be wide. That is, the width of the conductive layer 42 formed on the side surface of the first insulating film 30 may be increased. In this case, when the side surface and the upper surface of the conductive layer 42 shown in FIGS. 11A to 11C are oxidized, the conductive layer 42 formed on the side surface of the first insulating film 30 is not completely oxidized. In addition, a part of the conductive layer 42 may remain. Even in this case, in the step of forming the word line 20 shown in FIG. 12A to FIG. 12D, etching is performed for patterning the word line 20 so that the side surface of the first insulating film 30 is formed. The formed conductive layer 42 can be removed, and the gate electrode 24 can be prevented from being connected in the extending direction of the bit line 18. According to the second embodiment, as shown in FIGS. 13A and 13C, the width of the mask layer 38 is narrowed after the first opening 40 is formed, so that FIGS. As shown in (d), the width T1 of the upper part of the first insulating film 30 can be increased. Therefore, as shown in FIGS. 14A and 14C, the width T2 of the conductive layer 42 formed on the upper side surface of the first insulating film 30 after the formation of the second opening 44 is narrowed. can do. Therefore, as shown in FIGS. 15A and 15C, when the tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16 are formed using the thermal oxidation method, they are formed on the side surfaces of the first insulating film 30. The conductive layer 42 is easily oxidized and can prevent the conductive layer 42 from remaining on the side surface of the first insulating film 30.

実施例3は、第1絶縁膜30を形成した後、導電層42を形成する前に、第1絶縁膜30の側面のうち露出した部分に保護膜を形成する工程を有する場合の例である。図16(a)から図17(d)を用い、実施例3に係るフラッシュメモリの製造方法を説明する。図16(a)、図16(b)、図17(a)および図17(b)は図5のA−A間に相当する断面図である。図16(c)、図16(d)、図17(c)および図17(d)は図5のB−B間に相当する断面図である。   Example 3 is an example in which a step of forming a protective film on the exposed portion of the side surface of the first insulating film 30 is formed after the first insulating film 30 is formed and before the conductive layer 42 is formed. . A method for manufacturing a flash memory according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 16 (a), 16 (b), 17 (a) and 17 (b) are cross-sectional views corresponding to the line AA in FIG. 16C, FIG. 16D, FIG. 17C, and FIG. 17D are cross-sectional views corresponding to the line BB in FIG.

図16(a)および図16(c)を参照に、半導体基板10上に第2絶縁膜37を形成する。第2絶縁膜37上に、ビットライン18およびゲート電極24が形成されるべき領域以外の領域に開口部を有するマスク層(不図示)を形成する。マスク層をマスクに第2絶縁膜37および半導体基板10をエッチングする。これにより、第2絶縁膜37に第1開口部(不図示)が形成され、半導体基板10に溝部(不図示)が形成される。第1開口部の側面と溝部の内面に保護膜32aを形成する。第1開口部および溝部に埋め込まれるように第1絶縁膜30を形成する。マスク層を除去する。その後、マスク層に接していた部分であり、第1絶縁膜30の側面が露出している部分に保護膜32bを形成する。保護膜32bは、窒化シリコン膜を全面デポした後、窒化シリコン膜をエッチバックすることで形成できる。   With reference to FIGS. 16A and 16C, a second insulating film 37 is formed on the semiconductor substrate 10. A mask layer (not shown) having an opening in a region other than the region where the bit line 18 and the gate electrode 24 are to be formed is formed on the second insulating film 37. The second insulating film 37 and the semiconductor substrate 10 are etched using the mask layer as a mask. As a result, a first opening (not shown) is formed in the second insulating film 37, and a groove (not shown) is formed in the semiconductor substrate 10. A protective film 32a is formed on the side surface of the first opening and the inner surface of the groove. A first insulating film 30 is formed so as to be embedded in the first opening and the groove. The mask layer is removed. After that, the protective film 32b is formed in the portion that has been in contact with the mask layer and where the side surface of the first insulating film 30 is exposed. The protective film 32b can be formed by depositing the entire surface of the silicon nitride film and then etching back the silicon nitride film.

図16(b)および図16(d)を参照に、第1絶縁膜30および第2絶縁膜37上に導電層42を形成する。ビットライン18が形成されるべき領域の半導体基板10上に形成された導電層42および第2絶縁膜37をエッチングして、第2開口部44を形成する。第2開口部44間に形成された導電層42のうち、第2絶縁膜37上に形成された導電層42はゲート電極24となる。第1絶縁膜30の側面に形成された保護膜32bにより、第1絶縁膜30の側方に形成された導電層42の幅T2は細くなる。ゲート電極24の中央下で第2絶縁膜37が残存するように、第2開口部44からゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去する。これにより、ゲート電極24の両端下に第2絶縁膜37が除去された領域であるアンダーカット部35が形成され、ゲート電極24の中央下に第2絶縁膜37からなるゲート絶縁膜22が形成される。   With reference to FIG. 16B and FIG. 16D, the conductive layer 42 is formed on the first insulating film 30 and the second insulating film 37. The conductive layer 42 and the second insulating film 37 formed on the semiconductor substrate 10 in the region where the bit line 18 is to be formed are etched to form the second opening 44. Of the conductive layer 42 formed between the second openings 44, the conductive layer 42 formed on the second insulating film 37 becomes the gate electrode 24. Due to the protective film 32b formed on the side surface of the first insulating film 30, the width T2 of the conductive layer 42 formed on the side of the first insulating film 30 is narrowed. The second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 is removed from the second opening 44 so that the second insulating film 37 remains under the center of the gate electrode 24. As a result, an undercut portion 35 that is a region where the second insulating film 37 is removed is formed under both ends of the gate electrode 24, and the gate insulating film 22 made of the second insulating film 37 is formed under the center of the gate electrode 24. Is done.

図17(a)および図17(c)を参照に、アンダーカット部35内に、熱酸化法を用いてトンネル絶縁膜12とトップ絶縁膜16とを形成する。この時、ゲート電極24および導電層42も酸化され、ゲート電極24および導電層42の表面に第2酸化シリコン膜39が形成される。トンネル絶縁膜12とトップ絶縁膜16との間に電荷蓄積層14を形成する。第2開口部44で規定されるビットライン18を半導体基板10内に延伸するように形成する。   Referring to FIGS. 17A and 17C, tunnel insulating film 12 and top insulating film 16 are formed in undercut portion 35 using a thermal oxidation method. At this time, the gate electrode 24 and the conductive layer 42 are also oxidized, and a second silicon oxide film 39 is formed on the surfaces of the gate electrode 24 and the conductive layer 42. A charge storage layer 14 is formed between the tunnel insulating film 12 and the top insulating film 16. The bit line 18 defined by the second opening 44 is formed to extend into the semiconductor substrate 10.

図17(b)および図17(d)を参照に、第2開口部44に埋め込まれるように第1酸化シリコン膜34を形成する。その後、第1絶縁膜30の上面が露出するように、第1絶縁膜30上に形成された導電層42等を研磨する。ゲート電極24上に、ゲート電極24に電気的に接続し、ビットライン18に交差して延伸するワードライン20を形成する。ワードライン20間に層間絶縁膜36を形成する。以上により、実施例3に係るフラッシュメモリが完成する。   Referring to FIGS. 17B and 17D, a first silicon oxide film 34 is formed so as to be embedded in the second opening 44. Thereafter, the conductive layer 42 and the like formed on the first insulating film 30 are polished so that the upper surface of the first insulating film 30 is exposed. A word line 20 is formed on the gate electrode 24 and is electrically connected to the gate electrode 24 and extends across the bit line 18. An interlayer insulating film 36 is formed between the word lines 20. Thus, the flash memory according to the third embodiment is completed.

実施例3によれば、図16(a)および図16(c)に示すように、第1絶縁膜30を形成した後、導電層42を形成する前に、第1絶縁膜30の側面のうち露出した部分に保護膜32bを形成する。これにより、第1絶縁膜30の側面は、保護膜32aおよび保護膜32bにより完全に覆われる。このため、図16(b)および図16(d)に示すように、第2開口部44からゲート電極24下に形成された第2絶縁膜37を除去する際に、第1絶縁膜30が除去されることをより抑制することができる。したがって、ゲート絶縁膜22の幅より広い幅の第1絶縁膜30をより容易に形成することができる。   According to the third embodiment, as shown in FIGS. 16A and 16C, after the first insulating film 30 is formed, the side surface of the first insulating film 30 is formed before the conductive layer 42 is formed. A protective film 32b is formed on the exposed portion. Thereby, the side surface of the first insulating film 30 is completely covered with the protective film 32a and the protective film 32b. Therefore, as shown in FIGS. 16B and 16D, when the second insulating film 37 formed under the gate electrode 24 is removed from the second opening 44, the first insulating film 30 is It can suppress more that it is removed. Therefore, the first insulating film 30 having a width wider than that of the gate insulating film 22 can be formed more easily.

また、図16(b)および図16(d)に示すように、第1絶縁膜30の側方に形成される導電層42の幅T2は細い。このため、図17(a)および図17(c)に示すように、第1絶縁膜30の側方に形成された導電層42は酸化されつくされ易くなる。これにより、実施例2と同じように、第1絶縁膜30の側方に導電層42が残存することを抑制できる。   As shown in FIGS. 16B and 16D, the width T2 of the conductive layer 42 formed on the side of the first insulating film 30 is thin. For this reason, as shown in FIGS. 17A and 17C, the conductive layer 42 formed on the side of the first insulating film 30 is easily oxidized. Thereby, it is possible to suppress the conductive layer 42 from remaining on the side of the first insulating film 30 as in the second embodiment.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10 半導体基板
12 トンネル絶縁膜
14 電荷蓄積層
16 トップ絶縁膜
18 ビットライン
20 ワードライン
22 ゲート絶縁膜
24 ゲート電極
26 OPO膜
28 溝部
30 第1絶縁膜
32 保護膜
32a 保護膜
32b 保護膜
34 第1酸化シリコン膜
35 アンダーカット部
36 層間絶縁膜
37 第2絶縁膜
38 マスク層
39 第2酸化シリコン膜
40 第1開口部
42 導電層
44 第2開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 12 Tunnel insulating film 14 Charge storage layer 16 Top insulating film 18 Bit line 20 Word line 22 Gate insulating film 24 Gate electrode 26 OPO film 28 Groove part 30 1st insulating film 32 Protective film 32a Protective film 32b Protective film 34 1st Silicon oxide film 35 Undercut portion 36 Interlayer insulating film 37 Second insulating film 38 Mask layer 39 Second silicon oxide film 40 First opening 42 Conductive layer 44 Second opening

Claims (10)

半導体基板上に第2絶縁膜を形成する工程と、
ビットラインおよびゲート電極が形成されるべき領域以外の領域の前記半導体基板上に形成された前記第2絶縁膜を除去して、前記第2絶縁膜に第1開口部を形成する工程と、
前記第1開口部に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
前記ビットラインが形成されるべき領域の前記半導体基板上に形成された前記導電層および前記第2絶縁膜を除去して第2開口部を形成し、前記第2開口部間に前記導電層からなる前記ゲート電極を形成する工程と、
前記第2開口部から前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去して、前記ゲート電極の中央下に前記第2絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去した領域に電荷蓄積層を形成する工程と、
前記半導体基板内に前記第2開口部により規定される前記ビットラインを形成する工程と、
前記ビットラインに沿って延在し且つ前記ビットラインの幅と同じ幅を有する部分を含む絶縁層を前記ビットライン上に形成する工程と、
を有し、
前記第1絶縁膜を形成する工程は、前記第1絶縁膜の上面が、前記半導体基板の表面を基準にしたときに前記第2絶縁膜の上面より高くなるように、前記第1絶縁膜を形成する工程を含む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a second insulating film on the semiconductor substrate;
Removing the second insulating film formed on the semiconductor substrate in a region other than a region where the bit line and the gate electrode are to be formed, and forming a first opening in the second insulating film;
Forming a first insulating film in the first opening;
Forming a conductive layer on the second insulating film;
A second opening is formed by removing the conductive layer and the second insulating film formed on the semiconductor substrate in a region where the bit line is to be formed, and the second opening is formed between the second opening and the conductive layer. Forming the gate electrode,
Removing the second insulating film formed under the gate electrode from the second opening, and forming a gate insulating film made of the second insulating film under the center of the gate electrode;
Forming a charge storage layer in a region where the second insulating film formed under the gate electrode is removed;
Forming the bit line defined by the second opening in the semiconductor substrate;
Forming an insulating layer on the bit line including a portion extending along the bit line and having the same width as the bit line;
I have a,
In the step of forming the first insulating film, the first insulating film is formed so that an upper surface of the first insulating film is higher than an upper surface of the second insulating film when the surface of the semiconductor substrate is used as a reference. Including the step of forming,
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第1開口部の下方の前記半導体基板に溝部を形成する工程を有し、
前記第1絶縁膜を形成する工程は、前記溝部に前記第1絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
Forming a groove in the semiconductor substrate below the first opening;
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the first insulating film includes a step of forming the first insulating film in the groove.
前記第1絶縁膜の材料は、前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去して前記ゲート絶縁膜を形成する際、前記第2絶縁膜より除去され難い材料であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。   The material of the first insulating film is a material that is difficult to remove from the second insulating film when forming the gate insulating film by removing the second insulating film formed under the gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2. 前記第1絶縁膜を形成する工程の前に、前記第1開口部の側面に保護膜を形成する工程を有し、
前記保護膜の材料は、前記ゲート電極下に形成された前記第2絶縁膜を除去して前記ゲート絶縁膜を形成する際、前記第2絶縁膜より除去され難い材料であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
A step of forming a protective film on a side surface of the first opening before the step of forming the first insulating film;
The material of the protective film is a material that is difficult to remove from the second insulating film when the gate insulating film is formed by removing the second insulating film formed under the gate electrode. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記導電層を形成する工程の前に、前記第1絶縁膜の側面のうち露出した部分に前記保護膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。   After the step of forming the first insulating film, before the step of forming the conductive layer, the method includes a step of forming the protective film on an exposed portion of the side surface of the first insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4. 前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜は酸化シリコン膜であり、前記保護膜は窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項4または5記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first insulating film and the second insulating film are silicon oxide films, and the protective film is a silicon nitride film. 前記第1開口部を形成する工程は、前記第2絶縁膜上に形成されたマスク層を用いて前記第2絶縁膜を除去することにより、前記第1開口部を形成する工程であり、
前記第1開口部を形成する工程の後、前記第1絶縁膜を形成する工程の前に、前記マスク層の幅を細める工程を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the first opening is a step of forming the first opening by removing the second insulating film using a mask layer formed on the second insulating film,
7. The method according to claim 1, further comprising a step of narrowing a width of the mask layer after the step of forming the first opening and before the step of forming the first insulating film. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、等方性エッチングを用いて前記第2絶縁膜をエッチングすることにより、前記ゲート絶縁膜を形成する工程であることを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the gate insulating film, by etching the second insulating film by isotropic etching, any of claims 1 to 7, characterized in that the step of forming the gate insulating film A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 前記ゲート電極上に前記ゲート電極に電気的に接続して、前記ビットラインに交差して延伸するワードラインを形成する工程を有することを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。 Electrically connected to the gate electrode on the gate electrode, of any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises a step of forming a word line which extends to intersect with the bit lines A method for manufacturing a semiconductor device. 前記電荷蓄積層はポリシリコン膜および窒化シリコン膜のいずれか一方であることを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。 Manufacturing method of the charge storage layer is a semiconductor device according to any one of claims 1, wherein 9 that is one of a polysilicon film and a silicon nitride film.
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