JPH09213912A - Nonvolatile semiconductor memory device, and its manufacture - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device, and its manufacture

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Publication number
JPH09213912A
JPH09213912A JP8038762A JP3876296A JPH09213912A JP H09213912 A JPH09213912 A JP H09213912A JP 8038762 A JP8038762 A JP 8038762A JP 3876296 A JP3876296 A JP 3876296A JP H09213912 A JPH09213912 A JP H09213912A
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JP
Japan
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gate
insulating film
film
layer
metal layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP8038762A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naohiro Ueda
尚宏 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09213912A publication Critical patent/JPH09213912A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the flatness of the top of a stack gate by suppressing the leak passage from the edge of a floating gate. SOLUTION: A field oxide film 4 for element isolation and a gate insulating film 6 are made on a silicon substrate 12, and then, a first polysilicon layer 8, an insulating film 12, and a second polysilicon layer 14 are stacked. The stack is patterned by one time of photolithography, and not only the floating gate 8 but also the control gate 14 are separated, memory cells and all. An interlayer insulating film 16 is made from above the control gate 14, and a part of the control gate 14 is exposed by CMP method (chemical mechanical polishing method), and the area between the exposed parts is connected by an aluminum film 30 and it is made a word line.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はフローティングゲー
トとコントロールゲートからなるスタックゲートを備え
た不揮発性半導体メモリ装置とその製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a stack gate composed of a floating gate and a control gate, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1に一般的に行なわれているスタック
ゲートの形成方法を含む製造工程を示す。(A)〜
(C)はその右側に記載した(a)〜(c)のX−X’
線位置での断面図である。 (A)シリコン基板2に素子分離領域としてのフィール
ド酸化膜4を形成し、ゲート絶縁膜6を形成した後、フ
ローティングゲートとなる第1層目のポリシリコン層8
を形成する。ポリシリコン層8上にレジスト層を形成
し、写真製版によりフローティングゲートをワードライ
ン方向に分離するためのスリット10を形成するための
溝をもつレジストパターンを形成し、それをマスクにし
てポリシリコン層8をエッチングすることによりスリッ
ト10を形成する。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a manufacturing process including a commonly used method for forming a stack gate. (A) ~
(C) is XX ′ of (a) to (c) described on the right side thereof.
It is sectional drawing in a line position. (A) After forming a field oxide film 4 as an element isolation region on a silicon substrate 2 and forming a gate insulating film 6, a first polysilicon layer 8 to be a floating gate is formed.
To form A resist layer is formed on the polysilicon layer 8, and a resist pattern having a groove for forming a slit 10 for separating the floating gate in the word line direction is formed by photolithography, and the polysilicon layer is used as a mask. The slit 10 is formed by etching 8.

【0003】(B)ポリシリコン層8の表面に絶縁膜1
2を形成し、更にその上に第2のポリシリコン層14を
形成する。そして写真製版とエッチングによりシリコン
層14,絶縁膜12及びポリシリコン層8をパターン化
してコントロールゲート14、絶縁膜12及びフローテ
ィングゲート8を完成する。
(B) The insulating film 1 is formed on the surface of the polysilicon layer 8.
2 is formed, and a second polysilicon layer 14 is further formed thereon. Then, the silicon layer 14, the insulating film 12 and the polysilicon layer 8 are patterned by photolithography and etching to complete the control gate 14, the insulating film 12 and the floating gate 8.

【0004】(C)その後、層間絶縁膜16を形成し、
ドレイン領域上にコンタクトホール18を開けた後、ア
ルミニウム膜を形成し、写真製版とエッチングによるパ
ターン化によりアルミニウム配線20を形成し、コンタ
クトホール18を介してアルミニウム配線20とドレイ
ン領域とを接続する。アルミニウム配線20はビットラ
インとなり、コントロールゲート14はワードラインと
なる。
(C) After that, an interlayer insulating film 16 is formed,
After forming the contact hole 18 on the drain region, an aluminum film is formed, an aluminum wiring 20 is formed by patterning by photolithography and etching, and the aluminum wiring 20 and the drain region are connected through the contact hole 18. The aluminum wiring 20 becomes a bit line and the control gate 14 becomes a word line.

【0005】図1に示されたスタックゲートの形成方法
は基本的なものであり、例えば特開平2−31466号
公報や特開平3−34470号公報に記載されているス
タックゲート形成方法もこれと同じである。
The stack gate forming method shown in FIG. 1 is a basic method, and the stack gate forming method described in, for example, JP-A-2-31466 and JP-A-3-34470 is also used. Is the same.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図1の方法では、次の
ような問題がある。 (1)フローティングゲートをワードライン方向に分離
するためのスリット10を形成する写真製版とエッチン
グの工程(A)と、フローティングゲート及びコントロ
ールゲートをビットライン方向に分離するための写真製
版とエッチングの工程(B)を含んでいる。すなわち、
スタックゲートの形成に2回の写真製版が必要であり、
コスト高や工期の長期化を招く。
The method of FIG. 1 has the following problems. (1) Photolithography and etching step (A) for forming the slit 10 for separating the floating gate in the word line direction, and photolithography and etching step for separating the floating gate and the control gate in the bit line direction. (B) is included. That is,
Two photoengravings are needed to form the stack gate,
This leads to higher costs and longer construction periods.

【0007】(2)図1(b)に示される領域22は、
スリット10を形成するエッチングとフローティングゲ
ートとコントロールゲートをビットライン方向に分離す
る際のエッチングの2回のエッチングが行なわれる領域
であり、この領域22では過剰にエッチングがなされ、
段差が生じて後の工程で層間絶縁膜表面を平坦化する際
の妨げになる。また、その段差に沿った領域24にはエ
ッチング時の残渣が残りやすく、ワードライン間のショ
ートの原因となる。これらは信頼性の低下を招く。
(2) The area 22 shown in FIG. 1 (b) is
This is an area in which etching is performed twice, that is, etching for forming the slit 10 and etching for separating the floating gate and the control gate in the bit line direction. In this area 22, excessive etching is performed.
A step is generated, which hinders the flattening of the surface of the interlayer insulating film in a later process. In addition, a residue during etching tends to remain in the region 24 along the step, which causes a short between word lines. These lead to a decrease in reliability.

【0008】(3)図1(B)に示されるように、フロ
ーティングゲート8のエッジ部26から対向するコント
ロールゲート14へ電気的なリークパスが存在しやす
く、フローティングゲート8に蓄積した電子が消失して
保持特性が悪化するという信頼性上の問題がある。
(3) As shown in FIG. 1B, an electric leak path easily exists from the edge portion 26 of the floating gate 8 to the opposing control gate 14, and the electrons accumulated in the floating gate 8 disappear. Therefore, there is a reliability problem that the retention characteristics deteriorate.

【0009】(4)スタックゲートに対する平坦性が不
十分であるため、その上に層間絶縁膜を介して形成され
るメタル配線のカバレッジ不足、更には多層配線化に対
するマージン不足などの問題が生じる。そこで、本発明
はこれらの問題点を解決するメモリ装置の構造とその製
造方法を提供することを目的とするものである。
(4) Since the flatness with respect to the stack gate is insufficient, there arise problems such as insufficient coverage of metal wiring formed on the stacked gate via the interlayer insulating film, and further insufficient margin for multilayer wiring. Therefore, it is an object of the present invention to provide a structure of a memory device and a manufacturing method thereof that solve these problems.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
メモリ装置は、基板上に形成されているスタックゲート
のフローティングゲートとその上に絶縁膜を介して形成
されたコントロールゲートが同じ平面形状に形成されて
メモリセルごとに分離されており、ワードライン方向に
隣接するコントロールゲート間が第1層目のメタル層に
より電気的に接続されており、ビットライン方向に分離
されて配列されているドレイン領域又はソース領域がビ
ットラインとなるメタル層により電気的に連結されてい
る。
In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the floating gate of the stack gate formed on the substrate and the control gate formed on the floating gate via the insulating film have the same planar shape. Drains formed and separated for each memory cell, electrically connected between control gates adjacent in the word line direction by the first metal layer, and arranged separately in the bit line direction The region or the source region is electrically connected by a metal layer that serves as a bit line.

【0011】コントロールゲートは下層がポリシリコン
層、上層が導電性金属層にてなる積層構造をなしている
ことが好ましい。また、そのコントロールゲートの上層
の導電性金属層はW、Mo、Ti又はTaからなる高融
点金属の珪化物であることが好ましい。
The control gate preferably has a laminated structure in which the lower layer is a polysilicon layer and the upper layer is a conductive metal layer. The conductive metal layer above the control gate is preferably a refractory metal silicide composed of W, Mo, Ti or Ta.

【0012】ビットラインは第1層目のメタル層により
形成することができる。その場合、スタックゲート上に
は層間絶縁膜を介してワードライン方向に延びる帯状に
パターン化された第2層目のメタル層が形成され、その
第2層目のメタル層が層間絶縁膜のスルーホールを介し
て、コントロールゲート間を電気的に接続している第1
層目のメタル層に電気的に接続されていることが好まし
い。ビットラインは第2層目のメタル層により形成する
こともできる。
The bit line can be formed by the first metal layer. In that case, a band-shaped second metal layer patterned in a strip shape extending in the word line direction is formed on the stack gate via the interlayer insulating film, and the second metal layer is a through film of the interlayer insulating film. 1st which electrically connects between control gates through a hole
It is preferably electrically connected to the second metal layer. The bit line can also be formed by the second metal layer.

【0013】本発明の製造方法は、以下の工程(A)か
ら(E)を含んで半導体基板上にスタックゲートを形成
する。(A)半導体基板に素子分離領域及びゲート絶縁
膜を形成した後、フローティングゲートとなるポリシリ
コン層、その上の絶縁膜、及びさらにその上のコントロ
ールゲートとなる導電層からなる積層膜を形成する工
程、(B)1回の写真製版により、メモリセルごとに分
離されワードライン方向の分離位置が素子分離領域上に
くるようにパターン化されたレジストパターンを形成
し、そのレジストパターンをマスクとしてその積層膜を
エッチングするパターン化工程、(C)その積層膜の上
面が埋没する厚さの層間絶縁膜を形成する工程、(D)
化学的機械研磨法によりその層間絶縁膜を研磨して前記
積層膜の上面の一部を露出させる工程、(E)第1層目
のメタル膜を形成し、ワードライン方向に隣接するコン
トロールゲート間を接続するようにそのメタル膜をパタ
ーン化する工程。
The manufacturing method of the present invention includes the following steps (A) to (E) to form a stack gate on a semiconductor substrate. (A) After forming an element isolation region and a gate insulating film on a semiconductor substrate, a laminated film including a polysilicon layer to be a floating gate, an insulating film on the polysilicon layer, and a conductive layer to be a control gate on the polysilicon layer is formed. Step (B) A single photolithography process is performed to form a resist pattern that is separated for each memory cell so that the isolation position in the word line direction is on the element isolation region, and the resist pattern is used as a mask. A patterning step of etching the laminated film, (C) a step of forming an interlayer insulating film having a thickness such that the upper surface of the laminated film is buried, (D)
A step of polishing the interlayer insulating film by a chemical mechanical polishing method to expose a part of the upper surface of the laminated film; (E) forming a first-layer metal film, and between control gates adjacent in the word line direction. Patterning the metal film to connect the.

【0014】[0014]

【実施例】図2はスタックゲートの形成を示した実施例
の工程図であり、(A)から(E)は断面図として表わ
したもの、(c)〜(e)はそれぞれ(C)〜(E)に
対応する平面図である。断面図は平面図のY−Y’線位
置で切断して示したものである。 (A)シリコン基板2に素子分離用フィールド酸化膜4
を形成し、ゲート絶縁膜6を形成した後、フローティン
グゲートとなる第1のポリシリコン層8を形成する。
FIG. 2 is a process drawing of an embodiment showing the formation of a stack gate. (A) to (E) are shown as sectional views, and (c) to (e) are (C) to (E), respectively. It is a top view corresponding to (E). The cross-sectional view is taken along the line YY 'in the plan view. (A) Element isolation field oxide film 4 on silicon substrate 2
And a gate insulating film 6 are formed, and then a first polysilicon layer 8 to be a floating gate is formed.

【0015】(B)その上に絶縁膜12、及び更にその
上にフローティングゲートとなる第2のポリシリコン層
14を形成する。 (C)ポリシリコン層14上にレジスト層を形成し、写
真製版によりスタックゲートパターンを形成する。この
パターンはワードライン方向にもビットライン方向にも
分離されてメモリセルごとに分離されたパターンであ
り、ワードライン方向の分離は従来と同様にフィールド
酸化膜4上を通るスリットによりなされるように、レジ
ストパターンが形成される。そのレジストパターンをマ
スクにして、ポリシリコン層14、絶縁膜12及びポリ
シリコン層8を順次エッチングし、パターン化する。
(B) An insulating film 12 is formed thereon, and a second polysilicon layer 14 to be a floating gate is further formed thereon. (C) A resist layer is formed on the polysilicon layer 14, and a stack gate pattern is formed by photolithography. This pattern is a pattern that is separated for each memory cell by being separated in the word line direction and the bit line direction, and the separation in the word line direction is made by a slit passing over the field oxide film 4 as in the conventional case. , A resist pattern is formed. Using the resist pattern as a mask, the polysilicon layer 14, the insulating film 12 and the polysilicon layer 8 are sequentially etched and patterned.

【0016】同図(C)、(c)はパターン化された積
層体を示しており、フローティングゲート8だけでな
く、コントロールゲート14もメモリセルごとに分離さ
れている。そして、ワードライン方向の分離はフィール
ド酸化膜4上を通るスリット10によりなされており、
ワードライン方向に配列されてそのスリット10を挟ん
で隣接しているコントロールゲート14,14の対向し
た端部はフィールド酸化膜4上にあることにより基板2
上ある部分よりも突出している。
FIGS. 3C and 3C show a patterned laminated body in which not only the floating gate 8 but also the control gate 14 is separated for each memory cell. Further, the separation in the word line direction is made by the slit 10 passing over the field oxide film 4,
Since the opposing ends of the control gates 14, 14 arranged in the word line direction and adjacent to each other across the slit 10 are on the field oxide film 4, the substrate 2
It projects more than the upper part.

【0017】(D)レジスト層を除去した後、コントロ
ールゲート14上から層間絶縁膜16をコントロールゲ
ート14が十分に埋め込まれる厚さに形成する。その
後、CMP法(化学的機械研磨法)を用いてコントロー
ルゲート14の一部が露出するまで研磨を行なう。その
CMP法による研磨で露出するコントロールゲート14
の部分は、フィールド酸化膜4上でスリット10を挾ん
で対向した部分である。
(D) After removing the resist layer, an interlayer insulating film 16 is formed on the control gate 14 to a thickness such that the control gate 14 is sufficiently buried. Then, the CMP method (chemical mechanical polishing method) is used until the control gate 14 is partially exposed. Control gate 14 exposed by polishing by the CMP method
The portion marked with is a portion facing the slit 10 on the field oxide film 4.

【0018】(E)全面にアルミニウム膜30を形成
し、スリット10を挾んで対向したコントロールゲート
14,14の露出部分間をそのアルミニウム膜30で接
続するように、写真製版とエッチングによりアルミニウ
ム膜30にパターン化を施す。これにより、(e)に示
されるように、メモリセルごとに分離されたコントロー
ルゲート14で、ワードライン方向に隣接したコントロ
ールゲート14,14間がアルミニウム配線30で連結
されて、図2(e)で横方向に延びるワードラインが形
成される。
(E) An aluminum film 30 is formed on the entire surface, and the aluminum film 30 is formed by photolithography and etching so that the exposed portions of the control gates 14, 14 facing each other across the slit 10 are connected by the aluminum film 30. Pattern. As a result, as shown in FIG. 2E, the control gates 14 separated for each memory cell are connected by the aluminum wiring 30 between the control gates 14 adjacent to each other in the word line direction. Form a word line extending in the horizontal direction.

【0019】図2(B)に対応する工程で、図3に示さ
れるようにコントロールゲートとなるポリシリコン層1
4の上に導電性金属層32を重ねて堆積した後、図2
(C)〜(E)のプロセスによりスタックゲートを形成
することができる。これによりコントロールゲート、す
なわちワードラインの抵抗を下げることができる。その
導電性金属層32としてはW(タングステン)、Mo
(モリブデン)、Ti(チタン)又はTa(タンタル)
からなる高融点金属の珪化物が好ましい。
In the step corresponding to FIG. 2B, as shown in FIG. 3, the polysilicon layer 1 which becomes the control gate is formed.
2 after the conductive metal layer 32 is overlaid and deposited on FIG.
A stack gate can be formed by the processes of (C) to (E). This can reduce the resistance of the control gate, that is, the word line. As the conductive metal layer 32, W (tungsten), Mo
(Molybdenum), Ti (titanium) or Ta (tantalum)
A refractory metal silicide consisting of is preferred.

【0020】図2(e)に示されるように、基板2の領
域34はドレインであり、素子分離用フィールド酸化膜
4によって分離されている。それに対し、領域36はソ
ース領域であり、ワードライン方向に連続したものとな
っている。ドレイン領域34を連結するためにビットラ
インが必要となる。
As shown in FIG. 2E, the region 34 of the substrate 2 is a drain and is isolated by the element isolation field oxide film 4. On the other hand, the region 36 is a source region and is continuous in the word line direction. Bit lines are required to connect the drain regions 34.

【0021】図4はそのビットラインの一例を示したも
のである。(A)は断面図、(B)はその平面図であ
り、(A)は(B)のZ−Z’線位置での断面図を示し
ている。このビットラインを形成するには、図2
(E),(e)の状態において、アルミニウム配線30
の形成前にドレイン領域34にコンタクトホール38を
開ける。その後、アルミニウム膜を形成し、アルミニウ
ム配線30を形成するパターン化の工程で、アルミニウ
ム配線によるビットライン40を同時に形成する。ビッ
トライン40は図4(B)では縦方向である。
FIG. 4 shows an example of the bit line. (A) is a cross-sectional view, (B) is a plan view thereof, and (A) is a cross-sectional view taken along line ZZ ′ of (B). To form this bit line, refer to FIG.
In the state of (E) and (e), the aluminum wiring 30
A contact hole 38 is formed in the drain region 34 before the formation of. After that, in the patterning process of forming an aluminum film and forming the aluminum wiring 30, the bit line 40 of the aluminum wiring is simultaneously formed. The bit line 40 is in the vertical direction in FIG.

【0022】アルミニウム配線30,40上から層間絶
縁膜36を形成し、アルミニウム配線30上にスルーホ
ールを形成した後、第2のアルミニウム膜を形成し、写
真製版とエッチングによりそのアルミニウム膜をパター
ン化してコントロールゲート14上でワードライン方向
に延びるアルミニウム配線42を形成する。アルミニウ
ム配線42は層間絶縁膜36のスルーホールを介してア
ルミニウム配線30と接続される。アルミニウム配線4
2もワードラインであり、コントロールゲート14間と
メタル配線30によるワードラインとともにワードライ
ンを低抵抗化するのに寄与する。
An interlayer insulating film 36 is formed on the aluminum wirings 30 and 40, a through hole is formed on the aluminum wiring 30, and then a second aluminum film is formed, and the aluminum film is patterned by photolithography and etching. As a result, an aluminum wiring 42 extending in the word line direction is formed on the control gate 14. Aluminum wiring 42 is connected to aluminum wiring 30 through a through hole in interlayer insulating film 36. Aluminum wiring 4
Reference numeral 2 is also a word line, which contributes to lowering the resistance of the word line together with the control gate 14 and the metal line 30.

【0023】図5はビットラインの他の例を表わしたも
のである。(A)は断面図、(B)はその平面図であ
り、(A)は(B)のW−W’線位置での断面図を示し
ている。このビットラインを形成するには、図2
(E),(e)の状態において、アルミニウム配線30
の形成前にドレイン領域34にコンタクトホール38を
開ける。その後、アルミニウム膜を形成し、アルミニウ
ム配線30を形成するパターン化の工程で、コンタクト
用のアルミニウムパターン44を同時に形成する。
FIG. 5 shows another example of the bit line. (A) is a cross-sectional view, (B) is a plan view thereof, and (A) shows a cross-sectional view taken along line WW ′ of (B). To form this bit line, refer to FIG.
In the state of (E) and (e), the aluminum wiring 30
A contact hole 38 is formed in the drain region 34 before the formation of. Then, an aluminum film is formed, and in the patterning step of forming the aluminum wiring 30, the aluminum pattern 44 for contact is simultaneously formed.

【0024】アルミニウム配線30及びパターン44上
から層間絶縁膜36を形成し、アルミニウムパターン4
4上にスルーホールを形成した後、第2のアルミニウム
膜を形成し、写真製版とエッチングによりそのアルミニ
ウム膜をパターン化して、ドレイン領域34上を図5
(B)で縦方向に延びるビットライン46を形成する。
ビットライン46は層間絶縁膜36のスルーホール、ア
ルミニウムパターン44及びコンタクトホール38を介
して図5(B)で縦方向に配列されたドレイン領域34
に接続される。この場合、ワードラインはコントロール
ゲート14とコントロールゲート14,14間を連結す
るアルミニウム配線30とから構成されたものだけであ
り、図4のように更にメタル配線によるワードラインは
設けられていない。
An interlayer insulating film 36 is formed on the aluminum wiring 30 and the pattern 44, and the aluminum pattern 4 is formed.
5 is formed on the drain region 34, a second aluminum film is formed on the drain region 34, and a second aluminum film is formed on the drain region 34 by photolithography and etching.
In (B), the bit line 46 extending in the vertical direction is formed.
The bit line 46 is a drain region 34 arranged in the vertical direction in FIG. 5B through the through hole of the interlayer insulating film 36, the aluminum pattern 44 and the contact hole 38.
Connected to. In this case, the word line is only composed of the control gate 14 and the aluminum wiring 30 connecting the control gates 14 and 14, and the word line by the metal wiring is not provided as shown in FIG.

【0025】アルミニウム配線30、ビットライン4
0,46、ワードライン42及びアルミニウムパターン
44の材質は、純アルミニウムに限らず、アルミニウム
にSiゃCuなどを含有したアルミニウム合金を初め、
メタル配線用材質として使用されているものであればど
のようなものでもよい。
Aluminum wiring 30, bit line 4
The materials of 0, 46, the word line 42, and the aluminum pattern 44 are not limited to pure aluminum, but include aluminum alloys containing Si or Cu in aluminum,
Any material may be used as long as it is used as a material for metal wiring.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明では、図2(C),(c)の工程
に示されるように、1回の写真製版工程でスタックゲー
トを形成できるため、コスト高や工期の長期化を招くこ
とがなくなる。また、このことから、過剰にエッチング
される領域(図1(b)の記号22で示された領域)の
ような領域が原理的に発生しないため、過剰のエッチン
グに伴なう問題は発生しない。さらに、図1(B)に示
されるエッジ部26が存在しないため、メモリ素子の保
持特性が向上する。スタックゲートを埋める絶縁膜をC
MP法により研磨するため、その加工面は平坦面とな
り、その上方に形成されるメタル配線のカバレッジが向
上し、多層配線化に対するマージンが広くなる。コント
ロールゲートの上層を導電性金属層とすることにより、
CMP法による研磨の終点検出が容易になり、加工精度
が向上する。また、ワードラインの低抵抗化、動作速度
の向上にもつながる。ワードラインをコントロールゲー
トによるものと、第2層目のメタル層によるものとの2
層構造とすることにより、ワードラインの低抵抗化及び
動作速度の向上を図ることができる。第2層目のメタル
層によりビットラインを形成すれば、図4(B)に示さ
れるようなスペースSを設ける必要がなくなり、セルサ
イズを小さくすることができて大容量、高集積のメモリ
装置を実現することができる。
According to the present invention, as shown in the steps of FIGS. 2 (C) and 2 (c), the stack gate can be formed in one photoengraving step, resulting in higher cost and longer construction period. Disappears. Further, from this fact, a region such as a region to be excessively etched (a region indicated by symbol 22 in FIG. 1B) does not occur in principle, so that a problem associated with excessive etching does not occur. . Further, since the edge portion 26 shown in FIG. 1B does not exist, the retention characteristic of the memory element is improved. Insulating film filling the stack gate is C
Since the polishing is performed by the MP method, the processed surface becomes a flat surface, the coverage of the metal wiring formed thereabove is improved, and the margin for multi-layer wiring is widened. By making the upper layer of the control gate a conductive metal layer,
The polishing end point can be easily detected by the CMP method, and the processing accuracy is improved. It also leads to lower resistance of the word line and improvement of operation speed. There are two word lines, one with the control gate and the other with the second metal layer.
With the layered structure, the resistance of the word line can be reduced and the operation speed can be improved. If the bit line is formed by the second metal layer, it is not necessary to provide the space S as shown in FIG. 4B, the cell size can be reduced, and a large capacity and highly integrated memory device can be obtained. Can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来のスタックゲート製造方法を示す図であ
り、(A)〜(C)はその断面図、(a)〜(c)はそ
の平面図であり、断面図は平面図のX−X’線位置での
断面図を示している。
1A to 1C are views showing a conventional stack gate manufacturing method, in which (A) to (C) are cross-sectional views thereof, (a) to (c) are plan views thereof, and the cross-sectional views are X- of the plan view. The cross-sectional view at the X ′ line position is shown.

【図2】一実施例においてスタックゲートを形成するま
での方法を示す図であり、(A)〜(E)はその断面
図、(a)〜(e)はその平面図であり、断面図は平面
図のY−Y’線位置での断面図を示している。
2A to 2E are views showing a method up to forming a stack gate in one embodiment, in which (A) to (E) are cross-sectional views thereof, and (a) to (e) are plan views thereof. Shows a cross-sectional view taken along the line YY 'in the plan view.

【図3】コントロールゲートが積層構造となる製造方法
における積層状態を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a stacked state in a manufacturing method in which a control gate has a stacked structure.

【図4】ビットラインまで形成した第1の実施例を示す
図であり、(A)は断面図、(B)は平面図であり、断
面図は平面図のZ−Z’線位置での断面図を示してい
る。
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment in which even bit lines are formed, (A) is a cross-sectional view, (B) is a plan view, and the cross-sectional view is taken along line ZZ ′ of the plan view. A cross-sectional view is shown.

【図5】ビットラインまで形成した第2の実施例を示す
図であり、(A)は断面図、(B)は平面図であり、断
面図は平面図のW−W’線位置での断面図を示してい
る。
5A and 5B are views showing a second embodiment in which even bit lines are formed. FIG. 5A is a sectional view, FIG. 5B is a plan view, and the sectional view is taken along the line WW ′ of the plan view. A cross-sectional view is shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 基板 4 素子分離用フィールド酸化膜 6 ゲート絶縁膜 8 第1のポリシリコン層(フローティングゲート) 10 スリット 12 絶縁膜 14 第2のポリシリコン層(コントロールゲート) 16 層間絶縁膜 30 コントロールゲートを連結するアルミニウム配
線 32 導電性金属層 40 第1層目のアルミニウム膜によるビットライン 42 第2層目のアルミニウム膜によるワードライン 46 第2層目のアルミニウム膜によるビットライン
2 substrate 4 element isolation field oxide film 6 gate insulating film 8 first polysilicon layer (floating gate) 10 slits 12 insulating film 14 second polysilicon layer (control gate) 16 interlayer insulating film 30 connecting control gates Aluminum wiring 32 Conductive metal layer 40 Bit line made of first aluminum film 42 Word line made of second aluminum film 46 Bit line made of second aluminum film

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年4月19日[Submission date] April 19, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来のスタックゲート製造方法を示す図であ
り、(A)〜(C)はその断面図、(a)〜(c)はそ
の平面図であり、断面図は平面図のX−X’線位置での
断面図を示している。
1A to 1C are views showing a conventional stack gate manufacturing method, in which (A) to (C) are cross-sectional views thereof, (a) to (c) are plan views thereof, and the cross-sectional views are X- of the plan view. The cross-sectional view at the X ′ line position is shown.

【図2】一実施例においてスタックゲートを形成するま
での方法を示す図であり、(A)〜(E)はその断面
図、(c),(e)はそれぞれ(C),(E)の平面図
であり、断面図は平面図のY−Y’線位置での断面図を
示している。
FIG. 2 is a diagram showing a method for forming a stack gate in one embodiment, (A) to (E) are cross-sectional views thereof, and (c) and (e) are (C) and (E), respectively. FIG. 3 is a plan view of the above, and the cross-sectional view is a cross-sectional view taken along line YY ′ of the plan view.

【図3】コントロールゲートが積層構造となる製造方法
における積層状態を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a stacked state in a manufacturing method in which a control gate has a stacked structure.

【図4】ビットラインまで形成した第1の実施例を示す
図であり、(A)は断面図、(B)は平面図であり、断
面図は平面図のZ−Z’線位置での断面図を示してい
る。
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment in which even bit lines are formed, (A) is a cross-sectional view, (B) is a plan view, and the cross-sectional view is taken along line ZZ ′ of the plan view. A cross-sectional view is shown.

【図5】ビットラインまで形成した第2の実施例を示す
図であり、(A)は断面図、(B)は平面図であり、断
面図は平面図のW−W’線位置での断面図を示してい
る。
5A and 5B are views showing a second embodiment in which even bit lines are formed. FIG. 5A is a sectional view, FIG. 5B is a plan view, and the sectional view is taken along the line WW ′ of the plan view. A cross-sectional view is shown.

【符号の説明】 2 基板 4 素子分離用フィールド酸化膜 6 ゲート絶縁膜 8 第1のポリシリコン層(フローティングゲート) 10 スリット 12 絶縁膜 14 第2のポリシリコン層(コントロールゲート) 16 層間絶縁膜 30 コントロールゲートを連結するアルミニウム配
線 32 導電性金属層 40 第1層目のアルミニウム膜によるビットライン 42 第2層目のアルミニウム膜によるワードライン 46 第2層目のアルミニウム膜によるビットライン
[Explanation of symbols] 2 substrate 4 element isolation field oxide film 6 gate insulating film 8 first polysilicon layer (floating gate) 10 slits 12 insulating film 14 second polysilicon layer (control gate) 16 interlayer insulating film 30 Aluminum wiring connecting control gates 32 Conductive metal layer 40 Bit line made of first aluminum film 42 Word line made of second aluminum film 46 Bit line made of second aluminum film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成されているスタックゲート
のフローティングゲートとその上に絶縁膜を介して形成
されたコントロールゲートが同じ平面形状に形成されて
メモリセルごとに分離されており、 ワードライン方向に隣接するコントロールゲート間が第
1層目のメタル層により電気的に接続されており、 ビットライン方向に分離されて配列されているドレイン
領域又はソース領域はビットラインとなるメタル層によ
り電気的に連結されていることを特徴とする不揮発性半
導体メモリ装置。
1. A floating gate of a stack gate formed on a substrate and a control gate formed on the substrate via an insulating film are formed in the same plane shape and are separated for each memory cell. The control gates adjacent to each other in the direction are electrically connected by the first metal layer, and the drain regions or the source regions separated and arranged in the bit line direction are electrically connected by the metal layer serving as the bit line. A non-volatile semiconductor memory device, characterized in that it is connected to.
【請求項2】 コントロールゲートは下層がポリシリコ
ン層、上層が導電性金属層にてなる積層構造をなしてい
る請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control gate has a laminated structure in which a lower layer is a polysilicon layer and an upper layer is a conductive metal layer.
【請求項3】 コントロールゲートの上層の導電性金属
層がW、Mo、Ti又はTaからなる高融点金属の珪化
物である請求項2に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the conductive metal layer above the control gate is a silicide of a refractory metal made of W, Mo, Ti or Ta.
【請求項4】 ビットラインが第1層目のメタル層によ
り形成されており、スタックゲート上には層間絶縁膜を
介してワードライン方向に延びる帯状にパターン化され
た第2層目のメタル層が形成され、その第2層目のメタ
ル層が前記層間絶縁膜のスルーホールを介して、コント
ロールゲート間を電気的に接続している第1層目のメタ
ル層に電気的に接続されている請求項1,2又は3に記
載の不揮発性半導体メモリ装置。
4. The bit line is formed of a first metal layer, and a second metal layer patterned in a strip shape extending in the word line direction on the stack gate via an interlayer insulating film. Is formed, and the second metal layer is electrically connected to the first metal layer electrically connecting the control gates through the through hole of the interlayer insulating film. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, 2, or 3.
【請求項5】 ビットラインが第2層目のメタル層によ
り形成されている請求項1,2又は3に記載の不揮発性
半導体メモリ装置。
5. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the bit line is formed of a second metal layer.
【請求項6】 以下の工程(A)から(E)を含んで半
導体基板上にスタックゲートを形成することを特徴とす
る不揮発性半導体メモリ装置の製造方法。(A)半導体
基板に素子分離領域及びゲート絶縁膜を形成した後、フ
ローティングゲートとなるポリシリコン層、その上の絶
縁膜、及びさらにその上のコントロールゲートとなる導
電層からなる積層膜を形成する工程、(B)1回の写真
製版により、メモリセルごとに分離されワードライン方
向の分離位置が素子分離領域上にくるようにパターン化
されたレジストパターンを形成し、そのレジストパター
ンをマスクとして前記積層膜をエッチングするパターン
化工程、(C)前記積層膜の上面が埋没する厚さの層間
絶縁膜を形成する工程、(D)化学的機械研磨法により
その層間絶縁膜を研磨して前記積層膜の上面の一部を露
出させる工程、(E)第1層目のメタル膜を形成し、ワ
ードライン方向に隣接するコントロールゲート間を接続
するようにそのメタル膜をパターン化する工程。
6. A method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device, comprising forming a stack gate on a semiconductor substrate, including the steps (A) to (E) below. (A) After forming an element isolation region and a gate insulating film on a semiconductor substrate, a laminated film including a polysilicon layer to be a floating gate, an insulating film on the polysilicon layer, and a conductive layer to be a control gate on the polysilicon layer is formed. Step (B) A single photolithography process is performed to form a resist pattern that is separated for each memory cell so that the isolation position in the word line direction is on the element isolation region, and the resist pattern is used as a mask. A patterning step of etching the laminated film; (C) a step of forming an interlayer insulating film having a thickness to bury the upper surface of the laminated film; (D) polishing the interlayer insulating film by a chemical mechanical polishing method to form the laminated film. Step of exposing a part of the upper surface of the film, (E) forming a first-layer metal film and connecting control gates adjacent to each other in the word line direction The step of patterning the metal film on the jar.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9646988B2 (en) 2015-03-13 2017-05-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device and method for manufacturing same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9646988B2 (en) 2015-03-13 2017-05-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device and method for manufacturing same

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