JPWO2016060014A1 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

半導体装置(1)では、メモリゲート構造体(4a)と同じ構成でなるコンタクト設置構造体(10a)の頂上部から、第1選択ゲート電極(G2a)までを跨ぐようにコンタクト(C5a)を設けたことから、従来のようにメモリゲート構造体(110)の頂上部にまで乗り上げた乗り上げ部(102b)がない分(図13)、上層の配線層までの距離を短くしてアスペクト比を小さくでき、かくして、コンタクト抵抗値の増大を防止し得、また、従来のようにメモリゲート構造体(110)の頂上部にまで乗り上げた乗り上げ部(102b)がない分、コンタクト設置構造体(10a)と、上層の配線層とを遠ざけることもできるので、上層の配線層との接触不良を防止し得る、半導体装置およびその製造方法を提案する。In the semiconductor device (1), the contact (C5a) is provided so as to straddle the top of the contact installation structure (10a) having the same configuration as the memory gate structure (4a) to the first selection gate electrode (G2a). As a result, the distance to the upper wiring layer is shortened to reduce the aspect ratio because there is no riding portion (102b) that runs up to the top of the memory gate structure (110) as in the prior art (FIG. 13). Thus, the contact resistance value can be prevented from increasing, and the contact mounting structure (10a) can be prevented because there is no riding portion (102b) that has reached the top of the memory gate structure (110) as in the prior art. Therefore, the present invention proposes a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can prevent contact failure with the upper wiring layer.

Description

本発明は、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.

従来、半導体装置では、基板上に設けられたゲート電極と、このゲート電極の上層に配置された配線層とを接続する際には柱状のコンタクトを設け、当該コンタクトを用いてゲート電極と配線層とを電気的に接続する構成が一般的である(例えば、非特許文献1参照)。複数のコンタクトが設けられた半導体装置としては、例えば下部ゲート絶縁膜、電荷蓄積層、上部ゲート絶縁膜、およびメモリゲート電極が順に積層されたメモリゲート構造体と、このメモリゲート構造体の側壁に側壁スペーサを介して設けられた選択ゲート構造体とが活性領域上(基板表面上)に設けられ、各部位にコンタクトが設置された構成が考えられている。   Conventionally, in a semiconductor device, when connecting a gate electrode provided on a substrate and a wiring layer disposed on an upper layer of the gate electrode, a columnar contact is provided, and the gate electrode and the wiring layer are formed using the contact. Are generally connected to each other (see, for example, Non-Patent Document 1). As a semiconductor device provided with a plurality of contacts, for example, a memory gate structure in which a lower gate insulating film, a charge storage layer, an upper gate insulating film, and a memory gate electrode are sequentially stacked, and a sidewall of the memory gate structure are provided. A configuration is conceivable in which a selection gate structure provided via a side wall spacer is provided on an active region (on a substrate surface), and contacts are provided in each part.

例えば、このような半導体装置は、各種配線層からコンタクトを介してメモリゲート電極や、選択ゲート構造体の選択ゲート電極等の各部位に所定の電圧が印加されることで、基板表面とメモリゲート電極G100との電圧差によって生じる量子トンネル効果によって電荷蓄積層ECに電荷を注入し得るようになされている。   For example, in such a semiconductor device, a predetermined voltage is applied to various parts such as a memory gate electrode and a selection gate electrode of a selection gate structure from various wiring layers through contacts, so that the substrate surface and the memory gate Charges can be injected into the charge storage layer EC by a quantum tunnel effect caused by a voltage difference with the electrode G100.

この場合、メモリゲート構造体の側壁に側壁スペーサを介して設けられた選択ゲート構造体は、メモリゲート電極とは別に、コンタクト設置部から選択ゲート電極に所定の電圧が印加されることで、当該選択ゲート電極をメモリゲート電極とは独立に制御し得るようになされている。   In this case, the selection gate structure provided on the side wall of the memory gate structure via the sidewall spacer is applied with a predetermined voltage from the contact setting portion to the selection gate electrode separately from the memory gate electrode. The selection gate electrode can be controlled independently of the memory gate electrode.

例えば、図13に示すように、この種の半導体装置100では、活性領域(図示せず)に隣接する素子分離層101上に、選択ゲート電極(図示せず)と一体形成されたコンタクト設置部102が設けられ得る。この場合、半導体装置100では、素子分離層101上にまで、メモリゲート構造体の電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G100が延設されており、これら電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、メモリゲート電極G100の側壁に側壁スペーサ105を介してコンタクト設置部102が形成され得る。なお、これらメモリゲート電極G100やコンタクト設置部102等の各部位は、層間絶縁層120に覆われており、層間絶縁層120の上層にある他の層間絶縁層121に上層の配線層112が設けられている。   For example, as shown in FIG. 13, in this type of semiconductor device 100, a contact placement portion integrally formed with a selection gate electrode (not shown) on an element isolation layer 101 adjacent to an active region (not shown). 102 may be provided. In this case, in the semiconductor device 100, the charge storage layer EC, the upper gate insulating film 23b, and the memory gate electrode G100 of the memory gate structure extend to the element isolation layer 101, and these charge storage layers EC, A contact placement portion 102 may be formed on the sidewalls of the upper gate insulating film 23b and the memory gate electrode G100 via the sidewall spacer 105. Each part such as the memory gate electrode G100 and the contact setting part 102 is covered with an interlayer insulating layer 120, and an upper wiring layer 112 is provided on another interlayer insulating layer 121 above the interlayer insulating layer 120. It has been.

コンタクト設置部102は、平坦なコンタクト設置面102cにコンタクトC100が立設されており、当該コンタクトC100によって上層の配線層112と電気的に接続されている。これにより、コンタクト設置部102は、上層の配線層112から印加された電圧を、活性領域に形成された選択ゲート電極にまで印加し得るようになされている。   In the contact installation portion 102, a contact C100 is erected on a flat contact installation surface 102c, and is electrically connected to the upper wiring layer 112 by the contact C100. As a result, the contact placement unit 102 can apply the voltage applied from the upper wiring layer 112 to the selection gate electrode formed in the active region.

このような半導体装置100では、コンタクト設置部102と、上層の一の配線層112とがコンタクトC100によって電気的に接続されている他、例えば図示しない活性領域でも、活性領域上に形成された不純物拡散領域(図示せず)と、上層の他の配線層113とが他のコンタクトC101によっても電気的に接続された構成を有している。   In such a semiconductor device 100, the contact placement portion 102 and the upper wiring layer 112 are electrically connected by the contact C100, and, for example, an impurity formed on the active region even in an active region (not shown) The diffusion region (not shown) and the other wiring layer 113 on the upper layer are electrically connected also by another contact C101.

なお、半導体装置100には、一般的に、配線層112,113が設けられた層間絶縁層121の上層にも別の層間絶縁層123が形成されており、当該層間絶縁層123に別の配線層114が配置され得る。この場合、半導体装置100では、配線層113,114間がコンタクトC102により電気的に接続されており、例えば最上層の配線層114に印加された電圧が、コンタクトC102、配線層113、およびコンタクトC101を順に介して基板表面の不純物拡散層に印加され得る。   In the semiconductor device 100, another interlayer insulating layer 123 is generally formed on the interlayer insulating layer 121 provided with the wiring layers 112 and 113, and another wiring layer 114 is formed on the interlayer insulating layer 123. Can be arranged. In this case, in the semiconductor device 100, the wiring layers 113 and 114 are electrically connected by the contact C102.For example, a voltage applied to the uppermost wiring layer 114 is applied to the contact C102, the wiring layer 113, and the contact C101 in order. Through the impurity diffusion layer on the substrate surface.

「半導体ができるまで ルネサスエレクトロニクス」、[online]、平成26年10月08日検索、インターネット(URL:http://japan.renesas.com/company_info/fab/line/line12.html)"Until Semiconductor is Renesas Electronics", [online], searched on October 08, 2014, Internet (URL: http://japan.renesas.com/company_info/fab/line/line12.html)

ところで、メモリゲート電極G100に側壁スペーサ105を介して隣接する選択ゲート電極(図示せず)と、当該選択ゲート電極に一体形成されたコンタクト設置部102とを製造する際には、先ず始めに側壁スペーサ105で覆われたメモリゲート構造体を活性領域上に形成する際に、素子分離層101にも側壁スペーサ105で覆われた電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、メモリゲート電極G100を形成する。   By the way, when manufacturing a selection gate electrode (not shown) adjacent to the memory gate electrode G100 via the side wall spacer 105 and the contact installation portion 102 formed integrally with the selection gate electrode, first, the side wall is manufactured. When the memory gate structure covered with the spacer 105 is formed on the active region, the charge storage layer EC, the upper gate insulating film 23b, and the memory gate electrode G100 covered with the sidewall spacer 105 are also formed in the element isolation layer 101. To do.

次いで、これら活性領域や素子分離層101の全面に層状の導電層を形成する。次いで、コンタクト設置部102の形成予定位置である素子分離層101の領域にレジストを形成した後、導電層をエッチバックすることにより、側壁スペーサ105に沿ってサイドウォール状の選択ゲート電極を活性領域上に形成すると同時に、レジストの形成領域にそのまま導電層を残存させて、選択ゲート電極と連設したコンタクト設置部102を素子分離層101に形成し得るようになされている。   Next, a layered conductive layer is formed on the entire surface of the active region and the element isolation layer 101. Next, after forming a resist in the region of the element isolation layer 101 where the contact placement portion 102 is to be formed, the conductive layer is etched back to form a sidewall-shaped selection gate electrode along the sidewall spacer 105 in the active region. Simultaneously with the formation, the conductive layer remains as it is in the resist formation region, and the contact placement portion 102 connected to the selection gate electrode can be formed in the element isolation layer 101.

このようにして形成されるコンタクト設置部102は、コンタクトC100が立設可能な平坦なコンタクト設置面102cを有した基台部102aが形成されるとともに、当該基台部102aからメモリゲート電極G100の頂上部にまで乗り上げた乗り上げ部102bが形成されてしまう。そのため、半導体装置100では、メモリゲート電極G100の頂上部から上方に突出した乗り上げ部102bが形成されてしまう分、メモリゲート電極G100やコンタクト設置部102が配置される層間絶縁層120の膜厚を厚くする必要がある。   The contact placement portion 102 formed in this way is formed with a base portion 102a having a flat contact placement surface 102c on which the contact C100 can be erected, and from the base portion 102a to the memory gate electrode G100. A ride-up portion 102b that rides up to the top is formed. Therefore, in the semiconductor device 100, the thickness of the interlayer insulating layer 120 on which the memory gate electrode G100 and the contact setting portion 102 are disposed is increased by the amount of the rising portion 102b protruding upward from the top of the memory gate electrode G100. It needs to be thick.

これにより、従来の半導体装置100では、層間絶縁層120を厚くした分、メモリウェルの基板表面と、上層の配線層113とを接続するコンタクトC101の高さも高くなってしまうことから、当該コンタクトC101のアスペクト比(コンタクト高さ÷コンタクト径)が大きくなってしまい、その結果、コンタクト抵抗値が増大してしまうという問題があった。   As a result, in the conventional semiconductor device 100, the height of the contact C101 connecting the substrate surface of the memory well and the upper wiring layer 113 is increased by increasing the thickness of the interlayer insulating layer 120. As a result, the aspect ratio (contact height / contact diameter) increases, and as a result, the contact resistance value increases.

その一方、コンタクトC101のコンタクト抵抗値の増大を防止するために、アスペクト比を小さくすべく、層間絶縁層120の膜厚を薄くしてしまうと、コンタクト設置部102の頂上部と、上層の配線層112,113との距離が短くなってしまい、その分、異なる電圧が印加されるコンタクト設置部102と、上層の配線層113との間で接触不良が生じる虞もある。   On the other hand, if the film thickness of the interlayer insulating layer 120 is reduced in order to reduce the aspect ratio in order to prevent an increase in the contact resistance value of the contact C101, the top of the contact installation portion 102 and the upper wiring The distance between the layers 112 and 113 is shortened, and there is a risk that a contact failure may occur between the contact placement portion 102 to which a different voltage is applied and the upper wiring layer 113.

そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、コンタクト抵抗値の増大を防止し得るとともに、配線層との接触不良をも防止し得る半導体装置およびその製造方法を提案することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above points, and proposes a semiconductor device that can prevent an increase in contact resistance value and also prevent a contact failure with a wiring layer, and a method of manufacturing the same. Objective.

かかる課題を解決するため本発明の半導体装置は、ゲート電極が設けられたゲート構造体と、前記ゲート電極と同じ層でなる分離ゲート電極を有し、前記ゲート構造体から電気的に分離されているコンタクト設置構造体と、前記ゲート構造体の側壁に側壁スペーサを介してサイドウォール状に形成されているとともに、前記コンタクト設置構造体の側壁にも前記側壁スペーサを介してサイドウォール状に形成され、前記ゲート構造体から前記コンタクト設置構造体に亘って連設されたサイドウォール型ゲート電極と、前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記側壁スペーサおよび前記サイドウォール型ゲート電極まで跨ぐように立設されたコンタクトとを備えることを特徴とする。   In order to solve such a problem, a semiconductor device of the present invention includes a gate structure provided with a gate electrode and an isolation gate electrode formed of the same layer as the gate electrode, and is electrically isolated from the gate structure. The contact mounting structure is formed on the side wall of the gate structure via a side wall spacer, and the side wall of the contact mounting structure is also formed on the side wall via the side wall spacer. A sidewall-type gate electrode continuously provided from the gate structure to the contact installation structure, and standing up from the top of the contact installation structure to the sidewall spacer and the sidewall-type gate electrode. The contact is provided.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、ゲート電極を備えたゲート構造体と、少なくとも前記ゲート電極と同じ層でなる分離ゲート電極を有し、かつ前記ゲート構造体から電気的に分離されたコンタクト設置構造体とを形成するコンタクト設置構造体形成工程と、前記ゲート構造体および前記コンタクト設置構造体の各側壁に沿って側壁スペーサを形成する側壁スペーサ形成工程と、前記側壁スペーサで側壁が覆われた前記ゲート構造体および前記コンタクト設置構造体を覆うように導電層を形成した後、該導電層をエッチバックすることにより、前記ゲート構造体から前記コンタクト設置構造体の各側壁に前記側壁スペーサを介してサイドウォール状に連設されたサイドウォール型ゲート電極を形成するサイドウォール型ゲート電極形成工程と、前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記サイドウォール型ゲート電極まで跨ぐようにして立設したコンタクトを形成するコンタクト形成工程とを備えることを特徴とする。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a gate structure including a gate electrode and an isolation gate electrode formed of at least the same layer as the gate electrode, and is electrically isolated from the gate structure. A contact placement structure forming step for forming a contact placement structure; a sidewall spacer formation step for forming a sidewall spacer along each sidewall of the gate structure and the contact placement structure; and the sidewall spacer covers the sidewall. Forming a conductive layer so as to cover the gate structure and the contact installation structure, and then etching back the conductive layer to form sidewall spacers on the sidewalls of the contact installation structure from the gate structure. Side wall type gate electrode formation to form side wall type gate electrode connected in a sidewall shape via Degree and, characterized in that it comprises a contact forming step of forming a contact erected so as to straddle to said sidewall gate electrode from the top portion of the contact mounting structure.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に下部ゲート絶縁膜、電荷蓄積層、上部ゲート絶縁膜、およびメモリゲート電極の順でそれぞれ層状に積層させた後にパターニングすることにより、前記下部ゲート絶縁膜、前記電荷蓄積層、前記上部ゲート絶縁膜、および前記メモリゲート電極が順に積層されたメモリゲート構造体を形成するとともに、少なくとも前記電荷蓄積層と、前記上部ゲート絶縁膜と、前記メモリゲート電極と同じ層でなる分離メモリゲート電極とが順に積層され、前記メモリゲート構造体から電気的に分離されたコンタクト設置構造体を形成するコンタクト設置構造体形成工程と、前記メモリゲート構造体および前記コンタクト設置構造体の各側壁に沿って側壁スペーサを形成する側壁スペーサ形成工程と、前記側壁スペーサで側壁が覆われた前記メモリゲート構造体および前記コンタクト設置構造体を覆うように導電層を形成した後、該導電層をエッチバックすることにより、前記メモリゲート構造体から前記コンタクト設置構造体の各側壁に前記側壁スペーサを介して連設されたサイドウォール状の選択ゲート電極を形成する選択ゲート電極形成工程と、前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記選択ゲート電極まで跨ぐようにして立設したコンタクトを形成するコンタクト形成工程とを備えることを特徴とする。   Also, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is characterized in that the lower gate insulating film, the charge storage layer, the upper gate insulating film, and the memory gate electrode are stacked in this order on the substrate, and then patterned to form the lower gate insulating film. Forming a memory gate structure in which a gate insulating film, the charge storage layer, the upper gate insulating film, and the memory gate electrode are sequentially stacked; and at least the charge storage layer, the upper gate insulating film, and the memory A contact installation structure forming step of forming a contact installation structure that is formed by sequentially stacking an isolation memory gate electrode made of the same layer as the gate electrode and electrically separated from the memory gate structure; and the memory gate structure, A sidewall spacer forming step of forming a sidewall spacer along each sidewall of the contact installation structure; After forming a conductive layer so as to cover the memory gate structure and the contact installation structure whose side walls are covered with a wall spacer, the contact installation structure is removed from the memory gate structure by etching back the conductive layer. A selection gate electrode forming step of forming a sidewall-shaped selection gate electrode connected to each side wall of the body via the side wall spacer, and straddling from the top of the contact installation structure to the selection gate electrode And a contact formation step of forming a standing contact.

本発明によれば、メモリゲート構造体と同じ構成でなるコンタクト設置構造体の頂上部から、選択ゲート電極までを跨ぐようにコンタクトを設けたことから、従来のようにメモリゲート構造体の頂上部にまで乗り上げた乗り上げ部がない分、上層の配線層までの距離を短くしてアスペクト比を小さくでき、かくして、コンタクト抵抗値の増大を防止し得る。また、従来のようにメモリゲート構造体の頂上部にまで乗り上げた乗り上げ部がない分、コンタクト設置構造体と、上層の配線層とを遠ざけることもできるので、配線層との接触不良を防止し得る。   According to the present invention, since the contact is provided so as to straddle from the top of the contact installation structure having the same configuration as the memory gate structure to the selection gate electrode, the top of the memory gate structure is conventionally provided. Since there is no climbing portion that has been climbed up to, the distance to the upper wiring layer can be shortened to reduce the aspect ratio, thus preventing an increase in contact resistance. In addition, the contact installation structure and the upper wiring layer can be kept away from each other by the absence of the climbing portion that has reached the top of the memory gate structure as in the prior art, thus preventing poor contact with the wiring layer. obtain.

本発明による製造方法によって製造された半導体装置の平面レイアウトを示す概略図である。It is the schematic which shows the planar layout of the semiconductor device manufactured by the manufacturing method by this invention. 図1におけるA−A´部分での側断面構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the side cross-section structure in the AA 'part in FIG. 図1におけるB−B´部分での側断面構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the side cross-section structure in the BB 'part in FIG. 図4Aは、図1におけるC−C´部分での側断面構成を示す断面図であり、図4Bは、図1におけるD−D´部分での側断面構成を示す断面図である。4A is a cross-sectional view illustrating a side cross-sectional configuration at a CC ′ portion in FIG. 1, and FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating a side cross-sectional configuration at a DD ′ portion in FIG. 1. 図5Aは、半導体装置の製造工程(1)を示す概略図であり、図5Bは、半導体装置の製造工程(2)を示す概略図であり、図5Cは、半導体装置の製造工程(3)を示す概略図である。FIG. 5A is a schematic diagram showing a semiconductor device manufacturing process (1), FIG. 5B is a schematic diagram showing a semiconductor device manufacturing process (2), and FIG. 5C is a semiconductor device manufacturing process (3). FIG. 図6Aは、半導体装置の製造工程(4)を示す概略図であり、図6Bは、半導体装置の製造工程(5)を示す概略図であり、図6Cは、半導体装置の製造工程(6)を示す概略図である。6A is a schematic view showing a manufacturing process (4) of the semiconductor device, FIG. 6B is a schematic view showing a manufacturing process (5) of the semiconductor device, and FIG. 6C is a manufacturing process (6) of the semiconductor device. FIG. 半導体装置の製造工程(4)時における図1のD−D´部分での側断面構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the side cross-section structure in the DD 'part of FIG. 1 at the time of the manufacturing process (4) of a semiconductor device. 図8Aは、半導体装置の製造工程(7)を示す概略図であり、図8Bは、半導体装置の製造工程(8)を示す概略図であり、図8Cは、半導体装置の製造工程(9)を示す概略図である。FIG. 8A is a schematic diagram showing a semiconductor device manufacturing process (7), FIG. 8B is a schematic diagram showing a semiconductor device manufacturing process (8), and FIG. 8C is a semiconductor device manufacturing process (9). FIG. 図9Aは、半導体装置の製造工程(10)を示す概略図であり、図9Bは、半導体装置の製造工程(11)を示す概略図である。FIG. 9A is a schematic diagram illustrating a semiconductor device manufacturing process (10), and FIG. 9B is a schematic diagram illustrating a semiconductor device manufacturing process (11). 図1の平面レイアウトに対し選択ゲート電極を重ね合わせ、さらに選択ゲート電極切断部の形成予定位置を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a position where a selection gate electrode cut portion is to be formed by overlapping a selection gate electrode on the planar layout of FIG. 図10のD−D´部分での側断面構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the side cross-section structure in DD 'part of FIG. 図12Aは、半導体装置の製造工程(12)時における図1のA−A´部分での側断面構成を示す断面図であり、図12Bは、半導体装置の製造工程(12)時における図1のB−B´部分での側断面構成を示す断面図である。12A is a cross-sectional view illustrating a side cross-sectional configuration taken along the line AA ′ of FIG. 1 during the semiconductor device manufacturing process (12), and FIG. 12B is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device manufacturing process (12). It is sectional drawing which shows the side cross-section structure in BB 'part. コンタクト設置部を有した従来の半導体装置の側断面構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the side cross-section structure of the conventional semiconductor device which has a contact installation part.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下に示す順序とする。
1.本発明による半導体装置の構成
1−1.半導体装置の平面レイアウト
1−2.半導体装置の各部位における断面構成
1−3.書き込み選択メモリセルにおいて電荷蓄積層に電荷を注入させる動作原理について
1−4.高電圧の電荷蓄積ゲート電圧がメモリゲート電極に印加された書き込み非選択メモリセルにおいて、電荷蓄積層に電荷が注入されない動作原理について
2.半導体装置の製造方法
3.作用および効果
4.第3フォトマスク加工工程を省略した他の実施の形態による製造方法
5.他の実施の形態
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. The description will be in the following order.
1. 1. Configuration of semiconductor device according to the present invention 1-1. Planar layout of semiconductor device 1-2. Cross-sectional configuration of each part of the semiconductor device 1-3. Regarding the operation principle of injecting charges into the charge storage layer in the write selected memory cell 1-4. 1. Operation principle in which charge is not injected into a charge storage layer in a write non-selected memory cell in which a high voltage charge storage gate voltage is applied to a memory gate electrode 2. Manufacturing method of semiconductor device 3. Action and effect 4. Manufacturing method according to another embodiment in which the third photomask processing step is omitted Other embodiments

(1)本発明による半導体装置の構成
(1−1)半導体装置の平面レイアウト
図1は、本発明の半導体装置1の平面レイアウトを示す概略図であり、メモリ回路領域ER1に形成されたメモリゲート構造体4a,4b、第1選択ゲート構造体5a,5b、第2選択ゲート構造体6a,6b、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11b、および選択ゲート電極切断部13,14,15,16の平面レイアウトと、周辺回路領域ER2に形成されたロジックゲート構造体7a,7bの平面レイアウトとを中心に図示している。なお、図1では、後述するメモリゲート構造体4a,4bおよびコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの各側壁に形成されている側壁スペーサや、第1選択ゲート構造体5a,5bおよび第2選択ゲート構造体6a,6bに形成されているサイドウォール、メモリウエルW1およびロジックウエルW2,W3に形成されている素子分離層等については省略している。
(1) Configuration of Semiconductor Device According to the Present Invention (1-1) Planar Layout of Semiconductor Device FIG. 1 is a schematic diagram showing a planar layout of a semiconductor device 1 according to the present invention, and a memory gate formed in a memory circuit region ER1. Structures 4a, 4b, first selection gate structures 5a, 5b, second selection gate structures 6a, 6b, contact installation structures 10a, 11a, 10b, 11b, and selection gate electrode cutting parts 13, 14, 15, The figure shows mainly the 16 plane layouts and the plane layouts of the logic gate structures 7a and 7b formed in the peripheral circuit region ER2. In FIG. 1, sidewall spacers formed on the sidewalls of memory gate structures 4a, 4b and contact mounting structures 10a, 11a, 10b, 11b, which will be described later, and first select gate structures 5a, 5b and The side walls formed in the two-select gate structures 6a and 6b, the element isolation layers formed in the memory well W1 and the logic wells W2 and W3, and the like are omitted.

本発明は、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bに特徴的構成を有しているが、ここでは先ず始めに、これらコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bが形成される半導体装置1の全体構成について説明し、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの具体的構成については、後段の「(1−2)半導体装置の各部位における断面構成」にて詳細に説明する。   The present invention has a characteristic configuration in the contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b. Here, first, a semiconductor device in which these contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b are formed. 1 will be described in detail, and a specific configuration of the contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b will be described in detail in “(1-2) Cross-sectional configuration of each part of the semiconductor device” later.

この場合、半導体装置1は、図示しない半導体基板にメモリ回路領域ER1と周辺回路領域ER2とを有しており、例えばP型のメモリウエルW1がメモリ回路領域ER1に形成され、P型のロジックウエルW2とN型のロジックウエルW3とが周辺回路領域ER2に形成されている。   In this case, the semiconductor device 1 has a memory circuit region ER1 and a peripheral circuit region ER2 on a semiconductor substrate (not shown). For example, a P-type memory well W1 is formed in the memory circuit region ER1, and a P-type logic well is formed. W2 and an N-type logic well W3 are formed in the peripheral circuit region ER2.

また、メモリ回路領域ER1には、ゲートコンタクト・切断領域ER12,ER13間にメモリセル領域ER11が設けられており、当該メモリセル領域ER11に複数のメモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fが行列状に配置された構成を有する。なお、これらメモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fは全て同一の構成を有していることから、ここでは主としてA−A´部分に配置されたメモリセル3a,3bに着目して以下説明する。   Further, in the memory circuit region ER1, a memory cell region ER11 is provided between the gate contact / cut region ER12, ER13, and a plurality of memory cells 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f are provided in the memory cell region ER11. Are arranged in a matrix. Since these memory cells 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, and 3f all have the same configuration, here, mainly focusing on the memory cells 3a and 3b arranged in the A-A ′ portion. This will be described below.

この場合、メモリセル3aは、第1選択ゲート構造体5aおよび第2選択ゲート構造体6a間に側壁スペーサ(図示せず)を介してメモリゲート構造体4aが配置された構成を有する。この実施の形態の場合、1列目のメモリセル3a,3c,3eを形成する一のメモリゲート構造体4aと、他の2列目のメモリセル3b,3d,3fを形成する他のメモリゲート構造体4bは、直線状に形成されており、互いに並走するように配置されている。なお、メモリゲート構造体4a(4b)には、メモリゲート線(図示せず)に接続されたコンタクトC4a(C4b)が立設されており、当該メモリゲート線からメモリゲート電極G1a(G1b)にコンタクトC4a(C4b)を介して所定のメモリゲート電圧が印加され得る。   In this case, the memory cell 3a has a configuration in which the memory gate structure 4a is disposed between the first selection gate structure 5a and the second selection gate structure 6a via a sidewall spacer (not shown). In the case of this embodiment, one memory gate structure 4a forming the memory cells 3a, 3c, 3e in the first column and another memory gate forming the other memory cells 3b, 3d, 3f in the second column The structures 4b are formed in a straight line and are arranged so as to run parallel to each other. In the memory gate structure 4a (4b), a contact C4a (C4b) connected to a memory gate line (not shown) is provided upright from the memory gate line to the memory gate electrode G1a (G1b). A predetermined memory gate voltage can be applied via the contact C4a (C4b).

メモリセル領域ER11には、第1選択ゲート電極G2a(G2b)を備えた第1選択ゲート構造体5a(5b)と、第2選択ゲート電極G3a(G3b)を備えた第2選択ゲート構造体6a(6b)とが直線状に形成されており、これら第1選択ゲート構造体5a(5b)および第2選択ゲート構造体6a(6b)が、メモリゲート構造体4a(4b)と並走するように配置されている。第1選択ゲート電極G2a(G2b)および第2選択ゲート電極G3a(G3b)は、メモリゲート電極G1a(G1b)の側壁の側壁スペーサに沿ってサイドウォール状に形成され、かつメモリゲート電極G1a(G1b)を周回する同一の周回線上に配置されており、第1選択ゲート電極G2a(G2b)および第2選択ゲート電極G3a(G3b)が非形成の複数の選択ゲート電極切断部13,14(15,16)によって電気的に分離されている。   In the memory cell region ER11, a first selection gate structure 5a (5b) having a first selection gate electrode G2a (G2b) and a second selection gate structure 6a having a second selection gate electrode G3a (G3b) (6b) is formed in a straight line, and the first selection gate structure 5a (5b) and the second selection gate structure 6a (6b) run in parallel with the memory gate structure 4a (4b). Is arranged. The first selection gate electrode G2a (G2b) and the second selection gate electrode G3a (G3b) are formed in a sidewall shape along the sidewall spacer of the sidewall of the memory gate electrode G1a (G1b), and the memory gate electrode G1a (G1b ) And a plurality of selection gate electrode cutting portions 13, 14 (15, 15) in which the first selection gate electrode G2a (G2b) and the second selection gate electrode G3a (G3b) are not formed. 16) Electrically separated by.

また、このメモリセル領域ER11におけるメモリウエルW1の表面には、2つのソース領域D1,D3が所定間隔を空けて左右対称に形成されており、これらソース領域D1,D3間に複数のドレイン領域D2が形成されている。この場合、メモリセル領域ER11には、一のソース領域D1とドレイン領域D2との間に1列目のメモリセル3a,3c,3eが配置され、当該ドレイン領域D2と他のソース領域D3との間に2列目のメモリセル3b,3d,3fが配置されており、ドレイン領域D2を中心線として、メモリセル3a,3c,3eおよびメモリセル3b,3d,3fが左右対称に形成されている。なお、一のソース領域D1とドレイン領域D2との間にあるメモリセル3a,3c,3eでは、第1選択ゲート構造体5aおよび第2選択ゲート構造体6a間にメモリゲート構造体4aが配置された構成を有し、一方、ドレイン領域D2と他のソース領域D3との間にあるメモリセル3b,3d,3fでは、第2選択ゲート構造体6bおよび第1選択ゲート構造体5b間にメモリゲート構造体4bが配置された構成を有する。   Further, two source regions D1, D3 are formed symmetrically with a predetermined interval on the surface of the memory well W1 in the memory cell region ER11, and a plurality of drain regions D2 are formed between the source regions D1, D3. Is formed. In this case, in the memory cell region ER11, the memory cells 3a, 3c, 3e in the first column are arranged between the one source region D1 and the drain region D2, and the drain region D2 and the other source region D3 The memory cells 3b, 3d, 3f in the second column are arranged between them, and the memory cells 3a, 3c, 3e and the memory cells 3b, 3d, 3f are formed symmetrically with the drain region D2 as the center line. . In the memory cells 3a, 3c, 3e between the one source region D1 and the drain region D2, the memory gate structure 4a is disposed between the first selection gate structure 5a and the second selection gate structure 6a. On the other hand, in the memory cells 3b, 3d, 3f between the drain region D2 and the other source region D3, a memory gate is provided between the second selection gate structure 6b and the first selection gate structure 5b. The structure 4b is arranged.

実際上、メモリウエルW1の表面に形成された一のソース領域D1は、一の第1選択ゲート構造体5aに沿って形成され、1列目のメモリセル3a,3c,3eの形成位置に合わせて、当該第1選択ゲート構造体5aと隣接する領域にまで形成されており、一列に並んだ複数のメモリセル3a,3c,3eにて共有されている。ソース領域D1には、ソース線(図示せず)に接続されたコンタクトC1が立設されており、当該ソース線からコンタクトC1を介して所定のソース電圧が印加され得る。   Actually, one source region D1 formed on the surface of the memory well W1 is formed along one first selection gate structure 5a, and is aligned with the formation position of the memory cells 3a, 3c, 3e in the first column. Thus, it is formed up to a region adjacent to the first selection gate structure 5a, and is shared by a plurality of memory cells 3a, 3c, 3e arranged in a line. A contact C1 connected to a source line (not shown) is erected in the source region D1, and a predetermined source voltage can be applied from the source line via the contact C1.

また、第2選択ゲート構造体6a,6b間のメモリウエルW1の表面に形成された複数のドレイン領域D2は、隣り合うメモリセル3a,3b(3c,3d、3e,3f)の形成位置に合わせて、第2選択ゲート構造体6a,6bと隣接する領域にそれぞれ形成されており、隣り合うメモリセル3a,3b(3c,3d、3e,3f)で1つのドレイン領域D2を共有している。各ドレイン領域D2には、ビット線(図示せず)に接続されたコンタクトC2が立設されており、当該ビット線からコンタクトC2を介して所定のビット電圧が印加され得る。なお、図示しないビット線は、図1中、行方向に並ぶメモリセル3a,3b(3c,3d)(3e,3f)毎に共有されており、各行のメモリセル3a,3b(3c,3d)(3e,3f)に対して行単位で一律に所定のビット電圧を印加し得る。   The plurality of drain regions D2 formed on the surface of the memory well W1 between the second selection gate structures 6a and 6b are aligned with the formation positions of the adjacent memory cells 3a and 3b (3c, 3d, 3e, and 3f). The second select gate structures 6a and 6b are formed in adjacent regions, and the adjacent memory cells 3a and 3b (3c, 3d, 3e, and 3f) share one drain region D2. In each drain region D2, a contact C2 connected to a bit line (not shown) is erected, and a predetermined bit voltage can be applied from the bit line via the contact C2. The bit lines (not shown) are shared by the memory cells 3a, 3b (3c, 3d) (3e, 3f) arranged in the row direction in FIG. 1, and the memory cells 3a, 3b (3c, 3d) in each row are shared. A predetermined bit voltage can be applied uniformly in units of rows with respect to (3e, 3f).

さらに、メモリウエルW1の表面に形成された他のソース領域D3は、一のソース領域D1と左右対称に形成されており、一のソース領域D1と同様に、他の第1選択ゲート構造体5bと隣接する領域にまで形成され、2列目のメモリセル3b,3d,3fにて共有されている。なお、このソース領域D3には、コンタクトC3が立設されており、一のソース領域D1と同じソース線がコンタクトC3に接続されている。かくして、メモリセル領域ER11に配置されたメモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fには、コンタクトC1,C3を介して同じソース電圧が一律に印加され得る。   Further, the other source region D3 formed on the surface of the memory well W1 is formed symmetrically with the one source region D1, and similarly to the one source region D1, another first selection gate structure 5b And is shared by the memory cells 3b, 3d, 3f in the second column. In this source region D3, a contact C3 is erected, and the same source line as that of one source region D1 is connected to the contact C3. Thus, the same source voltage can be uniformly applied to the memory cells 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, and 3f arranged in the memory cell region ER11 via the contacts C1 and C3.

メモリセル領域ER11と隣接する一のゲートコンタクト・切断領域ER12と、同じくメモリセル領域ER11と隣接する他のゲートコンタクト・切断領域ER13とには、メモリセル領域ER11で並走する2本のメモリゲート電極G1a,G1bが、そのまま直線状に延びて並走しており、一のゲートコンタクト・切断領域ER12に当該メモリゲート電極G1a,G1bの一端が配置され、他のゲートコンタクト・切断領域ER13に当該メモリゲート構造体4a,4bの他端が配置され得る。   One gate contact / cutting region ER12 adjacent to the memory cell region ER11 and another gate contact / cutting region ER13 adjacent to the memory cell region ER11 also include two memory gates running in parallel in the memory cell region ER11. The electrodes G1a and G1b extend straight in parallel and run in parallel, and one end of the memory gate electrodes G1a and G1b is arranged in one gate contact / cutting region ER12, and the other gate contact / cutting region ER13 The other ends of the memory gate structures 4a and 4b can be arranged.

この実施の形態の場合、1列目のメモリセル3a,3c,3eを構成する第1選択ゲート電極G2a、メモリゲート電極G1a、および第2選択ゲート電極G3aと、2列目のメモリセル3b,3d,3fを構成する第2選択ゲート電極G3b、メモリゲート電極G1b、および第1選択ゲート電極G2bとが左右対称に形成されていることから、ここでは、1列目のメモリセル3a,3c,3eを構成する第1選択ゲート電極G2a、メモリゲート電極G1a、および第2選択ゲート電極G3aに着目して以下ゲートコンタクト・切断領域ER12,ER13について説明する。   In the case of this embodiment, the first selection gate electrode G2a, the memory gate electrode G1a, and the second selection gate electrode G3a constituting the memory cells 3a, 3c, 3e in the first column, and the memory cells 3b, Since the second selection gate electrode G3b, the memory gate electrode G1b, and the first selection gate electrode G2b constituting the 3d and 3f are formed symmetrically, the memory cells 3a, 3c, Hereinafter, the gate contact / cut regions ER12 and ER13 will be described focusing on the first selection gate electrode G2a, the memory gate electrode G1a, and the second selection gate electrode G3a that constitute 3e.

この場合、一のゲートコンタクト・切断領域ER12には、メモリゲート電極G1aから分断され、当該メモリゲート電極G1aとは絶縁されているコンタクト設置構造体10aが設けられている。この実施の形態の場合、コンタクト設置構造体10aは、帯状に形成されており、メモリゲート電極G1aの長手方向と同一直線上に配置されている。これに加えて、一のゲートコンタクト・切断領域ER12には、メモリセル領域ER11から延びた第1選択ゲート電極G2aが四辺状に形成されており、当該第1選択ゲート電極G2aで囲まれた中心領域に側壁スペーサを介してコンタクト設置構造体10aが配置され、第1選択ゲート電極G2aとコンタクト設置構造体10aとが側壁スペーサを介して隣接している。   In this case, one gate contact / cut region ER12 is provided with a contact installation structure 10a that is separated from the memory gate electrode G1a and insulated from the memory gate electrode G1a. In the case of this embodiment, the contact installation structure 10a is formed in a strip shape, and is arranged on the same straight line as the longitudinal direction of the memory gate electrode G1a. In addition, in one gate contact / cut region ER12, a first selection gate electrode G2a extending from the memory cell region ER11 is formed in a quadrilateral shape, and the center surrounded by the first selection gate electrode G2a is formed. The contact installation structure 10a is disposed in the region via the side wall spacer, and the first selection gate electrode G2a and the contact installation structure 10a are adjacent to each other through the side wall spacer.

ここで、一のゲートコンタクト・切断領域ER12には、コンタクト設置構造体10a上から側壁スペーサおよび第1選択ゲート電極G2aを跨ぎ基板表面までの領域にコンタクトC5aが立設されている。これにより、第1選択ゲート電極G2aには、第1選択ゲート線(図示せず)からコンタクトC5aを介して所定の第1選択ゲート電圧が印加され得る。   Here, in one gate contact / cutting region ER12, a contact C5a is erected in a region extending from the contact installation structure 10a to the substrate surface across the side wall spacer and the first selection gate electrode G2a. Thereby, a predetermined first selection gate voltage can be applied to the first selection gate electrode G2a from the first selection gate line (not shown) via the contact C5a.

また、これに加えて、一のゲートコンタクト・切断領域ER12には、四辺状に形成された第1選択ゲート電極G2aの一部と、メモリセル領域ER11から延びた直線状の第2選択ゲート電極G3aの末端との間に選択ゲート電極切断部13が設けられている。選択ゲート電極切断部13は、四辺状に形成された第1選択ゲート電極G2aの一部と、第2選択ゲート電極G3aの末端とを、所定距離を空けて対向配置させており、第1選択ゲート電極G2aと第2選択ゲート電極G3aとを電気的に分離している。これにより一のゲートコンタクト・切断領域ER12では、コンタクトC5aを介して第1選択ゲート電極G2aに第1選択ゲート電圧が印加されても、選択ゲート電極切断部13によって第1選択ゲート電極G2aから第2選択ゲート電極G3aへの電圧印加を遮断し得る。   In addition, in one gate contact / cutting region ER12, a part of the first selection gate electrode G2a formed in a quadrilateral shape and a linear second selection gate electrode extending from the memory cell region ER11 are provided. A selection gate electrode cutting portion 13 is provided between the end of G3a. The selection gate electrode cutting part 13 is arranged so that a part of the first selection gate electrode G2a formed in a quadrilateral shape and the end of the second selection gate electrode G3a are opposed to each other with a predetermined distance therebetween. The gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a are electrically separated. Thereby, in one gate contact / cutting region ER12, even if the first selection gate voltage is applied to the first selection gate electrode G2a through the contact C5a, the selection gate electrode cutting unit 13 causes the first selection gate electrode G2a to 2 Voltage application to the select gate electrode G3a can be cut off.

一方、他のゲートコンタクト・切断領域ER13にも、メモリゲート電極G1aから分断され、当該メモリゲート電極G1aとは絶縁されているコンタクト設置構造体11aが設けられている。この実施の形態の場合、コンタクト設置構造体11aも、上述した一のコンタクト設置構造体10aと同様に、帯状に形成されており、メモリゲート電極G1aの長手方向と同一直線上に配置されている。   On the other hand, the other gate contact / cut region ER13 is also provided with a contact installation structure 11a that is separated from the memory gate electrode G1a and insulated from the memory gate electrode G1a. In the case of this embodiment, the contact installation structure 11a is also formed in a strip shape, like the one contact installation structure 10a described above, and is arranged on the same straight line as the longitudinal direction of the memory gate electrode G1a. .

また、他のゲートコンタクト・切断領域ER13には、メモリセル領域ER11から延びた第2選択ゲート電極G3aが四辺状に形成されており、当該第2選択ゲート電極G3aで囲まれた中心領域に側壁スペーサを介してコンタクト設置構造体11aが形成され、第2選択ゲート電極G3aとコンタクト設置構造体11aとが側壁スペーサを介して隣接している。   Further, in the other gate contact / cutting region ER13, a second selection gate electrode G3a extending from the memory cell region ER11 is formed in a quadrilateral shape, and a side wall is formed in the central region surrounded by the second selection gate electrode G3a. A contact installation structure 11a is formed through a spacer, and the second selection gate electrode G3a and the contact installation structure 11a are adjacent to each other through a side wall spacer.

ここで、他のゲートコンタクト・切断領域ER13でも、コンタクト設置構造体11aから側壁スペーサおよび第2選択ゲート電極G3aを跨ぎ基板表面までの領域にコンタクトC6aが立設されている。これにより、第2選択ゲート電極G3aには、第2選択ゲート線(図示せず)からコンタクトC6aを介して所定の第2選択ゲート電圧が印加され得る。   Here, also in the other gate contact / cutting region ER13, the contact C6a is erected in a region extending from the contact installation structure 11a to the substrate surface across the side wall spacer and the second selection gate electrode G3a. Thus, a predetermined second selection gate voltage can be applied to the second selection gate electrode G3a from the second selection gate line (not shown) via the contact C6a.

また、これに加えて、他のゲートコンタクト・切断領域ER13にも、四辺状に形成された第2選択ゲート電極G3aの一部と、メモリセル領域ER11から延びた直線状の第1選択ゲート電極G2aの末端との間に選択ゲート電極切断部14が設けられている。これにより、他のゲートコンタクト・切断領域ER13でも、四辺状に形成された第2選択ゲート電極G3aの一部と、第1選択ゲート電極G2aの末端とが、選択ゲート電極切断部14によって分断されて電気的に分離されている。これにより他のゲートコンタクト・切断領域ER13でも、コンタクトC6aを介して第2選択ゲート電極G3aに第2選択ゲート電圧が印加されても、選択ゲート電極切断部14によって第2選択ゲート電極G3aから第1選択ゲート電極G2aへの電圧印加を遮断し得る。   In addition to this, a part of the second selection gate electrode G3a formed in a quadrilateral shape and the linear first selection gate electrode extending from the memory cell region ER11 are also formed in the other gate contact / cutting region ER13. A selection gate electrode cutting portion 14 is provided between the end of G2a. Thereby, also in the other gate contact / cutting region ER13, a part of the second selection gate electrode G3a formed in a quadrilateral shape and the end of the first selection gate electrode G2a are separated by the selection gate electrode cutting part 14. Are electrically separated. As a result, even in the other gate contact / cut region ER13, even if the second selection gate voltage is applied to the second selection gate electrode G3a via the contact C6a, the selection gate electrode cutting unit 14 causes the second selection gate electrode G3a to 1 Voltage application to the select gate electrode G2a can be cut off.

かくして、メモリ回路領域ER1では、一のコンタクトC5aに接続されたコンタクト設置構造体10aおよび第1選択ゲート電極G2aと、他のコンタクトC6aに接続されたコンタクト設置構造体11aおよび第2選択ゲート電極G3aとが、選択ゲート電極切断部13,14によって電気的に分離され、第1選択ゲート電極G2aおよび第2選択ゲート電極G3aが独立して制御可能に構成されている。   Thus, in the memory circuit region ER1, the contact installation structure 10a and the first selection gate electrode G2a connected to one contact C5a, and the contact installation structure 11a and the second selection gate electrode G3a connected to the other contact C6a Are electrically separated by the selection gate electrode cutting portions 13 and 14, and the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a are configured to be independently controllable.

因みに、ゲートコンタクト・切断領域ER12,ER13の2列目側の第2選択ゲート電極G3b、メモリゲート電極G1b、および第1選択ゲート電極G2bは、上述した1列目側の第1選択ゲート電極G2a構造体5a、メモリゲート電極G1a、および第2選択ゲート電極G3aと同じ構成を有しており、1列目と同様にコンタクト設置構造体10b,11bおよび選択ゲート電極切断部15,16が設けられている。   Incidentally, the second selection gate electrode G3b, the memory gate electrode G1b, and the first selection gate electrode G2b on the second column side of the gate contact / cut regions ER12 and ER13 are the first selection gate electrode G2a on the first column side described above. It has the same configuration as the structure 5a, the memory gate electrode G1a, and the second selection gate electrode G3a, and is provided with contact installation structures 10b and 11b and selection gate electrode cutting portions 15 and 16 as in the first column. ing.

但し、このメモリ回路領域ER1では、1列目の第2選択ゲート電極G3aに隣り合うように2列目の第2選択ゲート電極G3bが配置されており、第1選択ゲート電極G2bおよび第2選択ゲート電極G3bが左右逆に配置されている。   However, in the memory circuit region ER1, the second selection gate electrode G3b in the second column is arranged adjacent to the second selection gate electrode G3a in the first column, and the first selection gate electrode G2b and the second selection gate The gate electrode G3b is arranged upside down.

従って、2列目の第2選択ゲート電極G3bに電圧を印加するコンタクトC6bが接続されたコンタクト設置構造体11bは、一のゲートコンタクト・切断領域ER12に配置され、一方、2列目の第1選択ゲート電極G2bに電圧を印加するコンタクトC5bが接続されたコンタクト設置構造体10bは、他のゲートコンタクト・切断領域ER13に配置されている。   Therefore, the contact installation structure 11b to which the contact C6b for applying a voltage to the second selection gate electrode G3b in the second column is connected is disposed in one gate contact / cutting region ER12, while the first column in the second column The contact installation structure 10b to which the contact C5b for applying a voltage to the selection gate electrode G2b is connected is arranged in another gate contact / cutting region ER13.

また、第2選択ゲート電極G3b、メモリゲート電極G1b、および第1選択ゲート電極G2bでも、一のコンタクトC5bに接続されたコンタクト設置構造体10bおよび第1選択ゲート電極G2bと、他のコンタクトC6bに接続されたコンタクト設置構造体11bおよび第2選択ゲート電極G3bとが、選択ゲート電極切断部15,16によって分断され電気的に分離されており、第1選択ゲート電極G2bおよび第2選択ゲート電極G3bが独立して制御可能に構成されている。   Further, the second selection gate electrode G3b, the memory gate electrode G1b, and the first selection gate electrode G2b are also connected to the contact installation structure 10b and the first selection gate electrode G2b connected to one contact C5b and the other contact C6b. The connected contact installation structure 11b and the second selection gate electrode G3b are separated and electrically separated by the selection gate electrode cutting portions 15 and 16, and the first selection gate electrode G2b and the second selection gate electrode G3b Are configured to be independently controllable.

次に、かかる構成でなるメモリ回路領域ER1に隣接された周辺回路領域ER2について以下説明する。なお、この実施の形態の場合、周辺回路領域ER2は、メモリ回路領域ER1のうちメモリセル領域ER11と隣接する位置に配置されているが、本発明はこれに限らず、一のゲートコンタクト・切断領域ER12と隣接する位置や、他のゲートコンタクト・切断領域ER13と隣接する位置、或いはメモリセル領域ER11およびゲートコンタクト・切断領域ER12間と隣接する位置等その他種々に位置に設けるようにしてもよい。   Next, the peripheral circuit region ER2 adjacent to the memory circuit region ER1 having such a configuration will be described below. In this embodiment, the peripheral circuit region ER2 is disposed at a position adjacent to the memory cell region ER11 in the memory circuit region ER1, but the present invention is not limited to this, and one gate contact / cutting is performed. It may be provided at various positions such as a position adjacent to the region ER12, a position adjacent to another gate contact / cutting region ER13, or a position adjacent to between the memory cell region ER11 and the gate contact / cutting region ER12. .

実際上、周辺回路領域ER2には、複数の周辺回路18,19が形成されている。周辺回路18は、例えば、P型のロジックウエルW2に形成された、N型のMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)トランジスタ構造を有する。この場合、ロジックウエルW2には、ロジックゲート構造体7aが形成されており、コンタクトC8を介してロジックゲート構造体7aに所定のロジックゲート電圧が印加され得る。   In practice, a plurality of peripheral circuits 18 and 19 are formed in the peripheral circuit region ER2. The peripheral circuit 18 has, for example, an N-type MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) transistor structure formed in a P-type logic well W2. In this case, a logic gate structure 7a is formed in the logic well W2, and a predetermined logic gate voltage can be applied to the logic gate structure 7a via the contact C8.

また、このロジックウエルW2には、ロジックゲート構造体7aを挟むようにして当該ロジックゲート構造体7aと隣接する領域に不純物拡散領域D4,D5が形成されており、一の不純物拡散領域D4にコンタクトC9が立設されているとともに、他の不純物拡散領域D5に他のコンタクトC10が立設されている。   Further, in this logic well W2, impurity diffusion regions D4 and D5 are formed in a region adjacent to the logic gate structure 7a so as to sandwich the logic gate structure 7a, and a contact C9 is formed in one impurity diffusion region D4. The other contact C10 is erected in the other impurity diffusion region D5.

一方、他の周辺回路19は、例えば、N型のロジックウエルW3に形成された、P型のMOSトランジスタ構造を有する。この場合、ロジックウエルW3には、ロジックゲート構造体7bが形成されており、コンタクトC12を介してロジックゲート構造体7bに所定のロジックゲート電圧が印加され得る。   On the other hand, the other peripheral circuit 19 has, for example, a P-type MOS transistor structure formed in the N-type logic well W3. In this case, a logic gate structure 7b is formed in the logic well W3, and a predetermined logic gate voltage can be applied to the logic gate structure 7b via the contact C12.

また、このロジックウエルW3にも、ロジックゲート構造体7bを挟むようにして当該ロジックゲート構造体7bと隣接する領域に不純物拡散領域D6,D7が形成されており、一の不純物拡散領域D6にコンタクトC13が立設されているとともに、他の不純物拡散領域D7に他のコンタクトC14が立設されている。   Also, in this logic well W3, impurity diffusion regions D6 and D7 are formed in a region adjacent to the logic gate structure 7b so as to sandwich the logic gate structure 7b, and a contact C13 is formed in one impurity diffusion region D6. The other contact C14 is erected in the other impurity diffusion region D7.

(1−2)半導体装置の各部位における断面構成
図2は、図1のA-A´部分の側断面構成であり、メモリセル領域ER11に設けられたメモリセル3a,3bと、周辺回路領域ER2に設けられた周辺回路18,19の側断面構成を示す断面図である。この場合、半導体装置1には、半導体基板Sが設けられており、メモリ回路領域ER1の半導体基板S上にメモリウエルW1が形成され、周辺回路領域ER2の半導体基板S上にロジックウエルW2,W3が形成されている。
(1-2) Cross-sectional Configuration of Each Part of Semiconductor Device FIG. 2 is a side cross-sectional configuration of the AA ′ portion of FIG. 1 and includes memory cells 3a and 3b provided in the memory cell region ER11 and peripheral circuit region ER2. 2 is a cross-sectional view showing a side cross-sectional configuration of provided peripheral circuits 18 and 19. In this case, the semiconductor device 1 is provided with the semiconductor substrate S, the memory well W1 is formed on the semiconductor substrate S in the memory circuit region ER1, and the logic wells W2, W3 are formed on the semiconductor substrate S in the peripheral circuit region ER2. Is formed.

この実施の形態の場合、メモリウエルW1には、A-A´部分に2つのメモリセル3a,3bが配置されており、これらメモリセル3a,3b間の基板表面に、コンタクトC2が立設されたドレイン領域D2が形成されている。なお、メモリセル3a,3bは左右対称に形成されているものの、同一構成を有していることから、ここでは一のメモリセル3aに着目して以下説明する。   In this embodiment, in the memory well W1, two memory cells 3a and 3b are arranged in the AA ′ portion, and a drain in which a contact C2 is erected on the substrate surface between the memory cells 3a and 3b. Region D2 is formed. Although the memory cells 3a and 3b are formed symmetrically, since they have the same configuration, the following description will be given focusing on one memory cell 3a.

メモリセル3aは、例えばN型のトランジスタ構造を形成するメモリゲート構造体4aと、N型のMOSトランジスタ構造を形成する第1選択ゲート構造体5aと、同じくN型のMOSトランジスタ構造を形成する第2選択ゲート構造体6aとがメモリウエルW1に形成されている。   The memory cell 3a includes, for example, a memory gate structure 4a that forms an N-type transistor structure, a first selection gate structure 5a that forms an N-type MOS transistor structure, and a first that forms an N-type MOS transistor structure. A two-select gate structure 6a is formed in the memory well W1.

実際上、メモリウエルW1の表面には、ソース領域D1とドレイン領域D2とが所定距離を空けて形成されており、ソース線からのソース電圧がコンタクトC1(図1)を介してソース領域D1に印加され、ビット線からのビット電圧がコンタクトC2を介してドレイン領域D2に印加され得る。なお、この実施の形態の場合、ソース領域D1およびドレイン領域D2は、不純物濃度が1.0E21/cm3以上に選定されており、一方、メモリウエルW1は、製造過程にて行われる不純物注入によって、チャネル層が形成される表面領域(例えば、表面から50[nm]までの領域)の不純物濃度が1.0E19/cm3以下、好ましくは3.0E18/cm3以下に選定されている。In practice, a source region D1 and a drain region D2 are formed at a predetermined distance on the surface of the memory well W1, and the source voltage from the source line is applied to the source region D1 via the contact C1 (FIG. 1). The bit voltage from the bit line can be applied to the drain region D2 via the contact C2. In this embodiment, the source region D1 and the drain region D2 are selected to have an impurity concentration of 1.0E21 / cm 3 or more, while the memory well W1 is formed by impurity implantation performed in the manufacturing process. surface region where a channel layer is formed (e.g., region from the surface to 50 [nm]) impurity concentration of 1.0E19 / cm 3 or less, preferably is selected to be 3.0E18 / cm 3 or less.

メモリゲート構造体4aは、ソース領域D1およびドレイン領域D2間のメモリウエルW1上に、SiO2等の絶縁部材からなる下部ゲート絶縁膜23aを介して、例えば窒化シリコン(Si3N4)や、酸窒化シリコン(SiON)、アルミナ(Al2O3)等でなる電荷蓄積層ECを有しており、さらに、この電荷蓄積層EC上に、同じく絶縁部材でなる上部ゲート絶縁膜23bを介してメモリゲート電極G1aを有している。これによりメモリゲート構造体4aは、下部ゲート絶縁膜23aおよび上部ゲート絶縁膜23bによって、電荷蓄積層ECがメモリウエルW1およびメモリゲート電極G1aから絶縁された構成を有する。The memory gate structure 4a is formed on the memory well W1 between the source region D1 and the drain region D2 via a lower gate insulating film 23a made of an insulating member such as SiO 2 , for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ), It has a charge storage layer EC made of silicon oxynitride (SiON), alumina (Al 2 O 3 ), etc., and further on the charge storage layer EC via an upper gate insulating film 23b also made of an insulating member. A memory gate electrode G1a is provided. Thus, the memory gate structure 4a has a configuration in which the charge storage layer EC is insulated from the memory well W1 and the memory gate electrode G1a by the lower gate insulating film 23a and the upper gate insulating film 23b.

メモリゲート構造体4aには、絶縁部材でなる側壁スペーサ27aが側壁に沿って形成されており、当該側壁スペーサ27aを介して第1選択ゲート構造体5aが隣接されている。このようなメモリゲート構造体4aと第1選択ゲート構造体5aとの間に形成された側壁スペーサ27aは、所定の膜厚により形成されており、メモリゲート構造体4aと、第1選択ゲート構造体5aとを絶縁し得るようになされている。   A side wall spacer 27a made of an insulating member is formed along the side wall of the memory gate structure 4a, and the first selection gate structure 5a is adjacent to the memory gate structure 4a via the side wall spacer 27a. The sidewall spacer 27a formed between the memory gate structure 4a and the first selection gate structure 5a is formed with a predetermined thickness, and the memory gate structure 4a and the first selection gate structure The body 5a can be insulated.

また、第1選択ゲート構造体5aは、側壁スペーサ27aとソース領域D1間のメモリウエルW1上に、絶縁部材でなり、かつ膜厚が9[nm]以下、好ましくは3[nm]以下でなるゲート絶縁膜25aが形成されており、第1選択ゲート線が接続された第1選択ゲート電極G2aが、当該ゲート絶縁膜25a上に形成されている。   The first selection gate structure 5a is an insulating member on the memory well W1 between the side wall spacer 27a and the source region D1, and has a thickness of 9 [nm] or less, preferably 3 [nm] or less. A gate insulating film 25a is formed, and a first selection gate electrode G2a to which the first selection gate line is connected is formed on the gate insulating film 25a.

一方、メモリゲート構造体4aの他の側壁にも、絶縁部材でなる側壁スペーサ27aが形成されており、当該側壁スペーサ27aを介して第2選択ゲート構造体6aが隣接されている。このようなメモリゲート構造体4aと、第2選択ゲート構造体6aとの間に形成された側壁スペーサ27aも、メモリゲート構造体4aおよび第1選択ゲート構造体5a間の側壁スペーサ27aと同じ膜厚により形成されており、メモリゲート構造体4aと、第2選択ゲート構造体6aとを絶縁し得るようになされている。   On the other hand, a side wall spacer 27a made of an insulating member is formed on the other side wall of the memory gate structure 4a, and the second select gate structure 6a is adjacent to the side wall spacer 27a. The sidewall spacer 27a formed between the memory gate structure 4a and the second selection gate structure 6a is also the same film as the sidewall spacer 27a between the memory gate structure 4a and the first selection gate structure 5a. The memory gate structure 4a and the second selection gate structure 6a can be insulated from each other.

また、第2選択ゲート構造体6aは、側壁スペーサ27aとドレイン領域D2間のメモリウエルW1上に、絶縁部材でなり、かつ膜厚が9[nm]以下、好ましくは3[nm]以下でなるゲート絶縁膜25bが形成されており、第2選択ゲート線が接続された第2選択ゲート電極G3aが、当該ゲート絶縁膜25b上に形成されている。   The second selection gate structure 6a is made of an insulating member on the memory well W1 between the sidewall spacer 27a and the drain region D2, and has a thickness of 9 [nm] or less, preferably 3 [nm] or less. A gate insulating film 25b is formed, and a second selection gate electrode G3a to which the second selection gate line is connected is formed on the gate insulating film 25b.

ここで、側壁スペーサ27aを介してメモリゲート電極G1aの側壁に沿って形成された第1選択ゲート電極G2aおよび第2選択ゲート電極G3aは、後述する製造工程にて導電層をエッチバックすることで形成されることから、それぞれメモリゲート電極G1aから離れるに従って頂上部がメモリウエルW1に向けて下降してゆくようなサイドウォール状に形成されている。   Here, the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a formed along the side wall of the memory gate electrode G1a via the side wall spacer 27a are formed by etching back the conductive layer in the manufacturing process described later. Since it is formed, the top is formed in a side wall shape that descends toward the memory well W1 as the distance from the memory gate electrode G1a increases.

第1選択ゲート構造体5aの側壁と、第2選択ゲート構造体6aの側壁とには、絶縁部材により形成されたサイドウォールSWが形成されており、一のサイドウォールSW下部のメモリウエルW1表面にエクステンション領域D1aが形成され、他のサイドウォールSW下部のメモリウエルW1表面にもエクステンション領域D2aが形成されている。   A sidewall SW formed of an insulating member is formed on the sidewall of the first selection gate structure 5a and the sidewall of the second selection gate structure 6a, and the surface of the memory well W1 below the one sidewall SW The extension region D1a is formed on the surface of the memory well W1 below the other sidewall SW.

なお、この実施の形態の場合、第1選択ゲート電極G2aと第2選択ゲート電極G3aとの間のメモリウエルW1を、表面から50[nm]までの領域での不純物濃度が1E19/cm3以下とした場合には、後の製造工程によって、ゲート絶縁膜25a,25bの各膜厚を9[nm]以下に形成し得る。また、第1選択ゲート電極G2aと第2選択ゲート電極G3aとの間のメモリウエルW1を、表面から50[nm]までの領域での不純物濃度が3E18/cm3以下とした場合には、後の製造工程によって、ゲート絶縁膜25a,25bの各膜厚を3[nm]以下に形成し得る。In this embodiment, the impurity concentration in the region from the surface to 50 [nm] of the memory well W1 between the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a is 1E19 / cm 3 or less. In this case, the film thicknesses of the gate insulating films 25a and 25b can be formed to 9 [nm] or less by a subsequent manufacturing process. If the impurity concentration in the region from the surface to 50 [nm] of the memory well W1 between the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a is 3E18 / cm 3 or less, According to the manufacturing process, each film thickness of the gate insulating films 25a and 25b can be formed to 3 [nm] or less.

因みに、他のメモリセル3bも一のメモリセル3aと同様の構成を有しており、他のソース領域D3およびドレイン領域D2間のメモリウエルW1上に第1選択ゲート構造体5bおよび第2選択ゲート構造体6bを有し、これら第1選択ゲート構造体5bおよび第2選択ゲート構造体6b間に側壁スペーサ27aを介してメモリゲート構造体4bが形成されている。また、メモリセル3bでも、第1選択ゲート構造体5bの対向する側壁にそれぞれサイドウォールSWが形成され、当該サイドウォールSW下部のメモリウエルW1表面にそれぞれエクステンション領域D3a,D2bが形成されている。   Incidentally, the other memory cell 3b has the same configuration as the one memory cell 3a, and the first selection gate structure 5b and the second selection are formed on the memory well W1 between the other source region D3 and the drain region D2. A gate structure 6b is provided, and a memory gate structure 4b is formed between the first selection gate structure 5b and the second selection gate structure 6b via a sidewall spacer 27a. Also in the memory cell 3b, sidewalls SW are formed on the opposing side walls of the first selection gate structure 5b, and extension regions D3a and D2b are formed on the surface of the memory well W1 below the sidewall SW.

メモリ回路領域ER1に形成されたメモリウエルW1と、周辺回路領域ER2に形成された一のロジックウエルW2は、一の素子分離層20によって電気的に分離されており、さらに周辺回路領域ER2に形成された一のロジックウエルW2と、他のロジックウエルW3も他の素子分離層20によって電気的に分離されている。ここで、この実施の形態の場合、一のロジックウエルW2には、N型のMOSトランジスタ構造を有した周辺回路18が形成され、他のロジックウエルW3には、P型のMOSトランジスタ構造を有した周辺回路19が形成されている。   The memory well W1 formed in the memory circuit region ER1 and the one logic well W2 formed in the peripheral circuit region ER2 are electrically separated by one element isolation layer 20, and further formed in the peripheral circuit region ER2. The one logic well W2 and the other logic well W3 are also electrically separated by another element isolation layer 20. In this embodiment, a peripheral circuit 18 having an N-type MOS transistor structure is formed in one logic well W2, and a P-type MOS transistor structure is formed in the other logic well W3. The peripheral circuit 19 is formed.

実際上、一のロジックウエルW2には、基板表面に形成された対の不純物拡散領域D4,D5間に、ゲート絶縁膜29aを介してロジックゲート電極G5が形成されたロジックゲート構造体7aが設けられている。なお、ロジックゲート構造体7aの側壁には、サイドウォールSWが形成されており、各サイドウォールSW下部の基板表面にエクステンション領域D4a,D5aが形成されている。   In practice, one logic well W2 is provided with a logic gate structure 7a in which a logic gate electrode G5 is formed via a gate insulating film 29a between a pair of impurity diffusion regions D4 and D5 formed on the substrate surface. It has been. Note that sidewalls SW are formed on the side walls of the logic gate structure 7a, and extension regions D4a and D5a are formed on the substrate surface below each sidewall SW.

また、一のロジックウエルW2とは導電型が異なる他のロジックウエルW3も、一のロジックウエルW2と同様の構成を有しており、基板表面に形成された対の不純物拡散領域D6,D7間に、ゲート絶縁膜29bを介してロジックゲート電極G6が形成されたロジックゲート構造体7bが設けられている。なお、ロジックゲート構造体7bの側壁には、サイドウォールSWが形成されており、各サイドウォールSW下部の基板表面にエクステンション領域D6a,D7aが形成されている。   In addition, another logic well W3 having a conductivity type different from that of one logic well W2 has the same configuration as that of the one logic well W2, and between the pair of impurity diffusion regions D6 and D7 formed on the substrate surface. In addition, a logic gate structure 7b in which a logic gate electrode G6 is formed is provided via a gate insulating film 29b. Note that a sidewall SW is formed on the side wall of the logic gate structure 7b, and extension regions D6a and D7a are formed on the substrate surface below each sidewall SW.

なお、半導体装置1は、第1選択ゲート構造体5a,5bや、メモリゲート構造体4a,4b、第2選択ゲート構造体6a,6b、コンタクトC2、ロジックゲート構造体7a,7b等が層間絶縁層21により覆われ、各部位が互いに絶縁されている。また、例えばソース領域D1,D3やドレイン領域D2等その他種々の各部表面がシリサイドSCにより覆われている。   In the semiconductor device 1, the first select gate structures 5a, 5b, the memory gate structures 4a, 4b, the second select gate structures 6a, 6b, the contact C2, the logic gate structures 7a, 7b, etc. are interlayer-insulated. Covered by the layer 21, each part is insulated from each other. Further, for example, the surfaces of various other parts such as the source regions D1 and D3 and the drain region D2 are covered with the silicide SC.

ここで、図3は、図1のB-B´部分の側断面構成であり、メモリ回路領域ER1のゲートコンタクト・切断領域ER12において、選択ゲート電極切断部13,15の側断面構成を示す断面図である。図3に示すように、選択ゲート電極切断部13,15は、メモリウエルW1に形成された素子分離層20上に形成されている。   Here, FIG. 3 is a side cross-sectional configuration of the BB ′ portion of FIG. 1, and is a cross-sectional view showing a side cross-sectional configuration of the selection gate electrode cutting portions 13 and 15 in the gate contact / cutting region ER12 of the memory circuit region ER1. is there. As shown in FIG. 3, the select gate electrode cutting portions 13 and 15 are formed on the element isolation layer 20 formed in the memory well W1.

例えば、選択ゲート電極切断部15が形成される領域では、メモリゲート構造体4bの一の側壁に側壁スペーサ27aを介してサイドウォール状の第2選択ゲート電極G3bが形成されているものの、当該メモリゲート構造体4bの他の側壁には、第1選択ゲート電極G2bや第2選択ゲート電極G3bが形成されておらず、側壁スペーサやサイドウォールでなる絶縁壁27bが形成されているだけである。   For example, in the region where the select gate electrode cut portion 15 is formed, the second select gate electrode G3b having a sidewall shape is formed on one side wall of the memory gate structure 4b via the side wall spacer 27a, but the memory On the other side wall of the gate structure 4b, the first selection gate electrode G2b and the second selection gate electrode G3b are not formed, but only an insulating wall 27b made of a side wall spacer or a side wall is formed.

また、この実施の形態の場合、一のメモリゲート構造体4a側の選択ゲート電極切断部13でも、メモリゲート構造体4aの一の側壁に側壁スペーサ27aを介してサイドウォール状の第1選択ゲート電極G2aが形成されているものの、当該メモリゲート構造体4aの他の側壁には、第1選択ゲート電極G2aや第2選択ゲート電極G3aが形成されておらず、側壁スペーサやサイドウォールでなる絶縁壁27bが形成されているだけである。なお、選択ゲート電極切断部13,15が形成される領域では、製造過程において基板表面が一部削られることにより、素子分離層20の表面に凹み部30が形成されている。   In the case of this embodiment, even in the selection gate electrode cutting part 13 on the side of one memory gate structure 4a, the sidewall-shaped first selection gate is provided on one side wall of the memory gate structure 4a via the side wall spacer 27a. Although the electrode G2a is formed, the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a are not formed on the other side wall of the memory gate structure 4a, and the insulating film is formed of a side wall spacer or a side wall. Only the wall 27b is formed. In the region where the select gate electrode cutting parts 13 and 15 are formed, a part of the substrate surface is shaved during the manufacturing process, so that a recess 30 is formed on the surface of the element isolation layer 20.

次に、本発明の特徴的構成を有したコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bについて以下説明するが、これらコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bは全て同一構成を有していることから、ここではコンタクト設置構造体10aに着目して以下説明する。図4Aは、図1のC−C´部分の側断面構成であり、メモリ回路領域ER1のゲートコンタクト・切断領域ER12に形成された一のコンタクト設置構造体10aの側断面構成を示す断面図である。また、図4Bは、図1のC−C´部分と直交するD−D´部分でのコンタクト設置構造体10aの側断面構成を示す断面図である。   Next, contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b having the characteristic configuration of the present invention will be described below. These contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b all have the same configuration. For this reason, the following description will focus on the contact installation structure 10a. 4A is a cross-sectional side view of the CC ′ portion of FIG. 1, showing a side cross-sectional configuration of one contact installation structure 10a formed in the gate contact / cutting region ER12 of the memory circuit region ER1. is there. 4B is a cross-sectional view showing a side cross-sectional configuration of the contact installation structure 10a at a DD ′ portion orthogonal to the CC ′ portion of FIG.

図4Aおよび図4Bに示すように、コンタクト設置構造体10aは、メモリウエルW1に形成された素子分離層20の基板表面上に形成されており、メモリゲート構造体4aを構成する電荷蓄積層ECと、上部ゲート絶縁膜23bと、メモリゲート電極G1aと同じ層でなるメモリゲート電極(分離メモリゲート電極)G8aが順に積層された構成を有する。その一方で、コンタクト設置構造体10aは、メモリゲート構造体4aと同じ電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G8aを有しているものの、メモリゲート電極G8a下部にて大きな電圧差により生じる量子トンネル効果が発生することなく、電荷蓄積層ECに電荷が注入され得ない。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the contact installation structure 10a is formed on the substrate surface of the element isolation layer 20 formed in the memory well W1, and the charge storage layer EC constituting the memory gate structure 4a. In addition, the upper gate insulating film 23b and the memory gate electrode (isolation memory gate electrode) G8a formed of the same layer as the memory gate electrode G1a are sequentially stacked. On the other hand, the contact installation structure 10a has the same charge storage layer EC, upper gate insulating film 23b, and memory gate electrode G8a as the memory gate structure 4a, but a large voltage is generated below the memory gate electrode G8a. The quantum tunnel effect caused by the difference does not occur, and charge cannot be injected into the charge storage layer EC.

なお、この実施の形態の場合、コンタクト設置構造体10aを構成する電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G8aは、メモリゲート構造体4aを構成する電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G1aと同じ層でなることから各膜厚がメモリゲート構造体4aと同一に形成され得る。   In the case of this embodiment, the charge storage layer EC, the upper gate insulating film 23b, and the memory gate electrode G8a that form the contact installation structure 10a are the charge storage layer EC, the upper gate that forms the memory gate structure 4a. Since the insulating film 23b and the memory gate electrode G1a are the same layer, each film thickness can be the same as that of the memory gate structure 4a.

この場合、図4Aに示すように、コンタクト設置構造体10aには、側壁に形成された側壁スペーサ27cに沿ってサイドウォール状の第1選択ゲート電極G2aが形成されており、メモリゲート電極G8aの平坦な頂上部の一部から一方の側壁スペーサ27cおよび第1選択ゲート電極G2aを跨いで基板表面までの領域にコンタクトC5aが立設されている。この場合、コンタクトC5aは、平坦なメモリゲート電極G8aの頂上部に一部が立設されているとともに、平坦な素子分離層20の基板表面にも一部が立設していることから、安定して設置させることができる。   In this case, as shown in FIG. 4A, in the contact installation structure 10a, a sidewall-shaped first selection gate electrode G2a is formed along a sidewall spacer 27c formed on the sidewall, and the memory gate electrode G8a A contact C5a is erected in a region extending from a part of the flat top to one substrate spacer 27c and the first selection gate electrode G2a to the substrate surface. In this case, the contact C5a is partly erected on the top of the flat memory gate electrode G8a and partly erected on the substrate surface of the flat element isolation layer 20. Can be installed.

また、コンタクトC5aは、コンタクト設置構造体10aのメモリゲート電極G8aから、素子分離層20までの間で第1選択ゲート電極G2aを跨ぐように形成されており、例えばコンタクトC5aがフォトリソグラフィ工程によって形成される際、第1選択ゲート電極G2aに対して合わせズレを起こしても、第1選択ゲート電極G2aの表面にコンタクトC5aを常に接触させることができる。かくして、コンタクト設置構造体10aでは第1選択ゲート電極G2aと電気的に接続し、その電気抵抗がフォトリソグラフィ工程の影響を受けず安定になり得る。   The contact C5a is formed so as to straddle the first selection gate electrode G2a from the memory gate electrode G8a of the contact installation structure 10a to the element isolation layer 20, for example, the contact C5a is formed by a photolithography process. At this time, even if misalignment occurs with respect to the first selection gate electrode G2a, the contact C5a can always be brought into contact with the surface of the first selection gate electrode G2a. Thus, the contact installation structure 10a can be electrically connected to the first selection gate electrode G2a, and the electrical resistance can be stabilized without being affected by the photolithography process.

コンタクト設置構造体10aは、従来のようにメモリゲート電極の頂上部に乗り上げた乗り上げ部が形成されておらず、メモリゲート構造体4aと同じ電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G8aの層で構成されていることから、当該メモリゲート構造体4aとほぼ同じ高さに留められ、さらにはメモリゲート構造体4aの側壁の側壁スペーサ27aに沿って形成されたサイドウォール状の第1選択ゲート電極G2aと、上層の配線層(図示せず)とをコンタクトC5aにより確実に接続させ得る。   The contact installation structure 10a does not have a rising portion that rides on the top of the memory gate electrode as in the prior art, and has the same charge storage layer EC, upper gate insulating film 23b, and memory gate as the memory gate structure 4a. Since it is composed of the layer of the electrode G8a, it is kept at substantially the same height as the memory gate structure 4a, and further, a side wall-like shape formed along the side wall spacer 27a on the side wall of the memory gate structure 4a. The first select gate electrode G2a and the upper wiring layer (not shown) can be reliably connected by the contact C5a.

かくして、コンタクト設置構造体10aは、基板表面から上層の配線層までの距離を、メモリゲート構造体4aの高さを基準に選定させることができ、また、従来のようにメモリゲート電極の頂上部に乗り上げた乗り上げ部を有しない分、層間絶縁層21の厚さを薄くでき、基板表面から上層の配線層まで延びるコンタクトのアスペクト比が大きくなることを防止し得る。   Thus, in the contact installation structure 10a, the distance from the substrate surface to the upper wiring layer can be selected based on the height of the memory gate structure 4a, and the top of the memory gate electrode as in the conventional case. Therefore, the thickness of the interlayer insulating layer 21 can be reduced by the amount that does not include the rising portion that runs on the substrate, and the aspect ratio of the contact extending from the substrate surface to the upper wiring layer can be prevented from increasing.

なお、図4Bに示すように、メモリゲート電極G1aの末端の側壁に沿って形成された側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10aの末端の側壁に沿って形成された側壁スペーサ27cとが対向配置された領域GP1にも、第1選択ゲート電極G2aが隙間なく形成されている。これにより、第1選択ゲート電極G2aは、コンタクト設置構造体10aからメモリゲート電極G1aに亘って第1選択ゲート電極G2aが連設され得る。   4B, the side wall spacer 27a formed along the side wall at the end of the memory gate electrode G1a and the side wall spacer 27c formed along the side wall at the end of the contact installation structure 10a are arranged to face each other. Also in the region GP1, the first selection gate electrode G2a is formed without a gap. Thus, the first selection gate electrode G2a can be connected to the first selection gate electrode G2a from the contact installation structure 10a to the memory gate electrode G1a.

かくして、コンタクト設置構造体10aから側壁スペーサ27cおよび第1選択ゲート電極G2aに跨ったコンタクトC5aに第1選択ゲート電圧が印加された場合には、メモリゲート電極G1aと側壁スペーサ27aを介して隣接したサイドウォール状の第1選択ゲート電極G2aに第1選択ゲート電圧が印加され得る。   Thus, when the first selection gate voltage is applied to the contact C5a across the side wall spacer 27c and the first selection gate electrode G2a from the contact installation structure 10a, the memory gate electrode G1a and the side wall spacer 27a are adjacent to each other. A first selection gate voltage may be applied to the sidewall-shaped first selection gate electrode G2a.

因みに、この実施の形態の場合、メモリゲート電極G1aの側壁の側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10aの側壁の側壁スペーサ27cとが対向配置された領域GP1では、製造過程において導電層がエッチバックされることにより第1選択ゲート電極G2aが形成されていることから、対向配置した各側壁スペーサ27a,27cから最も離れた、側壁スペーサ27a,27c間のほぼ中央付近で、第1選択ゲート電極G2aの膜厚が最も薄く形成され得る。   Incidentally, in the case of this embodiment, in the region GP1 where the side wall spacer 27a on the side wall of the memory gate electrode G1a and the side wall spacer 27c on the side wall of the contact mounting structure 10a are arranged to face each other, the conductive layer is etched back during the manufacturing process. Since the first selection gate electrode G2a is formed, the first selection gate electrode G2a is located near the center between the side wall spacers 27a and 27c, which is farthest from the opposing side wall spacers 27a and 27c. Can be formed to be the thinnest.

従って、メモリゲート電極G1aの側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10aの側壁スペーサ27cとが対向配置された領域GP1では、これら側壁スペーサ27a,27cから当該側壁スペーサ27a,27c間の中央付近に向かうに従って、第1選択ゲート電極G2aの頂上部表面が次第に基板表面に向けて傾斜し、「く」の字状に凹んで形成され得る。なお、メモリゲート電極G1aや、コンタクト設置構造体10a、第1選択ゲート電極G2a等の各表面にはシリサイドSCが形成されている。   Therefore, in the region GP1 in which the side wall spacer 27a of the memory gate electrode G1a and the side wall spacer 27c of the contact installation structure 10a are arranged to face each other, the side wall spacers 27a and 27c go to the vicinity of the center between the side wall spacers 27a and 27c. Accordingly, the top surface of the first selection gate electrode G2a may be gradually inclined toward the substrate surface and recessed in a “<” shape. Note that silicide SC is formed on each surface of the memory gate electrode G1a, the contact installation structure 10a, the first selection gate electrode G2a, and the like.

ここで、半導体装置1は、図1および図4Bに示すように、例えば、メモリゲート電極G1aの側壁の側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10aの側壁の側壁スペーサ27cとが対応配置された領域GP1において、メモリゲート電極G1aの側壁と、コンタクト設置構造体10aの側壁との離間距離をDpとし、さらに、図1および図4Aに示すように、メモリゲート電極G1aの側壁に形成された側壁スペーサ27cからサイドウォールSWまでの選択ゲート電極G2aの厚みをDswとし、コンタクト設置構造体10aのメモリゲート電極G8aと第1選択ゲート電極G2aとの間の側壁スペーサ27cの厚みをDspとしたとき、Dp<(2×Dsp)+(2×Dsw)の関係が成り立つように、メモリゲート電極G1a,G1b、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11b、側壁スペーサ27a,27c、第1選択ゲート電極G2a,G2b、および第2選択ゲート電極G3a,G3bが形成されている。   Here, as shown in FIGS. 1 and 4B, the semiconductor device 1 is, for example, a region in which a side wall spacer 27a on the side wall of the memory gate electrode G1a and a side wall spacer 27c on the side wall of the contact installation structure 10a are arranged in correspondence In GP1, the distance between the side wall of the memory gate electrode G1a and the side wall of the contact mounting structure 10a is Dp, and as shown in FIGS. 1 and 4A, the side wall spacer formed on the side wall of the memory gate electrode G1a When the thickness of the selection gate electrode G2a from 27c to the sidewall SW is Dsw, and the thickness of the sidewall spacer 27c between the memory gate electrode G8a of the contact installation structure 10a and the first selection gate electrode G2a is Dsp, Dp <Memory gate electrodes G1a, G1b, contact installation structures 10a, 11a, 10b, 11b, side wall spacers 27a, 27c, first selection gate electrode G2a so that the relationship of (2 × Dsp) + (2 × Dsw) is established. , G2b, and second choice Gate electrodes G3a and G3b are formed.

半導体装置1では、このような式を満たすことにより、メモリゲート電極G1a(G1b)の側壁の側壁スペーサ27aと、当該側壁スペーサ27aと対向配置したコンタクト設置構造体10a,11a(10b,11b)の側壁の側壁スペーサ27cとの間の領域GP1に、第1選択ゲート電極G2a(G2b)および第2選択ゲート電極G3a(G3b)を隙間なく形成し得る。   In the semiconductor device 1, by satisfying such an expression, the sidewall spacer 27a on the sidewall of the memory gate electrode G1a (G1b) and the contact installation structures 10a and 11a (10b and 11b) disposed to face the sidewall spacer 27a are provided. The first selection gate electrode G2a (G2b) and the second selection gate electrode G3a (G3b) can be formed without a gap in the region GP1 between the sidewall spacers 27c.

なお、この実施の形態の場合、メモリゲート電極G1aとコンタクト設置構造体10aとを同一直線上に配置させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、メモリゲート電極G1aの側壁の側壁スペーサ27aと、当該側壁スペーサ27aと対向配置したコンタクト設置構造体10aの側壁の側壁スペーサ27cとの間の領域GP1に、第1選択ゲート電極G1aを隙間なく形成できれば、その他種々の配置関係としても良い。   In this embodiment, the case where the memory gate electrode G1a and the contact mounting structure 10a are arranged on the same straight line has been described. However, the present invention is not limited to this, and the side wall of the memory gate electrode G1a is described. As long as the first selection gate electrode G1a can be formed without a gap in the region GP1 between the side wall spacer 27a and the side wall spacer 27c on the side wall of the contact installation structure 10a disposed opposite to the side wall spacer 27a, various other arrangement relationships It is also good.

例えば、メモリゲート電極G1aとコンタクト設置構造体10aとが対向配置されているものの、メモリゲート電極G1aの中心線と、コンタクト設置構造体10aの中心線がずれている構成や、メモリゲート電極G1aとコンタクト設置構造体10aが同一直線上にない構成であってもよい。   For example, although the memory gate electrode G1a and the contact installation structure 10a are arranged to face each other, the center line of the memory gate electrode G1a and the center line of the contact installation structure 10a are shifted, or the memory gate electrode G1a The contact installation structure 10a may not be on the same straight line.

また、メモリゲート電極G1aとコンタクト設置構造体10aの幅を同一の幅としたが、本発明はこれに限らず、コンタクト設置構造体10aの幅が、メモリゲート電極G1aの幅よりも小さくてもよく、また大きくても良い。また、コンタクト設置構造体10aについては、平面レイアウト上、棒状に形成されているが、本発明はこれに限らず、例えばL字状やJ字状等その他種々の外郭形状としてもよい。   Further, although the memory gate electrode G1a and the contact installation structure 10a have the same width, the present invention is not limited to this, and the contact installation structure 10a may be smaller than the memory gate electrode G1a. Well, it can be big. Further, the contact installation structure 10a is formed in a bar shape in the planar layout, but the present invention is not limited to this, and may have various other outer shapes such as an L shape and a J shape.

(1−3)書き込み選択メモリセルにおいて電荷蓄積層に電荷を注入させる動作原理について
次に、本発明の半導体装置1において、例えばメモリセル3aの電荷蓄積層ECに電荷を注入し、当該メモリセル3aにデータを書き込む場合について以下簡単に説明する。この場合、図2に示したように、電荷蓄積層ECに電荷を注入させるメモリセル(書き込み選択メモリセルとも呼ぶ)3aは、メモリゲート線(図示せず)からコンタクトC4a(図1)を介してメモリゲート構造体4aのメモリゲート電極G1aに12[V]の電荷蓄積ゲート電圧が印加され、当該メモリゲート電極G1aと対向するメモリウエルW1の表面に沿ってチャネル層(図示せず)が形成され得る。
(1-3) Operation principle of injecting charge into charge storage layer in write selection memory cell Next, in the semiconductor device 1 of the present invention, for example, charge is injected into the charge storage layer EC of the memory cell 3a, and the memory cell The case of writing data to 3a will be briefly described below. In this case, as shown in FIG. 2, a memory cell (also referred to as a write selection memory cell) 3a for injecting charges into the charge storage layer EC is connected from a memory gate line (not shown) via a contact C4a (FIG. 1). Then, a 12 [V] charge storage gate voltage is applied to the memory gate electrode G1a of the memory gate structure 4a, and a channel layer (not shown) is formed along the surface of the memory well W1 facing the memory gate electrode G1a. Can be done.

この際、第1選択ゲート構造体5aには、第1選択ゲート線(図示せず)からコンタクトC5a(図1)を介して第1選択ゲート電極G2aに0[V]のゲートオフ電圧が印加され、かつソース領域D1に0[V]のソースオフ電圧が印加され得る。これにより第1選択ゲート構造体5aは、第1選択ゲート電極G2aに対向したメモリウエルW1表面にチャネル層が形成されることなく、ソース領域D1と、メモリゲート構造体4aのチャネル層との電気的な接続を遮断し、ソース領域D1からメモリゲート構造体4aのチャネル層への電圧印加を阻止し得る。   At this time, a gate-off voltage of 0 [V] is applied to the first selection gate structure 5a from the first selection gate line (not shown) to the first selection gate electrode G2a via the contact C5a (FIG. 1). In addition, a source off voltage of 0 [V] can be applied to the source region D1. As a result, the first select gate structure 5a does not form a channel layer on the surface of the memory well W1 opposed to the first select gate electrode G2a, and the electric field between the source region D1 and the channel layer of the memory gate structure 4a The connection between the source region D1 and the channel layer of the memory gate structure 4a can be prevented.

一方、第2選択ゲート構造体6aには、第2選択ゲート線(図示せず)からコンタクトC6a(図1)を介して第2選択ゲート電極G3aに1.5[V]の第2選択ゲート電圧が印加され、かつドレイン領域D2に0[V]の電荷蓄積ビット電圧が印加され得る。これにより第2選択ゲート構造体6aは、第2選択ゲート電極G2aと対向したメモリウエルW1でチャネル層が形成されて導通状態となり、ドレイン領域D2と、メモリゲート構造体4aのチャネル層とが電気的に接続して、メモリゲート構造体4aのチャネル層を、電荷蓄積ビット電圧である0[V]にし得る。なお、この際、メモリウエルW1には、電荷蓄積ビット電圧と同じ0[V]の基板電圧が印加され得る。   On the other hand, the second selection gate structure 6a receives a second selection gate voltage of 1.5 [V] from the second selection gate line (not shown) to the second selection gate electrode G3a via the contact C6a (FIG. 1). The charge accumulation bit voltage of 0 [V] can be applied to the drain region D2. As a result, in the second select gate structure 6a, a channel layer is formed in the memory well W1 facing the second select gate electrode G2a and becomes conductive, and the drain region D2 and the channel layer of the memory gate structure 4a are electrically connected. And the channel layer of the memory gate structure 4a can be set to 0 [V] which is a charge storage bit voltage. At this time, the substrate voltage of 0 [V], which is the same as the charge storage bit voltage, can be applied to the memory well W1.

かくして、メモリゲート構造体4aでは、メモリゲート電極G1aが12[V]となり、チャネル層が0[V]になることから、メモリゲート電極G1aおよびチャネル層間に12[V]の大きな電圧差が生じ、これにより発生する量子トンネル効果によって電荷蓄積層EC内に電荷を注入し得、データが書き込まれた状態となり得る。   Thus, in the memory gate structure 4a, the memory gate electrode G1a becomes 12 [V] and the channel layer becomes 0 [V], so that a large voltage difference of 12 [V] occurs between the memory gate electrode G1a and the channel layer. Thus, charges can be injected into the charge storage layer EC by the quantum tunnel effect generated thereby, and a state in which data is written can be obtained.

(1−4)高電圧の電荷蓄積ゲート電圧がメモリゲート電極に印加された書き込み非選択メモリセルにおいて、電荷蓄積層に電荷が注入されない動作原理について
本発明の製造方法により製造される半導体装置1では、例えばメモリセル3aの電荷蓄積層ECに電荷を注入させない場合、データの書き込み時と同じ高電圧の電荷蓄積ゲート電圧をメモリゲート電極G1aに印加し、第1選択ゲート構造体5aによってソース領域D1とメモリゲート構造体4aのチャネル層との電気的な接続を遮断し、かつ第2選択ゲート構造体6aによってドレイン領域D2とメモリゲート構造体4aのチャネル層との電気的な接続を遮断して、メモリゲート構造体4aの電荷蓄積層ECへの電荷注入を阻止し得るようになされている。
(1-4) Operational principle in which no charge is injected into the charge storage layer in the write non-selected memory cell in which a high voltage charge storage gate voltage is applied to the memory gate electrode Semiconductor device 1 manufactured by the manufacturing method of the present invention 1 Then, for example, when charge is not injected into the charge storage layer EC of the memory cell 3a, the same high voltage charge storage gate voltage as that at the time of data writing is applied to the memory gate electrode G1a, and the source region is formed by the first selection gate structure 5a. The electrical connection between D1 and the channel layer of the memory gate structure 4a is interrupted, and the electrical connection between the drain region D2 and the channel layer of the memory gate structure 4a is interrupted by the second selection gate structure 6a. Thus, charge injection into the charge storage layer EC of the memory gate structure 4a can be prevented.

実際上、この際、電荷蓄積層ECに電荷を注入させないメモリセル(書き込み非選択メモリセルとも呼ぶ)3aのメモリゲート構造体4aには、メモリゲート電極G1aに12[V]の電荷蓄積ゲート電圧が印加されることから、電荷蓄積ゲート電圧がメモリウエルW1まで伝わり、当該メモリゲート電極G1aと対向するメモリウエルW1の表面に沿ってチャネル層が形成され得る。   In practice, at this time, the memory gate structure 4a of the memory cell (also referred to as a write non-selected memory cell) 3a that does not inject charge into the charge storage layer EC has a charge storage gate voltage of 12 [V] across the memory gate electrode G1a. Is applied to the memory well W1, the channel layer can be formed along the surface of the memory well W1 facing the memory gate electrode G1a.

第1選択ゲート構造体5aには、第1選択ゲート線(図示せず)からコンタクトC5a(図1)を介して第1選択ゲート電極G2aに0[V]のゲートオフ電圧が印加され、ソース領域D1に0[V]のソースオフ電圧が印加され得る。これによりメモリセル3aの第1選択ゲート構造体5aは、第1選択ゲート電極G2aに対向したメモリウエルW1で非導通状態となり、ソース領域D1と、メモリゲート構造体4aのチャネル層との電気的な接続を遮断し得る。   A gate off voltage of 0 [V] is applied to the first selection gate structure 5a from the first selection gate line (not shown) to the first selection gate electrode G2a via the contact C5a (FIG. 1), and the source region A source off voltage of 0 [V] can be applied to D1. As a result, the first select gate structure 5a of the memory cell 3a becomes non-conductive at the memory well W1 facing the first select gate electrode G2a, and the electrical connection between the source region D1 and the channel layer of the memory gate structure 4a Connection can be interrupted.

また、これに加えて、第2選択ゲート構造体6aには、第2選択ゲート線(図示せず)からコンタクトC6a(図1)を介して第2選択ゲート電極G3aに1.5[V]の第2選択ゲート電圧が印加され、ドレイン領域D2に1.5[V]のオフ電圧が印加され得る。これにより、この第2選択ゲート構造体6aは、第2選択ゲート電極G3aに対向したメモリウエルW1が非導通状態となり、ドレイン領域D2と、メモリゲート構造体4aのチャネル層との電気的な接続を遮断し得る。   In addition to this, the second select gate structure 6a includes a 1.5 [V] second select gate electrode G3a from a second select gate line (not shown) via a contact C6a (FIG. 1). Two selection gate voltages are applied, and an off voltage of 1.5 [V] can be applied to the drain region D2. As a result, in this second select gate structure 6a, the memory well W1 facing the second select gate electrode G3a becomes nonconductive, and the electrical connection between the drain region D2 and the channel layer of the memory gate structure 4a Can be cut off.

このように、メモリセル3aのメモリゲート構造体4aでは、両側の第1選択ゲート構造体5aおよび第2選択ゲート構造体6aの下部でメモリウエルW1が非導通状態となることから、メモリゲート電極G1aによってメモリウエルW1表面に形成されたチャネル層が、ドレイン領域D2およびソース領域D1からの電気的な接続が遮断された状態となり、当該チャネル層の周辺に空乏層が形成され得る。   As described above, in the memory gate structure 4a of the memory cell 3a, the memory well W1 is in a non-conductive state under the first selection gate structure 5a and the second selection gate structure 6a on both sides, so that the memory gate electrode The channel layer formed on the surface of the memory well W1 by G1a is in a state where the electrical connection from the drain region D2 and the source region D1 is cut off, and a depletion layer can be formed around the channel layer.

ここで、メモリゲート構造体4aにおいて、上部ゲート絶縁膜23b、電荷蓄積層EC、および下部ゲート絶縁膜23aの3層の構成により得られる容量(以下、ゲート絶縁膜容量と呼ぶ)C2と、メモリウエルW1内に形成され、かつチャネル層を囲う空乏層の容量(以下、空乏層容量と呼ぶ)C1とは、直列接続された構成と見なすことができるので、例えばゲート絶縁膜容量C2が空乏層容量C1の3倍の容量であると仮定すると、チャネル層のチャネル電位Vchは、下記の式から9[V]となる。   Here, in the memory gate structure 4a, a capacitance (hereinafter referred to as a gate insulating film capacitance) C2 obtained by a three-layer configuration of the upper gate insulating film 23b, the charge storage layer EC, and the lower gate insulating film 23a, and the memory The capacitance of the depletion layer (hereinafter referred to as depletion layer capacitance) C1 formed in the well W1 and surrounding the channel layer can be regarded as a configuration connected in series. For example, the gate insulating film capacitance C2 is the depletion layer. Assuming that the capacitance is three times the capacitance C1, the channel potential Vch of the channel layer is 9 [V] from the following equation.

Figure 2016060014
Figure 2016060014

これにより、メモリゲート構造体4aでは、メモリゲート電極G1aに12[V]の電荷蓄積ゲート電圧が印加されても、メモリウエルW1で空乏層に囲まれたチャネル層のチャネル電位Vchが9[V]となることから、メモリゲート電極G1aおよびチャネル層間の電圧差が3[V]と小さくなり、その結果、量子トンネル効果が発生することなく、電荷蓄積層ECへの電荷注入を阻止し得る。   Thus, in the memory gate structure 4a, even when a charge storage gate voltage of 12 [V] is applied to the memory gate electrode G1a, the channel potential Vch of the channel layer surrounded by the depletion layer in the memory well W1 is 9 [V Therefore, the voltage difference between the memory gate electrode G1a and the channel layer is reduced to 3 [V], and as a result, charge injection into the charge storage layer EC can be prevented without generating a quantum tunnel effect.

これに加えて、このメモリセル3aでは、メモリゲート構造体4aと第1選択ゲート構造体5aとの間のメモリウエルW1の領域や、メモリゲート構造体4aと第2選択ゲート構造体6aとの間のメモリウエルW1の領域に、不純物濃度が高い不純物拡散領域が形成されていないことから、メモリウエルW1表面周辺に形成されたチャネル層の周辺に空乏層を確実に形成し得、当該空乏層によってチャネル層から第1選択ゲート構造体5aおよび第2選択ゲート構造体6aの各ゲート絶縁膜25a,25bへのチャネル電位Vchの到達を阻止し得る。   In addition to this, in this memory cell 3a, the region of the memory well W1 between the memory gate structure 4a and the first selection gate structure 5a, and the memory gate structure 4a and the second selection gate structure 6a Since no impurity diffusion region with a high impurity concentration is formed in the region of the memory well W1 between, the depletion layer can be reliably formed around the channel layer formed around the surface of the memory well W1, and the depletion layer Accordingly, the channel potential Vch can be prevented from reaching the gate insulating films 25a and 25b of the first selection gate structure 5a and the second selection gate structure 6a from the channel layer.

これにより、メモリセル3aでは、ドレイン領域D2の低電圧のビット電圧や、ソース領域D1の低電圧のソース電圧に合せて、第1選択ゲート構造体5aおよび第2選択ゲート構造体6aのゲート絶縁膜25a,25bの各膜厚を薄く形成しても、チャネル層のチャネル電位Vchがゲート絶縁膜25a,25bに到達することを空乏層により阻止できることから、チャネル電位Vchによるゲート絶縁膜25a,25bの絶縁破壊を防止し得る。   Thereby, in the memory cell 3a, the gate insulation of the first selection gate structure 5a and the second selection gate structure 6a is adjusted in accordance with the low voltage bit voltage of the drain region D2 and the low voltage source voltage of the source region D1. Even if each of the films 25a and 25b is formed thin, the channel potential Vch of the channel layer can be prevented from reaching the gate insulating films 25a and 25b by the depletion layer. Therefore, the gate insulating films 25a and 25b by the channel potential Vch Insulation breakdown can be prevented.

(2)半導体装置の製造方法
以上のような構成を有する半導体装置1は、下記の製造工程を得ることにより、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bと、独立して制御可能な第1選択ゲート電極G2a,G2bおよび第2選択ゲート電極G3a,G3bとを、少ないフォトマスク工程を得て製造できる。図5は、図1のA−A´部分での側断面構成を示している。この場合、先ず始めに、図5Aに示すように、半導体基板Sを用意した後、STI(Shallow Trench Isolation)法等により絶縁部材からなる素子分離層20を、メモリ回路領域ER1および周辺回路領域ER2の境界等その他所定箇所に形成する。
(2) Manufacturing Method of Semiconductor Device The semiconductor device 1 having the above-described configuration is a first that can be controlled independently from the contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b by obtaining the following manufacturing process. The selection gate electrodes G2a and G2b and the second selection gate electrodes G3a and G3b can be manufactured with a small number of photomask processes. FIG. 5 shows a side cross-sectional configuration taken along the line AA ′ of FIG. In this case, first, as shown in FIG. 5A, after the semiconductor substrate S is prepared, the element isolation layer 20 made of an insulating member is formed by the STI (Shallow Trench Isolation) method or the like into the memory circuit region ER1 and the peripheral circuit region ER2. It is formed at other predetermined places such as the boundary of

次いで、不純物注入を行うために、熱酸化法等によって半導体基板Sの表面に犠牲酸化膜30aを形成した後、周辺回路領域ER2に、例えばイオン注入法によってP型不純物またはN型不純物を注入することにより、P型のロジックウエルW2およびN型のロジックウエルW3を形成する。   Next, in order to perform impurity implantation, a sacrificial oxide film 30a is formed on the surface of the semiconductor substrate S by thermal oxidation or the like, and then P-type impurities or N-type impurities are implanted into the peripheral circuit region ER2, for example, by ion implantation. As a result, a P-type logic well W2 and an N-type logic well W3 are formed.

次いで、メモリ回路領域ER1の加工専用の第1フォトマスク(図示せず)を用い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してレジストをパターニングし、図5Aとの対応部分に同一符号を付して示す図5Bのように、メモリ回路領域ER1を露出させ、かつ周辺回路領域ER2を覆ったレジストRm1を形成する。   Next, using a first photomask (not shown) dedicated to the processing of the memory circuit region ER1, the resist is patterned using the photolithography technique and the etching technique, and the same reference numerals are given to the corresponding parts to FIG. 5A. As shown in FIG. 5B, a resist Rm1 that exposes the memory circuit region ER1 and covers the peripheral circuit region ER2 is formed.

次いで、パターニングされたレジストRm1により、メモリ回路領域ER1にのみP型不純物を注入して、メモリウエルW1を形成する。さらに、メモリ回路領域ER1の表面にN型不純物を注入し、後に形成されるメモリゲート電極G1a,G1bおよび側壁スペーサ27a(図2)と対向する基板表面にチャネル形成層(図示せず)を形成した後、このレジストRm1をそのまま用いて、メモリ回路領域ER1の犠牲酸化膜30aをフッ酸等により除去する(第1フォトマスク加工工程)。   Next, P-type impurities are implanted only into the memory circuit region ER1 with the patterned resist Rm1, thereby forming the memory well W1. Further, N-type impurities are implanted into the surface of the memory circuit region ER1, and a channel formation layer (not shown) is formed on the substrate surface facing the memory gate electrodes G1a and G1b and the side wall spacer 27a (FIG. 2) to be formed later. Then, using this resist Rm1 as it is, the sacrificial oxide film 30a in the memory circuit region ER1 is removed with hydrofluoric acid or the like (first photomask processing step).

なお、第1フォトマスク加工工程において、半導体基板Sとして、P型基板を用いた場合には、P型不純物を半導体基板Sに注入してメモリウエルW1を形成する工程を、省略することができる。   In the first photomask processing step, when a P-type substrate is used as the semiconductor substrate S, the step of injecting P-type impurities into the semiconductor substrate S to form the memory well W1 can be omitted. .

次いで、レジストRm1を除去した後、図5Bとの対応部分に同一符号を付して示す図5Cのように、メモリ回路領域ER1および周辺回路領域ER2の全面に、それぞれ層状の下部ゲート絶縁膜23a、電荷蓄積層EC、および上部ゲート絶縁膜23bを順に積層させたONO膜を形成した後、後にメモリゲート電極G1a,G1bとなる層状のメモリゲート電極用導電層35を、上部ゲート絶縁膜23b上に形成する。次いで、熱酸化法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法等によって絶縁部材でなる保護絶縁膜30bをメモリゲート電極用導電層35上に形成する。   Next, after removing the resist Rm1, layered lower gate insulating films 23a are formed on the entire surface of the memory circuit region ER1 and the peripheral circuit region ER2, respectively, as shown in FIG. After forming the ONO film in which the charge storage layer EC and the upper gate insulating film 23b are sequentially stacked, the layered memory gate electrode conductive layer 35 to be the memory gate electrodes G1a and G1b later is formed on the upper gate insulating film 23b. To form. Next, a protective insulating film 30b made of an insulating member is formed on the memory gate electrode conductive layer 35 by a thermal oxidation method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or the like.

次いで、メモリ回路領域ER1の加工専用の第2フォトマスク(図示せず)を用い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してレジストをパターニングし、図5Cとの対応部分に同一符号を付して示す図6Aのように、メモリゲート構造体4a,4bの形成予定位置と、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの形成予定位置とにだけレジストRm2を形成し、当該レジストRm2を用いてメモリゲート電極用導電層35をパターニングすることにより、メモリゲート電極G1a,G1bと、当該メモリゲート電極G1a,G1bと分断した小片のメモリゲート電極G8a,G9a,G8b,G9bを形成する(第2フォトマスク加工工程)。   Next, using a second photomask (not shown) dedicated to the processing of the memory circuit region ER1, the resist is patterned using photolithography technology and etching technology, and the same reference numerals are given to corresponding portions to FIG. 5C. As shown in FIG. 6A, the resist Rm2 is formed only at the planned formation positions of the memory gate structures 4a and 4b and the planned formation positions of the contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b, and the resist Rm2 is used. By patterning the memory gate electrode conductive layer 35, the memory gate electrodes G1a, G1b and small memory gate electrodes G8a, G9a, G8b, G9b separated from the memory gate electrodes G1a, G1b are formed (second photo). Mask processing step).

この実施の形態の場合、メモリゲート電極用導電層35は、レジストRm2によって、メモリゲート電極G1a(G1b)と、当該メモリゲート電極G1a(G1b)と分断した小片のメモリゲート電極G8a,G9a(G8b,G9b)とが同一直線上に配置され得るようにパターニングされ得る。   In the case of this embodiment, the memory gate electrode conductive layer 35 is composed of the memory gate electrode G1a (G1b) and the small memory gate electrodes G8a, G9a (G8b) separated from the memory gate electrode G1a (G1b) by the resist Rm2. , G9b) can be patterned so that they can be arranged on the same straight line.

また、図7に示すように、この際、レジストRm2を用いて形成されたメモリゲート電極G1a(G1b)の側壁と、小片のメモリゲート電極G8a,G9a(G8b,G9b)の側壁との間には、所定の距離を空けて対向配置された電極間領域GP2が形成され得る。   Further, as shown in FIG. 7, at this time, between the side wall of the memory gate electrode G1a (G1b) formed using the resist Rm2 and the side wall of the small memory gate electrodes G8a, G9a (G8b, G9b) The inter-electrode region GP2 arranged opposite to each other with a predetermined distance may be formed.

次いで、レジストRm2を除去した後、図6Aとの対応部分に同一符号を付して示す図6Bのように、メモリゲート電極G1a,G1bと、小片のメモリゲート電極G8a,G9a,G8b,G9bの各形成位置以外で露出している上部ゲート絶縁膜23bおよび電荷蓄積層ECを順に除去(ON膜を除去)してゆき、パターニングされたメモリゲート電極G1a,G1bと、小片のメモリゲート電極G8a,G9a,G8b,G9bとに合わせて残存させた上部ゲート絶縁膜23bおよび電荷蓄積層ECを形成する。   Next, after the resist Rm2 is removed, the memory gate electrodes G1a, G1b and the small pieces of memory gate electrodes G8a, G9a, G8b, G9b are shown in FIG. The upper gate insulating film 23b and the charge storage layer EC exposed outside the formation positions are sequentially removed (the ON film is removed), and the patterned memory gate electrodes G1a and G1b and the small memory gate electrodes G8a, An upper gate insulating film 23b and a charge storage layer EC that are left in accordance with G9a, G8b, and G9b are formed.

これにより、メモリ回路領域ER1には、下部ゲート絶縁膜23a、電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G1a(G1b)の順で積層されたメモリゲート構造体4a(4b)が形成され、一方、ゲートコンタクト・切断領域ER12,ER13には、素子分離層20上に、メモリゲート構造体4a(4b)と同じ、電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G1a(G1b)の順で積層されたコンタクト設置構造体10a,11a(10b,11b)が形成され得る(コンタクト構造体形成工程)。   Thereby, in the memory circuit region ER1, the memory gate structure 4a (4b) in which the lower gate insulating film 23a, the charge storage layer EC, the upper gate insulating film 23b, and the memory gate electrode G1a (G1b) are stacked in this order. On the other hand, in the gate contact / cut regions ER12 and ER13, on the element isolation layer 20, the same as the memory gate structure 4a (4b), the charge storage layer EC, the upper gate insulating film 23b, and the memory gate electrode G1a Contact installation structures 10a and 11a (10b and 11b) stacked in the order of (G1b) can be formed (contact structure formation step).

次いで、図6Bとの対応部分に同一符号を付して示す図6Cのように、メモリ回路領域ER1および周辺回路領域ER2の全面に保護絶縁膜30cを形成する。因みに、この実施の形態においては、1層の保護絶縁膜30cを全面に形成する場合について述べるが、本発明はこれに限らず、例えば酸化膜系の絶縁膜と、窒化膜系の絶縁膜とを順に積層させた2層の保護絶縁膜を全面に形成するようにしてもよい。   Next, as shown in FIG. 6C in which the same reference numerals are assigned to portions corresponding to FIG. 6B, a protective insulating film 30c is formed on the entire surface of the memory circuit region ER1 and the peripheral circuit region ER2. Incidentally, in this embodiment, the case where the single-layer protective insulating film 30c is formed over the entire surface will be described, but the present invention is not limited thereto, and for example, an oxide film-based insulating film, a nitride film-based insulating film, A two-layer protective insulating film may be formed on the entire surface by sequentially stacking layers.

ここで形成される保護絶縁膜30cは、後にメモリゲート構造体4a(4b)およびコンタクト設置構造体10a,11a(10a,11b)の各側壁に形成される側壁スペーサ27a,27cとなるため、上述した式、Dp<(2×Dsp)+(2×Dsw)のうち、コンタクト設置構造体10aのメモリゲート電極G8aと、第1選択ゲート電極G2aとの間の側壁スペーサ27cの厚みを示すDspに相当するものとなる。そのため、保護絶縁膜30cは、上述した式、Dp<(2×Dsp)+(2×Dsw)が成り立つように形成され得る。   The protective insulating film 30c formed here becomes the side wall spacers 27a and 27c formed on the side walls of the memory gate structure 4a (4b) and the contact installation structures 10a and 11a (10a and 11b) later. In the equation, Dp <(2 × Dsp) + (2 × Dsw), Dsp indicating the thickness of the sidewall spacer 27c between the memory gate electrode G8a of the contact installation structure 10a and the first selection gate electrode G2a It will be equivalent. Therefore, the protective insulating film 30c can be formed so as to satisfy the above-described formula, Dp <(2 × Dsp) + (2 × Dsw).

次いで、保護絶縁膜30cをエッチバックすることにより、図6Cとの対応部分に同一符号を付して示す図8Aのように、メモリゲート構造体4a,4bの周辺を覆う側壁スペーサ27aを形成するとともに、図示しないコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの周辺を覆う側壁スペーサ27cを形成する(側壁スペーサ形成工程)。次いで、メモリ回路領域ER1の加工専用の第3フォトマスク(図示せず)を用い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してレジストをパターニングし、図8Aとの対応部分に同一符号を付して示す図8Bのように、周辺回路領域ER2の全面を覆い、メモリ回路領域ER1を露出させたレジストRm3を形成する。   Next, by etching back the protective insulating film 30c, sidewall spacers 27a covering the periphery of the memory gate structures 4a and 4b are formed as shown in FIG. At the same time, side wall spacers 27c are formed to cover the periphery of contact installation structures 10a, 11a, 10b, 11b (not shown) (side wall spacer forming step). Next, using a third photomask (not shown) dedicated to processing of the memory circuit region ER1, the resist is patterned using photolithography technology and etching technology, and the same reference numerals are given to corresponding portions to FIG. 8A. As shown in FIG. 8B, a resist Rm3 that covers the entire surface of the peripheral circuit region ER2 and exposes the memory circuit region ER1 is formed.

次いで、このレジストRm3を用いて、第1選択ゲート構造体5a,5b(図2)の形成予定位置、および第2選択ゲート構造体6a,6b(図2)の形成予定位置となるメモリ回路領域ER1に不純物を注入し、後に形成される第1選択ゲート電極G2a,G2bおよび第2選択ゲート電極G3a,G3bと対向する基板表面にチャネル形成層(図示せず)を形成する(第3フォトマスク加工工程)。   Next, by using this resist Rm3, a memory circuit region serving as a planned formation position of the first selection gate structures 5a and 5b (FIG. 2) and a formation planned position of the second selection gate structures 6a and 6b (FIG. 2) Impurities are implanted into ER1, and a channel formation layer (not shown) is formed on the substrate surface facing the first selection gate electrodes G2a and G2b and the second selection gate electrodes G3a and G3b to be formed later (third photomask) Processing step).

次いで、レジストRm3を除去した後、周辺回路領域ER2の犠牲酸化膜30aをフッ酸等により除去し、図8Bとの対応部分に同一符号を付して示す図8Cのように、熱酸化法等によって、メモリ回路領域ER1の第1選択ゲート電極G2a,G2b(図1)および第2選択ゲート電極G3a,G3b(図1)の形成予定位置に、ゲート絶縁膜25a,25bを形成するとともに、周辺回路領域ER2のロジックゲート電極G5,G6(図1)の形成予定位置にも、ゲート絶縁膜29a,29bを形成する。   Next, after removing the resist Rm3, the sacrificial oxide film 30a in the peripheral circuit region ER2 is removed with hydrofluoric acid or the like, and the thermal oxidation method or the like is performed as shown in FIG. As a result, the gate insulating films 25a and 25b are formed at the positions where the first selection gate electrodes G2a and G2b (FIG. 1) and the second selection gate electrodes G3a and G3b (FIG. 1) are to be formed in the memory circuit region ER1. Gate insulating films 29a and 29b are also formed at positions where logic gate electrodes G5 and G6 (FIG. 1) are to be formed in the circuit region ER2.

次いで、図8Cとの対応部分に同一符号を付して示す図9Aのように、メモリ回路領域ER1および周辺回路領域ER2に、後の加工によって第1選択ゲート電極G2a,G2b、第2選択ゲート電極G3a,G3b、および一のロジックゲート電極G5となる、例えばN型の導電層37を層状に形成するとともに、周辺回路領域ER2にて他のロジックゲート電極G6となるP型の逆導電層38を層状に形成する。   Next, as shown in FIG. 9A, in which parts corresponding to those in FIG. 8C are denoted by the same reference numerals, the first selection gate electrodes G2a and G2b, the second selection gate are formed in the memory circuit region ER1 and the peripheral circuit region ER2 by subsequent processing. The electrodes G3a, G3b, and one logic gate electrode G5, for example, an N-type conductive layer 37 is formed in a layered manner, and a P-type reverse conductive layer 38 that becomes the other logic gate electrode G6 in the peripheral circuit region ER2. Are formed in layers.

次いで、メモリ回路領域ER1の加工専用の第4フォトマスク(図示せず)を用い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してレジストをパターニングし、このレジストを用いてメモリ回路領域ER1の導電層37を加工する(第4フォトマスク加工工程(選択ゲート電極形成用フォトマスク加工工程))。図9Aとの対応部分に同一符号を付して示す図9Bのように、レジストRm4によって、周辺回路領域ER2の全面を覆い、メモリ回路領域ER1に露出している導電層37(図9A)をエッチバックする。これにより、周辺回路領域ER2では、レジストRm4に覆われた導電層37および逆導電層38がそのまま残存する。一方、メモリ回路領域ER1では、露出している導電層37がエッチバックされることから、メモリゲート構造体4a,4bの側壁の側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの側壁の側壁スペーサ27cとに沿ってサイドウォール状の選択ゲート電極Ga,Gbが形成される。   Next, using a fourth photomask (not shown) dedicated to processing the memory circuit region ER1, a resist is patterned using photolithography technology and etching technology, and the conductive layer 37 in the memory circuit region ER1 is used using this resist. (4th photomask processing step (photomask processing step for forming a selective gate electrode)). As shown in FIG. 9B, in which parts corresponding to those in FIG. 9A are assigned the same reference numerals, the resist Rm4 covers the entire surface of the peripheral circuit region ER2, and the conductive layer 37 (FIG. 9A) exposed in the memory circuit region ER1 is exposed. Etch back. As a result, in the peripheral circuit region ER2, the conductive layer 37 and the reverse conductive layer 38 covered with the resist Rm4 remain as they are. On the other hand, in the memory circuit region ER1, since the exposed conductive layer 37 is etched back, the sidewall spacers 27a on the sidewalls of the memory gate structures 4a and 4b and the contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b Sidewall-shaped selection gate electrodes Ga and Gb are formed along the side wall spacer 27c on the side wall.

なお、図10は、図1に示した完成時の半導体装置1でのメモリ回路領域ER1の平面レイアウトに対し、メモリゲート構造体4a,4bおよびコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの各周辺に沿って形成されたサイドウォール状の選択ゲート電極Ga,Gbを重ね合わせたときの概略図である。   FIG. 10 shows each of the memory gate structures 4a and 4b and the contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b with respect to the planar layout of the memory circuit region ER1 in the completed semiconductor device 1 shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram when sidewall-shaped selection gate electrodes Ga and Gb formed along the periphery are overlaid.

図10に示すように、非分割状態の選択ゲート電極Gaは、メモリゲート電極G1aの周辺を周回する領域と、メモリゲート電極G1aと電気的に分離したコンタクト設置構造体10a,11aの周辺を周回する領域とが、一体的に形成されており、メモリゲート電極G1aの側壁の側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10a,11aの側壁の側壁スペーサ27cとが対向した領域GP1に隙間なく形成され得る。   As shown in FIG. 10, the selection gate electrode Ga in an undivided state circulates around the periphery of the memory gate electrode G1a and the periphery of the contact installation structures 10a and 11a that are electrically separated from the memory gate electrode G1a. Are formed integrally, and the side wall spacer 27a on the side wall of the memory gate electrode G1a and the side wall spacer 27c on the side wall of the contact mounting structure 10a, 11a can be formed without gaps in the region GP1 facing each other. .

なお、この実施の形態の場合、非分割状態の選択ゲート電極Gaは、メモリゲート電極G1aが直線状に形成されていることから、それぞれ一方向に延びるメモリゲート電極G1aの周辺を取り囲むようにして周回した長四辺状の領域と、コンタクト設置構造体10a,11aの各周辺も取り囲むようにして周回した短四辺状の各領域とが一体成形された形状を有する。   In the case of this embodiment, since the memory gate electrode G1a is formed in a straight line, the non-divided selection gate electrode Ga surrounds the periphery of the memory gate electrode G1a extending in one direction. The long quadrilateral region that circulates and the short quadrilateral regions that circulate so as to surround each of the contact mounting structures 10a and 11a have a shape that is integrally formed.

ここで、メモリ回路領域ER1に形成される導電層37や、当該導電層37をエッチバックすることにより形成される選択ゲート電極Ga,Gbは、上述した式、Dp<(2×Dsp)+(2×Dsw)が成り立つように、導電層37の膜厚や、当該導電層37のエッチバック条件が設定され得る。   Here, the conductive layer 37 formed in the memory circuit region ER1 and the selection gate electrodes Ga and Gb formed by etching back the conductive layer 37 are expressed by the above formula, Dp <(2 × Dsp) + ( The film thickness of the conductive layer 37 and the etch back condition of the conductive layer 37 can be set so that 2 × Dsw) holds.

このような式が成り立つように各工程での製造条件が設定されることで、図10のD−D´部分の側断面構成を示す図11のように、メモリゲート電極G1aの側壁の側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10aの側壁の側壁スペーサ27cとが対向配置した領域GP1には、導電層37のエッチバック後でも当該導電層37が隙間なく残存し、その結果、メモリゲート電極G1aの側壁の側壁スペーサ27aから、コンタクト設置構造体10aの側壁の側壁スペーサ27cに亘って選択ゲート電極Gaが形成され得る。   By setting the manufacturing conditions in each step so that such an equation is established, as shown in FIG. 11 showing the side cross-sectional configuration of the DD ′ portion of FIG. 10, the sidewall spacer of the sidewall of the memory gate electrode G1a is formed. In the region GP1 where 27a and the side wall spacer 27c on the side wall of the contact installation structure 10a are arranged to face each other, the conductive layer 37 remains without a gap even after the etch back of the conductive layer 37, and as a result, the memory gate electrode G1a The selection gate electrode Ga can be formed from the sidewall spacer 27a on the sidewall to the sidewall spacer 27c on the sidewall of the contact installation structure 10a.

なお、メモリゲート電極G1aの側壁の側壁スペーサ27aと、コンタクト設置構造体10aの側壁の側壁スペーサ27cとの間に形成される選択ゲート電極Gaは、導電層37がエッチバックされることにより形成されることから、対向配置した各側壁スペーサ27a,27cから最も離れた、側壁スペーサ27a,27c間のほぼ中央付近で膜厚が最も薄く形成され、側壁スペーサ27a,27c間の中央付近で頂上部表面が基板表面に向けて、「く」の字状に凹んでいる。   Note that the selection gate electrode Ga formed between the sidewall spacer 27a on the sidewall of the memory gate electrode G1a and the sidewall spacer 27c on the sidewall of the contact installation structure 10a is formed by etching back the conductive layer 37. Therefore, the thinnest film is formed in the vicinity of the center between the side wall spacers 27a and 27c, which is farthest from the opposing side wall spacers 27a and 27c, and the top surface near the center between the side wall spacers 27a and 27c. Is recessed in the shape of a "<" toward the substrate surface.

なお、この際、図9Bに示すように、レジストRm4で覆われていないメモリ回路領域ER1に、イオン注入法等によって低濃度のN型不純物が注入され、外部に露出しているメモリウエルW1の表面にエクステンション領域ETaが形成され、その後、レジストRm4が除去され得る。   At this time, as shown in FIG. 9B, a low concentration N-type impurity is implanted into the memory circuit region ER1 not covered with the resist Rm4 by ion implantation or the like, and the memory well W1 exposed to the outside is exposed. The extension region ETa is formed on the surface, and then the resist Rm4 can be removed.

次いで、この実施の形態の場合、フォトマスク(図示せず)を用い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してレジストをパターニングし、このレジストを用いて周辺回路領域ER2の導電層37および逆導電層38をパターニングして、ゲート絶縁膜29a,29b上にロジックゲート電極G5,G6を形成するが、この際、ロジックゲート電極G5,G6の形成に用いたレジストをそのまま利用して、同時にメモリ回路領域ER1の選択ゲート電極Ga,Gbの一部も除去し得るようになされている。   Next, in the case of this embodiment, a resist is patterned using a photomask (not shown) using photolithography technology and etching technology, and the conductive layer 37 and reverse conductivity in the peripheral circuit region ER2 are used using this resist. The layer 38 is patterned to form the logic gate electrodes G5 and G6 on the gate insulating films 29a and 29b. At this time, the resist used for forming the logic gate electrodes G5 and G6 is used as it is, and at the same time, the memory circuit Part of the select gate electrodes Ga and Gb in the region ER1 can also be removed.

この実施の形態の場合、図9Aとの対応部分に同一符号を付して示す図12Aのように、周辺回路領域ER2では、ロジックゲート構造体7a,7bの形成予定位置にて、後に形成される当該ロジックゲート構造体7a,7bの外郭形状に合わせて形成されたレジストRr1aが配置され得る。これにより、周辺回路領域ER2では、外部に露出した導電層37および逆導電層38が除去され、レジストRr1aに覆われた導電層37および逆導電層38だけが残存し得る。かくして、周辺回路領域ER2には、レジストRr1aの外郭形状に合わせたロジックゲート電極G5,G6が形成され、ゲート絶縁膜29a,29b上にロジックゲート電極G5,G6が積層したロジックゲート構造体7a,7bが形成され得る。   In the case of this embodiment, as shown in FIG. 12A in which parts corresponding to those in FIG. 9A are denoted by the same reference numerals, in the peripheral circuit region ER2, the logic gate structures 7a and 7b are formed later. A resist Rr1a formed in accordance with the outline shape of the logic gate structures 7a and 7b can be disposed. Thereby, in the peripheral circuit region ER2, the conductive layer 37 and the reverse conductive layer 38 exposed to the outside are removed, and only the conductive layer 37 and the reverse conductive layer 38 covered with the resist Rr1a may remain. Thus, in the peripheral circuit region ER2, logic gate electrodes G5 and G6 are formed according to the outer shape of the resist Rr1a, and the logic gate structures 7a and 7a, in which the logic gate electrodes G5 and G6 are stacked on the gate insulating films 29a and 29b, 7b can be formed.

この際、メモリ回路領域ER1では、ほぼ全面がレジストRr1bにより覆われるものの、そのうち選択ゲート電極切断部13,14,15,16の形成予定位置にだけ、当該選択ゲート電極切断部13,14,15,16の外郭形状に合わせてレジストRr1bに開口部が形成されている。   At this time, in the memory circuit region ER1, almost the entire surface is covered with the resist Rr1b, but the selection gate electrode cutting portions 13, 14, 15 are only formed at the positions where the selection gate electrode cutting portions 13, 14, 15, 16 are to be formed. , Openings are formed in the resist Rr1b in accordance with the outer shape of the sixteen.

ここで、図10には、選択ゲート電極Ga,Gbの一部が除去されて、選択ゲート電極切断部13,14,15,16が形成される形成予定位置Pf1,Pf2,Pf3,Pf4を示している。メモリ回路領域ER1に配置されるレジストRr1bには、これら形成予定位置Pf1,Pf2,Pf3,Pf4にだけ開口部が形成され、当該レジストRr1bの開口部から露出した選択ゲート電極Ga,Gbの導電層を除去することにより、当該レジストRr1bの開口部の外郭形状に合わせて選択ゲート電極Ga,Gbを分断する選択ゲート電極切断部13,14,15,16を形成し得る。   Here, FIG. 10 shows formation planned positions Pf1, Pf2, Pf3, and Pf4 where the selection gate electrodes Ga and Gb are partially removed and the selection gate electrode cutting portions 13, 14, 15, and 16 are formed. ing. In the resist Rr1b arranged in the memory circuit region ER1, openings are formed only at the formation positions Pf1, Pf2, Pf3, and Pf4, and the conductive layers of the selection gate electrodes Ga and Gb exposed from the openings of the resist Rr1b. As a result, the selection gate electrode cutting portions 13, 14, 15, 16 that divide the selection gate electrodes Ga, Gb in accordance with the outline shape of the opening of the resist Rr1b can be formed.

例えば、図12Bは、図1のB−B´部分で選択ゲート電極切断部13,15を形成した際の側断面構成を示す。レジストRr1bの開口部H1,H3では、露出した選択ゲート電極Ga,Gbが除去されて、図12Bに示すように、当該レジストRr1bの開口部H1,H3の外郭形状でなる選択ゲート電極切断部13,15が形成され得る。   For example, FIG. 12B shows a side cross-sectional configuration when the selection gate electrode cutting portions 13 and 15 are formed in the BB ′ portion of FIG. In the openings H1 and H3 of the resist Rr1b, the exposed selection gate electrodes Ga and Gb are removed, and as shown in FIG. 12B, the selection gate electrode cutting part 13 having an outer shape of the openings H1 and H3 of the resist Rr1b. , 15 can be formed.

なお、この際、レジストRr1bの開口部H1,H3には、選択ゲート電極Gbの他にも、側壁スペーサ27aやゲート絶縁膜29bも露出している。従って、この際、レジストRr1bの開口部H1,H3から露出した側壁スペーサ27aやゲート絶縁膜25aも一部除去され得る。これにより、開口部H1,H3から露出した領域では、側壁スペーサ27aが除去されることで側壁スペーサ27aの頂上部付近に欠損部40が形成されるとともに、ゲート絶縁膜25aだけでなく、素子分離層20の一部表面も除去され、当該素子分離層20に窪んだ凹み部30が形成され得る。   At this time, in addition to the selection gate electrode Gb, the side wall spacer 27a and the gate insulating film 29b are also exposed in the openings H1 and H3 of the resist Rr1b. Accordingly, at this time, the side wall spacer 27a and the gate insulating film 25a exposed from the openings H1 and H3 of the resist Rr1b can be partially removed. As a result, in the regions exposed from the openings H1 and H3, the side wall spacer 27a is removed, so that a defect 40 is formed near the top of the side wall spacer 27a, and not only the gate insulating film 25a but also the element isolation. A part of the surface of the layer 20 is also removed, and a recess 30 that is recessed in the element isolation layer 20 can be formed.

このように、メモリ回路領域ER1では、選択ゲート電極Ga(Gb)の複数箇所で、当該選択ゲート電極Ga(Gb)を除去することにより選択ゲート電極Ga(Gb)を分断される。かくして、一体的な選択ゲート電極Ga(Gb)から、一のコンタクト設置構造体10a(10b)を取り囲み、かつメモリゲート電極G1a(G1b)の一の側壁の側壁スペーサ27aに沿ってサイドウォール状に形成された第1選択ゲート電極G2a(G2b)と、他のコンタクト設置構造体11a(11b)を取り囲み、かつメモリゲート電極G1a(G1b)の他の側壁の側壁スペーサ27aに沿ってサイドウォール状に形成された第2選択ゲート電極G3a(G3b)とを設けることができる。   In this way, in the memory circuit region ER1, the selection gate electrode Ga (Gb) is divided by removing the selection gate electrode Ga (Gb) at a plurality of locations of the selection gate electrode Ga (Gb). Thus, the single selection gate electrode Ga (Gb) surrounds one contact installation structure 10a (10b) and forms a sidewall along the side wall spacer 27a on one side wall of the memory gate electrode G1a (G1b). Surrounds the formed first selection gate electrode G2a (G2b) and the other contact installation structure 11a (11b), and forms a side wall along the side wall spacer 27a of the other side wall of the memory gate electrode G1a (G1b) The formed second selection gate electrode G3a (G3b) can be provided.

その後、例えばアッシング等によりレジストRr1a,Rr1bを除去した後、N型用またはP型用にパターニングされたレジストを用いて周辺回路領域ER2に、イオン注入法等によって低濃度のN型不純物またはP型不純物が注入され、図12A(なお、図12Aでは、この工程で除去しているはずのレジストRr1a,Rr1bはそのまま図示している)に示すように、外部に露出している一のロジックウエルW2の基板表面にN型のエクステンション領域ETaが形成されるとともに、同じく外部に露出している他のロジックウエルW3の基板表面にP型のエクステンション領域ETbが形成され得る。   Thereafter, after removing the resists Rr1a and Rr1b by, for example, ashing or the like, a low-density N-type impurity or P-type is formed by ion implantation or the like in the peripheral circuit region ER2 using a resist patterned for N-type or P-type. As shown in FIG. 12A (in FIG. 12A, resists Rr1a and Rr1b that should have been removed in this step are shown as they are) in FIG. 12A, one logic well W2 exposed to the outside is implanted. The N-type extension region ETa can be formed on the surface of the other substrate, and the P-type extension region ETb can be formed on the substrate surface of another logic well W3 exposed to the outside.

次いで、このレジストを除去した後に、サイドウォールSWを形成する工程や、その他、イオン注入法等により高濃度のN型不純物やP型不純物を必要箇所に注入してソース領域D1,D3およびドレイン領域D2を形成する工程、シリサイドSCを形成する工程等を得た後、これらメモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fやコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11b、周辺回路18,19を覆うように層間絶縁層21を形成する。   Next, after removing this resist, a step of forming a sidewall SW, and other high concentration N-type impurities or P-type impurities are implanted into the necessary locations by ion implantation or the like, and the source regions D1, D3 and drain regions After obtaining the process of forming D2, the process of forming the silicide SC, etc., these memory cells 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, contact installation structures 10a, 11a, 10b, 11b, peripheral circuits 18, 19 An interlayer insulating layer 21 is formed so as to cover.

次いで、一のコンタクト設置構造体10a(10b)の頂上部から第1選択ゲート電極G2a(G2b)を跨いで基板表面に亘って、層間絶縁層21にコンタクトホールを形成する。また、他のコンタクト設置構造体11a(11b)の頂上部から第2選択ゲート電極G3a(G3b)を跨いで基板表面に亘って、層間絶縁層21にコンタクトホールを形成する。さらに、この際、その他必要な箇所にもコンタクトホールを層間絶縁層21に形成する。   Next, a contact hole is formed in the interlayer insulating layer 21 across the substrate surface from the top of the one contact installation structure 10a (10b) across the first selection gate electrode G2a (G2b). In addition, a contact hole is formed in the interlayer insulating layer 21 from the top of the other contact installation structure 11a (11b) to the substrate surface across the second selection gate electrode G3a (G3b). At this time, contact holes are also formed in the interlayer insulating layer 21 at other necessary locations.

次いで、各コンタクトホールに導電部材を注入して柱状のコンタクトC1,C2,C3,…等を各コンタクトホールに形成し得る。この際、例えば、コンタクト設置構造体10a,11a,11b,11bのうち1つのコンタクト設置構造体10aに着目すると、コンタクト設置構造体10aの平坦な頂上部から第1選択ゲート電極G2aを跨いで基板表面に亘って立設した断面長方形状のコンタクトC5aが形成され得る。このような各工程等を順次行うことで、図1、図2、図3および図4に示すような構成を有する半導体装置1を製造できる。   Next, a conductive member is injected into each contact hole to form columnar contacts C1, C2, C3,. At this time, for example, when focusing on one contact installation structure 10a among the contact installation structures 10a, 11a, 11b, and 11b, the substrate straddles the first selection gate electrode G2a from the flat top of the contact installation structure 10a. A contact C5a having a rectangular cross section standing over the surface can be formed. By sequentially performing these steps and the like, the semiconductor device 1 having the configuration shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4 can be manufactured.

(3)作用および効果
以上の構成において、半導体装置1では、メモリゲート構造体4a(4b)と同じ電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G8a,G9a(G8b,G9b)が順に積層された構成を有し、メモリゲート構造体4a(4b)から電気的に分離されているコンタクト設置構造体10a,11a(10b,11b)を設けるようにした。また、半導体装置1では、メモリゲート構造体4a(4b)から一のコンタクト設置構造体10a,11a(10b,11b)に亘って連設されたサイドウォール状の第1選択ゲート電極G2a(G2b)および第2選択ゲート電極G3a(G3b)を設けるようにした。
(3) Operation and Effect In the above configuration, the semiconductor device 1 includes the same charge storage layer EC, upper gate insulating film 23b, and memory gate electrodes G8a, G9a (G8b, G9b) as the memory gate structure 4a (4b). Contact arrangement structures 10a and 11a (10b and 11b) having a configuration in which layers are sequentially stacked and electrically separated from the memory gate structure 4a (4b) are provided. Further, in the semiconductor device 1, the side wall-shaped first selection gate electrode G2a (G2b) connected from the memory gate structure 4a (4b) to the one contact installation structure 10a, 11a (10b, 11b) The second selection gate electrode G3a (G3b) is provided.

また、半導体装置1では、一のコンタクト設置構造体10a(10b)の頂上部から側壁スペーサ27cおよび第1選択ゲート電極G2a(G2b)を跨いで基板表面までの領域に亘って立設した一のコンタクトC5a(C5b)と、他のコンタクト設置構造体11a(11b)の頂上部から側壁スペーサ27cおよび第2選択ゲート電極G3a(G3b)を跨いで基板表面までの領域に亘って立設した他のコンタクトC6a(C6b)とを設け、一のコンタクトC5a(C5b)によって、第1選択ゲート電極G2a(G2b)と上層の一の配線層とを接続し、他のコンタクトC6a(C6b)によって、第2選択ゲート電極G3a(G3b)と上層の他の配線層とを接続させるようにした。   Further, in the semiconductor device 1, one of the contact installation structures 10a (10b) is erected over a region extending from the top to the substrate surface across the side wall spacer 27c and the first selection gate electrode G2a (G2b). Other contacts C5a (C5b) and other contact installation structures 11a (11b) and other regions erected across the region from the top to the substrate surface across the side wall spacer 27c and the second selection gate electrode G3a (G3b) The contact C6a (C6b) is provided, the first selection gate electrode G2a (G2b) and one upper wiring layer are connected by one contact C5a (C5b), and the second contact C6a (C6b) is connected by the second contact C6a (C6b). The selection gate electrode G3a (G3b) is connected to the other wiring layer on the upper layer.

従って、半導体装置1では、例えばメモリゲート構造体4aと同じ電荷蓄積層EC、上部ゲート絶縁膜23b、およびメモリゲート電極G8aの層でなるコンタクト設置構造体10aの平坦な頂上部から、第1選択ゲート電極G2aまでを跨ぐようにコンタクトC5aを設けたことから、従来のようにメモリゲート構造体110の頂上部にまで乗り上げた乗り上げ部102bがない分(図13)、上層の配線層までの距離を短くしてコンタクトC2等のアスペクト比を小さくでき、かくして、コンタクト抵抗値の増大を防止し得る。また、半導体装置1では、従来のようにメモリゲート構造体110の頂上部にまで乗り上げた乗り上げ部102bがない分、コンタクト設置構造体10aと、上層の配線層とを遠ざけることもできるので、上層の配線層との接触不良を防止し得る。   Accordingly, in the semiconductor device 1, for example, the first selection is made from the flat top of the contact installation structure 10a formed of the same charge storage layer EC, upper gate insulating film 23b, and memory gate electrode G8a as the memory gate structure 4a. Since the contact C5a is provided so as to straddle the gate electrode G2a, the distance to the upper wiring layer is as much as there is no riding-up portion 102b that has reached the top of the memory gate structure 110 as in the prior art (FIG. 13). As a result, the aspect ratio of the contact C2 and the like can be reduced, and thus an increase in the contact resistance value can be prevented. Further, in the semiconductor device 1, the contact installation structure 10a and the upper wiring layer can be kept away from each other by the amount of the rising portion 102b that has reached the top of the memory gate structure 110 as in the prior art. The poor contact with the wiring layer can be prevented.

また、本発明における半導体装置1の製造方法では、メモリ回路領域ER1にて、層状のメモリゲート電極用導電層35、層状の上部ゲート絶縁膜23b、および層状の電荷蓄積層ECを順にパターニングしてゆき、メモリゲート電極G1aと、上部ゲート絶縁膜23bと、電荷蓄積層ECと、下部ゲート絶縁膜23aとでなるメモリゲート構造体4a,4bを形成する際、当該メモリゲート構造体4a,4bと同じ層を流用して形成し、かつメモリゲート構造体4a,4bと電気的に分離したコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bを形成する(図6Aおよび図7)。   In the method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the present invention, the layered memory gate electrode conductive layer 35, the layered upper gate insulating film 23b, and the layered charge storage layer EC are sequentially patterned in the memory circuit region ER1. Finally, when forming the memory gate structures 4a, 4b comprising the memory gate electrode G1a, the upper gate insulating film 23b, the charge storage layer EC, and the lower gate insulating film 23a, the memory gate structures 4a, 4b Contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b that are formed by diverting the same layer and are electrically separated from the memory gate structures 4a and 4b are formed (FIGS. 6A and 7).

また、半導体装置1の製造方法では、側壁スペーサ27a,27cで覆われているメモリゲート構造体4a,4bおよびコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bが形成されたメモリ回路領域ER1(図8A)と、周辺回路領域ER2とに、ゲート絶縁膜25a,25b,25c,29a,29bを形成した後、当該ゲート絶縁膜25a,25b,25c,29a,29b上に導電層37や逆導電層38を形成し(図9A)、その後、周辺回路領域ER2の導電層37および逆導電層38をそのまま残存させつつ、メモリ回路領域ER1の導電層37をエッチバックする。   Further, in the manufacturing method of the semiconductor device 1, the memory circuit region ER1 (FIG. 8A) in which the memory gate structures 4a and 4b and the contact installation structures 10a, 11a, 10b, and 11b covered with the side wall spacers 27a and 27c are formed. ) And the peripheral circuit region ER2, the gate insulating films 25a, 25b, 25c, 29a, 29b are formed, and then the conductive layer 37 and the reverse conductive layer 38 are formed on the gate insulating films 25a, 25b, 25c, 29a, 29b. After that, the conductive layer 37 in the memory circuit region ER1 is etched back while the conductive layer 37 and the reverse conductive layer 38 in the peripheral circuit region ER2 are left as they are.

これにより、半導体装置1の製造方法では、メモリゲート構造体4a,4bとコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bとの周辺に亘って連設され、側壁スペーサ27a,27cに沿ってサイドウォール状に形成された選択ゲート電極Ga,Gbを形成できる(図9B、図10および図11)。   Thereby, in the manufacturing method of the semiconductor device 1, the memory gate structures 4a, 4b and the contact installation structures 10a, 11a, 10b, 11b are continuously provided around the periphery, and the sidewalls 27a, 27c are arranged along the sidewalls. The selection gate electrodes Ga and Gb formed in the shape can be formed (FIGS. 9B, 10 and 11).

これに加えて、この半導体装置1の製造方法では、フォトマスクによりパターニングされたレジストRr1aを用いて周辺回路領域ER2の導電層37および逆導電層38をパターニングすることにより、ゲート絶縁膜29a,29b上にロジックゲート電極G5,G6を形成し、このロジックゲート電極G5,G6を形成する際に用いたレジストRr1a,Rr1bをそのまま利用して、メモリ回路領域ER1の選択ゲート電極Ga,Gbの一部も除去して当該選択ゲート電極Ga,Gbを分断する。   In addition, in the manufacturing method of the semiconductor device 1, the gate insulating films 29a and 29b are formed by patterning the conductive layer 37 and the reverse conductive layer 38 in the peripheral circuit region ER2 using the resist Rr1a patterned by the photomask. The logic gate electrodes G5 and G6 are formed thereon, and the resists Rr1a and Rr1b used for forming the logic gate electrodes G5 and G6 are used as they are, and a part of the selection gate electrodes Ga and Gb in the memory circuit region ER1. And the selection gate electrodes Ga and Gb are divided.

これにより、半導体装置1の製造方法では、一のコンタクト設置構造体10a(10b)の周辺を取り囲む第1選択ゲート電極G2a(G2b)と、この第1選択ゲート電極G2a(G2b)と電気的に分離され、かつ他のコンタクト設置構造体を11a(11b)の周辺を取り囲む第2選択ゲート電極G3a(G3b)とを形成できる(図12、図13)。   Thus, in the method of manufacturing the semiconductor device 1, the first selection gate electrode G2a (G2b) surrounding the periphery of the one contact installation structure 10a (10b) and the first selection gate electrode G2a (G2b) are electrically connected A second select gate electrode G3a (G3b) that is separated and surrounds the periphery of 11a (11b) can be formed in another contact mounting structure (FIGS. 12 and 13).

かくして、半導体装置1の製造方法では、周辺回路領域ER2のロジックゲート電極G5,G6を形成するフォトマスク工程の際に、同時にメモリ回路領域ER1の選択ゲート電極Ga,Gbも分断することで、メモリゲート電極G1a,G1bに沿って対向配置し、かつ電気的に分離した第1選択ゲート電極G2a,G2bおよび第2選択ゲート電極G3a,G3bを形成できる。   Thus, in the manufacturing method of the semiconductor device 1, in the photomask process for forming the logic gate electrodes G5 and G6 in the peripheral circuit region ER2, the selection gate electrodes Ga and Gb in the memory circuit region ER1 are also divided at the same time, thereby The first selection gate electrodes G2a and G2b and the second selection gate electrodes G3a and G3b, which are opposed to each other along the gate electrodes G1a and G1b and are electrically separated, can be formed.

また、半導体装置1の製造方法では、メモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fやコンタクト設置構造体10a,11a,10b,11b等を覆うように層間絶縁層21を形成した後、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの頂上部から第1選択ゲート電極G2a,G2bまたは第2選択ゲート電極G3a,G3bのいずれか一方を跨いでコンタクトホールを穿設し、当該コンタクトホールに導電部材を充填する。   Further, in the method for manufacturing the semiconductor device 1, after the interlayer insulating layer 21 is formed so as to cover the memory cells 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, the contact mounting structures 10a, 11a, 10b, 11b, etc., the contacts A contact hole is formed from the top of the installation structure 10a, 11a, 10b, 11b across either the first selection gate electrode G2a, G2b or the second selection gate electrode G3a, G3b, and the contact hole is electrically conductive. Fill the part.

これにより、本発明では、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの頂上部から、第1選択ゲート構造体5a,5bまたは第2選択ゲート構造体6a,6bのいずれか一方を跨いだコンタクトC5a,C5b,C6a,C6bを形成でき、当該コンタクトC5a,C5b,C6a,C6bによって、メモリゲート構造体4a,4bの上層にある配線層と、第1選択ゲート電極G2a,G2bまたは第2選択ゲート電極G3a,G3bを接続できる。   Thus, in the present invention, the contact straddling either the first selection gate structure 5a, 5b or the second selection gate structure 6a, 6b from the top of the contact installation structure 10a, 11a, 10b, 11b C5a, C5b, C6a, C6b can be formed, and the contact C5a, C5b, C6a, C6b can be used to form a wiring layer above the memory gate structures 4a, 4b and the first selection gate electrodes G2a, G2b or the second selection gate. The electrodes G3a and G3b can be connected.

(4)第3フォトマスク加工工程を省略した他の実施の形態による製造方法
上述した実施の形態においては、メモリ回路領域ER1の加工専用に用いる専用のフォトマスクでレジストをパターニングする専用フォトマスク工程に着目すると、第1フォトマスク加工工程、第2フォトマスク加工工程、第3フォトマスク加工工程、および選択ゲート電極形成用の第4フォトマスク加工工程(選択ゲート電極形成用フォトマスク加工工程)の合計4工程を行っているが、本発明はこれに限らず、第3フォトマスク加工工程での不純物注入を行わずに第1フォトマスク加工工程、第2フォトマスク加工工程、および選択ゲート電極形成用フォトマスク加工工程(上記第4フォトマスク加工工程に相当)の合計3工程としてもよい。
(4) Manufacturing Method According to Other Embodiments Omitting Third Photomask Processing Step In the above-described embodiment, a dedicated photomask step for patterning a resist with a dedicated photomask used exclusively for processing the memory circuit region ER1 Paying attention to the first photomask processing step, the second photomask processing step, the third photomask processing step, and the fourth photomask processing step (selection gate electrode formation photomask processing step) for forming the selection gate electrode Although a total of four steps are performed, the present invention is not limited to this, and the first photomask processing step, the second photomask processing step, and the selection gate electrode formation without impurity implantation in the third photomask processing step A total of three photomask processing steps (corresponding to the fourth photomask processing step) may be used.

すなわち、第3フォトマスク加工工程での不純物注入を行わなくても、最終的に形成される第1選択ゲート構造体5a,5bおよび第2選択ゲート構造体6a,6bの閾値電圧(Vth)が所望の値となる場合には、第3フォトマスク加工工程を行う必要がなく、当該第3フォトマスク加工工程を省略することができる。   That is, the threshold voltage (Vth) of the first selection gate structures 5a and 5b and the second selection gate structures 6a and 6b to be finally formed can be obtained without performing impurity implantation in the third photomask processing step. When it becomes a desired value, it is not necessary to perform the third photomask processing step, and the third photomask processing step can be omitted.

実際上、このような第3フォトマスク加工工程を省略した製造方法では、図8Aに示すように、メモリゲート構造体4a,4b(図6B)の周辺を覆う側壁スペーサ27aを形成(側壁スペーサ形成工程)した後、周辺回路領域ER2の犠牲酸化膜30aをフッ酸等により除去し、図8Cに示すように、熱酸化法等によって、メモリ回路領域ER1の第1選択ゲート電極G2a,G2b(図1)および第2選択ゲート電極G3a,G3b(図1)の形成予定位置に、ゲート絶縁膜25a,25bを形成するとともに、周辺回路領域ER2のロジックゲート電極G5,G6(図1)の形成予定位置にも、ゲート絶縁膜29a,29bを形成する。その後、上述した実施の形態の製造方法と同様に、図9〜図12に示した製造工程を経て、図1に示した半導体集積回路装置1を製造できる。   In practice, in the manufacturing method in which the third photomask processing step is omitted, as shown in FIG. 8A, sidewall spacers 27a covering the periphery of the memory gate structures 4a and 4b (FIG. 6B) are formed (sidewall spacer formation). Step), the sacrificial oxide film 30a in the peripheral circuit region ER2 is removed by hydrofluoric acid or the like, and as shown in FIG. 8C, the first selection gate electrodes G2a and G2b (see FIG. 1) and gate insulating films 25a and 25b are formed at positions where the second selection gate electrodes G3a and G3b (FIG. 1) are to be formed, and logic gate electrodes G5 and G6 (FIG. 1) are to be formed in the peripheral circuit region ER2. Gate insulating films 29a and 29b are also formed at the positions. Thereafter, similarly to the manufacturing method of the above-described embodiment, the semiconductor integrated circuit device 1 shown in FIG. 1 can be manufactured through the manufacturing steps shown in FIGS.

第3フォトマスク加工工程を省略した、この実施の形態では、一般的な周辺回路の製造プロセスに対して、フォトマスク3枚分の製造プロセスを追加するだけで、メモリゲート電極G1a,G1bを挟み込むように第1選択ゲート電極G2a,G2bおよび第2選択ゲート電極G3a,G3bが配置され、かつ第1選択ゲート電極G2a,G2bおよび第2選択ゲート電極G3a,G3bを独立制御し得るメモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fを組み込むことができる。よって、第3フォトマスク加工工程を省略した製造方法では、上述した実施の形態による製造方法に比べてフォトマスクを減らせることができる分、コスト低減を図ることができる。   In this embodiment, in which the third photomask processing step is omitted, the memory gate electrodes G1a and G1b are sandwiched only by adding a manufacturing process for three photomasks to a general peripheral circuit manufacturing process. The first selection gate electrodes G2a, G2b and the second selection gate electrodes G3a, G3b, and the memory cells 3a, which can independently control the first selection gate electrodes G2a, G2b and the second selection gate electrodes G3a, G3b, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f can be incorporated. Therefore, in the manufacturing method in which the third photomask processing step is omitted, the cost can be reduced because the photomask can be reduced compared to the manufacturing method according to the above-described embodiment.

(5)他の実施の形態
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば、メモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fの数や、周辺回路18,19の数、コンタクト設置構造体10a,11a,10b,11bの数、選択ゲート電極切断部13,14,15,16の数等は種々の数としてもよく、また、メモリウエルW1やロジックウエルW2,W3の導電型もN型またはP型のいずれであってもよい。さらに、3つ以上のコンタクト設置構造体10a,11a,…を設けたり、3つ以上の選択ゲート電極切断部を設けるようにしてもよい。
(5) Other Embodiments The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the memory cells 3a, 3b, The number of 3c, 3d, 3e, 3f, the number of peripheral circuits 18, 19, the number of contact mounting structures 10a, 11a, 10b, 11b, the number of select gate electrode cutting parts 13, 14, 15, 16 and the like are various. Also, the conductivity type of the memory well W1 and the logic wells W2 and W3 may be either N-type or P-type. Further, three or more contact installation structures 10a, 11a,... May be provided, or three or more selection gate electrode cutting portions may be provided.

また、上述した実施の形態においては、選択ゲート電極として、非分割の選択ゲート電極Ga,Gbを、選択ゲート電極切断部13,14,15,16によって分断し、独立して制御可能な第1選択ゲート電極G2a,G2bおよび第2選択ゲート電極G3a,G3bを適用した場合について述べた。   Further, in the above-described embodiment, as the selection gate electrode, the non-divided selection gate electrodes Ga and Gb are divided by the selection gate electrode cutting portions 13, 14, 15, and 16, and can be controlled independently. The case where the selection gate electrodes G2a and G2b and the second selection gate electrodes G3a and G3b are applied has been described.

しかしながら、本発明はこれに限らず、非分割で一体形成された選択ゲート電極Ga,Gbを分断することなく、メモリゲート電極G1a,G1bを周回した状態の選択ゲート電極Ga,Gbを、サイドウォール型ゲート電極として、そのまま使用してもよい。この場合には、図10において、例えば2つのコンタクト設置構造体10a,11aのうち、1つのコンタクト設置構造体10aを選択ゲート電極Gaに設けるようにしてもよい。このような半導体装置では、コンタクト設置構造体10aの頂上部から側壁スペーサ27aおよび選択ゲート電極Gaまで跨ぐようにコンタクトC5aを立設させることで、1つのコンタクトC5aから選択ゲート電極Gaへの電圧印加により、メモリゲート電極G1aとは別に選択ゲート電極Gaを独立制御し得、上述した実施の形態と同様に効果を得ることができる。   However, the present invention is not limited to this, and the selection gate electrodes Ga and Gb that circulate around the memory gate electrodes G1a and G1b without dividing the selection gate electrodes Ga and Gb that are integrally formed in a non-divided manner are used as sidewalls. The type gate electrode may be used as it is. In this case, in FIG. 10, for example, one of the two contact installation structures 10a and 11a may be provided on the selection gate electrode Ga. In such a semiconductor device, a voltage is applied from one contact C5a to the selection gate electrode Ga by erecting the contact C5a so as to extend from the top of the contact installation structure 10a to the side wall spacer 27a and the selection gate electrode Ga. Thus, the selection gate electrode Ga can be independently controlled separately from the memory gate electrode G1a, and the effect can be obtained as in the above-described embodiment.

さらに、上述した実施の形態においては、選択ゲート電極切断部として、選択ゲート電極Gaの一部を除去して物理的に切断させることで、選択ゲート電極Gaから第1選択ゲート電極G2aおよび第2選択ゲート電極G3aを形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、選択ゲート電極Gaとは逆導電型の逆導電型電極切断層、または真性半導体層を有した選択ゲート電極切断部を設け、選択ゲート電極切断部によって、PIN接合構造、NIN接合構造、PIP接合構造、NPN接合構造、またはPNP接合構造を選択ゲート電極に形成して、選択ゲート電極を電気的に分離して第1選択ゲート電極G2aと第2選択ゲート電極G3aとを形成するようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, as the selection gate electrode cutting portion, by removing a part of the selection gate electrode Ga and physically cutting it, the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode Ga can be cut. Although the case where the selection gate electrode G3a is formed has been described, the present invention is not limited to this. For example, the selection gate electrode has a reverse conductivity type electrode cutting layer having a reverse conductivity type to the selection gate electrode Ga or an intrinsic semiconductor layer. A cutting portion is provided, and the selection gate electrode cutting portion is used to form a PIN junction structure, a NIN junction structure, a PIP junction structure, an NPN junction structure, or a PNP junction structure on the selection gate electrode to electrically isolate the selection gate electrode. Thus, the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a may be formed.

また、上述した実施の形態においては、選択ゲート電極として、メモリゲート電極G1aと対向する基板表面のチャネル層に電圧を選択的に印加させる、第1選択ゲート電極G2aと第2選択ゲート電極G3aとを設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、メモリゲート電極G1aに対して、当該メモリゲート電極G1aを選択する機能をもつ第1選択ゲート電極G2a、または第2選択ゲート電極G3aのいずれか一方を設けるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, as the selection gate electrodes, the first selection gate electrode G2a and the second selection gate electrode G3a that selectively apply a voltage to the channel layer on the substrate surface facing the memory gate electrode G1a, Although the present invention is not limited to this, the first selection gate electrode G2a or the second selection gate having a function of selecting the memory gate electrode G1a with respect to the memory gate electrode G1a is described. Either one of the electrodes G3a may be provided.

さらに、上述した実施の形態においては、先ず始めにメモリゲート構造体4aを形成した半導体装置1について述べたが、本発明はこれに限らず、ゲート電極と、当該ゲート電極に側壁に側壁スペーサを介してサイドウォール型ゲート電極が形成される種々の半導体装置全てに適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, first, the semiconductor device 1 in which the memory gate structure 4a is formed has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a side wall spacer is provided on the side wall of the gate electrode. It can be applied to all the various semiconductor devices in which the sidewall type gate electrode is formed.

例えば、メモリゲート構造体4aに電荷蓄積層ECを設けるようにしたが、電荷蓄積層が設けられておらず、基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を有したゲート構造体とし、当該ゲート電極と同じ層でなる分離ゲート電極を有し、ゲート構造体から電気的に分離されているコンタクト設置構造体を設けた半導体装置でもよい。この場合、半導体装置は、ゲート構造体からコンタクト設置構造体に亘って連設されたサイドウォール型ゲート電極が設けられ、コンタクト設置構造体の頂上部から側壁スペーサおよびサイドウォール型ゲート電極まで跨ぐようにコンタクトが立設された構成となる。   For example, the memory gate structure 4a is provided with the charge storage layer EC, but the charge storage layer is not provided, and the gate structure has a gate electrode on the substrate with a gate insulating film interposed therebetween. A semiconductor device having an isolation gate electrode formed of the same layer as the electrode and provided with a contact installation structure that is electrically isolated from the gate structure may be used. In this case, the semiconductor device is provided with a sidewall-type gate electrode continuously provided from the gate structure to the contact installation structure, and extends from the top of the contact installation structure to the sidewall spacer and the sidewall-type gate electrode. The contact is erected.

さらに、他の実施の形態としては、ゲート構造体からコンタクト設置構造体に亘って連設されたサイドウォール型ゲート電極と、基板表面との間にゲート絶縁膜を介して電荷蓄積層を設けるようにしてもよい。この場合、サイドウォール型ゲート電極を有するサイドウォール型ゲート構造体は、下部ゲート絶縁膜、電荷蓄積層、上部ゲート絶縁膜、およびメモリゲート電極が順に積層された構成を有する。一方、側壁に側壁スペーサを介してサイドウォール型ゲート構造体が形成されるゲート構造体は、基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が配置され、コンタクト設置構造体は、ゲート電極と同じ層の分離ゲート電極を有した構成となり得る。   Furthermore, as another embodiment, a charge storage layer is provided via a gate insulating film between a side wall type gate electrode connected from the gate structure to the contact installation structure and the substrate surface. It may be. In this case, the sidewall gate structure having the sidewall gate electrode has a configuration in which a lower gate insulating film, a charge storage layer, an upper gate insulating film, and a memory gate electrode are sequentially stacked. On the other hand, in the gate structure in which the sidewall type gate structure is formed on the sidewall via the sidewall spacer, the gate electrode is disposed on the substrate via the gate insulating film, and the contact installation structure is the same layer as the gate electrode. The isolation gate electrode can be configured.

また、上述した実施の形態において、コンタクト設置構造体10a,11aや、選択ゲート電極切断部13,14等については、種々の位置の形成するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the contact installation structures 10a and 11a, the selection gate electrode cutting portions 13 and 14 and the like may be formed at various positions.

因みに、上述した実施の形態において、周辺回路18,19としては、メモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fと同一エリアに形成されるセンスアンプや、カラムデコーダ、ロウデコーダ等その他種々の周辺回路(直接周辺回路)の他に、メモリセル3a,3b,3c,3d,3e,3fとは異なるエリアに形成されるCPU(Central Processing Unit)や、ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)、入出力回路等その他種々の周辺回路を適用してもよい。   Incidentally, in the above-described embodiment, the peripheral circuits 18 and 19 include various sense amplifiers, column decoders, row decoders, and the like formed in the same area as the memory cells 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, and 3f. In addition to peripheral circuits (direct peripheral circuits), CPUs (Central Processing Units), ASICs (Application-Specific Integrated Circuits), and inputs that are formed in areas different from memory cells 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f Various other peripheral circuits such as an output circuit may be applied.

1 半導体装置
3a,3b,3c,3d,3e,3f メモリセル
4a,4b メモリゲート構造体(ゲート構造体)
5a,5b 第1選択ゲート構造体
6a,6b 第2選択ゲート構造体
10a,11a,10b,11b コンタクト設置構造体
Ga,Gb 選択ゲート電極(サイドウォール型ゲート電極)
G1a,G1b メモリゲート電極(ゲート電極)
G2a,G2b 第1選択ゲート電極(サイドウォール型ゲート電極)
G3a,G3b 第2選択ゲート電極(サイドウォール型ゲート電極)
G8a,G8b,G9a,G9b メモリゲート電極(分離メモリゲート電極)
EC 電荷蓄積層
20 素子分離層(基板)
23a 下部ゲート絶縁膜
23b 上部ゲート絶縁膜
Rr1a,Rr1b レジスト
W1 メモリウエル(基板)
W2,W3 ロジックウエル(基板)
1 Semiconductor devices
3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f memory cell
4a, 4b Memory gate structure (gate structure)
5a, 5b First selection gate structure
6a, 6b Second selection gate structure
10a, 11a, 10b, 11b Contact installation structure
Ga, Gb selection gate electrode (side wall type gate electrode)
G1a, G1b Memory gate electrode (gate electrode)
G2a, G2b 1st selection gate electrode (side wall type gate electrode)
G3a, G3b Second selection gate electrode (side wall type gate electrode)
G8a, G8b, G9a, G9b Memory gate electrode (isolated memory gate electrode)
EC charge storage layer
20 Element isolation layer (substrate)
23a Lower gate insulating film
23b Upper gate insulating film
Rr1a, Rr1b resist
W1 Memory well (substrate)
W2, W3 Logic well (substrate)

Claims (8)

ゲート電極が設けられたゲート構造体と、
前記ゲート電極と同じ層でなる分離ゲート電極を有し、前記ゲート構造体から電気的に分離されているコンタクト設置構造体と、
前記ゲート構造体の側壁に側壁スペーサを介してサイドウォール状に形成されているとともに、前記コンタクト設置構造体の側壁にも前記側壁スペーサを介してサイドウォール状に形成され、前記ゲート構造体から前記コンタクト設置構造体に亘って連設されたサイドウォール型ゲート電極と、
前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記側壁スペーサおよび前記サイドウォール型ゲート電極まで跨ぐように立設されたコンタクトと
を備えることを特徴とする半導体装置。
A gate structure provided with a gate electrode;
A contact installation structure having an isolation gate electrode made of the same layer as the gate electrode and electrically isolated from the gate structure;
The side wall of the gate structure is formed in a side wall shape via a side wall spacer, and the side wall of the contact installation structure is also formed in a side wall shape via the side wall spacer. A sidewall-type gate electrode arranged continuously across the contact installation structure;
And a contact erected so as to straddle from the top of the contact installation structure to the sidewall spacer and the sidewall-type gate electrode.
前記ゲート電極の側壁の前記側壁スペーサと、該側壁スペーサと対向配置された前記分離ゲート電極の側壁の前記側壁スペーサとの間の領域には、前記サイドウォール型ゲート電極が隙間なく形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
In the region between the side wall spacer on the side wall of the gate electrode and the side wall spacer on the side wall of the isolation gate electrode arranged opposite to the side wall spacer, the side wall type gate electrode is formed without a gap. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記ゲート電極の側壁と、前記分離ゲート電極の側壁との離間距離をDpとし、前記ゲート電極の側壁の前記側壁スペーサからの前記サイドウォール型ゲート電極の厚みをDswとし、前記ゲート電極と前記サイドウォール型ゲート電極との間の前記側壁スペーサの厚みをDspとしたとき、Dp<(2×Dsp)+(2×Dsw)の関係が成り立つ
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
The distance between the side wall of the gate electrode and the side wall of the isolation gate electrode is Dp, the thickness of the side wall type gate electrode from the side wall spacer of the side wall of the gate electrode is Dsw, and the gate electrode and the side wall 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a relationship of Dp <(2 × Dsp) + (2 × Dsw) is established, where Dsp is a thickness of the side wall spacer between the wall-type gate electrode. .
前記ゲート電極がメモリゲート電極であり、
前記ゲート構造体は、下部ゲート絶縁膜、電荷蓄積層、上部ゲート絶縁膜、および前記メモリゲート電極が順に積層されたメモリゲート構造体であり、
前記コンタクト設置構造体は、少なくとも前記電荷蓄積層と、前記上部ゲート絶縁膜と、前記メモリゲート電極と同じ層でなる分離メモリゲート電極とが順に積層された構成を有し、前記メモリゲート構造体から電気的に分離されており、
前記サイドウォール型ゲート電極は、前記メモリゲート構造体を選択する機能をもつ選択ゲート電極である
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の半導体装置。
The gate electrode is a memory gate electrode;
The gate structure is a memory gate structure in which a lower gate insulating film, a charge storage layer, an upper gate insulating film, and the memory gate electrode are sequentially stacked,
The contact installation structure has a configuration in which at least the charge storage layer, the upper gate insulating film, and an isolation memory gate electrode made of the same layer as the memory gate electrode are sequentially stacked, and the memory gate structure Is electrically separated from the
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the sidewall gate electrode is a selection gate electrode having a function of selecting the memory gate structure.
前記選択ゲート電極は、前記メモリゲート電極の一の側壁の前記側壁スペーサに沿ってサイドウォール状に形成された第1選択ゲート電極と、前記メモリゲート電極の他の側壁の前記側壁スペーサにサイドウォール状に形成された第2選択ゲート電極とで構成されており、前記第1選択ゲート電極と前記第2選択ゲート電極とが電気的に分離されている
ことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
The selection gate electrode includes a first selection gate electrode formed in a sidewall shape along the sidewall spacer on one sidewall of the memory gate electrode, and a sidewall on the sidewall spacer on the other sidewall of the memory gate electrode. 5. The semiconductor according to claim 4, comprising a second selection gate electrode formed in a shape, wherein the first selection gate electrode and the second selection gate electrode are electrically separated from each other. apparatus.
ゲート電極を備えたゲート構造体と、少なくとも前記ゲート電極と同じ層でなる分離ゲート電極を有し、かつ前記ゲート構造体から電気的に分離されたコンタクト設置構造体とを形成するコンタクト設置構造体形成工程と、
前記ゲート構造体および前記コンタクト設置構造体の各側壁に沿って側壁スペーサを形成する側壁スペーサ形成工程と、
前記側壁スペーサで側壁が覆われた前記ゲート構造体および前記コンタクト設置構造体を覆うように導電層を形成した後、該導電層をエッチバックすることにより、前記ゲート構造体から前記コンタクト設置構造体の各側壁に前記側壁スペーサを介してサイドウォール状に連設されたサイドウォール型ゲート電極を形成するサイドウォール型ゲート電極形成工程と、
前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記サイドウォール型ゲート電極まで跨ぐようにして立設したコンタクトを形成するコンタクト形成工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A contact installation structure comprising: a gate structure including a gate electrode; and a contact installation structure having an isolation gate electrode made of at least the same layer as the gate electrode and electrically isolated from the gate structure Forming process;
A sidewall spacer forming step of forming a sidewall spacer along each sidewall of the gate structure and the contact mounting structure;
After forming a conductive layer so as to cover the gate structure and the contact installation structure whose side walls are covered with the sidewall spacer, the contact installation structure is removed from the gate structure by etching back the conductive layer. Side wall type gate electrode forming step of forming a side wall type gate electrode connected to each side wall in a sidewall shape via the side wall spacer,
And a contact forming step of forming a contact standing up from the top of the contact mounting structure to the sidewall gate electrode.
基板上に下部ゲート絶縁膜、電荷蓄積層、上部ゲート絶縁膜、およびメモリゲート電極の順でそれぞれ層状に積層させた後にパターニングすることにより、前記下部ゲート絶縁膜、前記電荷蓄積層、前記上部ゲート絶縁膜、および前記メモリゲート電極が順に積層されたメモリゲート構造体を形成するとともに、少なくとも前記電荷蓄積層と、前記上部ゲート絶縁膜と、前記メモリゲート電極と同じ層でなる分離メモリゲート電極とが順に積層され、前記メモリゲート構造体から電気的に分離されたコンタクト設置構造体を形成するコンタクト設置構造体形成工程と、
前記メモリゲート構造体および前記コンタクト設置構造体の各側壁に沿って側壁スペーサを形成する側壁スペーサ形成工程と、
前記側壁スペーサで側壁が覆われた前記メモリゲート構造体および前記コンタクト設置構造体を覆うように導電層を形成した後、該導電層をエッチバックすることにより、前記メモリゲート構造体から前記コンタクト設置構造体の各側壁に前記側壁スペーサを介して連設されたサイドウォール状の選択ゲート電極を形成する選択ゲート電極形成工程と、
前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記選択ゲート電極まで跨ぐようにして立設したコンタクトを形成するコンタクト形成工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
The lower gate insulating film, the charge storage layer, and the upper gate are patterned by laminating the lower gate insulating film, the charge storage layer, the upper gate insulating film, and the memory gate electrode in this order on the substrate. Forming a memory gate structure in which an insulating film and the memory gate electrode are sequentially stacked; and at least the charge storage layer, the upper gate insulating film, and a separation memory gate electrode formed of the same layer as the memory gate electrode; A contact installation structure forming step for forming a contact installation structure that is sequentially stacked and electrically separated from the memory gate structure;
A sidewall spacer forming step of forming a sidewall spacer along each sidewall of the memory gate structure and the contact mounting structure;
After the conductive layer is formed so as to cover the memory gate structure and the contact setting structure whose side walls are covered with the side wall spacer, the conductive layer is etched back so that the contact setting is performed from the memory gate structure. A selection gate electrode forming step of forming a sidewall-shaped selection gate electrode connected to each side wall of the structure via the side wall spacer;
A contact formation step of forming a contact standing up from the top of the contact installation structure to the selection gate electrode.
前記コンタクト設置構造体形成工程では、前記コンタクト設置構造体を2つ以上形成し、
前記選択ゲート電極形成工程では、前記選択ゲート電極として、
一の前記コンタクト設置構造体および前記メモリゲート構造体に前記側壁スペーサを介して連設したサイドウォール状の第1選択ゲート電極と、他の前記コンタクト設置構造体および前記メモリゲート構造体に前記側壁スペーサを介して連設し、かつ前記第1選択ゲート電極と電気的に分離されたサイドウォール状の第2選択ゲート電極とが形成され、
前記コンタクト形成工程では、一の前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記第1選択ゲート電極まで跨ぐようにして立設した一の前記コンタクトと、他の前記コンタクト設置構造体の頂上部から前記第2選択ゲート電極まで跨ぐようにして立設した他の前記コンタクトとを形成する
ことを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
In the contact installation structure forming step, two or more contact installation structures are formed,
In the selection gate electrode formation step, as the selection gate electrode,
Side-wall-like first selection gate electrodes connected to the one contact installation structure and the memory gate structure via the side wall spacers, and the other contact installation structure and the memory gate structure to the side wall A side wall-like second selection gate electrode is formed, which is connected via a spacer and electrically separated from the first selection gate electrode,
In the contact formation step, the one contact standing up from the top of one contact installation structure to the first selection gate electrode and the top of the other contact installation structure from the top 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the other contact is provided so as to straddle up to two selection gate electrodes.
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