TWI512951B - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory device Download PDFInfo
- Publication number
- TWI512951B TWI512951B TW098124308A TW98124308A TWI512951B TW I512951 B TWI512951 B TW I512951B TW 098124308 A TW098124308 A TW 098124308A TW 98124308 A TW98124308 A TW 98124308A TW I512951 B TWI512951 B TW I512951B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- gate electrode
- film
- power supply
- memory
- region
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 203
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 396
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 102
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 88
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 88
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 43
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 24
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 21
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 description 73
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 47
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 43
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 35
- 101150049891 MCA1 gene Proteins 0.000 description 30
- 101100290371 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) pca1 gene Proteins 0.000 description 30
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 description 28
- NSRGWYQTFLSLOJ-UHFFFAOYSA-N antimony;cobalt(3+) Chemical compound [Co+3].[Sb] NSRGWYQTFLSLOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 24
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 24
- 101150009920 MCA2 gene Proteins 0.000 description 23
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 101000821827 Homo sapiens Sodium/nucleoside cotransporter 2 Proteins 0.000 description 21
- 102100021541 Sodium/nucleoside cotransporter 2 Human genes 0.000 description 21
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 18
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 17
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 16
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 16
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 15
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 14
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 10
- 101000685663 Homo sapiens Sodium/nucleoside cotransporter 1 Proteins 0.000 description 9
- 101150073928 MCA3 gene Proteins 0.000 description 9
- 102100023116 Sodium/nucleoside cotransporter 1 Human genes 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 8
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 7
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 7
- 102100031102 C-C motif chemokine 4 Human genes 0.000 description 6
- 101100054773 Caenorhabditis elegans act-2 gene Proteins 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 6
- CXXKWLMXEDWEJW-UHFFFAOYSA-N tellanylidenecobalt Chemical compound [Te]=[Co] CXXKWLMXEDWEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 5
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 5
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 101100000858 Caenorhabditis elegans act-3 gene Proteins 0.000 description 4
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 150000003657 tungsten Chemical class 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N $l^{3}-silane;platinum Chemical compound [SiH3].[Pt] ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NZIHMSYSZRFUQJ-UHFFFAOYSA-N 6-chloro-1h-benzimidazole-2-carboxylic acid Chemical compound C1=C(Cl)C=C2NC(C(=O)O)=NC2=C1 NZIHMSYSZRFUQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003855 HfAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004143 HfON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Metal Oxide Nitride Chemical class 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 101150021225 cynS gene Proteins 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- IAOQICOCWPKKMH-UHFFFAOYSA-N dithieno[3,2-a:3',2'-d]thiophene Chemical compound C1=CSC2=C1C(C=CS1)=C1S2 IAOQICOCWPKKMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910021339 platinum silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/788—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/401—Multistep manufacturing processes
- H01L29/4011—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
- H01L29/40117—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a charge-trapping insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/4234—Gate electrodes for transistors with charge trapping gate insulator
- H01L29/42344—Gate electrodes for transistors with charge trapping gate insulator with at least one additional gate, e.g. program gate, erase gate or select gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/792—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/10—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the top-view layout
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/40—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the peripheral circuit region
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
本發明係有關非揮發性半導體記憶裝置,特別是有關一種適用於包含在控制閘極電極的側壁隔著絕緣膜形成記憶體閘極電極的記憶單元之非揮發性半導體記憶裝置的有效技術。
在日本公開特許公報特開2006-49737號公報(專利文獻1)中公開了一種技術,其在提高半導體裝置的性能的同時提高製造成品率。具體來說,記憶單元被配置成複數陣列狀,在第1方向(x方向)排列的記憶單元的選擇閘極電極通過選擇閘極線連接,記憶體閘極電極通過記憶體閘極線連接。隔著源極區域鄰接的記憶單元的記憶體閘極電極各自連接的記憶體閘極線彼此沒有電性連接。選擇閘極線係具有在第1方向(x方向)上延伸的第1部分、和一端連接到第1部分而在第2方向(y方向)上延伸的第2部分。記憶體閘極線,係在選擇閘極線的側壁上隔著絕緣膜形成,從選擇閘極線的第2部分上到元件分隔區域上具有在第1方向(x方向)上延伸的接觸部,經由填埋了在接觸部上形成的接觸窗的插頭來與配線連接。
在日本公開特許公報特開2006-54292號公報(專利文獻2)中公開了一種技術,其在標準CMOS邏輯處理中削減用來混載非揮發記憶體所需的追加光罩張數而能夠謀求縮短製造期間與降低成本。具體來說,利用側壁結構,在閘極電極被矽物化的分離閘型記憶單元中,與選擇閘極電極鄰接,配置孤立的補助圖案。在兩者之間隙填充側壁閘極的多晶矽對自我整合地形成的配線部取得接觸孔(contact)。由於接觸孔可以與補助圖案及元件分隔區域重疊,所以在考慮佔有面積時可實現設計最優化。
在日本公開特許公報特開2007-189063號公報(專利文獻3)中公開了一種技術,其提供了能夠謀求擴大製程範圍(process margin)的半導體記憶裝置與該裝置的製造方法之技術。具體來說,構成記憶體閘極配線等的多晶矽膜,形成從位於控制閘極配線的其中一個側面上的部分朝向與該控制閘極配線所在一側相反的一側延伸的部分,該部分為銲墊部(pad)。並形成接觸窗(contact hole)以使該銲墊部露出。使得位於控制閘極配線的其中一個側面上的多晶矽膜的部分的高度為控制閘極配線的高度以下,使得構成記憶體閘極配線等的多晶矽膜不與控制閘極配線平面性地重疊。
《專利文獻1》
日本公開特許公報特開2006-49737號公報
《專利文獻2》
日本公開特許公報特開2006-54292號公報
《專利文獻3》
日本公開特許公報特開2007-189063號公報
作為能夠電性寫入及刪除的非揮發性半導體記憶裝置,EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory電子可程式化的唯讀記憶體)和快閃記憶體受到廣泛使用。現在受到廣泛使用的EEPROM和快閃記憶體所代表的這些非揮發性半導體記憶裝置(記憶體),在MOS(Metal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導體)電晶體的閘極電極下,具有被氧化矽膜包圍的導電性的懸浮閘極電極和陷阱(trap)性絕緣膜等電荷積蓄膜,利用因應在懸浮閘極電極和陷阱性絕緣膜的電荷積蓄狀態電晶體的閾值不同來記憶情報。
此一陷阱性絕緣膜係指具有能夠積蓄電荷的陷阱能階(trap level)的絕緣膜,作為一例能夠舉出氮化矽膜等。在具有陷阱性絕緣膜的非揮發性半導體記憶裝置中,通過對陷阱性絕緣膜的電荷注入及放出來使MOS電晶體的閾值移位、並作為記憶單元產生動作。像這樣的以陷阱性絕緣膜作為電荷積蓄膜的非揮發性半導體記憶裝置稱為MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)型電晶體,與在電荷積蓄膜使用導電性的懸浮閘極電極的情況相比,由於在離散性的陷阱能階積蓄電荷,因此資料保持的可靠性良好。並且,由於資料保持的可靠性良好,所以能夠將陷阱性絕緣膜上下的氧化矽膜的薄膜厚度薄膜化,具有能夠使得寫入及刪除動作時低電壓化等優點。
作為MONOS型電晶體的一例,有分離閘型(split-gate)電晶體。此一分離閘型電晶體具有如下結構,即在控制閘極電極的側壁隔著絕緣膜形成側壁(sidewall)形狀的記憶體閘極電極。在非揮發性半導體記憶裝置中,在記憶單元採用上述的分離閘型電晶體,採取將此一記憶單元陣列狀配置的結構。具體來說,若是說明非揮發性半導體記憶裝置的佈置的一部分,譬如,沿著第1方向(x方向),第1記憶單元陣列區域和供電區域和第2記憶單元陣列區域並列。此時,譬如以夾在第1記憶單元陣列區域和第2記憶單元陣列區域的方式來配置供電區域。供電區域是用來向在記憶單元陣列區域形成的記憶單元供給電壓的區域。具體地說就是成為用來向構成記憶單元的分離閘型電晶體的控制閘極電極和記憶體閘極電極供給電壓的區域。
以下說明有關上述的第1記憶單元陣列區域、第2記憶單元陣列區域和供電區域的結構。首先,沿著第1方向(x方向)形成從第1記憶單元陣列區域向供電區域延伸的第1控制閘極電極。並且,配置有沿著第1方向(x方向)延伸到供電區域內而且與第1控制閘極電極電性連接的台座部。並且,配置有沿著第1方向(x方向)從供電區域向第2記憶單元陣列區域延伸並且在供電區域內與台座部電性連接的第2控制閘極電極。此時,第1控制閘極電極和台座部和第2控制閘極電極被配置成一直線狀。在被配置成一直線狀的第1控制閘極電極、台座部和第2控制閘極電極各自的側壁隔著絕緣膜形成有在第1方向(x方向)延伸的側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極。
以下說明:此時,在供電區域中,向記憶體閘極電極供給電壓的結構。在供電區域中,記憶體閘極電極被形成在台座部的側壁。在所述記憶體閘極電極電性連接有供電配線。供電配線,具體地說就是其一端搭上台座部上,從所述一端向台座部的側壁延長進而將另一端向成為台座部的基礎的半導體基板空出的空間拉出的方式沿著第2方向(y方向)來加以形成。由此,供電配線將與在台座部的側壁形成的記憶體閘極電極電性連接。並且,供電配線在配置於半導體基板空出的空間的另一端與插頭連接而與上層的配線連接。由此,可經由供電配線來向記憶體閘極電極供給電壓。
所述供電配線係加工構成記憶體閘極電極的多晶矽膜而形成。換句話說,記憶體閘極電極在形成了控制閘極電極(包含台座部)的半導體基板上隔著絕緣膜形成多晶矽膜,經由對此一多晶矽膜進行異向性蝕刻,在控制閘極電極(包含台座部)側壁作為側壁(sidewall)而形成。形成這樣的記憶體閘極電極的製程中同時也形成供電配線。換句話說就是在供電區域中,向構成記憶體閘極電極的多晶矽膜實施供電配線的圖案化的狀態來進行蝕刻。由此,在供電區域中,在台座部的側壁形成側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極,同時可由與構成此一記憶體閘極電極的多晶矽膜同一的多晶矽膜來形成供電配線。
對供電配線的圖案化是在多晶矽膜上形成抗蝕膜之後、對此一抗蝕膜採用微影技術圖案化,並以圖案化後的抗蝕膜為光罩的蝕刻加以進行。供電配線的一端搭上台座部,並且另一端被配置在成為台座部的基礎的半導體基板上,所以供電配線成為跨越因台座部造成的段差的上下來形成。因此,用來形成供電配線的抗蝕膜也將在因台座部造成的段差上被圖案化。這一點意味著如果對抗蝕膜進行曝光處理時,將難以對在段差上下形成的抗蝕膜的雙方對準焦點。換句話說,台座部的高度與控制閘極電極的高度相同,都有著較高的高度,因此將大於使曝光光成像的成像光學系的焦點深度。為此,譬如,若是對在台座部上形成的抗蝕膜對準焦點,則與在半導體基板(基礎)上形成的抗蝕膜焦點將無法對準,相反地,若是將焦點對準半導體基板(基礎)上形成的抗蝕膜,對台座上形成的抗蝕膜則焦點將無法對準。
此時,在焦點不一致、模糊的狀態下對抗蝕膜進行圖案化之後,以此一圖案的抗蝕膜做為光罩來對多晶矽膜進行蝕刻。如此一來,將無法正常進行以抗蝕膜作為光罩的對多晶矽膜的圖案化,從而產生加工多晶矽膜所獲得的供電配線的形狀不良。譬如,在半導體基板(基礎)上的供電配線的另一端被去除了超過必要部分的結果,將成為與應該在供電配線的另一端連接的插頭無法連接的狀態。換句話說,由於供電配線的形狀不良,將在供電配線和插頭之間產生連接不良。若是供電配線和插頭成為非導通,則將變成無法從外部經由供電配線來對記憶體閘極電極供給電壓。換句話說就是將變成無法對記憶體閘極電極供給電壓而將無法向記憶單元進行資料的寫入或是刪除,從而降低非揮發性半導體記憶裝置的可靠性。
本發明的目的在於提供能夠提高非揮發性半導體記憶裝置的可靠性之技術,特別是在於提供一種能夠確實地對分離閘型電晶體的記憶體閘極電極進行供電之技術。
本發明的前述內容及前述內容以外的目的和新特徵在本說明書的描述及附圖說明中寫明。
下面簡要說明關於本專利申請書中所公開之發明中具有代表性之實施方式之概要。
根據具有代表性之實施方式所製造的非揮發性半導體記憶裝置係於半導體基板上包含:第1記憶單元陣列區域、第2記憶單元陣列區域、及由上述第1記憶單元陣列區域和上述第2記憶單元陣列區域所夾之供電區域;其中,上述第1記憶單元陣列區域、上述第2記憶單元陣列區域及上述供電區域並列於第1方向。並且包含:(a)沿著上述第1方向從上述第1記憶單元陣列區域延伸到上述供電區域並且在上述供電區域內具有第1終端部之第1控制閘極電極、(b)在上述第1控制閘極電極的側壁隔著第1絕緣膜而形成並且在上述第1方向上延伸之第1記憶體閘極電極。進而包括:(c)沿著上述第1方向從上述第2記憶單元陣列區域延伸到上述供電區域並且在上述供電區域內具有第2終端部之第2控制閘極電極、(d)在上述第2控制閘極電極之側壁隔著第2絕緣膜形成並且在上述第1方向上延伸的之2記憶體閘極電極。此時,上述第1控制閘極電極和上述第2控制閘極電極被配置成一直線狀並且將上述第1終端部和上述第2終端部分離地配置。於此,非揮發性半導體記憶裝置包括:(e)供電配線,其一端配置於上述第1終端部上並且另一端配置於上述第2終端部上、(f)與上述供電配線電性連接之插頭。並且,上述供電配線係將形成上述第1記憶體閘極電極及上述第2記憶體閘極電極的第1導體膜予以加工而形成;且經由上述供電配線使上述第1記憶體閘極電極和上述第2記憶體閘極電極電性連接。而經由上述供電配線來對上述第1記憶體閘極電極及上述第2記憶體閘極電極施加規定電壓。
下面簡要說明關於本專利申請書中所公開之發明中根據具有代表性之實施方式所得到的效果。
能夠提高非揮發性半導體記憶裝置的可靠性。特別是能確實地進行對分離閘型電晶體的記憶體閘極電極的供電。
在以下實施方式中,為了方便,在必要時將幾個部分或將實施方式分割來說明,除了需要特別說明的以外,這些都不是彼此獨立且無關係的,而係與其他一部分或者全部之變形例、詳細內容及補充說明等相互關聯的。
另外,在以下實施方式中提及要素數等(包括個數、數值、量、範圍等)時,除了特別說明及原理上已經明確限定了特定的數量等除外,前述之特定數並非指固定的數量,而係可大於等於該特定數或可小於等於該特定數。
而且,在以下實施方式中,除了特別說明及原理上已經明確了是必要時除外,前述之構成要素(包括要素步驟等)也並非係必須之要素。
同樣地,在以下實施方式中提及的構成要素等的形狀、位置關係等時,除了特別說明時及原理上已經明確了並非如此時,實質上包括與前述形狀等相近或者類似的。同理,前述的數值及範圍也同樣包括與其相近的。
以下根據附圖詳細說明本發明之實施方式。為了說明實施方式之所有圖中,原則上對具有同一功能之構件採用同一符號,省略掉重複的說明。另外,在除了需要特別說明的以外,對具有同一或同樣的部分原則上不進行重複說明。
另外,在實施方式所用的圖中,為了使圖面簡單易懂,有時會省略掉剖面圖的剖面線或者給平面圖加上剖面線。
首先,在說明本實施方式1的半導體裝置之前,參照附圖(圖1~圖11)說明本案發明人所研討的技術(比較例)。具體地說就是在說明比較例的結構之後,說明製造此一結構的製程的同時說明比較例的課題。
圖1係示出比較例中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構的一部分之平面圖。如圖1所示,比較例中的非揮發性半導體記憶裝置,譬如沿著x軸方向配置了記憶單元陣列區域MCA1和記憶單元陣列區域MCA2,以被夾在此一記憶單元陣列區域MCA1和記憶單元陣列區域MCA2之間的方式配置了供電區域(shunt分流區域)ESR。記憶單元陣列區域MCA1、MCA2係為記憶單元形成為陣列狀的區域,供電區域ESR係用來向記憶單元陣列區域MCA1、MCA2供給電壓的區域。換句話說,由於向記憶單元進行寫入動作、刪除動作及讀出動作時,必須施加規定電壓,因此,為了在進行這些動作時向記憶單元供給規定的電壓,設置了供電區域ESR。
下面說明上述的比較例中的記憶單元陣列區域MCA1、記憶單元陣列區域MCA2和供電區域ESR的結構。首先,在記憶單元陣列區域MCA1形成有根據元件分隔區域STI所區隔的活性區域Act1,並在此一活性區域Act1形成有複數的記憶單元。同樣地,在記憶單元陣列區域MCA2也形成有根據元件分隔區域STI區隔的活性區域Act2,在此一活性區域Act2形成有複數的記憶單元。另一方面,在整個供電區域ESR的半導體基板內,元件分隔區域STI被整面形成。
形成有控制閘極電極CG1,其沿著x軸方向從記憶單元陣列區域MCA1延伸到供電區域ESR上。並且,配置台座部PED,其沿著x軸方向上延伸到供電區域ESR內並與控制閘極電極CG1電性連接。而且,還配置有控制閘極電極CG2,其沿著x軸方向從供電區域ESR延伸到記憶單元陣列區域MCA2上、並在供電區域ESR內與台座部PED電性連接。此時,控制閘極電極CG1、台座部PED和控制閘極電極CG2被配置成一直線狀。在被配置成一直線狀的控制閘極電極CG1、台座部PED和控制閘極電極CG2各自的側壁上隔著絕緣膜形成了在x軸方向上延伸的側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG。
以下說明此時在供電區域ESR中,向記憶體閘極電極MG供給電壓之結構。在供電區域ESR中,記憶體閘極電極MG形成於台座部PED的側壁。在此一記憶體閘極電極MG電性連接了供電配線ESL。具體地說就是供電配線ESL的一端搭在台座部PED上,從該一端朝向台座部PED的側壁延伸,而且,沿著y軸方向來加以形成以使其另一端朝向成為台座部PED的基座的半導體基板空出的空間拉出。由此,供電配線ESL將與在台座部PED的側壁形成的記憶體閘極電極MG電性連接。並且,供電配線ESL與通過配置在半導體基板空出的空間的另一端與插頭PLG2連接而與上層配線連接。另外,供電配線ESL的寬度大於側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG的寬度(記憶體閘極電極MG的閘極長方向的長度)。換句話說就是供電配線ESL係具有比在記憶單元陣列區域MCA所使用的記憶體閘極電極MG寬度更大的區域。更具體來說就是以大於插頭PLG1直徑的寬度來加以形成。由此,能夠經由供電配線ESL來向記憶體閘極電極MG供給電壓。並且,控制閘極電極CG1、CG2將能夠通過抵達台座部PED的插頭PLG1來供給電壓。
比較例中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構如上述般構成,以下,說明有關在圖1所示的記憶單元陣列區域MCA1、MCA2所形成的記憶單元之結構、以及在供電區域ESR形成的供電配線ESL的結構。
圖2係沿圖1的A-A線切斷的剖面圖,係表示記憶單元的結構圖。於此,雖然說明了比較例的記憶單元之結構,但是,記憶單元的結構係與後述的本實施方式1的記憶單元為同樣結構。因此,在本說明書中雖然是作為比較例說明記憶單元的結構,但是,圖2所示的記憶單元的結構及動作,也可說是在本實施方式1的記憶單元的結構及動作。換句話說,比較例和本實施方式1相異之處,並非在於記憶單元的結構,而是在於向記憶單元供給電壓的供電區域ESR之結構。
如圖2所示,在記憶單元形成區域中,在半導體基板1S上形成由n型半導體區域構成的阱區(well)分隔層NISO,在此一阱區分隔層NISO上形成p型阱區PWL。並且,在此一p型阱區PWL上形成記憶單元。此一記憶單元,由選擇記憶單元的選擇部和記憶情報的記憶部構成。首先,說明有關選擇記憶單元的選擇部之結構。記憶單元具有在半導體基板1S(p型阱區PWL)上形成的閘極絕緣膜GOX,在此一閘極絕緣膜GOX上形成控制閘極電極(控制電極)CG。閘極絕緣膜GOX,譬如由氧化矽膜形成,控制閘極電極CG,譬如由在多晶矽膜PF1和在多晶矽膜PF1上形成的矽化鈷(cobalt silicide)膜CS形成。矽化鈷膜CS係為了用於控制閘極電極CG的低電阻化而形成的。此一控制閘極電極CG具有選擇記憶單元的機能。換言之就是通過控制閘極電極CG選擇特定的記憶單元,向所選擇的記憶單元進行寫入動作、刪除動作或是讀出動作。另外,本實施方式中,作為矽化物膜雖然僅舉出了矽化鈷膜CS的例子,但是,並不僅限於此,也能夠使用矽化鎳(nickel silicide)或矽化鉑(Platinum silicide)等其他膜。下面說明中的矽化鈷膜CS時也是同樣。
其次,說明有關記憶單元的記憶部之結構。在控制閘極電極CG一側的側壁隔著由絕緣膜構成的積層膜形成記憶體閘極電極MG。記憶體閘極電極MG具有在控制閘極電極CG一側的側壁形成的側壁(sidewall)狀之形狀,由在多晶矽膜PF2和在多晶矽膜PF2上形成的矽化鈷膜CS形成。矽化鈷膜CS係為了用於記憶體閘極電極MG的低電阻化而形成的。
控制閘極電極CG和記憶體閘極電極MG之間、以及記憶體閘極電極MG和半導體基板1S之間形成積層膜。此一積層膜由在半導體基板1S上形成的電位阻隔膜EV1、在電位阻隔膜EV1上形成的電荷積蓄膜EC、以及在電荷積蓄膜EC上形成的電位阻隔膜EV2構成。電位阻隔膜EV1譬如由氧化矽膜IF1形成,作為與記憶體閘極電極MG半導體基板1S之間形成的閘極絕緣膜發揮作用。由此一氧化矽膜IF1構成的電位阻隔膜也具有作為通道絕緣膜的機能。譬如記憶單元的記憶部,由於從半導體基板1S經由電位阻隔膜EV1向電荷積蓄膜EC注入電子或向電荷積蓄膜EC注入空穴來進行情報的記憶和刪除,電位阻隔膜EV1也作為通道絕緣膜發揮作用。再者,此一電位阻隔膜EV1並不限定為氧化矽膜,也可以以導入氮的氧化矽膜來形成。
並且,在此一電位阻隔膜EV1上形成的電荷積蓄膜EC,具有積蓄電荷的機能。具體地,本比較例中,由氮化矽膜IF2來形成電荷積蓄膜EC。在本比較例的記憶單元的記憶部中,根據是否在電荷積蓄膜EC積蓄有電荷,經由控制流過記憶體閘極電極MG底下的半導體基板1S內的電流來記憶情報。換句話說就是根據在電荷積蓄膜EC是否有積蓄電荷,利用流過記憶體閘極電極MG底下的半導體基板1S內的電流的閾值電壓的變化而記憶情報。
本比較例中,作為電荷積蓄膜EC使用具有陷阱能階的絕緣膜。氮化矽膜IF2能夠作為具有此一陷阱能階的絕緣膜的一例,但是,並不僅限於氮化矽膜IF2,可以使用介電常數高於氮化矽膜的高介電常數膜,譬如氧化鋁膜(氧化鋁)、氧化鉿膜或是氧化鉭膜等。若是使用具有陷阱能階的絕緣膜作為電荷積蓄膜EC,電荷將為在絕緣膜所形成的陷阱能階捕陷。如上所述,經由在陷阱能階捕陷電荷,將電荷積蓄在絕緣膜中。
作為電荷積蓄膜EC向來主要使用多晶矽膜,作為電荷積蓄膜EC使用多晶矽膜時,若是包圍電荷積蓄膜EC的電位阻隔膜EV1或是電位阻隔膜EV2的任何地方的一部分有所缺陷,由於電荷積蓄膜EC為導體膜(conductor film),可能因發生異常漏電流而使在電荷積蓄膜EC所積蓄的電荷完全流失。
於此,作為電荷積蓄膜EC,向來使用了絕緣體的氮化矽膜IF2。此時,有助於資料儲存的電荷,將被積蓄到存在於氮化矽膜IF2中的離散的陷阱能階(捕陷準位)。因此,即使包圍電荷積蓄膜EC的電位阻隔膜EV1和電位阻隔膜EV2中的一部分產生缺陷,由於電荷被積蓄在電荷積蓄膜EC的離散性的陷阱能階,因此將不會產生所有的電荷從電荷積蓄膜EC流失。因此,能夠提高的資料保持的可靠性。
基於這樣的理由,作為電荷積蓄膜EC,並不僅限於氮化矽膜IF2,經由使用類似離散性的陷阱能階之類的膜,將能夠提高資料保持的可靠性。並且,本比較例中,作為電荷積蓄膜EC使用資料保持特性良好的氮化矽膜IF2。為此,將能夠使得防止電荷從電荷積蓄膜EC的流出所設置的電位阻隔膜EV1及電位阻隔膜EV2的薄膜厚度變薄。由此,也將有著一個優點是:能夠使得驅動記憶單元的電壓低電壓化。並且,作為電荷積蓄膜EC,可以使用將矽形成為複數的粒狀的矽及奈米點(silicon nanodot)。
其次,在控制閘極電極CG的側壁當中,在其中一側形成有記憶體閘極電極MG,但是,在另外一側形成有由氧化矽膜構成的側壁SW。同樣地,記憶體閘極電極MG的側壁當中,其中一側形成有控制閘極電極CG,另外一側也形成有由氧化矽膜構成的側壁SW。
在半導體基板1S內,與控制閘極電極CG整合形成了n型半導體區域MV,並且,在位於側壁SW的正下面的半導體基板1S內,形成有n型半導體區域的一對淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2,在鄰接這一對淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2的外側區域形成有一對深的高濃度雜質擴散區域MS、MD。所述深的高濃度雜質擴散區域MS、MD也是n型半導體區域,在高濃度雜質擴散區域MS、MD表面形成有矽化鈷膜CS。通過一對的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2和一對的高濃度雜質擴散區域MS、MD,將形成記憶單元的源極區域或是汲極區域。經由以低濃度雜質擴散區域EX1、EX2和高濃度雜質擴散區域MS、MD來形成源極區域和汲極區域,將能夠使得源極區域和汲極區域為LDD(Lightly Doped Drain:輕摻雜汲極)結構。於此,將閘極絕緣膜GOX、以及在閘極絕緣膜GOX上形成的控制閘極電極CG、以及上述的源極區域和汲極區域所構成的電晶體稱為選擇電晶體。另一方面,由電位阻隔膜EV1、電荷積蓄膜EC及電位阻隔膜EV2構成的積層膜、以及在此一積層膜上形成的記憶體閘極電極MG、上述的源極區域和汲極區域所構成的電晶體稱為記憶體電晶體。由此,記憶單元的選擇部由選擇電晶體構成,記憶單元的記憶部由記憶體電晶體構成。如上所述,來構成記憶單元。
接著,說明與記憶單元連接的配線結構。在記憶單元上,以覆蓋記憶單元的方式形成有由氮化矽膜10及氧化矽膜11構成的層間絕緣膜IL。在此一層間絕緣膜IL上,形成有貫通層間絕緣膜IL並抵達構成源極區域和汲極區域的矽化鈷膜CS的接觸窗CNT。在接觸窗CNT內部,形成有作為阻擋導體膜的鈦/氮化鈦膜,以填埋接觸窗CNT的方式形成鎢膜。如上所述,經由在接觸窗CNT填埋鈦/氮化鈦膜及鎢膜來形成導電性的插頭PLG。並且,雖然在圖2中沒有示出,但實際上在層間絕緣膜IL上形成有配線,且所述配線和插頭PLG電性連接。配線由譬如鈦/氮化鈦膜、鋁膜及鈦/氮化鈦膜的積層膜形成。
在本比較例的記憶單元如上述一樣地構成,以下說明有關記憶單元的動作。於此,使對控制閘極電極CG施加的電壓為Vcg、對記憶體閘極電極MG施加的電壓為Vmg。而且,使得對源極區域和汲極區域所施加的電壓分別為Vs、Vd,對半導體基板1S(p型阱區PWL)施加的電壓為Vb。對電荷積蓄膜、即氮化矽膜的電子注入定義為「寫入」、對氮化矽膜的空穴(孔)的注入定義為「刪除」。
首先,說明有關寫入動作。通過被稱為所謂源極側注入方式的熱電子寫入來進行寫入動作。作為寫入電壓,譬如使得對源極區域施加的電壓Vs為6V,對記憶體閘極電極MG施加的電壓Vmg為12V,對控制閘極電極CG施加的電壓Vcg為1.5V。並且,使得對汲極區域施加的電壓Vd控制成寫入時的通道電流為某個設定值。此時的電壓Vd係根據通道電流的設定值與具有控制閘極電極CG的選擇電晶體的閾值電壓加以決定,譬如為1V左右。對p型阱區PWL(半導體基板1S)施加的電壓Vb為0V。
示出施加這樣的電壓進行寫入動作時的電荷運動。如上所述,經由在對源極區域施加的電壓Vs和對汲極區域施加的電壓Vd之間給予電位差,電子(elevtron)沿著源極區域和汲極區域之間形成的通道區域流動。沿著通道區域流動的電子,在控制閘極電極CG和記憶體閘極電極MG的境界附近下的通道區域(源極區域和汲極區域之間)被加速成為熱電子(hot electron)。並且,根據對記憶體閘極電極MG施加的正電壓(Vmg=12V)的垂直方向電場,在記憶體閘極電極MG底下的氮化矽膜(電荷積蓄膜EC)中注入了熱電子。注入的熱電子為氮化矽膜中的陷阱能階捕陷,結果,電子被積蓄到氮化矽膜使得記憶體電晶體的閾值電壓上升。如上所述地進行了寫入動作。
接著,說明有關刪除動作。刪除動作譬如通過使用了帶間穿隧現象的BTBT(Band to Band Tunneling:帶對帶穿隧)刪除來進行。在BTBT刪除中,譬如使對記憶體閘極電極MG施加的電壓Vmg為-6V、對源極區域施加的電壓Vs為6V、對控制閘極電極CG施加的電壓Vcg為0V、對汲極區域施加的電壓為0V。由此,根據在源極區域和記憶體閘極電極之間施加的電壓,在源極區域端部因帶間穿隧現象生成的空穴,經由對源極區域施加的高電壓被加速成為熱孔。並且,熱孔的一部分為記憶體閘極電極MG施加的負電壓拉近,被注入到氮化矽膜中。注入的熱孔為氮化矽膜內的陷阱能階捕陷,記憶體電晶體的閾值電壓下降。如上所述地進行了刪除動作。
其次,說明有關讀出的動作。讀出係使對汲極區域施加的電壓Vd為Vdd(1.5V)、對源極區域施加的電壓Vs為0V、對控制閘極電極CG施加的電壓Vcg為Vdd(1.5V)、對記憶體閘極電極MG施加的電壓Vmg為Vdd(1.5V),流入與寫入時反方向的電流來進行(寫入)。將對汲極區域施加的電壓Vd和對源極區域施加的電壓Vs替換,分別為0V、1.5V,也可以是與寫入時的電流方向相同地進行讀出。此時,記憶單元為寫入狀態、閾值電壓高的情況下,電流不流向記憶單元。另一方面,記憶單元為刪除狀態、而閾值電壓低時,電流流向記憶單元。
如上所述,能夠經由查出是否有電流流向記憶單元來判別記憶單元是在寫入狀態或是刪除狀態。具體來說,通過讀出放大器來查出是否有電流流向記憶單元。譬如,為了查出是否有電流流向記憶單元,使用基準電流(reference current)。換句話說,如果記憶單元為刪除狀態時,讀出時的讀出電流流動,將此一讀出電流和基準電流加以比較。基準電流設定為低於刪除狀態的讀出電流,將讀出電流和基準電流加以比較的結果,讀出電流大於基準電流下,則判斷記憶單元為刪除狀態。另一方面,如果記憶單元為寫入狀態時,則讀出電流不流動。換句話說就是將讀出電流和基準電流加以比較的結果,當讀出電流小於基準電流時,則判斷記憶單元為寫入狀態。如上所述,能夠進行讀出的動作。
接著,說明本比較例中有關在供電區域ESR形成的供電配線ESL的結構。圖3係沿圖1的B-B線切斷的剖面圖,係表示供電配線ESL的結構圖。如圖3所示,在半導體基板1S上形成有元件分隔區域STI,在此一元件分隔區域STI上隔著閘極絕緣膜GOX形成台座部PED。台座部PED係由與記憶單元的控制閘極電極CG(參照圖2)同層的膜加以形成,具體地說就是由多晶矽膜PF1和矽化鈷膜CS的積層膜構成。
並且,從台座部PED到下層的半導體基板1S上形成有供電配線ESL。供電配線ESL係隔著由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成的積層膜、具體地說就是形成為:其一端搭在台座部PED上並從該端向著台座部PED的側壁延伸,並且另一端向成為台座部PED的基礎的半導體基板1S空出的空間拉出。供電配線ESL,由和圖2所示的記憶單元的記憶體閘極電極MG和同層的膜來形成,具體地說就是由多晶矽膜PF2、與在所述多晶矽膜PF2上形成的矽化鈷膜CS構成。此時,如圖1所示,記憶體閘極電極MG在台座部PED的側壁形成,在記憶體閘極電極MG與供電配線ESL電性連接。在供電配線ESL的側壁形成有側壁SW,在包含所述供電配線ESL上的半導體基板1S上形成了層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL,由氮化矽膜10和氧化矽膜11的積層膜構成。所述層間絕緣膜IL上形成有貫通層間絕緣膜IL的接觸窗CNT2,通過用導電材料填埋所述接觸窗CNT2來形成插頭PLG2。供電配線ESL在被配置在半導體基板1S空出的空間的另一端,與所述插頭PLG2連接而與上層的配線連接。由此,可通過供電配線ESL對記憶體閘極電極MG供給電壓。如上所述,在比較例中的供電配線ESL,係沿著半導體基板1S和台座部PED的段差而形成,因此產生以下所示的問題。有關此問題點,以製造供電配線ESL的製程為例來做說明。
圖4~圖11係說明比較例中的供電配線ESL的製程圖,所述供電配線ESL係利用形成在記憶單元陣列區域所形成的記憶單元的製程來加以形成。圖4~圖11中,在左側區域示出記憶單元陣列區域MCA,而在右側區域示出供電區域ESR。
首先,如圖4所示,準備由導入了硼(B)等p型雜質的單結晶矽構成的半導體基板1S。此時,半導體基板1S成為大體上為圓盤狀的半導體晶圓的狀態。並且,在半導體基板1S的供電區域ESR形成元件分隔區域STI。
接著,在記憶單元陣列區域MCA的半導體基板1S內導入雜質而形成阱區分隔層NISO。阱區分隔層NISO經由在半導體基板1S內導入磷和砷等n型雜質來加以形成。並且,在半導體基板1S導入雜質形成p型阱區PWL。p型阱區PWL譬如通過離子植入法在半導體基板1S導入硼等p型雜質加以形成。
其次,如圖5所示,在半導體基板1S上形成閘極絕緣膜GOX。閘極絕緣膜GOX,譬如能夠以氧化矽膜形成、或者譬如使用熱氧化法來形成。並且,在閘極絕緣膜GOX上形成多晶矽膜PF1。多晶矽膜PF1譬如能夠使用CVD法來形成。其後,使用微影技術及離子植入法來在多晶矽膜PF1中導入磷和砷等n型雜質。
接著,如圖6所示,以圖案化後的抗蝕膜為光罩進行蝕刻來加工多晶矽膜PF1,在記憶單元陣列區域MCA形成控制閘極電極CG,在供電區域ESR形成台座部PED。如上所述,在記憶單元陣列區域MCA形成的控制閘極電極CG和在供電區域ESR形成的台座部PED,通過加工同樣的多晶矽膜PF1來形成。此時,在供電區域ESR中,在形成有台座部PED的區域和沒形成有台座部PED的區域之間產生段差。其後,在記憶單元陣列區域MCA中,採用微影技術及離子植入法,形成n型半導體區域MV。
此後,如圖7所示,在半導體基板1S上,形成由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成的積層膜,在所述積層膜上形成多晶矽膜PF2。此時,供電區域ESR中,反映了台座部PED所帶來的段差並形成了積層膜和多晶矽膜PF2。
接著,如圖8所示,半導體基板1S上塗佈抗蝕膜FR1之後,對所述抗蝕膜FR1進行圖案化。此時,在供電區域ESR中形成有供電配線的區域將被抗蝕膜FR1覆蓋。於此,供電配線以一端搭上台座部PED而另一端被配置在成為台座部PED的基礎的半導體基板1S上的方式,供電配線跨越因台座部PED造成的段差的上下來形成。因此,用來形成供電配線的抗蝕膜FR1也將因台座部PED造成的段差上被圖案化。這意味著在對抗蝕膜FR1進行曝光處理時,對在段差的上下形成的抗蝕膜FR1雙方聚焦將變得困難。換句話說就是台座部PED的高度與控制閘極電極CG的高度相同,有著較高的高度,因此將較使曝光光成像的成像光學系的焦點深度大。為此,若是與在台座部PED上形成的抗蝕膜FR1的焦點對準,則將與在半導體基板(基礎)上形成的抗蝕膜FR1焦點不合,相反地,若是與在半導體基板(基礎)上形成的抗蝕膜FR1焦點對準則將與在台座部PED上形成的抗蝕膜焦點變得不合。因此,為了使焦點散焦為最低限度,設定成使得曝光光的焦點對準段差的中間。但是,即使如上所述進行調整焦點位置,在台座部PED上形成的抗蝕膜FR1和在半導體基板1S上形成的抗蝕膜FR1由於焦點並未對準,因此,在散焦的狀態下進行曝光。
此時,若是對抗蝕膜FR1進行曝光及顯像處理,如圖8所示,將產生以下現象,即原本應為抗蝕膜FR1所覆蓋的區域(圖8中虛線所示部分)的抗蝕膜FR1被去除的現象,由於跨越因台座部PED所造成的段差形成的抗蝕膜FR1,將無法以覆蓋應該形成的供電配線的整體的方式來被圖案化(如圖8實線所示)。
並且,如圖9所示,以這般圖案化的抗蝕膜FR1為光罩來對作為基礎膜的多晶矽膜PF2及積層膜(氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2、氧化矽膜IF3)進行蝕刻。如此一來,在供電區域ESR中,形成由多晶矽膜PF2構成的供電配線ESL。但是,此時所形成的供電配線ESL,如上所述由於抗蝕膜FR1未被正常進行圖案化的結果,被形成為比設計值收縮的狀態。
另一方面,在記憶單元陣列區域MCA,經由對多晶矽膜PF2及積層膜(氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2、氧化矽膜IF3)進行蝕刻,在控制閘極電極CG的側壁隔著積層膜形成側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG。並且,供電配線ESL以大於側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG的寬度(記憶體閘極電極MG的閘極長方向的長度)的寬度加以形成。換句話說就是,供電配線ESL係具有大於在記憶單元陣列區域MCA使用的記憶體閘極電極MG的寬度的區域。更具體來說就是,以大於插頭PLG1直徑的寬度加以形成。這一點在之後的實施方式中也是同樣的。
並且,此時,雖然積層膜由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成,但是,這些膜譬如氧化矽膜IF1成為電位阻隔膜EV1、氮化矽膜IF2成為電荷積蓄膜EC。並且,氧化矽膜IF3成為電位阻隔膜EV2。再者,若是對多晶矽膜PF2及積層膜進行異向性蝕刻,在控制閘極電極CG兩側側壁將形成記憶體閘極電極MG,此後,通過使用微影技術及蝕刻技術,將在控制閘極電極CG一側的側壁形成的記憶體閘極電極MG加以去除。
其次,如圖10所示,通過使用微影技術及離子植入法,在記憶單元陣列區域MCA形成整合到控制閘極電極CG和記憶體閘極電極MG的淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2。淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2係導入了磷和砷等n型雜質的n型半導體區域。
其後,在半導體基板1S上形成氧化矽膜。氧化矽膜譬如能夠使用CVD法來形成。並且,經由將氧化矽膜進行異向性蝕刻來形成側壁SW。在記憶單元陣列區域MCA中,在控制閘極電極CG的側壁及記憶體閘極電極MG的側壁形成了側壁SW。同樣地,在供電區域ESR中,在供電配線ESL兩端部的側壁形成了側壁SW。
接著,通過使用微影技術及離子植入法,在記憶單元陣列區域MCA形成整合到側壁SW的深的高濃度雜質擴散區域MS、MD。深的高濃度雜質擴散區域MS、MD係導入了磷和砷等n型雜質的n型半導體區域。
其次,在半導體基板1S上形成鈷膜之後,經由實施熱處理,在記憶單元陣列區域MCA中,使構成控制閘極電極CG及記憶體閘極電極MG的多晶矽膜PF1、PF2與鈷膜進行反應,從而形成矽化鈷膜CS。由此,控制閘極電極CG及記憶體閘極電極MG將各自成為多晶矽膜PF1、PF2和矽化鈷膜CS的疊層結構。同樣地,即使在高濃度雜質擴散區域MS、MD表面中,矽和鈷膜也進行反應而形成矽化鈷膜CS。
另一方面,在供電區域ESR中,在構成供電配線ESL的多晶矽膜PF2的表面也形成矽化鈷膜CS。由此,供電配線ESL將成為由多晶矽膜PF2和矽化鈷膜CS所構成。
如上所述,將能夠在半導體基板1S的記憶單元陣列區域MCA形成複數的記憶單元、而在供電區域ESR形成供電配線ESL。
其次,參照圖11說明有關配線製程。如圖11所示,在半導體基板1S的主面上形成層間絕緣膜IL。此一層間絕緣膜IL譬如由氮化矽膜10和氧化矽膜11來形成。此後,譬如使用CMP(Chemical Mechanical Polishing:化學機械研磨)法對層間絕緣膜IL的表面進行平坦化。
接著,使用微影技術及蝕刻法技術在層間絕緣膜IL形成接觸窗。譬如在記憶單元陣列區域MCA形成接觸窗CNT,在供電區域ESR形成接觸窗CNT2。
其後,在包含接觸窗CNT、CNT2底面及內壁的層間絕緣膜IL上形成鈦/氮化鈦膜。鈦/氮化鈦膜係由鈦膜和氮化鈦膜的積層膜構成,譬如使用濺射法加以形成。並且,以填埋接觸窗CNT、CNT2的方式在半導體基板1S主面的整面形成鎢膜。此一鎢膜譬如能夠使用CVD法來形成。並且,譬如以CMP法來去除層間絕緣膜IL上形成的不要的鈦/氮化鈦膜及鎢膜,能夠能形成插頭PLG及插頭PLG2。
於此,若是著眼於供電區域ESR,一般結構係為將插頭PLG2形成為與供電配線ESL連接,但如上所述,由於供電配線ESL收縮形成的結果,將有可能導致出現供電配線ESL和插頭PLG2無法電性連接的情況。此時,若是供電配線ESL和插頭PLG2成為非導通,將變得無法從外部經由供電配線ESL來對記憶體閘極電極MG供給電壓。換句話說,由於無法向記憶體閘極電極MG供給電壓,即因此將變得無法向記憶單元進行資料的寫入或是進行刪除,因此產生使非揮發性半導體記憶裝置的可靠性降低的問題。
如同上所述,在比較例中,由於跨越台座部PED與半導體基板1S之間的段差來形成供電配線ESL,因此,必然地將成為跨越段差來對抗蝕膜FR1進行圖案化。此一結果,使得對在段差上下形成的抗蝕膜FR1雙方對準曝光光的焦點變得困難,並產生抗蝕膜FR1的形狀不良。因此,在形狀不良的抗蝕膜FR1對多晶矽膜PF2進行圖案化,將造成加工多晶矽膜PF2而形成的供電配線ESL的收縮。此一結果,供電配線ESL和插頭PLG2成為電性非導通的狀態,而將變得無法經由供電配線ESL來向記憶體閘極電極MG供給電壓。
於此,本實施方式1的目的在於:經由提供一種技術,該技術能夠確實地對分離閘型電晶體的記憶體閘極電極進行供電,從而能夠提高非揮發性半導體記憶裝置的可靠性。以下,說明有關實現此一目的本實施方式1的技術思想。
圖12係表示本實施方式1中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。如圖12所示,本實施方式1中的非揮發性半導體記憶裝置,沿著x軸方向(第1方向)並列配置有記憶單元陣列區域MCA1、MCA2、MCA3,以被夾在記憶單元陣列區域MCA1和記憶單元陣列區域MCA2之間或是被夾在記憶單元陣列區域MCA1和記憶單元陣列區域MCA3之間的方式來配置供電區域ESR。
記憶單元陣列區域MCA1、MCA2、MCA3是複數的記憶單元形成為陣列狀的區域,供電區域ESR是用來向記憶單元陣列區域MCA1、MCA2、MCA3供給電壓的區域。換句話說,由於在向記憶單元進行寫入動作、刪除動作及讀出動作時必須施加規定的電壓,因此,為了在進行這些動作時向記憶單元供給規定的電壓,而設置了供電區域ESR。
以下說明有關上述的本實施方式1的記憶單元陣列區域MCA1、MCA2、MCA3和供電區域ESR的結構。首先,記憶單元陣列區域MCA1、MCA2、MCA3具有同樣的結構。具體來說就是,在記憶單元陣列區域MCA1,形成有以元件分隔區域STI區隔的活性區域Act1,在此一活性區域Act1形成有複數的記憶單元。同樣地,在記憶單元陣列區域MCA2,形成有以元件分隔區域STI區隔的活性區域Act2,在此一活性區域Act2形成有複數的記憶單元。並且,在記憶單元陣列區域MCA3也形成有以元件分隔區域STI區隔的活性區域Act3,在此一活性區域Act3形成有複數的記憶單元。另一方面,跨越供電區域ESR的半導體基板內,在一面上形成元件分隔區域STI。
接著,說明著眼於記憶單元陣列區域MCA1、MCA2和被記憶單元陣列區域MCA1、MCA2所夾的供電區域的佈置結構。如圖12所示,形成有沿著x軸方向從記憶單元陣列區域MCA1延伸到供電區域ESR的控制閘極電極CG1a。並且,在記憶單元陣列區域MCA1內於x軸方向上延伸的控制閘極電極CG1a在供電區域ESR內與終端部TE1連接。換句話說就是,控制閘極電極CG1a在供電區域ESR內為終端。位於供電區域ESR的終端部TE1的y軸方向的寬度大於控制閘極電極CG1a的寬度。此一終端部TE1與插頭PLG1電性連接,經由此一插頭PLG1向控制閘極電極CG1a供給規定的電壓。
而且,還形成有沿著x軸方向從記憶單元陣列區域MCA2延伸到供電區域ESR的控制閘極電極CG2a。並且,在記憶單元陣列區域MCA2內的x軸方向上延伸的控制閘極電極CG2a,在供電區域ESR內與終端部TE2連接。位於供電區域ESR的終端部TE2的y軸方向的寬度大於控制閘極電極CG2a的寬度。於此一終端部TE2電性連接有插頭PLG1,經由此一插頭PLG1向控制閘極電極CG2a供給規定的電壓。
此時,控制閘極電極CG1a和控制閘極電極CG2a被配置成為一直線狀。在成一直線狀配置的控制閘極電極CG1a的側壁隔著絕緣膜形成有沿著x軸方向上延伸的側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG1a。同樣地,在控制閘極電極CG2a的側壁隔著絕緣膜形成有沿著x軸方向上延伸的側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG2a。在控制閘極電極CG1a的側壁形成的記憶體閘極電極MG1a也形成在終端部TE1的側壁,形成為包圍住終端部TE1周圍。同樣地,在控制閘極電極CG2a的側壁形成的記憶體閘極電極MG2a,也形成在終端部TE2側壁,並形成為包圍住終端部TE2周圍的方式。
其次,在記憶單元陣列區域MCA1中,控制閘極電極CG1b在x軸方向上延伸並與在x軸方向上延伸的控制閘極電極CG1a鄰接且平行,並且,配置有台座部PED,其沿著x軸方向在供電區域ESR內延伸並且與控制閘極電極CG1b電性連接。並且,配置有控制閘極電極CG2b,其沿x軸方向從供電區域ESR延伸到記憶單元陣列區域MCA2上並且與供電區域ESR內的台座部PED電性連接。此時,控制閘極電極CG1b和台座部PED和控制閘極電極CG2b被配置成一直線狀。在配置成一直線狀的控制閘極電極CG1b、台座部PED和控制閘極電極CG2b的各自的側壁,隔著絕緣膜形成有沿x軸方向上延伸的側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG1b和記憶體閘極電極MG2b。在台座部PED電性連接有插頭PLG1,經由此一插頭PLG1向控制閘極電極CG1b和控制閘極電極CG2b供給規定的電壓。
在記憶單元陣列區域MCA1內交替配置有控制閘極電極CG1a和控制閘極電極CG1b,複數的記憶單元以陣列狀來形成。於此,控制閘極電極CG1a和控制閘極電極CG1b在記憶單元陣列區域MCA1內結構上沒有不同,在與記憶單元陣列區域MCA1鄰接的供電區域ESR的結構不同。換句話說,控制閘極電極CG1a是在供電區域ESR中與終端部TE1連接的結構,對此,控制閘極電極CG1b是在供電區域ESR中與台座部PED連接的結構。為此,本實施方式1中,將在記憶單元陣列區域MCA1內並行配置的控制閘極電極區分為控制閘極電極CG1a和控制閘極電極CG1b。
但如圖12所示,在配置於記憶單元陣列區域MCA1左側的供電區域ESR中,如上所述,控制閘極電極CG1a構成為與終端部TE1連接,控制閘極電極CG1b構成為與台座部PED連接。相對於此,在配置於記憶單元陣列區域MCA1右側的供電區域ESR中,相反地,控制閘極電極CG1a構成為與台座部連接,控制閘極電極CG1b構成為與終端部連接。
其次,說明有關本實施方式1的特徵。如圖12所示,在供電區域ESR中,終端部TE1和終端部TE2之間形成有虛擬(dummy)部DMY。使得此一虛擬部DMY的高度與終端部TE1和終端部TE2的高度大體上相等。並且,終端部TE1、虛擬部DMY和終端部TE2被配置在一直線上,從終端部TE1上經由虛擬部DMY上跨到終端部TE2上形成供電配線ESL。因此,供電配線ESL與在終端部TE1側壁形成的記憶體閘極電極MG1a電性連接、並且與在終端部TE2側壁形成的記憶體閘極電極MG2a電性連接。換句話說就是,記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a經由供電配線ESL電性連接。並且,供電配線ESL形成在虛擬部DMY上,在此一虛擬部DMY上插頭PLG2電性連接到供電配線ESL。由此,從插頭PLG2向供電配線ESL供給電壓,向供電配線ESL供給的供給電壓被供給到與供電配線ESL電性連接的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a。換句話說就是,經由供電配線ESL能夠向記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a供給規定的電壓。
本實施方式1的特徵在於供電配線ESL的佈置結構。如圖12所示,在本實施方式1中的供電配線ESL,將供電配線ESL的一端配置於終端部TE1上,並且,將供電配線ESL的另一端配置在終端部TE2上,而且,將供電配線ESL的中央部配置在虛擬部DMY上。由此,能夠以同樣的高度來形成供電配線ESL的大部分。換句話說就是,由於終端部TE1和終端部TE2、以及虛擬部DMY大體上是同樣高度,從終端部TE1上經由虛擬部DMY上配置到終端部TE2上的供電配線ESL的大部分將形成為同樣高度。如上所述,經由使供電配線ESL的大部分為同樣高度,將供電配線ESL圖案化時使用的抗蝕膜的高度也成為一定。此一結果,將能夠消除對抗蝕膜實施曝光處理時的焦點偏差,抑制抗蝕膜的形狀不良。因此,能夠形成反映了正常的供電配線ESL形狀的抗蝕膜,而能夠來對供電配線ESL進行正常圖案化。為此,將能夠使得供電配線ESL和插頭PLG2確實進行電性連接,並確實進行對分離閘型電晶體的記憶體閘極電極MG1a、MG2a的供電。換句話說,根據本實施方式1將能夠提高非揮發性半導體記憶裝置的可靠性。
下面說明有關供電配線ESL的詳細結構。圖13係沿圖12的A-A線切斷的剖面圖。如圖13所示,在半導體基板1S形成有元件分隔區域STI,在此一元件分隔區域STI上隔著閘極絕緣膜GOX形成有終端部TE1、終端部TE2以及虛擬部DMY。此時,虛擬部DMY位於終端部TE1及終端部TE2之間。換句話說就是,虛擬部DMY係與控制閘極電極CG1a和控制閘極電極CG2a沒有電性連接的區域。終端部TE1、終端部TE2和虛擬部DMY係由相同的多晶矽膜PF1形成,在終端部TE1和終端部TE2之間設置虛擬部DMY。使終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY以大體上相同的高度來形成,構成終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY的多晶砂膜PF1係與構成如圖12所示的控制閘極電極CG1a和控制閘極電極CG2a的膜同樣的膜。另外,在構成終端部TE1和終端部TE2的多晶矽膜PF1的表面形成有矽化鈷膜CS。
如圖13所示,從終端部TE1隔著虛擬部DMY跨越終端部TE2形成了供電配線ESL。具體來說,係通過終端部TE1的表面一部分和側面之後、從元件分隔區域STI上覆蓋虛擬部DMY的側面和表面、並且從元件分隔區域STI上經過終端部TE2的側面和表面的一部分形成積層膜,在此一積層膜上形成供電配線ESL。積層膜由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成。另一方面,供電配線ESL由多晶矽膜PF2、和在此一多晶矽膜PF2的表面形成的矽化鈷膜CS形成。構成供電配線ESL的多晶矽膜PF2係與構成如圖12所示的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a的膜同樣的膜。
如上所述,在本實施方式1中,供電配線ESL的一端配置到終端部TE1上,並且供電配線ESL的另一端配置到終端部TE2上。而且,供電配線ESL的中央部配置到虛擬部DMY上。因此,由於供電配線ESL的大部分配置在終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY上,因此供電配線ESL的大部分將維持相同的高度。
此時,如圖13所示,在終端部TE1和虛擬部DMY之間的區域、以及終端部TE2和虛擬部DMY之間的區域中,供電配線ESL將成為配置在元件分隔區域STI上。換句話說就是,本實施方式1中的供電配線ESL的大部分的區域配置在相同高度的終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY上,但是,供電配線ESL的一部分將成為配置在元件分隔區域STI上。換句話說就是,配置在元件分隔區域STI上的供電配線ESL的一部分,與配置在終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY上的供電配線ESL的大部分之間產生段差。但是,配置在元件分隔區域STI上的供電配線ESL的一部分是非常窄的區域,因此沒有問題。產生段差的供電配線ESL的一部分是非常窄的區域,在對供電配線ESL進行圖案化時,在多晶矽膜PF2上形成的抗蝕膜可不大致反映此一段差而形成。換句話說就是,用來形成供電配線ESL的抗蝕膜的形狀,將成為反映配置在終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY上的多晶矽膜PF2的平坦性的形狀。為此,對抗蝕膜實施曝光處理時將能夠抑制焦點偏差。
在本實施方式1中重點在於:構成為使供電配線ESL的兩端部的高度相同。由此,將能夠抑制在供電配線ESL兩端部產生段差。如比較例中所說明的,若是在供電配線ESL的兩端部上產生段差的話,在對供電配線ESL進行圖案化時所使用的抗蝕膜也反映了段差的形狀。為此,將無法正常進行抗蝕膜的圖案化,供電配線ESL的兩端部將收縮。換句話說就是,供電配線ESL的收縮,若是在供電配線ESL兩端部產生段差的話則把它當作問題而將容易明顯化,若是在供電配線ESL的兩端部以外的地方,即使產生一些段差也難以引起供電配線ESL的收縮,從而不會造成明顯的問題。於此,本實施方式1中,將供電配線ESL兩端部為同樣高度。此一結果,在供電配線ESL兩端部實施曝光處理時能夠抑制曝光光的焦點偏差,正常地來形成抗蝕膜。這一點意味著不產生供電配線ESL的收縮而能夠對供電配線ESL進行正常地圖案化。並且,本實施方式1中,使供電配線ESL的兩端部為同樣高度,並且在供電配線ESL的中央部形成與兩端部同樣高度的虛擬部DMY。由此,能夠使得供電配線ESL的大部分為同樣高度,所以對供電配線ESL進行圖案化時所使用的抗蝕膜的高度也更為固定。此結果,將消除在對抗蝕膜實施曝光處理時的焦點偏差,從而能夠抑制抗蝕膜的形狀不良。因此,能夠形成反映了正常的供電配線ESL的形狀的抗蝕膜,從而能夠對供電配線ESL進行正常的圖案化。
其次,如圖13所示,在供電配線ESL兩側的側壁形成有側壁SW,以覆蓋此一供電配線ESL、終端部TE1及終端部TE2的方式形成有層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL譬如由氮化矽膜10和氧化矽膜11構成。並且,在此一層間絕緣膜IL形成有抵達終端部TE1和終端部TE2的接觸窗CNT1,在此一接觸窗CNT1填埋有由鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料形成的插頭PLG1。此一插頭PLG1與圖示中被省略的配線連接,經由插頭PLG1向終端部TE1和終端部TE2供給電壓。從終端部TE1與如圖12所示的控制閘極電極CG1a電性連接,終端部TE2與如圖12所示的控制閘極電極CG2a電性連接,所以,從插頭PLG1經由終端部TE1向控制閘極電極CG1a供給電壓,從插頭PLG1經由終端部TE2向控制閘極電極CG2a供給電壓。
並且,如圖13所示,在層間絕緣膜IL形成有抵達供電配線ESL的接觸窗CNT2,在此一接觸窗CNT2填埋有由鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料形成的插頭PLG2。此一插頭PLG2與未圖示中被省略的配線連接,經由插頭PLG2向供電配線ESL供給電壓。供電配線ESL與如圖12所示的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a電性連接,所以從插頭PLG2經由供電配線ESL向記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a供給電壓。
特別是,在本實施方式1中所示的是為了使插頭PLG2連接於供電配線ESL的中央部。換句話說,也可說是插頭PLG2是形成在配置於供電配線ESL中央部下配置的虛擬部DMY上。由此,則能夠確實將供電配線ESL和插頭PLG2電性連接。譬如,若是為了使在供電配線ESL端部連接插頭PLG2和供電配線ESL的結構,插頭PLG2在供電配線ESL的長度方向發生位置偏移時,供電配線ESL和插頭PLG2成為非導通的可能性變高。對此,如為在供電配線ESL中央部與插頭PLG2連接的結構,即使插頭PLG2在供電配線ESL的長度方向偏離也能確保供電配線ESL和插頭PLG2的導通狀態。換句話說就是,經由在供電配線ESL中央部的虛擬部DMY上形成插頭PLG2,將能夠確保對於插頭PLG2位置偏差的範圍(margin)。
接著,圖14係沿圖12的B-B線切斷的剖面圖。如圖14所示,在半導體基板1S上形成元件分隔區域STI,並在此一元件分隔區域STI上經由閘極絕緣膜GOX形成了台座部PED和虛擬部DMY。虛擬部DMY,設置在如圖14所示的兩側的台座部PED之間。此一台座部PED和虛擬部DMY係通過加工相同的多晶矽膜PF1來形成。並且,台座部PED由此一多晶矽膜PF1和在多晶矽膜PF1表面形成的矽化鈷膜CS構成,虛擬部DMY由多晶矽膜PF1構成。構成台座部PED及虛擬部DMY的多晶矽膜PF1係與構成如圖12所示的控制閘極電極CG1b和控制閘極電極CG2b的膜同樣的膜。
在台座部PED的側壁和虛擬部DMY的側壁,隔著積層膜形成有多晶矽膜PF2。此時,積層膜由氧化矽膜IF1和氮化矽膜IF2和氧化矽膜IF3構成。並且,在虛擬部DMY上隔著上述的積層膜配置有供電配線ESL。此一供電配線ESL由多晶矽膜PF2和在此一多晶矽膜PF2表面形成的矽化鈷膜CS形成。
換句話說就是虛擬部DMY是並未分別與半導體基板1S、控制閘極電極CG1b、控制閘極電極CG2b、記憶體閘極電極MG1a、以及記憶體閘極電極MG2a電性連接的區域,其為浮動(floating)的狀態。
包含台座部PED上及供電配線ESL上的半導體基板1S上形成有層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL,由氮化矽膜10和氧化矽膜11形成。並且,形成有貫通此一層間絕緣膜IL並抵達供電配線ESL的接觸窗CNT2,在此一接觸窗CNT2形成有填埋了由鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料並形成插頭PLG2。在此一插頭PLG2與圖示中被省略的配線連接,經由插頭PLG2向供電配線ESL供給電壓。供電配線ESL與如圖12所示的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a電性連接,因此從插頭PLG2經由供電配線ESL向側壁(sidewall)形狀的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a供給電壓。
本實施方式1中的非揮發性半導體記憶裝置的結構如上所述,下面說明其特徵。換句話說就是,如圖12及圖13所示,在本實施方式1中,供電配線ESL的一端配置在終端部TE1上,並且供電配線ESL的另一端配置在終端部TE2上,而且,將供電配線ESL的中央部配置在虛擬部DMY上。由此,供電配線ESL的大部分形成為同樣高度。這一點是本實施方式1的明顯特徵。
經由使得供電配線ESL的大部分為同樣高度,對供電配線ESL進行圖案化時所使用的抗蝕膜的高度也成為一定。結果將消除在對抗蝕膜實施曝光處理時的焦點偏差,從而能夠抑制抗蝕膜的形狀不良。因此,能夠形成反映了正常的供電配線ESL的形狀的抗蝕膜,能夠將供電配線ESL正常地進行圖案化。為此,將能夠使得供電配線ESL和插頭PLG2確實地進行電性連接,從而能夠確實地對分離閘型電晶體的記憶體閘極電極MG1a、MG2a供電。
而且,本實施方式1中,經由如圖12所示的佈置結構,將能夠獲得如以下所示的顯著效果。如圖12所示,在記憶單元陣列區域MCA1形成的記憶體閘極電極MG1a、和在記憶單元陣列區域MCA2形成的記憶體閘極電極MG2a,經由供電配線ESL電性連接。通過重複此一結構,與記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a配置成一直線狀的其他記憶體閘極電極也以供電配線來連接。換句話說就是,在圖12中,雖然圖示有用供電配線ESL連接記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a,但是,譬如與記憶體閘極電極MG1a配置成一直線狀的其他記憶體閘極電極也通過其他的供電配線電性連接。從這一點看,以如圖12所示的佈置結構,被配置成一直線狀配置的記憶體閘極電極,在複數處與供電配線連接而互相電性連接。因此,譬如,即使連接配置成一直線狀的記憶體閘極電極之間的一條供電配線與插頭成為非導通,只要與其他供電配線當中的至少一條與插頭導通,則能夠對配置成一直線狀的所有的記憶體閘極電極供給電壓。這意味著對於與供電配線連接的插頭的不良的容許範圍變大。如上所述,若是根據圖12所示的佈置結構,將能夠獲得提高非揮發性半導體記憶裝置的可靠性的顯著效果。
其次,參照附圖說明有關本實施方式1中的非揮發性半導體記憶裝置的製造方法。圖15~圖22係用來說明在本實施方式1中的供電配線ESL的製程圖,此一供電配線ESL係利用在記憶單元陣列區域形成的記憶單元的製程來加以形成。圖15~圖22中,在左側區域示出記憶單元陣列區域MCA,在右側區域示出供電區域ESR。
首先,如圖15所示,準備由導入了硼(B)等p型雜質的矽單結晶的半導體基板1S。此時,半導體基板1S大體上為圓盤狀的半導體晶圓的狀態。並且,在半導體基板1S的供電區域ESR形成元件分隔區域STI。元件分隔區域STI係設置用來使得元件互相不干涉。此一元件分隔區域STI,能夠使用譬如LOCOS(local Oxidation of silicon:矽局部氧化)法和STI(shallow trench isolation:淺溝渠隔離)法形成。譬如,在STI法中,如下所述來形成元件分隔區域STI。換句話說就是,在半導體基板1S使用微影技術及蝕刻技術形成元件分隔溝。並且,在半導體基板1S上形成氧化矽膜來填埋元件分隔溝,此後,通過化學機械研磨法(CMP;chemical mechanical polishing)去除半導體基板1S上不要的氧化矽膜。由此,能夠形成僅在單元分隔溝內填埋有氧化矽膜的元件分隔區域STI。
接著,在記憶單元陣列區域MCA的半導體基板1S內導入雜質並形成阱區分隔層NISO。阱區分隔層NISO,係通過在半導體基板1S內導入磷和砷等n型雜質來形成。並且,在半導體基板1S導入雜質並形成p型阱區PWL。p型阱區PWL,譬如通過離子植入法在半導體基板1S導入硼等p型雜質來形成。
其次,如圖16所示,在半導體基板1S上形成閘極絕緣膜GOX。閘極絕緣膜GOX能夠由譬如氧化矽膜形成,譬如使用熱氧化法來形成。但是,閘極絕緣膜GOX並非僅限定於氧化矽膜而是能夠進行種種變更,譬如,可以以氮氧化矽膜(SiON)來作為閘極絕緣膜GOX。換句話說,也可以是在閘極絕緣膜GOX與半導體基板1S界面使氮偏析的結構。與氧化矽膜相比,氮氧化矽膜抑制膜中的界面準位的發生、或是降低電子陷阱(trap)的效果較好。因此,能夠提高閘極絕緣膜GOX的熱載子抗性及提高絕緣抗性。並且,與氧化矽膜相比,雜質難以貫通氮氧化矽膜。為此,經由在閘極絕緣膜GOX使用氮氧化矽膜,將能夠抑制由於閘極電極中的雜質擴散到半導體基板1S一側所引起的閾值電壓的變動。譬如在NO、NO2
或是NH3
等含有氮的氣氛中對半導體基板1S進行熱處理即可形成氮氧化矽膜。並且,在半導體基板1S的表面形成由氧化矽膜構成的閘極絕緣膜GOX之後,在含氮的氣氛中對半導體基板1S進行熱處理,使得閘極絕緣膜GOX與半導體基板1S的界面對氮進行偏析也能夠獲得同樣的效果。
並且,閘極絕緣膜GOX也可以由譬如比氧化矽膜介電常數高的高介電常數膜來形成。以前,由於從絕緣抗性高,矽-氧化矽界面的電性及物性的穩定性等良好的這一觀點來看,氧化矽膜被作為閘極絕緣膜使用GOX。但是,隨著元件的細微化,有關閘極絕緣膜GOX的薄膜厚度也被要求極薄化。如上所述,使用薄的氧化矽膜作為閘極絕緣膜GOX時,流過MISFET的通道的電子將穿過以氧化矽膜形成的障壁流向閘極電極,產生所謂的通道電流(channel current)。
於此,經由使用介電常數高於氧化矽膜的材料,即使容量相同,也開始使用能夠增加物理性薄膜厚度的高介電常數膜。若是通過高介電常數膜,即使使得容量相同也能夠增加物理性薄膜厚度,因此能夠降低漏電流。特別是,雖然氮化矽膜係介電常數高於氧化矽膜的膜,但是,在本實施方式1中,最好是使用介電常數高於此一氮化矽膜的高介電常數膜。
譬如,作為介電常數高於氮化矽膜的高介電常數膜,雖然使用了鉿氧化物之一的氧化鉿膜(HfO2
膜),也能改為氧化鉿膜,使用HfAlOx膜、HfON膜、HfSiO膜、HfSiON膜(鉿膜),HfAlO膜之類的鉿系絕緣膜。而且,對這些鉿系絕緣膜也能使用導入了氧化鉭、氧化鈮、氧化鈦、氧化鋯、氧化鑭、氧化釔等氧化物的鉿系絕緣膜。與氧化鉿膜同樣地,由於鉿系絕緣膜的介電常數高於氧化矽膜和氮氧化矽膜,因此能夠與使用氧化鉿膜的情況獲得同樣效果。
其次,在閘極絕緣膜GOX上形成多晶矽膜PF1。多晶矽膜PF1譬如能夠使用CVD法來形成。此後,使用微影技術及離子植入法在多晶矽膜PF1中導入磷和砷等n型雜質。
接著,如圖17所示,通過已圖案化的抗蝕膜為光罩的蝕刻法來加工多晶矽膜PF1,在記憶單元陣列區域MCA形成控制閘極電極CG,在供電區域ESR形成終端部TE1、終端部TE2以及虛擬部DMY。如上所述,在記憶單元陣列區域MCA形成的控制閘極電極CG、以及在供電區域ESR形成的終端部TE1、終端部TE2和虛擬部DMY,通過加工相同的多晶矽膜PF1來形成。為此,終端部TE1、終端部TE2和虛擬部DMY的高度變得大體相同。在供電區域ESR中,終端部TE1和終端部TE2之間形成虛擬部DMY。為此,產生由於終端部TE1和虛擬部DMY之間的間隙、以及終端部TE2和虛擬部DMY之間的間隙所帶來的段差。此後,在記憶單元陣列區域MCA中,採用微影技術及離子植入法來形成n型半導體區域MV。
此後,如圖18所示,在半導體基板1S上形成由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成的積層膜,在此一積層膜上形成多晶矽膜PF2。此時,在供電區域ESR中,反映由於終端部TE1和虛擬部DMY之間的間隙所造成的段差、以及反映由於終端部TE2和虛擬部DMY之間的間隙所造成的段差,並形成積層膜和多晶矽膜PF2。
接著,如圖19所示,在半導體基板1S上塗佈抗蝕膜FR1之後,將此一抗蝕膜FR1予以圖案化。此時,在供電區域ESR,形成供電配線的區域為抗蝕膜FR1所覆蓋。於此,將供電配線的一端配置在終端部TE1上,並且將供電配線的另一端配置在終端部TE2上,而且,使供電配線的中央部配置在虛擬部DMY上來加以形成。由此,由於供電配線的大部分將成為同樣高度,所以在多晶矽膜PF2上的抗蝕膜FR1將為平坦的形狀。於此,由於終端部TE1和虛擬部DMY之間的間隙、以及終端部TE2和虛擬部DMY之間的間隙是由極小的區域所構成,為了忠實地反映這些間隙的形狀而不形成抗蝕膜FR1,進而確保了抗蝕膜FR1的平坦性。換句話說就是,通過使供電配線的大部分成為同樣高度,以使得將供電配線圖案化時所使用的抗蝕膜FR1高度大體上也成為一定。結果消除了對抗蝕膜FR1實施曝光處理時的焦點偏差,從而能夠抑制抗蝕膜FR1的形狀不良。因此,能形成反映了正常的供電配線的形狀的抗蝕膜FR1,如圖20所示通過以所述已圖案化的抗蝕膜FR1為光罩的蝕刻法,能夠對供電配線ESL正常地進行圖案化。換句話說就是,以已被圖案化的抗蝕膜FR1為光罩,將作為基礎膜的多晶矽膜PF2及積層膜(氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2、氧化矽膜IF3)進行蝕刻。於是,在供電區域ESR中,形成了由多晶矽膜PF2構成的供電配線ESL。此時形成的供電配線ESL由於抗蝕膜FR1被正常進行了圖案化,因此,以接近設計值的狀態來正常形成。
另一方面,在記憶單元陣列區域MCA中,通過將多晶矽膜PF2及積層膜(氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2、氧化矽膜IF3)進行蝕刻,在控制閘極電極CG的側壁隔著積層膜形成側壁(sidewall)狀的記憶體閘極電極MG。此時,積層膜由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成,但是,這些膜中,譬如氧化矽膜IF1成為電位阻隔膜EV1,氮化矽膜IF2成為電荷積蓄膜EC。並且,氧化矽膜IF3成為電位阻隔膜EV2。再者,若是將多晶矽膜PF2及積層膜進行異向性蝕刻,在控制閘極電極CG兩側的側壁形成記憶體閘極電極MG,此後,通過使用微影技術及蝕刻法技術去除在控制閘極電極CG一側的側壁所形成的記憶體閘極電極MG。
其次,如圖21所示,通過使用微影技術及離子植入法,在記憶單元陣列區域MCA形成整合了控制閘極電極CG和記憶體閘極電極MG的淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2。淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2係導入磷和砷等n型雜質的n型半導體區域。
此後,在半導體基板1S上形成氧化矽膜。氧化矽膜譬如可使用CVD法來形成。並且,通過將氧化矽膜進行異向性蝕刻來形成側壁SW。在記憶單元陣列區域MCA中,在控制閘極電極CG的側壁及記憶體閘極電極MG的側壁形成側壁SW。同樣地,在供電區域ESR中,在供電配線ESL兩端部的側壁來形成側壁SW。使這些側壁SW由氧化矽膜的單層膜形成,但是,並不僅限於此,譬如也可以形成由氮化矽膜和氧化矽膜的積層膜構成的側壁SW。
接著,通過使用微影技術及離子植入法,在記憶單元陣列區域MCA來形成整合於側壁SW的深的高濃度雜質擴散區域MS、MD。深的高濃度雜質擴散區域MS、MD係導入了磷和砷等n型雜質的n型半導體區域。由此,通過以淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2和深的高濃度雜質擴散區域MS、MD來形成記憶單元的源極區域與汲極區域。如上所述,通過以淺的低濃度雜質擴散區域EX1、EX2和深的高濃度雜質擴散區域MS、MD來形成源極區域及汲極區域,能夠使得源極區域和汲極區域為LDD(Lightly Doped Drain:輕摻雜汲極)結構。如上所述,形成了深的高濃度雜質擴散區域MS、MD之後進行1000℃左右的熱處理。由此,進行導入的雜質的活性化。
其次,在半導體基板1S上形成鈷膜之後,通過實施熱處理,在記憶單元陣列區域MCA中,使構成控制閘極電極CG及記憶體閘極電極MG的多晶矽膜PF1、PF2與鈷膜發生反應,並形成矽化鈷膜CS。由此,控制閘極電極CG及記憶體閘極電極MG分別為多晶矽膜PF1、PF2和矽化鈷膜CS的疊層構造。同樣地,在高濃度雜質擴散區域MS、MD的表面中矽和鈷膜也發生反應而形成矽化鈷膜CS。
另一方面,在供電區域ESR中,在構成供電配線ESL的多晶矽膜PF2的表面形成矽化鈷膜CS。由此,供電配線ESL成為由多晶矽膜PF2和矽化鈷膜CS構成。再者,本實施方式1中,雖然為使得矽化鈷膜CS形成的結構,但是,譬如也可以為使矽化鎳膜和矽化鈦膜形成以取代矽化鈷膜CS。
如上所述,能夠在半導體基板1S的記憶單元陣列區域MCA形成複數的記憶單元,而在供電區域ESR形成供電配線ESL。
其次,參照圖22來說明有關配線製程。如圖22所示,在半導體基板1S的主面上形成層間絕緣膜IL。此一層間絕緣膜IL譬如由氮化矽膜10和氧化矽膜11來形成。其後,譬如使用CMP(Chemical Mechanical Polishing)法來使層間絕緣膜IL的表面平坦化。
接著,使用微影技術及蝕刻法技術來在層間絕緣膜IL上形成接觸窗。譬如在記憶單元陣列區域MCA形成接觸窗CNT,在供電區域ESR形成接觸窗CNT1及接觸窗CNT2。
此後,在包含接觸窗CNT、CNT1、CNT2的底面及內壁的層間絕緣膜IL上形成鈦/氮化鈦膜。鈦/氮化鈦膜由鈦膜和氮化鈦膜的積層膜構成,譬如能夠通過使用濺射法加以形成。此一鈦/氮化鈦膜譬如在防止後端製程填埋的膜的材料的鎢擴散到矽中、即具有所有阻擋性。
並且,以將接觸窗CNT、CNT2填埋的方式來在半導體基板1S的主面的整面形成鎢膜。此一鎢膜譬如能夠通過CVD法加以形成。並且,譬如通過CMP法來去除在層間絕緣膜IL上形成的不必要的鈦/氮化鈦膜及鎢膜,能夠形成插頭PLG、插頭PLG1及插頭PLG2。
其次,雖然附圖中沒有示出,在層間絕緣膜IL1及插頭PLG、PLG1、PLG2上依序形成鈦/氮化鈦膜、含銅的鋁膜、鈦/氮化鈦膜。這些膜譬如能夠以濺射法形成。接著,使用微影技術及蝕刻技術對這些膜進行圖案化來形成配線。而且,在配線的上層形成配線,於此省略說明。如上所述,最終地能夠形成本實施方式1中的非揮發性半導體記憶裝置。
下面參照附圖來說明實施方式2中的非揮發性半導體記憶裝置。圖23係表示本實施方式2中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。本實施方式2和上述實施方式1的不同點在於:在供電區域ESR形成的虛擬部DMY的尺寸不相同。具體來說,若是比較圖12和圖23,如圖23所示的虛擬部DMY的y軸方向的寬度,大於如圖12所示的虛擬部DMY的y軸方向的寬度。如上所述,本實施方式2的特徵在於:在圖23中,使得虛擬部DMY的y軸方向的寬度大於終端部TE1的y軸方向的寬度和終端部TE2的y軸方向的寬度。
其次,說明有關使虛擬部DMY的y軸方向的寬度大於終端部TE1的y軸方向的寬度和終端部TE2的y軸方向的寬度的優點。如圖23所示,供電配線ESL配置在終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY上。此時,考慮供電配線ESL譬如在偏離y軸方向形成的情況。此情況下,若是虛擬部DMY的y軸方向的寬度小,即使供電配線ESL僅稍微偏離y軸方向時,供電配線ESL的一部分也從虛擬部DMY上偏離。如此一來,可能容易產生供電配線ESL的形狀不良。於此,在本實施方式2中,使得虛擬部DMY的y方向的寬度形成為較大。由此,即使是供電配線ESL在y軸方向少許偏離時,也能夠將供電配線ESL配置在虛擬部DMY上。結果使供電配線ESL將能夠在虛擬部DMY上穩定形成,從而能夠抑制供電配線ESL的形狀不良。換句話說就是,根據本實施方式2,通過增大虛擬部DMY的y軸方向的寬度,將能夠獲得確保在供電配線ESL的y軸方向的對準餘地而得到顯著效果。
並且,若是增大虛擬部DMY的y軸方向的寬度,將有可能產生與鄰接的台座部PED接觸,所以如圖23所示,縮小台座部PED的y軸方向的寬度。
在上述實施方式1中,雖然說明了有關在供電區域ESR形成虛擬部DMY的例子,本實施方式3中,將說明有關在供電區域ESR不設置虛擬部DMY的例子。圖24係表示本實施方式3中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。表示出本實施方式3中的佈置結構的圖24、和表示出上述實施方式1中的佈置結構的圖12在大體上具有同樣結構,但是,在圖24中在供電區域ESR沒有設置虛擬部DMY這一點上存在不同。
在圖24中,在供電區域ESR形成有終端部TE1和終端部TE2,配置供電配線ESL使得其一端配置在終端部TE1上,並且另一端配置在終端部TE2上。此時,在供電配線ESL的中央部正下面沒有設置虛擬部。
圖25係沿圖24的A-A線切斷的剖面圖。如圖25所示,在半導體基板1S上形成元件分隔區域STI,在此一元件分隔區域STI上隔著閘極絕緣膜GOX形成有終端部TE1以及終端部TE2。終端部TE1及終端部TE2大體上為相同高度,構成終端部TE1和終端部TE2的多晶矽膜PF1係與構成如圖24所示的控制閘極電極CG1a和控制閘極電極CG2a的膜同樣的膜。再者,在構成終端部TE1和終端部TE2的多晶矽膜PF1的表面形成矽化鈷膜CS。
如圖25所示,從終端部TE1跨越終端部TE2形成有供電配線ESL。具體來說,通過終端部TE1表面的一部分和側面之後,通過元件分隔區域STI上,進一步地,從元件分隔區域STI上經過終端部TE2的側面和表面的一部分形成積層膜,在此一積層膜上形成供電配線ESL。積層膜由氧化矽膜TFT、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成。另一方面,供電配線ESL由多晶矽膜PF2和在此一多晶矽膜PF2表面形成的矽化鈷膜CS形成。構成供電配線ESL的多晶矽膜PF2係與構成如圖12所示的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a的膜同樣的膜。
如上所述,在本實施方式3中,供電配線ESL的一端配置在終端部TE1上,並且供電配線ESL的另一端配置在終端部TE2上。另一方面,供電配線ESL的中央部被配置在元件分隔區域STI上。
如圖25所示,在供電配線ESL兩側的側壁形成有側壁SW,以覆蓋此一供電配線ESL以及終端部TE1和終端部TE2的方式來形成層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL譬如由氮化矽膜10和氧化矽膜11構成。並且,在此一層間絕緣膜IL形成有抵達終端部TE1和終端部TE2的接觸窗CNT1,在此一接觸窗CNT1形成有由鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料所填埋的插頭PLG1。此一插頭PLG1與圖中未示出的配線連接,經由插頭PLG1來向終端部TE1和終端部TE2供給電壓。終端部TE1與如圖24所示的控制閘極電極CG1a電性連接,終端部TE2與如圖24所示的控制閘極電極CG2a電性連接,所以從插頭PLG1經由終端部TE1向控制閘極電極CG1a供給電壓,從插頭PLG1經由終端部TE2向控制閘極電極CG2a供給電壓。
而且,如圖25所示,在層間絕緣膜IL形成有抵達供電配線ESL的接觸窗CNT2,在此一接觸窗CNT2填埋有由鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料並形成的插頭PLG2。此一插頭PLG2與圖中未示出的配線連接,經由插頭PLG2向供電配線ESL供給電壓。供電配線ESL與如圖24所示的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a電性連接,從插頭PLG2經由供電配線ESL向記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a供給電壓。
其次,圖26係沿圖24的B-B線切斷的剖面圖。如圖26所示,在半導體基板1S上形成元件分隔區域STI,在此一元件分隔區域STI上隔著閘極絕緣膜GOX形成台座部PED。此一台座部PED通過加工多晶矽膜PF1來形成。並且,台座部PED由此一多晶矽膜PF1和在多晶矽膜PF1表面形成的矽化鈷膜CS所構成。構成台座部PED的多晶矽膜PF1係與如圖24所示的控制閘極電極CG1b和構成控制閘極電極CG2b的膜同樣的膜。
在台座部PED的側壁及台座部PED間的元件分隔區域STI上,隔著積層膜形成有多晶矽膜PF2。此時,積層膜由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2和氧化矽膜IF3構成。在台座部PED間的元件分隔區域STI上形成的多晶矽膜PF2構成供電配線ESL,此一供電配線ESL由多晶矽膜PF2和在此一多晶矽膜PF2表面形成的矽化鈷膜CS形成。
在包含台座部PED上及供電配線ESL上的半導體基板1S上形成層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL由氮化矽膜10和氧化矽膜11形成。並且,形成有貫通此一層間絕緣膜IL並抵達供電配線ESL的接觸窗CNT2,在此一接觸窗CNT2形成有由鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料填埋形成的插頭PLG2。此一插頭PLG2與圖中未示出的配線連接,經由插頭PLG2向供電配線ESL供給電壓。供電配線ESL與如圖12所示的記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a電性連接,因此從插頭PLG2經由供電配線ESL向記憶體閘極電極MG1a和記憶體閘極電極MG2a供給電壓。
在本實施方式3中的非揮發性半導體記憶裝置如上述般構成,其特徵在於:係為供電配線ESL兩端部的高度相同的構成。由此,能夠抑制在供電配線ESL兩端部產生段差。如在比較例中所作的說明,若是在供電配線ESL的兩端部上產生段差的話,在將供電配線ESL進行圖案化時所使用的抗蝕膜也反映段差的形狀。為此,抗蝕膜的圖案化將不會正常進行,供電配線ESL的兩端部將收縮。換句話說就是,由於在供電配線ESL的兩端部產生段差,供電配線ESL的收縮將被作為問題化而更加明顯,但是即使在供電配線ESL的兩端部以外的地方產生少許的段差也難以發生供電配線ESL的收縮,因而不會成為明顯的問題。於此,本實施方式3中,使得供電配線ESL的兩端部為同樣高度。結果就能夠在供電配線ESL的兩端部中抑制實施曝光處理時曝光光的焦點偏差,來使抗蝕膜正常形成。
但是,由於在本實施方式3中,在供電配線ESL的中央部正下面沒設置有虛擬部,如圖25所示,在供電配線ESL的兩端部和中央部將產生段差。此時,使焦點對準到在供電配線ESL的兩端部上所形成的抗蝕膜,並對抗蝕膜進行曝光處理。因此,在供電配線ESL中央部上形成的抗蝕膜有可能發生焦點偏差。但是,即使對在供電配線ESL中央部上形成的抗蝕膜在焦點偏差的狀態下進行曝光處理,由於此一抗蝕膜是覆蓋供電配線ESL中央部的膜並沒有大問題。換句話說就是,如果在供電配線ESL的兩端部產生段差,則由於抗蝕膜的形狀不良造成的供電配線ESL的收縮的問題將變得更加明顯,在供電配線ESL的兩端部以外的地方即使產生少許的段差,供電配線ESL的收縮也難以發生,從而不會引發明顯的問題。換句話說就是,在本實施方式3中,因為至少是供電配線ESL兩端部的高度相同的結構,因此能夠以接近於正常的狀態來對供電配線ESL進行圖案化。為此,按照本實施方式3的方法,將能夠提高非揮發性半導體記憶裝置的可靠性。
在實施方式4中,以在供電配線ESL中央部正下面不設置虛擬部為前提,說明對成為對供電配線ESL進行圖案化時的光罩的抗蝕膜的形狀進行研討的例子。
圖27係表示本實施方式4中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。在圖27中,本實施方式4的特徵在於:使供電配線ESL中央部的寬度大於供電配線ESL端部的寬度。具體來說,如圖27所示,供電配線ESL的一端配置在終端部TE1上,並且其另一端配置在終端部TE2上。此時,在供電配線ESL中央部的正下面沒設置有虛擬部。為此,雖然在供電配線ESL的兩端部維持著同樣高度,在供電配線ESL兩端部和中央部之間產生段差。
在形成供電配線ESL時,將焦點對準在供電配線ESL兩端部上所形成的抗蝕膜來對抗蝕膜進行曝光處理的話,對供電配線ESL中央部上的抗蝕膜將有可能發生焦點偏差。但是,在上述實施方式3也做了說明,即使對於在供電配線ESL中央部上形成的抗蝕膜在焦點偏差的狀態下進行曝光處理,由於此一抗蝕膜係覆蓋供電配線ESL中央部的膜,所以不會引發大的問題。換句話說就是,由於抗蝕膜的形狀不良造成的供電配線ESL的收縮,在供電配線ESL兩端部的產生段差,則供電配線ESL的收縮將變得更加明顯,若是在供電配線ESL兩端部以外的地方多產生少許的段差,供電配線ESL的收縮也將難以發生,從而不會引發明顯的問題。
在供電配線ESL中央部中,由於焦點偏差造成的抗蝕膜的形狀不良,作為供電配線ESL的收縮並不明顯,但是作為供電配線ESL的寬度(y軸方向的寬度)變小的現象卻很明顯。從這一點來看,在本實施方式4中,使得供電配線ESL中央部的寬度(y軸方向的寬度)大於供電配線ESL兩端部的寬度(y軸方向的寬度)的方式來進行圖案化。由此,即使在供電配線ESL的中央部中,發生由於焦點偏差造成的抗蝕膜的形狀不良,也能夠抑制在供電配線ESL中央部的配線寬度的狹小化。換句話說,由於預先在使供電配線ESL中央部的寬度大於兩端部的寬度的條件來進行圖案化,因此即使產生配線寬度的狹小化,也能夠抑制供電配線ESL中央部的寬度變得窄於供電配線ESL兩端部的寬度。
而且,若是使得供電配線ESL中央部的寬度大於供電配線ESL兩端部的寬度則能夠獲得如下所示的效果。換句話說就是,如圖27所示,在本實施方式4中,供電配線ESL中央部,作為與插頭PLG2連接的區域發揮作用。從這一點來看,若是使得供電配線ESL中央部的寬度增大,則將容易地確保與插頭PLG2導通。換句話說就是,若是根據本實施方式4通過增大供電配線ESL中央部的寬度,將能夠謀求擴大與插頭PLG2配合餘地的顯著效果。根據本實施方式4所述,結果將能夠提高非揮發性半導體記憶裝置的可靠性。
在本實施方式5中,說明在虛擬部DMY和台座部PED之間設置供電配線ESL的例子。圖28係表示本實施方式5中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。示出本實施方式5中的佈置結構圖28和示出上述實施方式1中的佈置結構圖12大體上具有同樣的結構,但是,圖28中,在供電區域ESR中,跨越虛擬部DMY和台座部PED形成有供電配線ESL的這一點相異。
在圖28中,在供電區域ESR中形成有終端部TE1和終端部TE2,在終端部TE1和終端部TE2之間設置了虛擬部DMY。並且,在終端部TE1、虛擬部DMY及終端部TE2朝著X軸方向並排成一列,並形成了與此列並行的台座部PED。本實施方式5的特徵在於:跨越上述的虛擬部DMY和台座部PED朝著y軸方向配置有供電配線ESL。
圖29係沿圖28的A-A線切斷的剖面圖。如圖29所示,在半導體基板1S上形成元件分隔區域STI,在此一元件分隔區域STI上隔著閘極絕緣膜GOX形成終端部TE1、終端部TE2和虛擬部DMY。虛擬部DMY設在如圖29所示的終端部TE1和終端部TE2之間。此一終端部TE1、終端部TE2和虛擬部DMY,通過加工同樣的多晶矽膜PF1來形成。並且,終端部TE1和終端部TE2由此一多晶矽膜PF1和在多晶矽膜PF1表面形成的矽化鈷膜CS構成,虛擬部DMY由多晶矽膜PF1構成。構成終端部TE1、終端部TE2及虛擬部DMY的多晶矽膜PF1與如圖28所示的構成控制閘極電極CG1a和結構控制閘極電極CG2a的膜為同樣的膜。
在終端部TE1的側壁、終端部TE2側壁和虛擬部DMY的側壁,隔著積層膜形成有多晶矽膜PF2。此時,積層膜由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2和氧化矽膜IF3構成。並且,在虛擬部DMY上隔著上述的積層膜配置有供電配線ESL。此一供電配線ESL由多晶矽膜PF2和在此一多晶矽膜PF2表面形成的矽化鈷膜CS形成。
其次,如圖29所示,在供電配線ESL兩側的側壁形成有側壁SW,以覆蓋此一供電配線ESL、終端部TE1及終端部TE2的方式形成層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL,譬如由氮化矽膜10和氧化矽膜11形成。並且,在此一層間絕緣膜IL形成有抵達終端部TE1和終端部TE2的接觸窗CNT1,在此一接觸窗CNT1形成有由填埋有鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料的插頭PLG1。此一插頭PLG1與圖中未示出的配線連接,並經由插頭PLG1向終端部TE1和終端部TE2供給電壓。由於終端部TE1與如圖28所示的控制閘極電極CG1a電性連接,終端部TE2與如圖28所示的控制閘極電極CG2a電性連接,所以從插頭PLG1經由終端部TE1向控制閘極電極CG1a供給電壓,從插頭PLG1經由終端部TE2向控制閘極電極CG2a供給電壓。
並且,如圖29所示,在層間絕緣膜IL中,形成有抵達供電配線ESL的接觸窗CNT2,在此一接觸窗CNT2形成有由填埋鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料的插頭PLG2。此一插頭PLG2與圖中未示出的配線連接,經由插頭PLG2向供電配線ESL供給電壓。由於供電配線ESL與如圖28所示的記憶體閘極電極MG1b和記憶體閘極電極MG2b電性連接,所以從插頭PLG2經由供電配線ESL向記憶體閘極電極MG1b和記憶體閘極電極MG2b供給電壓。
圖30係沿圖28的B-B線切斷的剖面圖。如圖30所示,在半導體基板1S形成元件分隔區域STI,在此一元件分隔區域STI上隔著閘極絕緣膜GOX形成有台座部PED及虛擬部DMY。台座部PED和虛擬部DMY同樣由多晶矽膜PF1形成。台座部PED及虛擬部DMY以大體上同樣的高度來形成,構成台座部PED及虛擬部DMY的多晶矽膜PF1係與構成如圖28所示的控制閘極電極CG1b和控制閘極電極CG2b的膜同樣的膜。台座部PED的y軸方向的寬度大於控制閘極電極CG1b的y軸方向的寬度和控制閘極電極CG2b的y軸方向的寬度。
如圖30所示,從台座部PED跨越到虛擬部DMY來形成供電配線ESL。具體來說,通過台座部PED表面的一部分和側面之後,以從元件分隔區域STI上覆蓋虛擬部DMY側面和表面的一部分的方式來形成積層膜,在此一積層膜上形成供電配線ESL。積層膜由氧化矽膜IF1、氮化矽膜IF2及氧化矽膜IF3構成。另一方面,供電配線ESL由多晶矽膜PF2和在此一多晶矽膜PF2表面形成的矽化鈷膜CS形成。構成供電配線ESL的多晶矽膜PF2係與構成如圖28所示的記憶體閘極電極MG1b和記憶體閘極電極MG2b的膜同樣的膜。
在包含台座部PED上及供電配線ESL上的半導體基板1S上形成層間絕緣膜IL。層間絕緣膜IL由氮化矽膜10和氧化矽膜11構成。並且,形成有貫通此一層間絕緣膜IL並抵達供電配線ESL的接觸窗CNT2,在此一接觸窗CNT2,填埋了由鈦/氮化鈦膜及鎢膜構成的導電材料來形成插頭PLG2。此一插頭PLG2與圖中未示出的配線連接,經由插頭PLG2向供電配線ESL供給電壓。隔著供電配線在虛擬部DMY上形成插頭PLG2。供電配線ESL與如圖28所示的記憶體閘極電極MG1b和記憶體閘極電極MG2b電性連接,因此從插頭PLG2經由供電配線ESL向側壁(sidewall)形狀的記憶體閘極電極MG1b和記憶體閘極電極MG2b供給電壓。
在本實施方式5中的非揮發性半導體記憶裝置如上述構成,如下說明該特徵。換句話說,如圖28及圖30所示,在本實施方式5中的供電配線ESL,供電配線ESL的一端配置在台座部PED上,並且供電配線ESL的另一端配置在虛擬部DMY上。由此,將供電配線ESL的兩端部以同樣的高度來形成。這一點是本實施方式5的明顯特徵。
通過將供電配線ESL兩端部設為同樣高度,對供電配線ESL進行圖案化時所使用的抗蝕膜的高度也成為一定。此一結果,將能消除對抗蝕膜實施曝光處理時的焦點偏差,並能夠抑制抗蝕膜的形狀不良。因此,能形成反映了正常的供電配線ESL形狀的抗蝕膜,能夠對供電配線ESL正常地進行圖案化。為此,將能夠確實使供電配線ESL和插頭PLG2電性連接,並能夠確實地對分離閘型電晶體的記憶體閘極電極MG1b、MG2b進行供電。
並且,若是根據本實施方式5,也將能夠獲得以下所示效果。譬如,在供電配線ESL形成為在x軸方向上延伸時,在y軸方向的偏離使邊距(margin)將變得嚴格。因此,需要確保對y軸方向的邊距,這也意味著調整在y軸方向排列配置的複數控制閘極電極之間的距離。因為調整在y軸方向排列配置的複數的控制閘極電極間的距離,不僅是對於供電區域、及對於記憶單元陣列區域帶來影響。
對此,如圖28所示,在本實施方式5中的供電配線ESL,跨越虛擬部DMY和台座部PED朝著y軸方向形成。因此,若是供電配線ESL產生位置偏差時,對x軸方向的偏差使邊距變得嚴格。為此,需要確保對供電配線ESL的x軸方向配合的餘地。這是能夠經由調整供電區域ESR的x軸方向的寬度來加以對應。換句話說就是,僅調整供電區域ESR的佈置結構就能夠對應,而不需要調整記憶單元陣列區域的佈置結構。因此,能夠獲得以下的顯著效果,即:在沒有大幅度變更非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構的情況下,即可確保在供電配線ESL的x軸方向上的配合餘地。
以上,按照實施方式具體地說明根據本案發明人所研發出的發明,本發明並不限於上述的實施方式,在不超出該要旨的範圍能夠進行種種變更,在此無需贅言。
本發明能夠廣泛地利用在製造半導體裝置的製造業上。
1S...半導體基板
10...氮化矽膜
11...氧化矽膜
Act1...活性區域
Act2...活性區域
Act3...活性區域
CG...控制閘極電極
CG1...控制閘極電極
CG1a...控制閘極電極
CG1b...控制閘極電極
CG2...控制閘極電極
CG2a...控制閘極電極
CG2b...控制閘極電極
CNT...接觸窗
CNT1...接觸窗
CNT2...接觸窗
CS...矽化鈷膜
DMY...虛擬部
EC...電荷積蓄膜
ESL...供電配線
ESR...供電區域
EV1...電位阻隔膜
EV2...電位阻隔膜
EX1...低濃度雜質擴散區域
EX2...低濃度雜質擴散區域
FR1...抗蝕膜
GOX...閘極絕緣膜
IF1...氧化矽膜
IF2...氮化矽膜
IF3...氧化矽膜
IL...層間絕緣膜
MCA...記憶單元陣列區域
MCA1...記憶單元陣列區域
MCA2...記憶單元陣列區域
MCA3...記憶單元陣列區域
MD...高濃度雜質擴散區域
MG...記憶體閘極電極
MG1a...記憶體閘極電極
MG1b...記憶體閘極電極
MG2a...記憶體閘極電極
MG2b...記憶體閘極電極
MS...高濃度雜質擴散區域
MV...n型半導體區域
NISO...阱區分隔層
PED...台座部
PF1...多晶矽膜
PF2...多晶矽膜
PLG...插頭
PLG1...插頭
PLG2...插頭
PWL...p型阱區
STI...元件分隔區域
SW...側壁
TE1...終端部
TE2...終端部
圖1係示出本案發明人研究的比較例中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。
圖2係沿圖1的A-A線切斷的剖面圖。
圖3係沿圖1的B-B線切斷的剖面圖。
圖4係示出比較例中的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖5係示出接著圖4的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖6係示出接著圖5的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖7係示出接著圖6的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖8係示出接著圖7的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖9係示出接著圖8的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖10係示出接著圖9的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖11係示出接著圖10的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖12係示出本發明的實施方式1中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。
圖13係沿圖12的A-A線切斷的剖面圖。
圖14係沿圖12的B-B線切斷的剖面圖。
圖15係示出本發明的實施方式1中的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖16係示出接著圖15的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖17係示出接著圖16的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖18係示出接著圖17的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖19係示出接著圖18的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖20係示出接著圖19的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖21係示出接著圖20的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖22係示出接著圖21的非揮發性半導體記憶裝置製程的剖面圖。
圖23係示出本發明的實施方式2中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。
圖24係示出本發明的實施方式3中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。
圖25係沿圖24的A-A線切斷的剖面圖。
圖26係沿圖24的B-B線切斷的剖面圖。
圖27係示出本發明的實施方式4中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。
圖28係示出本發明的實施方式5中的非揮發性半導體記憶裝置的佈置結構圖。
圖29係沿圖28的A-A線切斷的剖面圖。
圖30係沿圖28的B-B線切斷的剖面圖。
Act1...活性區域
Act2...活性區域
Act3...活性區域
CG1a...控制閘極電極
CG1b...控制閘極電極
CG2a...控制閘極電極
CG2b...控制閘極電極
DMY...虛擬部
ESL...供電配線
ESR...供電區域
MCA1...記憶單元陣列區域
MCA2...記憶單元陣列區域
MCA3...記憶單元陣列區域
MG1a...記憶體閘極電極
MG1b...記憶體閘極電極
MG2a...記憶體閘極電極
MG2b...記憶體閘極電極
PED...台座部
PLG1...插頭
PLG2...插頭
STI...元件分隔區域
TE1...終端部
TE2...終端部
Claims (21)
- 一種非揮發性半導體記憶裝置,其包含:第1記憶單元陣列區域;第2記憶單元陣列區域;及供電區域,其在半導體基板上被上述第1記憶單元陣列區域和上述第2記憶單元陣列區域所夾;其中上述第1記憶單元陣列區域、上述第2記憶單元陣列區域及上述供電區域並列(side by side)配置於第1方向上;且該非揮發性半導體記憶裝置包含:(a)第1控制閘極電極,其沿著上述第1方向從上述第1記憶單元陣列區域延伸到上述供電區域並且包含配置在上述供電區域內之第1終端部;(b)第1記憶體閘極電極,其於上述第1控制閘極電極的側壁介隔第1絕緣膜而形成,並且延伸於上述第1方向上;(c)第2控制閘極電極,其沿著上述第1方向從上述第2記憶單元陣列區域延伸到上述供電區域,並且包含配置在上述供電區域內之第2終端部;及(d)第2記憶體閘極電極,其於上述第2控制閘極電極的側壁介隔第2絕緣膜而形成,並且延伸於上述第1方向上之;其中上述第1控制閘極電極和上述第2控制閘極電極被配置成一直線狀,且上述第1終端部和上述第2終端部係彼此分離地配置; 且該非揮發性半導體記憶裝置進一步包括:(e)供電配線,其係一端配置於上述第1終端部上並且另一端配置於上述第2終端部上;及(f)插頭,其與上述供電配線電性連接;其中上述供電配線係將形成上述第1記憶體閘極電極及上述第2記憶體閘極電極之第1導體膜予以加工(processing)而形成,上述第1記憶體閘極電極和上述第2記憶體閘極電極係經由上述供電配線而電性連接;一規定電壓經由上述供電配線而施加於上述第1記憶體閘極電極及上述第2記憶體閘極電極;一虛擬部形成於上述第1終端部與上述第2終端部之間;上述供電配線係配置於上述虛擬部上;且上述插頭係藉由上述供電配線而形成於上述虛擬部上。
- 如請求項1之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述虛擬部的高度與上述第1控制閘極電極及上述第2控制閘極電極的高度相同。
- 如請求項2之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述虛擬部係對形成上述第1控制閘極電極及上述第2控制閘極電極之第2導體膜加工而形成。
- 如請求項3之非揮發性半導體記憶裝置,其中上述第2導體膜包含多晶矽(polysilicon)膜。
- 如請求項1之非揮發性半導體記憶裝置,其中,於將與上述第1方向垂直的方向作為第2方向之情形時,上述虛擬部的上述第2方向之寬度大於上述第1終端部的上述第2方向之寬度和上述第2終端部的上述第2方向之寬度。
- 如請求項1之非揮發性半導體記憶裝置,其中,於將與上述第1方向垂直的方向作為第2方向之情形時,在上述供電配線之中央部的上述第2方向之寬度大於在上述供電配線之端部的上述第2方向之寬度。
- 如請求項1之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述第1記憶體閘極電極及上述第2記憶體閘極電極具有側壁(sidewall)形狀。
- 如請求項1之非揮發性半導體記憶裝置,其中,於上述第1記憶單元陣列區域形成之第1記憶單元包含:第1閘極絕緣膜,其形成於上述半導體基板上;上述第1控制閘極電極,其形成於上述第1閘極絕緣膜上;上述第1記憶體閘極電極,其形成於上述第1控制閘極電極之側壁;上述第1絕緣膜,其形成於上述第1控制閘極電極和上述第1記憶體閘極電極之間、及上述第1記憶體閘極電極和上述半導體基板之間;第1源極區域,其形成於上述半導體基板內;及第1汲極區域,其形成於上述半導體基板內;於上述第2記憶單元陣列區域形成的第2記憶單元包 含:第2閘極絕緣膜,其形成於上述半導體基板上;上述第2控制閘極電極,其形成於上述第2閘極絕緣膜上;上述第2記憶體閘極電極,其形成於上述第2控制閘極電極之側壁;上述第2絕緣膜,其形成於上述第2控制閘極電極和上述第2記憶體閘極電極之間、及上述第2記憶體閘極電極和上述半導體基板之間;第2源極區域,其形成於上述半導體基板內;及第2汲極區域,其形成於上述半導體基板內。
- 如請求項8之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述第1絕緣膜及上述第2絕緣膜係由積層膜形成,上述積層膜包含第1電位阻隔膜、於上述第1電位阻隔膜上形成之電荷積蓄膜、及於上述電荷積蓄膜上形成之第2電位阻隔膜。
- 如請求項9之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述第1電位阻隔膜及上述第2電位阻隔膜由氧化矽膜形成,上述電荷積蓄膜由氮化矽膜形成。
- 如請求項1之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述第1導體膜包含多晶矽膜。
- 如請求項1之非揮發性半導體記憶裝置,其中於俯視時上述插頭之全部區域係配置在上述虛擬部上。
- 一種非揮發性半導體記憶裝置,其包含: 第1記憶單元陣列區域、第2記憶單元陣列區域、及在半導體基板上由上述第1記憶單元陣列區域和上述第2記憶單元陣列區域所夾之供電區域,其中上述第1記憶單元陣列區域、上述第2記憶單元陣列區域及上述供電區域並列配置於第1方向上;且上述裝置包含:(a)第1控制閘極電極,其沿著上述第1方向從上述第1記憶單元陣列區域延伸到上述供電區域,並且包含配置在上述供電區域內之第1終端部;(b)第1記憶體閘極電極,其於上述第1控制閘極電極的側壁介隔第1絕緣膜而形成,並且延伸於上述第1方向上;(c)第2控制閘極電極,其沿著上述第1方向從上述第2記憶單元陣列區域延伸到上述供電區域,並且包含配置在上述供電區域內之第2終端部;(d)第2記憶體閘極電極,其於上述第2控制閘極電極之側壁介隔著第2絕緣膜而形成,且在上述第1方向上延伸;其中上述第1控制閘極電極及上述第2控制閘極電極被配置成一直線狀,且上述第1終端部和上述第2終端部係彼此分離地配置;該非揮發性半導體記憶裝置進一步包括:(e)供電配線,其一端配置在上述第1終端部上並且另 一端配置在上述第2終端部上;及(f)插頭,其係與上述供電配線電性連接;其中上述供電配線係將形成上述第1記憶體閘極電極及上述第2記憶體閘極電極之第1導體膜進行加工而形成,上述第1記憶體閘極電極和上述第2記憶體閘極電極係經由上述供電配線而電性連接,一規定電壓經由上述供電配線而施加於上述第1記憶體閘極電極及上述第2記憶體閘極電極,且上述插頭係形成在上述供電配線上,且於俯視時係配置於上述第1終端部與上述第2終端部之間。
- 如請求項13之非揮發性半導體記憶裝置,其中在上述供電配線之中央部的第2方向之寬度大於在上述供電配線之端部的上述第2方向之寬度,該第2方向係實質垂直於上述第1方向。
- 如請求項13之非揮發性半導體記憶裝置,其中上述第1導體膜包含多晶矽膜。
- 如請求項15之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述第1控制閘極電極及上述第2控制閘極電極係由第2導體膜形成。
- 如請求項16之非揮發性半導體記憶裝置,其中上述第2導體膜包含多晶矽膜。
- 如請求項13之非揮發性半導體記憶裝置,其中,於上述第1記憶單元陣列區域形成之第1記憶單元包含: 第1閘極絕緣膜,其形成於上述半導體基板上;上述第1控制閘極電極,其形成於上述第1閘極絕緣膜上;上述第1記憶體閘極電極,其形成於上述第1控制閘極電極之側壁;上述第1絕緣膜,其形成於上述第1控制閘極電極與上述第1記憶體閘極電極之間、及上述第1記憶體閘極電極與上述半導體基板之間;第1源極區域,其形成於上述半導體基板內;及第1汲極區域,其形成於上述半導體基板內;於上述第2記憶單元陣列區域形成的第2記憶單元包含:第2閘極絕緣膜,其形成於上述半導體基板上;上述第2控制閘極電極,其形成於上述第2閘極絕緣膜上;上述第2記憶體閘極電極,其形成於上述第2控制閘極電極之側壁;上述第2絕緣膜,其形成於上述第2控制閘極電極與上述第2記憶體閘極電極之間、及上述第2記憶體閘極電極與上述半導體基板之間;第2源極區域,其形成於上述半導體基板內;及第2汲極區域,其形成於上述半導體基板內。
- 如請求項18之非揮發性半導體記憶裝置,其中上述第1絕緣膜及上述第2絕緣膜係由積層膜形成,上述積層膜 包含第1電位阻隔膜、於上述第1電位阻隔膜上形成之電荷積蓄膜、及於上述電荷積蓄膜上形成之第2電位阻隔膜。
- 如請求項19之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述第1電位阻隔膜及上述第2電位阻隔膜由氧化矽膜形成,且上述電荷積蓄膜由氮化矽膜形成。
- 如請求項13之非揮發性半導體記憶裝置,其中,上述第1終端部的高度和上述第2終端部的高度相同。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008254829A JP5425437B2 (ja) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | 不揮発性半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201013904A TW201013904A (en) | 2010-04-01 |
TWI512951B true TWI512951B (zh) | 2015-12-11 |
Family
ID=42056453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW098124308A TWI512951B (zh) | 2008-09-30 | 2009-07-17 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8357968B2 (zh) |
JP (1) | JP5425437B2 (zh) |
CN (1) | CN101714559A (zh) |
TW (1) | TWI512951B (zh) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5779068B2 (ja) * | 2011-10-03 | 2015-09-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP5847537B2 (ja) * | 2011-10-28 | 2016-01-27 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
KR20140124898A (ko) * | 2012-12-06 | 2014-10-28 | 삼성전기주식회사 | 반도체 소자 |
JP6168792B2 (ja) | 2013-02-28 | 2017-07-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US9076552B2 (en) * | 2013-07-08 | 2015-07-07 | Globalfoundries Inc. | Device including a dual port static random access memory cell and method for the formation thereof |
US9390927B2 (en) * | 2013-08-16 | 2016-07-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Contact formation for split gate flash memory |
JP2015103698A (ja) | 2013-11-26 | 2015-06-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
US9111796B2 (en) * | 2014-01-20 | 2015-08-18 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor structure and layout structure for memory devices |
JP6298307B2 (ja) * | 2014-02-03 | 2018-03-20 | エイブリック株式会社 | 半導体メモリ装置およびその製造方法 |
JP6518485B2 (ja) | 2015-03-30 | 2019-05-22 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6434841B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2018-12-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP6629142B2 (ja) | 2016-06-03 | 2020-01-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US11152532B2 (en) * | 2017-07-26 | 2021-10-19 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing driven element chip, driven element chip, exposing device, and image forming apparatus |
US11329129B2 (en) * | 2019-11-25 | 2022-05-10 | Globalfoundries U.S. Inc. | Transistor cell for integrated circuits and method to form same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060035435A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Renesas Technology, Corp. | Semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device to reduce the lithography masks |
US7245531B2 (en) * | 2004-08-09 | 2007-07-17 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3664160B2 (ja) * | 2002-10-30 | 2005-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2007189063A (ja) | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Renesas Technology Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
-
2008
- 2008-09-30 JP JP2008254829A patent/JP5425437B2/ja active Active
-
2009
- 2009-06-19 CN CN200910148900A patent/CN101714559A/zh active Pending
- 2009-07-17 TW TW098124308A patent/TWI512951B/zh active
- 2009-09-12 US US12/558,502 patent/US8357968B2/en active Active
-
2012
- 2012-12-31 US US13/732,235 patent/US8546867B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7245531B2 (en) * | 2004-08-09 | 2007-07-17 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device |
US20060035435A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Renesas Technology, Corp. | Semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device to reduce the lithography masks |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8546867B2 (en) | 2013-10-01 |
US20100078705A1 (en) | 2010-04-01 |
JP2010087252A (ja) | 2010-04-15 |
CN101714559A (zh) | 2010-05-26 |
US8357968B2 (en) | 2013-01-22 |
US20130119454A1 (en) | 2013-05-16 |
JP5425437B2 (ja) | 2014-02-26 |
TW201013904A (en) | 2010-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI512951B (zh) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
US8344444B2 (en) | Semiconductor device having a nonvolatile memory cell with a cap insulating film formed over a selection gate electrode | |
TWI591723B (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
US20090050956A1 (en) | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
US9349743B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP6778607B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP6359386B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
US20160071858A1 (en) | Semiconductor device | |
US8035155B2 (en) | Split-gate nonvolatile semiconductor memory device | |
JP2014154790A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4818061B2 (ja) | 不揮発性半導体メモリ | |
US9831318B2 (en) | Semiconductor device and a manufacturing method thereof | |
US11302791B2 (en) | Semiconductor device including a fin-type transistor and method of manufacturing the same | |
TWI644396B (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
JP2009212398A (ja) | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 | |
CN111640789B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
TW201826500A (zh) | 半導體裝置 | |
TWI390713B (zh) | 非揮發性半導體記憶裝置及其製造方法 | |
US20160293776A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing same | |
JP2010108976A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP4810330B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
US20100327341A1 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device having charge storage layers and manufacturing method thereof | |
JP2019197821A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
TW201707150A (zh) | 半導體裝置的製造方法 | |
JP4574912B2 (ja) | 半導体記憶装置の形成方法 |