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JP2008160010A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2008160010A
JP2008160010A JP2006349602A JP2006349602A JP2008160010A JP 2008160010 A JP2008160010 A JP 2008160010A JP 2006349602 A JP2006349602 A JP 2006349602A JP 2006349602 A JP2006349602 A JP 2006349602A JP 2008160010 A JP2008160010 A JP 2008160010A
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Japan
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insulating film
gate electrode
silicon
gate insulating
forming
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Application number
JP2006349602A
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Inventor
Hajime Nagano
元 永野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

【課題】電極間絶縁膜内に生じる空隙の発生を防止し隣り合う複数の制御ゲート電極間に埋込まれる電極間絶縁膜の均一性を向上し、制御ゲート電極を低抵抗化できるようにする。
【解決手段】金属シリサイド膜9の上部が隣接する電極間絶縁膜11上に張り出して構成されているため、Y方向断面の断面積を従来に比較して増加させることができる。電極間絶縁膜11を埋め込むときには、従来に比較してアスペクト比が低い状態で電極間絶縁膜11を埋め込むことができる。
【選択図】図3
An object of the present invention is to prevent the generation of voids in an interelectrode insulating film, improve the uniformity of an interelectrode insulating film embedded between a plurality of adjacent control gate electrodes, and reduce the resistance of the control gate electrode. .
Since the upper part of the metal silicide film 9 is projected on the adjacent interelectrode insulating film 11, the cross-sectional area of the Y-direction cross section can be increased as compared with the conventional one. When the interelectrode insulating film 11 is embedded, the interelectrode insulating film 11 can be embedded with a lower aspect ratio than in the prior art.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、積層ゲート電極を備えた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 having a stacked gate electrode and a method for manufacturing the same.

例えば、フラッシュメモリ装置に代表される不揮発性半導体記憶装置は、記憶保持用のメモリセルを備えている。電源の供給がなくてもデータをメモリセル内に保持できるため、マルチメディアカード用の記憶媒体として広く普及している。このような半導体装置は、近年更なる大容量化が望まれておりメモリセルを構成する積層ゲート電極を高集積化する必要がある。   For example, a nonvolatile semiconductor memory device typified by a flash memory device includes a memory cell for storing data. Since data can be held in a memory cell without power supply, it is widely used as a storage medium for multimedia cards. Such a semiconductor device has recently been desired to have a larger capacity, and it is necessary to highly integrate stacked gate electrodes constituting a memory cell.

このようなフラッシュメモリ装置の製造方法が特許文献1に開示されている。この特許文献1に記載された製造方法の要部を説明すると、半導体基板上にトンネル絶縁膜、第1の導電層を形成し、トレンチ溝を形成し、素子分離用絶縁膜をトレンチ溝内に形成し、第1の導電層の上に第2の導電層を形成し、第2の導電層の上にゲート間絶縁膜および制御ゲートを堆積し、ゲート加工を行うことによってセル構造を完成させている。尚、特許文献1の製造方法では、ゲート加工を行うときには複数の積層ゲート電極間を電極間絶縁膜で埋め込む必要があるが、高集積化のため隣り合う積層ゲート電極間が狭くなると、積層ゲート電極間のアスペクト比が増大し、隣り合う積層ゲート電極間を電極間絶縁膜で埋め込むときに当該電極間絶縁膜内に空隙(シームやボイド)を生じてしまう。   A method of manufacturing such a flash memory device is disclosed in Patent Document 1. The main part of the manufacturing method described in Patent Document 1 will be explained. A tunnel insulating film and a first conductive layer are formed on a semiconductor substrate, a trench groove is formed, and an element isolation insulating film is formed in the trench groove. And forming a second conductive layer on the first conductive layer, depositing an inter-gate insulating film and a control gate on the second conductive layer, and performing gate processing to complete the cell structure. ing. In the manufacturing method of Patent Document 1, it is necessary to embed a plurality of stacked gate electrodes with an interelectrode insulating film when performing gate processing. However, when the gap between adjacent stacked gate electrodes is narrowed for high integration, stacked gates are used. The aspect ratio between the electrodes increases, and voids (seams or voids) are generated in the inter-electrode insulating film when the gap between adjacent stacked gate electrodes is filled with the inter-electrode insulating film.

また、高集積化に伴い個々の積層ゲート電極の幅寸法が狭くなるため、制御ゲート電極の断面積が減少し、配線遅延が発生しやすくなる。制御ゲート電極の抵抗値を下げるためには制御ゲート電極を厚膜化することが考えられるが、同時に制御ゲート電極間のアスペクト比が増大してしまうという物理的矛盾を生じる。
特開2001−284556号公報(図5、0092〜0096段落)
In addition, since the width dimension of each stacked gate electrode becomes narrower with higher integration, the cross-sectional area of the control gate electrode is reduced, and wiring delay is likely to occur. In order to reduce the resistance value of the control gate electrode, it is conceivable to increase the thickness of the control gate electrode, but at the same time, there arises a physical contradiction that the aspect ratio between the control gate electrodes increases.
JP 2001-284556 A (FIG. 5, paragraphs 0092 to 0096)

本発明は、電極間絶縁膜内に生じる空隙の発生を防止し隣り合う複数の制御ゲート電極間に埋込まれる電極間絶縁膜の均一性を向上することを第1の目的とし、制御ゲート電極の低抵抗化を図ることを第2の目的とした半導体装置およびその製造方法を提供することにある。   The first object of the present invention is to prevent the generation of voids in the interelectrode insulating film and to improve the uniformity of the interelectrode insulating film embedded between a plurality of adjacent control gate electrodes. A second object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

本発明の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜の上に並設された複数の積層ゲート電極と、隣り合う前記複数の積層ゲート電極間に形成された電極間絶縁膜とを備え、前記複数の積層ゲート電極は互いに分断して形成され、それぞれ、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲート電極上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成されると共に隣接する前記電極間絶縁膜上に張り出した張出部を備えた制御ゲート電極とを備えた半導体装置を提供する。   One embodiment of the present invention is adjacent to a semiconductor substrate, a first gate insulating film formed over the semiconductor substrate, and a plurality of stacked gate electrodes juxtaposed over the first gate insulating film. An interelectrode insulating film formed between the plurality of stacked gate electrodes, wherein the plurality of stacked gate electrodes are separated from each other, and each of the floating gate electrodes is formed on the first gate insulating film. And a second gate insulating film formed on the floating gate electrode, and a projecting portion formed on the second gate insulating film and projecting on the adjacent interelectrode insulating film. A semiconductor device including a gate electrode is provided.

本発明の一態様は、半導体基板上に第1のゲート絶縁膜材を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜材上に浮遊ゲート電極材を形成する工程と、前記浮遊ゲート電極材上に第2のゲート絶縁膜材を形成する工程と、前記第2のゲート絶縁膜材の上にシリコン材による制御ゲート電極の基層材を形成する工程と、前記制御ゲート電極の基層材、第2のゲート絶縁膜材、浮遊ゲート電極材を複数に分断する工程と、前記複数に分断した分断領域内に電極間絶縁膜を埋込む工程と、前記シリコン材を選択成長する工程と、前記選択成長したシリコン材の少なくとも一部をシリサイド化する工程とを備えた半導体装置の製造方法を提供する。   One embodiment of the present invention includes a step of forming a first gate insulating film material over a semiconductor substrate, a step of forming a floating gate electrode material over the first gate insulating film material, and a step of forming over the floating gate electrode material. Forming a second gate insulating film material on the second gate insulating film material, forming a control gate electrode base material made of silicon on the second gate insulating film material, a second control gate electrode base material, A step of dividing the gate insulating film material and the floating gate electrode material into a plurality of steps, a step of embedding an inter-electrode insulating film in the divided region divided into the plurality of portions, a step of selectively growing the silicon material, and the selective growth And a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: siliciding at least a part of the silicon material.

本発明の一態様によれば、隣り合う複数の制御ゲート電極間に埋込まれる電極間絶縁膜の均一性を向上することができる。
本発明の一態様によれば、制御ゲート電極の低抵抗化を実現できる。
According to one embodiment of the present invention, the uniformity of an interelectrode insulating film embedded between a plurality of adjacent control gate electrodes can be improved.
According to one embodiment of the present invention, the resistance of the control gate electrode can be reduced.

以下、積層ゲート電極構造を備えたNAND型のフラッシュメモリ装置に適用した本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下に参照する図面内の記載において、同一または類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係や各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention applied to a NAND flash memory device having a stacked gate electrode structure will be described with reference to the drawings. In the following description in the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones.

図1は、NAND型のフラッシュメモリ装置のメモリセル領域に形成されるメモリセルアレイの一部を示す等価回路図を示している。
この図1に示すように、NAND型のフラッシュメモリ装置1のメモリセル領域M内に構成されるメモリセルアレイArは、2個の選択ゲートトランジスタTrs1およびTrs2と、当該選択ゲートトランジスタTrs1およびTrs2間に対して直列接続された複数個(例えば8個:2のn乗個(nは正数))のメモリセルトランジスタTrmとからなるNANDセルユニットSUが行列状に形成されることにより構成されている。NANDセルユニットSU内において、複数個のメモリセルトランジスタTrmは、隣接するもの同士でソース/ドレイン領域を共用して形成されている。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array formed in a memory cell region of a NAND flash memory device.
As shown in FIG. 1, the memory cell array Ar configured in the memory cell region M of the NAND flash memory device 1 includes two select gate transistors Trs1 and Trs2, and between the select gate transistors Trs1 and Trs2. In contrast, NAND cell units SU including a plurality of (for example, 8: 2 to the nth power (where n is a positive number)) memory cell transistors Trm connected in series are formed in a matrix. . In the NAND cell unit SU, a plurality of memory cell transistors Trm are formed by sharing adjacent source / drain regions.

図1中、X方向(ワード線方向、ゲート幅方向に相当)に配列されたメモリセルトランジスタTrmは、ワード線(コントロールゲート線)WLにより共通接続されている。また、図1中X方向に配列された選択ゲートトランジスタTrs1は選択ゲート線SGL1で共通接続されている。同様に、図1中X方向に配列された選択ゲートトランジスタTrs2は選択ゲート線SGL2で共通接続されている。   In FIG. 1, the memory cell transistors Trm arranged in the X direction (corresponding to the word line direction and the gate width direction) are commonly connected by a word line (control gate line) WL. Further, the select gate transistors Trs1 arranged in the X direction in FIG. 1 are commonly connected by a select gate line SGL1. Similarly, the select gate transistors Trs2 arranged in the X direction in FIG. 1 are commonly connected by a select gate line SGL2.

選択ゲートトランジスタTrs1のドレイン領域にはビット線コンタクトCBが接続されている。このビット線コンタクトCBは図1中X方向に例えば直交交差するY方向(ゲート長方向、ビット線方向に相当)に延びるビット線BLに接続されている。また、選択ゲートトランジスタTrs2はソース領域を介して図1中X方向に延びるソース線SLに接続されている。   A bit line contact CB is connected to the drain region of the select gate transistor Trs1. The bit line contact CB is connected to a bit line BL extending in the Y direction (corresponding to the gate length direction and the bit line direction) orthogonal to the X direction in FIG. The select gate transistor Trs2 is connected to a source line SL extending in the X direction in FIG. 1 through a source region.

図2は、メモリセル領域の一部のレイアウトパターンを示す平面図である。半導体基板としてのp型のシリコン基板2には、STI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域Sbが図2中Y方向に沿って形成されている。この素子分離領域Sbは、X方向に所定間隔で複数本形成されており、これにより素子形成領域(活性領域)Saが図2中X方向に分離形成されている。   FIG. 2 is a plan view showing a layout pattern of a part of the memory cell region. In a p-type silicon substrate 2 as a semiconductor substrate, an element isolation region Sb having an STI (Shallow Trench Isolation) structure is formed along the Y direction in FIG. A plurality of element isolation regions Sb are formed at predetermined intervals in the X direction, whereby element formation regions (active regions) Sa are separately formed in the X direction in FIG.

ワード線WLは、素子形成領域Saの延設方向と直交する図2中X方向に沿って複数の素子分離領域Sbおよび素子形成領域Saの上を渡って形成されている。このワード線WLは、制御ゲート電極としての機能をなす電気的構成要素でありゲート電極形成領域GCに形成されている。ワード線WLは、図2中のY方向に離間して複数本形成されており、複数本のワード線WLは、ゲート電極分離領域GV(Y方向に隣り合う2つのゲート電極形成領域GC間の領域)に埋め込まれる電極間絶縁膜11(層間絶縁膜:後述参照)によってY方向に対して電気的に分離して構成されている。   The word line WL is formed over the element isolation regions Sb and the element formation regions Sa along the X direction in FIG. 2 orthogonal to the extending direction of the element formation region Sa. The word line WL is an electrical component that functions as a control gate electrode, and is formed in the gate electrode formation region GC. A plurality of word lines WL are formed apart from each other in the Y direction in FIG. 2, and the plurality of word lines WL are formed between the gate electrode isolation regions GV (between two gate electrode formation regions GC adjacent in the Y direction). The inter-electrode insulating film 11 (interlayer insulating film: see later) embedded in the region) is electrically separated in the Y direction.

また、選択ゲートトランジスタTrs1の選択ゲート線SGL1が、ビット線コンタクトCBのY方向両脇に位置して図2中X方向に沿って複数の素子分離領域Sbおよび素子形成領域Sa上を渡って形成されている。選択ゲート線SGL1は、平面的にはビット線コンタクトCBをY方向に挟んで一対形成されており、一対の選択ゲート線SGL1間の各素子形成領域(活性領域)Sa上にビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。   Further, the selection gate line SGL1 of the selection gate transistor Trs1 is formed on both sides in the Y direction of the bit line contact CB and is formed across the plurality of element isolation regions Sb and the element formation regions Sa along the X direction in FIG. Has been. The selection gate line SGL1 is formed in a pair in plan view with the bit line contact CB sandwiched in the Y direction. The bit line contact CB is formed on each element formation region (active region) Sa between the pair of selection gate lines SGL1. Each is formed.

各ワード線WLと交差する素子形成領域Sa上には、それぞれ、メモリセルトランジスタTrmのゲート電極MG(積層ゲート電極:浮遊ゲート電極FGおよび制御ゲート電極CG(後述の図3(a)および図3(b)参照))が形成されている。各選択ゲート線SGL1と交差する素子形成領域Sa上には、選択ゲートトランジスタTrs1の選択ゲート電極SGが構成されており選択ゲート線SGL1によって共通接続されている。   On the element formation region Sa intersecting with each word line WL, the gate electrode MG (laminated gate electrode: floating gate electrode FG and control gate electrode CG (described later in FIG. 3A and FIG. 3) of the memory cell transistor Trm, respectively. (B))) is formed. On the element formation region Sa intersecting with each selection gate line SGL1, the selection gate electrode SG of the selection gate transistor Trs1 is configured and commonly connected by the selection gate line SGL1.

本実施形態においては、メモリセル領域Mにおけるワード線WL(コントロールゲート線、制御ゲート電極に相当)の構造とその間のゲート電極分離領域GVの構造、並びにその製造方法に特徴を備えているため、その部分について詳細説明を行い、周辺回路領域の構造説明については省略する。以下、各メモリセルトランジスタTrmの構造について図3(a)および図3(b)を参照しながら説明する。   In the present embodiment, the structure of the word line WL (corresponding to a control gate line and a control gate electrode) in the memory cell region M, the structure of the gate electrode isolation region GV therebetween, and the manufacturing method thereof are provided. This part will be described in detail, and description of the structure of the peripheral circuit area will be omitted. Hereinafter, the structure of each memory cell transistor Trm will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b).

図3(a)は、図2のA−A線に沿う縦断面(メモリセル領域M内の一部のX方向断面)を模式的に示しており、図3(b)は、図2のB−B線に沿う縦断面(メモリセル領域M内の一部のY方向断面)を模式的に示している。   3A schematically shows a longitudinal section (a part of the X-direction section in the memory cell region M) along the line AA in FIG. 2, and FIG. 3B is a diagram of FIG. A vertical section (part of the Y-direction section in the memory cell region M) along the line BB is schematically shown.

半導体基板としてのシリコン基板2の表層には複数の素子分離溝3がそれぞれY方向に沿って形成されX方向に複数並設されている。これらの素子分離溝3にはそれぞれ素子分離絶縁膜4が埋込まれており、STI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域Sbを構成している。素子分離領域Sbは、シリコン基板2の表層の複数の素子形成領域(活性領域:アクティブエリア)Saを区画する領域であり、複数の素子形成領域SaはY方向に沿って形成されX方向に並設されている。   A plurality of element isolation grooves 3 are formed along the Y direction on the surface layer of the silicon substrate 2 as a semiconductor substrate, and a plurality of element isolation grooves 3 are arranged in parallel in the X direction. Each of these element isolation trenches 3 is embedded with an element isolation insulating film 4 to form an element isolation region Sb having an STI (Shallow Trench Isolation) structure. The element isolation region Sb is a region that partitions a plurality of element formation regions (active regions: active areas) Sa on the surface layer of the silicon substrate 2, and the plurality of element formation regions Sa are formed along the Y direction and are arranged in the X direction. It is installed.

素子分離絶縁膜4によって区画された素子形成領域Saは、メモリセルトランジスタTrmのソース/ドレイン領域2aとこれらのソース/ドレイン領域2aに挟まれたチャネル領域2bとを含む領域からなる。   The element formation region Sa partitioned by the element isolation insulating film 4 is composed of a region including the source / drain region 2a of the memory cell transistor Trm and the channel region 2b sandwiched between these source / drain regions 2a.

シリコン基板2の素子形成領域Sa上にはシリコン酸化膜5が形成されている。このシリコン酸化膜5は、シリコン基板2の表面を熱酸化して形成された熱酸化膜により構成され、ゲート酸化膜、トンネル絶縁膜、第1のゲート絶縁膜として機能する膜である。   A silicon oxide film 5 is formed on the element formation region Sa of the silicon substrate 2. The silicon oxide film 5 is a thermal oxide film formed by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 2, and functions as a gate oxide film, a tunnel insulating film, and a first gate insulating film.

複数のゲート電極形成領域GCにおいて、シリコン酸化膜5の上にはそれぞれ多結晶シリコン層6が形成されている。この多結晶シリコン層6は、例えばリン等の不純物がドープされており、非晶質シリコンを堆積した後に熱処理によって多結晶化されることによって構成されている。   Polycrystalline silicon layers 6 are formed on the silicon oxide film 5 in the plurality of gate electrode formation regions GC, respectively. The polycrystalline silicon layer 6 is doped with an impurity such as phosphorus, and is formed by depositing amorphous silicon and then polycrystallizing by heat treatment.

図3(a)に示すように、素子分離絶縁膜4は、例えばシリコン酸化膜により構成され、その上面がシリコン酸化膜5の上面より上方に突出して形成されており、さらに、上面が多結晶シリコン層6の上面より下方に位置するように形成されている。   As shown in FIG. 3A, the element isolation insulating film 4 is made of, for example, a silicon oxide film, and its upper surface protrudes upward from the upper surface of the silicon oxide film 5, and the upper surface is polycrystalline. It is formed so as to be located below the upper surface of the silicon layer 6.

図3(a)に示すように、多結晶シリコン層6は、その上部(例えば全高さの2/3程度)が素子分離絶縁膜4の上面より上方に突出するように構成されている。多結晶シリコン層6は、シリコン酸化膜5や素子分離絶縁膜4の側壁面と面一に整合して形成されている。   As shown in FIG. 3A, the polycrystalline silicon layer 6 is configured such that the upper portion (for example, about 2/3 of the total height) protrudes above the upper surface of the element isolation insulating film 4. The polycrystalline silicon layer 6 is formed in alignment with the side wall surfaces of the silicon oxide film 5 and the element isolation insulating film 4.

多結晶シリコン層6は、複数の素子形成領域Sa上にそれぞれシリコン酸化膜5を介してX方向およびY方向に並設されており、第1のゲート電極、浮遊ゲート電極FGとして機能する。素子分離絶縁膜4は、X方向に隣り合う浮遊ゲート電極FGである多結晶シリコン層6を電気的および構造的に分離するように構成されている。   The polycrystalline silicon layers 6 are juxtaposed in the X direction and the Y direction via the silicon oxide films 5 on the plurality of element formation regions Sa, respectively, and function as the first gate electrode and the floating gate electrode FG. The element isolation insulating film 4 is configured to electrically and structurally isolate the polycrystalline silicon layer 6 that is the floating gate electrode FG adjacent in the X direction.

多結晶シリコン層6の一部側面上および上面上並びに素子分離絶縁膜4の上面上にはインターポリ絶縁膜7が形成されている。このインターポリ絶縁膜7は、多結晶シリコン層6を覆うように形成されており、ゲート間絶縁膜、第2のゲート絶縁膜、導電層間絶縁膜として機能する膜である。インターポリ絶縁膜7は、例えばONO膜(Oxide(シリコン酸化膜層)-Nitride(シリコン窒化膜層)-Oxide(シリコン酸化膜層))により構成されている。このインターポリ絶縁膜7は、多結晶シリコン層6と後述する多結晶シリコン層8との間に挟まれるように構成され導電層間絶縁膜として機能する。このインターポリ絶縁膜7は、浮遊ゲート電極FGと制御ゲート電極CG(ワード線WL)との間のゲート間絶縁膜としても機能する。   An interpoly insulating film 7 is formed on part of the side surface and upper surface of the polycrystalline silicon layer 6 and on the upper surface of the element isolation insulating film 4. The interpoly insulating film 7 is formed so as to cover the polycrystalline silicon layer 6 and functions as an intergate insulating film, a second gate insulating film, and a conductive interlayer insulating film. The interpoly insulating film 7 is composed of, for example, an ONO film (Oxide (silicon oxide film layer) -Nitride (silicon nitride film layer) -Oxide (silicon oxide film layer)). The interpoly insulating film 7 is configured to be sandwiched between a polycrystalline silicon layer 6 and a polycrystalline silicon layer 8 described later, and functions as a conductive interlayer insulating film. The interpoly insulating film 7 also functions as an inter-gate insulating film between the floating gate electrode FG and the control gate electrode CG (word line WL).

制御ゲート電極CGは、インターポリ絶縁膜7の上に構成されており、ワード線WLとして、X方向に並設された多結晶シリコン層6および素子分離絶縁膜4の上方を渡るように形成されている。この制御ゲート電極CGは、下層側の多結晶シリコン層8と上層側の金属シリサイド膜9とによって構成され第2のゲート電極として構成される。多結晶シリコン層8は、下層側の薄い多結晶シリコン層8aと上層側のシリコン層8bとが積層されることによって構成され、多結晶シリコン層8aと多結晶シリコン層6とはインターポリ絶縁膜7を挟んで対向するように構成されている。金属シリサイド膜9は、例えばコバルトシリサイドにより構成され制御ゲート電極CGの低抵抗化が図られている。   The control gate electrode CG is formed on the interpoly insulating film 7 and is formed as a word line WL so as to cross over the polycrystalline silicon layer 6 and the element isolation insulating film 4 arranged in parallel in the X direction. ing. The control gate electrode CG is constituted by the lower polycrystalline silicon layer 8 and the upper metal silicide film 9 and is configured as a second gate electrode. The polycrystalline silicon layer 8 is formed by laminating a thin polycrystalline silicon layer 8a on the lower layer side and a silicon layer 8b on the upper layer side. The polycrystalline silicon layer 8a and the polycrystalline silicon layer 6 are interpoly insulating films. 7 to face each other. The metal silicide film 9 is made of, for example, cobalt silicide, and the resistance of the control gate electrode CG is reduced.

以上説明したように、積層ゲート電極10は、シリコン基板2上にシリコン酸化膜5を介して、多結晶シリコン層6、インターポリ絶縁膜7、多結晶シリコン層8、金属シリサイド膜9を順に積層して構成されている。図3(b)に示すように、これらの積層ゲート電極10は互いにY方向に分離形成され、これらは互いに略同様の積層態様をなしている。また、ゲート電極分離領域GVのシリコン基板2上には電極間絶縁膜11が形成され、Y方向に隣り合う制御ゲート電極CGを電気的および構造的に分離している。   As described above, the stacked gate electrode 10 is formed by sequentially stacking the polycrystalline silicon layer 6, the interpoly insulating film 7, the polycrystalline silicon layer 8, and the metal silicide film 9 on the silicon substrate 2 via the silicon oxide film 5. Configured. As shown in FIG. 3B, these stacked gate electrodes 10 are formed separately from each other in the Y direction, and they have substantially the same stacked form. An interelectrode insulating film 11 is formed on the silicon substrate 2 in the gate electrode isolation region GV to electrically and structurally isolate the control gate electrodes CG adjacent in the Y direction.

この電極間絶縁膜11は、例えばTEOS(Tetra Ethoxy Ortho Silicate)等によって構成され、その上部は金属シリサイド膜9の上面よりも低い位置に位置するように形成されている。金属シリサイド膜9の上面は、所謂ドーム状に形成されており、上側縁部9aが金属シリサイド膜9に隣接した電極間絶縁膜11の一部上に張り出した張出部として形成されている。尚、図3(b)において、電極間絶縁膜11はシリコン基板2の上に直接形成されているが、ソース/ドレイン領域2a上のシリコン酸化膜5を残存させ、電極間絶縁膜11をシリコン酸化膜5を介してシリコン基板2の上に形成されても良い。金属シリサイド膜9や電極間絶縁膜11の上にはシリコン酸化膜等の層間絶縁膜(図示せず)が形成されているが本実施形態の特徴部分とは関係しないためその説明を省略する。このようにしてフラッシュメモリ装置1のメモリセル領域Mのメモリセル構造が構成されている。   The interelectrode insulating film 11 is made of, for example, TEOS (Tetra Ethoxy Ortho Silicate), and the upper part thereof is formed at a position lower than the upper surface of the metal silicide film 9. The upper surface of the metal silicide film 9 is formed in a so-called dome shape, and the upper edge portion 9 a is formed as an overhanging portion that protrudes over a part of the interelectrode insulating film 11 adjacent to the metal silicide film 9. In FIG. 3B, the interelectrode insulating film 11 is formed directly on the silicon substrate 2, but the silicon oxide film 5 on the source / drain region 2a is left and the interelectrode insulating film 11 is made of silicon. It may be formed on the silicon substrate 2 via the oxide film 5. An interlayer insulating film (not shown) such as a silicon oxide film is formed on the metal silicide film 9 and the interelectrode insulating film 11, but the description thereof is omitted because it is not related to the characteristic part of this embodiment. Thus, the memory cell structure of the memory cell region M of the flash memory device 1 is configured.

本実施形態に係る構造によれば、金属シリサイド膜9の上部が隣接する電極間絶縁膜11上に張り出して構成されているため、Y方向断面の断面積を従来に比較して増加させることができる。これにより、制御ゲート電極CGの低抵抗化を図ることができ、メモリセルの動作を高速化できる。   According to the structure according to the present embodiment, since the upper part of the metal silicide film 9 is configured to protrude on the adjacent interelectrode insulating film 11, the cross-sectional area of the Y-direction cross section can be increased as compared with the conventional case. it can. Thereby, the resistance of the control gate electrode CG can be reduced, and the operation of the memory cell can be speeded up.

<製造方法について>
以下、フラッシュメモリ装置1のメモリセル領域Mの製造方法について図4ないし図21を参照しながら説明する。尚、本実施形態に係る特徴部分を中心に説明するが、本発明が、発明が解決しようとする課題欄に記載された目的を達成でき発明の効果の欄に記載された効果を奏すれば、後述説明する工程のいずれかは必要に応じて省いても良いし、以下の説明工程中に一般的な工程が必要であれば付加しても良い。また、各機能膜の材料に代えて他材料を適用可能であれば変更しても良いし膜厚も適宜変更して適用しても良い。
<About manufacturing method>
Hereinafter, a method for manufacturing the memory cell region M of the flash memory device 1 will be described with reference to FIGS. In addition, although it demonstrates centering on the characteristic part which concerns on this embodiment, if this invention can achieve the objective described in the subject column which invention intends to solve and has the effect described in the column of the effect of invention, Any of the steps described below may be omitted as necessary, and may be added if a general step is necessary during the following description step. Further, instead of the material of each functional film, other materials may be applied as long as they are applicable, and the film thickness may be changed as appropriate.

図4に示すように、p型のシリコン基板2上にシリコン酸化膜5を約10[nm]の膜厚で熱酸化法により形成する。次に、図5に示すように、シリコン酸化膜5の上に減圧CVD(Chemical Vapor Deposition)法により例えばリン等の不純物がドープされた非晶質シリコンを浮遊ゲート電極材として堆積する。この非晶質シリコンは、後に熱処理されることによって多結晶シリコン層6として変成されるため、図5以降の図面には多結晶シリコン層6として符号6を付している。   As shown in FIG. 4, a silicon oxide film 5 is formed on a p-type silicon substrate 2 to a thickness of about 10 [nm] by a thermal oxidation method. Next, as shown in FIG. 5, amorphous silicon doped with an impurity such as phosphorus is deposited on the silicon oxide film 5 by a low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) method as a floating gate electrode material. Since this amorphous silicon is transformed into a polycrystalline silicon layer 6 by a subsequent heat treatment, reference numeral 6 is assigned as the polycrystalline silicon layer 6 in the drawings subsequent to FIG.

次に、図6に示すように、多結晶シリコン層6の上に減圧CVD法によりシリコン窒化膜12を堆積し、シリコン窒化膜12の上にシリコン酸化膜13をハードマスクとして形成する。   Next, as shown in FIG. 6, a silicon nitride film 12 is deposited on the polycrystalline silicon layer 6 by low pressure CVD, and a silicon oxide film 13 is formed on the silicon nitride film 12 as a hard mask.

次に、図7に示すように、シリコン酸化膜13の上にレジスト14をX方向に互いに離間した領域Gに対してパターンニングしてマスクパターンを形成する。
次に、図8に示すように、パターンニングされたレジスト14をマスクとしてシリコン酸化膜13をエッチング処理加工する。この領域は、X方向に隣り合う2(複数)の浮遊ゲート電極FGおよびFGの形成領域(図3(a)参照)間の領域であり、浮遊ゲート電極FGをX方向に対して複数に分離(分断)するための領域である。
Next, as shown in FIG. 7, a mask pattern is formed on the silicon oxide film 13 by patterning a resist 14 in regions X separated from each other in the X direction.
Next, as shown in FIG. 8, the silicon oxide film 13 is etched using the patterned resist 14 as a mask. This region is a region between two (plural) floating gate electrodes FG and FG forming regions (see FIG. 3A) adjacent to each other in the X direction, and separates the floating gate electrode FG into a plurality in the X direction. This is an area for dividing.

次に、図9に示すように、Oプラズマ中に処理基板をさらすことでレジスト14を除去し、シリコン酸化膜13をマスクとしてシリコン窒化膜12、多結晶シリコン層6、シリコン酸化膜5、および、シリコン基板2の上部をRIE法によりエッチング処理し、多結晶シリコン層6、シリコン酸化膜5、シリコン基板2の上部に素子分離溝3(溝に相当)を形成する。 Next, as shown in FIG. 9, the resist 14 is removed by exposing the processing substrate to O 2 plasma, and the silicon nitride film 12, the polycrystalline silicon layer 6, the silicon oxide film 5, Then, the upper part of the silicon substrate 2 is etched by the RIE method to form the element isolation groove 3 (corresponding to the groove) in the upper part of the polycrystalline silicon layer 6, the silicon oxide film 5, and the silicon substrate 2.

次に、図10に示すように、シリコン酸化膜13を除去し、酸素性雰囲気中で1000℃に加熱することで素子分離溝3の内面に沿ってシリコン酸化膜を形成すると共に、その内側にHDP−CVD(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜を堆積することによって素子分離絶縁膜4を埋込む。次に、図11に示すように、シリコン窒化膜12をストッパとして素子分離絶縁膜4をCMP法によって平坦化処理する。   Next, as shown in FIG. 10, the silicon oxide film 13 is removed and heated to 1000 ° C. in an oxygen atmosphere to form a silicon oxide film along the inner surface of the element isolation trench 3, and on the inner side thereof The element isolation insulating film 4 is embedded by depositing a silicon oxide film by HDP-CVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition) method. Next, as shown in FIG. 11, the element isolation insulating film 4 is planarized by CMP using the silicon nitride film 12 as a stopper.

次に、図12に示すように、シリコン酸化膜5の上面より上方で且つ多結晶シリコン層6の上面より下方に上面が位置するようにRIE法により素子分離絶縁膜4を除去する。
次に、図13に示すように、150℃のリン酸処理(ウェットエッチング処理)によってシリコン窒化膜12を除去しNHF溶液に浸し、多結晶シリコン層6の上面を露出させ、素子分離絶縁膜4および多結晶シリコン層6の上に例えば減圧CVD法によりインターポリ絶縁膜7を第2のゲート絶縁膜材として成膜する。
Next, as shown in FIG. 12, the element isolation insulating film 4 is removed by RIE so that the upper surface is located above the upper surface of the silicon oxide film 5 and below the upper surface of the polycrystalline silicon layer 6.
Next, as shown in FIG. 13, the silicon nitride film 12 is removed by phosphoric acid treatment (wet etching treatment) at 150 ° C. and immersed in an NH 4 F solution to expose the upper surface of the polycrystalline silicon layer 6, thereby isolating and isolating elements. An interpoly insulating film 7 is formed on the film 4 and the polycrystalline silicon layer 6 as a second gate insulating film material by, for example, a low pressure CVD method.

次に、図14に示すように、リン等の不純物がドープされた非晶質シリコンを減圧CVD法によってインターポリ絶縁膜7の上に薄く形成する。尚、この非晶質シリコン膜は、後に熱処理されることによって変成し多結晶化するため、図14中には多結晶シリコン層8aとして符号を付している。この多結晶シリコン層8aは、制御ゲート電極CGの基層材として形成される。図15は、この時点において図3(b)に対応した製造途中の縦断面図を示している。このとき、多結晶シリコン層8aの上面はY方向には平面状に形成される。   Next, as shown in FIG. 14, amorphous silicon doped with impurities such as phosphorus is thinly formed on the interpoly insulating film 7 by low pressure CVD. Note that the amorphous silicon film is transformed and polycrystallized by heat treatment later, and therefore, a reference numeral is given as a polycrystalline silicon layer 8a in FIG. The polycrystalline silicon layer 8a is formed as a base material for the control gate electrode CG. FIG. 15 shows a longitudinal sectional view in the middle of manufacture corresponding to FIG. 3B at this time point. At this time, the upper surface of the polycrystalline silicon layer 8a is formed in a planar shape in the Y direction.

図16〜図21は、図15に示す工程後の図3(b)に対応した製造途中の縦断面図を示している。図16に示すように、多結晶シリコン層8aの上にハードマスクとしてシリコン窒化膜15を形成し、シリコン窒化膜15の上にレジスト16を塗布し当該レジスト16をY方向に離間した複数にパターンニングする。   FIGS. 16-21 has shown the longitudinal cross-sectional view in the middle of manufacture corresponding to FIG.3 (b) after the process shown in FIG. As shown in FIG. 16, a silicon nitride film 15 is formed as a hard mask on the polycrystalline silicon layer 8a, a resist 16 is applied on the silicon nitride film 15, and the resist 16 is patterned into a plurality spaced apart in the Y direction. Ning.

次に、図17に示すように、パターンニングされたレジスト16をマスクとしてシリコン窒化膜15、多結晶シリコン層8a、インターポリ絶縁膜7、多結晶シリコン層6、シリコン酸化膜5をRIE法により除去し、制御ゲート電極CGおよび浮遊ゲート電極FGをY方向に複数に分離する。次に、アッシング処理等を用いてレジスト16を除去する。尚、シリコン酸化膜5は必ずしも除去する必要は無く、残存させても良い。また、レジスト16を除去するタイミングは、シリコン窒化膜15を除去加工処理した後であれば層5〜8aを加工する前であっても良い。次に、n型の不純物をシリコン基板2の表層にイオン注入しソース/ドレイン領域2aを形成する。   Next, as shown in FIG. 17, the silicon nitride film 15, the polycrystalline silicon layer 8a, the interpoly insulating film 7, the polycrystalline silicon layer 6, and the silicon oxide film 5 are formed by RIE using the patterned resist 16 as a mask. The control gate electrode CG and the floating gate electrode FG are separated into a plurality in the Y direction. Next, the resist 16 is removed using an ashing process or the like. Note that the silicon oxide film 5 is not necessarily removed and may be left. The timing of removing the resist 16 may be before the layers 5 to 8a are processed as long as the silicon nitride film 15 is removed and processed. Next, n-type impurities are ion-implanted into the surface layer of the silicon substrate 2 to form source / drain regions 2a.

次に、図18に示すように、複数に分離された各層5〜8aおよび15間の領域(分断領域)に対しTEOS系のシリコン酸化膜による電極間絶縁膜11を例えば600〜800℃の範囲内の温度条件下で減圧CVD(LP−CVD)法により埋込む。すると、従来構造に比較してシリコン基板2の表面からシリコン窒化膜15の上面までの高さが低くなり、アスペクト比が低下するため、隣り合う層5〜15間の電極間絶縁膜11の内部には空隙(ボイド、シーム等)が形成されることはない。尚、電極間絶縁膜11は、シリコン窒化膜15との間でエッチング時の高選択性を得られる材料によって形成する。   Next, as shown in FIG. 18, the interelectrode insulating film 11 made of a TEOS-based silicon oxide film is formed in a range of 600 to 800 ° C., for example, with respect to a region (divided region) between the layers 5 to 8 a and 15 separated into a plurality of It embeds by the low pressure CVD (LP-CVD) method under the internal temperature conditions. As a result, the height from the surface of the silicon substrate 2 to the upper surface of the silicon nitride film 15 is reduced as compared with the conventional structure, and the aspect ratio is reduced. Therefore, the inside of the interelectrode insulating film 11 between the adjacent layers 5 to 15 No voids (voids, seams, etc.) are formed in. The interelectrode insulating film 11 is formed of a material that can obtain high selectivity during etching with the silicon nitride film 15.

次に、図19に示すように、シリコン窒化膜15の上面全体を露出させるように電極間絶縁膜11をRIE法により除去する。すると電極間絶縁膜11のY方向上部中央が凹むように電極間絶縁膜11が構成される。   Next, as shown in FIG. 19, the interelectrode insulating film 11 is removed by RIE so that the entire upper surface of the silicon nitride film 15 is exposed. Then, the interelectrode insulating film 11 is configured so that the upper center in the Y direction of the interelectrode insulating film 11 is recessed.

次に、図20に示すように、シリコン窒化膜15をエッチング処理によって除去する。この場合、ウェットエッチング処理を行うことによって多結晶シリコン層8aの上面を綺麗にすると良い。   Next, as shown in FIG. 20, the silicon nitride film 15 is removed by etching. In this case, it is preferable to clean the upper surface of the polycrystalline silicon layer 8a by performing a wet etching process.

次に、図21に示すように、多結晶シリコン層8aの上にシリコン材を選択成長させる。この処理を行うことによりシリコンの膜厚を増加させると共にシリコンの上面を上に凸の湾曲形状となるように構成する。尚、図21内には、選択成長処理した部分に符号8bを付している。シリコンの選択成長処理は、例えばジクロルシランと塩酸とを原料ガスに用い、600〜900℃程度でガスを反応させることにより行われる。この選択成長処理が行われると、多結晶シリコン層8a上にはシリコン層8bが選択成長するがそれ以外の領域には成長しない。   Next, as shown in FIG. 21, a silicon material is selectively grown on the polycrystalline silicon layer 8a. By performing this process, the thickness of the silicon is increased, and the upper surface of the silicon is configured to have a convex curved shape. In FIG. 21, reference numeral 8b is assigned to the portion subjected to the selective growth processing. The silicon selective growth process is performed, for example, by using dichlorosilane and hydrochloric acid as source gases and reacting the gases at about 600 to 900 ° C. When this selective growth process is performed, the silicon layer 8b is selectively grown on the polycrystalline silicon layer 8a, but is not grown in other regions.

選択成長処理が進行し電極間絶縁膜11の上面にまで達すると、シリコン層8bが電極間絶縁膜11の上面から上方に対してさらに成長処理が進行すると共に、隣接する電極間絶縁膜11の上に張り出すように成長を進める。つまり、選択成長処理が行われることによって最初縦方向に成長しシリコン層8bの膜厚を増加させるが、電極間絶縁膜11の上面に達するとY方向にも若干成長するようになる。このとき、処理時間を調整することによって、電極間絶縁膜11の上面に張り出させると共にY方向に隣り合うシリコン層8bとは非接触状態に形成する。   When the selective growth process proceeds and reaches the upper surface of the interelectrode insulating film 11, the silicon layer 8 b further grows upward from the upper surface of the interelectrode insulating film 11, and the adjacent interelectrode insulating film 11. Promote growth so that it projects upward. That is, by performing the selective growth process, the film grows first in the vertical direction and increases the thickness of the silicon layer 8b, but when it reaches the upper surface of the interelectrode insulating film 11, it grows slightly in the Y direction. At this time, by adjusting the processing time, the silicon layer 8b is formed on the upper surface of the interelectrode insulating film 11 and is not in contact with the silicon layer 8b adjacent in the Y direction.

次に、図3(b)に示すように、シリコン層8bの上にコバルト等の金属をスパッタ処理し、熱処理を行うことによってシリコン層8bの上部の少なくとも一部を金属と化合させて、シリコン層8bの少なくとも一部をシリサイド化することで金属シリサイド膜9を形成する。次に、未反応の金属を除去することによって積層ゲート電極10を完成させる。   Next, as shown in FIG. 3 (b), a metal such as cobalt is sputtered on the silicon layer 8b, and heat treatment is performed to combine at least a part of the upper portion of the silicon layer 8b with the metal. A metal silicide film 9 is formed by siliciding at least a part of the layer 8b. Next, the stacked gate electrode 10 is completed by removing unreacted metal.

以降の処理では、従来の方法によって積層ゲート電極10の上に層間絶縁膜およびメタル配線層(何れも図示せず)を形成する。これによりフラッシュメモリ装置1を完成させることができる。   In the subsequent processing, an interlayer insulating film and a metal wiring layer (both not shown) are formed on the laminated gate electrode 10 by a conventional method. Thereby, the flash memory device 1 can be completed.

以上、説明したように、本実施形態に係る製造方法によれば、インターポリ絶縁膜7の上に薄い多結晶シリコン層8aを形成し、層5〜8aを複数に分断し、この分断領域内に電極間絶縁膜11を埋め込んでから多結晶シリコン層8aの上にシリコン層8bを選択成長し、シリコン層8bの少なくとも一部をシリサイド化しているため、電極間絶縁膜11を埋め込むときにアスペクト比を従来に比較して低くした状態で埋め込むことができ、電極間絶縁膜11内に対する埋込性が良好となり、電極間絶縁膜11の均一性を向上できる。   As described above, according to the manufacturing method according to the present embodiment, the thin polycrystalline silicon layer 8a is formed on the interpoly insulating film 7, and the layers 5 to 8a are divided into a plurality of parts. After the interelectrode insulating film 11 is embedded in, the silicon layer 8b is selectively grown on the polycrystalline silicon layer 8a, and at least a part of the silicon layer 8b is silicided. It is possible to embed in a state where the ratio is lower than in the conventional case, the embeddability in the interelectrode insulating film 11 is improved, and the uniformity of the interelectrode insulating film 11 can be improved.

また、シリコン層8bを選択成長する工程では、当該シリコン層8bの上部が電極間絶縁膜11の上面より上方に位置するように選択成長させているため、従来に比較してY方向の断面積を増加させることができ、制御ゲート電極CGの低抵抗化を図ることができる。   Further, in the step of selectively growing the silicon layer 8b, since the upper portion of the silicon layer 8b is selectively grown so as to be located above the upper surface of the interelectrode insulating film 11, the cross-sectional area in the Y direction as compared with the prior art is increased. The resistance of the control gate electrode CG can be reduced.

また、シリコン層8bを選択成長する工程では、電極間絶縁膜11上にシリコン層8bを張り出して形成しているため、従来に比較してY方向の断面積を増加させることができ、制御ゲート電極CGの低抵抗化を図ることができる。   Further, in the step of selectively growing the silicon layer 8b, since the silicon layer 8b is formed so as to protrude on the interelectrode insulating film 11, the cross-sectional area in the Y direction can be increased compared to the conventional case, and the control gate can be increased. The resistance of the electrode CG can be reduced.

また、制御ゲート電極CG(シリコン層8b、金属シリサイド膜9)を、隣接する電極間絶縁膜11上に張り出して形成しているため、従来に比較してY方向の断面積を増加させることができ、制御ゲート電極CGの低抵抗化を図ることができる。
シリコン層8bを選択成長する前に、シリコン層8bの上面をウェットエッチング処理するため、複数の積層ゲート電極10を構成するシリコン層8bを均一に成長させることができる。
Further, since the control gate electrode CG (silicon layer 8b, metal silicide film 9) is formed to protrude on the adjacent interelectrode insulating film 11, the cross-sectional area in the Y direction can be increased as compared with the conventional case. In addition, the resistance of the control gate electrode CG can be reduced.
Since the upper surface of the silicon layer 8b is wet-etched before the silicon layer 8b is selectively grown, the silicon layers 8b constituting the plurality of stacked gate electrodes 10 can be grown uniformly.

(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
半導体基板としてp型のシリコン基板2に適用した実施形態を示したが、本発明では他の材料の半導体基板を適用しても良い。
第1のゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜5に適用した実施形態を示したが、本発明では他材料のゲート絶縁膜を適用しても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
Although an embodiment in which the p-type silicon substrate 2 is applied as a semiconductor substrate has been described, a semiconductor substrate of another material may be applied in the present invention.
Although the embodiment in which the silicon oxide film 5 is applied as the first gate insulating film has been described, a gate insulating film of another material may be applied in the present invention.

STI構造の素子分離領域Sbを構成した実施形態を示したが、必要に応じて構成すればよい。
電極間絶縁膜11としてシリコン酸化膜に適用した実施形態を示したが、本発明では他材料の電極間絶縁膜11を適用しても良い。
Although the embodiment in which the element isolation region Sb having the STI structure is configured has been described, it may be configured as necessary.
Although an embodiment in which a silicon oxide film is applied as the interelectrode insulating film 11 is shown, the interelectrode insulating film 11 of another material may be applied in the present invention.

インターポリ絶縁膜7(第2のゲート絶縁膜)としてONO膜に適用した実施形態を示したが、本発明ではNONON膜(シリコン窒化膜−シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜−シリコン窒化膜)等による酸化膜層や窒化膜層の積層構造や他の高誘電率材料を適用しても良い。   Although an embodiment in which an ONO film is applied as the interpoly insulating film 7 (second gate insulating film) has been shown, the present invention is a nonon film (silicon nitride film-silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film-silicon nitride). A laminated structure of an oxide film layer or a nitride film layer or other high dielectric constant material may be applied.

制御ゲート電極CGの基層材として多結晶シリコン層8aを適用した実施形態を示したが、本発明では他材料を適用しても良い。
制御ゲート電極CGの上部をシリサイド化する金属としてコバルトを適用した実施形態を示したが、タングステン等の他の金属を適用しても良い。
Although the embodiment in which the polycrystalline silicon layer 8a is applied as the base layer material of the control gate electrode CG has been shown, other materials may be applied in the present invention.
Although the embodiment in which cobalt is applied as the metal for siliciding the upper portion of the control gate electrode CG has been described, other metals such as tungsten may be applied.

積層ゲート電極は2層に限られず、本発明では3層以上の多層ゲート電極構造を適用しても良い。
フラッシュメモリ装置1に適用した実施形態を示したが、他の不揮発性半導体記憶装置などの半導体装置に適用しても良い。
The stacked gate electrode is not limited to two layers, and a multilayer gate electrode structure of three or more layers may be applied in the present invention.
Although the embodiment applied to the flash memory device 1 is shown, it may be applied to other semiconductor devices such as a nonvolatile semiconductor memory device.

本発明の一実施形態におけるフラッシュメモリ装置内のメモリセル領域の電気的構成の一部を示す図The figure which shows a part of electrical structure of the memory cell area | region in the flash memory device in one Embodiment of this invention. メモリセル領域の一部のレイアウトパターンを模式的に示す平面図A plan view schematically showing a layout pattern of a part of a memory cell region (a)は図2のA−A線に沿って示す模式的な縦断面図、(b)は図2のB−B線に沿って示す模式的な縦断面図(A) is a typical longitudinal cross-sectional view shown along the AA line of FIG. 2, (b) is a schematic longitudinal cross-sectional view shown along the BB line of FIG. 製造途中における図3(a)対応図(その1)3A corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 1) 製造途中における図3(a)対応図(その2)3A corresponding diagram in the middle of manufacture (part 2) 製造途中における図3(a)対応図(その3)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 3) 製造途中における図3(a)対応図(その4)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 4) 製造途中における図3(a)対応図(その5)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 5) 製造途中における図3(a)対応図(その6)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacture (No. 6) 製造途中における図3(a)対応図(その7)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 7) 製造途中における図3(a)対応図(その8)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacture (No. 8) 製造途中における図3(a)対応図(その9)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacture (No. 9) 製造途中における図3(a)対応図(その10)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 10) 製造途中における図3(a)対応図(その11)FIG. 3A corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 11) 製造途中における図3(b)対応図(その1)3B corresponding diagram in the middle of manufacture (part 1) 製造途中における図3(b)対応図(その2)3B corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 2) 製造途中における図3(b)対応図(その3)3B corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 3) 製造途中における図3(b)対応図(その4)FIG. 3B corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 4) 製造途中における図3(b)対応図(その5)FIG. 3B corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 5) 製造途中における図3(b)対応図(その6)FIG. 3B corresponding diagram in the middle of manufacture (No. 6) 製造途中における図3(b)対応図(その7)FIG. 3B corresponding diagram in the middle of manufacturing (part 7)

符号の説明Explanation of symbols

図面中、1はフラッシュメモリ装置(半導体装置)、2はシリコン基板(半導体基板)、3は素子分離溝(溝)、5はシリコン酸化膜(第1のゲート絶縁膜)、6は多結晶シリコン層、8aは多結晶シリコン層(制御ゲート電極の基層材)、8bはシリコン層(シリコン材)、9は金属シリサイド膜、9aは上側縁部(張出部)、10は積層ゲート電極、11は電極間絶縁膜、FGは浮遊ゲート電極、CGは制御ゲート電極を示す。   In the drawings, 1 is a flash memory device (semiconductor device), 2 is a silicon substrate (semiconductor substrate), 3 is an element isolation trench (groove), 5 is a silicon oxide film (first gate insulating film), and 6 is polycrystalline silicon. 8a is a polycrystalline silicon layer (base material of the control gate electrode), 8b is a silicon layer (silicon material), 9 is a metal silicide film, 9a is an upper edge (overhang), 10 is a laminated gate electrode, 11 Denotes an interelectrode insulating film, FG denotes a floating gate electrode, and CG denotes a control gate electrode.

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜の上に並設された複数の積層ゲート電極と、
隣り合う前記複数の積層ゲート電極間に形成された電極間絶縁膜とを備え、
前記複数の積層ゲート電極は互いに分断して形成され、それぞれ、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲート電極上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成されると共に隣接する前記電極間絶縁膜上に張り出した張出部を備えた制御ゲート電極とを備えていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A first gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
A plurality of stacked gate electrodes arranged in parallel on the first gate insulating film;
An inter-electrode insulating film formed between the plurality of adjacent stacked gate electrodes,
The plurality of stacked gate electrodes are formed separately from each other, and each includes a floating gate electrode formed on the first gate insulating film, a second gate insulating film formed on the floating gate electrode, A semiconductor device comprising: a control gate electrode that is formed on the second gate insulating film and has an overhanging portion that protrudes on the adjacent interelectrode insulating film.
半導体基板上に第1のゲート絶縁膜材を形成する工程と、
前記第1のゲート絶縁膜材上に浮遊ゲート電極材を形成する工程と、
前記浮遊ゲート電極材上に第2のゲート絶縁膜材を形成する工程と、
前記第2のゲート絶縁膜材の上にシリコン材による制御ゲート電極の基層材を形成する工程と、
前記制御ゲート電極の基層材、第2のゲート絶縁膜材、浮遊ゲート電極材を複数に分断する工程と、
前記複数に分断した分断領域内に電極間絶縁膜を埋込む工程と、
前記シリコン材を選択成長する工程と、
前記選択成長したシリコン材の少なくとも一部をシリサイド化する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first gate insulating film material on the semiconductor substrate;
Forming a floating gate electrode material on the first gate insulating film material;
Forming a second gate insulating film material on the floating gate electrode material;
Forming a base material of a control gate electrode made of a silicon material on the second gate insulating film material;
Dividing the base material of the control gate electrode, the second gate insulating film material, and the floating gate electrode material into a plurality of parts;
Embedding an inter-electrode insulating film in the divided region divided into the plurality,
Selectively growing the silicon material;
And a step of siliciding at least a part of the selectively grown silicon material.
半導体基板上に第1のゲート絶縁膜材を形成する工程と、
前記第1のゲート絶縁膜材上に浮遊ゲート電極材を形成する工程と、
前記半導体基板の表面内の第1の方向に沿って前記浮遊ゲート電極材、第1のゲート絶縁膜材、半導体基板に溝を形成する工程と、
前記半導体基板の表面から上方に突出すると共に浮遊ゲート電極材の少なくとも一部を露出させるように前記溝内に素子分離絶縁膜を形成する工程と、
前記浮遊ゲート電極材および前記素子分離絶縁膜上に第2のゲート絶縁膜材を形成する工程と、
前記第2のゲート絶縁膜材の上にシリコン材による制御ゲート電極の基層材を形成する工程と、
前記制御ゲート電極の基層材、第2のゲート絶縁膜材、浮遊ゲート電極材を前記第1の方向に交差する第2の方向に沿って複数に分断する工程と、
前記複数に分断した分断領域内に電極間絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン材を選択成長する工程と、
前記選択成長したシリコン材の少なくとも一部をシリサイド化する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first gate insulating film material on the semiconductor substrate;
Forming a floating gate electrode material on the first gate insulating film material;
Forming a trench in the floating gate electrode material, the first gate insulating film material, and the semiconductor substrate along a first direction in the surface of the semiconductor substrate;
Forming an element isolation insulating film in the trench so as to protrude upward from the surface of the semiconductor substrate and expose at least part of the floating gate electrode material;
Forming a second gate insulating film material on the floating gate electrode material and the element isolation insulating film;
Forming a base material of a control gate electrode made of a silicon material on the second gate insulating film material;
Dividing the base material of the control gate electrode, the second gate insulating film material, and the floating gate electrode material into a plurality along a second direction intersecting the first direction;
Forming an inter-electrode insulating film in the plurality of divided regions;
Selectively growing the silicon material;
And a step of siliciding at least a part of the selectively grown silicon material.
前記シリコン材を選択成長する工程では、当該シリコン材の上部が前記分断領域内の電極間絶縁膜の上面より上方に位置するように選択成長することを特徴とする請求項2または3記載の半導体装置の製造方法。   4. The semiconductor according to claim 2, wherein in the step of selectively growing the silicon material, the silicon material is selectively grown so that an upper portion of the silicon material is positioned above an upper surface of an interelectrode insulating film in the divided region. Device manufacturing method. 前記シリコン材を選択成長する工程では、前記分断領域内の電極間絶縁膜上に当該シリコン材を張り出して形成することを特徴とする請求項2ないし4の何れかに記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein in the step of selectively growing the silicon material, the silicon material is formed so as to protrude on an interelectrode insulating film in the dividing region. .
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