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JP2003234421A - Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same

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Publication number
JP2003234421A
JP2003234421A JP2002029720A JP2002029720A JP2003234421A JP 2003234421 A JP2003234421 A JP 2003234421A JP 2002029720 A JP2002029720 A JP 2002029720A JP 2002029720 A JP2002029720 A JP 2002029720A JP 2003234421 A JP2003234421 A JP 2003234421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
word line
insulating film
selected word
lower gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002029720A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Arai
雅利 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2002029720A priority Critical patent/JP2003234421A/en
Publication of JP2003234421A publication Critical patent/JP2003234421A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 選択ワードラインの低抵抗化を実現し、か
つ、チップ面積が縮小化された不揮発性半導体記憶装置
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 上部ゲート電極5と下部ゲート電極3と
ゲート電極5、3間に位置する電極間絶縁膜4とを有
し、かつ上部ゲート電極5が部分的に除去されている選
択ワードライン21と、上部ゲート電極5と下部ゲート
電極3とゲート電極5、3間に位置する電極間絶縁膜4
とを有するメモリセルワードライン22と、上部ゲート
電極5が部分的に除去された領域内に、下部ゲート電極
3に電気的に接するように配置されたコンタクト12
と、上部ゲート電極5に電気的に接するように配置され
たコンタクト12とを備えた不揮発性半導体記憶装置で
あって、下部ゲート電極3は、多結晶シリコンまたは非
結晶シリコンで形成され、下部ゲート電極3の側面の少
なくとも一部にシリサイド層11を備える。
[PROBLEMS] To provide a nonvolatile semiconductor memory device in which the resistance of a selected word line is reduced and the chip area is reduced, and a method of manufacturing the same. SOLUTION: A selected word line 21 having an upper gate electrode 5, a lower gate electrode 3, an inter-electrode insulating film 4 located between the gate electrodes 5, 3 and wherein the upper gate electrode 5 is partially removed. And an inter-electrode insulating film 4 located between the upper gate electrode 5, the lower gate electrode 3, and the gate electrodes 5, 3.
And a contact 12 disposed in a region where the upper gate electrode 5 is partially removed so as to be in electrical contact with the lower gate electrode 3.
And a contact 12 arranged so as to be in electrical contact with the upper gate electrode 5. The lower gate electrode 3 is made of polycrystalline silicon or amorphous silicon, A silicide layer 11 is provided on at least a part of the side surface of the electrode 3.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セレクトトランジ
スタととメモリトランジスタを有する不揮発性半導体記
憶装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a select transistor and a memory transistor, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】セレクトトランジスタとメモリトランジ
スタを有する不揮発性半導体記憶装置について説明す
る。このような不揮発性半導体記憶装置は、例えば特開
平11−177068号公報に示されている。
2. Description of the Related Art A non-volatile semiconductor memory device having a select transistor and a memory transistor will be described. Such a non-volatile semiconductor memory device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-177068.

【0003】図9(a)は、従来の不揮発性半導体記憶
装置の構成を示す断面図である。シリコン基板101上
にトンネル膜102が形成され、その上に、セレクトト
ランジスタの構成要素である選択ワードライン121
と、メモリトランジスタの構成要素であるメモリセルワ
ードライン122がそれぞれ形成されている。選択ワー
ドライン121およびメモリセルワードライン122
は、それぞれ上部ゲート電極105と下部ゲート電極1
03と電極間絶縁膜104で構成され、電極間絶縁膜1
04は、上部ゲート電極105と下部ゲート電極103
の間に位置する。
FIG. 9A is a sectional view showing the structure of a conventional nonvolatile semiconductor memory device. A tunnel film 102 is formed on a silicon substrate 101, and a select word line 121 which is a constituent element of a select transistor is formed on the tunnel film 102.
And a memory cell word line 122 which is a constituent element of the memory transistor. Selected word line 121 and memory cell word line 122
Are the upper gate electrode 105 and the lower gate electrode 1 respectively.
03 and the interelectrode insulating film 104, the interelectrode insulating film 1
04 is an upper gate electrode 105 and a lower gate electrode 103
Located between.

【0004】選択ワードライン121およびメモリセル
ワードライン122の両サイドのシリコン基板101に
は、第1、第2の不純物拡散層107、109が形成さ
れている。また、選択ワードライン121およびメモリ
セルワードライン122の側壁には側壁絶縁膜108が
設置され、選択ワードライン121およびメモリセルワ
ードライン122の上部と不純物拡散層107、109
表面はシリサイド層111で覆われている。
First and second impurity diffusion layers 107 and 109 are formed on the silicon substrate 101 on both sides of the selected word line 121 and the memory cell word line 122. A sidewall insulating film 108 is provided on the sidewalls of the selected word line 121 and the memory cell word line 122, and the upper portions of the selected word line 121 and the memory cell word line 122 and the impurity diffusion layers 107 and 109.
The surface is covered with the silicide layer 111.

【0005】また、図9(b)は図9(a)のA−A′
断面図であり、選択ワードライン121の、配線層(図
示せず)と接続されるコンタクト112を示している。
コンタクト112は、シリコン基板101に絶縁体であ
る素子分離絶縁膜106が形成された箇所の上部に形成
されている。図9(b)に示すように、上部ゲート電極
105と電極間絶縁膜104との一部が開口され、下部
ゲート電極103上にシリサイド層111が形成されて
いて、コンタクト112と接続されている。
Further, FIG. 9B is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 9A.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a contact 112 of the selected word line 121 connected to a wiring layer (not shown).
The contact 112 is formed on the silicon substrate 101 where the element isolation insulating film 106, which is an insulator, is formed. As shown in FIG. 9B, a part of the upper gate electrode 105 and the inter-electrode insulating film 104 is opened, a silicide layer 111 is formed on the lower gate electrode 103, and connected to the contact 112. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図示はしていないが、
メモリセルワードライン122を配線層と接続するに
は、コンタクト112を上部ゲート電極105上に設置
する。図9(a)に示すように、上部ゲート電極105
には、低抵抗であるシリサイド層111が形成されてい
るため、メモリセルワードライン122は、十分低抵抗
化できる。
Although not shown,
In order to connect the memory cell word line 122 to the wiring layer, the contact 112 is placed on the upper gate electrode 105. As shown in FIG. 9A, the upper gate electrode 105
Since the silicide layer 111 having a low resistance is formed in the memory cell word line 122, the resistance of the memory cell word line 122 can be sufficiently reduced.

【0007】一方、選択ワードライン121の場合は、
コンタクト112を下部ゲート電極103上に設置す
る。図9(b)に示すように、下部ゲート電極103に
おいて、低抵抗であるシリサイド層111が形成されて
いるのは、コンタクト112が形成されている箇所のみ
で、それ以外の箇所は、全て絶縁膜に囲まれている。そ
のため、低抵抗化されることはない。したがって、選択
ワードライン121は、メモリセルワードライン122
と比較して極めて大きい抵抗値になる。それにより生じ
る遅延を解決するために、多数の裏打ちコンタクトを形
成する必要がある。裏打ちコンタクト数は選択ワードラ
イン121の抵抗に律則され、実際にはかなり多数を必
要とする。そのため、不揮発性半導体記憶装置のチップ
面積が増大してしまうという問題があった。
On the other hand, in the case of the selected word line 121,
The contact 112 is placed on the lower gate electrode 103. As shown in FIG. 9B, in the lower gate electrode 103, the silicide layer 111 having a low resistance is formed only in the portion where the contact 112 is formed, and the other portions are all insulated. Surrounded by membranes. Therefore, the resistance is not lowered. Therefore, the selected word line 121 is the memory cell word line 122.
It has an extremely large resistance value compared with. To overcome the delays that result, it is necessary to form a large number of backing contacts. The number of backing contacts is limited by the resistance of the selected word line 121, and actually requires a large number. Therefore, there is a problem that the chip area of the nonvolatile semiconductor memory device increases.

【0008】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、選択ワードラインの低抵抗化を実現し、かつ、
チップ面積が縮小化された不揮発性半導体記憶装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, realizes a low resistance of a selected word line, and
An object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device having a reduced chip area and a manufacturing method thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置は、第1の上部ゲート電極と第1の下部ゲート
電極と前記第1の上部ゲート電極および前記第1の下部
ゲート電極間に位置する第1の電極間絶縁膜とを有し、
かつ前記第1の上部ゲート電極が部分的に除去されてい
る選択ワードラインと、第2の上部ゲート電極と第2の
下部ゲート電極と前記第2の上部ゲート電極および前記
第2の下部ゲート電極間に位置する第2の電極間絶縁膜
とを有するメモリセルワードラインと、前記第1の上部
ゲート電極が部分的に除去された領域内に、前記第1の
下部ゲート電極に電気的に接するように配置された第1
のコンタクトと、前記第2の上部ゲート電極に電気的に
接するように配置された第2のコンタクトとを備えた不
揮発性半導体記憶装置であって、前記第1の下部ゲート
電極は、多結晶シリコンまたは非結晶シリコンで形成さ
れ、前記第1の下部ゲート電極の側面の少なくとも一部
にシリサイド層を備えている。それにより、選択ワード
ラインは、低抵抗であるシリサイド層を備えることとな
るので、抵抗が大幅に低減され、裏打ちコンタクトを少
数化することが可能となる。そのため、チップを小面積
化することができる。
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a first upper gate electrode, a first lower gate electrode, the first upper gate electrode, and the first lower gate electrode. A first inter-electrode insulating film located,
And a selected word line in which the first upper gate electrode is partially removed, a second upper gate electrode, a second lower gate electrode, the second upper gate electrode, and the second lower gate electrode. A memory cell word line having a second inter-electrode insulating film located between the memory cell word line and a region where the first upper gate electrode is partially removed is electrically connected to the first lower gate electrode. First arranged as
And a second contact arranged so as to make electrical contact with the second upper gate electrode, wherein the first lower gate electrode is made of polycrystalline silicon. Alternatively, it is formed of amorphous silicon and has a silicide layer on at least a part of a side surface of the first lower gate electrode. As a result, the selected word line is provided with the silicide layer having a low resistance, so that the resistance is significantly reduced and the number of backing contacts can be reduced. Therefore, the area of the chip can be reduced.

【0010】また、好ましくは、前記選択ワードライン
および前記メモリセルワードラインが形成されている半
導体基板上の所定箇所には、素子分離絶縁膜が形成さ
れ、前記選択ワードライン同士の間の少なくとも一部の
前記素子分離絶縁膜が開口され、露出された前記シリコ
ン基板表面に不純物拡散層を備える。それにより、ソー
スラインが自己整合的に拡散層のみで形成されるため、
選択ワードライン間あるいはメモリセルワードライン間
の距離を最小に設定することが可能となり、小チップ面
積化が可能となる。
Further, preferably, an element isolation insulating film is formed at a predetermined position on the semiconductor substrate where the selected word line and the memory cell word line are formed, and at least one of the selected word lines is located between the selected word lines. The element isolation insulating film is opened, and an impurity diffusion layer is provided on the exposed surface of the silicon substrate. As a result, the source line is formed by only the diffusion layer in a self-aligned manner,
The distance between the selected word lines or the memory cell word lines can be set to the minimum, and the chip area can be reduced.

【0011】また、前記シリサイド層が、前記選択ワー
ドライン側面のどちらか片方の面のみに存在するように
してもよい。
Further, the silicide layer may be present only on one of the side surfaces of the selected word line.

【0012】本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方
法は、半導体基板上の一部に素子分離絶縁膜を形成する
工程と、トンネル絶縁膜、下部ゲート電極、電極間絶縁
膜および上部ゲート電極を積層形成して、選択ワードラ
インとメモリセルワードラインを形成する工程と、前記
選択ワードラインの前記上部ゲート電極の少なくとも一
部を除去する工程と、前記選択ワードラインと前記メモ
リセルワードラインの側壁に側壁絶縁膜を形成する工程
と、前記選択ワードラインの前記側壁絶縁膜を、前記選
択ワードラインの下部ゲート電極の側壁の一部が露出す
るまでエッチバックする工程と、前記選択ワードライン
の下部ゲート電極の少なくとも一部をシリサイド化する
工程とを備えている。それにより、低抵抗であるシリサ
イド層を備える選択ワードラインを形成することができ
る。そのため、不揮発性半導体記憶装置の裏打ちコンタ
クを少数化して、チップを小面積化することができる。
A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises a step of forming an element isolation insulating film on a part of a semiconductor substrate, a tunnel insulating film, a lower gate electrode, an interelectrode insulating film and an upper gate electrode. Stacking to form a selected word line and a memory cell word line; removing at least a portion of the upper gate electrode of the selected word line; and sidewalls of the selected word line and the memory cell word line. Forming a sidewall insulating film on the sidewall of the selected word line, etching the sidewall insulating film of the selected word line until a part of the sidewall of the lower gate electrode of the selected word line is exposed, and lowering the sidewall of the selected word line. And a step of silicidizing at least a part of the gate electrode. Thereby, the selected word line including the silicide layer having a low resistance can be formed. Therefore, the number of backing contacts of the nonvolatile semiconductor memory device can be reduced and the chip area can be reduced.

【0013】また、好ましくは、前記選択ワードライン
の前記側壁絶縁膜を、前記選択ワードラインの下部ゲー
ト電極の側壁の一部が露出するまでエッチバックする工
程において、同時に、前記素子分離絶縁膜の少なくとも
一部を除去し、前記半導体基板を露出させることとす
る。それにより、ソースラインが自己整合的に形成され
る。そのため、製造工程を増加させることなく、選択ワ
ードライン間あるいはメモリセルワードライン間の距離
を最小に設定することが可能となり、さらにチップ面積
を小さくすることができる。
Further, preferably, in the step of etching back the side wall insulating film of the selected word line until a part of the side wall of the lower gate electrode of the selected word line is exposed, at the same time, the device isolation insulating film is formed. At least a part of the semiconductor substrate is removed to expose the semiconductor substrate. Thereby, the source line is formed in a self-aligned manner. Therefore, the distance between the selected word lines or the memory cell word lines can be set to the minimum without increasing the manufacturing process, and the chip area can be further reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の実施の
形態1にかかる不揮発性半導体記憶装置およびその製造
方法について図を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

【0015】図1および図2は、不揮発性半導体記憶装
置の製造工程を示す断面図である。なお、図2は、図1
の続きの工程を示している。また、図3および図4は、
素子分離絶縁膜上での製造工程を示す断面図であって、
すなわち、選択ワードライン21およびメモリセルワー
ドライン22と、配線層とを電気的に接続するコンタク
トを形成する素子分離領域での断面図である。なお、図
4は、図3の続きの工程である。
1 and 2 are sectional views showing a manufacturing process of a nonvolatile semiconductor memory device. Note that FIG. 2 corresponds to FIG.
The subsequent process of is shown. In addition, FIG. 3 and FIG.
It is a cross-sectional view showing a manufacturing process on the element isolation insulating film,
That is, it is a cross-sectional view of an element isolation region that forms a contact that electrically connects the selected word line 21 and the memory cell word line 22 to the wiring layer. Note that FIG. 4 is a process subsequent to FIG.

【0016】まず、図3(a)に示すように、素子分離
領域において、半導体基板であるシリコン基板1に素子
分離絶縁膜6を形成する。次に、図1(a)および図3
(a)に示すように、シリコン基板1および素子分離絶
縁膜6上に、選択ワードライン21およびメモリセルワ
ードライン22を形成する。具体的には、まず、トンネ
ル膜2を10nm形成する。トンネル膜2上に、n型多
結晶シリコン膜を100〜300nm堆積して下部ゲー
ト電極3を形成する。下部ゲート電極3上に、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の積層膜
を、シリコン酸化膜換算で10〜30nm堆積し、電極
間絶縁膜4を形成する。電極間絶縁膜4上に、n型多結
晶シリコン膜を100〜300nm堆積して上部ゲート
電極5を形成する。その後、フォトレジストをマスクに
して所定の位置にパターニングし、選択ワードライン2
1とメモリセルワードライン22を形成する。なお、上
部ゲート電極5および下部ゲート電極3は、非結晶シリ
コンを用いて形成してもよい。
First, as shown in FIG. 3A, an element isolation insulating film 6 is formed on a silicon substrate 1 which is a semiconductor substrate in an element isolation region. Next, FIG. 1A and FIG.
As shown in (a), the selected word line 21 and the memory cell word line 22 are formed on the silicon substrate 1 and the element isolation insulating film 6. Specifically, first, the tunnel film 2 is formed to have a thickness of 10 nm. An n-type polycrystalline silicon film is deposited on the tunnel film 2 in a thickness of 100 to 300 nm to form a lower gate electrode 3. A laminated film of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film is deposited on the lower gate electrode 3 in a thickness of 10 to 30 nm in terms of a silicon oxide film to form an interelectrode insulating film 4. An n-type polycrystalline silicon film is deposited on the inter-electrode insulating film 4 to a thickness of 100 to 300 nm to form an upper gate electrode 5. After that, using the photoresist as a mask, patterning is performed at a predetermined position, and the selected word line 2
1 and the memory cell word line 22 are formed. The upper gate electrode 5 and the lower gate electrode 3 may be formed using amorphous silicon.

【0017】さらに、図3(b)に示すように、選択ワ
ードライン21の上部ゲート電極5および電極間絶縁膜
4を除去する。
Further, as shown in FIG. 3B, the upper gate electrode 5 and the interelectrode insulating film 4 of the selected word line 21 are removed.

【0018】次に、図1(b)に示すように、シリコン
基板1に、第1の不純物拡散層7を、例えば、P+:1
0〜50keV、5×10-12〜5×10-15cm-2の条
件で形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a first impurity diffusion layer 7 is formed on the silicon substrate 1, for example, P + : 1.
It is formed under the conditions of 0 to 50 keV and 5 × 10 −12 to 5 × 10 −15 cm −2 .

【0019】次に、表面にシリコン酸化膜を100〜2
00nm堆積した後に全面エッチバックすることによ
り、図1(c)および図3(c)に示すように、選択ワ
ードライン21およびメモリセルワードライン22の側
壁に側壁絶縁膜8を形成する。
Next, a silicon oxide film is formed on the surface by 100 to 2
After depositing 00 nm, the entire surface is etched back to form the sidewall insulating film 8 on the sidewalls of the selected word line 21 and the memory cell word line 22, as shown in FIGS. 1C and 3C.

【0020】次に、図1(d)に示すように、シリコン
基板1に第2の不純物拡散層9を、例えばAs+:10
〜50keV、1×10-14〜1×10-16cm-2の条件
で形成する。
Next, as shown in FIG. 1D, a second impurity diffusion layer 9 is formed on the silicon substrate 1, for example, As + : 10.
˜50 keV, 1 × 10 −14 to 1 × 10 −16 cm −2 .

【0021】次に、図2(e)および図3(d)に示す
ように、フォトレジスト10を選択ワードライン21が
露出するように開口して形成する。このようにして、図
2(e)に示すように、選択ワードライン21の上部ゲ
ート電極5および下部ゲート電極3の少なくとも一部が
露出するまで側壁絶縁膜8をエッチバックする。また、
素子分離絶縁膜6上では、図3(d)に示すように、選
択ワードライン21の下部ゲート電極3の側面が露出
し、かつ素子分離絶縁膜6の一部がエッチング除去され
る。
Next, as shown in FIGS. 2E and 3D, a photoresist 10 is formed by opening so that the selected word line 21 is exposed. Thus, as shown in FIG. 2E, the sidewall insulating film 8 is etched back until at least a part of the upper gate electrode 5 and the lower gate electrode 3 of the selected word line 21 is exposed. Also,
On the element isolation insulating film 6, as shown in FIG. 3D, the side surface of the lower gate electrode 3 of the selected word line 21 is exposed, and part of the element isolation insulating film 6 is removed by etching.

【0022】次に、フォトレジスト10を除去して、全
面にチタンやコバルトなどの高融点金属を堆積し、熱処
理を行うことにより、図2(f)および図4(e)に示
すように、シリコンが露出している部分にシリサイド層
11を形成する。なお、図2(f)においては、電極間
絶縁膜4の側面にはシリサイド層が形成されていない
が、シリサイド化の条件によっては電極間絶縁膜4の側
面にもシリサイド層11が形成され、上部ゲート電極5
と下部ゲート電極3が完全に短絡する場合もある。
Next, the photoresist 10 is removed, a refractory metal such as titanium or cobalt is deposited on the entire surface, and a heat treatment is performed, as shown in FIGS. 2 (f) and 4 (e). A silicide layer 11 is formed on the exposed portion of silicon. 2F, the silicide layer is not formed on the side surface of the interelectrode insulating film 4, but the silicide layer 11 is also formed on the side surface of the interelectrode insulating film 4 depending on the silicidation conditions. Upper gate electrode 5
There is also a case where the lower gate electrode 3 is completely short-circuited.

【0023】最後に、図4(f)に示すように、選択ワ
ードライン21の下部ゲート電極3上およびメモリセル
ワードライン22の上部ゲート電極5上にコンタクト1
2を形成して、不揮発性半導体記憶装置が完成する。コ
ンタクト12は、選択ワードライン21およびメモリセ
ルワードライン22と、配線層(図示せず)とを電気的
に接続するためのものである。このとき、図示していな
いが、ドレインおよびソース拡散層上にもコンタクトが
形成される。
Finally, as shown in FIG. 4F, the contact 1 is formed on the lower gate electrode 3 of the selected word line 21 and the upper gate electrode 5 of the memory cell word line 22.
2 is formed to complete the nonvolatile semiconductor memory device. The contact 12 is for electrically connecting the selected word line 21 and the memory cell word line 22 to a wiring layer (not shown). At this time, although not shown, contacts are also formed on the drain and source diffusion layers.

【0024】このようにして製造された不揮発性半導体
記憶装置によれば、選択ワードライン21の下部ゲート
電極3の側面には、図2(f)および図4(f)に示す
ように、シリサイド層11が形成されている。それによ
り、選択ワードライン21の抵抗は、大幅に低減され、
裏打ちコンタクトの少数化が可能となる。そのため、不
揮発性半導体記憶装置のチップ面積を、さらに小さくす
ることが可能となる。
According to the nonvolatile semiconductor memory device manufactured as described above, silicide is formed on the side surface of the lower gate electrode 3 of the selected word line 21 as shown in FIGS. 2 (f) and 4 (f). The layer 11 is formed. As a result, the resistance of the selected word line 21 is significantly reduced,
It is possible to reduce the number of backing contacts. Therefore, the chip area of the nonvolatile semiconductor memory device can be further reduced.

【0025】(実施の形態2)本発明の実施の形態2に
かかる不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法につ
いて図を用いて説明する。
(Second Embodiment) A nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

【0026】図5および図6は、不揮発性半導体記憶装
置の製造工程を示す断面図である。なお、図6は、図5
の続きの工程を示している。また、図7および図8は、
素子分離絶縁膜上での製造工程を示す断面図であって、
すなわち、選択ワードライン21およびメモリセルワー
ドライン22と、配線層とを電気的に接続するコンタク
トを形成する素子分離領域での断面図である。なお、図
8は、図7の続きの工程である。
5 and 6 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device. Note that FIG. 6 corresponds to FIG.
The subsequent process of is shown. In addition, FIG. 7 and FIG.
It is a cross-sectional view showing a manufacturing process on the element isolation insulating film,
That is, it is a cross-sectional view of an element isolation region that forms a contact that electrically connects the selected word line 21 and the memory cell word line 22 to the wiring layer. Note that FIG. 8 is a process following on from FIG. 7.

【0027】まず、図7(a)に示すように、素子分離
領域において、半導体基板であるシリコン基板1に素子
分離絶縁膜6を形成する。次に、図5(a)および図7
(a)に示すように、シリコン基板1および素子分離絶
縁膜6上に、選択ワードライン21およびメモリセルワ
ードライン22を形成する。具体的には、まず、トンネ
ル膜2を10nm形成する。トンネル膜2上に、n型多
結晶シリコン膜を100〜300nm堆積して下部ゲー
ト電極3を形成する。下部ゲート電極3上に、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の積層膜
を、シリコン酸化膜換算で10〜30nm堆積し、電極
間絶縁膜4を形成する。電極間絶縁膜4上に、n型多結
晶シリコン膜を100〜300nm堆積して上部ゲート
電極5を形成する。その後、フォトレジストをマスクに
して所定の位置にパターニングし、選択ワードライン2
1とメモリセルワードライン22を形成する。なお、上
部ゲート電極5および下部ゲート電極3は、非結晶シリ
コンを用いて形成してもよい。
First, as shown in FIG. 7A, the element isolation insulating film 6 is formed on the silicon substrate 1 which is a semiconductor substrate in the element isolation region. Next, FIG. 5 (a) and FIG.
As shown in (a), the selected word line 21 and the memory cell word line 22 are formed on the silicon substrate 1 and the element isolation insulating film 6. Specifically, first, the tunnel film 2 is formed to have a thickness of 10 nm. An n-type polycrystalline silicon film is deposited on the tunnel film 2 in a thickness of 100 to 300 nm to form a lower gate electrode 3. A laminated film of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film is deposited on the lower gate electrode 3 in a thickness of 10 to 30 nm in terms of a silicon oxide film to form an interelectrode insulating film 4. An n-type polycrystalline silicon film is deposited on the inter-electrode insulating film 4 to a thickness of 100 to 300 nm to form an upper gate electrode 5. After that, using the photoresist as a mask, patterning is performed at a predetermined position, and the selected word line 2
1 and the memory cell word line 22 are formed. The upper gate electrode 5 and the lower gate electrode 3 may be formed using amorphous silicon.

【0028】さらに、図7(b)に示すように、選択ワ
ードライン21の上部ゲート電極5および電極間絶縁膜
4を除去する。
Further, as shown in FIG. 7B, the upper gate electrode 5 and the interelectrode insulating film 4 of the selected word line 21 are removed.

【0029】次に、図5(b)に示すように、シリコン
基板1上に、第1の不純物拡散層7を、例えば、P+
10〜50keV、5×10-12〜5×10-15cm-2
条件で形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a first impurity diffusion layer 7 is formed on the silicon substrate 1, for example, P + :
It is formed under the conditions of 10 to 50 keV and 5 × 10 −12 to 5 × 10 −15 cm −2 .

【0030】次に、表面にシリコン酸化膜を100〜2
00nm堆積した後に全面エッチバックすることによ
り、図5(c)および図7(c)に示すように、選択ワ
ードライン21およびメモリセルワードライン22の側
壁に側壁絶縁膜8を形成する。
Next, 100 to 2 silicon oxide film is formed on the surface.
After being deposited to a thickness of 00 nm, the entire surface is etched back to form the sidewall insulating film 8 on the sidewalls of the selected word line 21 and the memory cell word line 22, as shown in FIGS. 5 (c) and 7 (c).

【0031】次に、図5(d)および図8(d)に示す
ように、フォトレジスト10aを選択ワードライン21
の片方の側面が露出するように開口して形成する。この
ようにして、図5(d)に示すように、選択ワードライ
ン21の各片側において、上部ゲート電極5および下部
ゲート電極3の少なくとも一部が露出するまで側壁絶縁
膜8をエッチバックする。また、素子分離絶縁膜6上で
は、図8(d)に示すように、選択ワードライン21の
下部ゲート電極3の片側の側面が露出し、さらに素子分
離絶縁膜6の一部がエッチング除去され、シリコン基板
1の一部が露出する。
Next, as shown in FIGS. 5 (d) and 8 (d), the photoresist 10a is applied to the selected word line 21.
The opening is formed so that one side surface of is exposed. Thus, as shown in FIG. 5D, the sidewall insulating film 8 is etched back on each side of the selected word line 21 until at least a part of the upper gate electrode 5 and the lower gate electrode 3 is exposed. On the element isolation insulating film 6, as shown in FIG. 8D, one side surface of the lower gate electrode 3 of the selected word line 21 is exposed, and a part of the element isolation insulating film 6 is removed by etching. A part of the silicon substrate 1 is exposed.

【0032】次に、フォトレジスト10aを除去して、
図6(e)、図8(e)に示すように、第2の不純物拡
散層9を、例えばAs+:10〜50keV、1×10
-14〜1×10-16cm-2の条件でシリコン基板1に形成
する。図8(e)に示すように、素子分離絶縁膜6の形
成箇所にも第2の不純物拡散層9が形成され、自己整合
的に拡散層のみで構成されるソースラインが形成され
る。
Next, the photoresist 10a is removed,
As shown in FIGS. 6E and 8E, the second impurity diffusion layer 9 is formed, for example, with As + : 10 to 50 keV, 1 × 10.
It is formed on the silicon substrate 1 under the condition of -14 to 1 x 10 -16 cm -2 . As shown in FIG. 8E, the second impurity diffusion layer 9 is also formed at the location where the element isolation insulating film 6 is formed, and the source line formed of only the diffusion layer is formed in a self-aligned manner.

【0033】次に、全面にチタンやコバルトなどの高融
点金属を堆積し、熱処理を行うことにより、図6(f)
および図8(f)に示すように、シリコンが露出してい
る部分にシリサイド層11を形成する。なお、図6
(f)においては、電極間絶縁膜4の側面にはシリサイ
ド層が形成されていないが、シリサイド化の条件によっ
ては電極間絶縁膜4の側面にもシリサイド層11が形成
され、上部ゲート電極5と下部ゲート電極3が完全に短
絡する場合もある。
Next, a refractory metal such as titanium or cobalt is deposited on the entire surface and a heat treatment is performed, so that FIG.
Then, as shown in FIG. 8F, the silicide layer 11 is formed in the portion where the silicon is exposed. Note that FIG.
In (f), the silicide layer is not formed on the side surface of the inter-electrode insulating film 4, but the silicide layer 11 is also formed on the side surface of the inter-electrode insulating film 4 depending on the silicidation conditions. There is also a case where the lower gate electrode 3 is completely short-circuited.

【0034】最後に、図8(g)に示すように、選択ワ
ードライン21およびメモリセルワードライン22上に
コンタクト12を形成して、不揮発性半導体記憶装置が
完成する。コンタクト12は、選択ワードライン21お
よびメモリセルワードライン22と、配線層(図示せ
ず)とを電気的に接続するためのものである。このと
き、図示していないが、ドレイン拡散層上にはコンタク
トが形成されるが、ソース拡散層上にはコンタクトは形
成されない。これは、図8(e)の工程で、素子分離絶
縁膜6の箇所に形成した第2の不純物拡散層9により各
素子のソースが短絡し、自己整合的にソースラインが完
成しているためである。それにより、製造工程は増加し
ない。
Finally, as shown in FIG. 8G, the contact 12 is formed on the selected word line 21 and the memory cell word line 22 to complete the nonvolatile semiconductor memory device. The contact 12 is for electrically connecting the selected word line 21 and the memory cell word line 22 to a wiring layer (not shown). At this time, although not shown, a contact is formed on the drain diffusion layer, but no contact is formed on the source diffusion layer. This is because the source of each element is short-circuited by the second impurity diffusion layer 9 formed at the element isolation insulating film 6 in the step of FIG. 8E, and the source line is completed in a self-aligned manner. Is. Thereby, the manufacturing process is not increased.

【0035】このようにして製造された不揮発性半導体
記憶装置によれば、選択ワードライン21の下部ゲート
電極3の側面には、図6(f)および図8(g)に示す
ように、シリサイド層11が形成されている。それによ
り、選択ワードライン21の抵抗は、大幅に低減され、
裏打ちコンタクトの少数化が可能となる。そのため、不
揮発性半導体記憶装置のチップ面積を、さらに小さくす
ることが可能となる。
According to the nonvolatile semiconductor memory device manufactured as described above, the silicide is formed on the side surface of the lower gate electrode 3 of the selected word line 21 as shown in FIGS. 6 (f) and 8 (g). The layer 11 is formed. As a result, the resistance of the selected word line 21 is significantly reduced,
It is possible to reduce the number of backing contacts. Therefore, the chip area of the nonvolatile semiconductor memory device can be further reduced.

【0036】また、ソースラインが、自己整合的に拡散
層のみで形成されるため、選択ワードライン21間ある
いはメモリセルワードライン22間の距離を最小に設定
することが可能となり、不揮発性半導体記憶装置のチッ
プ面積を、さらに小さくすることが可能となる。
Further, since the source line is formed of only the diffusion layer in a self-aligning manner, it becomes possible to set the distance between the selected word lines 21 or the memory cell word lines 22 to the minimum, and the nonvolatile semiconductor memory. The chip area of the device can be further reduced.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の不揮発性半導体記憶装置によれ
ば、選択ワードラインの抵抗が大幅に低減され、裏打ち
コンタクトの少数化が可能となるため、小チップ面積化
が可能となる。
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the resistance of the selected word line is significantly reduced and the number of backing contacts can be reduced, so that the chip area can be reduced.

【0038】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法によれば、製造工程を増加させることなく、自
己整合的に拡散層のみで構成されるソースラインが形成
され、さらに、不揮発半導体記憶装置の小チップ面積化
が可能となる。
Further, according to the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the source line formed of only the diffusion layer is formed in a self-aligning manner without increasing the number of manufacturing steps. The chip area of the device can be reduced.

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

【図1】 本発明の実施の形態1にかかる不揮発性半導
体記憶装置の製造工程を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】 図1の製造工程の続きを示す断面図2 is a sectional view showing a continuation of the manufacturing process of FIG. 1. FIG.

【図3】 本発明の実施の形態1にかかる不揮発性半導
体記憶装置の素子分離領域の製造工程を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of an element isolation region of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first exemplary embodiment of the present invention.

【図4】 図3の製造工程の続きを示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view showing a continuation of the manufacturing process of FIG.

【図5】 本発明の実施の形態2にかかる不揮発性半導
体記憶装置の製造工程を示す断面図
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図6】 図5の製造工程の続きを示す断面図6 is a sectional view showing the continuation of the manufacturing process of FIG.

【図7】 本発明の実施の形態2にかかる不揮発性半導
体記憶装置の素子分離領域の製造工程を示す断面図
FIG. 7 is a sectional view showing a manufacturing process of an element isolation region of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 図7の製造工程の続きを示す断面図8 is a cross-sectional view showing the continuation of the manufacturing process of FIG.

【図9】 従来の不揮発性半導体記憶装置の構成を示す
断面図
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101 シリコン基板 2、102 トンネル膜 3、103 下部ゲート電極 4、104 電極間絶縁膜 5、105 上部ゲート電極 6、106 素子分離絶縁膜 7、107 第1の不純物拡散層 8、108 側壁絶縁膜 9、109 第2の不純物拡散層 10、10a フォトレジスト 11、111 シリサイド層 12、112 コンタクト 21、121 選択ワードライン 22、122 メモリセルワードライン 1, 101 Silicon substrate 2,102 tunnel film 3, 103 Lower gate electrode 4, 104 Inter-electrode insulating film 5,105 Upper gate electrode 6,106 Element isolation insulating film 7, 107 first impurity diffusion layer 8, 108 Side wall insulating film 9, 109 second impurity diffusion layer 10, 10a photoresist 11,111 Silicide layer 12,112 contacts 21,121 Selected word line 22, 122 memory cell word line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 EP02 EP23 EP32 EP34 GA02 GA09 JA33 JA35 JA39 JA53 KA02 KA14 PR43 PR44 PR45 PR53 PR54 PR55 5F101 BA01 BB05 BD22 BH14 BH19 BH21    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F083 EP02 EP23 EP32 EP34 GA02                       GA09 JA33 JA35 JA39 JA53                       KA02 KA14 PR43 PR44 PR45                       PR53 PR54 PR55                 5F101 BA01 BB05 BD22 BH14 BH19                       BH21

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の上部ゲート電極と第1の下部ゲー
ト電極と前記第1の上部ゲート電極および前記第1の下
部ゲート電極間に位置する第1の電極間絶縁膜とを有
し、かつ前記第1の上部ゲート電極が部分的に除去され
ている選択ワードラインと、第2の上部ゲート電極と第
2の下部ゲート電極と前記第2の上部ゲート電極および
前記第2の下部ゲート電極間に位置する第2の電極間絶
縁膜とを有するメモリセルワードラインと、前記第1の
上部ゲート電極が部分的に除去された領域内に、前記第
1の下部ゲート電極に電気的に接するように配置された
第1のコンタクトと、前記第2の上部ゲート電極に電気
的に接するように配置された第2のコンタクトとを備え
た不揮発性半導体記憶装置であって、 前記第1の下部ゲート電極は、多結晶シリコンまたは非
結晶シリコンで形成され、前記第1の下部ゲート電極の
側面の少なくとも一部にシリサイド層を備えたことを特
徴とする不揮発性半導体記憶装置。
1. A first upper gate electrode, a first lower gate electrode, and a first inter-electrode insulating film located between the first upper gate electrode and the first lower gate electrode, And a selected word line in which the first upper gate electrode is partially removed, a second upper gate electrode, a second lower gate electrode, the second upper gate electrode, and the second lower gate electrode. A memory cell word line having a second inter-electrode insulating film located between the memory cell word line and the first lower gate electrode is electrically contacted in a region where the first upper gate electrode is partially removed. A non-volatile semiconductor memory device having a first contact arranged in such a manner and a second contact arranged so as to be in electrical contact with the second upper gate electrode, wherein the first lower portion The gate electrode is polycrystalline It is formed by silicon or amorphous silicon, a non-volatile semiconductor memory device characterized by comprising a silicide layer on at least a portion of the side surface of the first lower gate electrode.
【請求項2】 前記選択ワードラインおよび前記メモリ
セルワードラインが形成されている半導体基板上の所定
箇所には、素子分離絶縁膜が形成され、 前記選択ワードライン同士の間の少なくとも一部の前記
素子分離絶縁膜が開口され、露出された前記半導体基板
表面に不純物拡散層を備えたことを特徴とする請求項1
に記載の不揮発性半導体記憶装置。
2. An element isolation insulating film is formed at a predetermined location on the semiconductor substrate where the selected word line and the memory cell word line are formed, and at least a part of the space between the selected word lines is formed. The element isolation insulating film is opened, and an impurity diffusion layer is provided on the exposed surface of the semiconductor substrate.
The non-volatile semiconductor memory device described in 1.
【請求項3】 前記シリサイド層が、前記選択ワードラ
イン側面のどちらか片方の面のみに存在していることを
特徴とする請求項1または2記載の不揮発性半導体記憶
装置。
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the silicide layer is present only on one of the side surfaces of the selected word line.
【請求項4】 半導体基板上の一部に素子分離絶縁膜を
形成する工程と、 トンネル絶縁膜、下部ゲート電極、電極間絶縁膜および
上部ゲート電極を積層形成して、選択ワードラインとメ
モリセルワードラインを形成する工程と、 前記選択ワードラインの前記上部ゲート電極の少なくと
も一部を除去する工程と、 前記選択ワードラインと前記メモリセルワードラインの
側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、 前記選択ワードラインの前記側壁絶縁膜を、前記選択ワ
ードラインの下部ゲート電極の側壁の一部が露出するま
でエッチバックする工程と、 前記選択ワードラインの下部ゲート電極の少なくとも一
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
不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
4. A step of forming an element isolation insulating film on a part of a semiconductor substrate, and a tunnel insulating film, a lower gate electrode, an interelectrode insulating film and an upper gate electrode are stacked to form a selected word line and a memory cell. Forming a word line; removing at least a portion of the upper gate electrode of the selected word line; forming a sidewall insulating film on sidewalls of the selected word line and the memory cell word line; Etching back the sidewall insulating film of the selected word line until a portion of the sidewall of the lower gate electrode of the selected word line is exposed; and silicifying at least a portion of the lower gate electrode of the selected word line. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
【請求項5】 前記選択ワードラインの前記側壁絶縁膜
を、前記選択ワードラインの下部ゲート電極の側壁の一
部が露出するまでエッチバックする工程において、同時
に、前記素子分離絶縁膜の少なくとも一部を除去し、前
記半導体基板を露出させることを特徴とする請求項4に
記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
5. The step of etching back the side wall insulating film of the selected word line until a part of the side wall of the lower gate electrode of the selected word line is exposed, and at the same time, at least a part of the element isolation insulating film. 5. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein the semiconductor substrate is exposed by removing.
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