JP3175705B2 - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents
不揮発性半導体記憶装置の製造方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置及びその製造方法に関し、特にワード線をその上
層に形成する配線で裏打ちして低抵抗化を図る不揮発性
半導体記憶装置及びその製造方法に関する。
憶装置及びその製造方法に関し、特にワード線をその上
層に形成する配線で裏打ちして低抵抗化を図る不揮発性
半導体記憶装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、フラッシュメモリのワード線
の低抵抗化を図るためにワード線の裏打ちは行われてい
るが、高速アクセスの要求が少なく、1層目の配線をビ
ット線に当てることが多かったため、512セルもしく
は、1024セル程度に1個の割合のコンタクトでワー
ド線を2層目以上の金属配線に接続し、裏打ちとすれば
よかった。しかし、マイコンを混載するフラッシュメモ
リの需要が高まり、高速アクセスの要求が高まるにつ
れ、裏打ちをする頻度を高くする必要が生じてきた。こ
こで、16セルもしくは32セルに1個の割合のコンタ
クトでワード線を1層目の金属配線に接続する例を、図
9から図11に示す。
の低抵抗化を図るためにワード線の裏打ちは行われてい
るが、高速アクセスの要求が少なく、1層目の配線をビ
ット線に当てることが多かったため、512セルもしく
は、1024セル程度に1個の割合のコンタクトでワー
ド線を2層目以上の金属配線に接続し、裏打ちとすれば
よかった。しかし、マイコンを混載するフラッシュメモ
リの需要が高まり、高速アクセスの要求が高まるにつ
れ、裏打ちをする頻度を高くする必要が生じてきた。こ
こで、16セルもしくは32セルに1個の割合のコンタ
クトでワード線を1層目の金属配線に接続する例を、図
9から図11に示す。
【0003】図9は、フラッシュメモリのアレイ構成を
1層目の金属配線を形成した後に上面から見た図であ
り、2本の配線を示している。601が1層目の金属配
線であり、ワード線の裏打ち用の配線となっており、6
02がフラッシュメモリのワード線であり、ポリサイド
からなっている。603は、ワード線602と裏打ち用
の1層目の金属配線601を電気的に接続するコンタク
トであり、16セルもしくは32セルに1個存在してい
る。また、604で示す範囲がフラッシュメモリの1つ
のセルの領域を示し、ワード線に沿って連続して配置さ
れており、16セルもしくは32セルにひとつコンタク
トを打つスペースを確保している。
1層目の金属配線を形成した後に上面から見た図であ
り、2本の配線を示している。601が1層目の金属配
線であり、ワード線の裏打ち用の配線となっており、6
02がフラッシュメモリのワード線であり、ポリサイド
からなっている。603は、ワード線602と裏打ち用
の1層目の金属配線601を電気的に接続するコンタク
トであり、16セルもしくは32セルに1個存在してい
る。また、604で示す範囲がフラッシュメモリの1つ
のセルの領域を示し、ワード線に沿って連続して配置さ
れており、16セルもしくは32セルにひとつコンタク
トを打つスペースを確保している。
【0004】図9のワード線に平行なI−I’線におけ
る断面図を図10に示す。701は分離酸化膜であり、
通常4000A(オングストローム、以下同様)程度の
熱酸化膜である。また、702はトンネル酸化膜であ
り、熱酸化によって形成され、通常100A程度または
それ以下である。703は浮遊ゲートであり、1500
A程度のリンを薄くドープしたポリシリコンからなって
いる。704は浮遊ゲートと制御ゲートを電気的に絶縁
する膜であり、通常、酸化膜換算で200Aもしくはそ
れ以下の膜厚の酸化膜/窒化膜/酸化膜の3層構造より
なっている。
る断面図を図10に示す。701は分離酸化膜であり、
通常4000A(オングストローム、以下同様)程度の
熱酸化膜である。また、702はトンネル酸化膜であ
り、熱酸化によって形成され、通常100A程度または
それ以下である。703は浮遊ゲートであり、1500
A程度のリンを薄くドープしたポリシリコンからなって
いる。704は浮遊ゲートと制御ゲートを電気的に絶縁
する膜であり、通常、酸化膜換算で200Aもしくはそ
れ以下の膜厚の酸化膜/窒化膜/酸化膜の3層構造より
なっている。
【0005】705は制御ゲートであり、リンをドープ
した1500A程度のポリシリコンと1500A程度の
タングステンシリサイドよりなるポリサイド構造であ
る。この制御ゲート705がフラッシュメモリのワード
線となっている。706が1層目の金属配線であり、ワ
ード線の裏打ちとして用い、通常、TiN/Al/Ti
Nの3層構造よりなる。707がワード線705と1層
目の金属配線706を電気的に接続するコンタクトであ
り、このコンタクト706は通常、タングステンで形成
される。
した1500A程度のポリシリコンと1500A程度の
タングステンシリサイドよりなるポリサイド構造であ
る。この制御ゲート705がフラッシュメモリのワード
線となっている。706が1層目の金属配線であり、ワ
ード線の裏打ちとして用い、通常、TiN/Al/Ti
Nの3層構造よりなる。707がワード線705と1層
目の金属配線706を電気的に接続するコンタクトであ
り、このコンタクト706は通常、タングステンで形成
される。
【0006】図11は、図9のワード線に垂直なJ−
J’線における断面図であり、コンタクト707が存在
する部分での断面を示している。また、図11中の番号
は、図10のものと同様のものを示している。
J’線における断面図であり、コンタクト707が存在
する部分での断面を示している。また、図11中の番号
は、図10のものと同様のものを示している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の構造の問題点
は、フラッシュメモリの読み出し速度を速くできない点
にある。その理由は、ワード線と裏打ちに用いる金属配
線との電気的接続をとるコンタクトが16セルもしくは
32セルに1つしかなく、ワード線の抵抗を十分に低く
することができないからである。また、抵抗を下げるた
めにコンタクトを打つ頻度を上げると、コンタクトを打
つ余分なスペースを多く設けなくてはならず、メモリチ
ップの面積の増大につながるという問題が生じる。
は、フラッシュメモリの読み出し速度を速くできない点
にある。その理由は、ワード線と裏打ちに用いる金属配
線との電気的接続をとるコンタクトが16セルもしくは
32セルに1つしかなく、ワード線の抵抗を十分に低く
することができないからである。また、抵抗を下げるた
めにコンタクトを打つ頻度を上げると、コンタクトを打
つ余分なスペースを多く設けなくてはならず、メモリチ
ップの面積の増大につながるという問題が生じる。
【0008】上記問題を解決する方法として、本願発明
者の先の出願(特願平10−250265号特許出願)
において、制御ゲート上層に形成される絶縁膜にワード
線方向に延在する溝を設け、その溝に導電部材を埋め込
み、更にその上層に配線を形成することによって、制御
ゲートと配線とを広い面積で接続し、ワード線の低抵抗
化を図る方法が提案されている。
者の先の出願(特願平10−250265号特許出願)
において、制御ゲート上層に形成される絶縁膜にワード
線方向に延在する溝を設け、その溝に導電部材を埋め込
み、更にその上層に配線を形成することによって、制御
ゲートと配線とを広い面積で接続し、ワード線の低抵抗
化を図る方法が提案されている。
【0009】上記方法は、ワード線の低抵抗化の観点に
おいて、優れた技術を提案するものではあるが、不揮発
性半導体記憶装置の周辺回路領域に通常設けられるコン
タクト孔形成と同時に、制御ゲート領域に上記ワード線
方向に延在する溝を設け、これらコンタクト孔と溝の内
部に同一の金属を埋め込む手法であるために、不揮発性
半導体記憶装置の構成及び要求性能や、コンタクト孔及
び溝の形状、埋め込み金属と配線金属の組み合わせ等に
よっては、ワード線の抵抗を更に低くする必要が生じる
場合があった。
おいて、優れた技術を提案するものではあるが、不揮発
性半導体記憶装置の周辺回路領域に通常設けられるコン
タクト孔形成と同時に、制御ゲート領域に上記ワード線
方向に延在する溝を設け、これらコンタクト孔と溝の内
部に同一の金属を埋め込む手法であるために、不揮発性
半導体記憶装置の構成及び要求性能や、コンタクト孔及
び溝の形状、埋め込み金属と配線金属の組み合わせ等に
よっては、ワード線の抵抗を更に低くする必要が生じる
場合があった。
【0010】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、製造工程を複雑化せ
ず、ワード線を低抵抗化し、メモリの読み出し時間を短
縮できる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提
供することにある。
のであって、その主たる目的は、製造工程を複雑化せ
ず、ワード線を低抵抗化し、メモリの読み出し時間を短
縮できる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る製造方法は、周辺回路部と、浮遊ゲー
ト及び制御ゲートを有するメモリ素子と、を複数含む不
揮発性半導体記憶装置の製造方法において、(a)前記
周辺回路部及び前記メモリ素子の制御ゲート上層に層間
絶縁膜を形成する工程と、(b)前記層間絶縁膜の所定
の領域を除去して、前記周辺回路部領域に前記層間絶縁
膜を貫通する孔を設ける工程と、(c)前記貫通孔に第
1の導電部材を埋設する工程と、(d)前記層間絶縁膜
の所定の領域を除去して、前記メモリ素子領域に前記層
間絶縁膜を貫通し、ワード線方向に延在する溝を設ける
工程と、(e)前記層間絶縁膜上層の配線となる領域及
び前記溝内部に、同一工程にて第2の導電部材を配設
し、前記制御ゲートと前記配線とを接続する工程と、を
少なくとも含むものである。
に、本発明に係る製造方法は、周辺回路部と、浮遊ゲー
ト及び制御ゲートを有するメモリ素子と、を複数含む不
揮発性半導体記憶装置の製造方法において、(a)前記
周辺回路部及び前記メモリ素子の制御ゲート上層に層間
絶縁膜を形成する工程と、(b)前記層間絶縁膜の所定
の領域を除去して、前記周辺回路部領域に前記層間絶縁
膜を貫通する孔を設ける工程と、(c)前記貫通孔に第
1の導電部材を埋設する工程と、(d)前記層間絶縁膜
の所定の領域を除去して、前記メモリ素子領域に前記層
間絶縁膜を貫通し、ワード線方向に延在する溝を設ける
工程と、(e)前記層間絶縁膜上層の配線となる領域及
び前記溝内部に、同一工程にて第2の導電部材を配設
し、前記制御ゲートと前記配線とを接続する工程と、を
少なくとも含むものである。
【0012】
【0013】本発明においては、前記溝を設ける前記層
間絶縁膜が、BPSG、シリコン窒化膜、シリコン酸化
膜がこの順に積層された絶縁膜である構成とすることも
でき、前記第1の導電部材が、タングステンを少なくと
も含み、前記配線金属が、アルミニウム及び銅のいずれ
かを少なくとも含むことが好ましい。
間絶縁膜が、BPSG、シリコン窒化膜、シリコン酸化
膜がこの順に積層された絶縁膜である構成とすることも
でき、前記第1の導電部材が、タングステンを少なくと
も含み、前記配線金属が、アルミニウム及び銅のいずれ
かを少なくとも含むことが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明に係る不揮発性半導体記憶
装置は、その好ましい一実施の形態において、浮遊ゲー
ト(図2の203)及び制御ゲート(図2の205)を
有するメモリ素子を複数含む不揮発性半導体記憶装置に
おいて、前記制御ゲート上層に形成される層間絶縁膜
(図4(a)の404)に、ワード線(図1の102)
方向に延在する溝(図5(c)の408)を設け、前記
層間絶縁膜上層に配線金属(図4(d)の409)を形
成すると同時に、前記溝にも前記配線金属を埋め込み、
前記制御ゲートと配線金属とを接続する。
装置は、その好ましい一実施の形態において、浮遊ゲー
ト(図2の203)及び制御ゲート(図2の205)を
有するメモリ素子を複数含む不揮発性半導体記憶装置に
おいて、前記制御ゲート上層に形成される層間絶縁膜
(図4(a)の404)に、ワード線(図1の102)
方向に延在する溝(図5(c)の408)を設け、前記
層間絶縁膜上層に配線金属(図4(d)の409)を形
成すると同時に、前記溝にも前記配線金属を埋め込み、
前記制御ゲートと配線金属とを接続する。
【0015】このような構成により、製造工程を複雑化
せず、かつチップ面積を増大させることなく、比抵抗の
小さい配線金属と制御ゲートとの接触面積を大きくする
ことができる。従って、制御ゲート間を結ぶワード線の
配線抵抗を小さくすることができ、フラッシュメモリの
読出し速度の高速化を実現することができる。
せず、かつチップ面積を増大させることなく、比抵抗の
小さい配線金属と制御ゲートとの接触面積を大きくする
ことができる。従って、制御ゲート間を結ぶワード線の
配線抵抗を小さくすることができ、フラッシュメモリの
読出し速度の高速化を実現することができる。
【0016】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
【0017】[実施例1]本発明の第1の実施例につい
て、図1乃至図5を参照して説明する。図1は、第1の
実施例に係るフラッシュメモリのアレイ構成を1層目の
金属配線を形成した後に上面から見た図であり、図2
は、図1のA−A’線における断面図であり、図3は、
B−B’線における断面図である。また、図4及び図5
は、第1の実施例のフラッシュメモリの製造方法を説明
するための工程断面図である。
て、図1乃至図5を参照して説明する。図1は、第1の
実施例に係るフラッシュメモリのアレイ構成を1層目の
金属配線を形成した後に上面から見た図であり、図2
は、図1のA−A’線における断面図であり、図3は、
B−B’線における断面図である。また、図4及び図5
は、第1の実施例のフラッシュメモリの製造方法を説明
するための工程断面図である。
【0018】図1には2本の配線を示しており、101
が1層目の金属配線であり、本実施例の場合、ワード線
の裏打ち用の配線となっている。102はフラッシュメ
モリのワード線であり、ポリサイドからなっている。そ
して、103で示す範囲がフラッシュメモリの1つのセ
ルの領域を示し、このセルは、ワード線に沿って連続し
て配置されており、1層目の金属配線とのコンタクトの
スペースを余分にとることはない。
が1層目の金属配線であり、本実施例の場合、ワード線
の裏打ち用の配線となっている。102はフラッシュメ
モリのワード線であり、ポリサイドからなっている。そ
して、103で示す範囲がフラッシュメモリの1つのセ
ルの領域を示し、このセルは、ワード線に沿って連続し
て配置されており、1層目の金属配線とのコンタクトの
スペースを余分にとることはない。
【0019】図1のワード線に平行なA−A’線におけ
る断面図を図2に示す。201は分離酸化膜であり、通
常4000A程度の熱酸化膜である。202はトンネル
酸化膜であり、熱酸化によって形成され、通常、100
A程度またはそれ以下である。203は浮遊ゲートであ
り、1500A程度のリンを薄くドープしたポリシリコ
ンからなっている。204は浮遊ゲートと制御ゲートを
電気的に絶縁する膜であり、通常、酸化膜換算で200
Aもしくはそれ以下の膜厚の酸化膜/窒化膜/酸化膜の
3層構造よりなっている。
る断面図を図2に示す。201は分離酸化膜であり、通
常4000A程度の熱酸化膜である。202はトンネル
酸化膜であり、熱酸化によって形成され、通常、100
A程度またはそれ以下である。203は浮遊ゲートであ
り、1500A程度のリンを薄くドープしたポリシリコ
ンからなっている。204は浮遊ゲートと制御ゲートを
電気的に絶縁する膜であり、通常、酸化膜換算で200
Aもしくはそれ以下の膜厚の酸化膜/窒化膜/酸化膜の
3層構造よりなっている。
【0020】205は制御ゲートであり、リンをドープ
した1500A程度のポリシリコンと1500A程度の
タングステンシリサイドよりなるポリサイド構造であ
る。この制御ゲート205がフラッシュメモリのワード
線となっている。206が1層目の金属配線であり、本
実施例の場合、ワード線の裏打ちとして用いている。金
属配線206は後述するように、通常、TiN/Al/
TiNの3層構造よりなる。207がワード線205と
1層目の金属配線206を板状に接続している部分であ
る。この板状の接続部207の金属の埋め込みは1層目
の金属配線を堆積する際に同時に行われ、アルミで形成
されている。
した1500A程度のポリシリコンと1500A程度の
タングステンシリサイドよりなるポリサイド構造であ
る。この制御ゲート205がフラッシュメモリのワード
線となっている。206が1層目の金属配線であり、本
実施例の場合、ワード線の裏打ちとして用いている。金
属配線206は後述するように、通常、TiN/Al/
TiNの3層構造よりなる。207がワード線205と
1層目の金属配線206を板状に接続している部分であ
る。この板状の接続部207の金属の埋め込みは1層目
の金属配線を堆積する際に同時に行われ、アルミで形成
されている。
【0021】図3は、図1のワード線に垂直なB−B’
線における断面図である。図3は浮遊ゲートのない部分
での断面を示している。図3中の番号は、図2のものと
同様のものを示している。
線における断面図である。図3は浮遊ゲートのない部分
での断面を示している。図3中の番号は、図2のものと
同様のものを示している。
【0022】次に、図4及び図5を用いて、本実施例に
示すフラッシュメモリの製造方法について説明する。な
お、便宜上、フラッシュメモリセルトランジスタ、およ
び周辺回路部を構成するトランジスタを形成後、層間絶
縁膜を化学的機械的研磨法(CMP)等の方法で平坦化
した状態から説明を行う。まず、図4(a)において、
領域Cはセルおよび周辺回路部の拡散層領域を示し、領
域Dは周辺回路部のトランジスタ領域を示し、領域Eは
フラッシュメモリセルトランジスタ領域を示す。実際の
構造において、このような構成になる場所はないが、説
明の便宜上同一図面内に示している。
示すフラッシュメモリの製造方法について説明する。な
お、便宜上、フラッシュメモリセルトランジスタ、およ
び周辺回路部を構成するトランジスタを形成後、層間絶
縁膜を化学的機械的研磨法(CMP)等の方法で平坦化
した状態から説明を行う。まず、図4(a)において、
領域Cはセルおよび周辺回路部の拡散層領域を示し、領
域Dは周辺回路部のトランジスタ領域を示し、領域Eは
フラッシュメモリセルトランジスタ領域を示す。実際の
構造において、このような構成になる場所はないが、説
明の便宜上同一図面内に示している。
【0023】401は拡散層を示し、402は周辺回路
部のトランジスタのゲート酸化膜であり、通常、熱酸化
によって形成され、その膜厚は、80A程度もしくはそ
れ以下である。ただし、高耐圧を受け持つトランジスタ
のゲート酸化膜厚は250A程度もしくはそれ以下であ
る。403は周辺回路部のトランジスタのゲート電極で
あり、フラッシュメモリセルの制御ゲート205と同時
に形成するため、同一のポリサイド構造である。なお、
フラッシュメモリセル部は図2と同一の番号で示してい
る。
部のトランジスタのゲート酸化膜であり、通常、熱酸化
によって形成され、その膜厚は、80A程度もしくはそ
れ以下である。ただし、高耐圧を受け持つトランジスタ
のゲート酸化膜厚は250A程度もしくはそれ以下であ
る。403は周辺回路部のトランジスタのゲート電極で
あり、フラッシュメモリセルの制御ゲート205と同時
に形成するため、同一のポリサイド構造である。なお、
フラッシュメモリセル部は図2と同一の番号で示してい
る。
【0024】そして、BPSG等の層間絶縁膜を堆積
後、CMP法等によって、8000A程度で平坦化す
る。その後、公知のリソグラフィープロセスとエッチン
グプロセスにより、コンタクト孔405、406を開孔
する。この段階では、まだフラッシュメモリセルの裏打
ち用の溝は開孔しない。この後、コンタクト孔およびに
バリアメタル、例えばTi/TiNをスパッタ法により
形成し、その後、CVD法により金属、例えばタングス
テンを埋め込み、CMP法もしくはエッチバック法によ
り、図4(b)に示すような金属で埋め込まれたコンタ
クト407が形成される。
後、CMP法等によって、8000A程度で平坦化す
る。その後、公知のリソグラフィープロセスとエッチン
グプロセスにより、コンタクト孔405、406を開孔
する。この段階では、まだフラッシュメモリセルの裏打
ち用の溝は開孔しない。この後、コンタクト孔およびに
バリアメタル、例えばTi/TiNをスパッタ法により
形成し、その後、CVD法により金属、例えばタングス
テンを埋め込み、CMP法もしくはエッチバック法によ
り、図4(b)に示すような金属で埋め込まれたコンタ
クト407が形成される。
【0025】その後、公知のリソグラフィープロセスと
エッチングプロセスを用いて、図5(c)に示すよう
に、フラッシュメモリセルの裏打ち用の溝408を開孔
する。溝408は通常のコンタクト孔ではなく、図2に
示すような板状の接続部207を形成できるようなコン
タクト溝とする。
エッチングプロセスを用いて、図5(c)に示すよう
に、フラッシュメモリセルの裏打ち用の溝408を開孔
する。溝408は通常のコンタクト孔ではなく、図2に
示すような板状の接続部207を形成できるようなコン
タクト溝とする。
【0026】次に、図5(d)に示すように、1層目の
金属配線の堆積と裏打ち用の溝の埋め込みを同時に行
う。この工程は、例えば、TiN/Al/TiNをそれ
ぞれ、500A/5000A/500A程度を450℃
程度の温度でリフロースパッタを行うことで実現でき
る。特に、フラッシュメモリのセルは、周辺回路部のト
ランジスタに比べ、浮遊ゲート分その高さが高いため、
溝408のアスペクト比(縦横比)が周辺回路部のコン
タクト孔のアスペクト比より小さくなり、金属の埋め込
みに有利である。その後、公知のリソグラフィープロセ
スとエッチングプロセスで図5(e)に示すように、1
層目のアルミ配線410を形成する。
金属配線の堆積と裏打ち用の溝の埋め込みを同時に行
う。この工程は、例えば、TiN/Al/TiNをそれ
ぞれ、500A/5000A/500A程度を450℃
程度の温度でリフロースパッタを行うことで実現でき
る。特に、フラッシュメモリのセルは、周辺回路部のト
ランジスタに比べ、浮遊ゲート分その高さが高いため、
溝408のアスペクト比(縦横比)が周辺回路部のコン
タクト孔のアスペクト比より小さくなり、金属の埋め込
みに有利である。その後、公知のリソグラフィープロセ
スとエッチングプロセスで図5(e)に示すように、1
層目のアルミ配線410を形成する。
【0027】なお、本実施例によって示される各材料
は、ここに開示されるものに限るものではない。特に、
コンタクト溝408の埋め込みの金属、すなわち1層目
の配線となる金属409はアルミに限定されるものでは
なく、低抵抗の金属であればよく、例えば、銅を用いる
こともできる。
は、ここに開示されるものに限るものではない。特に、
コンタクト溝408の埋め込みの金属、すなわち1層目
の配線となる金属409はアルミに限定されるものでは
なく、低抵抗の金属であればよく、例えば、銅を用いる
こともできる。
【0028】このように、本実施例に示す構造によれ
ば、ワード線102となる制御ゲート205と、層間絶
縁膜404を介して形成される1層目の配線金属409
とが面積の大きい板状の接続部207で電気的に接続さ
れるため、ワード線102の低抵抗化を図ることができ
る。また、板状の接続部207となる溝408を埋め込
む金属として、低抵抗の配線金属409を用いているた
め、製造工程を複雑化することなく、ワード線102の
低抵抗化を実現することができる。
ば、ワード線102となる制御ゲート205と、層間絶
縁膜404を介して形成される1層目の配線金属409
とが面積の大きい板状の接続部207で電気的に接続さ
れるため、ワード線102の低抵抗化を図ることができ
る。また、板状の接続部207となる溝408を埋め込
む金属として、低抵抗の配線金属409を用いているた
め、製造工程を複雑化することなく、ワード線102の
低抵抗化を実現することができる。
【0029】[実施例2]次に、本発明の第2の実施例
について、図6乃至図8を参照して説明する。図6乃至
図8は、本発明の第2の実施例に係るフラッシュメモリ
の製造方法を説明するための工程断面図である。本実施
例と前記した第1の実施例との相違点は、本実施例では
1層目の配線を形成した状態でデバイス表面が平坦化さ
れている点である。なお、本実施例においても、便宜
上、フラッシュメモリセルトランジスタ、および周辺回
路部を構成するトランジスタを形成後、層間絶縁膜を化
学的機械的研磨法(CMP)等の方法で平坦化した状態
から説明を行う。
について、図6乃至図8を参照して説明する。図6乃至
図8は、本発明の第2の実施例に係るフラッシュメモリ
の製造方法を説明するための工程断面図である。本実施
例と前記した第1の実施例との相違点は、本実施例では
1層目の配線を形成した状態でデバイス表面が平坦化さ
れている点である。なお、本実施例においても、便宜
上、フラッシュメモリセルトランジスタ、および周辺回
路部を構成するトランジスタを形成後、層間絶縁膜を化
学的機械的研磨法(CMP)等の方法で平坦化した状態
から説明を行う。
【0030】まず、図6(a)において、領域Fはセル
および周辺回路部の拡散層領域を示し、領域Gは周辺回
路部のトランジスタ領域を示し、領域Hはフラッシュメ
モリセルトランジスタ領域を示す。実際の構造におい
て、このような構成になる場所はないが、説明の便宜上
同一図面内に示している。
および周辺回路部の拡散層領域を示し、領域Gは周辺回
路部のトランジスタ領域を示し、領域Hはフラッシュメ
モリセルトランジスタ領域を示す。実際の構造におい
て、このような構成になる場所はないが、説明の便宜上
同一図面内に示している。
【0031】501は拡散層を示し、502は周辺回路
部のトランジスタのゲート酸化膜であり、通常熱酸化に
よって形成され、その膜厚は、80A程度もしくはそれ
以下である。ただし、高耐圧を受け持つトランジスタの
ゲート酸化膜厚は250A程度もしくはそれ以下であ
る。503は周辺回路部のトランジスタのゲート電極で
あり、フラッシュメモリセルの制御ゲート205と同時
に形成するため、同一のポリサイド構造である。なお、
フラッシュメモリセル部は図2と同一の番号で示してあ
る。
部のトランジスタのゲート酸化膜であり、通常熱酸化に
よって形成され、その膜厚は、80A程度もしくはそれ
以下である。ただし、高耐圧を受け持つトランジスタの
ゲート酸化膜厚は250A程度もしくはそれ以下であ
る。503は周辺回路部のトランジスタのゲート電極で
あり、フラッシュメモリセルの制御ゲート205と同時
に形成するため、同一のポリサイド構造である。なお、
フラッシュメモリセル部は図2と同一の番号で示してあ
る。
【0032】そして、BPSG等の層間絶縁膜を堆積
後、CMP法等によって、8000A程度で平坦化し、
その後、公知のリソグラフィープロセスとエッチングプ
ロセスにより、コンタクト孔505、506を開孔す
る。この段階では、まだフラッシュメモリセルの裏打ち
用の溝は開孔しない。この後、コンタクト孔およびにバ
リアメタル、例えばTi/TiNをスパッタ法により形
成し、その後、CVD法により金属、例えばタングステ
ンを埋め込む。そしてCMP法もしくはエッチバック法
により、図6(b)に示すような金属で埋め込まれたコ
ンタクト507が形成される。
後、CMP法等によって、8000A程度で平坦化し、
その後、公知のリソグラフィープロセスとエッチングプ
ロセスにより、コンタクト孔505、506を開孔す
る。この段階では、まだフラッシュメモリセルの裏打ち
用の溝は開孔しない。この後、コンタクト孔およびにバ
リアメタル、例えばTi/TiNをスパッタ法により形
成し、その後、CVD法により金属、例えばタングステ
ンを埋め込む。そしてCMP法もしくはエッチバック法
により、図6(b)に示すような金属で埋め込まれたコ
ンタクト507が形成される。
【0033】その後、図7(c)に示すように、CVD
法によりシリコン窒化膜508を800A程度堆積し、
引き続き、プラズマCVD法によりシリコン酸化膜50
9を5000A程度堆積する。次に、公知のリソグラフ
ィープロセスとエッチングプロセスを用いて、1層目の
配線が形成される領域のシリコン酸化膜を除去する。こ
の際、シリコン窒化膜508はエッチングストッパとし
て働く。そして、図7(d)に示すように、公知のリソ
グラフィープロセスとエッチングプロセスにより、フラ
ッシュメモリセルの裏打ち用の溝510を開孔する。溝
510は通常のコンタクト孔ではなく、図2に示すよう
な板状の接続部207を形成できるようなコンタクト溝
とする。
法によりシリコン窒化膜508を800A程度堆積し、
引き続き、プラズマCVD法によりシリコン酸化膜50
9を5000A程度堆積する。次に、公知のリソグラフ
ィープロセスとエッチングプロセスを用いて、1層目の
配線が形成される領域のシリコン酸化膜を除去する。こ
の際、シリコン窒化膜508はエッチングストッパとし
て働く。そして、図7(d)に示すように、公知のリソ
グラフィープロセスとエッチングプロセスにより、フラ
ッシュメモリセルの裏打ち用の溝510を開孔する。溝
510は通常のコンタクト孔ではなく、図2に示すよう
な板状の接続部207を形成できるようなコンタクト溝
とする。
【0034】次に、図8(e)に示すように、1層目の
金属配線の堆積と裏打ち用の溝の埋め込みを同時に行
う。この工程は、例えば、TiN/Alをそれぞれ、5
00A/5000A程度を450℃程度の温度でリフロ
ースパッタを行うことで実現できる。特に、フラッシュ
メモリのセルは、周辺回路部のトランジスタに比べ、浮
遊ゲート分その高さが高いため、溝510のアスペクト
比(縦横比)が周辺回路部のコンタクト孔のアスペクト
比より小さくなり、金属の埋め込みに有利である。その
後、図8(f)に示すように、CMP法により研磨を行
い、1層目の溝配線512を形成する。
金属配線の堆積と裏打ち用の溝の埋め込みを同時に行
う。この工程は、例えば、TiN/Alをそれぞれ、5
00A/5000A程度を450℃程度の温度でリフロ
ースパッタを行うことで実現できる。特に、フラッシュ
メモリのセルは、周辺回路部のトランジスタに比べ、浮
遊ゲート分その高さが高いため、溝510のアスペクト
比(縦横比)が周辺回路部のコンタクト孔のアスペクト
比より小さくなり、金属の埋め込みに有利である。その
後、図8(f)に示すように、CMP法により研磨を行
い、1層目の溝配線512を形成する。
【0035】本実施例によって示される各材料は、前記
した第1の実施例と同様に、ここに開示されるものに限
るものではない。特に、コンタクト溝510の埋め込み
の金属、すなわち1層目の配線となる金属511はアル
ミに限定されるものではなく、低抵抗の金属であればよ
く、例えば、銅を用いることもできる。このように、本
実施例の構成によっても、前記した第1の実施例と同様
に、ワード線の低抵抗化を図ることが可能となる。
した第1の実施例と同様に、ここに開示されるものに限
るものではない。特に、コンタクト溝510の埋め込み
の金属、すなわち1層目の配線となる金属511はアル
ミに限定されるものではなく、低抵抗の金属であればよ
く、例えば、銅を用いることもできる。このように、本
実施例の構成によっても、前記した第1の実施例と同様
に、ワード線の低抵抗化を図ることが可能となる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワード線を低抵抗化し、フラッシュメモリの読み出し時
間を短縮することができるという効果を奏する。
ワード線を低抵抗化し、フラッシュメモリの読み出し時
間を短縮することができるという効果を奏する。
【0037】その理由は、ポリサイドよりなるワード線
を金属配線によって裏打ちするにあたって、従来のコン
タクト孔による接触から板状の面による接触にすること
により、ワード線と金属配線との接触面積を増大させる
ことができるからである。
を金属配線によって裏打ちするにあたって、従来のコン
タクト孔による接触から板状の面による接触にすること
により、ワード線と金属配線との接触面積を増大させる
ことができるからである。
【0038】さらに、アルミニウム、銅等の低抵抗の金
属を用いて、溝の内部を埋めると同時に上層の金属配線
を形成するために、製造工程を複雑化することなく、ワ
ード線を大幅に低抵抗化することができるからである。
特に、マイコンを混載するフラッシュメモリにおいて
は、高速アクセスを要求されるため、本発明は有効であ
る。
属を用いて、溝の内部を埋めると同時に上層の金属配線
を形成するために、製造工程を複雑化することなく、ワ
ード線を大幅に低抵抗化することができるからである。
特に、マイコンを混載するフラッシュメモリにおいて
は、高速アクセスを要求されるため、本発明は有効であ
る。
【図1】本発明の第1の実施例に係るフラッシュメモリ
のアレイ構成を1層目の金属配線を形成した後に上面か
ら見た図である。
のアレイ構成を1層目の金属配線を形成した後に上面か
ら見た図である。
【図2】図1のワード線平行方向(A−A’線方向)の
断面図である。
断面図である。
【図3】図1のワード線垂直方向(B−B’線方向)の
断面図である。
断面図である。
【図4】本発明の第1の実施例に係るフラッシュメモリ
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図5】本発明の第1の実施例に係るフラッシュメモリ
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図6】本発明の第2の実施例に係るフラッシュメモリ
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図7】本発明の第2の実施例に係るフラッシュメモリ
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図8】本発明の第2の実施例に係るフラッシュメモリ
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
アレイの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図9】従来のフラッシュメモリのアレイ構成を1層目
の金属配線を形成した後に上面から見た図である。
の金属配線を形成した後に上面から見た図である。
【図10】図9のワード線平行方向(I−I’線方向)
の断面図である。
の断面図である。
【図11】図9のワード線垂直方向(J−J’線方向)
の断面図である。
の断面図である。
101、206、601 1層目の金属配線 102、602 ワード線 103、604 1つのセル領域 201、701 分離酸化膜 202、702 トンネル酸化膜 203、703 浮遊ゲート 204、704 絶縁膜 205、705 制御ゲート 207 板状の接続部 401、501 拡散層 402、502 ゲート酸化膜 403、503 ゲート電極 404、504 層間絶縁膜 405、406、505、506 コンタクト孔 407、507、707 コンタクト 408、510 溝 409、511 1層目の配線となる金属 410、512 1層目のAl配線 508 シリコン窒化膜 509 シリコン酸化膜 603 接続部 706 金属配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792
Claims (4)
- 【請求項1】周辺回路部と、浮遊ゲート及び制御ゲート
を有するメモリ素子と、を複数含む不揮発性半導体記憶
装置の製造方法において、 (a)前記周辺回路部及び前記メモリ素子の制御ゲート
上層に層間絶縁膜を形成する工程と、 (b)前記層間絶縁膜の所定の領域を除去して、前記周
辺回路部領域に前記層間絶縁膜を貫通する孔を設ける工
程と、 (c)前記貫通孔に第1の導電部材を埋設する工程と、 (d)前記層間絶縁膜の所定の領域を除去して、前記メ
モリ素子領域に前記層間絶縁膜を貫通し、ワード線方向
に延在する溝を設ける工程と、 (e)前記層間絶縁膜上層の配線となる領域及び前記溝
内部に、同一工程にて第2の導電部材を配設し、前記制
御ゲートと前記配線とを接続する工程と、を少なくとも
含む、ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造
方法。 - 【請求項2】周辺回路部と、浮遊ゲート及び制御ゲート
を有するメモリ素子と、を複数含む不揮発性半導体記憶
装置の製造方法において、 (a)前記周辺回路部及び前記メモリ素子の制御ゲート
上層に第1の絶縁膜を形成する工程と、 (b)前記第1の絶縁膜上層にエッチングストッパ層と
なる第2の絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記第2の絶縁膜上層に第3の絶縁膜を形成し、
前記第1、第2及び第3の絶縁膜よりなる3層構造の層
間絶縁膜を形成する工程と、 (d)前記第2の絶縁膜をエッチングストッパ層とし
て、前記第3の絶縁膜の所定の領域を除去した後、前記
第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の所定の領域を除去し
て、前記周辺回路部領域に前記3層構造の層間絶縁膜を
貫通する孔を設ける工程と、 (e)前記貫通孔に第1の導電部材を埋設する工程と、 (f)前記第2の絶縁膜をエッチングストッパ層とし
て、前記第3の絶縁膜の 所定の領域を除去した後、前記
第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の所定の領域を除去し
て、前記メモリ素子領域に前記3層構造の層間絶縁膜を
貫通し、ワード線方向に延在する溝を設ける工程と、 (g)前記第3の絶縁膜上層の配線となる領域及び前記
溝内部に、同一工程にて第2の導電部材を配設し、前記
制御ゲートと前記配線とを接続する工程と、を少なくと
も含む、ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製
造方法。 - 【請求項3】前記第1の絶縁膜がBPSGよりなり、前
記第2の絶縁膜がシリコン窒化膜よりなり、前記第3の
絶縁膜がシリコン酸化膜よりなる、ことを特徴とする請
求項2記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 - 【請求項4】前記第1の導電部材が、タングステンを少
なくとも含み、前記配線金属が、アルミニウム及び銅の
いずれかを少なくとも含む、ことを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか一に記載の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26383498A JP3175705B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
KR1019990040258A KR20000023287A (ko) | 1998-09-18 | 1999-09-18 | 불휘발성 반도체 기억 장치 및 그 제조 방법 |
US09/399,155 US6235583B1 (en) | 1998-09-18 | 1999-09-20 | Non-volatile semiconductor memory and fabricating method therefor |
US09/815,060 US6633057B2 (en) | 1998-09-18 | 2001-03-23 | Non-volatile semiconductor memory and fabricating method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26383498A JP3175705B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000100975A JP2000100975A (ja) | 2000-04-07 |
JP3175705B2 true JP3175705B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=17394882
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26383498A Expired - Fee Related JP3175705B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
US (2) | US6235583B1 (ja) |
JP (1) | JP3175705B2 (ja) |
KR (1) | KR20000023287A (ja) |
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