JP5300248B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ゲート電極の側方に電荷蓄積層を有する半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a charge storage layer on a side of a gate electrode and a manufacturing method thereof.
近年、電源を切ってもデータ保持が可能な半導体装置である不揮発性メモリが広く利用されている。代表的な不揮発性メモリであるフラッシュメモリにおいては、メモリセルを構成するトランジスタが電荷蓄積層と呼ばれるフローティングゲートまたは絶縁膜を有している。電荷蓄積層に電荷を蓄積させることにより、データを記憶する。絶縁膜を電荷蓄積層とするフラッシュメモリとして、ONO(酸化膜/窒化膜/酸化膜)膜中のトラップ層に電荷を蓄積するSONOS(Silicon Oxide Nitride Oxide silicon)型構造を有するフラッシュメモリがある。 In recent years, nonvolatile memories, which are semiconductor devices that can retain data even when the power is turned off, have been widely used. In a flash memory which is a typical non-volatile memory, a transistor constituting a memory cell has a floating gate or an insulating film called a charge storage layer. Data is stored by accumulating charges in the charge accumulation layer. As a flash memory using an insulating film as a charge storage layer, there is a flash memory having a SONOS (Silicon Oxide Nitride Oxide silicon) type structure that stores charges in a trap layer in an ONO (oxide film / nitride film / oxide film) film.
特許文献1および特許文献2には、ゲート電極の両側にONO膜を有し、1つのメモリセルに複数ビットの情報を記憶するフラッシュメモリが開示されている。ゲート電極の両側のONO膜を形成することにより、1つのメモリセルに記憶された2つのビット間の干渉やチャージロスを抑制することができる。 Patent Documents 1 and 2 disclose flash memories having ONO films on both sides of a gate electrode and storing multiple bits of information in one memory cell. By forming the ONO films on both sides of the gate electrode, interference between two bits stored in one memory cell and charge loss can be suppressed.
図1(a)から図1(d)は特許文献1に記載された半導体装置の製造工程の断面図である。図1(a)(特許文献1の図7(E)に対応する図)を参照に、シリコン基板50上に、ゲート絶縁膜52を介しゲート電極54を形成する。ゲート電極54を覆うように酸化シリコン膜56、窒化シリコン膜58、酸化シリコン膜60およびポリシリコン膜64を形成する。酸化シリコン膜56、窒化シリコン膜58および酸化シリコン膜60からONO膜62が形成される。シリコン基板50とゲート電極54上に酸化シリコン膜56が残存するようにサイドウォールスペーサ66を形成する。図1(b)(特許文献1の図9(G)に対応する図)を参照に、ゲート電極14およびサイドウォールスペーサ66をマスクにシリコン基板50内に不純物拡散領域68を形成する。不純物拡散領域68上をウエット酸化し、絶縁層70を形成する。図1(c)(特許文献1の図9(H)に対応する図)を参照に、ゲート電極54上の酸化シリコン膜60を除去する。図1(d)(特許文献1の図3に対応する図)を参照に、ゲート電極54、サイドウォールスペーサ66および絶縁層70上にゲートライン72を形成する。これにより、ゲートライン72は、ゲート電極54およびポリシリコン膜64と電気的に接続し、不純物拡散領域68とは絶縁膜28を介し絶縁される。
FIG. 1A to FIG. 1D are cross-sectional views of a manufacturing process of a semiconductor device described in Patent Document 1. With reference to FIG. 1A (a diagram corresponding to FIG. 7E of Patent Document 1), a
図2(a)から図2(d)は特許文献2に記載された半導体装置の製造工程の断面図である。図2(a)(特許文献2の図1に対応する図)を参照に、半導体基板80上に、下部酸化物層86、メモリ層88および上部酸化物層90を順次積層し、ONO膜92を形成する。ONO膜92上に補助層100を形成する。補助層100をマスクとして用い、メモリ層88および上部酸化物層90を除去する。補助層100をマスクとして用い、半導体基板80内にソース領域およびドレイン領域96を形成する。図2(b)(特許文献2の図3に対応する図)を参照に、補助層100をマスクとして用い、ソース領域およびドレイン領域96上に酸化物層98を形成する。酸化物層98上に補助層102を形成する。図2(c)(特許文献2の図4に対応する図)を参照に、補助層102の側面にスペーサ104を形成する。図2(d)(特許文献2の図6に対応する図)を参照に、スペーサ104の側面および半導体基板80上の凹部105内面に誘電層82を形成する。凹部105内の誘電層82上にゲート電極84を形成する。研磨することにより、スペーサ104間に埋め込まれた誘電層82およびゲート電極84を形成する。ゲート電極84、スペーサ104および補助層102上にワードライン106を形成する。これにより、ワードライン106はゲート電極84およびスペーサ104と電気的に接続される。
特許文献2に記載された半導体装置においては、図2(d)のようにゲート絶縁膜である誘電層82は、凹部内に形成される。このため、誘電層82の形成はCVD法等の方法を用いる。よって、ゲート絶縁膜として熱酸化膜のような良好な膜質の誘電膜を用いることができない。一方、特許文献1に記載の半導体装置においては、図1(a)のように、半導体基板10上にゲート絶縁膜52を形成するため、熱酸化法等半導体基板を直接酸化する方法を用いることができる。
In the semiconductor device described in Patent Document 2, the
図1(d)を参照に、特許文献1におけるメモリセルにおいて書き込みする際は、ゲートライン72に正電圧を印加し、ビットラインまたはソース領域もしくはドレイン領域である不純物拡散領域68間に高電界を印加する。これにより、不純物拡散領域68間において発生したホットエレクトロンが窒化シリコン膜58内の領域Bに注入され、電荷(電子)が蓄積される。これにより、メモリセルはデータを記憶する。また、ゲートライン72に負電圧を印加し、不純物拡散領域68間に高電界を印加する。これにより、ホットホールが窒化シリコン膜58内の領域Bに注入され、データが消去される。
Referring to FIG. 1D, when writing in the memory cell of Patent Document 1, a positive voltage is applied to the
窒化シリコン膜58はゲート電極54の側方からシリコン基板50の上方にかけてL字形状を有している。窒化シリコン膜58は絶縁体であるため、蓄積された電荷は移動し難い。しかしながら、領域Aのように、窒化シリコン膜58とワードラインであるゲートライン72とが接触している場合、ゲートライン72に正電圧が何度も印加されると、窒化シリコン膜58に蓄積された電荷がゲートライン72の方に移動してしまうことがある。そうすると、窒化シリコン膜58に蓄積された電荷の消去が難しくなってしまう。
The
また、図1(d)の領域Cにおいて、絶縁層70はONO膜62下にまで食い込んでしまう、いわゆるバーズビークが生じる。バーズビークが生じた領域では、窒化シリコン膜58とシリコン基板50との間の絶縁膜の厚さが大きくなる。このため、縦方向の電界が弱くなり、書き込み、消去特性が劣化する。
In addition, in the region C of FIG. 1D, a so-called bird's beak occurs in which the
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電荷蓄積層とワードラインとが直接接することを抑制し、かつ電荷蓄積層下のバーズビークを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to suppress direct contact between a charge storage layer and a word line, and to suppress bird's beaks below the charge storage layer.
本発明によれば、半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を覆うように、トンネル絶縁膜、絶縁体からなる電荷蓄積層、ダミー絶縁膜を順に形成した積層膜を形成する工程と、前記積層膜をエッチバックし、前記ゲート電極の側面に前記積層膜からなる側壁を形成する工程と、前記ゲート電極および前記側壁をマスクに前記半導体基板内に拡散領域を形成する工程と、前記側壁のうちダミー絶縁膜を除去する工程と、前記側壁、前記ゲート電極および前記拡散領域上にトップ絶縁膜を形成する工程と、前記トップ絶縁膜上に導電層を形成する工程と、前記導電層を、前記ゲート電極が露出するまで研磨する工程と、前記ゲート電極および前記導電層上にワードラインを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。本発明によれば、側壁形成後にトップ絶縁膜を形成するため、トップ絶縁膜により電荷蓄積層とワードラインとが直接接することを抑制することができる。また、拡散領域上にトップ絶縁膜を形成するため、トップ絶縁膜により、拡散領域とワードラインとを電気的に分離することができる。よって、電荷蓄積層下のバーズビークを抑制することができる。 According to the present invention, a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate and a laminated film in which a tunnel insulating film, a charge storage layer made of an insulator, and a dummy insulating film are sequentially formed so as to cover the gate electrode are formed. A step of etching back the laminated film to form a sidewall made of the laminated film on a side surface of the gate electrode; and a step of forming a diffusion region in the semiconductor substrate using the gate electrode and the sidewall as a mask; Removing a dummy insulating film from the side wall; forming a top insulating film on the side wall, the gate electrode and the diffusion region; forming a conductive layer on the top insulating film; A semiconductor comprising: a step of polishing a conductive layer until the gate electrode is exposed; and a step of forming a word line on the gate electrode and the conductive layer It is a method of manufacturing location. According to the present invention, since the top insulating film is formed after the sidewalls are formed, it is possible to prevent the charge storage layer and the word line from being in direct contact with each other by the top insulating film. Further, since the top insulating film is formed on the diffusion region, the diffusion region and the word line can be electrically separated by the top insulating film. Therefore, bird's beaks under the charge storage layer can be suppressed.
上記構成において、前記側壁を形成する工程は、前記側壁内の前記電荷蓄積層の上面が前記ゲート電極の上面より低くなるように、前記側壁を形成する工程である構成とすることができる。この構成によれば、拡散領域とワードラインとを電気的により分離することができる。 In the above structure, the step of forming the side wall may be a step of forming the side wall so that an upper surface of the charge storage layer in the side wall is lower than an upper surface of the gate electrode. According to this configuration, the diffusion region and the word line can be electrically separated.
上記構成において、前記側壁を形成する工程と前記トップ絶縁膜を形成する工程の間に、前記側壁内の前記電荷蓄積層の上面を前記ゲート電極の上面より低くする工程を有する構成とすることができる。この構成によれば、拡散領域とワードラインとを電気的により分離することができる。 The above structure may include a step of lowering an upper surface of the charge storage layer in the side wall from an upper surface of the gate electrode between the step of forming the side wall and the step of forming the top insulating film. it can. According to this configuration, the diffusion region and the word line can be electrically separated.
上記構成において、前記側壁を形成する工程と前記トップ絶縁膜を形成する工程の間に、前記側壁内の前記電荷蓄積層の上面を酸化する工程を有する構成とすることができる。この構成によれば、拡散領域とワードラインとを電気的により分離することができる。 In the above structure, a step of oxidizing the upper surface of the charge storage layer in the side wall may be provided between the step of forming the side wall and the step of forming the top insulating film. According to this configuration, the diffusion region and the word line can be electrically separated.
上記構成において、前記電荷蓄積層の上面を酸化する工程は、プラズマ酸化法またはラジカル酸化法を用いる構成とすることができる。この構成によれば、拡散領域とワードラインとを電気的により分離することができる。 In the above structure, the step of oxidizing the upper surface of the charge storage layer may be configured to use a plasma oxidation method or a radical oxidation method. According to this configuration, the diffusion region and the word line can be electrically separated.
上記構成において、前記側壁を形成する工程と前記トップ絶縁膜を形成する工程の間に、前記側壁内の前記電荷蓄積層の上面をエッチングする工程を有する構成とすることができる。この構成によれば、拡散領域とワードラインとを電気的により分離することができる。 In the above structure, the method may include a step of etching the upper surface of the charge storage layer in the side wall between the step of forming the side wall and the step of forming the top insulating film. According to this configuration, the diffusion region and the word line can be electrically separated.
上記構成において、前記側壁を形成する工程は、前記半導体基板上に前記トンネル絶縁膜の少なくとも一部が残存するように前記積層膜をエッチバックする工程を含む構成とすることができる。この構成によれば、導電層をゲート電極が露出するまで研磨する工程において、ゲート電極が研磨されることを抑制することができる。 In the above configuration, the step of forming the side wall may include a step of etching back the stacked film so that at least a part of the tunnel insulating film remains on the semiconductor substrate. According to this configuration, the polishing of the gate electrode can be suppressed in the step of polishing the conductive layer until the gate electrode is exposed.
上記構成において、前記ゲート電極および前記側壁をマスクに前記ビットラインの上面を酸化する工程を有する構成とすることができる。この構成によれば、拡散領域とワードラインとを電気的により分離することができる。 The above structure may include a step of oxidizing the upper surface of the bit line using the gate electrode and the side wall as a mask. According to this configuration, the diffusion region and the word line can be electrically separated.
本発明は、半導体基板上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の側面に形成され、トンネル絶縁膜、絶縁体からなる電荷蓄積層、トップ絶縁膜が前記ゲート電極および前記半導体基板から順にL字型に設けられた側壁と、前記ゲート電極および前記側壁が設けられた領域横の半導体基板内に設けられた拡散領域と、前記ゲート電極の側方に前記側壁を介し設けられた導電層と、前記電荷蓄積層の上面と前記ワードラインとは前記トップ絶縁膜により分離されるように、前記ゲート電極および前記導電層上に設けられたワードラインと、を具備し、前記トップ絶縁膜は前記拡散領域上にも設けられていることを特徴とする半導体装置である。本発明によれば、電荷蓄積層の上面とワードラインとがトップ絶縁膜により分離されているため、電荷蓄積層とワードラインとが直接接することを抑制することができる。また、拡散領域上にトップ絶縁膜が設けられているため、トップ絶縁膜により、拡散領域とワードラインとを電気的に分離することができる。よって、電荷蓄積層下のバーズビークを抑制することができる。 The present invention provides a gate electrode provided on a semiconductor substrate, a side surface of the gate electrode, a tunnel insulating film, a charge storage layer made of an insulator, and a top insulating film in order from the gate electrode and the semiconductor substrate. A sidewall provided in a letter shape, a diffusion region provided in a semiconductor substrate beside the gate electrode and the region provided with the sidewall, and a conductive layer provided on the side of the gate electrode via the sidewall. A gate line and a word line provided on the conductive layer so that the top surface of the charge storage layer and the word line are separated from each other by the top insulating film. The semiconductor device is also provided over the diffusion region. According to the present invention, since the top surface of the charge storage layer and the word line are separated from each other by the top insulating film, it is possible to suppress the direct contact between the charge storage layer and the word line. Further, since the top insulating film is provided on the diffusion region, the diffusion region and the word line can be electrically separated by the top insulating film. Therefore, bird's beaks under the charge storage layer can be suppressed.
上記構成において、前記拡散領域と前記トップ絶縁膜との間には絶縁層が設けられている構成とすることができる。この構成によれば、拡散領域とワードラインとを電気的により分離することができる。 In the above structure, an insulating layer may be provided between the diffusion region and the top insulating film. According to this configuration, the diffusion region and the word line can be electrically separated.
上記構成において、前記ゲート電極、前記側壁および前記導電層の上面は実質的に平坦である構成とすることができる。 In the above structure, the gate electrode, the side wall, and the upper surface of the conductive layer may be substantially flat.
本発明によれば、側壁形成後にトップ絶縁膜を形成するため、トップ絶縁膜により電荷蓄積層とワードラインとが直接接することを抑制することができる。また、拡散領域上にトップ絶縁膜を形成するため、トップ絶縁膜により、拡散領域とワードラインとを電気的に分離することができる。よって、電荷蓄積層下のバーズビークを抑制することができる。 According to the present invention, since the top insulating film is formed after the sidewalls are formed, it is possible to prevent the charge storage layer and the word line from being in direct contact with each other by the top insulating film. Further, since the top insulating film is formed on the diffusion region, the diffusion region and the word line can be electrically separated by the top insulating film. Therefore, bird's beaks under the charge storage layer can be suppressed.
以下、図面を参照に本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は、実施例1に係るフラッシュメモリの平面図である。ビットラインである拡散領域が半導体基板10内に設けられている。拡散領域26横の半導体基板10上にONO膜32からなる側壁が設けられている。半導体基板10および側壁であるONO膜32上には拡散領域26と交差するワードライン36が設けられている。
FIG. 3 is a plan view of the flash memory according to the first embodiment. A diffusion region which is a bit line is provided in the
図4(a)から図6(c)を用い、実施例1に係る半導体装置の製造方法について説明する。図4(a)から図6(c)は図3のA−A断面に相当する断面図である。図4(a)を参照に、p型シリコン半導体基板(またはシリコン半導体基板内のp型領域)10上に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜12を例えば熱酸化法を用い形成する。半導体基板10上にゲート絶縁膜12を介しポリシリコンからなるゲート電極14を形成する。ゲート電極14およびゲート絶縁膜12の所定領域を除去する。これにより、図3の拡散領域26が延在する方向に延在するストライブ状のゲート電極14およびゲート絶縁膜12を形成する。
A method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 6 (c) are cross-sectional views corresponding to the AA cross section of FIG. Referring to FIG. 4A, a
図4(b)を参照に、半導体基板10およびゲート電極14上に、酸化シリコン膜からなるトンネル絶縁膜16を例えば熱酸化法を用い形成する。トンネル絶縁膜16上に、窒化シリコン膜からなる電荷蓄積層18を例えばCVD(Chemical Vaper Deposition)法を用い形成する。電荷蓄積層18上に酸化シリコン膜からなるダミー絶縁膜20を例えばCVD法を用い形成する。これにより、ゲート電極14を覆うように積層膜22が形成される。図4(c)を参照に、積層膜22の全面をエッチバックすることにより、ゲート電極14の両側面に、積層膜22からなる側壁24が形成される。このとき、例えば、半導体基板10およびゲート電極14上にはトンネル絶縁膜16が残存している。
Referring to FIG. 4B, a
図5(a)を参照に、ゲート電極14および側壁24をマスクに、半導体基板10内に例えば砒素をイオン注入する。その後熱処理することにより、半導体基板10内にn型拡散領域26を形成する。このとき、半導体基板10上に形成されたトンネル絶縁膜16はイオン注入のためのスルー膜として機能する。半導体基板10およびゲート電極14上に残存しているダミー絶縁膜20並びに側壁24のうちダミー絶縁膜20を例えば弗酸系の薬液を用い除去する。図5(b)を参照に、ゲート電極14および側壁24をマスクに、拡散領域26表面を例えば熱酸化し、絶縁層28を形成する。これにより、拡散領域26と自己整合的に絶縁層28が形成される。図5(c)を参照に、ゲート電極14および側壁24上並びに拡散領域26上に絶縁層28を介し、に酸化シリコン膜からなるトップ絶縁膜30を例えばCVD法を用い形成する。これにより、ゲート電極14の側面に、L字の電荷蓄積層18を含むONO膜32が形成される。
Referring to FIG. 5A, for example, arsenic ions are implanted into the
図6(a)を参照に、トップ絶縁膜30上にポリシリコンからなる導電層34を形成する。図6(b)を参照に、導電層34をゲート電極14が露出するまで、CMP(Chemical Mechanical Polish)法を用い研磨する。これにより、ゲート電極14、側壁24および導電層34の上面は実質的に平坦となる。なお、実質的に平坦とは、研磨された程度に平坦という意味である。図6(c)を参照に、ゲート電極14および導電層34上にポリシリコン膜を形成する。図3のようにビットラインである拡散領域26に交差するワードライン36となるように、導電性ポリシリコン膜、導電層34およびゲート電極14をエッチングする。これにより、ゲート電極14および導電層34上にワードライン36が形成される。以上により、ゲート電極14および導電層34はワードライン36に電気的に接続される。ワードライン36と拡散領域26とは絶縁層28で分離される。
With reference to FIG. 6A, a
図7(a)および図7(b)を用い、実施例1に係るフラッシュメモリの効果について説明する。図7(a)および図7(b)は、それぞれ、図4(c)および図6(c)のゲート電極14側面近傍の拡大図である。ただし、図4(c)の積層膜のエッチバックの際、トンネル絶縁膜16が除去され、半導体基板10が露出するようにエッチバックした例である。図7(a)を参照に、側壁24を形成する際は、側壁24内の電荷蓄積層18の上面がゲート電極14の上面より高さH1低くなるように、側壁24が形成されている。その後、図5(c)のように、電荷蓄積層18の上面上にトップ絶縁膜30が形成される。図6(b)のように、ゲート電極14が露出するようにトップ絶縁膜30上に形成された導電層34を研磨する。このとき、ゲート電極14がほとんど研磨されないようにすることにより、図7(b)のように、電荷蓄積層18の上面とゲート電極14の上面との高さの差はほぼH1のままである。よって、電荷蓄積層18とワードライン36および導電層34とはトップ絶縁膜30により絶縁される。これにより、図1(d)の領域Aのように、ワードラインであるゲートライン72と電荷蓄積層である窒化シリコン膜58とが接触することを抑制することができる。よって、図1(d)の領域Bに蓄積された電荷がゲートライン72の方に移動し、電荷の消去が困難になることを抑制することができる。
The effect of the flash memory according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. 7 (a) and 7 (b) are enlarged views of the vicinity of the side surface of the
図8は、図1(d)のゲート電極54の側面近傍の拡大図である。不純物拡散領域68とゲートライン72とを電気的に分離するため絶縁層70が形成されている。絶縁層70の膜厚Tox0は、不純物拡散領域68とゲートライン72とを電気的に分離するために求められる大きさとなる。このとき、ONO膜62とシリコン基板50との間にはバーズビークが生じる。バーズビークの幅W0は、絶縁層70の膜厚Tox0が大きくなると広くなる。
FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the side surface of the
図7(b)を参照に、実施例1においては、絶縁層28上にトップ絶縁膜30が形成されている。つまり、図5(c)において、拡散領域26上にもトップ絶縁膜30を形成している。このため、図7(b)のように拡散領域26と導電層34とを分離する絶縁層の膜厚Toxは、絶縁層28の膜厚Tox1とトップ絶縁膜30の膜厚Tox2との和となる。拡散領域26と導電層34とを電気的に分離するために求められる図7(b)の膜厚Toxと、不純物拡散領域68とゲートライン72とを電気的に分離するために求められる図8の膜厚Tox0と、はほぼ同じである。よって、熱酸化により形成する絶縁層28の膜厚Tox1は、図8の膜厚Tox0より膜厚Tox2に相当する膜厚分小さくすることができる。よって、図7(b)のバーズビークの幅W1は図8のバーズビークの幅W0より小さくすることができる。
With reference to FIG. 7B, in Example 1, the top insulating
図7(a)では、積層膜22のエッチバックの際、トンネル絶縁膜16までエッチバックしているが、図4(c)のように、側壁24を形成する工程は、半導体基板10上にトンネル絶縁膜16の少なくとも一部が残存するように積層膜22をエッチバックすることが好ましい。これにより、図6(b)のように、導電層34を研磨する際に、トンネル絶縁膜16を用いエンドポイントを検出することができる。これにより、ゲート電極14の上面で研磨を停止させることができる。よって、図7(b)における電荷蓄積層18の上面とゲート電極14との高さH1を精度よく形成することができる。
In FIG. 7A, when the
実施例2は側壁内の電荷蓄積層の上面をゲート電極14より低くする工程を有する例である。図9(a)および図9(b)は実施例2に係るフラッシュメモリの製造工程を示す断面図であり、それぞれ実施例1の図4(c)および図6(c)に相当するゲート電極14の側面近傍の拡大図である。図9(a)を参照に、実施例1の図4(c)の後、電荷蓄積層18をプラズマ酸化法を用い酸化し、電荷蓄積層18の上面上に酸化領域40a、電荷蓄積層18の側面に酸化領域40bを形成する。これにより、電荷蓄積層18の上面はゲート電極14に対し高さH2低くすることができる。その後、実施例1の図5(a)から図6(c)の工程を行う。図5(a)において、トンネル絶縁膜16を除去する際に酸化領域40aおよび酸化領域40bが除去される。
The second embodiment is an example having a step of making the upper surface of the charge storage layer in the sidewall lower than the
実施例2によれば、図9(b)を参照に、電荷蓄積層18とワードライン36または導電層34との間をトップ絶縁膜30で絶縁分離することができる。なお、電荷蓄積層18の酸化は、例えば窒化シリコン膜を十分に酸化する方法が好ましく、例えばラジカル酸化法を用いることができる。また、実施例1と同様に、絶縁層28を形成する際のバーズビークの幅W2を従来例1の図8に比べ狭くすることができる。
According to the second embodiment, with reference to FIG. 9B, the top insulating
実施例3は側壁内の電荷蓄積層の上面をゲート電極14より低くする工程を有する別の例である図10(a)および図10(b)は実施例3に係るフラッシュメモリの製造工程を示す断面図であり、それぞれ実施例1の図4(c)および図6(c)のゲート電極14の側面近傍の拡大図である。に図10(a)を参照に、実施例1の図4(c)の後、電荷蓄積層18を例えば熱燐酸を用いエッチングする。電荷蓄積層18の上面および電荷蓄積層18の側面が凹部42aおよび42bのようにエッチングされる。これにより、電荷蓄積層18の上面はゲート電極14に対し高さH3低くすることができる。その後、実施例1の図5(a)から図6(c)の工程を行う。図5(a)において、トンネル絶縁膜16を除去する際に凹部42aおよび42bに対応するトンネル絶縁膜16も除去される。
The third embodiment is another example having a step of lowering the upper surface of the charge storage layer in the side wall than the
実施例3によれば、図10(b)を参照に、電荷蓄積層18とワードライン36または導電層34との間を確実にトップ絶縁膜30で絶縁分離することができる。また、絶縁層28を形成する際のバーズビークを小さくすることができる。
According to the third embodiment, with reference to FIG. 10B, the top insulating
実施例1から実施例3の図5(b)のように、拡散領域26の上面をゲート電極14および側壁24をマスクに酸化する工程を有することが好ましい。絶縁層28を形成しない場合、絶縁層28と導電層34との間の電気的分離をトップ酸化膜30を用い行うことができる。しかしながら、この場合は電気的分離が十分でない場合がある。絶縁層28を設けることにより、拡散領域26と導電層34との間を電気的により分離することができる。
As shown in FIG. 5B of the first to third embodiments, it is preferable to have a step of oxidizing the upper surface of the
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.
10 半導体基板
14 ゲート電極
16 トンネル絶縁膜
18 電荷蓄積層
20 ダミー絶縁層
22 積層膜
24 側壁
26 拡散領域
28 絶縁層
30 トップ絶縁膜
32 ONO膜
34 導電層
36 ワードライン
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ゲート電極を覆うように、トンネル絶縁膜、絶縁体からなる電荷蓄積層、ダミー絶縁膜を順に形成した積層膜を形成する工程と、
前記積層膜をエッチバックし、前記ゲート電極の側面に前記積層膜からなる側壁を形成する工程と、
前記ゲート電極および前記側壁をマスクに前記半導体基板内に拡散領域を形成する工程と、
前記側壁のうちダミー絶縁膜を除去する工程と、
前記側壁、前記ゲート電極および前記拡散領域上にトップ絶縁膜を形成する工程と、
前記トップ絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
前記導電層を、前記ゲート電極が露出するまで研磨する工程と、
前記ゲート電極および前記導電層上にワードラインを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a gate electrode on the semiconductor substrate;
Forming a laminated film in which a tunnel insulating film, a charge storage layer made of an insulator, and a dummy insulating film are sequentially formed so as to cover the gate electrode;
Etching back the laminated film and forming a side wall made of the laminated film on a side surface of the gate electrode;
Forming a diffusion region in the semiconductor substrate using the gate electrode and the sidewall as a mask;
Removing the dummy insulating film from the side wall;
Forming a top insulating film on the sidewall, the gate electrode and the diffusion region;
Forming a conductive layer on the top insulating film;
Polishing the conductive layer until the gate electrode is exposed;
Forming a word line on the gate electrode and the conductive layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記ゲート電極の側面に形成され、トンネル絶縁膜、絶縁体からなる電荷蓄積層、トップ絶縁膜が前記ゲート電極および前記半導体基板から順にL字型に設けられた側壁と、
前記ゲート電極および前記側壁が設けられた領域横の半導体基板内に設けられた拡散領域と、
前記ゲート電極の側方に前記側壁を介し設けられた導電層と、
前記電荷蓄積層の上面と前記ワードラインとは前記トップ絶縁膜により分離されるように、前記ゲート電極および前記導電層上に設けられたワードラインと、
を具備し、
前記トップ絶縁膜は前記拡散領域上にも設けられていることを特徴とする半導体装置。 A gate electrode provided on a semiconductor substrate;
A side wall formed on a side surface of the gate electrode, a tunnel insulating film, a charge storage layer made of an insulator, a top insulating film provided in an L shape in order from the gate electrode and the semiconductor substrate;
A diffusion region provided in a semiconductor substrate next to the region provided with the gate electrode and the side wall;
A conductive layer provided on the side of the gate electrode via the side wall;
A word line provided on the gate electrode and the conductive layer so that the top surface of the charge storage layer and the word line are separated by the top insulating film;
Comprising
The semiconductor device according to claim 1, wherein the top insulating film is also provided on the diffusion region.
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