JP2008078298A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008078298A
JP2008078298A JP2006254385A JP2006254385A JP2008078298A JP 2008078298 A JP2008078298 A JP 2008078298A JP 2006254385 A JP2006254385 A JP 2006254385A JP 2006254385 A JP2006254385 A JP 2006254385A JP 2008078298 A JP2008078298 A JP 2008078298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon oxide
oxide film
gate electrode
gate electrodes
film
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.)
Pending
Application number
JP2006254385A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Matsuno
光一 松野
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2006254385A priority Critical patent/JP2008078298A/ja
Priority to KR1020070095297A priority patent/KR100936585B1/ko
Priority to CN200710153513.6A priority patent/CN100543967C/zh
Priority to US11/858,585 priority patent/US7800155B2/en
Publication of JP2008078298A publication Critical patent/JP2008078298A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/7682Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing the dielectric comprising air gaps
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • H10B41/35Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region with a cell select transistor, e.g. NAND
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5222Capacitive arrangements or effects of, or between wiring layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329Insulating materials
    • H01L23/53295Stacked insulating layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

【課題】ゲート電極形成後にコバルトシリサイドのような合金化をすると共に、バリア絶縁膜を設ける構成の場合でも、ゲート間容量の増大を防止する。
【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板に複数のメモリセルトランジスタのゲート電極を形成する工程と、ゲート電極間を充填するように第1のシリコン酸化膜を形成する工程と、第1のシリコン酸化膜の上部を除去してゲート電極の上部に形成されている半導体層を露出するように加工する工程と、ゲート電極の上部の半導体層に金属層を堆積させて合金化し金属半導体合金層を形成し、残りの金属層を除去する工程と、第2のシリコン酸化膜の上面がゲート電極上およびゲート電極間の領域上において半導体基板の表面からゲート電極の上面の高さより高い位置に位置するように第2のシリコン酸化膜を形成する工程と、第2のシリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程とを含んでなるところに特徴を有する。
【選択図】図3

Description

本発明は、メモリセルを構成するゲート電極間に絶縁膜を埋め込む構成の半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。
この種の半導体装置としては、例えばNANDフラッシュメモリがある。メモリセルを構成している各セルトランジスタには、ワード線を構成するコントロールゲート電極がセル間を連結するように設けられている。従来では、このワード線の側壁に、シリコン酸化膜を形成するとともに後工程で必要となるシリコン窒化膜などを形成している。そして、さらにワード線間には層間絶縁膜が充填された状態に形成されるようになっている。このような構成は、例えば特許文献1などに示されている。
ところで、上記したような構成は、半導体集積回路における設計ルールの微細化が進むに従って、次の点で採用することが難しくなりつつある。すなわち、ゲート電極を連結したワード線の間隔が狭くなることで、隣接するメモリセルトランジスタの間の結合容量が増大する。この場合、ワード線間に充填する絶縁膜の誘電率が高いものでは特に結合容量が問題となる。このため、特許文献1に示された構成のように、シリコン酸化膜に比べて誘電率の高いシリコン窒化膜をワード線の側壁部に形成する構成は適用することが困難となる。
一方、微細化に伴って、ゲート電極の上部に形成していたシリサイドの抵抗値がデバイスの特性に影響を与える程度となってきており、従来のタングステンシリサイドのような材料では対応できなくなりつつある。これに代えて、例えばコバルトシリサイドなどの材料を用いれば、抵抗値の点では十分に特性を満足できるものが得られることがわかっている。
メモリセルのゲート電極としてコバルトシリサイドを使う場合、処理温度の関係からゲート電極をエッチング加工した後にシリサイド化の処理をする必要がある。このため、ゲート電極を構成する多結晶シリコン膜をゲート電極の形状に分離加工した状態でシリサイド形成用のコバルト膜の形成(主としてスパッタ法が使われる)をするが、上述したシリサイド合金化反応を確実に行うために、コバルト膜の形成前に、多結晶シリコン膜の表面を清浄化する目的で希弗酸(DHF:dilute HF)などのウェット処理を入れるのが通例である。
また、シリサイド形成工程の後工程において、メタル配線として銅(Cu)を用いるプロセスを有する場合には、Cuがメモリセルなどの素子部へ侵入するのを防止する目的で、例えばCu侵入防止に効果があるシリコン窒化膜をバリア膜としてゲート電極とメタル配線間に配置形成することが行われる。
しかし、多結晶シリコン膜の表面を清浄化する目的で希弗酸などのウェット処理を入れるため、ゲート電極間を埋めるシリコン酸化膜などの層間絶縁膜が形成されている場合には、これをエッチバックすることになる。一方、ゲート電極間へのシリコン酸化膜の埋め込みはアスペクト比が高いことから内部にシームが形成されやすいため、エッチバックをしたときにシームが露出する状態となっている場合には、ウェット処理が行われるとそのシームにエッチング液が浸入してエッチングが進行してボイドとなってしまう。
このような落ち込みやボイドが発生すると、後工程でバリア膜として形成されるシリコン窒化膜のようなシリコン酸化膜よりも高誘電率の材料がボイド内に入り込み、この結果、セル間容量が増すなどの悪影響が出る。また、ワード線間にシリコン窒化膜が入り込んでいると、比較的高電圧が印加される選択ゲートからワード線に電位がかかるなどの不具合も発生する。
特開2000−311992号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゲート電極形成後にコバルトシリサイドのような合金化をすると共に、バリア絶縁膜を設ける構成の場合でも、ゲート間容量の増大を防止することができるように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。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数のメモリセルトランジスタのゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極間を充填するように第1のシリコン酸化膜を形成する工程と、前記第1のシリコン酸化膜の上部を除去して前記ゲート電極の上部に形成されている半導体層を露出するように加工する工程と、前記ゲート電極の上部の半導体層に金属層を堆積させて合金化し金属半導体合金層を形成し、残りの金属層を除去する工程と、前記ゲート電極上および前記ゲート電極間に第2のシリコン酸化膜を形成する工程であって、前記第2のシリコン酸化膜の上面が前記ゲート電極上および前記ゲート電極間の領域上で、前記半導体基板の表面からの前記ゲート電極の上面の高さより高い位置に位置するように形成する工程と、前記第2のシリコン酸化膜の上にシリコン窒化膜を形成する工程とを含んでなるところに特徴を有する。
また、本発明の半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板上に形成された複数のゲート電極と、前記ゲート電極上および前記ゲート電極間に形成されたシリコン酸化膜であって、前記シリコン酸化膜の上面が、前記ゲート電極が形成される領域および前記ゲート電極間の領域で、前記ゲート電極の上面の前記半導体基板表面からの高さより高い位置に位置するように形成されたシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜とを備えたところに特徴を有する。
本発明により、従来バリア膜としてのシリコン窒化膜などに代表される誘電率の高い絶縁膜がワード線間に入り込んでいた問題に対し、物理的に入り込みを防ぐことができ、線間容量の増大を解消することができる。
以下、本発明をNAND型フラッシュメモリ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。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、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
先ず、本実施形態のNAND型フラッシュメモリ装置の構成を説明する。
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である。
NAND型フラッシュメモリ装置のメモリセルアレイは、2個の選択ゲートトランジスタTrsと、当該選択ゲートトランジスタTrs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。
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、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。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方向に直交する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。
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シリコン基板1に、素子分離領域としてのSTI(shallow trench isolation)2が図2中Y方向に沿って所定間隔で複数本形成され、これによって活性領域3が図2中X方向に分離形成されている。活性領域3と直交する図2中X方向に沿って所定間隔でメモリセルトランジスタのワード線WLが形成されている。また、図2中X方向に沿って一対の選択ゲートトランジスタの選択ゲート線SGL1が形成されている。一対の選択ゲート線SGL1間の活性領域3にはビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。ワード線WLと交差する活性領域3上にはメモリセルトランジスタのゲート電極Gが、選択ゲート線SGL1と交差する活性領域3上には選択ゲートトランジスタのゲート電極SGが形成されている。
図3は、図2中、切断線A−Aで示す部分の断面図である。すなわち、活性領域3におけるゲート電極SG部分を中心として示したものである。この図3において、シリコン基板1上に形成されたゲート電極Gおよびゲート電極SGは、トンネル絶縁膜4を介してフローティングゲート電極用の多結晶シリコン膜5、ONO膜などからなるゲート間絶縁膜6、コントロールゲート電極用の多結晶シリコン膜7およびコバルトシリサイド膜8が順次積層された構成となっている。
ゲート電極G及びゲート電極SGの側壁には、シリコン基板1の表面から所定高さ(図3においては多結晶シリコン膜7の側壁が2/3程度覆われる高さ)までRTP(rapid thermal processor)法などの処理によるシリコン酸化膜9が形成されている。ゲート電極Gのシリコン酸化膜9とゲート電極SGのシリコン酸化膜9の間およびゲート電極Gのシリコン酸化膜9間には、LP−CVD法によるシリコン酸化膜10が形成されている。このシリコン酸化膜10には、後述するような製造工程を経ることにより図示のようにボイド10aが形成されている。
一対のゲート電極SGの間においては、シリコン酸化膜9の内側およびシリコン基板1の表面にわたってシリコン窒化膜11が形成され、さらにその内側を充填するようにBPSG(boro phospho silicate glass)膜などのシリコン酸化膜12が形成されている。シリコン窒化膜11は、加工の関係からシリコン酸化膜9の上端部分より上方に突出する部分を有する形状に形成されている。
上記構成の上面には、これらを覆うようにTEOS(tetraethyl orthosilicate)膜13が形成されている。TEOS膜13は、その上面が、ゲート電極G、SGが形成された領域およびゲート電極Gとゲート電極Gの間の領域ならびにゲート電極Gとゲート電極SGの間の領域において、コバルトシリサイド膜8の上面のシリコン基板1からの高さより高い位置に位置するよう形成されている。なお、図3においては、TEOS膜13の上面は、ゲート電極G、SGが形成された領域およびゲート電極Gとゲート電極Gの間の領域ならびにゲート電極Gとゲート電極SGの間の領域において、平坦に形成されているが、本発明はそれに限らず、TEOS膜13の上面は凹凸形状に形成されていても良い。このTEOS膜13の上にバリア膜としてのシリコン窒化膜14が形成されている。さらにその上部には、TEOS膜15が形成され、平坦化されている。
なお、ゲート電極SGのゲート間絶縁膜6には、多結晶シリコン膜5と多結晶シリコン膜7を導通するための開口6aが形成され、この開口6a内に多結晶シリコン膜7が埋め込まれている。
ゲート電極SGとゲート電極SGとの間のシリコン酸化膜12上において、TEOS膜13の上面はコバルトシリサイド膜8の上面の高さより低く位置するよう形成されている。この形状にしたがって、シリコン酸化膜12上においてシリコン窒化膜14もコバルトシリサイド膜8の上面の高さより低い位置に位置するよう形成されている。また、ゲート電極SG間には、図示のようにTEOS膜15からシリコン基板1の表面に達するコンタクトホール16がシリコン酸化膜12の形成領域に形成されている。このコンタクトホール16は、TEOS膜15、シリコン窒化膜14、TEOS膜13、シリコン酸化膜12、シリコン窒化膜11を貫通し、シリコン基板1の表面を露出するように形成されている。コンタクトホール16の内部には導体を埋め込み形成したコンタクトプラグ17が形成され、シリコン基板1に電気的に接続されている。
上記構成においては、バリア膜としてのシリコン窒化膜14がゲート電極G間あるいはゲート電極Gとゲート電極SGとの間に入り込まないように構成しているので、セルトランジスタ間の結合容量の増大を招くことなく構成することができる。
次に、上記構成を製造する場合の製造工程について図4〜図13を参照して説明する。
まず、図4に示すように、シリコン基板1の上にトンネル絶縁膜4を成膜し、この後、フローティングゲートとなる多結晶シリコン膜5、ゲート間絶縁膜6およびコントロールゲート(ワード線)となる多結晶シリコン膜7を積層形成する。さらに、多結晶シリコン膜7の上に、ドライエッチング加工でのハードマスクとなるシリコン窒化膜18を積層形成する。この後、フォトリソグラフィー処理により、レジスト19を塗布して所定の選択ゲート及びワード線パターンを形成する。なお、ゲート間絶縁膜6を多結晶シリコン膜5上に形成した後、ゲート電極SG形成領域のゲート間絶縁膜6の一部を除去し、開口6aを形成している。ゲート間絶縁膜6上に多結晶シリコン膜7を形成した際、この開口6a内に多結晶シリコン膜7が埋め込まれる。
次に、図5に示すように、ドライエッチング技術(例えばRIE(reactive ion etching)法)により、まずパターンニングしたレジスト19をマスクとしてシリコン窒化膜18をエッチング加工してこれをハードマスクとして、続いて多結晶シリコン膜7、ゲート間絶縁膜6および多結晶シリコン膜5をエッチングする。この後、レジスト19を除去する。
次に、RTP等を用いて、酸化処理を施す。これにより、図6に示すように、ゲート電極Gおよびゲート電極SGの多結晶シリコン膜5や7などの側壁部が酸化されてシリコン酸化膜9が形成される。
続いて、図7に示すように、メモリセルトランジスタのソース/ドレイン領域に相当する拡散層1aを形成するためのイオン注入処理を実施し、この後、LP−CVD(low pressure CVD)法を用いて約50nmのシリコン酸化膜10を形成し、ドライエッチング処理によりスペーサ10bを形成する加工を行う。シリコン酸化膜10は、ゲート電極G間およびゲート電極Gとゲート電極SGとの間の狭い部分にも形成される。これらの部分はアスペクト比が高いことから、シリコン酸化膜10の成膜時に図示のようなシーム10cがゲート電極G間およびゲート電極Gとゲート電極SGとの間の領域でできやすい。また、ドライエッチング処理では、シリコン窒化膜18の上面から少し下がった位置までエッチバックされるが、大部分は残った状態となる。この後、スペーサ10bをマスクとしてゲート電極SG間の部分にイオン注入処理を行って不純物拡散領域1bを形成する。
次に、図8に示すように、リソグラフィー処理により、ゲート電極SGの間の領域のみを開口するパターンニングを行い、弗酸系の薬液処理により上述したスペーサ10bを除去する。
続いて、図9に示すように、LP−CVD法を用いて20nm程度のシリコン窒化膜11を成膜し、その後CVD法によりBPSG膜などのシリコン酸化膜12を成膜する。続いて、高温ウェット酸化雰囲気の下でメルト処理を行った後平坦化処理をする。平坦化処理では、例えばCMP(chemical mechanical polishing)処理によりシリコン窒化膜11をストッパとしてシリコン酸化膜12が除去される。
次に、図10に示すように、RIE法にてシリコン窒化膜9およびシリコン酸化膜12をエッチングし、ゲート電極G、SGの多結晶シリコン膜7の上面および側面の上部を露出させる。この後、図11に示すように、希弗酸処理等の酸化膜除去技術にて、制御ゲートとなる多結晶シリコン膜7の露出されている表面の自然酸化膜等を剥離して清浄化し、スパッタ技術によりシリサイド形成用のコバルト膜20を形成する。
なお、上述のRIEによるエッチングでは、シリコン窒化膜9を除去した後にシリコン酸化膜7をエッチングするときに、ゲート電極Gとゲート電極SGとの間のアスペクト比が高い部分に形成されているシリコン酸化膜10の表面が露出し、このときシーム10cが露出することがある。このため、続く酸化膜除去のための希弗酸(DHF)によるウェット処理では、シーム10cが露出している部分で急速にエッチングが進行し、図10に示しているようなボイド10aが形成される。
次に、図12に示すように、シリサイド形成用に堆積したコバルト膜20をアニール処理することでコバルトシリサイド8を形成する。アニール処理は、RTPなどのランプアニール技術を用いて行う。コバルト膜20は、多結晶シリコン膜7と接触している部分だけがシリサイド化し、他の部分は無反応のまま残るので、これを剥離液により処理して除去する。この後、必要に応じて再びRTPなどによるアニール処理を行って安定したコバルトシリサイド膜8を形成する。この後、LP−CVD法によりTEOS膜13を50nm程度成膜する。この際、TEOS膜13の上面は、ゲート電極G、SGが形成された領域およびゲート電極Gとゲート電極Gの間の領域ならびにゲート電極Gとゲート電極SGの間の領域において、コバルトシリサイド膜8の上面のシリコン基板1からの高さより高い位置に位置するよう形成される。また、ゲート電極SGとゲート電極SGとの間のシリコン酸化膜12上において、TEOS膜13の上面はコバルトシリサイド膜8の上面の高さより低く位置するよう形成される。
続いて、図13に示すように、LP−CVD技術により、30nm程度のシリコン窒化膜14をバリア絶縁膜として形成し、更にCVD技術によりTEOS膜15を400nm成膜する。この後、TEOS膜15の平坦化処理を行う。その後、図1に示すようにフォトリソグラフィー処理により、ビット線コンタクトとなるコンタクトプラグ17形成の為のコンタクトホール16のパターンを形成し、RIE技術によりTEOS膜15、シリコン窒化膜14、TEOS膜13、シリコン酸化膜12、シリコン窒化膜11を貫通し、シリコン基板1の表面を露出するようにコンタクトホール16の形成を行い、コンタクトホール16内に導体を埋め込みコンタクトプラグ17を形成する。以後、図示はしないが、この上層への多層配線プロセスへ続く。
このような本実施形態によれば、従来バリア絶縁膜としてのシリコン窒化膜がゲート電極G間およびゲート電極Gとゲート電極SGとの間に入り込んでいた問題に対し、これを防止するようにシリコン酸化膜13を形成して物理的に入り込みを防ぐことができ、線間容量の増大や、ゲート電極G−ゲート電極SG間の電気的リークといった不具合を完全に解消することができる。
本発明は、上記実施例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。
本実施形態では、メモリセルのゲート電極Gの形成としてコバルトシリサイド膜8を適用した事例を紹介したが、電極として、タングステンシリサイド(SiW)膜やその他メタルゲート膜においても同様なプロセスを用いることが可能である。また、電極上のシリコン酸化膜13については、電極の耐熱性に応じて成膜方法を変えるべきであり、本実施例ではLP−CVD法を用いたが、より低温プロセスが必要ならば、プラズマCVDによる成膜を用いても良い。
また、前記電極上のシリコン酸化膜の膜厚については、メモリセルにおいて隣接するワード線の電極上部の間口寸法の50%以上の膜厚を必要とする。これは、間口寸法の50%以上の膜厚があれば、原理的に必ず間口を閉じることができるためである。
本発明の一実施形態を示すNAND型のフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図 メモリセル領域の一部のレイアウトパターンを示す模式的な平面図 図2における切断線A−Aで示す部分の断面図 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その1) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その2) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その3) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その4) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その5) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その6) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その7) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その8) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その9) 製造工程の一段階における模式的な縦断面図(その10)
符号の説明
図面中、1はシリコン基板(半導体基板)、2はSTI(素子分離領域)、3は活性領域、8はコバルトシリサイド膜、10はシリコン酸化膜、10aはボイド、11はシリコン窒化膜、12はシリコン酸化膜、13はTEOS膜(層間絶縁膜)、14はシリコン窒化膜(バリア膜)、15はTEOS膜、17はコンタクトプラグ、Gはメモリセルトランジスタのゲート電極、SGは選択ゲートトランジスタのゲート電極である。

Claims (5)

  1. 半導体基板上に複数のメモリセルトランジスタのゲート電極を形成する工程と、
    前記ゲート電極間を充填するように第1のシリコン酸化膜を形成する工程と、
    前記第1のシリコン酸化膜の上部を除去して前記ゲート電極の上部に形成されている半導体層を露出するように加工する工程と、
    前記ゲート電極の上部の半導体層に金属層を堆積させて合金化し金属半導体合金層を形成し、残りの金属層を除去する工程と、
    前記ゲート電極上および前記ゲート電極間に第2のシリコン酸化膜を形成する工程であって、前記第2のシリコン酸化膜の上面が前記ゲート電極上および前記ゲート電極間の領域上で、前記半導体基板の表面からの前記ゲート電極の上面の高さより高い位置に位置するように形成する工程と、
    前記第2のシリコン酸化膜の上にシリコン窒化膜を形成する工程とを含んでなる半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1の半導体装置の製造方法において、
    前記第1のシリコン酸化膜の上部を除去して前記ゲート電極の上部に形成されている半導体層を露出するように加工する工程では、前記半導体層が露出した状態で希弗酸処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 半導体基板と、
    この半導体基板上に形成された複数のゲート電極と、
    前記ゲート電極上および前記ゲート電極間に形成されたシリコン酸化膜であって、前記シリコン酸化膜の上面が、前記ゲート電極が形成される領域および前記ゲート電極間の領域で、前記ゲート電極の上面の前記半導体基板表面からの高さより高い位置に位置するように形成されたシリコン酸化膜と、
    前記シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項3に記載の半導体装置において、
    前記ゲート電極の金属半導体合金層は、コバルトシリサイドであることを特徴とする半導体装置。
  5. 半導体基板と、
    この半導体基板上に形成された複数のメモリセルトランジスタの第1のゲート電極および選択ゲートトランジスタの第2のゲート電極と、
    前記第1および前記第2ゲート電極上、前記第1のゲート電極間、前記第2のゲート電極間、前記第1のゲート電極と前記第2のゲート電極との間に形成されたシリコン酸化膜であって、前記シリコン酸化膜の上面が、前記第1および前記第2のゲート電極が形成される領域、前記第1のゲート電極間の領域、前記第1のゲート電極と前記第2のゲート電極との間の領域では、前記第1および第2のゲート電極の上面の前記半導体基板表面からの高さより高い位置に位置するように形成されると共に、前記第2のゲート電極間の領域では前記第1および第2のゲート電極の上面の前記半導体基板表面からの高さより低い位置に位置するように形成されたシリコン酸化膜と、
    前記シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、
    前記第2のゲート電極間に形成され、前記半導体基板と接続されたコンタクトプラグとを備えたことを特徴とする半導体装置。
JP2006254385A 2006-09-20 2006-09-20 半導体装置及びその製造方法 Pending JP2008078298A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006254385A JP2008078298A (ja) 2006-09-20 2006-09-20 半導体装置及びその製造方法
KR1020070095297A KR100936585B1 (ko) 2006-09-20 2007-09-19 반도체 장치 및 그 제조 방법
CN200710153513.6A CN100543967C (zh) 2006-09-20 2007-09-20 半导体装置及其制造方法
US11/858,585 US7800155B2 (en) 2006-09-20 2007-09-20 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006254385A JP2008078298A (ja) 2006-09-20 2006-09-20 半導体装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008078298A true JP2008078298A (ja) 2008-04-03

Family

ID=39250529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006254385A Pending JP2008078298A (ja) 2006-09-20 2006-09-20 半導体装置及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7800155B2 (ja)
JP (1) JP2008078298A (ja)
KR (1) KR100936585B1 (ja)
CN (1) CN100543967C (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8283248B2 (en) 2010-09-17 2012-10-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices
JP2012222142A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Toshiba Corp 半導体記憶装置および半導体記憶装置の製造方法
JP2013187335A (ja) * 2012-03-07 2013-09-19 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US8563429B2 (en) 2009-02-16 2013-10-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming a metal silicide layer for semiconductor devices

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8436410B2 (en) * 2005-10-31 2013-05-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor devices comprising a plurality of gate structures
JP2009010011A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2009026802A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置
US8445953B2 (en) * 2009-07-08 2013-05-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Structure for flash memory cells
US8546239B2 (en) 2010-06-11 2013-10-01 Sandisk Technologies Inc. Methods of fabricating non-volatile memory with air gaps
US8946048B2 (en) 2010-06-19 2015-02-03 Sandisk Technologies Inc. Method of fabricating non-volatile memory with flat cell structures and air gap isolation
US8603890B2 (en) 2010-06-19 2013-12-10 Sandisk Technologies Inc. Air gap isolation in non-volatile memory
US8492224B2 (en) 2010-06-20 2013-07-23 Sandisk Technologies Inc. Metal control gate structures and air gap isolation in non-volatile memory
KR20120000339A (ko) * 2010-06-25 2012-01-02 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
KR20120031667A (ko) * 2010-09-27 2012-04-04 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 반도체 소자 제조 방법
US8778749B2 (en) 2011-01-12 2014-07-15 Sandisk Technologies Inc. Air isolation in high density non-volatile memory
JP2012204537A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Toshiba Corp 半導体記憶装置およびその製造方法
US20120280325A1 (en) * 2011-05-03 2012-11-08 SK Hynix Inc. Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR20120124706A (ko) * 2011-05-04 2012-11-14 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 소자 및 그 제조방법
KR20120131879A (ko) * 2011-05-26 2012-12-05 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR20130025204A (ko) * 2011-09-01 2013-03-11 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이의 제조 방법
KR20130036553A (ko) * 2011-10-04 2013-04-12 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 소자의 제조 방법
JP2013122959A (ja) * 2011-12-09 2013-06-20 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置の製造方法および不揮発性半導体記憶装置
US9123714B2 (en) 2012-02-16 2015-09-01 Sandisk Technologies Inc. Metal layer air gap formation
JP2013191680A (ja) * 2012-03-13 2013-09-26 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
JP5668006B2 (ja) * 2012-03-19 2015-02-12 株式会社東芝 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2013197482A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置の製造方法および不揮発性半導体記憶装置
KR101929453B1 (ko) * 2012-03-27 2018-12-14 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 이의 제조 방법
KR101901779B1 (ko) * 2012-03-30 2018-09-28 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 이를 제조하는 방법
US8778758B2 (en) * 2012-08-30 2014-07-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device
JP2014056899A (ja) * 2012-09-11 2014-03-27 Toshiba Corp 不揮発性記憶装置およびその製造方法
US8890254B2 (en) * 2012-09-14 2014-11-18 Macronix International Co., Ltd. Airgap structure and method of manufacturing thereof
US9123577B2 (en) 2012-12-12 2015-09-01 Sandisk Technologies Inc. Air gap isolation in non-volatile memory using sacrificial films
US9349740B2 (en) 2014-01-24 2016-05-24 Sandisk Technologies Inc. Non-volatile storage element with suspended charge storage region
US9177853B1 (en) 2014-05-14 2015-11-03 Sandisk Technologies Inc. Barrier layer stack for bit line air gap formation
US9478461B2 (en) 2014-09-24 2016-10-25 Sandisk Technologies Llc Conductive line structure with openings
US9524904B2 (en) 2014-10-21 2016-12-20 Sandisk Technologies Llc Early bit line air gap formation
US9847249B2 (en) 2014-11-05 2017-12-19 Sandisk Technologies Llc Buried etch stop layer for damascene bit line formation
US9401305B2 (en) 2014-11-05 2016-07-26 Sandisk Technologies Llc Air gaps structures for damascene metal patterning
US9524973B1 (en) 2015-06-30 2016-12-20 Sandisk Technologies Llc Shallow trench air gaps and their formation
US9524974B1 (en) 2015-07-22 2016-12-20 Sandisk Technologies Llc Alternating sidewall assisted patterning
US9627399B2 (en) * 2015-07-24 2017-04-18 Sandisk Technologies Llc Three-dimensional memory device with metal and silicide control gates
US9607997B1 (en) 2015-09-08 2017-03-28 Sandisk Technologies Inc. Metal line with increased inter-metal breakdown voltage
US9391081B1 (en) 2015-09-08 2016-07-12 Sandisk Technologies Llc Metal indentation to increase inter-metal breakdown voltage

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11284155A (ja) * 1998-03-30 1999-10-15 Toshiba Corp 不揮発性半導体メモリ
JPH11317464A (ja) * 1998-03-02 1999-11-16 Sony Corp 電気的書き換えが可能なメモリ素子及びその製造方法
JP2002280463A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2004014783A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6353242B1 (en) * 1998-03-30 2002-03-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory
JP3246442B2 (ja) * 1998-05-27 2002-01-15 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
JP2000012863A (ja) 1998-06-19 2000-01-14 Sanyo Electric Co Ltd 薄膜トランジスタ及びそれを用いた表示装置
KR100269628B1 (ko) * 1998-09-21 2000-10-16 김영환 반도체장치의 제조방법
JP2000311992A (ja) 1999-04-26 2000-11-07 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
US6894341B2 (en) 2001-12-25 2005-05-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and manufacturing method
KR100454136B1 (ko) * 2002-10-23 2004-10-26 삼성전자주식회사 플로팅 게이트의 전하 손실을 막을 수 있는 비휘발성메모리 장치 및 그 제조방법
JP2006060138A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Toshiba Corp 半導体集積回路装置
JP4410075B2 (ja) 2004-09-28 2010-02-03 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法
JP4528700B2 (ja) 2005-09-09 2010-08-18 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
KR100809328B1 (ko) * 2006-07-19 2008-03-05 삼성전자주식회사 비휘발성 메모리 집적 회로 장치의 제조 방법 및 이를통해서 제조된 비휘발성 메모리 집적 회로 장치
KR100854498B1 (ko) * 2006-09-04 2008-08-26 삼성전자주식회사 펀치쓰루 억제용 불순물 영역을 갖는 선택 트랜지스터들을구비하는 낸드형 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11317464A (ja) * 1998-03-02 1999-11-16 Sony Corp 電気的書き換えが可能なメモリ素子及びその製造方法
JPH11284155A (ja) * 1998-03-30 1999-10-15 Toshiba Corp 不揮発性半導体メモリ
JP2002280463A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2004014783A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8563429B2 (en) 2009-02-16 2013-10-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming a metal silicide layer for semiconductor devices
US8283248B2 (en) 2010-09-17 2012-10-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of manufacturing semiconductor devices
KR101762661B1 (ko) * 2010-09-17 2017-08-04 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조 방법
JP2012222142A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Toshiba Corp 半導体記憶装置および半導体記憶装置の製造方法
JP2013187335A (ja) * 2012-03-07 2013-09-19 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7800155B2 (en) 2010-09-21
CN100543967C (zh) 2009-09-23
US20080246075A1 (en) 2008-10-09
KR100936585B1 (ko) 2010-01-13
CN101150090A (zh) 2008-03-26
KR20080026509A (ko) 2008-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100936585B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP4901898B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2008283045A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2006303009A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2009010011A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2008098504A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2009152361A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2010080853A (ja) 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
JP2010040753A (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
JP4822792B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5330440B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2009049235A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US7851290B2 (en) Method of fabricating semiconductor device
JP4759944B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
JP2008091368A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US7948053B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
KR20090009391A (ko) 반도체 소자의 제조 방법
JP2008192891A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2008098240A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2008098503A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2008218638A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2008251942A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2009252773A (ja) 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
JP2008118025A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2008192890A (ja) 半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090205

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120821