JP4498088B2 - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図15に示すように、列方向に延伸する複数のビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2…(図示省略)と、行方向に延伸する複数のワード線WL1,WL2…と、ワード線WL1,WL2…の終端部に各々形成された複数のワード線コンタクト(ボーダーレスコンタクトCG)14とを備え、ワード線WL1,WL2…は直線状に形成され、少なくとも隣接する2本のワード線の行方向の長さは、互いに異なる構成を備える。
本発明の検討例に係る半導体記憶装置は、図45の模式的平面図に示すように、メモリセルアレイ1とその周辺回路3を備え、メモリセルアレイの周辺端部においては、図中のBで示すように、配線パターンの一部分における重なりを防止するために、鍵型形状の配線パターンを使用し、メモリセルアレイ内においては、図中のAで示すように、ビット線BLに相当する一定のライン・アンド・スペースの配線パターンを使用している。
本発明の第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造方法において使用する二重露光について説明する。
本発明の第1の実施の形態の変形例1に係る半導体記憶装置の製造方法の一工程を説明する平面パターンは、図4に示すように、ビット線コンタクト(CB)11を配置するスペースとして、一対の選択ゲート線SG1のパターンの間の間隔として、3Lとしている。ここで、Lは最小のライン・アンド・スペース(最小線幅)を表す。図4中の点線で示すように、ダミー配線DEを1本分だけ二重露光によって除去することで、図4のパターン構造を実現することができる。例えば、本発明の第1の実施の形態の変形例1に係る半導体記憶装置は、図4に示すように、複数のワード線パターン及び選択ゲート線パターンの内の一本を2重露光により除去して形成した、最小線幅Lの3倍の幅の寸法を有するコンタクト形成予定領域を備える。
本発明の第1の実施の形態の変形例2に係る半導体記憶装置の製造方法の一工程を説明する平面パターンは、図5に示すように、ビット線コンタクト(CB)11を配置するスペースとして、選択ゲート線SG2と選択ゲート線SG1のパターンの間の間隔として、5Lとしている。図5中の点線で示すように、ダミー配線DEと選択ゲート線SG1を1本分だけ二重露光によって除去することで、図5のパターン構造を実現することができる。例えば、本発明の第1の実施の形態の変形例2に係る半導体記憶装置は、図5に示すように、複数のワード線パターン及び選択ゲート線パターンの内の二本を2重露光により除去して形成した、最小線幅Lの5倍の幅の寸法を有するコンタクト形成予定領域を備える。
本発明の第1の実施の形態の変形例3に係る半導体記憶装置の製造方法の一工程を説明する平面パターンは、図6に示すように、ビット線コンタクト(CB)11を配置するスペースとして、一対の選択ゲート線SG2のパターンの間の間隔として、7Lとしている。図6中の点線で示すように、ダミー配線DEと一対の選択ゲート線SG1を二重露光によって除去することで、図6のパターン構造を実現することができる。
本発明の第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造方法を以下に説明する。図7乃至図10は、図3のI−I線に沿う模式的素子断面構造図に対応し、図11は、図3のII―I線に沿う模式的素子断面構造に対応する。
本発明の第1の実施の形態の変形例4に係る半導体記憶装置の製造方法を以下に説明する。
本発明の第1の実施の形態に係る半導体記憶装置のワード線端部における模式的平面パターンは、図15に示すように、非一様性パターン形状として階段状構造を有する。
図15のI−I線に沿うボーダーレスコンタクト部分の模式的素子断面構造は、図16に示すように、ウェル若しくは半導体基板26内に形成された素子分離領域(STI)32上に配置されるゲート絶縁膜30と、層間絶縁膜36内に形成され、ゲート絶縁膜30上に積層構造として配置されるフローティングゲート8、ゲート間絶縁膜7及びコントロールゲート2とから形成されるスタックゲート構造と、コントロールゲート2上にバリアメタル9を介して接触するボーダーレスコンタクト14とから構成される。ボーダーレスコンタクト14は、図15及び図16に示すように、メモリセルアレイ上のワード線パターンの終端部分近傍において配置され、メモリセルアレイ端から引き出された配線の一部分に接触し、接触する配線の隣の配線とは接触していない。更に詳細には、図16に示すように、メモリセルアレイ端から引き出された配線の側面の一部分に接触するが、下地のウェル若しくは半導体基板26とは接触していない。
本発明の第2の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図21に示すように、メモリセルアレイ上の列方向に延伸する複数のビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…と、ビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…に直交し、行方向に延伸する複数のワード線WLi-1,WLi,WLi+1…(図示省略)と、複数のビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…はそれぞれ非一様パターンにてストライプ状に配置され、ビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…の列方向に沿った終端部において、ビット線のパターン欠損領域を挟んでビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…上に配置され、行方向に直線状に配列されるビアコンタクト(M0−V1)13とを備える。
(a)図22に模式的に示すように、半導体チップ100上において、ビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…に対応するビット線引き出し部(M0)19の電極パターンを形成後、パターンP5及びP6で示されるパターンを形成する。
本発明の第2の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図21のI―I線に沿う模式的素子断面構造を用いて、以下の製造工程に従って形成することができる。
本発明の第3の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図29に示すように、列方向に延伸する複数のビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…と、行方向に延伸する複数のワード線WLi-1,WLi,WLi+1…(図示省略)と、ビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…の終端部上に各々形成された複数のビアコンタクト(M0−V1)13とを備え、ビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4…は直線状に形成され、少なくとも隣接する2本のビット線の列方向の長さは、互いに異なる構成を有する。
(a)図30に模式的に示すように、半導体チップ100上において、ビット線BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2,BLj+3,BLj+4に対応するパターンを形成後、パターンP7で示されるパターンを形成する。
本発明の第3の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図29のI―I線に沿う模式的素子断面構造を用いて、以下の製造工程に従って形成することができる。
本発明の第4の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図37に示すように、複数のワード線WL1,WL2…は、中心部分は短く、列方向に順次放物線形状に長く配置される。
本発明の第4の実施の形態に係る半導体記憶装置によれば、ワード線WL若しくはコントロールゲート線、選択ゲート線SGの周辺端部分において、二重露光によって除去された放物線形状の非一様性のパターンを採用することによって、ボーダーレスコンタクト14をパターン余裕を持って配置し、形成することができ、また、ビット線コンタクト(CB)11や、ソース線コンタクト(CS)12もパターン余裕をもって、配置し、形成することができる。
本発明の第5の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図38に示すように、複数のワード線WL1,WL2…は、中心部分は長く、列方向に順次楕円形状に長く短く配置される。
本発明の第6の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図39に示すように、複数のワード線WL1,WL2…は、中心部分は短く、列方向に順次放物線形状に長く配置される。
(NAND型)
本発明の第7の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図40に示すように、NAND型回路構成を備える。
(AND型)
本発明の第8の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図41に示すように、AND型回路構成を備える。
(NOR構成)
本発明の第9の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図42に示すように、NOR型回路構成を備える。
本発明の第10の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図43に示すように、2トランジスタ/セル型回路構成を備える。
本発明の第11の実施の形態に係る半導体記憶装置は、図44に示すように、3トランジスタ/セル型回路構成を備える。
上記のように、本発明は第1乃至第11の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
EEPROMについて説明した。しかし、3値以上の多値NAND型EEPROMについても適用可能である。例えば、4値NAND型EEPROMであれば、2値NAND型EEPROMに較べ、2倍のメモリ容量を達成することができる。更に又、m値(m>3)以上の多値NAND型EEPROMについても適用可能である。
2…コントロールゲート
3…周辺回路
4…斜め配線パターン
6…センスアンプ
7…ゲート間絶縁膜
8…フローティングゲート
9,42,44,62…バリアメタル
10…ビアコンタクト(V1−M1)
11…ビット線コンタクト(CB)
12…ソース線コンタクト(CS)
13…ビアコンタクト(M0−V1)
14…ワード線コンタクト(ボーダーレスコンタクト,コントロールゲートコンタクトCG)
15…選択ゲート電極
15a…選択ゲートコンタクト(SG)
16…二重露光領域
17…ポリシリコンコンタクト
18…拡散層
19…ビット線引き出し部(M0)
20…選択ゲート線引き出し部(M0)
23…ANDセルユニット
24…NANDセルユニット
26…ウェル若しくは半導体基板
27,40,52,70…レジスト
28…ハードマスク
29…NORセルユニット
30…ゲート絶縁膜
32…素子分離領域(STI)
33…メモリセルブロック
34…ページ単位
36,38,48,58,68…層間絶縁膜
46…ビアコンタクト(V1)
50…タングステン電極膜(M0)
60…銅(Cu)電極膜
56…金属埋め込み層形成予定領域
72…マスク
100…半導体チップ
MT,M0〜M15…メモリセルトランジスタ
ST1,SG1…ビット線側選択ゲートトランジスタ
ST2,SG2…ソース線側選択ゲートトランジスタ
SGD,SGS…選択ゲート線
BL,BL0 〜BLn−1,…BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2…,…ビット線
WL,WL0〜WL15,…WLi-1,WLi,WLi+1…,…ワード線
SL…ソース線
Claims (5)
- 列方向に延伸する複数のビット線と、
行方向に延伸する複数のワード線と、
前記ワード線の終端部に各々形成された複数のワード線コンタクトと
を備え、前記ワード線は直線状に形成され、少なくとも隣接する2本のワード線の行方向の長さは、パターン欠損領域として除去することにより互いに異なり、前記ワード線コンタクトは、更に前記ワード線の側面の一部分に接触すると共に、下地半導体基板とは接触していないことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記複数のワード線及び前記複数のワード線に平行に形成された複数の選択ゲート線の内、すくなくとも1本を除去することにより設定されるコンタクト形成領域と、
前記コンタクト形成領域内に配置されるビット線コンタクトと
を更に備え、前記コンタクト形成領域は、前記複数のワード線及び前記複数の選択ゲート線の内の少なくとも1本をパターン欠損領域として除去することにより形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 半導体基板上に行方向に延伸する複数のワード線を形成する工程と、
ワード線コンタクトに隣接するワード線の行方向の端部のパターンを除去しパターン欠損領域を形成する工程と、
前記パターン欠損領域を利用して前記ワード線コンタクトを形成する工程と、
列方向に延伸する複数のビット線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 - 前記複数のワード線に平行に形成された複数の選択ゲート線を形成する工程と、
前記ワード線コンタクトに隣接するワード線の行方向の端部のパターンを除去しパターン欠損領域を形成する工程と同時に、前記選択ゲート線のうち、すくなくとも1本を除去することによりコンタクト形成領域を形成する工程と
を有することを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記パターン欠損領域により前記複数のワード線は中心部は短く、前記列方向に順次放物線形状に長く配置されるか、前記複数のワード線は中心部は長く、前記列方向に順次放物線形状に短く配置されることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体記憶装置の製造方法。
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