不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
【課題】読み出し信頼性の高い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。
【解決手段】半導体基板上に第1の絶縁層と、電荷蓄積層と、第2の絶縁層と、ゲート電極とがこの順で形成されたメモリトランジスタのゲート電極と、メモリセルトランジスタのゲート電極に隣接して形成された選択ゲートトランジスタのゲート電極であって、半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されるとともにメモリセルトランジスタのゲート電極側の側面がテーパー形状のテーパー部を有する下部ゲート電極と、下部ゲート電極のテーパー部上に形成された第1の酸化膜と、第1の酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、シリコン窒化膜上に形成された第2の酸化膜と、第2の酸化膜上に形成された導電膜と、導電膜と下部ゲート電極とに接続された上部ゲート電極とを有する選択ゲートトランジスタのゲート電極と、を備える。
【解決手段】半導体基板上に第1の絶縁層と、電荷蓄積層と、第2の絶縁層と、ゲート電極とがこの順で形成されたメモリトランジスタのゲート電極と、メモリセルトランジスタのゲート電極に隣接して形成された選択ゲートトランジスタのゲート電極であって、半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されるとともにメモリセルトランジスタのゲート電極側の側面がテーパー形状のテーパー部を有する下部ゲート電極と、下部ゲート電極のテーパー部上に形成された第1の酸化膜と、第1の酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、シリコン窒化膜上に形成された第2の酸化膜と、第2の酸化膜上に形成された導電膜と、導電膜と下部ゲート電極とに接続された上部ゲート電極とを有する選択ゲートトランジスタのゲート電極と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
不揮発性半導体記憶装置であるNANDフラッシュメモリは、一般にメモリセルアレイと周辺回路とから構成される。メモリセルアレイ中には、メモリセルトランジスタ(以下、単にメモリセルと呼ぶ)とセレクトゲートトランジスタ(以下、単にセレクトゲートと呼ぶ)とが存在し、周辺回路中には、高電圧系トランジスタと低電圧系トランジスタとが存在する。
【0003】
メモリセルは、情報を保持する機能を有し、セレクトゲート、高電圧系トランジスタおよび低電圧系トランジスタは、トランジスタ動作、すなわち信号のON、OFFを切り替える機能を有する。このように、メモリセルとその他のトランジスタとでは機能が違うため、その素子構造も異なっている。
【0004】
一般のフローティングゲート型のNANDフラッシュメモリでは、メモリセルは、基板の上に、トンネル絶縁膜、フローティングゲート電極、ゲート間絶縁膜、制御ゲート電極が順に積層された5層構造を有する。一方、その他のトランジスタは、基板の上に、ゲート絶縁膜およびゲート電極が積層された3層構造となる。
【0005】
一般にフローティングゲート型のNANDフラッシュメモリを作製するに当たっては、ゲート間絶縁膜形成までは、イオン注入を除いてはメモリセルおよびそれ以外のトランジスタとも基本的に同じプロセスが用いられる。すなわち、メモリセル以外のトランジスタにも、ゲート間絶縁膜が一旦は形成される。その後、メモリセル以外のトランジスタ上のみゲート間絶縁膜は開口され、その上に制御ゲートとなる導電性の膜が積層される。これはメモリセル上にも同様に積層される。
【0006】
このような工程を経ることにより、メモリセルは、ゲート間絶縁膜によりフローティングゲート電極と制御ゲート電極とが電気的に絶縁された構造となる。また、メモリセル以外のトランジスタは、開口されたゲート間絶縁膜によりフローティングゲート電極と制御ゲート電極とが電気的に接続された構造、すなわち単ゲート電極構造となる。
【0007】
一方、MONOS型NANDフラッシュメモリにおいては、メモリセルは、基板の上にトンネル絶縁膜、チャージトラップ(電荷蓄積)絶縁膜、ブロック絶縁膜、制御ゲート電極が順に積層された構造を有する(たとえば、特許文献1参照)。しかしながら、上述したフローティングゲート型のNANDフラッシュメモリのような製造方法は、MONOS型NANDフラッシュメモリを作製するに当たっては適用することはできない。MONOS型NANDフラッシュメモリではフローティングゲートに相当する構造がチャージトラップ絶縁膜であるため、制御ゲート電極と接続しても制御ゲートとして働かないからである。このため、MONOS型NANDフラッシュメモリにおいては、セレクトゲートもメモリセルと同じ工程で作製され、メモリセルと同じMONOS構造とされている。
【0008】
しかしながら、セレクトゲートをMONOS構造とした場合、以下のような問題が発生する虞がある。すなわち、セレクトゲートにはメモリセルからの読み出し時に弱い電圧を印加した際、セレクトゲートのチャージトラップ(電荷蓄積)絶縁膜に電子が注入されてしまい、セレクトゲートの閾値の変動が発生する。このとき、読み出し電圧は一定のままで、セレクトゲートの閾値は高い方に変動するため、セレクトゲートをオンした場合の電流が小さくなり、セル電流が劣化する。このセル電流の劣化は、誤読み出しの原因となる。
【0009】
【特許文献1】特開2003−78043号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、読み出し信頼性の高い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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本願発明の一態様によれば、半導体基板上に形成された第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に形成された電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に形成されたゲート電極とを有するメモリトランジスタのゲート電極と、前記メモリセルトランジスタのゲート電極に隣接して形成された選択ゲートトランジスタのゲート電極であって、前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されるとともに前記メモリセルトランジスタのゲート電極側の側面がテーパー形状のテーパー部を有する下部ゲート電極と、前記下部ゲート電極のテーパー部上に形成された第1の酸化膜と、前記第1の酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上に形成された第2の酸化膜と、前記第2の酸化膜上に形成された導電膜と、前記導電膜と前記下部ゲート電極とに接続された上部ゲート電極とを有する選択ゲートトランジスタのゲート電極と、を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置が提供される。
【0012】
また、本願発明の一態様によれば、半導体基板上におけるメモリセルトランジスタの第1のゲート電極形成領域および前記第1のゲート電極形成領域に隣接する選択ゲートトランジスタの第2のゲート電極形成領域に第1の絶縁膜および第1の導電膜を順次積層形成する第1工程と、前記第1のゲート電極形成領域の前記第1の導電膜および前記第1絶縁膜を除去し、前記第2のゲート電極形成領域において前記第1の導電膜を台形状に加工する第2工程と、前記第1および第2のゲート電極形成領域に、第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜を順次積層形成する第3工程と、前記台形状に加工された前記第1の導電膜の傾斜面上の領域および前記第1のゲート電極形成領域に前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を残すように、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1の導電膜の上面を露出させる第4工程と、前記第2のゲート電極形成領域に、前記第1の導電膜および前記第2の導電膜と接続する第3の導電膜を形成する第5工程と、前記メモリセルの形成領域の前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングしてパターニングすることにより、前記半導体基板上に第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜をこの順で有するメモリセルを形成し、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜が前記第1の導電膜の前記傾斜面上に残存するように前記第1の導電膜の前記傾斜面上の位置において前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1のゲート電極形成領域側の端面を形成する第6工程と、前記第3の導電膜が前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する部分が残存するように前記第3の導電膜、前記第1の導電膜、前記第1の絶縁膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングすることで前記第1のゲート電極形成領域と反対側の端面を形成して、前記第1の絶縁膜と、前記第1の導電膜と、前記第1の導電膜の前記傾斜面上に積層された前記第1の酸化膜、前記窒化膜、前記第2の酸化膜、前記第2の導電膜と、前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する前記第3の導電膜と、を有する選択ゲートトランジスタのゲート電極を形成する第7工程と、を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が提供される。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、読み出し信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0014】
また、本発明によれば、読み出し信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明を不揮発性半導体記憶装置であるMONOS型NANDフラッシュメモリ装置に適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、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、本実施形態に係る特徴部分を中心に示すもので、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。
【0016】
まず、本実施形態に係るMONOS型NANDフラッシュメモリ装置の電気的構成を説明する。MONOS型NANDフラッシュメモリ装置は、メモリセルアレイArが構成されるメモリセル領域と、当該メモリセルアレイArを駆動するための周辺回路が構成された周辺回路領域とに区画されている。図1は、NANDフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイArの一部の等価回路図である。
【0017】
MONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイArは、2個の選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2と、当該選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2間に対して直列接続された複数個(例えば32個)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。
【0018】
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)に配列されたメモリセルトランジスタTrmは、ワード線WLにより共通接続されている。
【0019】
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(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ソース線SLに接続されている。
【0020】
図2はメモリセル領域のビット線コンタクトCB付近のレイアウトパターンを示す平面図である。図2に示すように、メモリセル領域Mには、STI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域Sbが図2中Y方向に沿って形成されている。この素子分離領域Sbは、X方向に所定間隔で複数本並設されており、これにより素子領域(活性領域:アクティブエリア)Saが図2中のY方向に沿って形成されX方向に複数に分離形成されている。
【0021】
ワード線WLは、素子領域Saに交差してX方向に沿って形成されており、Y方向に離間して複数本形成されている。また、選択ゲートトランジスタを共通接続する選択ゲート線SGL1が図2中X方向に沿って形成されている。これらの選択ゲート線SGL1は、Y方向に一対形成されており、当該一対の選択ゲート線SGL1間に位置した複数の素子領域Sa上にはビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。
【0022】
ワード線WLと交差する素子領域Sa上にはメモリセルトランジスタのゲート電極MGが形成されている。選択ゲート線SGL1と交差する素子領域Sa上には選択ゲートトランジスタのゲート電極SGが構成されている。
【0023】
図3は、MONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセル領域および周辺回路領域の高耐圧系/低耐圧系トランジスタの断面構造を説明するための模式図である。図3(a)は図2中A−A線に沿う断面図を示し、図3(b)は、高耐圧系トランジスタおよび低耐圧系トランジスタの構造を説明するための模式図であり、半導体基板の面内方向に垂直な方向における断面図である。
【0024】
図3(a)に示すように、メモリセルトランジスタのゲート電極10は、半導体基板1の上にシリコン酸化膜からなり第1の絶縁層であるトンネル絶縁膜11、シリコン窒化膜からなり電荷蓄積層であるチャージトラップ膜12、酸化アルミニウム(Al2O3)膜からなり第2の絶縁層であるブロック絶縁膜13、多結晶シリコン膜からなる制御ゲート電極14が順に積層された4層構造からなる。セレクト(選択)ゲートトランジスタのゲート電極20は、半導体基板1の上にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜21、多結晶シリコン膜からなるゲート電極22が順に積層された2層構造からなる。低電圧系トランジスタ30は、図3(b)に示すように、半導体基板1の上にゲート絶縁膜31およびゲート電極32が積層された2層構造からなる。高電圧系トランジスタ40は、図3(b)に示すように、半導体基板1の上にゲート絶縁膜41およびゲート電極42が積層された2層構造からなる。なお、各トランジスタは、ソース・ドレイン領域を備えるが、ここでは詳細な記載を省略する。
【0025】
低電圧系トランジスタ30においては、ゲート絶縁膜として約8nm〜10nm程度の膜厚のゲート絶縁膜31が用いられるのに対して、高電圧系トランジスタ40においては約40nm程度の膜厚のゲート絶縁膜41が用いられる。これは、高電圧系トランジスタ40はゲート電極42に高電圧が加わる場所で用いられるため、その電圧においてもゲート絶縁膜41が破壊されないことが求められるためである。
【0026】
本実施の形態においては、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20は、上述したように半導体基板1の上にゲート絶縁膜21とゲート電極22とが積層された構造とされており、半導体基板1の上に絶縁膜とゲート電極とが積層された構造という観点で、半導体基板1の上にゲート絶縁膜31およびゲート電極32が積層された低電圧系トランジスタ30と同じMOS構造を有する。また、ゲート絶縁膜21は、低電圧系トランジスタ30のゲート絶縁膜31と同じ厚みを有する。
【0027】
セレクトゲートトランジスタのゲート電極20をMONOS構造とした場合、以下のような問題が発生する虞がある。すなわち、メモリセルトランジスタからの読み出し時に、セレクトゲートトランジスタに弱い電圧を印加した際、セレクトゲートトランジスタのゲート電極のチャージトラップ(電荷蓄積)膜に電子が注入されてしまい、セレクトゲートトランジスタの閾値の変動が発生する。このとき、読み出し電圧は一定のままで、セレクトゲートトランジスタの閾値は高い方に変動するため、セレクトゲートトランジスタをオンした場合の電流が小さくなり、セル電流が劣化する。このセル電流の劣化は、誤読み出しの原因となる。
【0028】
そこで、本実施の形態においては、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20を周辺回路の低電圧系トランジスタ30等と同じMOS構造とすることで、誤読み出しが防止して、高い読み出し信頼性を実現している。
【0029】
また、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20においては、ゲート電極22とのメモリセル10側の端部がテーパー形状を有するテーパー部とされており、このテーパー部の上に酸化膜11a、窒化膜12a、酸化膜13a、導電膜14aがこの順で積層されている。すなわち、酸化膜11a、窒化膜12a、酸化膜13a、導電膜14aの下に導電膜であるゲート電極22が回りこんで配置された構造となっている。これにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20はMONOS構造とはならず、ゲート絶縁膜21の上の構造はMOSゲート電極として機能する。
【0030】
上述したように、本実施の形態にかかるMONOS型NANDフラッシュメモリでは、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20を周辺回路の低電圧系トランジスタ30等と同じMOS構造としている。これにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20の構造に起因した誤読み出しの発生を防止し、読み出し信頼性の高いMONOS型NANDフラッシュメモリが実現されている。
【0031】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるMONOS型NANDフラッシュメモリの各トランジスタの作製方法について、ゲート電極形成までの工程を説明する。ここでは、作製方法のうちトランジスタの構造に関する工程に重点を置くこととし、本発明の特徴に直接関係のないイオン注入工程や熱工程等についての説明は省略する。
【0032】
まず、半導体基板1上に絶縁膜41aとして例えば熱酸化法により厚さ約40nmの酸化膜を形成する(図4(a)、(b))。半導体基板1としては、例えばシリコン基板を使用する。次に、絶縁膜41a上に所定パターンのフォトレジストを形成する露光工程としてのPEP(Photo Engraving Process)によりレジストパターン51を形成する(図5(a)、(b))。このレジストパターン51は、周辺回路領域において高電圧系トランジスタ40の形成領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。
【0033】
続けて、このレジストパターン51をマスクにして薬液処理により絶縁膜41aの除去を行い、高電圧系トランジスタ40の形成領域以外の領域において半導体基板1を露出させる。その後、レジストパターン51を除去する(図6(a)、(b))。
【0034】
次に、半導体基板1上に絶縁膜31aとして、例えば熱酸化法により厚さ8nm〜10nmの酸化膜を形成する(図7(a)、(b))。このようにして、半導体基板1上において高電圧系トランジスタ40の形成領域には厚さ約40nmの絶縁膜41aが形成され、それ以外の領域には厚さ8nm〜10nmの絶縁膜31aが形成される。
【0035】
続けて、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、絶縁膜41a上および絶縁膜31a上に導電膜22aとして例えば不純物を含んだ導電性ポリシリコン膜を形成する(図8(a)、(b))。さらに、PEPにより、導電膜22a上にレジストパターン52を形成する(図9(a)、(b))。このレジストパターン52は、セレクトゲートトランジスタ、低耐圧系トランジスタおよび高耐圧系トランジスタのゲート電極の形成領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。
【0036】
そして、このレジストパターン52をマスクにしてRIE(Reactive Ion Etching)により導電膜22aをエッチングし、メモリセルトランジスタの形成領域の絶縁膜31aを露出する。このとき、導電膜22aのエッチングは、メモリセルトランジスタの形成領域側の導電膜22aの端部が、半導体基板1と所定の角度を有するテーパー形状となるように行う。ここでのテーパー形状の形成は、後の工程で酸化膜11a、窒化膜12a、酸化膜13a、導電膜14aの下に導電膜22aが回りこんだ構造を形成するために重要である。また、導電膜22aにおけるテーパー形状の端面と半導体基板1の表面とがなす角度は、できるだけ小さいことが好ましい。
【0037】
続けて、露出したおよび絶縁膜31aを薬液処理により除去し、メモリセルトランジスタの形成領域の半導体基板1を露出させる。その後、レジストパターン52を除去する(図10(a)、(b))。
【0038】
続けて、熱酸化法により半導体基板1上および導電膜22a上にトンネル絶縁膜11となるシリコン酸化膜11aを形成し、該酸化膜11a上にチャージトラップ膜12となる窒化シリコン(SiN)膜12aをCVD法により形成し、該窒化膜12a上にブロック絶縁膜13となる酸化アルミニウム(Al2O3)膜13aをCVD法により形成し、該酸化アルミニウム膜13a上に制御ゲート電極14となる導電膜として不純物を含んだポリシリコン膜14aを形成する(図11(a)、(b))。これらの膜は、導電膜22aの形状に沿って形成されるため、導電膜22aのテーパー形状部の上部では、テーパー形状とされる。
【0039】
さらにPEPにより、レジストパターン53を形成する(図12(a)、(b))。このレジストパターン53は、導電膜14a上におけるメモリセルトランジスタの形成領域およびセレクトゲートトランジスタの形成領域の一部の領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。このとき、レジストパターン53は、メモリセルトランジスタの領域から導電膜14aのテーパー部における上端近傍まで被覆する。
【0040】
そして、このレジストパターン53をマスクにしてRIEにより導電膜14a、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aをエッチングし、導電膜22aを露出させる。その後、レジストパターン53を除去する(図13(a)、(b))。
【0041】
半導体装置の製造工程においては、一般的にゲート電極を形成する前のいずれかの工程で素子領域(Active Area)を隔てるSTI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域を形成するが、本実施の形態を説明するには不要のため説明は省略する。
【0042】
続けて、CVD法により導電膜14a上および導電膜22a上に導電膜22bとして不純物を含んだ導電性ポリシリコン膜を形成する(図14(a)、(b))。導電膜22bは、導電膜22aと導電膜14aとを接続する膜厚で形成する。そして、導電膜22b上に、導電膜22aに対するエッチング選択比が大きいハードマスク膜61として窒化シリコン(SiN)膜をCVD法により形成する(図15(a)、(b))。さらにPEPにより、ハードマスク膜61上にレジストパターン54を形成する(図16(a)、(b))。このレジストパターン54は、メモリセルトランジスタのゲート電極、セレクトゲートトランジスタのゲート電極、低電圧系トランジスタのゲート電極および高電圧系トランジスタのゲート電極の形成領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。
【0043】
また、レジストパターン54のうちセレクトゲートトランジスタのゲート電極の形成位置におけるレジストパターン54aは、メモリセルトランジスタの形成領域側の端部位置が、導電膜22aのテーパー部22at上の位置であって、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14a、の端面位置よりもメモリセルトランジスタの形成領域側の位置とされる。また、導電膜22aのテーパー部22at上の位置であって、導電膜22aのテーパー部22atのテーパー形状が始まる位置から、メモリセルトランジスタが形成される領域と反対側に配置される。
【0044】
また、レジストパターン54aは、メモリセルトランジスタの形成領域と反対側の端部位置が、少なくとも導電膜22aのテーパー部22at上におけるシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14a、の端面位置よりもメモリセルトランジスタの形成領域と反対側の位置とされる。
【0045】
次に、このレジストパターン54をマスクにしてRIEによりハードマスク膜61および導電膜22bをエッチングして、ハードマスク膜61をメモリセルトランジスタ、セレクトゲートトランジスタ、低電圧系トランジスタおよび高電圧系トランジスタのゲート電極の形状にパターニングする。これにより、ハードマスク膜61は、セレクトゲートトランジスタの形成領域においてセレクトゲートトランジスタのゲート電極の形状に形成されたハードマスク61aと、メモリセルトランジスタの形成領域においてメモリセルトランジスタのゲート電極の形状に形成されたハードマスク61bと、周辺回路領域において低電圧系トランジスタおよび高電圧系トランジスタのゲート電極の形状に形成されたハードマスク61cと、にパターニングされる。この後、レジストパターン54を除去する(図17(a)、(b))。
【0046】
次に、各ゲート電極の形成(パターニング)工程を行うが、この工程はメモリセルトランジスタのゲート電極の形成工程と、セレクトゲートトランジスタ、低電圧系トランジスタおよび高電圧系トランジスタのゲート電極の形成工程と、の2回に分けて行う。
【0047】
まず、PEPによりレジストパターン55を形成する。このレジストパターン55は、セレクトゲートの形成領域のうち、セレクトゲートトランジスタの形成領域に形成されたハードマスク61aと、相対するハードマスク61aに挟まれた領域の導電膜22aと、を覆って形成される。ただし、少なくとも相対するハードマスク61aに挟まれた領域の導電膜22aと、を覆って形成されればよい。また、このレジストパターン55は、周辺回路領域を覆って形成される。このレジストパターン55は、ハードマスク61aに挟まれた領域の導電膜22aをエッチングから保護するためのものである。
【0048】
そして、このレジストパターン55をマスクとしてメモリセル領域のうちセレクトゲートトランジスタの形成領域、低電圧系トランジスタの形成領域、高電圧系トランジスタの形成領域を保護しつつ、メモリセルトランジスタの形成領域に形成されたハードマスク61bを用いて、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aを半導体基板1の面内方向に対して垂直な方向にエッチングする。そして、ハードマスク61bを除去し、メモリセルトランジスタの形成領域の導電膜22bを除去する。これにより、メモリセルトランジスタの形成領域に、半導体基板1上にトンネル絶縁膜11、チャージトラップ膜12、ブロック絶縁膜13、制御ゲート電極14が順に積層された4層構造からなるメモリセルトランジスタのゲート電極10が形成される。また、セレクトゲートトランジスタの形成領域には、メモリセルトランジスタの形成領域側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面が形成される(図18(a)、(b))。このとき、メモリセルトランジスタの形成領域側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面の位置は、絶縁膜31a上におけるセレクトゲートトランジスタのゲート電極22のテーパー部の始点よりもメモリセルトランジスタの形成領域と反対側にある。その後、レジストパターン55を除去する。
【0049】
この工程のエッチングにより、ゲート電極22a上の、切断されたシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aの端面の位置は、導電膜22aのテーパー部22at上の位置となる。この端面の位置を導電膜22aのテーパー部22at上の位置とすることは重要である。この端面が、導電膜22aのテーパー部22at上ではなく、絶縁膜31a上または半導体基板1の表面上にある場合には、メモリセルトランジスタのゲート電極10と同じMONOS構造がセレクトゲートトランジスタのゲート電極20と接して半導体基板1上に形成されることになるからである。
【0050】
次に、PEPによりレジストパターン56を形成する。このレジストパターン56は、メモリセルトランジスタの形成領域を覆って形成される。また、レジストパターン56は、セレクトゲートトランジスタの形成領域においてハードマスク61aを介してメモリセルトランジスタの形成領域と反対側の領域(導電膜22aが露出した領域)、および周辺回路領域で開口するように形成される。なお、ハードマスク61aにおけるメモリセルトランジスタの形成領域と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面近傍を露出させることが好ましい。これにより、次工程のエッチングにおいて、導電膜22aをハードマスク61aの端面位置で確実にエッチング除去することができる。
【0051】
そして、このレジストパターン56およびハードマスク61aをマスクとして、セレクトゲートトランジスタの導電膜22aを半導体基板1の面内方向と垂直な方向にエッチングする。このとき、導電膜22bは、導電膜22aと導電膜14aとを接続する部分が残存するようにエッチングされる。これにより、メモリセルトランジスタの形成領域と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面が形成される。また、周辺回路領域においては、ハードマスク61cを用いて導電膜22a、絶縁膜31a、絶縁膜41aを半導体基板1の面内方向と垂直な方向にエッチングする。その後、ハードマスク61cを除去し、周辺回路領域の導電膜22bを除去する(図19(a)、(b))。この後、レジストパターンを除去する。
【0052】
これにより、半導体基板1の上にゲート絶縁膜21、ゲート電極22が順に積層された2層構造からなるセレクトゲートトランジスタのゲート電極20が形成される。このセレクトゲートトランジスタのゲート電極20においては、ゲート電極22のメモリセルトランジスタのゲート電極10側の端部がテーパー形状を有するテーパー部とされており、このテーパー部の上にシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aがこの順で積層されている。すなわち、テーパー部の上に積層されたシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aの下にセレクトゲートトランジスタのゲート電極22が回りこんで配置された構造となっている。
【0053】
また、周辺回路領域に、半導体基板1の上にゲート絶縁膜31およびゲート電極32が順に積層された2層構造からなる低電圧系トランジスタ30と、半導体基板1の上にゲート絶縁膜41およびゲート電極42が順に積層された2層構造からなる高電圧系トランジスタ40と、が形成される。(図20(a)、(b))。
【0054】
この工程のエッチングにより切断されたゲート電極22(導電膜22a、導電膜22b)の端面(メモリセル10と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端)の位置は、ゲート電極22のテーパー部上に残されたシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aから離間した位置とされる。ゲート電極22の端面(メモリセル10と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端)の位置をこのような位置とすることは重要である。ゲート電極22の端面(メモリセルトランジスタのゲート電極10と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端)の位置が上記の位置よりもメモリセルトランジスタのゲート電極10側にある場合には、ゲート電極22と酸化膜13a上の導電膜14aとが電気的につながらず、ゲート電極22がゲート電極として機能しないからである。
【0055】
この後、必要なイオン注入を行い各トランジスタが形成されるが、本実施の形態を説明するには不要のため省略する。
【0056】
上述したように、本実施の形態においては、メモリセルトランジスタのゲート電極10側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端(ゲート電極22(導電膜22a)の端面)をテーパー加工することにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極端に残るシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aの下にゲート電極22が回り込む構造にすることができ、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20を低電圧系トランジスタトランジスタのゲート電極30と同じMOS構造で形成することができる。これにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20の構造に起因した誤読み出しの発生が防止された、読み出し信頼性の高いMONOS型NANDフラッシュメモリを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイの一部の等価回路図である。
【図2】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセル領域のビット線コンタクト付近のレイアウトパターンを示す平面図である。
【図3】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリのメモリセル領域および周辺回路領域の構造を説明するための模式図である。
【図4】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図5】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図6】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図7】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図8】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図9】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図10】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図11】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図12】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図13】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図14】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図15】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図16】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図17】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図18】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図19】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図20】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【0058】
1 半導体基板、10 メモリセルトランジスタのゲート電極、11 トンネル絶縁膜、11a シリコン酸化膜、12 チャージトラップ膜、12a シリコン窒化膜、13 ブロック絶縁膜、13a 酸化アルミニウム膜、14 制御ゲート電極、14a 導電膜、20 セレクトゲートトランジスタのゲート電極、21 ゲート絶縁膜、22 ゲート電極、22a 導電膜、22at テーパー部、22b 導電膜、30 低電圧系トランジスタのゲート電極、31 ゲート絶縁膜、31a 絶縁膜、32 ゲート電極、40 高電圧系トランジスタのゲート電極、41 ゲート絶縁膜、41a 絶縁膜、42 ゲート電極、51、52、53、54、54a、55、56 レジストパターン、61 ハードマスク膜、61、61a、61b、61c、ハードマスク。
【技術分野】
【0001】
本発明は、不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
不揮発性半導体記憶装置であるNANDフラッシュメモリは、一般にメモリセルアレイと周辺回路とから構成される。メモリセルアレイ中には、メモリセルトランジスタ(以下、単にメモリセルと呼ぶ)とセレクトゲートトランジスタ(以下、単にセレクトゲートと呼ぶ)とが存在し、周辺回路中には、高電圧系トランジスタと低電圧系トランジスタとが存在する。
【0003】
メモリセルは、情報を保持する機能を有し、セレクトゲート、高電圧系トランジスタおよび低電圧系トランジスタは、トランジスタ動作、すなわち信号のON、OFFを切り替える機能を有する。このように、メモリセルとその他のトランジスタとでは機能が違うため、その素子構造も異なっている。
【0004】
一般のフローティングゲート型のNANDフラッシュメモリでは、メモリセルは、基板の上に、トンネル絶縁膜、フローティングゲート電極、ゲート間絶縁膜、制御ゲート電極が順に積層された5層構造を有する。一方、その他のトランジスタは、基板の上に、ゲート絶縁膜およびゲート電極が積層された3層構造となる。
【0005】
一般にフローティングゲート型のNANDフラッシュメモリを作製するに当たっては、ゲート間絶縁膜形成までは、イオン注入を除いてはメモリセルおよびそれ以外のトランジスタとも基本的に同じプロセスが用いられる。すなわち、メモリセル以外のトランジスタにも、ゲート間絶縁膜が一旦は形成される。その後、メモリセル以外のトランジスタ上のみゲート間絶縁膜は開口され、その上に制御ゲートとなる導電性の膜が積層される。これはメモリセル上にも同様に積層される。
【0006】
このような工程を経ることにより、メモリセルは、ゲート間絶縁膜によりフローティングゲート電極と制御ゲート電極とが電気的に絶縁された構造となる。また、メモリセル以外のトランジスタは、開口されたゲート間絶縁膜によりフローティングゲート電極と制御ゲート電極とが電気的に接続された構造、すなわち単ゲート電極構造となる。
【0007】
一方、MONOS型NANDフラッシュメモリにおいては、メモリセルは、基板の上にトンネル絶縁膜、チャージトラップ(電荷蓄積)絶縁膜、ブロック絶縁膜、制御ゲート電極が順に積層された構造を有する(たとえば、特許文献1参照)。しかしながら、上述したフローティングゲート型のNANDフラッシュメモリのような製造方法は、MONOS型NANDフラッシュメモリを作製するに当たっては適用することはできない。MONOS型NANDフラッシュメモリではフローティングゲートに相当する構造がチャージトラップ絶縁膜であるため、制御ゲート電極と接続しても制御ゲートとして働かないからである。このため、MONOS型NANDフラッシュメモリにおいては、セレクトゲートもメモリセルと同じ工程で作製され、メモリセルと同じMONOS構造とされている。
【0008】
しかしながら、セレクトゲートをMONOS構造とした場合、以下のような問題が発生する虞がある。すなわち、セレクトゲートにはメモリセルからの読み出し時に弱い電圧を印加した際、セレクトゲートのチャージトラップ(電荷蓄積)絶縁膜に電子が注入されてしまい、セレクトゲートの閾値の変動が発生する。このとき、読み出し電圧は一定のままで、セレクトゲートの閾値は高い方に変動するため、セレクトゲートをオンした場合の電流が小さくなり、セル電流が劣化する。このセル電流の劣化は、誤読み出しの原因となる。
【0009】
【特許文献1】特開2003−78043号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、読み出し信頼性の高い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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本願発明の一態様によれば、半導体基板上に形成された第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に形成された電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に形成されたゲート電極とを有するメモリトランジスタのゲート電極と、前記メモリセルトランジスタのゲート電極に隣接して形成された選択ゲートトランジスタのゲート電極であって、前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されるとともに前記メモリセルトランジスタのゲート電極側の側面がテーパー形状のテーパー部を有する下部ゲート電極と、前記下部ゲート電極のテーパー部上に形成された第1の酸化膜と、前記第1の酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上に形成された第2の酸化膜と、前記第2の酸化膜上に形成された導電膜と、前記導電膜と前記下部ゲート電極とに接続された上部ゲート電極とを有する選択ゲートトランジスタのゲート電極と、を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置が提供される。
【0012】
また、本願発明の一態様によれば、半導体基板上におけるメモリセルトランジスタの第1のゲート電極形成領域および前記第1のゲート電極形成領域に隣接する選択ゲートトランジスタの第2のゲート電極形成領域に第1の絶縁膜および第1の導電膜を順次積層形成する第1工程と、前記第1のゲート電極形成領域の前記第1の導電膜および前記第1絶縁膜を除去し、前記第2のゲート電極形成領域において前記第1の導電膜を台形状に加工する第2工程と、前記第1および第2のゲート電極形成領域に、第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜を順次積層形成する第3工程と、前記台形状に加工された前記第1の導電膜の傾斜面上の領域および前記第1のゲート電極形成領域に前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を残すように、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1の導電膜の上面を露出させる第4工程と、前記第2のゲート電極形成領域に、前記第1の導電膜および前記第2の導電膜と接続する第3の導電膜を形成する第5工程と、前記メモリセルの形成領域の前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングしてパターニングすることにより、前記半導体基板上に第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜をこの順で有するメモリセルを形成し、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜が前記第1の導電膜の前記傾斜面上に残存するように前記第1の導電膜の前記傾斜面上の位置において前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1のゲート電極形成領域側の端面を形成する第6工程と、前記第3の導電膜が前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する部分が残存するように前記第3の導電膜、前記第1の導電膜、前記第1の絶縁膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングすることで前記第1のゲート電極形成領域と反対側の端面を形成して、前記第1の絶縁膜と、前記第1の導電膜と、前記第1の導電膜の前記傾斜面上に積層された前記第1の酸化膜、前記窒化膜、前記第2の酸化膜、前記第2の導電膜と、前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する前記第3の導電膜と、を有する選択ゲートトランジスタのゲート電極を形成する第7工程と、を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が提供される。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、読み出し信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0014】
また、本発明によれば、読み出し信頼性の高い不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明を不揮発性半導体記憶装置であるMONOS型NANDフラッシュメモリ装置に適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、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、本実施形態に係る特徴部分を中心に示すもので、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。
【0016】
まず、本実施形態に係るMONOS型NANDフラッシュメモリ装置の電気的構成を説明する。MONOS型NANDフラッシュメモリ装置は、メモリセルアレイArが構成されるメモリセル領域と、当該メモリセルアレイArを駆動するための周辺回路が構成された周辺回路領域とに区画されている。図1は、NANDフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイArの一部の等価回路図である。
【0017】
MONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイArは、2個の選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2と、当該選択ゲートトランジスタTrs1、Trs2間に対して直列接続された複数個(例えば32個)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。
【0018】
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)に配列されたメモリセルトランジスタTrmは、ワード線WLにより共通接続されている。
【0019】
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(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ソース線SLに接続されている。
【0020】
図2はメモリセル領域のビット線コンタクトCB付近のレイアウトパターンを示す平面図である。図2に示すように、メモリセル領域Mには、STI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域Sbが図2中Y方向に沿って形成されている。この素子分離領域Sbは、X方向に所定間隔で複数本並設されており、これにより素子領域(活性領域:アクティブエリア)Saが図2中のY方向に沿って形成されX方向に複数に分離形成されている。
【0021】
ワード線WLは、素子領域Saに交差してX方向に沿って形成されており、Y方向に離間して複数本形成されている。また、選択ゲートトランジスタを共通接続する選択ゲート線SGL1が図2中X方向に沿って形成されている。これらの選択ゲート線SGL1は、Y方向に一対形成されており、当該一対の選択ゲート線SGL1間に位置した複数の素子領域Sa上にはビット線コンタクトCBがそれぞれ形成されている。
【0022】
ワード線WLと交差する素子領域Sa上にはメモリセルトランジスタのゲート電極MGが形成されている。選択ゲート線SGL1と交差する素子領域Sa上には選択ゲートトランジスタのゲート電極SGが構成されている。
【0023】
図3は、MONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセル領域および周辺回路領域の高耐圧系/低耐圧系トランジスタの断面構造を説明するための模式図である。図3(a)は図2中A−A線に沿う断面図を示し、図3(b)は、高耐圧系トランジスタおよび低耐圧系トランジスタの構造を説明するための模式図であり、半導体基板の面内方向に垂直な方向における断面図である。
【0024】
図3(a)に示すように、メモリセルトランジスタのゲート電極10は、半導体基板1の上にシリコン酸化膜からなり第1の絶縁層であるトンネル絶縁膜11、シリコン窒化膜からなり電荷蓄積層であるチャージトラップ膜12、酸化アルミニウム(Al2O3)膜からなり第2の絶縁層であるブロック絶縁膜13、多結晶シリコン膜からなる制御ゲート電極14が順に積層された4層構造からなる。セレクト(選択)ゲートトランジスタのゲート電極20は、半導体基板1の上にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜21、多結晶シリコン膜からなるゲート電極22が順に積層された2層構造からなる。低電圧系トランジスタ30は、図3(b)に示すように、半導体基板1の上にゲート絶縁膜31およびゲート電極32が積層された2層構造からなる。高電圧系トランジスタ40は、図3(b)に示すように、半導体基板1の上にゲート絶縁膜41およびゲート電極42が積層された2層構造からなる。なお、各トランジスタは、ソース・ドレイン領域を備えるが、ここでは詳細な記載を省略する。
【0025】
低電圧系トランジスタ30においては、ゲート絶縁膜として約8nm〜10nm程度の膜厚のゲート絶縁膜31が用いられるのに対して、高電圧系トランジスタ40においては約40nm程度の膜厚のゲート絶縁膜41が用いられる。これは、高電圧系トランジスタ40はゲート電極42に高電圧が加わる場所で用いられるため、その電圧においてもゲート絶縁膜41が破壊されないことが求められるためである。
【0026】
本実施の形態においては、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20は、上述したように半導体基板1の上にゲート絶縁膜21とゲート電極22とが積層された構造とされており、半導体基板1の上に絶縁膜とゲート電極とが積層された構造という観点で、半導体基板1の上にゲート絶縁膜31およびゲート電極32が積層された低電圧系トランジスタ30と同じMOS構造を有する。また、ゲート絶縁膜21は、低電圧系トランジスタ30のゲート絶縁膜31と同じ厚みを有する。
【0027】
セレクトゲートトランジスタのゲート電極20をMONOS構造とした場合、以下のような問題が発生する虞がある。すなわち、メモリセルトランジスタからの読み出し時に、セレクトゲートトランジスタに弱い電圧を印加した際、セレクトゲートトランジスタのゲート電極のチャージトラップ(電荷蓄積)膜に電子が注入されてしまい、セレクトゲートトランジスタの閾値の変動が発生する。このとき、読み出し電圧は一定のままで、セレクトゲートトランジスタの閾値は高い方に変動するため、セレクトゲートトランジスタをオンした場合の電流が小さくなり、セル電流が劣化する。このセル電流の劣化は、誤読み出しの原因となる。
【0028】
そこで、本実施の形態においては、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20を周辺回路の低電圧系トランジスタ30等と同じMOS構造とすることで、誤読み出しが防止して、高い読み出し信頼性を実現している。
【0029】
また、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20においては、ゲート電極22とのメモリセル10側の端部がテーパー形状を有するテーパー部とされており、このテーパー部の上に酸化膜11a、窒化膜12a、酸化膜13a、導電膜14aがこの順で積層されている。すなわち、酸化膜11a、窒化膜12a、酸化膜13a、導電膜14aの下に導電膜であるゲート電極22が回りこんで配置された構造となっている。これにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20はMONOS構造とはならず、ゲート絶縁膜21の上の構造はMOSゲート電極として機能する。
【0030】
上述したように、本実施の形態にかかるMONOS型NANDフラッシュメモリでは、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20を周辺回路の低電圧系トランジスタ30等と同じMOS構造としている。これにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20の構造に起因した誤読み出しの発生を防止し、読み出し信頼性の高いMONOS型NANDフラッシュメモリが実現されている。
【0031】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるMONOS型NANDフラッシュメモリの各トランジスタの作製方法について、ゲート電極形成までの工程を説明する。ここでは、作製方法のうちトランジスタの構造に関する工程に重点を置くこととし、本発明の特徴に直接関係のないイオン注入工程や熱工程等についての説明は省略する。
【0032】
まず、半導体基板1上に絶縁膜41aとして例えば熱酸化法により厚さ約40nmの酸化膜を形成する(図4(a)、(b))。半導体基板1としては、例えばシリコン基板を使用する。次に、絶縁膜41a上に所定パターンのフォトレジストを形成する露光工程としてのPEP(Photo Engraving Process)によりレジストパターン51を形成する(図5(a)、(b))。このレジストパターン51は、周辺回路領域において高電圧系トランジスタ40の形成領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。
【0033】
続けて、このレジストパターン51をマスクにして薬液処理により絶縁膜41aの除去を行い、高電圧系トランジスタ40の形成領域以外の領域において半導体基板1を露出させる。その後、レジストパターン51を除去する(図6(a)、(b))。
【0034】
次に、半導体基板1上に絶縁膜31aとして、例えば熱酸化法により厚さ8nm〜10nmの酸化膜を形成する(図7(a)、(b))。このようにして、半導体基板1上において高電圧系トランジスタ40の形成領域には厚さ約40nmの絶縁膜41aが形成され、それ以外の領域には厚さ8nm〜10nmの絶縁膜31aが形成される。
【0035】
続けて、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、絶縁膜41a上および絶縁膜31a上に導電膜22aとして例えば不純物を含んだ導電性ポリシリコン膜を形成する(図8(a)、(b))。さらに、PEPにより、導電膜22a上にレジストパターン52を形成する(図9(a)、(b))。このレジストパターン52は、セレクトゲートトランジスタ、低耐圧系トランジスタおよび高耐圧系トランジスタのゲート電極の形成領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。
【0036】
そして、このレジストパターン52をマスクにしてRIE(Reactive Ion Etching)により導電膜22aをエッチングし、メモリセルトランジスタの形成領域の絶縁膜31aを露出する。このとき、導電膜22aのエッチングは、メモリセルトランジスタの形成領域側の導電膜22aの端部が、半導体基板1と所定の角度を有するテーパー形状となるように行う。ここでのテーパー形状の形成は、後の工程で酸化膜11a、窒化膜12a、酸化膜13a、導電膜14aの下に導電膜22aが回りこんだ構造を形成するために重要である。また、導電膜22aにおけるテーパー形状の端面と半導体基板1の表面とがなす角度は、できるだけ小さいことが好ましい。
【0037】
続けて、露出したおよび絶縁膜31aを薬液処理により除去し、メモリセルトランジスタの形成領域の半導体基板1を露出させる。その後、レジストパターン52を除去する(図10(a)、(b))。
【0038】
続けて、熱酸化法により半導体基板1上および導電膜22a上にトンネル絶縁膜11となるシリコン酸化膜11aを形成し、該酸化膜11a上にチャージトラップ膜12となる窒化シリコン(SiN)膜12aをCVD法により形成し、該窒化膜12a上にブロック絶縁膜13となる酸化アルミニウム(Al2O3)膜13aをCVD法により形成し、該酸化アルミニウム膜13a上に制御ゲート電極14となる導電膜として不純物を含んだポリシリコン膜14aを形成する(図11(a)、(b))。これらの膜は、導電膜22aの形状に沿って形成されるため、導電膜22aのテーパー形状部の上部では、テーパー形状とされる。
【0039】
さらにPEPにより、レジストパターン53を形成する(図12(a)、(b))。このレジストパターン53は、導電膜14a上におけるメモリセルトランジスタの形成領域およびセレクトゲートトランジスタの形成領域の一部の領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。このとき、レジストパターン53は、メモリセルトランジスタの領域から導電膜14aのテーパー部における上端近傍まで被覆する。
【0040】
そして、このレジストパターン53をマスクにしてRIEにより導電膜14a、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aをエッチングし、導電膜22aを露出させる。その後、レジストパターン53を除去する(図13(a)、(b))。
【0041】
半導体装置の製造工程においては、一般的にゲート電極を形成する前のいずれかの工程で素子領域(Active Area)を隔てるSTI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域を形成するが、本実施の形態を説明するには不要のため説明は省略する。
【0042】
続けて、CVD法により導電膜14a上および導電膜22a上に導電膜22bとして不純物を含んだ導電性ポリシリコン膜を形成する(図14(a)、(b))。導電膜22bは、導電膜22aと導電膜14aとを接続する膜厚で形成する。そして、導電膜22b上に、導電膜22aに対するエッチング選択比が大きいハードマスク膜61として窒化シリコン(SiN)膜をCVD法により形成する(図15(a)、(b))。さらにPEPにより、ハードマスク膜61上にレジストパターン54を形成する(図16(a)、(b))。このレジストパターン54は、メモリセルトランジスタのゲート電極、セレクトゲートトランジスタのゲート電極、低電圧系トランジスタのゲート電極および高電圧系トランジスタのゲート電極の形成領域を被覆し、それ以外の領域を開口するように形成する。
【0043】
また、レジストパターン54のうちセレクトゲートトランジスタのゲート電極の形成位置におけるレジストパターン54aは、メモリセルトランジスタの形成領域側の端部位置が、導電膜22aのテーパー部22at上の位置であって、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14a、の端面位置よりもメモリセルトランジスタの形成領域側の位置とされる。また、導電膜22aのテーパー部22at上の位置であって、導電膜22aのテーパー部22atのテーパー形状が始まる位置から、メモリセルトランジスタが形成される領域と反対側に配置される。
【0044】
また、レジストパターン54aは、メモリセルトランジスタの形成領域と反対側の端部位置が、少なくとも導電膜22aのテーパー部22at上におけるシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14a、の端面位置よりもメモリセルトランジスタの形成領域と反対側の位置とされる。
【0045】
次に、このレジストパターン54をマスクにしてRIEによりハードマスク膜61および導電膜22bをエッチングして、ハードマスク膜61をメモリセルトランジスタ、セレクトゲートトランジスタ、低電圧系トランジスタおよび高電圧系トランジスタのゲート電極の形状にパターニングする。これにより、ハードマスク膜61は、セレクトゲートトランジスタの形成領域においてセレクトゲートトランジスタのゲート電極の形状に形成されたハードマスク61aと、メモリセルトランジスタの形成領域においてメモリセルトランジスタのゲート電極の形状に形成されたハードマスク61bと、周辺回路領域において低電圧系トランジスタおよび高電圧系トランジスタのゲート電極の形状に形成されたハードマスク61cと、にパターニングされる。この後、レジストパターン54を除去する(図17(a)、(b))。
【0046】
次に、各ゲート電極の形成(パターニング)工程を行うが、この工程はメモリセルトランジスタのゲート電極の形成工程と、セレクトゲートトランジスタ、低電圧系トランジスタおよび高電圧系トランジスタのゲート電極の形成工程と、の2回に分けて行う。
【0047】
まず、PEPによりレジストパターン55を形成する。このレジストパターン55は、セレクトゲートの形成領域のうち、セレクトゲートトランジスタの形成領域に形成されたハードマスク61aと、相対するハードマスク61aに挟まれた領域の導電膜22aと、を覆って形成される。ただし、少なくとも相対するハードマスク61aに挟まれた領域の導電膜22aと、を覆って形成されればよい。また、このレジストパターン55は、周辺回路領域を覆って形成される。このレジストパターン55は、ハードマスク61aに挟まれた領域の導電膜22aをエッチングから保護するためのものである。
【0048】
そして、このレジストパターン55をマスクとしてメモリセル領域のうちセレクトゲートトランジスタの形成領域、低電圧系トランジスタの形成領域、高電圧系トランジスタの形成領域を保護しつつ、メモリセルトランジスタの形成領域に形成されたハードマスク61bを用いて、シリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aを半導体基板1の面内方向に対して垂直な方向にエッチングする。そして、ハードマスク61bを除去し、メモリセルトランジスタの形成領域の導電膜22bを除去する。これにより、メモリセルトランジスタの形成領域に、半導体基板1上にトンネル絶縁膜11、チャージトラップ膜12、ブロック絶縁膜13、制御ゲート電極14が順に積層された4層構造からなるメモリセルトランジスタのゲート電極10が形成される。また、セレクトゲートトランジスタの形成領域には、メモリセルトランジスタの形成領域側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面が形成される(図18(a)、(b))。このとき、メモリセルトランジスタの形成領域側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面の位置は、絶縁膜31a上におけるセレクトゲートトランジスタのゲート電極22のテーパー部の始点よりもメモリセルトランジスタの形成領域と反対側にある。その後、レジストパターン55を除去する。
【0049】
この工程のエッチングにより、ゲート電極22a上の、切断されたシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aの端面の位置は、導電膜22aのテーパー部22at上の位置となる。この端面の位置を導電膜22aのテーパー部22at上の位置とすることは重要である。この端面が、導電膜22aのテーパー部22at上ではなく、絶縁膜31a上または半導体基板1の表面上にある場合には、メモリセルトランジスタのゲート電極10と同じMONOS構造がセレクトゲートトランジスタのゲート電極20と接して半導体基板1上に形成されることになるからである。
【0050】
次に、PEPによりレジストパターン56を形成する。このレジストパターン56は、メモリセルトランジスタの形成領域を覆って形成される。また、レジストパターン56は、セレクトゲートトランジスタの形成領域においてハードマスク61aを介してメモリセルトランジスタの形成領域と反対側の領域(導電膜22aが露出した領域)、および周辺回路領域で開口するように形成される。なお、ハードマスク61aにおけるメモリセルトランジスタの形成領域と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面近傍を露出させることが好ましい。これにより、次工程のエッチングにおいて、導電膜22aをハードマスク61aの端面位置で確実にエッチング除去することができる。
【0051】
そして、このレジストパターン56およびハードマスク61aをマスクとして、セレクトゲートトランジスタの導電膜22aを半導体基板1の面内方向と垂直な方向にエッチングする。このとき、導電膜22bは、導電膜22aと導電膜14aとを接続する部分が残存するようにエッチングされる。これにより、メモリセルトランジスタの形成領域と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極の端面が形成される。また、周辺回路領域においては、ハードマスク61cを用いて導電膜22a、絶縁膜31a、絶縁膜41aを半導体基板1の面内方向と垂直な方向にエッチングする。その後、ハードマスク61cを除去し、周辺回路領域の導電膜22bを除去する(図19(a)、(b))。この後、レジストパターンを除去する。
【0052】
これにより、半導体基板1の上にゲート絶縁膜21、ゲート電極22が順に積層された2層構造からなるセレクトゲートトランジスタのゲート電極20が形成される。このセレクトゲートトランジスタのゲート電極20においては、ゲート電極22のメモリセルトランジスタのゲート電極10側の端部がテーパー形状を有するテーパー部とされており、このテーパー部の上にシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aがこの順で積層されている。すなわち、テーパー部の上に積層されたシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aの下にセレクトゲートトランジスタのゲート電極22が回りこんで配置された構造となっている。
【0053】
また、周辺回路領域に、半導体基板1の上にゲート絶縁膜31およびゲート電極32が順に積層された2層構造からなる低電圧系トランジスタ30と、半導体基板1の上にゲート絶縁膜41およびゲート電極42が順に積層された2層構造からなる高電圧系トランジスタ40と、が形成される。(図20(a)、(b))。
【0054】
この工程のエッチングにより切断されたゲート電極22(導電膜22a、導電膜22b)の端面(メモリセル10と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端)の位置は、ゲート電極22のテーパー部上に残されたシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aから離間した位置とされる。ゲート電極22の端面(メモリセル10と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端)の位置をこのような位置とすることは重要である。ゲート電極22の端面(メモリセルトランジスタのゲート電極10と反対側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端)の位置が上記の位置よりもメモリセルトランジスタのゲート電極10側にある場合には、ゲート電極22と酸化膜13a上の導電膜14aとが電気的につながらず、ゲート電極22がゲート電極として機能しないからである。
【0055】
この後、必要なイオン注入を行い各トランジスタが形成されるが、本実施の形態を説明するには不要のため省略する。
【0056】
上述したように、本実施の形態においては、メモリセルトランジスタのゲート電極10側のセレクトゲートトランジスタのゲート電極端(ゲート電極22(導電膜22a)の端面)をテーパー加工することにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極端に残るシリコン酸化膜11a、シリコン窒化膜12a、酸化アルミニウム膜13a、導電膜14aの下にゲート電極22が回り込む構造にすることができ、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20を低電圧系トランジスタトランジスタのゲート電極30と同じMOS構造で形成することができる。これにより、セレクトゲートトランジスタのゲート電極20の構造に起因した誤読み出しの発生が防止された、読み出し信頼性の高いMONOS型NANDフラッシュメモリを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセルアレイの一部の等価回路図である。
【図2】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリ装置のメモリセル領域のビット線コンタクト付近のレイアウトパターンを示す平面図である。
【図3】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリのメモリセル領域および周辺回路領域の構造を説明するための模式図である。
【図4】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図5】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図6】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図7】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図8】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図9】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図10】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図11】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図12】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図13】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図14】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図15】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図16】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図17】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図18】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図19】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【図20】この発明の一実施形態に従ったMONOS型NANDフラッシュメモリの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【0058】
1 半導体基板、10 メモリセルトランジスタのゲート電極、11 トンネル絶縁膜、11a シリコン酸化膜、12 チャージトラップ膜、12a シリコン窒化膜、13 ブロック絶縁膜、13a 酸化アルミニウム膜、14 制御ゲート電極、14a 導電膜、20 セレクトゲートトランジスタのゲート電極、21 ゲート絶縁膜、22 ゲート電極、22a 導電膜、22at テーパー部、22b 導電膜、30 低電圧系トランジスタのゲート電極、31 ゲート絶縁膜、31a 絶縁膜、32 ゲート電極、40 高電圧系トランジスタのゲート電極、41 ゲート絶縁膜、41a 絶縁膜、42 ゲート電極、51、52、53、54、54a、55、56 レジストパターン、61 ハードマスク膜、61、61a、61b、61c、ハードマスク。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板上に形成された第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に形成された電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に形成されたゲート電極とを有するメモリトランジスタのゲート電極と、
前記メモリセルトランジスタのゲート電極に隣接して形成された選択ゲートトランジスタのゲート電極であって、前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されるとともに前記メモリセルトランジスタのゲート電極側の側面がテーパー形状のテーパー部を有する下部ゲート電極と、前記下部ゲート電極のテーパー部上に形成された第1の酸化膜と、前記第1の酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上に形成された第2の酸化膜と、前記第2の酸化膜上に形成された導電膜と、前記導電膜と前記下部ゲート電極とに接続された上部ゲート電極とを有する選択ゲートトランジスタのゲート電極と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【請求項2】
半導体基板上におけるメモリセルトランジスタの第1のゲート電極形成領域および前記第1のゲート電極形成領域に隣接する選択ゲートトランジスタの第2のゲート電極形成領域に第1の絶縁膜および第1の導電膜を順次積層形成する第1工程と、
前記第1のゲート電極形成領域の前記第1の導電膜および前記第1絶縁膜を除去し、前記第2のゲート電極形成領域において前記第1の導電膜を台形状に加工する第2工程と、
前記第1および第2のゲート電極形成領域に、第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜を順次積層形成する第3工程と、
前記台形状に加工された前記第1の導電膜の傾斜面上の領域および前記第1のゲート電極形成領域に前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を残すように、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1の導電膜の上面を露出させる第4工程と、
前記第2のゲート電極形成領域に、前記第1の導電膜および前記第2の導電膜と接続する第3の導電膜を形成する第5工程と、
前記メモリセルの形成領域の前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングしてパターニングすることにより、前記半導体基板上に第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜をこの順で有するメモリセルを形成し、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜が前記第1の導電膜の前記傾斜面上に残存するように前記第1の導電膜の前記傾斜面上の位置において前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1のゲート電極形成領域側の端面を形成する第6工程と、
前記第3の導電膜が前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する部分が残存するように前記第3の導電膜、前記第1の導電膜、前記第1の絶縁膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングすることで前記第1のゲート電極形成領域と反対側の端面を形成して、前記第1の絶縁膜と、前記第1の導電膜と、前記第1の導電膜の前記傾斜面上に積層された前記第1の酸化膜、前記窒化膜、前記第2の酸化膜、前記第2の導電膜と、前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する前記第3の導電膜と、を有する選択ゲートトランジスタのゲート電極を形成する第7工程と、
を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7工程において、前記選択ゲートトランジスタの前記第1のゲート電極形成領域側の端面の位置は、前記第1の絶縁膜上における前記第1の導電膜の前記傾斜面の始点よりも前記第1のゲート電極形成領域と反対側にあること、
を特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項1】
半導体基板上に形成された第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に形成された電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に形成された第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に形成されたゲート電極とを有するメモリトランジスタのゲート電極と、
前記メモリセルトランジスタのゲート電極に隣接して形成された選択ゲートトランジスタのゲート電極であって、前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されるとともに前記メモリセルトランジスタのゲート電極側の側面がテーパー形状のテーパー部を有する下部ゲート電極と、前記下部ゲート電極のテーパー部上に形成された第1の酸化膜と、前記第1の酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上に形成された第2の酸化膜と、前記第2の酸化膜上に形成された導電膜と、前記導電膜と前記下部ゲート電極とに接続された上部ゲート電極とを有する選択ゲートトランジスタのゲート電極と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【請求項2】
半導体基板上におけるメモリセルトランジスタの第1のゲート電極形成領域および前記第1のゲート電極形成領域に隣接する選択ゲートトランジスタの第2のゲート電極形成領域に第1の絶縁膜および第1の導電膜を順次積層形成する第1工程と、
前記第1のゲート電極形成領域の前記第1の導電膜および前記第1絶縁膜を除去し、前記第2のゲート電極形成領域において前記第1の導電膜を台形状に加工する第2工程と、
前記第1および第2のゲート電極形成領域に、第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜を順次積層形成する第3工程と、
前記台形状に加工された前記第1の導電膜の傾斜面上の領域および前記第1のゲート電極形成領域に前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を残すように、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1の導電膜の上面を露出させる第4工程と、
前記第2のゲート電極形成領域に、前記第1の導電膜および前記第2の導電膜と接続する第3の導電膜を形成する第5工程と、
前記メモリセルの形成領域の前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングしてパターニングすることにより、前記半導体基板上に第1の酸化膜、窒化膜、第2の酸化膜、第2の導電膜をこの順で有するメモリセルを形成し、前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜が前記第1の導電膜の前記傾斜面上に残存するように前記第1の導電膜の前記傾斜面上の位置において前記第2の導電膜、前記第2の酸化膜、前記窒化膜、前記第1の酸化膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングして前記第1のゲート電極形成領域側の端面を形成する第6工程と、
前記第3の導電膜が前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する部分が残存するように前記第3の導電膜、前記第1の導電膜、前記第1の絶縁膜を前記半導体基板の面内方向と垂直な方向にエッチングすることで前記第1のゲート電極形成領域と反対側の端面を形成して、前記第1の絶縁膜と、前記第1の導電膜と、前記第1の導電膜の前記傾斜面上に積層された前記第1の酸化膜、前記窒化膜、前記第2の酸化膜、前記第2の導電膜と、前記第1の導電膜と前記第2の導電膜と接続する前記第3の導電膜と、を有する選択ゲートトランジスタのゲート電極を形成する第7工程と、
を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7工程において、前記選択ゲートトランジスタの前記第1のゲート電極形成領域側の端面の位置は、前記第1の絶縁膜上における前記第1の導電膜の前記傾斜面の始点よりも前記第1のゲート電極形成領域と反対側にあること、
を特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【公開番号】特開2010−67854(P2010−67854A)
【公開日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−233824(P2008−233824)
【出願日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
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