(57)【要約】【課題】ＭＯＮＯＳ型不揮発性半導体記憶装置において、製造時にメモリセルを紫外線から保護する紫外線遮光膜を安定して形成できるようにする。【解決手段】半導体基板１の上部にＸ方向に延びるビット線拡散層９と、半導体基板１の上にＹ方向に延びると共に電荷トラップ膜４及びゲート電極５からなるゲート構造体とを有する不揮発性半導体記憶装置に、ビット線拡散層３と接続される第１のコンタクト９が形成された第１の層間絶縁膜８と、該第１の層間絶縁膜８の上に形成された紫外線遮光膜１０及び第２の層間絶縁膜１１を貫通して下端部が第１のコンタクト９と接し且つ上端部が金属配線１３と接続される第２のコンタクト１２とを設ける構成とする。【選択図】図１
2009021319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体領域の上部に選択的に形成され、それぞれが一の方向に延びる複数のビット線拡散層と、
前記半導体領域の上に形成され、それぞれが前記一の方向と交差する他の方向に延びると共に、電荷をトラップする絶縁膜を含む電荷トラップ膜及び該電荷トラップ膜の上に形成されたゲート電極からなる複数のゲート構造体と、
前記複数のゲート構造体を覆うように形成され、前記各ビット線拡散層を露出する複数の開口部を有する第１の層間絶縁膜と、
前記第１の層間絶縁膜の各開口部に、前記各ビット線拡散層と電気的に接続するように形成された複数の第１のコンタクトと、
前記第１の層間絶縁膜の上面を覆うと共に前記各第１のコンタクトを露出する複数の開口部を有するように形成され、紫外線を遮光する紫外線遮光膜と、
少なくとも前記紫外線遮光膜の上面を覆うと共に前記各第１のコンタクトを露出する複数の開口部を有する第２の層間絶縁膜と、
前記第２の層間絶縁膜の各開口部及び前記紫外線遮光膜の各開口部に、前記各第１コンタクトと電気的に接続するように形成された複数の第２のコンタクトとを備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【請求項２】
前記各第２のコンタクトの下端面は、前記各第１のコンタクトの上端面に含まれる位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項３】
前記第２の層間絶縁膜の各開口部及び前記紫外線遮光膜の各開口部のうち少なくとも前記紫外線遮光膜の各開口部の壁面上に形成され、前記各第１のコンタクト及び各第２のコンタクトと前記紫外線遮光膜とを分離する内張り膜をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項４】
前記紫外線遮光膜は組成が互いに異なる少なくとも２層からなり、前記少なくとも２層のうちの最下層は絶縁性材料からなることを特徴とする請求項３に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項５】
前記紫外線遮光膜の前記最下層は、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜からなることを特徴とする請求項４に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項６】
前記少なくとも２層からなる紫外線遮光膜のうち、最下層を除く残りの層は導電性材料からなることを特徴とする請求項４に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項７】
前記紫外線遮光膜の前記最下層を除く残りの層は、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物からなることを特徴とする請求項６に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項８】
前記内張り膜は、紫外線を遮光する絶縁性材料からなることを特徴とする請求項３に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項９】
前記内張り膜は、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜からなることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項１０】
前記各内張り膜は、その下端部の外周面が前記各第１のコンタクトの上端面の外側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項１１】
前記各内張り膜は、その下端部の外周面が前記各第１のコンタクトの上端面の内側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項１２】
前記内張り膜の膜厚は、５ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項１３】
前記電荷トラップ膜は、酸化シリコンと窒化シリコンとからなる積層膜を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項１４】
前記紫外線遮光膜は、ポリシリコン、炭化シリコン及び窒化シリコンのうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項１５】
前記紫外線遮光膜は、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物からなることを特徴とする請求項３に記載の不揮発性半導体記憶装置。
【請求項１６】
半導体領域の上部に、それぞれが一の方向に延びる複数のビット線拡散層を選択的に形成する第１の工程と、
前記半導体領域の上に、それぞれが前記一の方向と交差する他の方向に延びると共に、電荷をトラップする絶縁膜を含む電荷トラップ膜と該電荷トラップ膜の上にゲート電極とを順次形成することにより複数のゲート構造体を形成する第２の工程と、
前記複数のゲート構造体の上に該複数のゲート構造体を覆うように第１の層間絶縁膜を形成する第３の工程と、
前記第１の層間絶縁膜に前記各ビット線拡散層を露出する複数の開口部を選択的に形成し、形成された各開口部に前記各ビット線拡散層と電気的に接続される複数の第１のコンタクトを形成する第４の工程と、
前記第１の層間絶縁膜の上に前記各第１のコンタクトを含む全面にわたって紫外線を遮光する紫外線遮光膜を形成する第５の工程と、
前記紫外線遮光膜の上に第２の層間絶縁膜を形成する第６の工程と、
前記第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に、前記各第１のコンタクトを露出する複数の開口部を選択的に形成し、形成された各開口部に前記各第１のコンタクトと電気的に接続される複数の第２のコンタクトを形成する第７の工程とを備えている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１７】
前記第７の工程は、前記第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に形成された各開口部のうち少なくとも前記紫外線遮光膜の開口部の壁面上に内張り膜を形成することにより、前記各第１のコンタクトと前記紫外線遮光膜とを電気的に分離する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第４の工程と前記第５の工程とは、前記紫外線遮光膜に前記第１のコンタクトを形成する導電性材料を用いることにより連続して行なうことを特徴とする請求項１７に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第７の工程において、前記第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に対して前記各第１のコンタクトを露出する複数の開口部の下部を、前記第１の層間絶縁膜における前記各第１のコンタクトの周辺部を露出するように形成することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第５の工程において、前記紫外線遮光膜を組成が異なる少なくとも２層からなる積層膜として形成し、前記積層膜の最下層は絶縁性材料からなり、前記積層膜の最下層を除く残りの層は導電性材料からなることを特徴とする請求項１７に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２１】
前記紫外線遮光膜の前記最下層は、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜により形成し、
前記紫外線遮光膜の前記最下層を除く残りの層は、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物により形成することを特徴とする請求項２０に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第７の工程において、前記第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に対して前記各第１のコンタクトを露出する複数の開口部の下部を、前記各第１のコンタクトの上端面の内側に位置するように形成することを特徴とする請求項２０又は２１に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の工程において、前記電荷トラップ膜を酸化シリコンと窒化シリコンとからなる積層膜を含むように形成することを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２４】
前記第５の工程における前記第１のコンタクトをパターニングする際に用いるフォトマスクと、前記第７の工程における前記第２のコンタクトをパターニングする際に用いるフォトマスクとは同一であることを特徴とする請求項１６に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２５】
前記第５の工程において、前記紫外線遮光膜は、ポリシリコン、炭化シリコン及び窒化シリコンのうちの少なくとも１つの材料により形成することを特徴とする請求項１６に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２６】
前記第５の工程において、前記紫外線遮光膜は、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物からなることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【請求項２７】
前記第７の工程において、前記内張り膜は、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜により形成することを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
【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及びその製造方法に関し、特に、ＭＯＮＯＳ（metal-oxide-nitride-oxide-semiconductor）型不揮発性半導体記憶装置及びの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、不揮発性半導体記憶装置の高集積化及び低コスト化に伴い、バーチャルグラウンド型アレイを有し、局所的に電荷をトラップさせるＭＯＮＯＳ型メモリ技術が提案されている。
【０００３】
ＭＯＮＯＳ型メモリ装置には、製造プロセス中に発生する紫外線により電荷トラップ膜に電子が捕獲される結果、しきい値電圧が変動するという問題がある。このため、製造プロセス中に発生する紫外線がＭＯＮＯＳ型メモリ装置に照射されないように防御する技術が重要である。製造プロセス中に発生する紫外線には、主として絶縁膜等の成膜時、又は種々のドライエッチング時に用いられるプラズマ発光がある。例えば、配線形成時のドライエッチングにフッ化炭素ガス、例えばＣ４Ｆ８ガスを用いると、波長が２５０ｎｍ近辺にピークを持つ発光スペクトルが生じ、これを遮光せずにＭＯＮＯＳ型メモリ装置を形成すると、該メモリ装置の閾値電圧が変化してしまうという現象が報告されている。
【０００４】
以下、従来の不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０００５】
（第１の従来例）
まず、第１の従来例について、図１６及び図１７を用いて説明する（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００６】
図１６は第１の従来例に係るメモリセルアレイの平面構成を示し、図１７は図１６のXVII−XVII線における断面構成を示している。図１６及び図１７に示すように、メモリセルアレイは、Ｐ型半導体基板１０１の上部に形成され、Ｘ方向に延びる複数のビット線拡散層１０３と、Ｐ型半導体基板１０１の上に形成され、それぞれがＹ方向に延びるワード線を形成する複数のゲート電極１０５と、各ビット線拡散層１０３におけるゲート電極１０５同士に挟まれた領域の上に形成された複数のコンタクト１０９とを有している。
【０００７】
また、図１７に示すように、ビット線拡散層１０３とゲート電極１０５との間には電荷トラップ膜１０４が形成され、ゲート電極１０５の両側面上にはサイドウォール膜１０６が形成されている。ゲート電極１０５の上部とビット線拡散層３の一部には金属シリサイド１０７が形成され、サイドウォール膜１０６及び金属シリサイド１０７の上には第１の層間絶縁膜１０８が形成されている。第１の層間絶縁膜１０８における各ゲート電極１０７の上側部分には、紫外線遮光膜１１０を介在させて第２の層間絶縁膜１１１が形成されている。第１の層間絶縁膜１０８及び第２の層間絶縁膜１１１におけるビット線拡散層１０３に形成された金属シリサイド１０７を露出する領域には、ビット線拡散層１０３と電気的に接続されたコンタクト１０９が形成されている。ここで、コンタクト１０９は、紫外線遮光膜１１０に形成された開口部の内側に紫外線遮光膜１１０の開口端面から間隔をおいて形成されており、その上部は、第２の層間絶縁膜１１１の上に形成された、例えばアルミニウムからなる金属配線１１３と接続されている。
【０００８】
このように、前記第１の従来例においては、紫外線遮光膜１１０の開口部はコンタクト１０９の側面から間隔をおいて形成されており、その開口部から紫外線が侵入する。従って、侵入する紫外線を回避するには、紫外線遮光膜１１０の開口部とメモリセルとの間隔を大きくする必要があり、メモリセルアレイの面積を縮小できないという問題がある。
【０００９】
また、コンタクト１０９と分離するために紫外線遮光膜１１０に設ける開口部の開口径を、コンタクト１０９の上端面の径と比べて十分に大きくする必要があるため、この点でも、メモリセル部の面積を縮小しにくくなる。さらに、紫外線遮光膜１１０を開口する開口パターンを有するフォトマスクも新たに必要となるため、製造コストが増大してしまうことにもなる。
【００１０】
（第２の従来例）
以下、第２の従来例に係る不揮発性半導体記憶装置について図１６、図１８及び図１９を参照しながら説明する（例えば、特許文献２を参照。）。
【００１１】
図１８は図１６におけるXVIII−XVIII線の断面構成を示し、図１９は図１６におけるXIX−XIX線の断面構成を示している。第２の従来例において、第１の従来例と同一の構成部材には同一の符号を付している。
【００１２】
図１８及び図１９に示すように、第２の従来例に係る不揮発性半導体記憶装置は、コンタクト１０９が、第１の層間絶縁膜１０８と紫外線遮光膜１１０とを共に貫通して形成され、且つ紫外線遮光膜１１０の上に直接に形成された金属配線１１３と接続されている。
【００１３】
このように、第２の従来例においては、コンタクト１０９の形成用マスクを用いて紫外線遮光膜１１０を開口するため、コンタクト１０９と紫外線遮光膜１１０との間からの紫外線の侵入を防止できる点で、第１の従来例よりも優れている。
【特許文献１】米国特許第６,８２８,６２５号明細書
【特許文献２】米国特許第６,８４９,５０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記第２の従来例に係る不揮発性半導体記憶装置は、コンタクト１０９を形成する際に、化学気相堆積（ＣＶＤ）法により、紫外線遮光膜１１０の上に全面的にタングステン膜を堆積し、その後、堆積したタングステン膜に対して化学機械研磨（ＣＭＰ）法によりコンタクト部分以外のタングステン膜を除去するという工程を要する。このため、紫外線遮光膜１１０の上に形成されたタングステン膜を除去する際に、紫外線遮光膜１１０が同時に削れてしまうという問題がある。
【００１５】
さらに、最近の微細化プロセスにおいては、金属配線１１３として、スパッタ法によるアルミニウムからなる配線に代えて、ダマシン法による銅配線が用いられるようになってきている。
【００１６】
以下、ダマシン法により、銅からなる金属配線１１３を形成する際の問題点を図２０及び図２１を参照しながら説明する説明する。
【００１７】
まず、図２０に示すように、各コンタクト１０９を含む紫外線遮光膜１１０の上の全面に第２の層間絶縁膜１１１を形成し、続いて、形成した第２の層間絶縁膜１１１における各コンタクト１０９を含む領域に溝部を形成する。このとき、紫外線遮光膜１１０も同時に削れてしまい、第１の層間絶縁膜１０８に露出領域１０８ａが形成される。この露出領域１０８ａから紫外線がメモリセルに照射されてしまう。
【００１８】
次に、図２１に示すように、銅めっき法により、溝部が形成された第１の層間絶縁膜１０８の上の全面に金属配線１１３を堆積すると、銅めっき工程において、図２０に示す工程で形成された第１の層間絶縁膜１０８の露出領域１０８ａから、紫外線がメモリセルに照射されてしまう。
【００１９】
以上のように、第２の従来例においては、安定した膜厚を有する紫外線遮光膜１１０を形成できず、さらには、ダマシン法により金属配線を形成すると、金属配線の下側部分において紫外線遮光膜１１０が部分的に欠損してしまうという問題がある。
【００２０】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、ＭＯＮＯＳ型不揮発性半導体記憶装置において、メモリセルを紫外線から保護する紫外線遮光膜を安定して形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記の目的を達成するため、本発明は、不揮発性半導体記憶装置を、ビット線拡散層と接続される第１のコンタクトが形成された第１の層間絶縁膜と、該第１の層間絶縁膜の上に形成された紫外線遮光膜及び第２の層間絶縁膜を貫通して第１のコンタクトと接する第２のコンタクトとを有する構成とする。
【００２２】
具体的に、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、半導体領域の上部に選択的に形成され、それぞれが一の方向に延びる複数のビット線拡散層と、半導体領域の上に形成され、それぞれが一の方向と交差する他の方向に延びると共に、電荷をトラップする絶縁膜を含む電荷トラップ膜及び該電荷トラップ膜の上に形成されたゲート電極からなる複数のゲート構造体と、複数のゲート構造体を覆うように形成され、各ビット線拡散層を露出する複数の開口部を有する第１の層間絶縁膜と、第１の層間絶縁膜の各開口部に、各ビット線拡散層と電気的に接続するように形成された複数の第１のコンタクトと、第１の層間絶縁膜の上面を覆うと共に各第１のコンタクトを露出する複数の開口部を有するように形成され、紫外線を遮光する紫外線遮光膜と、少なくとも紫外線遮光膜の上面を覆うと共に各第１のコンタクトを露出する複数の開口部を有する第２の層間絶縁膜と、第２の層間絶縁膜の各開口部及び紫外線遮光膜の各開口部に、各第１コンタクトと電気的に接続するように形成された複数の第２のコンタクトとを備えていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の不揮発性半導体記憶装置によると、半導体領域の上部に形成されたビット線拡散層と電気的に接続されたコンタクトを、第１の層間絶縁膜に形成された第１のコンタクトと、第１の層間絶縁膜の上に形成された紫外線遮光膜及び第２の層間絶縁膜に形成された第２のコンタクトの２段構成としている。これにより、下層の第１のコンタクトが形成された後に、紫外線遮光膜が形成されるため、第１のコンタクトの形成時には紫外線遮光膜の膜厚が減少することがない。さらに、金属配線は上層の第２の層間絶縁膜に形成された第２のコンタクトの上に形成されるため、金属配線の形成時には紫外線遮光膜は第２の層間絶縁膜によって保護されるため、紫外線遮光膜が除去される等の不具合が生じることがない。その結果、紫外線遮光膜を安定して確保することができる。
【００２４】
本発明の不揮発性半導体記憶装置において、各第２のコンタクトの下端面は、各第１のコンタクトの上端面に含まれる位置に形成されていることが好ましい。
【００２５】
本発明の不揮発性半導体記憶装置は、第２の層間絶縁膜の各開口部及び紫外線遮光膜の各開口部のうち少なくとも紫外線遮光膜の各開口部の壁面上に形成され、各第１のコンタクト及び各第２のコンタクトと紫外線遮光膜とを分離する内張り膜をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、紫外線遮光膜に導電性材料を用いることができる。
【００２６】
この場合に、紫外線遮光膜は組成が互いに異なる少なくとも２層からなり、少なくとも２層のうちの最下層は絶縁性材料からなることが好ましい。
【００２７】
また、この場合に、紫外線遮光膜の最下層には、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜を用いることができる。
【００２８】
また、この場合に、少なくとも２層からなる紫外線遮光膜のうち、最下層を除く残りの層は導電性材料からなることが好ましい。
【００２９】
また、この場合に、紫外線遮光膜の最下層を除く残りの層には、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物を用いることができる。
【００３０】
本発明の不揮発性半導体記憶装置が少なくとも紫外線遮光膜の各開口部の壁面上に内張り膜を備えている場合に、内張り膜は、紫外線を遮光する絶縁性材料からなることが好ましい。
【００３１】
この場合に、内張り膜には、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜を用いることができる。
【００３２】
また、この場合に、各内張り膜は、その下端部の外周面が各第１のコンタクトの上端面の外側に位置するように形成されていることが好ましい。このようにすると、紫外線遮光膜に導電性材料を用いても、紫外線遮光膜と第１のコンタクトとを確実に絶縁することができる。
【００３３】
また、紫外線遮光膜の最下層が絶縁性材料からなる場合に、各内張り膜は、その下端部の外周面が各第１のコンタクトの上端面の内側に位置するように形成されていることが好ましい。このようにすると、第１のコンタクトの上に形成される第２のコンタクトの径を縮小できるため、微細化に有利となる。
【００３４】
内張り膜の膜厚は、５ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
本発明の不揮発性半導体記憶装置において、電荷トラップ膜は、酸化シリコンと窒化シリコンとからなる積層膜を含むことが好ましい。
【００３６】
本発明の不揮発性半導体記憶装置において、紫外線遮光膜には、ポリシリコン、炭化シリコン及び窒化シリコンのうちの少なくとも１つを用いることができる。
【００３７】
また、本発明の不揮発性半導体記憶装置が少なくとも紫外線遮光膜の各開口部の壁面上に内張り膜を備えている場合に、紫外線遮光膜には、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物を用いることができる。
【００３８】
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、半導体領域の上部に、それぞれが一の方向に延びる複数のビット線拡散層を選択的に形成する第１の工程と、半導体領域の上に、それぞれが一の方向と交差する他の方向に延びると共に、電荷をトラップする絶縁膜を含む電荷トラップ膜と該電荷トラップ膜の上にゲート電極とを順次形成することにより複数のゲート構造体を形成する第２の工程と、複数のゲート構造体の上に該複数のゲート構造体を覆うように第１の層間絶縁膜を形成する第３の工程と、第１の層間絶縁膜に各ビット線拡散層を露出する複数の開口部を選択的に形成し、形成された各開口部に各ビット線拡散層と電気的に接続される複数の第１のコンタクトを形成する第４の工程と、第１の層間絶縁膜の上に各第１のコンタクトを含む全面にわたって紫外線を遮光する紫外線遮光膜を形成する第５の工程と、紫外線遮光膜の上に第２の層間絶縁膜を形成する第６の工程と、第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に、各第１のコンタクトを露出する複数の開口部を選択的に形成し、形成された各開口部に各第１のコンタクトと電気的に接続される複数の第２のコンタクトを形成する第７の工程とを備えている。
【００３９】
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法によると、下層の第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトを形成し、その後、第１のコンタクトが形成された第１の層間絶縁膜及び各第１のコンタクトの上に紫外線遮光膜を形成するため、第１のコンタクトを形成する第４の工程において紫外線遮光膜の膜厚が減少することがない。さらに、例えば金属配線形成工程は、上層の第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトを形成した後に実施されるとすると、金属配線形成工程において、紫外線遮光膜が第２の層間絶縁膜に覆われているため、紫外線遮光膜の膜厚の減少及び欠損が生じることがない。このため、紫外線遮光膜を安定して確保することができるので、製造プロセス中に生じる紫外線から電荷トラップ膜を確実に遮ることができる。
【００４０】
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、第７の工程は、第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に形成された各開口部のうち少なくとも紫外線遮光膜の開口部の壁面上に内張り膜を形成することにより、各第１のコンタクトと紫外線遮光膜とを電気的に分離する工程を含むことが好ましい。このようにすると、紫外線遮光膜に導電性材料を用いることができるため、紫外線遮光膜をより薄膜化することができる。
【００４１】
この場合に、第４の工程と第５の工程とは、紫外線遮光膜に第１のコンタクトを形成する導電性材料を用いることにより連続して行なうことが好ましい。
【００４２】
さらに、この場合に、第７の工程において、第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に対して各第１のコンタクトを露出する複数の開口部の下部を、第１の層間絶縁膜における各第１のコンタクトの周辺部を露出するように形成することが好ましい。
【００４３】
また、内張り膜を形成した場合に、第５の工程において、紫外線遮光膜を組成が異なる少なくとも２層からなる積層膜として形成し、積層膜の最下層は絶縁性材料からなり、積層膜の最下層を除く残りの層は導電性材料からなることが好ましい。
【００４４】
この場合に、紫外線遮光膜の最下層には、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜を用い、紫外線遮光膜の最下層を除く残りの層には、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物を用いることができる。
【００４５】
また、紫外線遮光膜を積層膜してその最下層に絶縁性材料を用いる場合に、第７の工程において、第２の層間絶縁膜及び紫外線遮光膜に対して各第１のコンタクトを露出する複数の開口部の下部を、各第１のコンタクトの上端面の内側に位置するように形成することが好ましい。
【００４６】
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、第２の工程において、電荷トラップ膜を酸化シリコンと窒化シリコンとからなる積層膜を含むように形成することが好ましい。
【００４７】
また、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、第５の工程における第１のコンタクトをパターニングする際に用いるフォトマスクと、第７の工程における第２のコンタクトをパターニングする際に用いるフォトマスクとは同一であることが好ましい。
【００４８】
また、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、第５の工程において、紫外線遮光膜に、ポリシリコン、炭化シリコン及び窒化シリコンのうちの少なくとも１つの材料を用いることができる。
【００４９】
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、少なくとも紫外線遮光膜の開口部の壁面上に内張り膜を形成した場合に、第５の工程において、紫外線遮光膜には、シリコン、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物を用いることができる。
【００５０】
この場合に、第７の工程において、内張り膜には、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンからなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜を用いることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法によると、電荷トラップ膜の上方に形成される紫外線遮光膜を安定して確保することができるため、製造プロセス中に生じる紫外線の照射から電荷トラップ膜を確実に遮ることができる。このため、製造プロセスに起因するＭＯＮＯＳ型メモリ装置におけるしきい値電圧の変動を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図１は本発明の第１の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を構成するメモリセルアレイの平面構成を示し、図２（ａ）は図１のIIａ−IIａ線における断面構成を示し、図２（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線における断面構成を示している。なお、図１は図２のＩ−Ｉ線における平面構成である。
【００５４】
図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、メモリセルアレイは、例えばＰ型シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板１の上部に互いに素子分離膜２により絶縁分離されて形成され、Ｘ方向に延びる複数のビット線拡散層３と、半導体基板１の上に形成され、それぞれがＹ方向に延び且つワード線を形成する複数のゲート電極５と、各ビット線拡散層３におけるゲート電極５同士に挟まれた領域の上に形成された複数の第１のコンタクト９とを有している。ここで、各ビット線拡散層３は必ずしも半導体基板１に形成される必要はなく、例えばＰ型シリコンからなる半導体領域であれば、基板に限られない。
【００５５】
図２（ａ）に示すように、半導体基板１の上部にはビット線拡散層３が形成され、該ビット線拡散層３とゲート電極５との間には電荷トラップ膜４が形成され、ゲート電極５の両側面上には絶縁性のサイドウォール膜１０６が形成されている。ゲート電極５の上部とビット線拡散層３の一部には金属シリサイド７が形成され、サイドウォール膜６及び金属シリサイド７の上には第１の層間絶縁膜８が形成されている。ここで、電荷トラップ膜４及びゲート電極５はゲート構造体を構成する。
【００５６】
第１の層間絶縁膜８及び第１のコンタクト９の上には、紫外線遮光膜１０が全面的に形成され、該紫外線遮光膜１０の上には第２の層間絶縁膜１１が形成されている。第２の層間絶縁膜１１及び紫外線遮光膜１０における第１のコンタクト９を露出する領域には、第１のコンタクト９と電気的に接続された第２のコンタクト１２が形成されている。第２のコンタクト１２は、第２の層間絶縁膜１１の上に選択的に形成された、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる金属配線１３と接続されている。
【００５７】
また、図２（ｂ）に示すように、複数の金属配線１３は、第２の層間絶縁膜１１の上に形成され、且つ各第２のコンタクト１２を露出するように形成された複数の溝部を有する金属配線間絶縁膜１４における各溝部に形成されている。
【００５８】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の実施形態の特徴として、第１のコンタクト９の上に形成された第２のコンタクト１２は、紫外線遮光膜１０を貫通して形成され、第１のコンタクト９の上面と紫外線遮光膜１０の開口部の周囲とは互いに接している。
【００５９】
なお、図１においては、便宜上、各ゲート電５の上面から下方において、第１の層間絶縁膜８及びサイドウォール膜６を省略している。
【００６０】
ここで、デザインルールとして９０ｎｍレベルの製造プロセスを想定した場合には、ビット線拡散層３は、幅が９０ｎｍで且つ深さが４０ｎｍの砒素（Ａｓ）をドーパントするＮ型層である。電荷トラップ膜４は、基板側から順次形成された、膜厚が５ｎｍのシリコン酸化膜、膜厚が１０ｎｍのシリコン窒化膜及び膜厚が１０ｎｍのシリコン酸化膜の、いわゆるＯＮＯ膜により構成される。ゲート電極５は、幅及び間隔が共に９０ｎｍのポリシリコンにより形成される。サイドウォール膜６は、膜厚が約８０ｎｍの窒化シリコンからなり、実際にはゲート電極５同士の間隔が小さいため、ゲート電極５同士の隙間に埋め込まれた形状となる。金属シリサイド７には、例えば厚さが約３０ｎｍのコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ）又はチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）を用いることができる。第１の層間絶縁膜８及び第２の層間絶縁膜１１には、膜厚が４００ｎｍのＮＳＧ（Non-doped Silicon Glass)を用いることができる。第１のコンタクト９及び第２のコンタクト１２は、上端面の径が９０ｎｍのタングステン（Ｗ）の側面をバリア層である窒化チタン（ＴｉＮ）で覆われた構成である。
【００６１】
紫外線遮光膜１０には、例えば膜厚が５０ｎｍのポリシリコン（ＰＳ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）及び窒化シリコン（ＳｉＮ）のうちの少なくとも１つを用いることができる。
【００６２】
金属配線１３は、幅が９０ｎｍの銅からなり、ダマシン法及びめっき法により形成される。
【００６３】
なお、以上の構成は一例であり、他の構成材料及び形成方法を用いても構わない。
【００６４】
以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図３〜図６は本発明の第１の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、メモリセルアレイ部分を含む領域の工程順の断面構成を示している。ここで、図３（ａ）〜図４（ｂ）までは、図１のIIａ−IIａ線に対応する断面構成を示し、図５（ａ）〜図６（ｂ）は、図１のIIｂ−IIｂ線に対応する断面構成を示す。
【００６６】
まず、図３（ａ）に示すように、Ｐ型シリコンからなる半導体基板１の上部に、Ｘ方向の延びる複数のビット線拡散層３を選択的に形成する。その後、上述したＯＮＯ膜４Ａを形成し、形成されたＯＮＯ膜４Ａの上に、ゲート電極形成用のポリシリコン膜５Ａを順次成膜する。
【００６７】
次に、図３（ｂ）に示すように、ゲート電極形成用マスクを用いて、ポリシリコン膜５Ａから複数のゲート電極５をパターニングし、続いて、ＯＮＯ膜４Ａから複数の電荷トラップ膜４を各ゲート電極５と同一形状にパターニングする。その後、半導体基板１の上に、シリコン窒化膜を全面に堆積し、堆積したシリコン窒化膜をエッチバックすることにより、各ゲート電極及び電荷トラップ膜４の両側面上に、窒化シリコンからなるサイドウォール膜６を形成する。このとき、ビット線拡散層３における第１のコンタクト９を形成する領域はゲート電極５同士の間隔が大きいため、互いに対向するサイドウォール膜６同士の間にビット線拡散層３が露出する。これに対し、他の領域はゲート電極５同士の間隔が小さいため、前述したように、サイドウォール膜６で埋め込まれる。その後、各ゲート電極５の上面及びビット線拡散層６におけるサイドウォール膜６からの露出領域に、コバルトシリサイド又はチタンシリサイド等の金属シリサイド７を選択的に形成する。
【００６８】
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体基板１上の各ゲート電極５の上面及びビット線拡散層６の露出面に形成された金属シリサイド７を含む全面にわたって、ＮＳＧからなる第１の層間絶縁膜８を形成する。続いて、形成した第１の層間絶縁膜８の上面を、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）法により平坦化する。
【００６９】
次に、図４（ａ）に示すように、第１のコンタクト形成マスク（図示せず）を用いて、第１の層間絶縁膜８に対して、ビット線拡散層３に形成された金属シリサイド７を露出する開口部を形成する。続いて、形成された第１の層間絶縁膜８の開口部にタングステン（Ｗ）を埋めるように堆積することにより、各ビット線拡散層３に、ＣＶＤ法等によりタングステンからなる第１のコンタクト９を形成する。このとき、第１の層間絶縁膜８の上に形成された不要なタングステンは、ＣＭＰ法等により除去する。
【００７０】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１のコンタクト９が形成された第１の層間絶縁膜８の上に、例えば、ノンドープのポリシリコンからなる紫外線遮光膜１０とＮＳＧからなる第２の層間絶縁膜１１とを順次堆積する。なお、紫外線遮光膜１０を形成するよりも前に、第１のコンタクト９を含む第１の層間絶縁膜８の上に、例えば窒化シリコンからなるエッチングストッパ膜となる他の絶縁膜を形成してもよい。続いて、第２のコンタクト形成マスク（図示せず）を用いて、第２の層間絶縁膜１１及び紫外線遮光膜１０に対して、第１の層間絶縁膜８に形成された第１のコンタクト９を露出する開口部を順次形成する。その後、形成された第２の層間絶縁膜１１及び紫外線遮光膜１０の開口部にタングステンを埋めるように堆積することにより、タングステンからなる第２のコンタクト１２を形成する。ここでも、第２の層間絶縁膜１１の上に形成された不要なタングステンをＣＭＰ法等により除去する。ここで、図５（ａ）に、第２の層間絶縁膜８及び紫外線遮光膜１０に第２のコンタクト１２を形成した直後の図１のIIｂ−IIｂ線に対応する断面構成を示す。
【００７１】
なお、第２のコンタクト１２の形成用マスク（フォトマスク）は、第１のコンタクト９の形成用マスク（フォトマスク）と同一のマスクとすることが好ましい。一般に、コンタクト形成用マスクは高価であるため、第１のコンタクト９及び第２のコンタクト１２を同一のマスクで形成できる構成が製造コストを削減する上で望ましい。さらに、同一のマスクを用いると、マスクの製造に起因する位置合わせのずれを防止できるため、第１のコンタクト９の上面に第２のコンタクト１２を位置合わせする際の精度が向上する。このとき、第２のコンタクト１２の下面は、第１のコンタクト９の上面に含まれるように形成することが好ましい。こうすることにより、第２の層間絶縁膜１１に各第２のコンタクト１２の形成用の開口部を形成する際のエッチング時に発生する紫外線がメモリセルにまで到達することを防止できる。
【００７２】
次に、図５（ｂ）に示すように、第２の層間絶縁膜１１の上に、例えば酸化炭化シリコンからなり、配線パターンを開口パターンとして持つ金属配線間絶縁膜１４を形成する。このとき、開口パターンとして、第２のコンタクト１２をそれぞれ露出するように形成する。なお、金属配線間絶縁膜１４は、少なくとも酸化炭化シリコンと炭化窒化シリコンとのように組成が互いに異なる複数の絶縁膜から構成されてもよい。
【００７３】
次に、図６（ａ）に示すように、銅めっき法により、金属配線間絶縁膜１４を含む第２の層間絶縁膜１１の上に全面にわたって、金属配線形成用の銅からなる金属膜１３Ａを堆積する。
【００７４】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えばＣＭＰ法により、金属膜１３Ａを金属配線間絶縁膜１４が露出するまで研磨して除去することにより、金属膜１３Ａから金属配線間絶縁膜１４に形成された開口パターンを持つ金属配線１３を形成する。なお、第１の実施形態においては、金属配線１３の形成にダマシン法による銅配線を用いる構成を説明したが、スパッタ法によるアルミニウム配線にも適用可能である。
【００７５】
以上、説明したように、第１の実施形態によると、半導体基板１の上部に形成されたビット線拡散層３と金属配線１３とを電気的に接続するコンタクトを、第１のコンタクト９と第２のコンタクト１２とに分け、さらに、第２のコンタクト１２は紫外線遮光膜１０を直接に開口して形成する。これにより、紫外線遮光膜１０には、第１のコンタクト９に対して隙間が形成されなくなる。その結果、第１のコンタクト９とメモリセルとの間に余分な間隔を設ける必要がなくなるので、微細化への対応が容易となる。その上、第１のコンタクト９の形成時及び金属配線１３の形成時に、紫外線遮光膜１０が欠損することがないため、紫外線遮光膜１０を安定して形成することができる。
【００７６】
なお、第１比較例として、図１７に示す第１の従来例において、紫外線遮光膜１１０をあらかじめ加工せず、該紫外線遮光膜１１０の上に第２の層間絶縁膜１１１を続けて形成し、第２の層間絶縁膜１１１、紫外線遮光膜１１０及び第１の層間絶縁膜１０８を連続してパターニングすることにより、コンタクト１０９を形成する方法が考えられるが、この方法では、コンタクト１０９のアスペクト比が大きくなるために微細化に向かず、また、コンタクト形状が劣化するという問題がある。
【００７７】
また、第２比較例として、図１７に示す紫外線遮光膜１１０にはあらかじめ加工せず、紫外線遮光膜１１０及び第１の層間絶縁膜１０８を連続してパターニングして第１のコンタクト９を形成した後、第２の層間絶縁膜１１１を形成し、続いて、第２の層間絶縁膜１１１に第２のコンタクト１２を形成する方法も考えられる。但し、この方法では、第１のコンタクト９を形成する場合には、バリア層の形成、コンタクト形成用のタングステン膜の堆積及びタングステン膜へのＣＭＰ処理という工程を経るため、ＣＭＰ工程時に、前述したように紫外線遮光膜１１０が削れてしまうという問題が生じる。
【００７８】
従って、第１の実施形態に記載したように、第１の層間絶縁膜８に第１のコンタクト形成用の開口部を形成して、ビット線拡散層３に達する第１のコンタクト９を形成し、さらに、第１の層間絶縁膜８及び第１のコンタクト９を覆うように紫外線遮光膜１０を形成し、続いて、紫外線遮光膜１０の上に第２の層間絶縁膜１１を形成した後、第２の層間絶縁膜１１及び紫外線遮光膜１０に第２のコンタクト形成用の開口部を形成して第１のコンタクト９と接する第２のコンタクト１２を形成する製造方法が、製造プロセス中に紫外線遮光膜１０の膜減りを防止できる効果的な製造方法である。
【００７９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８０】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を構成するメモリセルアレイの平面構成を示し、図７（ａ）は図１のIIａ−IIａ線に相当する断面構成を示し、図７（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線に相当する断面構成を示している。図７において、図２に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８１】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１の実施形態との相違点は、第２のコンタクト１２の外周面、すなわち第２の層間絶縁膜１１に形成した第２のコンタクト形成用の各開口部の壁面上に、紫外線を遮光する絶縁性材料からなる内張り膜１５をそれぞれ形成している点である。ここで、内張り膜１５には、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ）若しくは酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）からなる単層膜、又はそれらのうちの少なくとも２つの積層膜を用いることができる。従って、第２の実施形態においては、第２のコンタクト１２の周囲に形成された内張り膜１５が紫外線遮光膜１０を貫通するように形成されている。すなわち、第１のコンタクト９と第２のコンタクト１２とは、内張り膜１５を介して紫外線遮光膜１０と分離されている。ここで、内張り膜１５は、少なくとも紫外線遮光膜１０における開口部側の端面を覆っていればよい。なお、デザインルールとして９０ｎｍレベルの製造プロセスを想定した場合に、内張り膜の膜厚は、５ｎｍ以上で且つ５０ｎｍ以下、より好ましくは約１０ｎｍである。
【００８２】
（第２の実施形態の第１の製造方法）
以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の第１の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００８３】
図８〜図１０は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の第１の製造方法であって、メモリセルアレイ部分を含む領域の工程順の断面構成を示している。ここで、図８（ａ）は、図１のIIａ−IIａ線に対応する断面構成を示し、図８（ｂ）〜図１０は、図１のIIｂ−IIｂ線に対応する断面構成を示す。
【００８４】
なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）に至る工程は、図４（ａ）に示す第１の実施形態に係る製造方法と同一である。
【００８５】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１のコンタクト９が形成された第１の層間絶縁膜８の上に、例えば、ノンドープのポリシリコンからなる紫外線遮光膜１０とＮＳＧからなる第２の層間絶縁膜１１とを順次堆積する。続いて、第２のコンタクト形成マスク（図示せず）を用いて、第２の層間絶縁膜１１及び紫外線遮光膜１０に対して、第１の層間絶縁膜８に形成された第１のコンタクト９を露出する開口部を順次形成する。このとき、第１のコンタクト９の上面の全面を露出させることが好ましい。これにより、紫外線遮光膜１０と第１のコンタクト９とは互いに接しない構造となる。その後、紫外線遮光膜１０及び第１の層間絶縁膜８に形成された開口部の壁面上に、例えばＳｉＣからなる内張り膜１５を形成する。内張り膜１５の形成方法として、プラズマＣＶＤ法又は減圧ＣＶＤ法等により、開口部が形成された第２の層間絶縁膜１１の上に全面にわたって内張り膜１５を堆積し、その後、堆積した内張り膜１５をエッチバックして、各開口部の壁面上に残す方法がある。このように、第２の層間絶縁膜１１及び紫外線遮光膜１０に形成された各開口部の壁面上に内張り膜１５を設けることにより、紫外線遮光膜１０と第１のコンタクト９及び第２のコンタクト１２とは互いに分離される。
【００８６】
ここで、第２のコンタクト形成用マスク（フォトマスク）は、第１のコンタクト形成用マスク（フォトマスク）と同一のマスクを用いることができる。一般に、コンタクト形成用マスクは高価であるため、第１のコンタクト９及び第２のコンタクト１２を同一のマスクで形成できる構成がコストを削減する上で望ましい。さらに、同一のマスクを用いると、マスクの製造に起因する位置合わせのずれが防止できるため、第１のコンタクト９の上面に第２のコンタクト１２を位置合わせする際の精度が向上する。なお、第２の実施形態においては、内張り膜１５を設ける構成であることから、第１のコンタクト９及び第２のコンタクト１２に同一のマスクを使用する場合には、第２のコンタクト形成用の開口パターンを第１のコンタクト形成用の開口パターンよりも大きくする必要がある。これは、例えば第２のコンタクト１２をパターニングするレジストパターンの露光条件、エッチング条件又はエッチング後の洗浄条件等を適当に調整することにより可能となる。レジストパターンの開口径を調節する場合には、リソグラフィ時の露光量の調整等の手法が一般に知られている。また、エッチング時に行なう場合には、例えばエッチングガスに酸素ガス、又はＳＦ６等のフッ素系ガス等のレジストの開口径が大きくなるようにエッチングできるガスを添加するという手法が一般に知られている。また、エッチング後の洗浄工程で行なう場合には、第２の層間絶縁膜１１及び紫外線遮光膜１０とそれぞれ反応する薬液による処理を実施する方法が一般に知られている。なお、これらの手法は一例であり、第２のコンタクト１２を形成する条件を限定しない。
【００８７】
その後、内張り膜１５が形成された各開口部にタングステンを埋めるように堆積することにより、タングステンからなる第２のコンタクト１２を形成する。ここでも、第２の層間絶縁膜１１の上に形成された不要なタングステンをＣＭＰ法等により除去する。なお、第２の実施形態においても、紫外線遮光膜１０を形成するよりも前に、第１のコンタクト９を含む第１の層間絶縁膜８の上に、例えば窒化シリコンからなるエッチングストッパ膜となる他の絶縁膜を形成してもよい。
【００８８】
次に、図９（ａ）に示すように、第２の層間絶縁膜１１の上に、例えば酸化炭化シリコンからなり、配線パターンを開口パターンとして持つ金属配線間絶縁膜１４を形成する。このとき、開口パターンとして、第２のコンタクト１２をそれぞれ露出するように形成する。なお、金属配線間絶縁膜１４は、少なくとも酸化炭化シリコンと炭化窒化シリコンとのように組成が互いに異なる複数の絶縁膜から構成されてもよい。
【００８９】
次に、図９（ｂ）に示すように、銅めっき法により、金属配線間絶縁膜１４を含む第２の層間絶縁膜１１の上に全面にわたって、金属配線形成用の銅からなる金属膜１３Ａを堆積する。
【００９０】
次に、図１０に示すように、例えばＣＭＰ法により、金属膜１３Ａを金属配線間絶縁膜１４が露出するまで研磨して除去することにより、金属膜１３Ａから金属配線間絶縁膜１４に形成された開口パターンを持つ金属配線１３を形成する。なお、第２の実施形態においても、金属配線１３の形成にダマシン法による銅配線を用いる構成を説明したが、スパッタ法によるアルミニウム配線にも適用可能である。
【００９１】
以上、説明したように、第２の実施形態に係る第１の製造方法によると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、紫外線遮光膜１０と第１のコンタクト９とが絶縁分離されるため、紫外線遮光膜１０として、薄膜化が可能な導電性材料、例えば、タングステン、チタン、窒化チタン、アルミニウム、タンタル、ルテニウム、バナジウム若しくはマンガン、又はそれらのうちの少なくとも２つの化合物を用いることができる。これらの導電性材料を用いると、加工が容易となると共に製造コストを抑えることが可能となる。
【００９２】
ところで、第２の実施形態においては、第１の従来例と同じように、紫外線遮光膜１０と第１のコンタクト９又は第２のコンタクト１２との間の隙間から紫外線が侵入するおそれがあるが、内張り膜１５を自己整合的に形成することによって紫外線の侵入量を最少限に抑えることができる。また、内張り膜１５に紫外線遮光性を持つ絶縁膜を用いれば、紫外線の侵入を確実に排除することが可能となる。
【００９３】
（第２の実施形態の第２の製造方法）
以下、第２の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００９４】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の第２の製造方法であって、メモリセルアレイ部分を含む領域の工程順の断面構成を示している。ここで、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、図１のIIａ−IIａ線に対応する断面構成を示す。
【００９５】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に至る工程は、図３（ｃ）に示す第１の実施形態に係る製造方法と同一である。
【００９６】
図３（ｃ）に示す工程の次に、図１１（ａ）に示すように、第１のコンタクト形成マスク（図示せず）を用いて、第１の層間絶縁膜８に対して、ビット線拡散層３に形成された金属シリサイド７を露出する開口部を形成する。続いて、形成された第１の層間絶縁膜８の開口部に、紫外線遮光性を有する導電膜、例えばタングステン（Ｗ）を埋めるように堆積することにより、各ビット線拡散層３にタングステンからなる第１のコンタクト９を形成する。その後、第１の層間絶縁膜８の上に形成されたタングステンをＣＭＰ法等により除去する際に、膜厚が５０ｎｍのタングステンからなる紫外線遮光膜９ａとして、第１の層間絶縁膜８の上に残存させる。
【００９７】
次に、図１１（ｂ）に示すように、紫外線遮光膜９ａの上に第２の層間絶縁膜１１を堆積する。この工程以降は、第２の実施形態に係る第１の製造方法と同一であるため説明を省略する。
【００９８】
以上、説明したように、第２の実施形態の第２の製造方法によると、第１のコンタクト９と紫外線遮光膜９ａとを同時に形成することが可能となるため、第２の実施形態の第１の製造方法と比べて製造コストを低減できる。
【００９９】
なお、第２の製造方法のように、紫外線遮光膜９ａに導電性材料を用いる場合には、図８（ａ）に示すように、第２の層間絶縁膜１１に形成する各第２のコンタクト形成用の開口部から、第１の層間絶縁膜８における第１のコンタクト９の上端面の近傍領域を露出させることが好ましい。このようにすると、紫外線遮光膜９ａと第１のコンタクト９とを確実に絶縁することができるようになる。
【０１００】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１０１】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を構成するメモリセルアレイの平面構成を示し、図１２（ａ）は図１のIIａ−IIａ線に相当する断面構成を示し、図１２（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線に相当する断面構成を示している。なお、図１２において、図２及び図７に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０２】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第２の実施形態との相違点は、紫外線遮光膜１０を、下層紫外線遮光膜１６とその上の上層紫外線遮光膜１７とからなる積層構造とし、少なくとも下層紫外線遮光膜１６に絶縁性材料を用いる構成とする。ここでは、下層紫外線遮光膜１６には、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ）又は酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）からなる単層膜、さらにはこれらのうちの少なくとも２つの積層膜を用いることができる。また、上層紫外線遮光膜１７には、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、バナジウム（Ｖ）又はマンガン（Ｍｎ）、さらにはこれらのうちの少なくとも２つの化合物を用いることができる。なお、上層紫外線遮光膜１７は、必ずしも導電性材料を用いる必要はないが、前述したように、薄膜化及び加工性の観点から導電性材料を用いることが好ましい。
【０１０３】
第２の実施形態においては、下層紫外線遮光膜１６には膜厚が５０ｎｍの絶縁性材料、例えば酸化窒化シリコンを用い、上層紫外線遮光膜１７には膜厚が５０ｎｍの導電性材料、例えば窒化チタンを用いる。
【０１０４】
第３の実施形態の特徴として、下層紫外線遮光膜１６に絶縁性材料を用いているため、第２の層間絶縁膜１１に、第１のコンタクト９と電気的に接続される第２のコンタクト１２を設けるための開口部を形成する際に、開口部の下端部から第１のコンタクト９の上面を完全に露出させる必要がない。すなわち、下層紫外線遮光膜１６における開口側の端部が第１のコンタクト１２の上面と接していていも構わない。
【０１０５】
以下、前記のように構成された不揮発性半導体記憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１０６】
図１３〜図１５は本発明の第３の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、メモリセルアレイ部分を含む領域の工程順の断面構成を示している。ここで、図１３（ａ）は、図１のIIａ−IIａ線に対応する断面構成を示し、図１３（ｂ）〜図１５は、図１のIIｂ−IIｂ線に対応する断面構成を示す。
【０１０７】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に至る工程は、図４（ａ）に示す第１の実施形態に係る製造方法と同一である。
【０１０８】
次に、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、第１のコンタクト９が形成された第１の層間絶縁膜８の上に、例えば、酸化窒化シリコンからなる下層紫外線遮光膜１６と、窒化チタンからなる上層紫外線遮光膜１７及びＮＳＧからなる第２の層間絶縁膜１１とを順次堆積する。続いて、第２のコンタクト形成マスク（図示せず）を用いて、第２の層間絶縁膜１１、上層紫外線遮光膜１７及び下層紫外線遮光膜１６に対して、第１の層間絶縁膜８に形成された第１のコンタクト９を露出する開口部を順次形成する。なお、第３の実施形態においては、必ずしも第１のコンタクト９の上面の全面を露出させる必要はない。続いて、例えばプラズマＣＶＤ法等により、開口部が形成された第２の層間絶縁膜１１の上に全面にわたって、内張り膜形成用のシリコン窒化膜を堆積し、その後、堆積したシリコン窒化膜をエッチバックして、各開口部の壁面上にシリコン窒化膜を残すことにより、窒化シリコンからなる内張り膜１５を形成する。
【０１０９】
その後、内張り膜１５が形成された各開口部にタングステンを埋めるように堆積することにより、タングステンからなる第２のコンタクト１２を形成する。ここでも、第２の層間絶縁膜１１の上に形成された不要なタングステンをＣＭＰ法等により除去する。なお、第３の実施形態においても、下層紫外線遮光膜１６を形成するよりも前に、第１のコンタクト９を含む第１の層間絶縁膜８の上に、例えば窒化シリコンからなるエッチングストッパ膜となる他の絶縁膜を形成してもよい。また、前述したように、第２のコンタクト形成用マスク（フォトマスク）は、第１のコンタクト形成用マスク（フォトマスク）と同一のマスクを用いることが好ましい。
【０１１０】
次に、図１４（ａ）に示すように、第２の層間絶縁膜１１の上に、例えば酸化炭化シリコンからなり、配線パターンを開口パターンとして持つ金属配線間絶縁膜１４を形成する。このとき、開口パターンとして、第２のコンタクト１２をそれぞれ露出するように形成する。なお、金属配線間絶縁膜１４は、少なくとも酸化炭化シリコンと炭化窒化シリコンとのように組成が互いに異なる複数の絶縁膜から構成されてもよい。
【０１１１】
次に、図１４（ｂ）に示すように、銅めっき法により、金属配線間絶縁膜１４を含む第２の層間絶縁膜１１の上に全面にわたって、金属配線形成用の銅からなる金属膜１３Ａを堆積する。
【０１１２】
次に、図１５に示すように、例えばＣＭＰ法により、金属膜１３Ａを金属配線間絶縁膜１４が露出するまで研磨して除去することにより、金属膜１３Ａから金属配線間絶縁膜１４に形成された開口パターンを持つ金属配線１３を形成する。なお、第３の実施形態においても、金属配線１３の形成にダマシン法による銅配線を用いる構成を説明したが、スパッタ法によるアルミニウム配線にも適用可能である。
【０１１３】
以上、説明したように、第３の実施形態に係る製造方法によると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、紫外線遮光膜１０に下層紫外線遮光膜１６として絶縁膜を含む構成とすることにより、上層紫外線遮光膜１７に導電性材料を用いたとしても、第１のコンタクト９と上層紫外線遮光膜１７とを容易に且つ確実に絶縁分離することができる。
【０１１４】
その上、第２の層間絶縁膜１１に第２のコンタクト形成用の開口部の開口径を第１のコンタクト９の上面よりも大きくする必要がないため、より微細なレイアウトルールに対応可能である。すなわち、下層紫外線遮光膜１６として絶縁性材料を用いているため、第２の層間絶縁膜１１に形成する開口部の開口径を小さくして、第１のコンタクト９と下層紫外線遮光膜１６とが互いに接触するようにしても構わない。従って、第２の層間絶縁膜１１に形成する開口部の開口径を第１の実施形態と同程度の寸法にまで縮小することができるので、より微細なレイアウトルールに対応することができる。
【０１１５】
なお、本発明の第３の実施形態においても、第１の従来例と同じように紫外線遮光膜１０と第１のコンタクト９又は第２のコンタクト１２との間の隙間から紫外線がわずかでも侵入するおそれがあるが、第２の実施形態と同じく、内張り膜１５を自己整合的に形成することによって、紫外線の侵入量を最低限に抑えることができる。また、内張り膜１５に紫外線遮光性を持つ絶縁膜を用いることによって、紫外線の侵入を確実に排除することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法は、製造中に発生する紫外線がメモリセルに照射されることを防御してメモリセルの初期特性を安定化でき、特に、ＭＯＮＯＳ型不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置におけるメモリセルアレイを示し、図２のＩ−Ｉ線における平面図である。
【図２】（ａ）は図１のIIａ−IIａ線における断面図である。（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線における断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示し、図１のIIａ−IIａ線に対応する方向の工程順の断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示し、図１のIIａ−IIａ線に対応する方向の工程順の断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示し、図４の後工程で且つ図１のIIｂ−IIｂ線に対応する方向の工程順の断面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示し、図５に続く工程順の断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示し、図１のIIａ−IIａ線に対応する方向の断面図である。（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示し、図１のIIｂ−IIｂ線に対応する方向の断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の第１の製造方法を示し、（ａ）は図１のIIａ−IIａ線に対応する方向の途中工程の断面図であり、（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線に対応する方向の途中工程の断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の第１の製造方法を示し、図８に続の後工程で且つ図１のIIｂ−IIｂ線に対応する方向の工程順の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の第１の製造方法を示し、図９に続く工程順の断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の第２の製造方法を示し、図１のIIａ−IIａ線に対応する方向の一部の工程順の断面図である。
【図１２】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示し、図１のIIａ−IIａ線に対応する方向の断面図である。（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を示し、図１のIIｂ−IIｂ線に対応する方向の断面図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示し、（ａ）は図１のIIａ−IIａ線に対応する方向の途中工程の断面図であり、（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線に対応する方向の途中工程の断面図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示し、図１３の後工程で且つ図１のIIｂ−IIｂ線に対応する方向の工程順の断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示し、図１４に続く工程順の断面図である。
【図１６】第１の従来例に係るメモリセルアレイを示す平面図である。
【図１７】図１６のXVII−XVII線における断面図である。
【図１８】第２の従来例に係るメモリセルアレイを示し、図１６のXVIII−XVIII線における断面図である。
【図１９】第２の従来例に係るメモリセルアレイを示し、図１６のXIX−XIX線における断面図である。
【図２０】第２の従来例に係るメモリセルアレイの製造方法を示し、図１６のXIX−XIX線に対応する方向の途中工程の断面図である。
【図２１】第２の従来例に係るメモリセルアレイの製造方法を示し、図２０に続く工程順の断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１      半導体基板（半導体領域）
２      素子分離膜
３      ビット線拡散層
４      電荷トラップ膜
４Ａ    ＯＮＯ膜
５      ゲート電極
５Ａ    ポリシリコン膜
６      サイドウォール膜
７      金属シリサイド
８      第１の層間絶縁膜
９      第１のコンタクト
９ａ    紫外線遮光膜
１０    紫外線遮光膜
１１    第２の層間絶縁膜
１２    第２のコンタクト
１３    金属配線
１３Ａ  金属膜
１４    金属配線間絶縁膜
１５    内張り膜
１６    下層紫外線遮光膜
１７    上層紫外線遮光膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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