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JP2003046005A - Semiconductor memory and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor memory and manufacturing method therefor

Info

Publication number
JP2003046005A
JP2003046005A JP2001233355A JP2001233355A JP2003046005A JP 2003046005 A JP2003046005 A JP 2003046005A JP 2001233355 A JP2001233355 A JP 2001233355A JP 2001233355 A JP2001233355 A JP 2001233355A JP 2003046005 A JP2003046005 A JP 2003046005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
auxiliary
gates
memory device
semiconductor memory
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
JP2001233355A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Toki
和啓 土岐
Seiki Ogura
正気 小椋
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.)
Panasonic Holdings Corp
Halo LSI Design and Device Technology Inc
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Halo LSI Design and Device Technology Inc
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd, Halo LSI Design and Device Technology Inc filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001233355A priority Critical patent/JP2003046005A/en
Publication of JP2003046005A publication Critical patent/JP2003046005A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress increase in chip area and raise the value of coupling ratio, especially at erasure operation for realizing low voltage operation, without sacrificing the operating characteristics of elements, such as reduction in cell current, etc. SOLUTION: Subsidiary polysilicon gates 16 are formed on a p-type silicon semiconductor substrate 10, so as to cross over control gates 15 and extend on element isolation regions 13. Floating gates 18 are formed on drain regions 11 via a dielectric film 17, each lying on the side of the control gate 15 facing the drain and the sides of the subsidiary gate 16 connected to a side facing the drain.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置及
びその製造方法に関し、特に電気的に消去が可能な不揮
発性半導体記憶装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an electrically erasable non-volatile semiconductor memory device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、不揮発性半導体記憶装置として、
EPROM(Erasable and Programmable Read Only Me
mory)装置、EEPROM(Electrically Erasable an
d Programmable Read Only Memory)装置又はFeRA
M(Ferro-electric Random Access Memory)装置等が
注目されている。
2. Description of the Related Art Recently, as a nonvolatile semiconductor memory device,
EPROM (Erasable and Programmable Read Only Me
mory) device, EEPROM (Electrically Erasable an
d Programmable Read Only Memory) device or FeRA
M (Ferro-electric Random Access Memory) devices and the like are attracting attention.

【0003】このうちEPROM装置又はEEPROM
装置は、フローティングゲートに対して電荷の充放電を
行ない、該フローティングゲートの電荷の有無によるし
きい値電圧の変化をコントロールゲートによって検出す
ることにより、データの保持(記憶)を行なっている。
また、EEPROM装置には、チップ単位でデータの消
去が可能なフラッシュEEPROM装置がある。
Of these, EPROM devices or EEPROMs
The device retains (stores) data by charging / discharging the floating gate and detecting a change in threshold voltage due to the presence / absence of charge in the floating gate by the control gate.
Further, as the EEPROM device, there is a flash EEPROM device capable of erasing data on a chip-by-chip basis.

【0004】フラッシュEEPROM装置を構成するメ
モリセル(メモリトランジスタ)は、スタックゲート型
とスプリットゲート型とに大別される。
The memory cells (memory transistors) constituting the flash EEPROM device are roughly classified into a stack gate type and a split gate type.

【0005】スタックゲート型メモリセルを用いたフラ
ッシュEEPROM装置は、個々のメモリセルにセル自
体を選択する機能を持っていない。そのため、データ消
去時にフローティングゲートから電荷を引き抜く際に電
荷を過剰に抜き過ぎると、電荷が過剰に抜かれたメモリ
セルがデプレッションとなって非選択セルがリークする
という、いわゆる過剰消去の問題が発生する。
A flash EEPROM device using a stack gate type memory cell does not have a function of selecting the cell itself for each memory cell. Therefore, when the charges are extracted from the floating gate at the time of data erasing, if the charges are excessively extracted, the memory cells from which the charges have been excessively extracted become depletion, causing a non-selected cell to leak, which is a so-called over-erase problem. .

【0006】この過剰消去を防止するには、消去手順に
工夫が必要となり、メモリデバイスの周辺回路により消
去手順を制御するか、又はメモリデバイスの外部回路に
より消去手順を制御する必要がある。
In order to prevent this excessive erasing, it is necessary to devise the erasing procedure, and it is necessary to control the erasing procedure by the peripheral circuit of the memory device or control the erasing procedure by the external circuit of the memory device.

【0007】この過剰消去を回避するために開発された
のが、スプリットゲート型メモリセルであり、例えば米
国特許第5,029,130号にその構成が開示されて
いる。
A split gate type memory cell was developed in order to avoid this over-erasing, and its configuration is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,029,130.

【0008】スプリットゲート型メモリセルを用いたフ
ラッシュEEPROM装置は、個々のメモリセルにセル
自体を選択する機能を有しており、そのため、過剰消去
が発生したとしても、メモリセルの導通又は非導通を制
御することができるので、過剰消去が問題とはならな
い。
A flash EEPROM device using a split gate type memory cell has a function of selecting the cell itself for each memory cell. Therefore, even if over-erasing occurs, the memory cell becomes conductive or non-conductive. Can be controlled so that overerasure is not a problem.

【0009】以下、従来のスタックゲート型メモリセル
又はスプリットゲート型メモリセルを用いた半導体不揮
発メモリ(フラッシュEEPROM)装置をそれぞれ図
面に基づいて説明する。
A semiconductor nonvolatile memory (flash EEPROM) device using a conventional stack gate type memory cell or split gate type memory cell will be described below with reference to the drawings.

【0010】まず、図14(a)及び図14(b)に示
すように、スタックゲート型メモリセルは、シリコンか
らなる半導体基板101の上部にドレイン領域102及
びソース領域103が形成されており、半導体基板10
1におけるドレイン領域102とソース領域103とに
挟まれてなるチャネル領域104の上には、第1の誘電
体膜105を介してフローティングゲート106が形成
されている。該フローティングゲート106の上には第
2の誘電体膜107を介してコントロールゲート108
が形成されている。
First, as shown in FIGS. 14A and 14B, in a stack gate type memory cell, a drain region 102 and a source region 103 are formed on a semiconductor substrate 101 made of silicon. Semiconductor substrate 10
A floating gate 106 is formed on the channel region 104 sandwiched between the drain region 102 and the source region 103 in No. 1 via the first dielectric film 105. A control gate 108 is formed on the floating gate 106 via a second dielectric film 107.
Are formed.

【0011】一方、スプリットゲート型メモリセルは、
図15(a)及び図15(b)に示すように、シリコン
からなる半導体基板101の上部にドレイン領域102
及びソース領域103が形成されており、半導体基板1
01におけるドレイン領域102とソース領域103と
に挟まれてなるチャネル領域104の上には、比較的に
膜厚が小さい酸化シリコンからなる第1の誘電体膜10
5を介してコントロールゲート108が形成されてい
る。コントロールゲート108のドレイン領域102側
には第2の誘電体膜107を介してサイドウォール形状
のフローティングゲート106が形成されている。この
フローティングゲート106は、ドレイン領域102及
びフローティングゲート106の双方との重なりが小さ
く、微小なゲート長となる構成を有している。
On the other hand, the split gate type memory cell is
As shown in FIGS. 15A and 15B, the drain region 102 is formed on the semiconductor substrate 101 made of silicon.
And the source region 103 are formed, and the semiconductor substrate 1
On the channel region 104 sandwiched between the drain region 102 and the source region 103 in 01, the first dielectric film 10 made of silicon oxide having a relatively small film thickness.
The control gate 108 is formed through the line 5. On the drain region 102 side of the control gate 108, a sidewall-shaped floating gate 106 is formed via a second dielectric film 107. The floating gate 106 has a small overlap with both the drain region 102 and the floating gate 106 and has a minute gate length.

【0012】ところで、コントロールゲート108及び
フローティングゲート106間の静電容量Ccと、フロ
ーティングゲート106及びチャネル領域104(又は
ソース領域103若しくはドレイン領域102)間の静
電容量Cfとの比の値を大きくすること、特に、コント
ロールゲート108からのフローティングゲート106
への電位の伝播性を示すカップリングレシオの値を大き
くすることは、フラッシュEEPROM装置の動作電圧
を低減するための重要な要因となる。ここで、カップリ
ングレシオは、全静電容量(Cc+Cf)に対するコン
トロールゲート108とフローティングゲート106と
の間の静電容量Ccの比(=Cc/(Cc+Cf))と
して表わされる。
By the way, the ratio of the electrostatic capacitance Cc between the control gate 108 and the floating gate 106 and the electrostatic capacitance Cf between the floating gate 106 and the channel region 104 (or the source region 103 or the drain region 102) is increased. And in particular the floating gate 106 from the control gate 108
Increasing the value of the coupling ratio indicating the potential propagating potential to the flash EEPROM is an important factor for reducing the operating voltage of the flash EEPROM device. Here, the coupling ratio is expressed as a ratio (= Cc / (Cc + Cf)) of the electrostatic capacitance Cc between the control gate 108 and the floating gate 106 to the total electrostatic capacitance (Cc + Cf).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のスタック型メモリセル及びスプリットゲート型メモ
リセルを用いたEEPROM装置は、カップリングレシ
オを大きくするには、フローティングゲート106とコ
ントロールゲート108との対向面積を大きくし且つフ
ローティングゲート106とチャネル領域104等との
対向面積を小さくするか、又は第1の誘電体膜105と
第2の誘電体膜107との膜厚の比の値を変更するかが
必要となる。
However, in the EEPROM device using the conventional stack type memory cell and split gate type memory cell, in order to increase the coupling ratio, the floating gate 106 and the control gate 108 face each other. Whether to increase the area and reduce the facing area between the floating gate 106 and the channel region 104, or to change the value of the film thickness ratio between the first dielectric film 105 and the second dielectric film 107. Is required.

【0014】前者の場合は、例えば、フローティングゲ
ート106とコントロールゲート108との対向面積を
大きくするために、フローティングゲート106のゲー
ト幅Wfgを大きくすると、素子面積が増加して素子の集
積化に不適となる。また、フローティングゲート106
とチャネル領域104等との対向面積を小さくするため
に、例えばフローティングゲートのゲート長Lfgを小さ
くすることは、図15(a)及び図15(b)に示すス
プリットゲート型メモリセルにおいてのみ有効とはなる
が、微細加工の観点から困難である。また、チャネル領
域14のチャネル幅を小さくすることはセル電流が小さ
くなるため、メモリセルに対する読み出し速度の低下を
招く。
In the former case, for example, if the gate width W fg of the floating gate 106 is increased in order to increase the area where the floating gate 106 and the control gate 108 face each other, the element area is increased and the integration of the element is increased. Becomes unsuitable. In addition, the floating gate 106
In order to reduce the facing area between the channel region 104 and the channel region 104, for example, reducing the gate length L fg of the floating gate is effective only in the split gate memory cell shown in FIGS. 15A and 15B. However, it is difficult from the viewpoint of fine processing. Further, reducing the channel width of the channel region 14 reduces the cell current, which causes a reduction in the read speed for the memory cell.

【0015】一方、後者の場合は、第2の誘電体膜10
7の膜厚を小さくすることは信頼性の面からみて困難で
ある。
On the other hand, in the latter case, the second dielectric film 10
It is difficult to reduce the film thickness of No. 7 from the viewpoint of reliability.

【0016】本発明は、前記従来の問題を解決し、チッ
プ面積の増大を抑え且つセル電流の低下等の素子の動作
特性を犠牲にすることなく、特に消去動作時のカップリ
ングレシオの値を大きくすることにより、低電圧化を実
現できるようにすることを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, suppresses the increase of the chip area, and does not sacrifice the operating characteristics of the device such as the decrease of the cell current. The purpose is to make it possible to realize a low voltage by increasing the voltage.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、素子分離領域上にコントロールゲートと
交差する補助ゲートを新たに形成し、形成した補助ゲー
トの側面又は下側にフローティングゲートを設ける構成
とする。
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, an auxiliary gate intersecting with a control gate is newly formed on an element isolation region, and a floating side surface or a lower side of the formed auxiliary gate is formed. A gate is provided.

【0018】具体的に、本発明に係る第1の半導体記憶
装置は、半導体基板に形成され、該半導体基板を複数の
素子形成領域に分離する素子分離領域と、半導体基板の
上に、複数の素子形成領域と第1の誘電体膜を介して交
差すると共に、素子分離領域と交差するように形成され
た複数のコントロールゲートと、素子分離領域の上に延
び且つ各コントロールゲートと交差するように形成され
た複数の補助ゲートと、各素子形成領域の上で且つ各コ
ントロールゲートの一方の側面及び該一方の側面と接続
された補助ゲートの側面上に第2の誘電体膜を介して形
成された複数のフローティングゲートとを備えている。
Specifically, the first semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of element isolation regions formed on a semiconductor substrate and separating the semiconductor substrate into a plurality of element formation regions. A plurality of control gates are formed so as to intersect with the element formation region through the first dielectric film and to intersect with the element isolation region, and to extend over the element isolation region and intersect with each control gate. A plurality of formed auxiliary gates and a second dielectric film are formed on each element formation region and on one side surface of each control gate and on a side surface of the auxiliary gate connected to the one side surface. And a plurality of floating gates.

【0019】第1の半導体記憶装置によると、素子分離
領域の上に延び且つ各コントロールゲートと交差するよ
うに形成された補助ゲートを備えており、フローティン
グゲートが、コントロールゲートの一方の側面及び該一
方の側面と接続された補助ゲートの側面上に形成されて
いるため、例えば消去動作時に補助ゲートに対してコン
トロールゲートと同等の制御電圧を印加すると、フロー
ティングゲートと補助ゲートとの対向面積が増加した分
だけコントロールゲートにおけるカップリングレシオの
値が増大する。その結果、素子分離領域上の空きスペー
スに補助ゲートを設けることにより、チップ面積の増大
を抑制し且つ素子の動作電圧、例えば消去電圧を低減す
ることができる。
According to the first semiconductor memory device, the auxiliary gate is formed so as to extend over the element isolation region and intersect with each control gate, and the floating gate has one side surface of the control gate and the auxiliary gate. Since it is formed on the side surface of the auxiliary gate connected to one side surface, for example, when a control voltage equivalent to that of the control gate is applied to the auxiliary gate during the erase operation, the facing area between the floating gate and the auxiliary gate increases. The value of the coupling ratio in the control gate is increased by the amount. As a result, by providing the auxiliary gate in an empty space on the element isolation region, it is possible to suppress an increase in chip area and reduce an operating voltage of the element, for example, an erase voltage.

【0020】第1の半導体記憶装置において、各補助ゲ
ートがコントロールゲートが延びる方向に隣接する素子
同士の間で独立して設けられていることが好ましい。
In the first semiconductor memory device, each auxiliary gate is preferably provided independently between the elements adjacent to each other in the direction in which the control gate extends.

【0021】第1の半導体記憶装置において、各補助ゲ
ートが、コントロールゲートが延びる方向に隣接する素
子同士の間で共有して設けられており、各フローティン
グゲートは、該各フローティングゲートが含まれる素子
形成領域と隣接する他の素子形成領域における補助ゲー
トの側面上には設けられていないことが好ましい。
In the first semiconductor memory device, each auxiliary gate is provided so as to be shared by the elements adjacent to each other in the direction in which the control gate extends, and each floating gate includes an element including the floating gate. It is preferably not provided on the side surface of the auxiliary gate in the other element formation region adjacent to the formation region.

【0022】この場合に、素子形成領域は、補助ゲート
が延びる方向に拡散領域を共有しており、拡散領域を共
有する一のフローティングゲートと他のフローティング
ゲートとは、互いに隣接する補助ゲートの対向する側面
の一方にのみ交互に形成されていることが好ましい。
In this case, the element forming region shares the diffusion region in the direction in which the auxiliary gate extends, and one floating gate and another floating gate sharing the diffusion region face each other with the adjacent auxiliary gates facing each other. It is preferable that they are alternately formed on only one of the side surfaces.

【0023】本発明に係る第2の半導体記憶装置は、半
導体基板に形成され、該半導体基板を複数の素子形成領
域に分離する素子分離領域と、半導体基板の上に、複数
の素子形成領域と第1の誘電体膜を介してそれぞれ交差
するように形成された複数の島状のフローティングゲー
トと、各フローティングゲートの上に第2の誘電体膜を
介して形成され、且つ素子分離領域の上にこれと交差す
るように形成された複数のコントロールゲートと、素子
分離領域の上に延びると共にコントロールゲートと交差
するように形成された複数の補助ゲートとを備え、各フ
ローティングゲートは、補助ゲートの下側部分に該補助
ゲートが延びる方向に屈曲する屈曲部を有している。
A second semiconductor memory device according to the present invention comprises an element isolation region formed on a semiconductor substrate and separating the semiconductor substrate into a plurality of element formation regions, and a plurality of element formation regions on the semiconductor substrate. A plurality of island-shaped floating gates formed so as to intersect with each other through the first dielectric film, and a second dielectric film formed over each floating gate and above the element isolation region A plurality of control gates formed so as to intersect with the control gate, and a plurality of auxiliary gates formed so as to extend above the element isolation region and intersect the control gate. The lower portion has a bent portion that bends in the direction in which the auxiliary gate extends.

【0024】第2の半導体記憶装置によると、素子分離
領域の上に延びると共にコントロールゲートと交差する
ように形成された複数の補助ゲートとを備えており、フ
ローティングゲートが補助ゲートの下側部分に該補助ゲ
ートが延びる方向に屈曲する屈曲部を有しているため、
例えば消去動作時に補助ゲートに対してコントロールゲ
ートと同等の制御電圧を印加すると、フローティングゲ
ートと補助ゲートとの対向面積が増加した分だけコント
ロールゲートにおけるカップリングレシオの値が増大す
る。このように、素子分離領域上の空きスペースに補助
ゲートを設けることにより、チップ面積の増大を抑制し
且つ素子の動作電圧、例えば消去電圧を低減することが
できる。
According to the second semiconductor memory device, a plurality of auxiliary gates are formed so as to extend above the element isolation region and intersect the control gate, and the floating gate is provided in the lower portion of the auxiliary gate. Since it has a bent portion that bends in the direction in which the auxiliary gate extends,
For example, when a control voltage equivalent to that of the control gate is applied to the auxiliary gate during the erase operation, the value of the coupling ratio in the control gate increases by the amount that the facing area between the floating gate and the auxiliary gate increases. As described above, by providing the auxiliary gate in the empty space on the element isolation region, it is possible to suppress the increase in the chip area and reduce the operating voltage of the element, for example, the erase voltage.

【0025】第2の半導体記憶装置において、各フロー
ティングゲートが平面クランク形状を有し、屈曲部の角
部外側の端面は、その面方向がコントロールゲートが延
びる方向と交差するように形成されていることが好まし
い。
In the second semiconductor memory device, each floating gate has a planar crank shape, and the end surface outside the corner of the bent portion is formed so that its surface direction intersects the direction in which the control gate extends. It is preferable.

【0026】第2の半導体記憶装置において、各補助ゲ
ートが、コントロールゲートが延びる方向に隣接する素
子同士の間で独立して設けられていることが好ましい。
In the second semiconductor memory device, each auxiliary gate is preferably provided independently between the elements adjacent to each other in the direction in which the control gate extends.

【0027】第2の半導体記憶装置において、各補助ゲ
ートが、コントロールゲートが延びる方向に隣接する素
子同士の間で共有して設けられており、各フローティン
グゲートは、該各フローティングゲートが含まれる素子
形成領域と隣接する他の素子形成領域における補助ゲー
トの下側には設けられていないことが好ましい。
In the second semiconductor memory device, each auxiliary gate is provided so as to be shared between the elements adjacent to each other in the direction in which the control gate extends, and each floating gate includes the element including the respective floating gate. It is preferably not provided below the auxiliary gate in another element formation region adjacent to the formation region.

【0028】この場合に、素子形成領域は、補助ゲート
が延びる方向に拡散領域を共有しており、拡散領域を共
有する一のフローティングゲートと他のフローティング
ゲートとは、それぞれの屈曲部が互いに隣接する補助ゲ
ートの一方にのみ交互に形成されていることが好まし
い。
In this case, the element forming region shares the diffusion region in the direction in which the auxiliary gate extends, and one floating gate and the other floating gate sharing the diffusion region have their bent portions adjacent to each other. It is preferable that the auxiliary gates are alternately formed on only one side.

【0029】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板に素子分離領域を形成して、該半導体基板を複
数の素子形成領域に分離する工程と、半導体基板の上
に、複数の素子形成領域と第1の誘電体膜を介して交差
すると共に、素子分離領域と交差するように複数のコン
トロールゲートを形成する工程と、素子分離領域の上に
延び且つ各コントロールゲートと交差するように複数の
補助ゲートを形成する工程と、半導体基板上に補助ゲー
ト及びコントロールゲートを覆うように導体膜を堆積
し、堆積した導体膜に対してエッチバックを行なうこと
により、各コントロールゲートの側面及び該側面と接続
された補助ゲートの側面上に第2の誘電体膜を介して導
体膜からなるサイドウォール膜を形成する工程と、各サ
イドウォール膜における補助ゲートの側面上の領域を部
分的に除去することにより、各サイドウォール膜から2
つのフローティングゲートを形成する工程とを備えてい
る。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate and separating the semiconductor substrate into a plurality of element formation regions, and a plurality of element formation on the semiconductor substrate. Forming a plurality of control gates so as to intersect with the region through the first dielectric film and intersecting with the element isolation region, and forming a plurality of control gates extending above the element isolation region and intersecting each control gate. And a side surface of each control gate by depositing a conductor film on the semiconductor substrate so as to cover the auxiliary gate and the control gate, and etching back the deposited conductor film. A step of forming a sidewall film made of a conductor film on the side surface of the auxiliary gate connected with the second dielectric film, and a step of forming each sidewall film. 2 an area on the side of the auxiliary gate by partially removing, from each side wall film
Forming two floating gates.

【0030】本発明の半導体記憶装置の製造方法による
と、素子分離領域の上に延び且つ各コントロールゲート
と交差するように複数の補助ゲートを形成しておき、半
導体基板上に堆積した導体膜に対してエッチバックを行
なうことにより、各コントロールゲートの側面及び該側
面と接続された補助ゲートの側面上に第2の誘電体膜を
介して導体膜からなるサイドウォール膜を形成する。そ
の後、各サイドウォール膜における補助ゲートの側面上
の領域を部分的に除去することにより、各サイドウォー
ル膜から素子ごとにフローティングゲートを形成するた
め、本発明の第1の半導体記憶装置を確実に得ることが
できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, a plurality of auxiliary gates are formed so as to extend over the element isolation region and intersect with the respective control gates, and the conductive film deposited on the semiconductor substrate is formed. Etching back is performed to form a sidewall film made of a conductor film on the side surface of each control gate and the side surface of the auxiliary gate connected to the side surface via the second dielectric film. After that, by partially removing the region on the side surface of the auxiliary gate in each sidewall film, a floating gate is formed for each element from each sidewall film, so that the first semiconductor memory device of the present invention can be reliably implemented. Obtainable.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】(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。
(First Embodiment) First Embodiment of the Present Invention
Embodiments will be described with reference to the drawings.

【0032】図1(a)及び図1(b)は本発明の第1
の実施形態に係るスプリットゲート型の半導体記憶装置
であって、図1(a)は4セル分の平面構成を示し、図
1(b)は図1(a)のIb−Ib線における断面を含
む部分構成を示している。
1 (a) and 1 (b) show the first embodiment of the present invention.
1A shows a plan configuration of four cells, and FIG. 1B shows a cross section taken along line Ib-Ib of FIG. 1A. The partial structure including is shown.

【0033】図1(a)又は図1(b)に示すように、
例えば、p型シリコンからなる半導体基板10には、複
数の素子形成領域が、LOCOS分離又は浅いトレンチ
分離(STI)からなる素子分離領域13により絶縁分
離されて形成されている。ここで、素子形成領域は、n
型のドレイン領域11及びn型のソース領域12により
構成されている。
As shown in FIG. 1 (a) or FIG. 1 (b),
For example, a semiconductor substrate 10 made of p-type silicon is formed with a plurality of element formation regions that are insulated and separated by an element isolation region 13 made of LOCOS isolation or shallow trench isolation (STI). Here, the element formation region is n
The drain region 11 of the n-type and the source region 12 of the n-type.

【0034】半導体基板10の上には、ドレイン領域1
1とソース領域12との間をゲート絶縁膜となる第1の
誘電体膜14を介して交差すると共に素子分離領域13
とも交差するポリシリコンからなる複数のコントロール
ゲート15が互いに並行に形成されている。
A drain region 1 is formed on the semiconductor substrate 10.
1 and the source region 12 are intersected with each other through the first dielectric film 14 serving as a gate insulating film, and the element isolation region 13 is formed.
A plurality of control gates 15 made of polysilicon intersecting with each other are formed in parallel with each other.

【0035】さらに、半導体基板10の上には、素子分
離領域13上に延びるように且つ各コントロールゲート
15と交差してこれを跨ぐように形成されたポリシリコ
ンからなる複数の補助ゲート16が形成されている。
Further, a plurality of auxiliary gates 16 made of polysilicon are formed on the semiconductor substrate 10 so as to extend on the element isolation regions 13 and to intersect and straddle each control gate 15. Has been done.

【0036】各ドレイン領域11上で且つ各コントロー
ルゲート15におけるドレイン側の側面及び該側面と接
続する補助ゲート16の側面上には、第2の誘電体膜1
7を介して複数のフローティングゲート18が形成され
ている。
The second dielectric film 1 is formed on each drain region 11 and on the side surface of each control gate 15 on the drain side and the side surface of the auxiliary gate 16 connected to the side surface.
A plurality of floating gates 18 are formed via 7.

【0037】ここで、第2の誘電体膜は、コントロール
ゲート15の側面上及び補助ゲート16の側面上で容量
絶縁膜となり、ドレイン領域11上でトンネル絶縁膜と
なる。この第2の誘電体膜17は、酸化シリコン若しく
は窒化シリコン又はこれらの積層膜等からなり、フロー
ティングゲート18に注入された電荷がコントロールゲ
ート15に引き抜かれない耐圧を持つ材料を用いる。す
なわち、第2の誘電体膜17は、フローティングゲート
18に注入された電荷がコントロールゲート15に引き
抜かれない耐圧を有するように、その膜厚、材料及びプ
ロセス等を考慮して最適化すれば良い。
Here, the second dielectric film serves as a capacitance insulating film on the side surface of the control gate 15 and the side surface of the auxiliary gate 16 and a tunnel insulating film on the drain region 11. The second dielectric film 17 is made of silicon oxide, silicon nitride, or a laminated film of these, and is made of a material having a breakdown voltage such that charges injected into the floating gate 18 are not extracted to the control gate 15. That is, the second dielectric film 17 may be optimized in consideration of its film thickness, material, process, etc. so that it has a breakdown voltage such that the charges injected into the floating gate 18 are not extracted to the control gate 15. .

【0038】以下、第1の実施形態に係る半導体記憶装
置と従来例に係るスプリットゲート型メモリセルを有す
る半導体記憶装置と各カップリングレシオを比較する。
The coupling ratios of the semiconductor memory device according to the first embodiment and the semiconductor memory device having the split gate type memory cell according to the conventional example will be compared below.

【0039】図2(a)及び図2(b)はカップリング
レシオの値の算出に必要な構成部材の寸法を示すための
模式的な半導体記憶装置であって、図2(a)は第1の
実施形態に係る半導体記憶装置の平面構成を示し、図2
(b)は図15(b)に示した従来のスプリットゲート
型半導体記憶装置の平面構成を示している。図2(a)
及び図2(b)において、図1(a)及び図15(b)
にそれぞれ示す構成部材と同一の構成部材には同一の符
号を付している。
FIGS. 2A and 2B are schematic semiconductor memory devices for showing the dimensions of the constituent members necessary for calculating the value of the coupling ratio, and FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment.
FIG. 15B shows a plan configuration of the conventional split gate semiconductor memory device shown in FIG. Figure 2 (a)
2B, and FIG. 1A and FIG. 15B.
The same reference numerals are given to the same constituent members as those shown in FIG.

【0040】まず、図2(a)に示す第1の実施形態に
係る半導体記憶装置において、コントロールゲート15
の高さhを0.2μmとし、ドレイン領域11及びソー
ス領域12の幅Wを0.44μmとし、フローティング
ゲート18のゲート長Lfgを0.1μmとし、フローテ
ィングゲート18における補助ゲート16の側面上の幅
egを0.25μmとする。
First, in the semiconductor memory device according to the first embodiment shown in FIG. 2A, the control gate 15
On the side surface of the auxiliary gate 16 in the floating gate 18 is 0.2 μm, the width W of the drain region 11 and the source region 12 is 0.44 μm, and the gate length L fg of the floating gate 18 is 0.1 μm. The width P eg of each is set to 0.25 μm.

【0041】さらに、図1(a)に示す第1の誘電体膜
14及び第2の誘電体膜17の膜厚及び材料を同一とす
ると、カップリングレシオCR1は、以下の式(1)で近
似することができる。
Further, if the film thickness and material of the first dielectric film 14 and the second dielectric film 17 shown in FIG. 1A are the same, the coupling ratio C R1 is expressed by the following equation (1). Can be approximated by

【0042】 CR1=Cc/(Cc+Cf) =h(Wfg+2Peg)/{h(Wfg+2Peg)+Lfg・W} …(1) 一方、図2(b)に示す従来の半導体記憶装置におい
て、コントロールゲート106の高さhを0.2μmと
し、ドレイン領域102及びソース領域103の幅Wを
0.44μmとし、フローティングゲート106のゲー
ト長Lfgを0.1μmとし、そのゲート幅Wfgを0.9
2μmとする。
C R1 = Cc / (Cc + Cf) = h (W fg + 2P eg ) / {h (W fg + 2P eg ) + L fg · W} (1) On the other hand, the conventional semiconductor memory shown in FIG. In the device, the height h of the control gate 106 is 0.2 μm, the width W of the drain region 102 and the source region 103 is 0.44 μm, and the gate length L fg of the floating gate 106 is 0.1 μm. fg is 0.9
2 μm.

【0043】従来の半導体記憶装置のカップリングレシ
オCR0は、図15(a)に示す第1の誘電体膜105及
び第2の誘電体膜107の膜厚及び材料を同一とし、本
実施形態のメモリセルと同一面積のメモリセルに適用す
るとすると、従来の半導体記憶装置のカップリングレシ
オCR0は、以下の式(2)で近似することができる。
The coupling ratio C R0 of the conventional semiconductor memory device is the same as that of the first embodiment when the first dielectric film 105 and the second dielectric film 107 shown in FIG. When applied to a memory cell having the same area as the memory cell of, the coupling ratio CR0 of the conventional semiconductor memory device can be approximated by the following equation (2).

【0044】 CR0=Cc/(Cc+Cf) =h・Wfg/(h・Wfg+Lfg・W) …(2) ここで、式(1)及び式(2)に上記の各寸法値をそれ
ぞれ代入すると、本実施形態のカップリングレシオCR1
の値は約0.87となり、従来例のカップリングレシオ
R0の値は約0.81となる。
C R0 = Cc / (Cc + Cf) = hW fg / ( hW fg + L fgW ) (2) Here, the above dimension values are added to the equations (1) and (2). Substituting each, the coupling ratio C R1 of the present embodiment
Is about 0.87, and the coupling ratio C R0 of the conventional example is about 0.81.

【0045】式(1)に示すように、第1の実施形態に
係る半導体記憶装置においては、フローティングゲート
18の幅がWfg+2Peg=1.42μmとなるため、こ
の場合のカップリングレシオCR1の値は、従来の半導体
記憶装置のカップリングレシオCR0の値の約1.1倍と
なる。
As shown in the equation (1), in the semiconductor memory device according to the first embodiment, the width of the floating gate 18 is W fg + 2P eg = 1.42 μm, so the coupling ratio C in this case is The value of R1 is about 1.1 times the value of the coupling ratio C R0 of the conventional semiconductor memory device.

【0046】なお、第1の実施形態に係る半導体記憶装
置は、消去時において、コントロールゲート15及び補
助ゲート16に負の制御電位を印加し、且つドレイン領
域11に正の制御電位を印加することにより、フローテ
ィングゲート18中の電子を引き抜くようにしている。
一方、従来の半導体記憶装置は、消去時には、コントロ
ールゲート108を負電位とし、ドレイン領域102を
正電位としてフローティングゲート106中の電子を引
き抜く構成である。
In the semiconductor memory device according to the first embodiment, a negative control potential is applied to the control gate 15 and the auxiliary gate 16 and a positive control potential is applied to the drain region 11 at the time of erasing. Thus, the electrons in the floating gate 18 are extracted.
On the other hand, the conventional semiconductor memory device has a configuration in which, during erasing, the control gate 108 is set to a negative potential and the drain region 102 is set to a positive potential to extract electrons in the floating gate 106.

【0047】このように、第1の実施形態によると、素
子分離領域13上にコントロールゲート15と交差する
補助ゲート16を備えているため、該コントロールゲー
ト15及び補助ゲート16は、所定の電位を伝播時の損
失がより少なくなるようにフローティングゲート18に
伝えることができる。その結果、フローティングゲート
18に対する電荷の注入動作又は放出動作を低電圧で行
なえるようになるので、低電圧であっても、不揮発性半
導体記憶装置を確実に動作させることができる。また、
この動作電圧の低電圧化により、素子分離領域13の面
積を縮小できると共に、チャージポンプ回路の回路規模
をも縮小できるようになる。
As described above, according to the first embodiment, since the auxiliary gate 16 intersecting the control gate 15 is provided on the element isolation region 13, the control gate 15 and the auxiliary gate 16 have a predetermined potential. It can be transmitted to the floating gate 18 so that the propagation loss is smaller. As a result, the charge injection operation or the charge discharge operation to the floating gate 18 can be performed at a low voltage, so that the nonvolatile semiconductor memory device can be reliably operated even at a low voltage. Also,
By reducing the operating voltage, the area of the element isolation region 13 can be reduced and the circuit scale of the charge pump circuit can be reduced.

【0048】さらには、ランダムアクセスが可能となる
構成を採れば、フラッシュメモリ装置に限らず、EEP
ROM装置として動作させることも可能である。
Further, as long as random access is possible, the EEP is not limited to flash memory devices.
It is also possible to operate it as a ROM device.

【0049】以下、前記のように構成された半導体記憶
装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor memory device configured as described above will be described with reference to the drawings.

【0050】図3(a)〜図3(c)並びに図4(a)
及び図4(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体
記憶装置の製造方法の工程順の部分的な断面構成を示し
ている。
3A to 3C and 4A.
4B shows a partial cross-sectional structure in the order of steps of the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【0051】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10の上部に、STI等からな
る素子分離領域13を形成して、半導体基板10を複数
の素子形成領域に分離する。その後、熱酸化法により素
子形成領域上に酸化シリコンからなる第1の誘電体膜1
4を形成し、続いて、CVD法等により、半導体基板1
0上の全面にポリシリコンからなるコントロールゲート
形成膜15Aを堆積する。
First, as shown in FIG. 3A, an element isolation region 13 made of STI or the like is formed on the semiconductor substrate 10 made of p-type silicon, and the semiconductor substrate 10 is formed into a plurality of element formation regions. To separate. After that, the first dielectric film 1 made of silicon oxide is formed on the element formation region by the thermal oxidation method.
4 is formed, and then the semiconductor substrate 1 is formed by the CVD method or the like.
A control gate forming film 15A made of polysilicon is deposited on the entire surface of the 0.

【0052】次に、図3(b)に示すように、リソグラ
フィ法及びエッチング法を用いて、コントロールゲート
形成膜15Aをパターニングすることにより、コントロ
ールゲート形成膜15Aから、素子形成領域上を第1の
誘電体膜14を介して交差し且つ素子分離領域13とも
交差するコントロールゲート15を形成する。続いて、
CVD法等により、半導体基板10上にコントロールゲ
ート15を含む全面にわたって、ポリシリコンからなる
補助ゲート形成膜を堆積し、堆積した補助ゲート形成膜
をパターニングすることにより該補助ゲート形成膜か
ら、素子分離領域の上に延びると共にコントロールゲー
ト15を跨ぐように複数の補助ゲート16を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, the control gate forming film 15A is patterned by using the lithography method and the etching method, so that the control gate forming film 15A is formed on the element forming region as a first area. A control gate 15 which intersects with the dielectric film 14 and also intersects with the element isolation region 13 is formed. continue,
An auxiliary gate formation film made of polysilicon is deposited on the entire surface including the control gate 15 on the semiconductor substrate 10 by the CVD method or the like, and the deposited auxiliary gate formation film is patterned to separate the element from the auxiliary gate formation film. A plurality of auxiliary gates 16 are formed so as to extend over the region and straddle the control gate 15.

【0053】次に、図3(c)に示すように、熱酸化法
等により、コントロールゲート15及び補助ゲート16
の各側面に第2の誘電体膜17を形成する。このとき、
第2の誘電体膜17は、フローティングゲート18に注
入された電荷がコントロールゲート15に引き抜かれな
い程度の耐圧を持つ膜厚に設定する。
Next, as shown in FIG. 3C, the control gate 15 and the auxiliary gate 16 are formed by a thermal oxidation method or the like.
The second dielectric film 17 is formed on each side surface of the. At this time,
The second dielectric film 17 is set to have a withstand voltage such that the charges injected into the floating gate 18 are not extracted to the control gate 15.

【0054】次に、図4(a)に示すように、CVD法
等により、半導体基板10上にコントロールゲート15
及び補助ゲート16を含む全面にわたって、ポリシリコ
ン膜を堆積する。続いて、堆積したポリシリコン膜に対
してエッチバックを行なうことにより、該ポリシリコン
膜からなり、コントロールゲート15及び補助ゲート1
6の各側面上に、サイドウォール形状を持つフローティ
ングゲート形成膜18Aを第2の誘電体膜17を介して
自己整合的に形成する。このフローティングゲート形成
膜18Aはサイドウォール形状を有しているため、フロ
ーティングゲートとしてのゲート長Lfgを小さくできる
ので、カップリングレシオCR1の値を増大することがで
きる。その後、コントロールゲート15及びフローティ
ングゲート形成膜18Aをマスクとして、半導体基板1
0に対してn型の不純物イオンを注入することにより、
ドレイン領域11及びソース領域を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, the control gate 15 is formed on the semiconductor substrate 10 by the CVD method or the like.
Then, a polysilicon film is deposited over the entire surface including the auxiliary gate 16. Subsequently, the deposited polysilicon film is etched back to form the polysilicon film, and the control gate 15 and the auxiliary gate 1 are formed.
A floating gate forming film 18A having a sidewall shape is formed on each side surface of 6 in a self-aligned manner via the second dielectric film 17. Since the floating gate forming film 18A has a sidewall shape, the gate length L fg as a floating gate can be reduced, so that the value of the coupling ratio C R1 can be increased. After that, the semiconductor substrate 1 is formed using the control gate 15 and the floating gate forming film 18A as a mask.
By implanting n-type impurity ions into 0,
The drain region 11 and the source region are formed.

【0055】次に、図4(b)に示すように、リソグラ
フィ法を用いて、フローティングゲート形成膜18Aに
おける補助ゲート16の側面上の領域であって、隣接す
る素子同士のほぼ中央部分を露出する開口パターン2を
持つマスクパターンを形成する。続いて、形成したマス
クパターンを用いてフローティングゲート形成膜18A
の露出部分をエッチング除去することにより、フローテ
ィングゲート形成膜18Aからフローティングゲート1
8をセルごとに形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a region on the side surface of the auxiliary gate 16 in the floating gate forming film 18A, which is a region on the side surface of the auxiliary gate 16 in the floating gate forming film 18A, is exposed by using a lithography method. A mask pattern having an opening pattern 2 to be formed is formed. Subsequently, the floating gate forming film 18A is formed using the formed mask pattern.
The exposed portion of the floating gate 1 is removed from the floating gate forming film 18A by etching.
8 is formed for each cell.

【0056】なお、ドレイン領域及びソース領域を形成
するイオン注入工程は、フローティングゲート18を形
成した後に行なってもよい。
The ion implantation process for forming the drain region and the source region may be performed after the floating gate 18 is formed.

【0057】(第1の実施形態の第1変形例)以下、本
発明の第1の実施形態の第1変形例について図面を参照
しながら説明する。図5は第1の実施形態の第1変形例
に係る半導体記憶装置の4セル分の平面構成を示してい
る。図5において、図1(a)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。
(First Modification of First Embodiment) A first modification of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 shows a planar configuration of four cells of the semiconductor memory device according to the first modification of the first embodiment. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 1A are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0058】第1変形例は、補助ゲート16がコントロ
ールゲート15が延びる方向に隣接するセル同士の間で
独立して設けられていることを特徴とする。すなわち、
図5に示すように、第1のセル領域1Aにはドレイン領
域11及びソース領域12を挟む2本の第1の補助ゲー
ト16Aが設けられ、該第1の補助ゲート16Aのコン
トロールゲート15が延びる方向に隣接する第2のセル
領域1Bには、2本の第2の補助ゲート16Bが第1の
補助ゲート16Aと並行して設けられている。
The first modification is characterized in that the auxiliary gate 16 is provided independently between adjacent cells in the direction in which the control gate 15 extends. That is,
As shown in FIG. 5, the first cell region 1A is provided with two first auxiliary gates 16A sandwiching the drain region 11 and the source region 12, and the control gate 15 of the first auxiliary gate 16A extends. Two second auxiliary gates 16B are provided in parallel with the first auxiliary gate 16A in the second cell region 1B adjacent in the direction.

【0059】この構成により、一例として、第1の補助
ゲート16Aを電位を負電位とし、ドレイン領域11の
電位を正電位として、第1の補助ゲート16Aと対向す
るフローティングゲート18に蓄積されていた電子をド
レイン領域11に選択的に引き抜くことができる。これ
により、第1の実施形態と異なり、各ビット線ごとの選
択的な消去が可能となるので、EEPROM装置として
動作させることができる。
With this configuration, as an example, the potential of the first auxiliary gate 16A is set to a negative potential and the potential of the drain region 11 is set to a positive potential, and the first auxiliary gate 16A is accumulated in the floating gate 18 facing the first auxiliary gate 16A. The electrons can be selectively extracted into the drain region 11. As a result, unlike the first embodiment, selective erasing for each bit line is possible, so that it can be operated as an EEPROM device.

【0060】(第1の実施形態の第2変形例)以下、本
発明の第1の実施形態の第2変形例について図面を参照
しながら説明する。図6は第1の実施形態の第2変形例
に係る半導体記憶装置の4セル分の平面構成を示してい
る。図6において、図1(a)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。
(Second Modification of First Embodiment) A second modification of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 shows a planar configuration of four cells of the semiconductor memory device according to the second modification of the first embodiment. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1A are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0061】図6に示すように、第1の実施形態と同様
に、各補助ゲート16は、コントロールゲート15が延
びる方向に隣接するセル同士の間で共有して設けられて
おり、各フローティングゲート18Bは、該各フローテ
ィングゲート18Bが含まれるドレイン領域11及びソ
ース領域12と隣接する他のドレイン領域11及びソー
ス領域12における補助ゲート16の側面上には設けら
れていないことを特徴とする。
As shown in FIG. 6, as in the first embodiment, each auxiliary gate 16 is shared by adjacent cells in the direction in which the control gate 15 extends, and each floating gate is provided. 18B is not provided on the side surface of the auxiliary gate 16 in the other drain region 11 and source region 12 adjacent to the drain region 11 and source region 12 including the floating gates 18B.

【0062】これにより、コントロールゲート15が延
びる方向の寸法を縮小できるため、セル面積を低減する
ことができる。但し、第1の実施形態の場合と比べて、
カップリングレシオの値が低下するが、各フローティン
グゲート18Bにおける補助ゲート16の側面上部分の
寸法を拡大することにより、カップリングレシオの値の
低下を補うことができる。
As a result, the size of the control gate 15 in the extending direction can be reduced, so that the cell area can be reduced. However, compared to the case of the first embodiment,
Although the value of the coupling ratio decreases, it is possible to compensate for the decrease of the coupling ratio value by enlarging the size of the upper side surface of the auxiliary gate 16 in each floating gate 18B.

【0063】(第1の実施形態の第3変形例)以下、本
発明の第1の実施形態の第3変形例について図面を参照
しながら説明する。図7は第1の実施形態の第3変形例
に係る半導体記憶装置の4セル分の平面構成を示してい
る。図7において、図1(a)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。
(Third Modification of First Embodiment) A third modification of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 7 shows a planar configuration of four cells of the semiconductor memory device according to the third modification of the first embodiment. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 1A are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0064】図7に示すように、第3変形例は、互いに
対向するフローティングゲート18B、18Cのうち、
第1のフローティングゲート18Bの一端部は第1の補
助ゲート16Cの側面上にのみ設けられ、且つ、第2の
フローティングゲート18Cの一端部は第1の補助ゲー
ト16Cと隣接する第2の補助ゲート16Dの側面上に
のみ設けられている。
As shown in FIG. 7, in the third modification, of the floating gates 18B and 18C facing each other,
One end of the first floating gate 18B is provided only on the side surface of the first auxiliary gate 16C, and one end of the second floating gate 18C is a second auxiliary gate adjacent to the first auxiliary gate 16C. It is provided only on the side surface of 16D.

【0065】すなわち、コントロールゲート15が延び
る方向と交差する方向にドレイン領域11を共有する第
1のフローティングゲート18Bと第2のフローティン
グゲート18Cとは、各コントロールゲート15の側面
並びに互いに隣接する第1及び第2の補助ゲート16
C、16Dの対向する側面の一方にのみ交互に形成され
ている。
That is, the first floating gate 18B and the second floating gate 18C sharing the drain region 11 in the direction intersecting with the direction in which the control gate 15 extends have the side surfaces of each control gate 15 and the first floating gate 18C adjacent to each other. And the second auxiliary gate 16
It is formed alternately only on one of the opposite side surfaces of C and 16D.

【0066】これまで説明した、第1の実施形態に係る
半導体記憶装置及び第1〜第2変形例は、ドレイン領域
11を共有するセル同士において、電位の印加方法によ
って一方のセルの消去動作時に他方のセルまで消去され
たり、消去されないまでも、軽い消去(ディスターブ)
を受けたりする虞がある。
In the semiconductor memory device according to the first embodiment and the first and second modifications described above, the cells sharing the drain region 11 are erased by one of the cells by the potential application method. Light erase (disturb) even if the other cell is erased or not erased
There is a risk of receiving.

【0067】しかしながら、第3変形例によると、第1
及び第2のフローティングゲート18B、18Cを隣接
間で異なる第1及び第2の補助ゲート16C、16Dの
側面上に交互に設けているため、例えば消去動作時に、
消去対象のセルと隣接する消去対象でないセルに対する
消去又はディスターブを防止することができる。
However, according to the third modification, the first
Since the second floating gates 18B and 18C are alternately provided on the side surfaces of the first and second auxiliary gates 16C and 16D which are different from each other adjacent to each other, for example, during the erase operation,
It is possible to prevent erasing or disturb of a cell that is not the erasing target and that is adjacent to the erasing target cell.

【0068】(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。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0069】図8(a)及び図8(b)は本発明の第2
の実施形態に係るスタックゲート型の半導体記憶装置で
あって、図8(a)は4セル分の平面構成を示し、図8
(b)は図8(a)のVIIIb−VIIIb線における断面を含
む部分構成を示している。
FIG. 8A and FIG. 8B show the second embodiment of the present invention.
8A is a stack gate type semiconductor memory device according to the embodiment of FIG.
8B shows a partial configuration including a cross section taken along line VIIIb-VIIIb of FIG. 8A.

【0070】図8(a)又は図8(b)に示すように、
例えば、p型シリコンからなる半導体基板20には、複
数のドレイン領域21及びソース領域22が、LOCO
S分離又はSTIからなる素子分離領域23により絶縁
分離されて形成されている。
As shown in FIG. 8A or FIG. 8B,
For example, in a semiconductor substrate 20 made of p-type silicon, a plurality of drain regions 21 and source regions 22 are LOCO.
It is formed so as to be insulated and separated by the element isolation region 23 made of S isolation or STI.

【0071】半導体基板20の上には、ドレイン領域2
1とソース領域22との間をゲート絶縁膜となる第1の
誘電体膜24を介して交差するポリシリコンからなる複
数の島状のフローティングゲート25が形成されてい
る。
The drain region 2 is formed on the semiconductor substrate 20.
A plurality of island-shaped floating gates 25 made of polysilicon are formed so as to intersect between 1 and the source region 22 via a first dielectric film 24 serving as a gate insulating film.

【0072】また、半導体基板20上には、各フローテ
ィングゲート25の上に容量絶縁膜となる第2の誘電体
膜26を介して形成され、且つ素子分離領域23の上に
該素子分離領域23とも交差するように、ポリシリコン
からなる複数のコントロールゲート27が形成されてい
る。
On the semiconductor substrate 20, the floating gates 25 are formed on the floating gates 25 via the second dielectric film 26 serving as a capacitance insulating film, and the element isolation regions 23 are provided on the element isolation regions 23. A plurality of control gates 27 made of polysilicon are formed so as to intersect with each other.

【0073】さらに、半導体基板20上には、素子分離
領域23の上に延びると共に、各コントロールゲート2
7を跨ぐように複数の補助ゲート28が形成されてい
る。
Further, on the semiconductor substrate 20, the control gates 2 are extended over the element isolation regions 23.
A plurality of auxiliary gates 28 are formed so as to straddle 7.

【0074】第2の実施形態の特徴として、各フローテ
ィングゲート25は、補助ゲート28の下側部分に該補
助ゲート28が延びる方向に屈曲する屈曲部25aを有
している。
As a feature of the second embodiment, each floating gate 25 has a bent portion 25a at the lower side of the auxiliary gate 28, which is bent in the direction in which the auxiliary gate 28 extends.

【0075】以下、第2の実施形態に係る半導体記憶装
置と従来例に係るスタックゲート型メモリセルを有する
半導体記憶装置と各カップリングレシオを比較する。
The coupling ratios of the semiconductor memory device according to the second embodiment and the semiconductor memory device having the stack gate type memory cell according to the conventional example will be compared below.

【0076】図9(a)及び図9(b)はカップリング
レシオの値の算出に必要な構成部材の寸法を示すための
模式的な半導体記憶装置であって、図9(a)は第2の
実施形態に係る半導体記憶装置の平面構成を示し、図9
(b)は図14(b)に示した従来のスタックゲート型
半導体記憶装置の平面構成を示している。図9(a)及
び図9(b)において、図8(a)及び図14(b)に
それぞれ示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号
を付している。
9 (a) and 9 (b) are schematic semiconductor memory devices for showing the dimensions of the constituent members necessary for calculating the value of the coupling ratio, and FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the semiconductor memory device according to the second embodiment.
14B shows a plan configuration of the conventional stack gate type semiconductor memory device shown in FIG. 14B. 9A and 9B, the same components as those shown in FIGS. 8A and 14B are designated by the same reference numerals.

【0077】まず、図9(a)に示す第2の実施形態に
係る半導体記憶装置において、ドレイン領域21及びソ
ース領域22の幅Wを0.44μmとし、フローティン
グゲート25とコントロールゲート27とが対向するオ
ーバーラップ幅Wfgを0.84μmとし、フローティン
グゲート27のゲート長Lを0.5μmとし、フローテ
ィングゲート25の屈曲部25aの幅Wpfg を0.25
μmとし、屈曲部25aにおける補助ゲート28が延び
る方向への突き出し部分の長さPegを0.25μmとす
る。
First, in the semiconductor memory device according to the second embodiment shown in FIG. 9A, the width W of the drain region 21 and the source region 22 is 0.44 μm, and the floating gate 25 and the control gate 27 face each other. The overlapping width W fg is 0.84 μm, the gate length L of the floating gate 27 is 0.5 μm, and the width W pfg of the bent portion 25a of the floating gate 25 is 0.25.
The length P eg of the protruding portion of the bent portion 25a in the extending direction of the auxiliary gate 28 is 0.25 μm.

【0078】さらに、図8(a)に示す第1の誘電体膜
24及び第2の誘電体膜26の膜厚及び材料を同一とす
ると、カップリングレシオCR1は、以下の式(3)で近
似することができる。
Further, when the film thickness and material of the first dielectric film 24 and the second dielectric film 26 shown in FIG. 8A are the same, the coupling ratio C R1 is expressed by the following equation (3). Can be approximated by

【0079】 CR1=Cc/(Cc+Cf) =(L・Wfg+2Wpfg・Peg) /(L・Wfg+2Wpfg ・Peg+L・W) …(3) 一方、図9(b)に示す従来例の半導体記憶装置におい
て、ドレイン領域102及びソース領域103の幅Wを
0.44μmとし、フローティングゲート106のゲー
ト長Lを0.5μmとし、フローティングゲート106
とコントロールゲート108とが対向するオーバーラッ
プ幅Wfgを0.84μmとする。
C R1 = Cc / (Cc + Cf) = (L · W fg + 2Wp fg · P eg ) / (L · W fg + 2W pfg · P eg + L · W) (3) On the other hand, in FIG. In the illustrated conventional semiconductor memory device, the width W of the drain region 102 and the source region 103 is 0.44 μm, the gate length L of the floating gate 106 is 0.5 μm, and the floating gate 106 is
The overlap width W fg at which the control gate 108 and the control gate 108 face each other is 0.84 μm.

【0080】従来の半導体記憶装置のカップリングレシ
オCR0は、図14(a)に示す第1の誘電体膜105及
び第2の誘電体膜107の膜厚及び材料を同一とし、本
実施形態のメモリセルと同一面積のメモリセルに適用す
るとすると、従来の半導体記憶装置のカップリングレシ
オCR0は、以下の式(4)で近似することができる。
The coupling ratio C R0 of the conventional semiconductor memory device is the same as that of the first embodiment except that the first dielectric film 105 and the second dielectric film 107 shown in FIG. When applied to a memory cell having the same area as the memory cell of, the coupling ratio C R0 of the conventional semiconductor memory device can be approximated by the following equation (4).

【0081】 CR0=Cc/(Cc+Cf) =L・Wfg/(L・Wfg+L・W) …(4) ここで、式(3)及び式(4)に上記の各寸法値をそれ
ぞれ代入すると、本実施形態のカップリングレシオCR1
の値は約0.71となり、従来例のカップリングレシオ
R0の値は約0.66となる。。従って、第2の実施形
態に係る半導体記憶装置におけるカップリングレシオC
R1の値は、従来の半導体記憶装置のカップリングレシオ
R0の値の約1.1倍となる。
[0081]   CR0= Cc / (Cc + Cf)       = L · Wfg / (L · Wfg + L · W) (4) Here, in Equation (3) and Equation (4), the above dimension values are
Substituting each, the coupling ratio C of the present embodimentR1
The value of is about 0.71, which is the conventional coupling ratio.
CR0Is about 0.66. . Therefore, the second embodiment
Ratio C in a semiconductor memory device according to
R1The value of is the coupling ratio of the conventional semiconductor memory device.
CR0The value is about 1.1 times.

【0082】このように、第2の実施形態によると、コ
ントロールゲート27と交差し、且つフローティングゲ
ート25の両端部を覆う補助ゲート28を備え、さらに
フローティングゲート25の両端部に補助ゲート28が
延びる方向に屈曲する屈曲部25aを設けているため、
コントロールゲート27及び補助ゲート28は、所定の
電位を伝播時の損失がより少なくなるようにフローティ
ングゲート25に伝えることができる。その結果、フロ
ーティングゲート25に対する電荷の注入動作又は放出
動作を低電圧で行なえるようになるので、低電圧であっ
ても、不揮発性半導体記憶装置を確実に動作させること
ができる。また、この動作電圧の低電圧化により、素子
分離領域を縮小できると共に、チャージポンプ回路の回
路規模をも縮小できるようになる。
As described above, according to the second embodiment, the auxiliary gate 28 that intersects the control gate 27 and covers both ends of the floating gate 25 is provided, and the auxiliary gate 28 extends to both ends of the floating gate 25. Since the bent portion 25a that bends in the direction is provided,
The control gate 27 and the auxiliary gate 28 can transmit a predetermined potential to the floating gate 25 so that the loss during propagation can be reduced. As a result, the charge injection operation or the charge discharge operation to the floating gate 25 can be performed at a low voltage, so that the nonvolatile semiconductor memory device can be reliably operated even at a low voltage. Further, by lowering the operating voltage, the element isolation region can be reduced and the circuit scale of the charge pump circuit can be reduced.

【0083】なお、本実施形態に係るスタックゲート型
の半導体記憶装置は、従来の半導体記憶装置の製造工程
に、フローティングゲート25の両端部に屈曲部25a
を持つようにパターニングを行ない、さらに補助ゲート
28を形成する工程を追加するだけで実現することがで
きる。
In the stack gate type semiconductor memory device according to the present embodiment, the bent portions 25a are formed at both ends of the floating gate 25 in the conventional semiconductor memory device manufacturing process.
It can be realized by simply patterning so as to have the above structure and further adding a step of forming the auxiliary gate 28.

【0084】(第2の実施形態の第1変形例)以下、本
発明の第2の実施形態の第1変形例について図面を参照
しながら説明する。図10は第2の実施形態の第1変形
例に係る半導体記憶装置の4セル分の平面構成を示して
いる。図10において、図8(a)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。
(First Modification of Second Embodiment) A first modification of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 10 shows a planar configuration of four cells of the semiconductor memory device according to the first modification of the second embodiment. In FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 8A are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0085】図10に示すように、第1変形例は、各フ
ローティングゲート25Aが平面クランク形状にパター
ニングされており、屈曲部25aの角部外側の端面の面
方向は、コントロールゲート27が延びる方向と交差す
るように形成されていることを特徴とする。
As shown in FIG. 10, in the first modification, each floating gate 25A is patterned into a planar crank shape, and the end face outside the corner of the bent portion 25a is oriented in the direction in which the control gate 27 extends. It is characterized in that it is formed so as to intersect with.

【0086】これにより、第2の実施形態の場合と比べ
て、コントロールゲート27が延びる方向及び補助ゲー
ト28が延びる方向の寸法を縮小できるため、セル面積
を低減することができる。
As a result, as compared with the case of the second embodiment, the size in the extending direction of the control gate 27 and the extending direction of the auxiliary gate 28 can be reduced, so that the cell area can be reduced.

【0087】なお、フローティングゲート25Aのマス
クパターンのパターン形状を変更するだけで良く、マス
クの構成及び製造工程は第2の実施形態と同一である。
The pattern shape of the mask pattern of the floating gate 25A need only be changed, and the mask structure and manufacturing process are the same as those in the second embodiment.

【0088】(第2の実施形態の第2変形例)以下、本
発明の第2の実施形態の第2変形例について図面を参照
しながら説明する。図11は第2の実施形態の第2変形
例に係る半導体記憶装置の4セル分の平面構成を示して
いる。図11において、図8(a)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。
(Second Modification of Second Embodiment) A second modification of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 11 shows a planar configuration of four cells of the semiconductor memory device according to the second modification of the second embodiment. In FIG. 11, the same components as those shown in FIG. 8A are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0089】第2変形例は、補助ゲート28がコントロ
ールゲート27が延びる方向に隣接するセル同士の間で
独立して設けられていることを特徴とする。すなわち、
図11に示すように、第1のセル領域1Aにはドレイン
領域21及びソース領域22を挟む2本の第1の補助ゲ
ート28Aを設け、該第1の補助ゲート28Aのコント
ロールゲート27が延びる方向に隣接する第2のセル領
域1Bには、2本の第2の補助ゲート28Bを第1の補
助ゲート28Aと並行に設ける。
The second modification is characterized in that the auxiliary gate 28 is provided independently between cells adjacent to each other in the direction in which the control gate 27 extends. That is,
As shown in FIG. 11, two first auxiliary gates 28A sandwiching the drain region 21 and the source region 22 are provided in the first cell region 1A, and the control gate 27 of the first auxiliary gate 28A extends in the extending direction. Two second auxiliary gates 28B are provided in parallel with the first auxiliary gate 28A in the second cell region 1B adjacent to.

【0090】この構成により、一例として、第1の補助
ゲート28Aを電位を負電位とし、ドレイン領域21の
電位を正電位として、第1の補助ゲート28Aと接触す
るフローティングゲート25に蓄積されていた電子をド
レイン領域21に選択的に引き抜くことができる。これ
により、第2の実施形態と異なり、各ビット線ごとの選
択的な消去が可能となるので、EEPROM装置として
動作させることができる。
With this configuration, as an example, the potential of the first auxiliary gate 28A is set to a negative potential and the potential of the drain region 21 is set to a positive potential, and the first auxiliary gate 28A is accumulated in the floating gate 25 in contact with the first auxiliary gate 28A. The electrons can be selectively extracted into the drain region 21. As a result, unlike the second embodiment, selective erasing for each bit line is possible, so that it can be operated as an EEPROM device.

【0091】(第2の実施形態の第3変形例)以下、本
発明の第2の実施形態の第3変形例について図面を参照
しながら説明する。図12は第2の実施形態の第3変形
例に係る半導体記憶装置の4セル分の平面構成を示して
いる。図12において、図8(a)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。
(Third Modification of Second Embodiment) A third modification of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 12 shows a planar configuration of four cells of the semiconductor memory device according to the third modification of the second embodiment. In FIG. 12, the same components as those shown in FIG. 8A are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0092】図12に示すように、第2の実施形態と同
様に、各補助ゲート28は、コントロールゲート27が
延びる方向に隣接するセル同士の間で共有して設けられ
ており、各フローティングゲート25Aは、該各フロー
ティングゲート25Aが含まれるドレイン領域21及び
ソース領域22と隣接する他の領域21、22における
補助ゲート28の側面上には設けられていないことを特
徴とする。
As shown in FIG. 12, similarly to the second embodiment, each auxiliary gate 28 is shared by adjacent cells in the direction in which the control gate 27 extends, and each floating gate is provided. 25A is not provided on the side surface of the auxiliary gate 28 in the other regions 21 and 22 adjacent to the drain region 21 and the source region 22 including the floating gates 25A.

【0093】これにより、コントロールゲート17が延
びる方向の寸法を縮小できるため、セル面積を低減する
ことができる。但し、第2の実施形態の場合と比べて、
カップリングレシオの値が低下するが、各フローティン
グゲート25Aにおける屈曲部25aの寸法を拡大する
ことにより、カップリングレシオの値の低下を補うこと
ができる。
As a result, the size of the control gate 17 in the extending direction can be reduced, so that the cell area can be reduced. However, compared to the case of the second embodiment,
Although the value of the coupling ratio decreases, the decrease of the coupling ratio can be compensated by increasing the size of the bent portion 25a of each floating gate 25A.

【0094】(第2の実施形態の第4変形例)以下、本
発明の第2の実施形態の第4変形例について図面を参照
しながら説明する。図13は第2の実施形態の第4変形
例に係る半導体記憶装置の4セル分の平面構成を示して
いる。図13において、図8(a)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。
(Fourth Modification of Second Embodiment) A fourth modification of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 13 shows a planar configuration of four cells of the semiconductor memory device according to the fourth modification of the second embodiment. In FIG. 13, the same components as those shown in FIG. 8A are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0095】図13に示すように、第4変形例は、互い
に対向するフローティングゲート25A、25Bのう
ち、第1のフローティングゲート25Aの屈曲部25a
は第1の補助ゲート28Cの下側にのみ設けられ、且
つ、第2のフローティングゲート25Bの屈曲部25a
は第1の補助ゲート28Cと隣接する第2の補助ゲート
28Dの下側にのみ設けられている。
As shown in FIG. 13, in the fourth modification, the bent portion 25a of the first floating gate 25A among the floating gates 25A and 25B facing each other.
Is provided only below the first auxiliary gate 28C, and the bent portion 25a of the second floating gate 25B is provided.
Is provided only under the second auxiliary gate 28D adjacent to the first auxiliary gate 28C.

【0096】すなわち、ドレイン領域21を共有する第
1のフローティングゲート25A及び第2のフローティ
ングゲート25Bの各屈曲部25aは、互いに隣接する
第1及び第2の補助ゲート28C、28Dの下側の一方
にのみ交互に形成されている。
That is, the bent portions 25a of the first floating gate 25A and the second floating gate 25B that share the drain region 21 are formed on the lower side of the adjacent first and second auxiliary gates 28C and 28D. Are alternately formed.

【0097】これまで説明した、第2の実施形態に係る
半導体記憶装置及び第1〜第3変形例においては、ドレ
イン領域21を共有するセル同士において、電位の印加
方法によっては、一方のセルの消去動作時に他方のセル
まで消去されたり、消去されないまでも、ディスターブ
を受けたりする虞がある。
In the semiconductor memory device according to the second embodiment and the first to third modifications described above, cells sharing the drain region 21 may have one cell depending on the potential application method. During the erase operation, the other cell may be erased, or even if not erased, it may be disturbed.

【0098】しかしながら、第4変形例によると、第1
及び第2のフローティングゲート25A、25Bを隣接
間で異なる第1及び第2の補助ゲート28C、28Dの
下側に交互に設けているため、例えば消去動作時に、消
去対象のセルと隣接する消去対象でないセルに対する消
去又はディスターブを防止することができる。
However, according to the fourth modification, the first
Since the second floating gates 25A and 25B are alternately provided below the first and second auxiliary gates 28C and 28D which are different between adjacent ones, the erase target adjacent to the erase target cell is erased, for example, during an erase operation. It is possible to prevent erasing or disturbing a cell that is not.

【0099】[0099]

【発明の効果】本発明に係る半導体記憶装置によると、
フローティングゲートの一部と誘電体膜を介して対向す
る補助ゲートを素子分離領域上に設けるため、フローテ
ィングゲートとの対向面積が増加した分だけコントロー
ルゲートにおけるカップリングレシオの値が増大するの
で、チップ面積の増大を抑制しながら、素子の動作電圧
を低減することができる。
According to the semiconductor memory device of the present invention,
Since the auxiliary gate, which faces a part of the floating gate via the dielectric film, is provided on the element isolation region, the coupling ratio value in the control gate increases as the area facing the floating gate increases. The operating voltage of the device can be reduced while suppressing an increase in area.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に
係るスプリットゲート型の半導体記憶装置を示し、
(a)は部分的な平面図であり、(b)は(a)のIb
−Ib線における断面を含む斜視図である。
1A and 1B show a split gate type semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, FIG.
(A) is a partial plan view, (b) is Ib of (a)
It is a perspective view containing the cross section in the -Ib line.

【図2】(a)は本発明の第1の実施形態に係る半導体
記憶装置であって、カップリングレシオの値の算出に必
要な構成部材の寸法を示すための模式的な平面図であ
る。(b)は比較用であって、従来のスプリットゲート
型半導体記憶装置の模式的な平面図である。
FIG. 2A is a semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic plan view showing dimensions of constituent members necessary for calculating a coupling ratio value. . FIG. 6B is a schematic plan view of a conventional split gate semiconductor memory device for comparison.

【図3】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
るスプリットゲート型の半導体記憶装置の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。
3A to 3C are configuration cross-sectional views in order of the steps, showing a method for manufacturing the split gate type semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に
係るスプリットゲート型の半導体記憶装置の製造方法を
示す工程順の構成断面図である。
FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views of a process sequence showing a method of manufacturing a split gate type semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態の第1変形例に係るス
プリットゲート型の半導体記憶装置を示す部分的な平面
図である。
FIG. 5 is a partial plan view showing a split gate type semiconductor memory device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施形態の第2変形例に係るス
プリットゲート型の半導体記憶装置を示す部分的な平面
図である。
FIG. 6 is a partial plan view showing a split gate type semiconductor memory device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施形態の第3変形例に係るス
プリットゲート型の半導体記憶装置を示す部分的な平面
図である。
FIG. 7 is a partial plan view showing a split gate type semiconductor memory device according to a third modification of the first embodiment of the present invention.

【図8】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に
係るスタックゲート型の半導体記憶装置を示し、(a)
は部分的な平面図であり、(b)は(a)のVIIIb−VII
Ib線における断面を含む斜視図である。
8A and 8B show a stack gate type semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
Is a partial plan view, (b) is VIIIb-VII of (a)
It is a perspective view including the section in the Ib line.

【図9】(a)は本発明の第2の実施形態に係る半導体
記憶装置であって、カップリングレシオの値の算出に必
要な構成部材の寸法を示すための模式的な平面図であ
る。(b)は比較用であって、従来のスタックゲート型
半導体記憶装置の模式的な平面図である。
FIG. 9A is a semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, and is a schematic plan view showing dimensions of constituent members necessary for calculating a value of a coupling ratio. . FIG. 3B is a schematic plan view of a conventional stack gate type semiconductor memory device for comparison.

【図10】本発明の第2の実施形態の第1変形例に係る
スタックゲート型の半導体記憶装置を示す部分的な平面
図である。
FIG. 10 is a partial plan view showing a stack gate type semiconductor memory device according to a first modification of the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施形態の第2変形例に係る
スタックゲート型の半導体記憶装置を示す部分的な平面
図である。
FIG. 11 is a partial plan view showing a stack gate type semiconductor memory device according to a second modification of the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施形態の第3変形例に係る
スタックゲート型の半導体記憶装置を示す部分的な平面
図である。
FIG. 12 is a partial plan view showing a stack gate type semiconductor memory device according to a third modification of the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2の実施形態の第4変形例に係る
スタックゲート型の半導体記憶装置を示す部分的な平面
図である。
FIG. 13 is a partial plan view showing a stack gate type semiconductor memory device according to a fourth modification of the second embodiment of the present invention.

【図14】(a)及び(b)は従来のスタックゲート型
の半導体記憶装置を示し、(a)は1セル分の構成断面
図であり、(b)は4セル分を示す平面図である。
14A and 14B show a conventional stack gate type semiconductor memory device, FIG. 14A is a sectional view of the structure of one cell, and FIG. 14B is a plan view showing four cells. is there.

【図15】(a)及び(b)は従来のスプリットゲート
型の半導体記憶装置を示し、(a)は1セル分の構成断
面図であり、(b)は4セル分を示す平面図である。
15A and 15B show a conventional split gate type semiconductor memory device, FIG. 15A is a sectional view showing the structure of one cell, and FIG. 15B is a plan view showing four cells. is there.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 ドレイン領域 12 ソース領域 13 素子分離領域 14 第1の誘電体膜 15 コントロールゲート 15A コントロールゲート形成膜 16 補助ゲート 17 第2の誘電体膜 18 フローティングゲート 18A フローティングゲート形成膜 18B フローティングゲート 18C 第1のフローティングゲート 18D 第2のフローティングゲート 20 半導体基板 21 ドレイン領域 22 ソース領域 23 素子分離領域 24 第1の誘電体膜 25 フローティングゲート 25a 屈曲部 26 第2の誘電体膜 27 コントロールゲート 28 補助ゲート 28A 第1の補助ゲート 28B 第2の補助ゲート 28C 第1の補助ゲート 28D 第2の補助ゲート 1A 第1のセル領域 1B 第2のセル領域 2 開口パターン 10 Semiconductor substrate 11 drain region 12 Source area 13 element isolation region 14 First dielectric film 15 control gate 15A Control gate forming film 16 Auxiliary gate 17 Second dielectric film 18 floating gate 18A Floating gate formation film 18B floating gate 18C First floating gate 18D 2nd floating gate 20 Semiconductor substrate 21 drain region 22 Source area 23 Element isolation region 24 First dielectric film 25 floating gate 25a bent part 26 Second dielectric film 27 Control gate 28 Auxiliary gate 28A First auxiliary gate 28B Second auxiliary gate 28C First auxiliary gate 28D Second auxiliary gate 1A First cell area 1B Second cell area 2 opening pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土岐 和啓 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小椋 正気 アメリカ合衆国,ニューヨーク州 12590, ワッピンジャーズ フォールス,オールド ホープウェル ロード 140,ヘイロー エルエスアイ デザイン アンド デバ イス テクノロジー インコーポレイテッ ド内 Fターム(参考) 5F083 EP03 EP14 EP23 EP24 EP40 EP53 EP56 ER15 ER22 ER30 GA05 GA09 GA22 JA04 JA19 NA01 PR09 PR29 5F101 BA03 BA06 BA12 BA14 BA29 BA36 BB04 BB05 BC01 BD02 BD35 BD37 BE05 BE07 BH19   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kazuhiro Toki             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Masaru Ogura             New York, United States 12590,             Wappingers Falls, Old               Hopewell Road 140, Halo               LSI Design and Deva             Chair Technology Incorporated             Inside F term (reference) 5F083 EP03 EP14 EP23 EP24 EP40                       EP53 EP56 ER15 ER22 ER30                       GA05 GA09 GA22 JA04 JA19                       NA01 PR09 PR29                 5F101 BA03 BA06 BA12 BA14 BA29                       BA36 BB04 BB05 BC01 BD02                       BD35 BD37 BE05 BE07 BH19

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成され、該半導体基板を
複数の素子形成領域に分離する素子分離領域と、 前記半導体基板の上に、前記複数の素子形成領域と第1
の誘電体膜を介して交差すると共に、前記素子分離領域
と交差するように形成された複数のコントロールゲート
と、 前記素子分離領域の上に延び且つ前記各コントロールゲ
ートと交差するように形成された複数の補助ゲートと、 前記各素子形成領域の上で且つ前記各コントロールゲー
トの一方の側面及び該一方の側面と接続された前記補助
ゲートの側面上に第2の誘電体膜を介して形成された複
数のフローティングゲートとを備えていることを特徴と
する半導体記憶装置。
1. An element isolation region formed on a semiconductor substrate for separating the semiconductor substrate into a plurality of element formation regions, and the plurality of element formation regions and a first element formation region on the semiconductor substrate.
A plurality of control gates formed so as to intersect with each other through the dielectric film and intersecting the element isolation regions, and formed so as to extend above the element isolation regions and intersect each control gate. A plurality of auxiliary gates are formed on the respective element formation regions and on one side surface of each control gate and on a side surface of the auxiliary gate connected to the one side surface with a second dielectric film interposed therebetween. And a plurality of floating gates.
【請求項2】 前記各補助ゲートは、前記コントロール
ゲートが延びる方向に隣接する素子同士の間で独立して
設けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導
体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of the auxiliary gates is provided independently between adjacent elements in a direction in which the control gate extends.
【請求項3】 前記各補助ゲートは、前記コントロール
ゲートが延びる方向に隣接する素子同士の間で共有して
設けられており、 前記各フローティングゲートは、該各フローティングゲ
ートが含まれる素子形成領域と隣接する他の素子形成領
域における前記補助ゲートの側面上には設けられていな
いことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
3. The auxiliary gates are provided so as to be shared by elements adjacent to each other in the direction in which the control gate extends, and each floating gate has an element formation region including the floating gate. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is not provided on a side surface of the auxiliary gate in another adjacent element formation region.
【請求項4】 前記素子形成領域は、前記補助ゲートが
延びる方向に拡散領域を共有しており、 前記拡散領域を共有する一のフローティングゲートと他
のフローティングゲートとは、互いに隣接する補助ゲー
トの対向する側面の一方にのみ交互に形成されているこ
とを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置。
4. The element forming region shares a diffusion region in a direction in which the auxiliary gate extends, and one floating gate and another floating gate sharing the diffusion region are adjacent to each other. 4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the semiconductor memory device is formed alternately only on one of the facing side surfaces.
【請求項5】 半導体基板に形成され、該半導体基板を
複数の素子形成領域に分離する素子分離領域と、 前記半導体基板の上に、前記複数の素子形成領域と第1
の誘電体膜を介してそれぞれ交差するように形成された
複数の島状のフローティングゲートと、 前記各フローティングゲートの上に第2の誘電体膜を介
して形成され、且つ前記素子分離領域の上にこれと交差
するように形成された複数のコントロールゲートと、 前記素子分離領域の上に延びると共に前記コントロール
ゲートと交差するように形成された複数の補助ゲートと
を備え、 前記各フローティングゲートは、前記補助ゲートの下側
部分に該補助ゲートが延びる方向に屈曲する屈曲部を有
していることを特徴とする半導体記憶装置。
5. An element isolation region formed on a semiconductor substrate and separating the semiconductor substrate into a plurality of element formation regions, and the plurality of element formation regions and a first element formation region on the semiconductor substrate.
A plurality of island-shaped floating gates formed so as to intersect each other through the dielectric film, and a second dielectric film formed on each of the floating gates and above the element isolation region. A plurality of control gates formed so as to intersect with the control gate, and a plurality of auxiliary gates formed so as to extend above the element isolation region and intersect the control gate, and each of the floating gates includes: A semiconductor memory device having a bent portion that bends in a direction in which the auxiliary gate extends in a lower portion of the auxiliary gate.
【請求項6】 前記各フローティングゲートは、平面ク
ランク形状を有し、前記屈曲部の角部外側の端面は、そ
の面方向が前記コントロールゲートが延びる方向と交差
するように形成されていることを特徴とする請求項5に
記載の半導体記憶装置。
6. Each of the floating gates has a planar crank shape, and an end surface of the bent portion outside the corner portion is formed so that its surface direction intersects with the extending direction of the control gate. The semiconductor storage device according to claim 5, wherein the semiconductor storage device is a storage device.
【請求項7】 前記各補助ゲートは、前記コントロール
ゲートが延びる方向に隣接する素子同士の間で独立して
設けられていることを特徴とする請求項5に記載の半導
体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein each of the auxiliary gates is provided independently between elements adjacent to each other in a direction in which the control gate extends.
【請求項8】 前記各補助ゲートは、前記コントロール
ゲートが延びる方向に隣接する素子同士の間で共有して
設けられており、 前記各フローティングゲートは、該各フローティングゲ
ートが含まれる素子形成領域と隣接する他の素子形成領
域における前記補助ゲートの下側には設けられていない
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体記憶装置。
8. The auxiliary gates are shared by the elements adjacent to each other in the direction in which the control gate extends, and the floating gates are connected to element formation regions including the floating gates. 6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the semiconductor memory device is not provided below the auxiliary gate in another adjacent element formation region.
【請求項9】 前記素子形成領域は、前記補助ゲートが
延びる方向に拡散領域を共有しており、 前記拡散領域を共有する一のフローティングゲートと他
のフローティングゲートとは、それぞれの屈曲部が互い
に隣接する補助ゲートの一方にのみ交互に形成されてい
ることを特徴とする請求項8に記載の半導体記憶装置。
9. The element formation region shares a diffusion region in a direction in which the auxiliary gate extends, and one floating gate and another floating gate sharing the diffusion region have bent portions mutually. 9. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein only one of adjacent auxiliary gates is alternately formed.
【請求項10】 半導体基板に素子分離領域を形成し
て、該半導体基板を複数の素子形成領域に分離する工程
と、 前記半導体基板の上に、前記複数の素子形成領域と第1
の誘電体膜を介して交差すると共に、前記素子分離領域
と交差するように複数のコントロールゲートを形成する
工程と、 前記素子分離領域の上に延び且つ前記各コントロールゲ
ートと交差するように複数の補助ゲートを形成する工程
と、 前記半導体基板上に前記補助ゲート及びコントロールゲ
ートを覆うように導体膜を堆積し、堆積した導体膜に対
してエッチバックを行なうことにより、前記各コントロ
ールゲートの側面及び該側面と接続された前記補助ゲー
トの側面上に第2の誘電体膜を介して前記導体膜からな
るサイドウォール膜を形成する工程と、 前記各サイドウォール膜における前記補助ゲートの側面
上の領域を部分的に除去することにより、前記各サイド
ウォール膜から素子ごとにフローティングゲートを形成
する工程とを備えていることを特徴とする半導体記憶装
置の製造方法。
10. A step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate to separate the semiconductor substrate into a plurality of element formation regions, and the plurality of element formation regions and a first element formation region on the semiconductor substrate.
Forming a plurality of control gates so as to intersect with the element isolation region while intersecting through the dielectric film, and a plurality of control gates extending above the element isolation region and intersecting the control gates. Forming an auxiliary gate, depositing a conductor film on the semiconductor substrate so as to cover the auxiliary gate and the control gate, and performing etchback on the deposited conductor film, thereby forming a side surface of each control gate and Forming a sidewall film made of the conductor film on a side surface of the auxiliary gate connected to the side surface through a second dielectric film; and a region on each side wall film on the side surface of the auxiliary gate. Is partially removed to form a floating gate for each element from each of the sidewall films. Method of manufacturing a semiconductor memory device characterized by there.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006504280A (en) * 2002-10-28 2006-02-02 サンディスク コーポレイション Flash memory cell array having double control gates per memory cell charge storage element
US7951669B2 (en) 2006-04-13 2011-05-31 Sandisk Corporation Methods of making flash memory cell arrays having dual control gates per memory cell charge storage element

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