JP2011204856A - Nonvolatile semiconductor memory device, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型メモリセル構造を有した不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a stacked memory cell structure and a method for manufacturing the same.
この種の不揮発性半導体記憶装置として積層型メモリセル構造が提案されている(例えば、特許文献1〜5参照)。これらの特許文献1〜5記載の技術思想によれば、メモリセルを半導体基板の上に順に積層形成することでNAND型フラッシュメモリのセルユニット構造を構成している。
As this type of nonvolatile semiconductor memory device, a stacked memory cell structure has been proposed (see, for example,
例えば、特許文献1記載の技術思想では、複数の第1のメモリセルに含まれる複数の第1のゲート電極が絶縁層を介して積層された第1の積層体と、複数の第2のメモリセルに含まれる複数の第2のゲート電極が絶縁層を介して積層された第2の積層体と、第1及び第2の積層体の側面上にそれぞれ設けられ、かつ、電荷蓄積層を内部に含む第1及び第2のゲート絶縁膜と、第1のゲート絶縁膜の側面上に設けられた第1のピラーと、第2のゲート絶縁膜の側面上に設けられかつ第1のピラーに電気的に接続された第2のピラーとを含む第1の半導体層と、第1のメモリセルに直列に接続され、かつ第1のピラー上に設けられた第1の選択トランジスタと、第2のメモリセルに直列に接続され、かつ第2のピラー上に設けられた第2の選択トランジスタとを具備して構成されている。
For example, in the technical idea described in
しかしながら、メモリセル構造を接続する各ワード線にプログラム時または/および読出時に電圧を度々印加する必要があるため、各メモリセルに与えられるストレスが大きくなってしまい、メモリセルアレイの耐ストレス性に劣る。 However, since it is necessary to frequently apply a voltage to each word line connecting the memory cell structure at the time of programming or / and reading, the stress applied to each memory cell increases, resulting in poor stress resistance of the memory cell array. .
本発明の目的は、メモリセルアレイの耐ストレス性を向上した不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device having improved stress resistance of a memory cell array and a method for manufacturing the same.
本発明の一態様は、表層に第1活性領域が形成された半導体基板と、前記半導体基板の第1活性領域上にゲート絶縁膜を介して形成された局所セル群選択ゲート電極であって、両脇に第1活性領域が位置する局所セル群選択ゲート電極と、前記局所セル群選択ゲート電極の上に複数のメモリセルゲート電極が絶縁膜を介して積層された積層体と、前記局所セル群選択ゲート電極の両脇に位置した第1活性領域に接触する第2活性領域であって、前記積層体の一側方、上方、他側方のいずれか少なくとも1面で前記複数のメモリセルゲート電極と対向して構造的に連続形成された第2活性領域と、前記対向した第2活性領域および複数のメモリセルゲート電極間に位置する電荷蓄積層とを備えたことを特徴としている。 One aspect of the present invention is a semiconductor substrate in which a first active region is formed on a surface layer, and a local cell group selection gate electrode formed on the first active region of the semiconductor substrate via a gate insulating film, A local cell group selection gate electrode in which a first active region is located on both sides; a stacked body in which a plurality of memory cell gate electrodes are stacked on the local cell group selection gate electrode via an insulating film; and the local cell A plurality of memory cells in a second active region that contacts the first active region located on both sides of the group selection gate electrode, on at least one side of one side, the upper side, or the other side of the stacked body; It is characterized by comprising a second active region that is structurally continuously formed facing the gate electrode, and a charge storage layer located between the opposed second active region and the plurality of memory cell gate electrodes.
本発明の別の態様は、ビット線およびソース線間に一対形成された選択ゲートトランジスタと、前記一対の選択ゲートトランジスタ間に電気的に接続された複数の局所セル群選択ゲートトランジスタと、前記局所セル群選択ゲートトランジスタに並列接続された複数の局所メモリセルトランジスタと、を備え、前記複数の局所セル群選択ゲートトランジスタにそれぞれ対応して前記複数の局所メモリセルトランジスタを備えると共に一対の選択ゲートトランジスタにより選択可能に構成されたセルユニットを備え、前記局所セル群選択ゲートトランジスタをオンオフ制御することによって前記局所メモリセルトランジスタを電気的に選択/非選択可能にする制御回路を備えたことを特徴としている。 Another aspect of the present invention includes a selection gate transistor formed between a bit line and a source line, a plurality of local cell group selection gate transistors electrically connected between the pair of selection gate transistors, and the local A plurality of local memory cell transistors connected in parallel to the cell group selection gate transistor, and a plurality of local memory cell transistors corresponding to the plurality of local cell group selection gate transistors, respectively, and a pair of selection gate transistors And a control circuit for electrically selecting / deselecting the local memory cell transistor by controlling on / off of the local cell group selection gate transistor. Yes.
本発明の別の態様は、半導体基板上にゲート絶縁膜および局所セル群選択ゲート電極用の導電膜を介して、絶縁層、メモリセルゲート電極用の導電膜を複数繰り返し積層することによって積層体を形成する工程と、前記積層体を複数に分断し複数の積層体の側壁を露出するように形成することで、当該複数の積層体における最下層の導電膜を局所セル群選択ゲート電極として構成する工程と、前記複数の積層体の両脇の前記半導体基板の表層に第1活性領域を構成する拡散層を形成する工程と、前記複数の積層体の側壁に沿って電荷蓄積層を形成する工程と、前記電荷蓄積層の外側壁面上、前記複数の積層体の上面上に沿って第2活性領域となる半導体層を形成する工程であって、前記電荷蓄積層を挟んで前記メモリセルゲート電極に対向すると共に前記拡散層の上面に接触するように半導体層を形成する工程とを備えたことを特徴としている。 Another aspect of the present invention is a laminate in which a plurality of insulating layers and conductive films for memory cell gate electrodes are repeatedly stacked on a semiconductor substrate via a conductive film for a gate insulating film and a local cell group selection gate electrode. And forming the bottom layer of the plurality of stacked bodies as a local cell group selection gate electrode by dividing the stacked body into a plurality of parts and exposing the side walls of the plurality of stacked bodies. Forming a diffusion layer constituting a first active region on the surface layer of the semiconductor substrate on both sides of the plurality of stacked bodies, and forming a charge storage layer along the side walls of the plurality of stacked bodies And a step of forming a semiconductor layer serving as a second active region on the outer wall surface of the charge storage layer and on the top surfaces of the plurality of stacked bodies, the memory cell gate sandwiching the charge storage layer Opposite the electrode It is characterized by comprising a step of forming a semiconductor layer to be in contact with the upper surface of the diffusion layer with.
本発明によれば、メモリセルアレイの耐ストレス性を向上できる。 According to the present invention, the stress resistance of the memory cell array can be improved.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、不揮発性半導体記憶装置としてNAND型フラッシュメモリ装置1の電気的構成をブロック図によって概略的に示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an electrical configuration of a NAND
この図1に示すように、フラッシュメモリ装置1は、多数のメモリセルトランジスタMTをマトリクス状に配設して構成されたメモリセルアレイArと、このメモリセルアレイArの各メモリセルトランジスタMTの読出処理/書込処理/消去処理を行う周辺回路PCとを備えている。尚、メモリセルアレイArはメモリセル領域M内に構成され、周辺回路PCはメモリセル領域Mの周辺領域に構成されている。
As shown in FIG. 1, a
図1に示すように、周辺回路PCは、制御回路CCと、この制御回路CCに電気的に接続されたロウ駆動回路RDと、カラム駆動回路CDと、センスアンプ回路SAとを接続して構成されている。制御回路CCは、ロウ駆動回路RD、カラム駆動回路CDに制御信号を送信し、メモリセルアレイArを構成する各メモリセルトランジスタMTの書込/読出/消去を行うようになっている。 As shown in FIG. 1, the peripheral circuit PC is configured by connecting a control circuit CC, a row drive circuit RD electrically connected to the control circuit CC, a column drive circuit CD, and a sense amplifier circuit SA. Has been. The control circuit CC transmits a control signal to the row driving circuit RD and the column driving circuit CD, and performs writing / reading / erasing of each memory cell transistor MT constituting the memory cell array Ar.
まず、図2を参照してメモリセルアレイ全体の基本的な電気的構成を説明する。図2は、メモリセルアレイ内におけるセルユニットの電気的接続関係を概略的に示している。図2に示すように、メモリセル領域M内のメモリセルアレイArは、セルユニットUC(NANDセルユニット)が多数配列されることにより構成される。 First, the basic electrical configuration of the entire memory cell array will be described with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows the electrical connection relationship of the cell units in the memory cell array. As shown in FIG. 2, the memory cell array Ar in the memory cell region M is configured by arranging a large number of cell units UC (NAND cell units).
これらのセルユニットUCは、ビット線BLの配列方向に所定列(n列)並列に配列されることによって1つのブロックBjを構成している。メモリセルアレイArは、1ブロックBjがビット線BL方向に複数列(z列)配列されることによって構成されている。 These cell units UC constitute one block Bj by being arranged in parallel in a predetermined column (n columns) in the arrangement direction of the bit lines BL. The memory cell array Ar is configured by arranging one block Bj in a plurality of columns (z columns) in the bit line BL direction.
図2では、メモリセルアレイ中のセルユニット内の選択ゲート電極の電気的接続関係を示している。セルユニットUCは、列方向に延出するビット線BL(BL0…BLn-1)に接続された選択ゲートトランジスタSTDと、ソース線CSLに接続された選択ゲートトランジスタSTSと、当該2個(複数)の選択ゲートトランジスタSTD−STS間に複数個直列接続された局所セル群選択ゲートトランジスタCSGT(CSGT0〜CSGT7:以下、局所選択トランジスタ)とを含んでなる。 FIG. 2 shows the electrical connection relationship of the select gate electrodes in the cell unit in the memory cell array. The cell unit UC includes a selection gate transistor STD connected to a bit line BL (BL 0 ... BL n-1 ) extending in the column direction, a selection gate transistor STS connected to a source line CSL, and the two ( And a plurality of local cell group selection gate transistors CSGT (CSGT 0 to CSGT 7 : hereinafter, local selection transistors) connected in series between a plurality of selection gate transistors STD-STS.
複数のセルユニットUCの選択ゲートトランジスタSTDは、それらの選択ゲート電極SGDによって電気的に接続されている。行方向に配列された複数のセルユニットUCの選択ゲートトランジスタSTSは、それらの選択ゲート電極SGSによって電気的に接続されている。 The select gate transistors STD of the plurality of cell units UC are electrically connected by their select gate electrodes SGD. The select gate transistors STS of the plurality of cell units UC arranged in the row direction are electrically connected by their select gate electrodes SGS.
また、行方向に配列された複数のセルユニットUCの局所選択ゲートトランジスタCSGTは、それらの局所セル群選択ゲート電極CSG(CSG0…CSGn-1:以下、局所選択ゲート電極)によって電気的に接続されている。 Further, the local selection gate transistors CSGT of the plurality of cell units UC arranged in the row direction are electrically connected by their local cell group selection gate electrodes CSG (CSG 0 ... CSG n−1 : hereinafter, local selection gate electrodes). It is connected.
行方向に配列された複数のセルユニットUCの選択ゲートトランジスタSTSは、そのソース側がソース線CSLに接続されている。図1に示すセンスアンプSAは、ビット線BL(BL0〜BLn-1)に接続されており、データの読出時に当該データを一時的に保存するラッチ回路を接続している。 The selection gate transistors STS of the plurality of cell units UC arranged in the row direction have their sources connected to the source line CSL. The sense amplifier SA shown in FIG. 1 is connected to the bit lines BL (BL 0 to BL n−1 ), and is connected to a latch circuit that temporarily stores the data when reading the data.
本実施形態では、個々のセルユニットUCの電気的構成および構造に特徴を備えている。以下、図3を参照して、1つのセルユニットUCの電気的構成を詳細説明する。図3は、セルユニットUCの電気的構成を示している。図2に記した電気的構成と同一機能を備えた電気的構成には同一符号を付して説明を行う。 The present embodiment is characterized by the electrical configuration and structure of each cell unit UC. Hereinafter, an electrical configuration of one cell unit UC will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 shows an electrical configuration of the cell unit UC. An electrical configuration having the same function as that of the electrical configuration shown in FIG.
セルユニットUCは、2個の選択ゲートトランジスタSTD−STS間に、複数個(例えば、m=2のk乗=64個)直列接続されたメモリセルトランジスタMT(MT0…MTm-1)を含んでなる。 The cell unit UC includes a plurality of memory cell transistors MT (MT 0 ... MT m−1 ) connected in series (for example, m = 2 to the power k = 64) between two select gate transistors STD-STS. Comprising.
行方向に配列された複数のセルユニットUCのメモリセルトランジスタMT(MT0〜MTm-1)は、それぞれ、そのゲート電極がワード線WL(WL0〜WLm-1)によって電気的に接続されている。なお、ワード線WL(WL0〜WLm-1)は、図3には簡略化して示しているが、図2に示す行方向(X方向)に延伸して形成されている。 Memory cell transistors MT of the cell units UC arranged in the row direction (MT 0 ~MT m-1), respectively, electrically connected the gate electrode by a word line WL (WL 0 ~WL m-1 ) Has been. Note that the word lines WL (WL 0 to WL m−1 ) are simplified in FIG. 3, but are formed to extend in the row direction (X direction) shown in FIG.
図3に示すように、1つのセルユニットUCは、選択ゲートトランジスタSTD、STS、局所選択トランジスタCSGT(CSGT0〜CSGT7)、メモリセルトランジスタMT(MT0〜MTm-1)と共に、ダミートランジスタDM(DM0〜DM15)、複数の相互干渉抑制用ダミーゲート電極IDG、IDG2を含んでいる。 As shown in FIG. 3, one cell unit UC includes selection gate transistors STD and STS, local selection transistors CSGT (CSGT 0 to CSGT 7 ), memory cell transistors MT (MT 0 to MT m-1 ), and dummy transistors. DM (DM 0 to DM 15 ) and a plurality of mutual interference suppressing dummy gate electrodes IDG and IDG 2 are included.
局所選択トランジスタCSGTは、1つのセルユニットUCについてメモリセルトランジスタMTの個数(例えば64個)の約数となる個数(例えば8個)分設けられている。本実施形態では、局所選択トランジスタCSGTb(但しbは0〜7)は、メモリセルトランジスタMTb×8〜MTb×8+7に対応して設けられている。 The local selection transistor CSGT is provided in a number (for example, 8) which is a divisor of the number (for example, 64) of the memory cell transistors MT for one cell unit UC. In the present embodiment, the local selection transistor CSGT b (where b is 0 to 7) is provided corresponding to the memory cell transistors MT b × 8 to MT b × 8 + 7 .
局所選択トランジスタCSGTbは、そのソース/ドレインが直列接続されたメモリセルトランジスタMTb×8〜MTb×8+7(局所メモリセルトランジスタ)の両端に接続されている。したがって、局所選択トランジスタCSGTbとメモリセルトランジスタMTb×8〜MTb×8+7とは並列接続されており、制御回路CCが局所選択トランジスタCSGbをオンすると、対応したメモリセルトランジスタMTb×8〜MTb×8+7を非選択可能になっている。すなわち、これらの局所選択トランジスタCSGbは、対応して設けられたメモリセルトランジスタMTb×8〜MTb×8+7を選択/非選択可能にしている。 The local selection transistor CSGT b is connected to both ends of memory cell transistors MT b × 8 to MT b × 8 + 7 (local memory cell transistors) whose sources / drains are connected in series. Thus, the local selection transistor CSGT b and the memory cell transistor MT b × 8 ~MT b × 8 + 7 are connected in parallel, the control circuit CC to turn on the local selection transistors CSG b, the corresponding memory cell transistors MT b X 8 to MT b x 8 + 7 can be deselected. That is, these local selection transistors CSG b enable selection / non-selection of the corresponding memory cell transistors MT b × 8 to MT b × 8 + 7 .
ダミートランジスタDM0〜DM7は、選択ゲートトランジスタSTDに対応して設けられている。これらのダミートランジスタDM0〜DM7は、リソグラフィ処理の周期性を保持するため設けられるもので、セルユニットUC内では電気的に機能しない。同様に、ダミートランジスタDM8〜DM15は、選択ゲートトランジスタSTSに対応して設けられている。これらのダミートランジスタDM8〜DM15もまたリソグラフィ処理の周期性を保持するため設けられるもので、セルユニットUC内では電気的に機能しない。 The dummy transistors DM 0 to DM 7 are provided corresponding to the selection gate transistors STD. These dummy transistors DM 0 to DM 7 are provided to maintain the periodicity of the lithography process, and do not function electrically in the cell unit UC. Similarly, the dummy transistor DM 8 to dm 15 are provided corresponding to the selected gate transistor STS. These dummy transistors DM 8 to dm 15 also intended to be provided to hold the periodicity of the lithographic process, not electrically functional in the cell unit UC.
図4は、セルユニットの一部の平面構造を模式的に示している。図5は、図4のA−A線に沿う切断面図によりセルユニットの断面構造を模式的に示しており、図6は、図4のB−B線に沿う切断面図を模式的に示している。 FIG. 4 schematically shows a part of the planar structure of the cell unit. 5 schematically shows a cross-sectional structure of the cell unit by a sectional view taken along the line AA in FIG. 4, and FIG. 6 schematically shows a sectional view taken along the line BB in FIG. Show.
図4に示すように、局所セル群選択ゲート電極CSG0〜CSG7(以下、局所選択ゲート電極CSGと略す)は、活性領域1e(後述図5、図6参照)に交差して構成されている。選択ゲート電極SGD、SGSは、活性領域1eに交差して構成されており、局所選択ゲート電極CSGに平行に設けられる。
As shown in FIG. 4, local cell group selection gate electrodes CSG 0 to CSG 7 (hereinafter abbreviated as local selection gate electrode CSG) are configured to intersect with
図5に示すように、半導体基板1の上には複数個(10個)の積層体2が併設されている。この積層体2は、互いにほぼ同一構造の積層体により構成される。同一構造の積層体2で形成する理由は、周期性をできる限り保つためであり、これによりリソグラフィ処理に伴うパターン形成を容易としながらY方向に構造を微細化できる。
As shown in FIG. 5, a plurality (ten pieces) of the
積層体2は、ゲート絶縁膜3上に導電層4が形成され、当該導電層4上にそれぞれ絶縁層を介して導電層が複数積層された構造をなしている。具体的には、積層体2は、導電層4の上に、絶縁層5、導電層6、絶縁層7、導電層8、絶縁層9、導電層10、絶縁層11、導電層12、絶縁層13、導電層14、絶縁層15、導電層16、絶縁層17が順に構成される。
The
導電層4は、選択ゲート電極SGD、SGS、局所選択ゲート電極CSGを構成する。導電層6は、ダミーゲート電極IDGを構成する。導電層(8、10、12、14)は、メモリセルゲート電極MG(MG0〜MG63)を構成する。導電層16は、ダミーゲート電極IDG2を構成する。
The
導電層(6、8、10、12、14、16)、絶縁層(7、9、11、13、15、17)は、それぞれの積層体2内においてY方向の平面方向に離間して一対形成されている。一対の導電層(6、8、10、12、14、16)の一方は、導電層4の一方の側面に面一に形成されており、一対の導電層(6、8、10、12、14、16)の他方は、導電層4の他方の側面に面一に形成されている。導電層4は、その幅が上方に位置する他の導電層(6、8、10、12、14、16)の幅の2倍以上の幅に形成されると共に、その厚さが他の導電層(6、8、10、12、14、16)よりも厚く形成されている。
A pair of conductive layers (6, 8, 10, 12, 14, 16) and insulating layers (7, 9, 11, 13, 15, 17) are separated from each other in the plane direction of the Y direction in each
局所選択ゲート電極CSG、メモリセルゲート電極MGは共に縦型に形成されている。各選択ゲート電極SGD、SGS、CSGを構成する導電層4は、その膜厚がメモリセルゲート電極MGを構成する他の導電層(8、10、12、14)の膜厚よりも厚く形成されているため、当該選択ゲートトランジスタSTD、STS、CSGTのゲート長がメモリセルトランジスタMTのゲート長よりも大きく設定されている。これは、選択ゲートトランジスタSTD、STS、CSGTのカットオフ特性を良好なものとするためである。選択ゲート電極SGD、SGS、局所選択ゲート電極CSGは、半導体基板1の表層を活性領域1eとして横型にも機能する。
The local selection gate electrode CSG and the memory cell gate electrode MG are both formed vertically. The
各導電層(4、6、8、10、12、14、16)は図5の奥行方向(X方向)に向けて互いに平行に延設されている。図5に示す断面では、導電層(6、8、10、12、14、16)は、平面的に局所選択ゲート電極CSGの形成領域内に構成される。 The respective conductive layers (4, 6, 8, 10, 12, 14, 16) are extended in parallel to each other in the depth direction (X direction) in FIG. In the cross section shown in FIG. 5, the conductive layers (6, 8, 10, 12, 14, 16) are planarly formed in the formation region of the local selection gate electrode CSG.
一対の導電層4は、それぞれシリコン膜(導電膜)4aおよびシリサイド層4bを含んで構成される。一対の導電層6は、それぞれシリコン層6aおよびシリサイド層6bを含んで構成されシリサイド層6bが対向配置されている。一対の導電層8は、それぞれシリコン層8aおよびシリサイド層8bを含んで構成され、シリサイド層8bが対向配置されている。一対の導電層10は、それぞれシリコン層10aおよびシリサイド層10bを含んで構成されシリサイド層10bが対向配置されている。
The pair of
一対の導電層12は、それぞれシリコン層12aおよびシリサイド層12bを含んで構成されシリサイド層12bが対向配置されている。一対の導電層14は、それぞれシリコン層14aおよびシリサイド層14bを含んで構成されシリサイド層14bが対向配置されている。一対の導電層16は、それぞれシリコン層16aおよびシリサイド層16bを含んで構成されシリサイド層16bが対向配置されている。
Each of the pair of
電荷トラップ積層膜18は、積層体2を覆うように形成されている。電荷トラップ積層膜18は、導電層4の一側面と、一方の導電層(6、8、10、12、14、16)の側面に沿って上下方向に延設されている。また、電荷トラップ積層膜18は、導電層4の他側面と、一対の他方の導電層(6、8、10、12、14、16)の側面に沿って上下方向に延設されている。
The charge trap stacked
電荷トラップ積層膜18は、導電層(4、6、8、10、12、14、16)の直側面側から外方にかけて絶縁膜、電荷トラップ膜、絶縁膜の順に形成されており、これにより電荷トラップ膜が絶縁膜間に挟まれた構造をなしている。電荷トラップ膜は例えばシリコン窒化膜により形成され、この電荷トラップ膜を挟む絶縁膜は例えばシリコン酸化膜により構成される。すなわち、電荷トラップ積層膜18にはONO膜(酸化膜、窒化膜、酸化膜による積層膜)が用いられる。電荷トラップ積層膜18は、特に例えば中間層(例えばシリコン窒化膜)に電荷(電子)を捕捉(トラップ)し蓄積する電荷蓄積層として機能する。
The charge trap laminated
局所選択ゲート電極CSGの両脇、選択ゲート電極SGD、SGSの両脇には、ソース/ドレインとなる拡散層1cが形成されている。選択ゲート電極SGDの脇の拡散層1cの直上にはビット線コンタクトCBが形成されており、当該ビット線コンタクトCBの上にはビット線BLが形成される。選択ゲート電極SGSの脇の拡散層1cの直上にはソース線コンタクトCSが形成されている。
A
n−半導体層22が、各積層体2の左側方、上方、右側方に渡り、各メモリセルゲート電極MGと対向して連続形成されている。このn−半導体層22は、積層体2および電荷トラップ積層膜18を覆うように形成されているが、選択ゲート電極SGD、SGSの上方位置において一部分断されている。具体的には、n−半導体層22は、ビット線コンタクトCBが接触する半導体基板1の上面に一部構造的に接触するように形成されている。
The n −
n−半導体層22は、複数の積層体2の上面および側面を渡って連続して形成され、複数の積層体2に接触した電荷トラップ積層膜18の外側面に沿って形成されている。n−半導体層22は、ソース線コンタクトCSが接触する半導体基板1の上面に一部構造的に接触するように形成されている。n−半導体層22が積層体2の側壁に沿う側壁膜は、積層体2の上方に位置するn−半導体層22、半導体基板1上に沿うn−半導体層22よりも厚く形成されている。
The n −
これは、後述するように一旦n−半導体層22aを信頼性向上のため形成してから本来の機能膜を形成するためのものであり、n−半導体層22は第2活性領域として機能する。拡散層1cは、複数の積層体2間において半導体基板1の表層に位置して形成されているが、n−半導体層22は、この拡散層1cの上面に接触して構成される。
This is for forming the original functional film after forming the n-
ここで、各ゲート電極を構成する導電層の厚さと、導電層間に介在する絶縁層の厚さについて説明する。導電層の厚さの関係は、導電層16が導電層4より薄く、導電層(6、8、10、12、14)が導電層16より薄く形成されている。導電層6、8、10、12、14は互いにほぼ同一厚さに形成されている。絶縁膜の厚さの関係は、絶縁膜(5、7、15、17)が、絶縁膜(9、11、13)よりも厚く形成されている。
Here, the thickness of the conductive layer constituting each gate electrode and the thickness of the insulating layer interposed between the conductive layers will be described. Regarding the thickness relationship of the conductive layer, the
したがって、ダミーゲート電極IDG−メモリセルゲート電極MG間の距離は、各メモリセルゲート電極MG−MG間の距離よりも長い。これは、局所選択ゲート電極CSGとメモリセルゲート電極MGとの間は耐圧特性確保のため極力離間すると良く、また、上端に位置するメモリセルゲート電極MG(例えば、MG3、MG4)とその上方に位置するn−半導体層22との間も耐圧特性確保のため極力離間すると良い。n−半導体層22はチャネル、第2活性領域として機能するが、n−半導体層22に流れる電荷移動特性を良好に確保しつつ、ゲート電極CSG−MG間の距離やゲート電極MGとその上方に位置するn−半導体層22との間の距離を離間して構成すると良い。
Therefore, the distance between the dummy gate electrode IDG and the memory cell gate electrode MG is longer than the distance between the memory cell gate electrodes MG and MG. This is because the local selection gate electrode CSG and the memory cell gate electrode MG are preferably separated as much as possible in order to secure a withstand voltage characteristic, and the memory cell gate electrode MG (for example, MG 3 , MG 4 ) located at the upper end and its The n-
図6は、図4のB−B線に沿う断面構造を模式的に示している。この図6に示すように、半導体基板(例えばp型のシリコン基板)1の表層には、ウェル(深層側から表層に向けてnウェル1a、pウェル1b)が形成されている。半導体基板1の表層のpウェル1bには素子分離溝1dが形成されており、当該素子分離溝1d内には素子分離膜23が構成されている。この素子分離膜23は例えばシリコン酸化膜により構成されている。素子分離膜23は、その上面が半導体基板1の上面より下方に位置している。
FIG. 6 schematically shows a cross-sectional structure taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 6, wells (n-well 1 a and p-well 1 b from the deep layer side toward the surface layer) are formed in the surface layer of a semiconductor substrate (for example, a p-type silicon substrate) 1. An
半導体基板1の上面は、その活性領域1e(第1活性領域に相当)となる部分が素子分離膜23の上面より上方に突出して構成されている。半導体基板1の活性領域1eは、その上面および側面がゲート絶縁膜3により覆われており、局所選択ゲート電極CSGがこの上を渡って構成されている。
The upper surface of the
電気的構成については以下の特徴的な構成を備える。すなわち、図3の電気的構成および図5の断面構造に示すように、メモリセルゲート電極MGは、局所選択ゲート電極CSGの上方に位置して逆U字状に配列されている。各メモリセルゲート電極MG(MG0〜MG3、MG4〜MG7間など)は互いに同一間隔に設定されている。このように構成すれば、互いに隣接するメモリセルトランジスタMTの特性をほぼ同一特性に保つことができる。 The electrical configuration includes the following characteristic configuration. That is, as shown in the electrical configuration of FIG. 3 and the cross-sectional structure of FIG. 5, the memory cell gate electrode MG is located above the local selection gate electrode CSG and arranged in an inverted U shape. The memory cell gate electrodes MG (eg, between MG 0 to MG 3 and MG 4 to MG 7 ) are set at the same interval. With this configuration, the characteristics of the memory cell transistors MT adjacent to each other can be kept substantially the same.
また、メモリセルゲート電極MGと局所選択ゲート電極CSGとの間には、ダミーゲート電極IDGが構成されている。このダミーゲート電極IDGは、局所選択ゲート電極CSG(例えばCSGT0)と、メモリセルゲート電極MG(例えばMG0、MG7)との間に介在して設けられることで、当該局所選択ゲート電極CSGおよびメモリセルゲート電極MGに印加電圧が互いに異なることにより生じる電界相互作用を極力緩和し外来ノイズを低減する効果を奏する。 A dummy gate electrode IDG is formed between the memory cell gate electrode MG and the local selection gate electrode CSG. The dummy gate electrode IDG is provided between the local selection gate electrode CSG (for example, CSGT 0 ) and the memory cell gate electrode MG (for example, MG 0 , MG 7 ), so that the local selection gate electrode CSG is provided. In addition, the electric field interaction generated when the voltages applied to the memory cell gate electrode MG are different from each other can be alleviated as much as possible to reduce external noise.
また、ダミーゲート電極IDGは、制御回路CCから所定電圧が印加されることで、局所選択ゲート電極CSGおよびメモリセルゲート電極MG0の側面にそれぞれ対向するn−半導体層22を通じて安定して電荷を移動させることができる。
In addition, the dummy gate electrode IDG receives a predetermined voltage from the control circuit CC so that the dummy gate electrode IDG can stably charge through the n −
さらに、ダミーゲート電極IDGと当該ダミーゲート電極IDGの上方に隣接するメモリセルゲート電極MGとの間の距離は、複数のメモリセルゲート電極MG間の距離よりも長く設定されているため、耐圧特性を保持しながらn−半導体層22に流れる電荷移動特性を安定化できる。
Furthermore, since the distance between the dummy gate electrode IDG and the memory cell gate electrode MG adjacent above the dummy gate electrode IDG is set to be longer than the distance between the plurality of memory cell gate electrodes MG, The charge transfer characteristics flowing in the n −
積層体2の上端に位置するメモリセルゲート電極MG(MG3、MG4)とその上方を渡るn−半導体層22との間に介在してダミーゲート電極IDG2が構成されているため、積層体2の上方を渡るn−半導体層22にメモリセルゲート電極MG(MG3、MG4)から与えられる電界の影響を極力抑制しながら、積層体2の上方を渡るn−半導体層22を通じて安定して電荷を移動させることができる。
Since the dummy gate electrode IDG 2 is formed so as to be interposed between the memory cell gate electrode MG (MG 3 , MG 4 ) located at the upper end of the
このダミーゲート電極IDG2の導電層16とその下に位置するメモリセルゲート電極MGの導電層14との間の距離は、複数のメモリセルゲート電極MG−MG間の距離よりも長く設定されているため、耐圧特性を保持しながらn−半導体層22に流れる電荷移動特性を安定化できる。
The distance between the
図7は、メモリセルの書込動作/読出動作/消去動作時における各電気的構成に印加する電圧を示している。例えば、ワード線WL4を通じてメモリセルトランジスタMT4にデータを書込み/読出す場合、また、ブロック消去する場合を例に挙げて説明する。 FIG. 7 shows voltages applied to the respective electrical configurations during the write operation / read operation / erase operation of the memory cell. For example, if you write / read data to the memory cell transistors MT 4 via the word line WL 4, also be described as an example a case where the block erase.
この図7に示すように、書込処理時においては、制御回路CCは局所選択ゲート電極CSG1〜CSG7にオン電圧VSGを印加すると共に選択ゲート電極SGD、SGSにオン電圧VSGを印加し、局所選択ゲート電極CSG0にオフ電圧となる0Vを印加する。すると、局所選択ゲート電極CSG1〜CSG7の両脇の拡散層1c−1c間にチャネルが形成される。
As shown in FIG. 7, in the writing process, the control circuit CC applies the on voltage VSG to the local selection gate electrodes CSG 1 to CSG 7 and applies the on voltage VSG to the selection gate electrodes SGD and SGS. 0 V as an off voltage is applied to the local selection gate electrode CSG0. Then, a channel is formed between both sides of the
また、制御回路CCは非書込選択ワード線WL0〜WL3、WL5〜WL7にパス電圧Vpassを印加しつつ書込選択ワード線WL4に高電圧となる書込電圧Vpgmを印加する。
Further, the control circuit CC applies the write voltage Vpgm as a high voltage to the write select word line WL 4 while applying a pass voltage Vpass to the non-write the selected
この場合、局所選択ゲート電極CSG0がオフしているため、データ書込時に実質的な活性領域となる半導体領域は、局所選択ゲート電極CSG0を含む積層体2に覆われるn−半導体層22(第2活性領域)、選択ゲート電極STD、局所選択ゲート電極CSG1〜CSG7の下および両脇の半導体基板1の表層領域(第1活性領域1e)となっている。すなわち、導電層14(ワード線WL4)がn−半導体層21と対向して挟まれた電荷蓄積層20には電荷が注入されることになりデータを書込むことができる。
In this case, since the local selection gate electrode CSG 0 is turned off, the semiconductor region that becomes a substantially active region at the time of data writing is the n −
また、読出処理時においては、制御回路CCは、局所選択ゲート電極CSG1〜CSG7にオン電圧VSGを印加すると共に選択ゲート電極SGD、SGSにオン電圧VSGを印加し、局所選択ゲート電極CSG0にオフ電圧となる0Vを印加する。すると、局所選択ゲート電極CSG1〜CSG7の両脇の拡散層1c−1c間にチャネルが形成される。
In the read process, the control circuit CC applies the on-voltage VSG to the local selection gate electrodes CSG 1 to CSG 7 and the on-voltage VSG to the selection gate electrodes SGD and SGS, and the local selection gate electrode CSG 0. 0 V which is an off-voltage is applied to. Then, a channel is formed between both sides of the
また、制御回路CCは非読出選択ワード線WL0〜WL3、WL5〜WL7に読出電圧Vreadを印加しつつ読出対象ワード線WL4に読出対象電圧Vwl(<Vread)を印加する。この場合、局所選択ゲート電極CSG0がオフしているため、データ読出時に実質的な活性領域となる半導体領域は、前述と同様に局所選択ゲート電極CSG0を含む積層体2に覆われるn−半導体層22(第2活性領域)、選択ゲート電極STD、局所選択ゲート電極CSG1〜CSG7の下および両脇の半導体基板1の表層領域(第1活性領域1e)となっている。
The control circuit CC applies the read target voltage Vwl (<Vread) to the read target word line WL 4 while applying the read voltage Vread to the non-read selected word lines WL 0 to WL 3 , WL 5 to WL 7 . In this case, since the local selection gate electrode CSG 0 is off, the semiconductor region that becomes a substantially active region at the time of data reading is covered with the
制御回路CCが読出対象ワード線WL4に読出対象電圧Vwlを印加し、その他のワード線WL0〜WL3、WL5〜WL7に読出電圧Vreadを印加しているため、読出対象ワード線WL4付近における電荷蓄積層20の蓄積電荷の影響によって活性領域内の電圧低下度合が変化する。制御回路CCは、読出対象ワード線WL4付近の電圧低下度合を検出することで、メモリセルトランジスタMT4に記憶されているデータを読出すことができる。
Since the control circuit CC applies the read target voltage Vwl to the read target word line WL 4 and applies the read voltage Vread to the other word lines WL 0 to WL 3 and WL 5 to WL 7 , the read target word line WL The degree of voltage drop in the active region changes due to the influence of the charge accumulated in the
消去処理時には、制御回路CCは図7に示す電圧(Flgはフローティング、Veraは消去電圧)をpウェル1bに印加する。制御回路CCは局所選択ゲート電極CSG1〜CSG7の印加電位をフローティング状態とするため、電荷トラップ積層膜18に蓄積される電荷が、n−半導体層22、pウェル1bを通じて放出されることになる。
During the erasing process, the control circuit CC applies the voltage shown in FIG. 7 (Flg is floating, Vera is the erasing voltage) to the p-
上記構造の製造方法について図8〜図20を参照しながら説明する。なお、以下の製造方法の説明では、ロウ駆動回路RD内の高電圧トランジスタ、低電圧トランジスタなどの各種周辺トランジスタTrPも同時に形成するため、この説明も行う。尚、以下の説明では、前述説明で各構造膜に付した符号と同一機能を有する部分については、同一または類似の符号を付して説明を行う。 The manufacturing method of the said structure is demonstrated referring FIGS. 8-20. In the following description of the manufacturing method, various peripheral transistors TrP such as a high-voltage transistor and a low-voltage transistor in the row driving circuit RD are also formed at the same time. In the following description, parts having the same functions as the reference numerals assigned to the respective structural films in the above description will be described with the same or similar reference numerals.
また、以下の説明では、(a)を付した図面では、選択ゲート電極SGD、局所セル群選択ゲート電極CSGおよびその上方構造の断面を示し、(b)を付した図面では、局所選択ゲート電極CSGおよびワード線WLに沿う断面構造を示し、(c)を付した図面では、周辺トランジスタTrPの構造断面を模式的に示す。 In the following description, the drawing with (a) shows the cross section of the selection gate electrode SGD, the local cell group selection gate electrode CSG and the structure above it, and the drawing with (b) shows the local selection gate electrode. The cross-sectional structure along the CSG and the word line WL is shown, and the drawing with (c) schematically shows the structural cross-section of the peripheral transistor TrP.
まず図8に示すように、半導体基板1の表層にnウェル1a、pウェル1bを順に形成した後、半導体基板1内に素子分離溝1dを形成し、当該素子分離溝1d内に素子分離膜23を埋込み形成する。この場合、素子分離膜23の上面を半導体基板1の上面に面一に形成しても良いし、その上面を半導体基板1の上面から上方に突出するように形成しても上面から下方に位置するように形成しても良い。
First, as shown in FIG. 8, after an n well 1a and
次に、図9(a)〜図9(c)に示すように、半導体基板1の上面上に、ゲート絶縁膜3aをシリコン酸化膜により形成し、次に例えば非晶質シリコンを堆積することでシリコン膜(導電膜)4aを堆積する。
Next, as shown in FIGS. 9A to 9C, a
このシリコン膜4a(最下層導電膜)は、例えば後に形成するシリコン膜(6a、8a、10a、12a、14a:導電膜)よりも厚く、局所選択トランジスタCSGT、選択ゲート電極SGD、SGSの基層として形成される。次に、シリコン膜4aの上面上に、絶縁膜(5a、7a、9a、11a、13a、15a、17a)と、メモリセルゲート電極MGの基層となるシリコン膜(6a、8a、10a、12a、14a)とを例えばCVD法によって交互に積層する。
This
次に、図10(a)〜図10(c)に示すように、シリコン膜(6a、8a、10a、12a、14a)、絶縁膜(5a、7a、9a、11a、13a、15a、17a)による積層体2aを、ワード線WL方向に沿って当該ワード線WL方向に交差する方向に分断し複数の積層体2aの側壁を露出するように形成する。
Next, as shown in FIGS. 10A to 10C, silicon films (6a, 8a, 10a, 12a, 14a), insulating films (5a, 7a, 9a, 11a, 13a, 15a, 17a) The stacked
次に、図11(a)〜図11(c)に示すように、複数の積層体2aの側壁に沿って保護膜24を形成する。この保護膜24は、酸化膜またはシリコン窒化膜により形成すると良い。
Next, as shown in FIGS. 11A to 11C, a
次に、図12(a)〜図12(c)に示すように、複数の積層体2aの両脇にn型不純物をイオン注入する。なお、この不純物導入領域は、後の熱処理によって拡散層1cが形成される。
Next, as shown in FIGS. 12A to 12C, n-type impurities are ion-implanted on both sides of the plurality of
次に、図13(a)〜図13(c)に示すように、リソグラフィおよび異方性エッチング処理をすることで、保護膜24、複数の積層体2aのそれぞれに対し溝状に穴部25を形成する。この穴部25は、シリコン層4aの上面に達するまで形成される。
Next, as shown in FIG. 13A to FIG. 13C, lithography and anisotropic etching are performed to form a
次に、図14(a)〜図14(c)に示すように、穴部25内に金属(例えばプラチナ、パラジウム、コバルト、ニッケルなど)を形成し熱処理することで、各シリコン膜(4a、6a、8a、10a、12a、14a、16a)の側面の露出部分に当該金属のシリサイド層(4b、6b、8b、10b、12b、14b、16b)を形成し、余分な金属を除去処理する。
Next, as shown in FIGS. 14A to 14C, a metal (for example, platinum, palladium, cobalt, nickel, etc.) is formed in the
次に、図15(a)〜図15(c)に示すように、穴部25内に層間絶縁膜20を埋込み形成し、保護膜24の上面上および複数の積層体2a間に積層された余分な層間絶縁膜20の一部を除去処理する。このとき、層間絶縁膜20は各積層体2aの両脇にスペーサ状に残留する。次に、層間絶縁膜20および保護膜24を剥離する。この剥離処理にはウェットエッチング処理を適用する。この場合、層間絶縁膜20の上部の一部が除去処理されるようになる。
Next, as shown in FIGS. 15A to 15C, the
次に、図16(a)〜図16(c)に示すように、積層体2aの側面上、上面上に沿って当該積層体2aを覆うように電荷トラップ積層膜18を形成する。この場合、例えばCVD法、ALD法などを適用してシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜を順次形成することで電荷トラップ積層膜18を形成する。
Next, as shown in FIGS. 16A to 16C, the charge trap laminated
次に、図17(a)〜図17(c)に示すように、電荷トラップ積層膜18の上に、一旦n−半導体層22aを信頼性向上のため堆積し、n−半導体層22aを例えばRIE法により異方性エッチング処理することで、積層体2の両脇に位置する半導体基板1の拡散層1cの上面を露出させる。
Next, as shown in FIGS. 17A to 17C, an n −
次に、図18(a)〜図18(c)に示すように、n−半導体層22a上にn−半導体層22を本来の機能膜として例えばCVD法により積層する。すると、n−半導体層22が露出した半導体基板1の拡散層1cの上面に接触する。
Next, as shown in FIGS. 18A to 18C, the n −
次に、図19(a)〜図19(c)に示すように、リソグラフィ法およびRIE法を用いてn−半導体層22を選択的にエッチング処理する。このエッチング処理領域は、各セルユニットUC間の分断領域、および、セルユニットUCの選択ゲート電極SGDの上方中央部からビット線コンタクトCB側の形成領域、選択ゲート電極SGSの上方中央部からソース線コンタクトCS側の形成領域、とする。この領域においてn−半導体層22を除去処理する。
Next, as shown in FIGS. 19A to 19C, the n −
図19(d)は、各積層体2の分断領域の断面をワード線WL方向に沿って模式的に示している。
上述した工程を適用すると、半導体基板1内に素子分離膜23を埋込んで数工程を経た後、n−半導体層22を堆積し、当該n−半導体層22をパターンニングしているため、図19(d)に示すように、拡散層1cとn−半導体層22との間に合わせずれを生じることもある。しかし、素子分離膜23の上面が拡散層1cの上面よりも低くなっている場合には、n−半導体層22と拡散層1cの上部側面とが接触するようになり、接触面積を拡大でき接触抵抗を低減できる。
FIG. 19D schematically shows a cross section of the divided region of each
When the above-described steps are applied, the
次に、上記構造上に層間絶縁膜(図示せず)を堆積した後、図20(a)〜図20(c)に示すように、ビット線コンタクトCBの形成領域に貫通穴を拡散層1cの上面に通ずるように形成し、この前後、または、これと同時に、周辺回路領域の周辺ゲート電極(導電膜4)の上面に通ずる貫通穴を形成する。その後、貫通穴にビット線コンタクトCB、ソース線コンタクトCS、周辺回路PC領域のトランジスタTrPのゲート電極(導電膜4)の上部に接触させるように周辺回路のヴィアプラグCPをそれぞれ形成する。このようにして、セルユニットUCおよび周辺回路領域の周辺トランジスタTrPを形成できる。この後の工程は、本実施形態の特徴部分とは関係しないためその説明を省略する。
Next, after depositing an interlayer insulating film (not shown) on the structure, as shown in FIGS. 20A to 20C, a through hole is formed in the formation region of the bit line contact CB and the
本実施形態によれば、局所選択ゲート電極CSGの形成領域に複数個のメモリセルゲート電極MGを積層して形成できるため、平面方向の集積度を向上できる。また、局所選択ゲート電極CSGが、周辺回路PCからオンオフ制御されることにより、半導体基板1の表層の第1活性領域を通じてチャネルを形成する場合と、積層体2を覆うn−半導体層22による第2活性領域を通じてチャネルを形成する場合とに分けて、局所セル群メモリセルトランジスタ(MT0〜MT7、MT8〜MT15、MT16〜MT23、MT24〜MT31、MT32〜MT39、MT40〜MT47、MT48〜MT55、MT56〜MT63)を選択的に制御することができる。
According to the present embodiment, since a plurality of memory cell gate electrodes MG can be stacked in the formation region of the local selection gate electrode CSG, the degree of integration in the planar direction can be improved. Further, the local selection gate electrode CSG is controlled to be turned on / off from the peripheral circuit PC, so that a channel is formed through the first active region on the surface layer of the
したがって、局所選択ゲート電極CSGが、メモリセルトランジスタMTを部分的に選択(例えばメモリセルトランジスタMT0〜MT7)することで、その他のメモリセルトランジスタMT(例えばメモリセルトランジスタMT8〜MT63)を非選択状態にすることができ、当該非選択状態とされたメモリセルトランジスタMTのゲート電極(ワード線WL)に高電圧を与える必要がなくなる。したがって、非選択メモリセルゲート電極MGに不要な書込電圧、読出電圧などを毎回印加する必要がなくなり、例えば書込時の書換可能回数を実質的に増すことができる。プログラムディスターブ、リードディスターブの諸問題に対処することができ、メモリセルアレイArの耐ストレス性を向上できる。 Therefore, when the local selection gate electrode CSG partially selects the memory cell transistor MT (for example, the memory cell transistors MT 0 to MT 7 ), other memory cell transistors MT (for example, the memory cell transistors MT 8 to MT 63 ) Can be brought into a non-selected state, and it is not necessary to apply a high voltage to the gate electrode (word line WL) of the memory cell transistor MT in the non-selected state. Therefore, it is not necessary to apply an unnecessary write voltage, read voltage, etc. to the non-selected memory cell gate electrode MG every time, and for example, the number of rewritable times during writing can be substantially increased. Various problems of program disturb and read disturb can be dealt with, and the stress resistance of the memory cell array Ar can be improved.
局所選択ゲート電極CSGは、一対の選択ゲート電極SGD−SGS間に複数設けられており、各局所選択ゲート電極CSGの上方には同一構造で複数のメモリセルトランジスタMTのゲート電極MGが離間して逆U字状に形成されているため、Y方向に構造周期性を保持できる。これにより、製造時にリソグラフィ法によるパターン周期性を極力確保でき、集積度を向上できる。 A plurality of local selection gate electrodes CSG are provided between a pair of selection gate electrodes SGD-SGS. Above each local selection gate electrode CSG, gate electrodes MG of a plurality of memory cell transistors MT having the same structure are spaced apart. Since it is formed in an inverted U shape, structural periodicity can be maintained in the Y direction. Thereby, the pattern periodicity by lithography can be ensured as much as possible during manufacturing, and the degree of integration can be improved.
選択ゲート電極SGD、SGSの上方においても、ダミートランジスタDM(DM0〜DM7、DM8〜DM15)のゲート電極が各局所選択ゲート電極CSGの上方の構造と同一構造で構成されているため、Y方向に構造の周期性を保持することができ、リソグラフィ法によるパターン周期性を極力確保でき、集積度を向上できる。 Since the gate electrodes of the dummy transistors DM (DM 0 to DM 7 , DM 8 to DM 15 ) are also configured above the select gate electrodes SGD and SGS with the same structure as the structures above the local select gate electrodes CSG. The periodicity of the structure can be maintained in the Y direction, the pattern periodicity by lithography can be ensured as much as possible, and the degree of integration can be improved.
また、周辺トランジスタTrPが、積層体2の導電層(4、6、8、10、12、14、16)をコンタクトプラグCPにより互いに電気的に導通接続することによってほぼ同電位となるゲート電極を備えて構成されている。このため、メモリセル領域Mの構造を形成するときに、ほぼ同一工程を適用して周辺回路領域の周辺トランジスタTrPを形成でき、製造工程数の削減に繋がる。
In addition, the peripheral transistor TrP has a gate electrode that has substantially the same potential by electrically connecting the conductive layers (4, 6, 8, 10, 12, 14, 16) of the
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
ゲート電極MG−IDG、IDG2−MG間の距離が、ゲート電極MG−MG間の距離よりも長く設定されている実施形態を示したが、絶縁層(5、7、9、11、13、15、17)を適宜同一膜厚として、各ゲート電極間の距離を同一距離に設定しても良い。これにより、各ゲート電極MG−MG、MG−IDG、IDG2−MG間に対向した半導体層22の電荷移動特性を同一特性にできる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
Although the embodiment in which the distance between the gate electrodes MG-IDG and IDG 2 -MG is set longer than the distance between the gate electrodes MG-MG has been shown, the insulating layers (5, 7, 9, 11, 13, 15 and 17) may be appropriately set to the same film thickness, and the distance between the gate electrodes may be set to the same distance. Thereby, the charge transfer characteristics of the
局所選択ゲート電極CSG−CSG間の拡散層1cを形成しなくても良い。なお拡散層1cが形成されていた方がキャリアの移動度が大きくなるため必要に応じて形成すると良い。各メモリセルゲート電極MGの縦方向脇に拡散層を形成した形態に適用しても良い。ダミートランジスタDMは必要に応じて設ければ良い。ダミーゲート電極IDG、IDG2は必要に応じて設けると良い。
The
図面中、1は半導体基板、2は積層体、3はゲート絶縁膜、4、6、8、10、12、14、16は導電層、5、7、9、11、13、15、17は絶縁層、18は電荷トラップ積層膜(電荷蓄積層)、20は層間絶縁膜(埋込絶縁膜)、22、22aはn−半導体層(第2活性領域)、24は保護膜、MGはメモリセルゲート電極、MTはメモリセルトランジスタ(局所メモリセルトランジスタ)、SGD、SGSは選択ゲート電極、DMはダミートランジスタ、CSGは局所セル群選択ゲート電極、IDG、IDG2はダミーゲート電極、CSGTは局所セル群選択ゲートトランジスタを示す。 In the drawings, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a laminate, 3 is a gate insulating film, 4, 6, 8, 10, 12, 14, and 16 are conductive layers, 5, 7, 9, 11, 13, 15, and 17 are Insulating layer, 18 is a charge trap laminated film (charge storage layer), 20 is an interlayer insulating film (buried insulating film), 22 and 22a are n-semiconductor layers (second active regions), 24 is a protective film, MG is a memory Cell gate electrode, MT is a memory cell transistor (local memory cell transistor), SGD and SGS are selection gate electrodes, DM is a dummy transistor, CSG is a local cell group selection gate electrode, IDG and IDG 2 are dummy gate electrodes, and CSGT is local A cell group selection gate transistor is shown.
Claims (5)
前記半導体基板の第1活性領域上にゲート絶縁膜を介して形成された局所セル群選択ゲート電極であって、両脇に第1活性領域が位置する局所セル群選択ゲート電極と、
前記局所セル群選択ゲート電極の直上に複数のメモリセルゲート電極が絶縁膜を介して積層された積層体と、
前記局所セル群選択ゲート電極の両脇に位置した第1活性領域に接触する第2活性領域であって、前記積層体の一側方、上方、他側方のいずれか少なくとも1面で前記複数のメモリセルゲート電極と対向して構造的に連続形成された第2活性領域と、
前記対向した第2活性領域および複数のメモリセルゲート電極間に位置する電荷蓄積層とを備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A semiconductor substrate having a first active region formed on a surface layer;
A local cell group selection gate electrode formed on the first active region of the semiconductor substrate via a gate insulating film, the local cell group selection gate electrode having the first active region located on both sides;
A stacked body in which a plurality of memory cell gate electrodes are stacked via an insulating film directly above the local cell group selection gate electrode;
A second active region in contact with the first active region located on both sides of the local cell group selection gate electrode, wherein the plurality of at least one surface on one side, upper side, or other side of the stacked body; A second active region structurally continuously formed opposite to the memory cell gate electrode of
A non-volatile semiconductor memory device comprising: the opposed second active region and a charge storage layer located between a plurality of memory cell gate electrodes.
前記局所セル群選択ゲート電極は、前記一対の選択ゲート電極間に複数設けられており、
前記複数のメモリセルゲート電極は、前記複数の局所セル群選択ゲート電極の上方に互いに同一構造で逆U字状に配列されていることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 A pair of select gate electrodes,
A plurality of the local cell group selection gate electrodes are provided between the pair of selection gate electrodes,
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the plurality of memory cell gate electrodes are arranged in an inverted U shape with the same structure above the plurality of local cell group selection gate electrodes.
前記一対の選択ゲート電極の上には、前記複数の局所セル群選択ゲート電極の上方の構造と同一構造で前記複数のメモリセルゲート電極に対応してダミートランジスタのゲート電極が配列されていることを特徴とする請求項1または2記載の不揮発性半導体記憶装置。 The pair of selection gate electrodes is formed by the same structure as the local cell group selection gate electrode,
On the pair of select gate electrodes, the gate electrodes of the dummy transistors are arranged corresponding to the plurality of memory cell gate electrodes in the same structure as the structure above the plurality of local cell group select gate electrodes. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1 or 2.
前記局所セル群選択ゲートトランジスタをオンオフ制御することによって前記局所メモリセルトランジスタを電気的に選択/非選択可能にする制御回路を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A pair of select gate transistors formed between a bit line and a source line, a plurality of local cell group select gate transistors electrically connected between the pair of select gate transistors, and a parallel connection to the local cell group select gate transistors A plurality of local memory cell transistors, and the plurality of local memory cell transistors corresponding to the plurality of local cell group selection gate transistors, respectively, and configured to be selectable by a pair of selection gate transistors With units,
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a control circuit which enables electrical selection / non-selection of the local memory cell transistor by controlling on / off of the local cell group selection gate transistor.
前記積層体を複数に分断し複数の積層体の側壁を露出するように形成することで、当該複数の積層体における最下層の導電膜を局所セル群選択ゲート電極として構成する工程と、
前記複数の積層体の両脇の前記半導体基板の表層に第1活性領域を構成する拡散層を形成する工程と、
前記複数の積層体の側壁に沿って電荷蓄積層を形成する工程と、
前記電荷蓄積層の外側壁面上、前記複数の積層体の上面上に沿って第2活性領域となる半導体層を形成する工程であって、前記電荷蓄積層を挟んで前記メモリセルゲート電極に対向すると共に前記拡散層の上面に接触するように半導体層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Forming a stacked body by repeatedly laminating an insulating layer and a conductive film for a memory cell gate electrode through a conductive film for a gate insulating film and a local cell group selection gate electrode on a semiconductor substrate;
A step of forming the lowermost conductive film in the plurality of stacked bodies as a local cell group selection gate electrode by dividing the stacked body into a plurality of parts and exposing sidewalls of the plurality of stacked bodies;
Forming a diffusion layer constituting a first active region in a surface layer of the semiconductor substrate on both sides of the plurality of stacked bodies;
Forming a charge storage layer along the side walls of the plurality of stacks;
Forming a semiconductor layer serving as a second active region on the outer wall surface of the charge storage layer and on the top surfaces of the plurality of stacked bodies, and facing the memory cell gate electrode with the charge storage layer interposed therebetween And forming a semiconductor layer in contact with the upper surface of the diffusion layer;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
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