JP2009283799A - Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

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貴光 鈴木
Masahiro Saito
政弘 齋藤
Nobuyoshi Awaya
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device capable of making a minimum area of memory cells smaller, as well as, attaining higher integration, higher density, and larger capacity. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory device includes: layered structures L, in which insulating layers and semiconductor layers are alternately stacked, in a first direction which is vertical to the surface of a semiconductor substrate 10 and configured in a ridge-like manner, with each having a pair of side surfaces opposing each other; charge accumulation layers CS, each being in contact with both the pair of side surfaces of the laminate structure L and formed so as to have a given width in a second direction which is parallel to the surface of the semiconductor substrate 10 in the side surfaces; and first conductive layers CG1, each being in contact with the surface of the charge accumulation layer CS and formed so as to cover the stacked structure L and the charge accumulation layer CS. Source drain regions A2 are formed on both side portions, in the second direction of the first conductor layer CG1 of the semiconductor layer. The source drain region A2, the charge accumulation layer CS, and the first conductor layer CG1 constitute a pair of memory cells with respect to one semiconductor layer on the pair of the side surfaces of the layered structure L. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置、特に、NAND型の不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device and a manufacturing method thereof.

不揮発性半導体記憶装置の一例として、電気的に書き込み及び消去可能なフラッシュメモリがある。フラッシュメモリには、例えば、高密度化及び高集積化が比較的容易であり、データの格納に適したNAND型フラッシュメモリと、ランダムアクセス処理が比較的高速であり、プログラムコードの格納等に適したNOR型フラッシュメモリがある。   An example of a nonvolatile semiconductor memory device is a flash memory that can be electrically written and erased. For flash memory, for example, high density and high integration are relatively easy, NAND flash memory suitable for data storage, and random access processing is relatively fast, suitable for program code storage, etc. There is a NOR type flash memory.

ここで、NAND型フラッシュメモリは、NOR型フラッシュメモリ等の他の不揮発性メモリと比較して、比較的書き込み速度が速く、上述したように、高密度化及び高集積化が比較的容易であることから、大容量化に適している。近年、コンピュータ上で扱うデータ容量の増大等により、NAND型フラッシュメモリにおいても、更なる大容量化、即ち、更なる高集積化及び高密度化が求められている。   Here, the NAND flash memory has a relatively high writing speed as compared with other nonvolatile memories such as a NOR flash memory, and as described above, high density and high integration are relatively easy. Therefore, it is suitable for large capacity. In recent years, due to an increase in data capacity handled on a computer and the like, NAND flash memories are also required to have a larger capacity, that is, higher integration and higher density.

尚、従来は、NAND型フラッシュメモリの大容量化は、主に、微細加工技術の発展によるメモリセルの半導体基板平面に対する面積の縮小化によって実現されていた。このため、メモリセルの最小面積は、最小加工寸法をFとすると、図11に示すように、2F×2F=4Fとなる。近年、微細加工技術は限界に近づきつつあることから、微細加工技術によらずに、高集積化及び高密度化を実現できる技術が望まれている。 Conventionally, the increase in the capacity of the NAND flash memory has been realized mainly by reducing the area of the memory cell with respect to the semiconductor substrate plane by the development of the microfabrication technology. For this reason, the minimum area of the memory cell is 2F × 2F = 4F 2 as shown in FIG. In recent years, since the fine processing technology is approaching the limit, a technology capable of realizing high integration and high density without using the fine processing technology is desired.

メモリセルの高集積化及び高密度化を図る技術としては、例えば、各メモリセルの間にあるトレンチの側面部分にメモリセルの電荷保持部及び導電体層(ゲート端子)が、トレンチの底面部分にソース領域(ドレイン領域)が、トレンチの上部に接する領域にドレイン領域(ソース領域)が夫々形成されたNAND型フラッシュメモリが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a technique for achieving high integration and high density of memory cells, for example, a charge holding portion and a conductor layer (gate terminal) of a memory cell are formed on a side surface portion of a trench between the memory cells, and a bottom surface portion of the trench. There has been proposed a NAND flash memory in which a source region (drain region) is formed and a drain region (source region) is formed in a region in contact with the upper portion of the trench (see, for example, Patent Document 1).

ここで、図11は、上記特許文献1に記載のNAND型フラッシュメモリ100におけるメモリセルアレイの構成を部分的に示している。図11に示すように、NAND型フラッシュメモリ100は、トレンチの側面部分にメモリセルの電荷保持部102が、トレンチの底面部分にソース領域(ドレイン領域)104が、トレンチの上部に接する領域にドレイン領域(ソース領域)103が夫々形成されている。尚、図11(b)は、図11(a)のE−E’における半導体基板110の表面に垂直な断面を示している。図11に示すように、上記特許文献1では、2F×2Fの範囲に2つのメモリセルが形成されるので、メモリセルの最小面積は、実質的に、2F×2F÷2=2Fとなる。従来のメモリセルの面積4Fと比較して、同じプロセスを利用した場合、略2倍の高集積化及び高密度化を図ることが可能になる。 Here, FIG. 11 partially shows the configuration of the memory cell array in the NAND flash memory 100 described in Patent Document 1. As shown in FIG. 11, the NAND flash memory 100 has a memory cell charge holding portion 102 at the side surface portion of the trench, a source region (drain region) 104 at the bottom surface portion of the trench, and a drain at a region in contact with the upper portion of the trench. Regions (source regions) 103 are respectively formed. FIG. 11B shows a cross section perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 110 taken along the line EE ′ of FIG. As shown in FIG. 11, in Patent Document 1, two memory cells are formed in a range of 2F × 2F, so that the minimum area of the memory cell is substantially 2F × 2F ÷ 2 = 2F 2. . Compared with the area 4F 2 of the conventional memory cell, when the same process is used, it is possible to achieve about twice as high integration and high density.

特開2008−4915号公報JP 2008-4915 A

上述したように、例えば、同じプロセスを利用した場合、上記特許文献1に記載のメモリセルの面積は2Fとなり、従来のメモリセルの面積4Fと比較して、略2倍の高集積化及び高密度化を図ることができる。しかしながら、コンピュータ上で扱うデータ容量は増大し続けており、NAND型フラッシュメモリにおいて更なる大容量化、即ち、更なる高集積化及び高密度化が求められている。 As described above, for example, when the same process is used, the area of the memory cell described in Patent Document 1 is 2F 2 , which is about twice as high as the conventional memory cell area 4F 2 . In addition, the density can be increased. However, the data capacity handled on the computer continues to increase, and further increase in capacity, that is, further higher integration and higher density is demanded in the NAND flash memory.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、メモリセルの最小面積をより小さくし、高集積化、高密度化、大容量化を図ることが可能になるNAND型の不揮発性半導体記憶装置を提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make the minimum area of a memory cell smaller and to achieve higher integration, higher density, and higher capacity. A nonvolatile semiconductor memory device is provided.

上記目的を達成するための本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板上に、最下部及び最上部に絶縁層が配置されるように、前記絶縁層と半導体層が前記半導体基板表面に垂直な第1方向に沿って交互に積層された積層構造部と、電荷保持機能を有する電荷蓄積層と、ゲート端子を構成する第1導電体層と、を備え、前記積層構造部が、1対の互いに対向する側面を備えて畝状に構成され、前記電荷蓄積層が、前記積層構造部の1対の前記側面の両方に接し、前記側面内における前記半導体基板表面に平行な第2方向に一定の幅を有するように形成され、前記第1導電体層が、前記電荷蓄積層表面に接し、前記積層構造部及び前記電荷蓄積層を覆うように形成され、前記半導体層が、前記第1導電体層で前記側面が覆われていない前記半導体層の前記側面より内部領域の内、少なくとも前記第1導電体層の前記第2方向の両側部分に、前記第1導電体層で前記側面が覆われている前記半導体層の第1導電型とは異なる第2導電型のソースドレイン領域が形成され、前記ソースドレイン領域、前記電荷蓄積層及び前記第1導電体層により、前記積層構造部の1対の前記側面に、1つの前記半導体層に対し、1対のメモリセルが構成されていることを第1の特徴とする。   In order to achieve the above object, a non-volatile semiconductor memory device according to the present invention includes an insulating layer and a semiconductor layer disposed on a surface of the semiconductor substrate such that the insulating layer is disposed on the bottom and top of the semiconductor substrate. A stacked structure section alternately stacked along a first vertical direction; a charge storage layer having a charge holding function; and a first conductor layer constituting a gate terminal. A pair of side surfaces facing each other is configured in a bowl shape, and the charge storage layer is in contact with both of the pair of side surfaces of the stacked structure portion, and in a second direction parallel to the semiconductor substrate surface in the side surfaces The first conductor layer is in contact with the surface of the charge storage layer and covers the stacked structure portion and the charge storage layer, and the semiconductor layer is formed of the first conductive layer. The side surface is not covered with one conductor layer The first conductivity of the semiconductor layer in which the side surface is covered with the first conductor layer at least on both side portions in the second direction of the first conductor layer in the inner region from the side surface of the semiconductor layer. A source / drain region of a second conductivity type different from the type is formed, and one semiconductor is formed on the pair of side surfaces of the stacked structure portion by the source / drain region, the charge storage layer, and the first conductor layer. A first feature is that a pair of memory cells are formed for each layer.

上記特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記積層構造部が、2以上の前記半導体層を備えて構成され、前記1対のメモリセルが前記第1方向に複数組構成されていることを第2の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention having the above characteristics, the stacked structure portion includes two or more semiconductor layers, and a plurality of pairs of the memory cells are configured in the first direction. This is the second feature.

上記何れかの特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記積層構造部の複数を、隣接する前記積層構造部の夫々が、一方の前記側面同士が互いに対向するように、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に配置した積層構造群を備え、前記1対のメモリセルが、前記第3方向に複数組構成されていることを第3の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention having any one of the above features, the plurality of stacked structure portions are arranged such that each of the adjacent stacked structure portions has one side surface facing each other. A third feature is that a plurality of pairs of the memory cells are configured in the third direction, each including a stacked structure group arranged in a third direction orthogonal to the direction and the second direction.

上記第1または第2特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記電荷蓄積層及び前記第1導電体層が、1つの前記積層構造部に対して前記第2方向に分離して複数形成され、前記1対のメモリセルが、前記第2方向に複数組構成されていることを第4の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the first or second feature of the present invention, the charge storage layer and the first conductor layer are separated from each other in the second direction with respect to one stacked structure portion. A fourth feature is that a plurality of pairs of the formed memory cells are formed in the second direction.

上記第1または第2特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記積層構造部の複数を、隣接する前記積層構造部の夫々が、一方の前記側面同士が互いに対向するように、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に配置した積層構造群を備え、前記電荷蓄積層及び前記第1導電体層が、前記積層構造群を構成する複数の前記積層構造部に亘って前記第2方向に分離して複数形成され、前記1対のメモリセルが、前記第2方向及び前記第3方向に複数組構成されていることを第5の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the first or second feature of the present invention, a plurality of the stacked structure portions are arranged such that each of the adjacent stacked structure portions is opposed to each other on one side surface. A stacked structure group disposed in a first direction and a third direction orthogonal to the second direction, wherein the charge storage layer and the first conductor layer are provided in the plurality of stacked structure portions constituting the stacked structure group; A fifth feature is that a plurality of pairs of memory cells are formed in the second direction and the third direction, and a plurality of pairs are formed in the second direction.

上記第4または第5特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記積層構造部の前記側面の両方に接し前記第2方向に一定の幅を有するように形成された前記第2導電体層を備え、前記半導体層が、前記第1導電体層または第2導電体層で前記側面が覆われていない前記半導体層の前記内部領域の内、前記第2導電体層の前記第2方向の両側部分に、前記第2導電型の前記ソースドレイン領域が形成され、前記第2導電体層の前記第2方向の両側部分の前記ソースドレイン領域、及び、前記第2導電体層により、前記積層構造部の1対の前記側面に、1つの前記半導体層に対し、1対の選択トランジスタが構成されていることを第6の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth or fifth feature of the present invention, the second conductor is formed so as to be in contact with both of the side surfaces of the stacked structure portion and to have a certain width in the second direction. A second layer of the second conductor layer in the inner region of the semiconductor layer, the side surface of which is not covered with the first conductor layer or the second conductor layer. The source / drain regions of the second conductivity type are formed on both side portions of the second conductive layer, and the source / drain regions on both side portions in the second direction of the second conductive layer, and the second conductive layer, A sixth feature is that a pair of selection transistors is formed for one semiconductor layer on the pair of side surfaces of the stacked structure portion.

上記特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記第2導電体層が、1または複数の前記積層構造部に対して前記第2方向に分離して複数形成され、前記1対の選択トランジスタが、前記第2方向に複数組構成されてなり、前記選択トランジスタの夫々が、前記積層構造部の側面別、前記半導体送別に設定された選択トランジスタ群に分類され、同一の前記選択トランジスタ群を構成する前記選択トランジスタの夫々が、前記第2方向に隣接する前記ソースドレイン領域同士を接続して直列接続され、前記メモリセルの夫々が、前記積層構造部の側面別、前記半導体層別に設定されたメモリセルユニットに分類され、同一の前記メモリセルユニットを構成する前記メモリセルの夫々が、前記第2方向に隣接する前記ソースドレイン領域同士を接続して直列接続され、同じ前記側面の同じ前記半導体層に形成された前記メモリセルユニットと前記選択トランジスタ群が、前記第2方向に隣接する前記ソースドレイン領域同士を接続して直列接続されていることを第7の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention having the above characteristics, a plurality of the second conductor layers are separately formed in the second direction with respect to one or a plurality of the stacked structure portions, and the pair of selections A plurality of transistors are configured in the second direction, and each of the selection transistors is classified into a selection transistor group set according to a side surface of the stacked structure portion and according to the semiconductor transmission, and the same selection transistor group Are connected in series by connecting the source / drain regions adjacent to each other in the second direction, and each of the memory cells is set for each side of the stacked structure and for each semiconductor layer. Each of the memory cells constituting the same memory cell unit is adjacent to the source / drain region in the second direction. The memory cell unit and the selection transistor group formed in the same semiconductor layer on the same side surface are connected in series by connecting the source / drain regions adjacent to each other in the second direction. This is the seventh feature.

上記特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記積層構造群が、前記半導体層の数が同じ前記積層構造部の複数で構成され、前記選択トランジスタ群が、夫々、前記積層構造部夫々の前記半導体層の数をNとした場合に、N+2個の前記選択トランジスタで構成され、選択対象の前記メモリセルユニットが形成された前記積層構造部の側面の一方を選択するための1対の第1選択制御線と、選択対象の前記メモリセルユニットが形成された前記半導体層を選択するために、前記半導体層別に構成されたN本の第2選択制御線と、を備え、同じ前記積層構造部に形成された前記選択トランジスタ群は、前記ソースドレイン領域により前記メモリセルユニットに接続されていない端部が、共通のビット線に接続され、前記選択トランジスタ群を構成する前記選択トランジスタの内、2個の前記選択トランジスタのゲート端子が対応する前記第1選択制御線に、N個の前記選択トランジスタのゲート端子が対応する前記第2選択制御線に夫々接続されていることを第8の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention having the above characteristics, the stacked structure group includes a plurality of the stacked structure portions having the same number of the semiconductor layers, and the select transistor groups respectively include the stacked structure portions. When the number of the semiconductor layers is N, a pair of N + 2 selection transistors for selecting one of the side surfaces of the stacked structure portion on which the memory cell unit to be selected is formed is selected. A plurality of first selection control lines and N second selection control lines configured for each of the semiconductor layers to select the semiconductor layer in which the memory cell unit to be selected is formed; In the selection transistor group formed in the structure portion, an end portion that is not connected to the memory cell unit by the source / drain region is connected to a common bit line, and the selection transistor Among the selection transistors constituting the group, the first selection control line corresponding to the gate terminals of two selection transistors and the second selection control line corresponding to the gate terminals of N selection transistors are respectively provided. The connection is an eighth feature.

上記特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記選択トランジスタの夫々が、ノーマリーオフ型またはノーマリーオン型の内の何れか一方で構成される第1選択トランジスタと、前記第1選択トランジスタとは異なる型の第2選択トランジスタの何れか一方で構成され、前記第1選択制御線に接続する前記選択トランジスタの内、選択対象となる前記積層構造部の側面に形成された前記メモリセルユニットに接続する前記選択トランジスタが前記第1選択トランジスタで構成され、他の前記選択トランジスタが前記第2選択トランジスタで構成され、前記第2選択制御線に接続する前記選択トランジスタの内、選択対象となる前記半導体層に形成された前記メモリセルユニットに接続する前記選択トランジスタが前記第1選択トランジスタで構成され、他の前記選択トランジスタが前記第2選択トランジスタで構成されていることを第9の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention having the above characteristics, each of the selection transistors includes a first selection transistor configured of either a normally-off type or a normally-on type, and the first selection transistor. The memory cell formed on one of the second selection transistors different in type from the transistor and formed on the side surface of the stacked structure portion to be selected among the selection transistors connected to the first selection control line The selection transistor connected to a unit is configured by the first selection transistor, the other selection transistor is configured by the second selection transistor, and among the selection transistors connected to the second selection control line, The selection transistor connected to the memory cell unit formed in the semiconductor layer is the first selection transistor. Consists of static, and ninth feature of that other of said selection transistor is formed by the second selection transistor.

上記何れかの特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、前記積層構造部が、前記絶縁層が酸化膜で構成され、前記半導体層が多結晶シリコン膜で構成され、前記電荷蓄積層が、酸化膜と窒化膜を第1単位積層膜とし、1または複数の第1単位積層膜で構成される第1積層膜、または、酸化膜と窒化膜と酸化膜を第2単位積層膜とし、1または複数の第2単位積層膜で構成される第2積層膜の何れか一方で構成されていることを第10の特徴とする。   In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention having any one of the above characteristics, the stacked structure portion includes the insulating layer made of an oxide film, the semiconductor layer made of a polycrystalline silicon film, and the charge storage layer The oxide film and the nitride film are the first unit laminated film, and the first laminated film composed of one or more first unit laminated films, or the oxide film, the nitride film, and the oxide film are the second unit laminated film, A tenth feature is that it is configured by one of the second stacked films including one or a plurality of second unit stacked films.

上記目的を達成するための本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、上記何れかの特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、前記絶縁層を構成する絶縁材料を堆積する絶縁材料堆積工程と、前記半導体層を構成する半導体材料を堆積する半導体材料堆積工程と、を有し、最初と最後に前記絶縁材料堆積工程を実行するように、前記絶縁材料堆積工程と前記半導体材料堆積工程を交互に所定回数実行して、積層膜を形成する積層膜形成工程と、前記積層膜を畝状に形成するための第1マスクを前記積層膜上に形成し、前記積層膜をエッチングして、前記積層構造部を形成する積層構造部形成工程と、少なくとも前記積層構造部の前記側面に、前記電荷蓄積層を構成する誘電体材料を堆積する誘電体材料堆積工程と、少なくとも前記誘電体材料の表面に接し、前記積層構造部及び前記誘電体材料を覆うように、前記第1導電体層を構成する導電体材料を堆積する導電体材料堆積工程と、前記誘電体材料及び前記導電体材料を、前記第2方向に一定の幅を有するように加工するための第2マスクを用い、前記誘電体材料と前記導電体材料を加工して前記電荷蓄積層と前記第1導電体層を形成する電荷蓄積層・導電体層形成工程と、前記第1導電体層で前記側面が覆われていない前記半導体層の少なくとも前記第1導電体層の前記第2方向の両側部分に、所定の注入角度で不純物をイオン注入して、前記ソースドレイン領域を形成するソースドレイン領域形成工程と、を実行することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention having any one of the above-described features, wherein the insulating layer constitutes the insulating layer. An insulating material deposition step for depositing a material; and a semiconductor material deposition step for depositing a semiconductor material constituting the semiconductor layer, wherein the insulating material deposition step is performed first and last. A step of alternately performing the process and the semiconductor material deposition step a predetermined number of times to form a laminated film, and a first mask for forming the laminated film in a bowl shape is formed on the laminated film, Etching the laminated film to form the laminated structure portion, and a dielectric material deposition process for depositing a dielectric material constituting the charge storage layer on at least the side surface of the laminated structure portion A conductor material deposition step of depositing a conductor material constituting the first conductor layer so as to be in contact with at least the surface of the dielectric material and cover the stacked structure portion and the dielectric material; and the dielectric A second mask for processing the body material and the conductor material so as to have a certain width in the second direction, and processing the dielectric material and the conductor material to form the charge storage layer and the A charge storage layer / conductor layer forming step of forming a first conductor layer, and at least the first conductor layer of the semiconductor layer in which the side surface is not covered with the first conductor layer in the second direction. A source / drain region forming step is performed in which impurities are ion-implanted into both side portions at a predetermined implantation angle to form the source / drain region.

上記特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、絶縁層と半導体層を交互に蓄積した積層構造部を備え、積層構造部の両側側面に第2方向に一定の幅を有する電荷蓄積層及び導電体層を形成し、積層構造部を構成する半導体層の内、第1導電体層の第2方向の両側部分にソースドレイン領域を形成し、ソースドレイン領域、電荷蓄積層及び第1導電体層により1対のメモリセルを構成したので、同じメモリセルのゲート端子、ソース端子及びドレイン端子が同一平面上に配置される構成となり、簡素な構成で、特別なプロセスを必要とすることなく、上記特許文献1に記載の不揮発性半導体記憶装置以上の高集積化及び高密度化を図ることが可能になる。   According to the non-volatile semiconductor memory device of the present invention having the above characteristics, a charge storage having a stacked structure part in which insulating layers and semiconductor layers are alternately stored and having a certain width in the second direction on both side surfaces of the stacked structure part A source / drain region is formed on both side portions of the first conductor layer in the second direction, and the source / drain region, the charge storage layer, and the first layer are formed. Since a pair of memory cells is constituted by the conductor layer, the gate terminal, the source terminal and the drain terminal of the same memory cell are arranged on the same plane, and a simple process and a special process are required. Therefore, higher integration and higher density than those of the nonvolatile semiconductor memory device described in Patent Document 1 can be achieved.

更に、上記特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、積層構造部は、半導体基板表面に垂直な第1方向に絶縁層と半導体層を交互に積層して構成されているため、積層する半導体層の数を増加させるのみで、容易に、高集積化及び高密度化を図ることが可能になる。具体的には、最小加工寸法をF、半導体層の数をNとすると、メモリセルの最小面積は、2F×2F÷(2×N)=2F/Nとなる。つまり、半導体層の数Nを増加させる毎にメモリセルの最小面積は小さくなることから、微細加工技術によらず、比較的容易に、大容量化を図り、低コスト化を図ることが可能になる。 Furthermore, according to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention having the above characteristics, the stacked structure portion is configured by alternately stacking insulating layers and semiconductor layers in a first direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Only by increasing the number of semiconductor layers to be stacked, high integration and high density can be easily achieved. Specifically, when the minimum processing dimension is F and the number of semiconductor layers is N, the minimum area of the memory cell is 2F × 2F ÷ (2 × N) = 2F 2 / N. That is, every time the number N of semiconductor layers is increased, the minimum area of the memory cell is reduced, so that the capacity can be increased relatively easily and the cost can be reduced without depending on the microfabrication technique. Become.

特に、上記第2の特徴の不揮発性半導体記憶装置によれば、半導体層を2層以上備える構成であることから、2F×2Fの範囲に4つ以上のメモリセルが形成されるので、メモリセルの最小面積は、実質的に、2F×2F÷4=F以下となり、メモリセルの最小面積が実質的に2Fとなる上記特許文献1に記載の不揮発性半導体装置以上に、高集積化及び高密度化を図ることができる。 In particular, according to the nonvolatile semiconductor memory device having the second feature, since it has a configuration including two or more semiconductor layers, four or more memory cells are formed in a range of 2F × 2F. The minimum area is substantially 2F × 2F ÷ 4 = F 2 or less, and the minimum area of the memory cell is substantially 2F 2 , which is higher than that of the nonvolatile semiconductor device described in Patent Document 1 above. In addition, the density can be increased.

上記第4または第5の特徴の本発明装置に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、電荷蓄積層及び第1導電体層が、1つの積層構造部に対して第2方向に分離して複数形成され、1対のメモリセルが第2方向に複数組構成されるように構成したので、簡素な構成で、NAND型のメモリセルアレイを構成することができる。   According to the nonvolatile semiconductor memory device of the fourth or fifth aspect of the present invention device, a plurality of charge storage layers and first conductor layers are separated in the second direction with respect to one stacked structure portion. Since a plurality of pairs of memory cells are formed in the second direction, a NAND type memory cell array can be configured with a simple configuration.

上記第6の特徴の本発明に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、選択トランジスタを積層構造部に形成するように構成したので、選択トランジスタについても、メモリセルと同様に、高集積化及び高密度化を図ることが可能になる。また、NAND型メモリセルアレイにおいて、処理対象のメモリセルのある列を容易に選択可能になる。   According to the nonvolatile semiconductor memory device according to the sixth aspect of the present invention, the selection transistor is formed in the stacked structure portion. Therefore, the selection transistor can be highly integrated and highly integrated like the memory cell. Densification can be achieved. Further, in a NAND type memory cell array, a column having memory cells to be processed can be easily selected.

以下、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法(以下、適宜「本発明装置」、「本発明方法」と略称する)の実施形態を図面に基づいて説明する。   Embodiments of a nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same according to the present invention (hereinafter, abbreviated as “the device of the present invention” and “the method of the present invention” where appropriate) will be described below with reference to the drawings.

〈第1実施形態〉
本発明装置及び本発明方法について、図1〜図7を基に説明する。
<First Embodiment>
The apparatus of the present invention and the method of the present invention will be described with reference to FIGS.

先ず、本発明装置1の構成について、図1〜図3を基に説明する。ここで、図1(a)は、本発明装置1の概略部分構成例を示しており、図1(b)は、図1(a)のCC’を含むY方向及びZ方向に平行なYZ平面の断面図を示している。また、図2は、本発明装置1のメモリセルアレイの概略構成例を示す等価回路図である。図3は、本発明装置1をZ方向からみた場合の側面の部分概略構成を示している。尚、図1〜図9は、説明のために、必ずしも実際の装置とは寸法比が一致していない。   First, the configuration of the device 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 (a) shows a schematic partial configuration example of the device 1 of the present invention, and FIG. 1 (b) shows YZ parallel to the Y direction and the Z direction including CC ′ in FIG. 1 (a). A cross-sectional view in plan is shown. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration example of the memory cell array of the device 1 of the present invention. FIG. 3 shows a partial schematic configuration of the side when the device 1 of the present invention is viewed from the Z direction. 1 to 9 do not necessarily have the same dimensional ratio as that of an actual apparatus for the sake of explanation.

以下、本実施形態では、本発明装置1がNAND型フラッシュメモリである場合を想定して説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be described assuming that the device 1 of the present invention is a NAND flash memory.

本発明装置1は、図1に示すように、半導体基板10上に、最下部及び最上部に絶縁層が配置されるように、絶縁層と半導体層が半導体基板10の表面に垂直なX方向(第1方向に相当)に沿って交互に積層された積層構造部Lと、電荷保持機能を有する電荷蓄積層CSと、ゲート端子を構成する第1導電体層CG1と、を備えて構成されている。本発明装置1は、積層構造部Lが、1対の互いに対向する側面を備えて畝状に構成され、電荷蓄積層CSが、積層構造部Lの1対の側面の両方に接し、側面内における半導体基板10の表面に平行なY方向(第2方向に相当)に一定の幅を有するように形成され、第1導電体層CG1が、電荷蓄積層CSの表面に接し、積層構造部L及び電荷蓄積層CSを覆うように形成され、半導体層が、第1導電体層CG1で側面が覆われていない半導体層の側面より内部領域の内、少なくとも第1導電体層CG1のY方向の両側部分に、第1導電体層CG1で側面が覆われている半導体層の第1導電型とは異なる第2導電型のソースドレイン領域A2が形成され、ソースドレイン領域A2、電荷蓄積層CS及び第1導電体層CG1により、積層構造部Lの1対の側面に、1つの半導体層に対し、1対のメモリセルが構成されている。   As shown in FIG. 1, the device 1 of the present invention has an insulating layer and a semiconductor layer perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 10 such that the insulating layer is disposed on the lowermost and uppermost portions on the semiconductor substrate 10. It is configured to include a stacked structure portion L that is alternately stacked along (corresponding to the first direction), a charge storage layer CS having a charge holding function, and a first conductor layer CG1 that forms a gate terminal. ing. In the device 1 of the present invention, the laminated structure portion L is configured in a bowl shape with a pair of side surfaces opposed to each other, and the charge storage layer CS is in contact with both of the pair of side surfaces of the laminated structure portion L. In the Y direction (corresponding to the second direction) parallel to the surface of the semiconductor substrate 10, the first conductor layer CG 1 is in contact with the surface of the charge storage layer CS, and the stacked structure portion L The semiconductor layer is formed so as to cover the charge storage layer CS, and the semiconductor layer is not covered with the first conductor layer CG1 and the side surface of the semiconductor layer is at least in the Y direction of the first conductor layer CG1 in the inner region. A source / drain region A2 of a second conductivity type different from the first conductivity type of the semiconductor layer whose side surface is covered with the first conductor layer CG1 is formed on both side portions, and the source / drain region A2, the charge storage layer CS, By the first conductor layer CG1, the laminated structure portion L The side surfaces of the pair for one semiconductor layer, a pair of memory cells is configured.

より詳細には、積層構造部Lは、図1に示すように、本実施形態では、半導体基板10の表面に垂直なX方向(第1方向に相当)に沿って、酸化膜で構成された3層の絶縁層LI1、LI2、LI3と、多結晶シリコン膜で構成された2層のP型半導体層LS1、LS2を備えて構成されており、1対のメモリセルがX方向に2組ずつ構成されている。尚、本実施形態では、説明のために、積層構造部Lが2層の半導体層LS1及びLS2を備え、1対のメモリセルがX方向に2組ずつ構成されている場合について説明するが、半導体層の数は、本発明装置1の用途やプロセス等に応じて適切に設定し、絶縁層の数は、半導体層の数より1多く設定する。   More specifically, as shown in FIG. 1, the stacked structure portion L is formed of an oxide film along the X direction (corresponding to the first direction) perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 10 in this embodiment. It comprises three insulating layers LI1, LI2, and LI3 and two P-type semiconductor layers LS1 and LS2 made of a polycrystalline silicon film, and two pairs of memory cells each in the X direction. It is configured. In the present embodiment, for the sake of explanation, a case where the stacked structure portion L includes two semiconductor layers LS1 and LS2 and two pairs of memory cells are configured in the X direction will be described. The number of semiconductor layers is appropriately set according to the application and process of the device 1 of the present invention, and the number of insulating layers is set to be one more than the number of semiconductor layers.

また、積層構造部Lは、本実施形態では、Y方向に延伸する直方体状(畝状)に形成されており、Z方向に垂直な2つの面が、1対の互いに対向する側面を構成しており、当該側面にメモリセルが構成されている。尚、本実施形態では、積層構造部Lが直方体状に形成されている場合について説明するが、例えば、Y方向に垂直な面を底面とし、当該Y方向に垂直な面が台形状の柱状に形成する等、他の形状であっても良い。   In addition, in the present embodiment, the laminated structure portion L is formed in a rectangular parallelepiped shape (a bowl shape) extending in the Y direction, and two surfaces perpendicular to the Z direction constitute a pair of opposite side surfaces. A memory cell is formed on the side surface. In the present embodiment, the case where the laminated structure portion L is formed in a rectangular parallelepiped shape will be described. For example, a surface perpendicular to the Y direction is a bottom surface, and a surface perpendicular to the Y direction is a trapezoidal columnar shape. Other shapes, such as forming, may be used.

積層構造部Lの各半導体層LS1及びLS2は、図1(b)に示すように、後述する電荷蓄積層CSを介して、後述する第1導電体層CG1で側面が覆われている半導体層LS1及びLS2の側面より内部領域に、チャネル領域A1が形成されている。更に、半導体層LS1及びLS2は、図1(b)に示すように、チャネル領域A1の両側であって、第1導電体層CG1で側面が覆われていない半導体層LS1及びLS2の側面より内部領域に、N型のソースドレイン領域A2が形成されている。   As shown in FIG. 1B, each of the semiconductor layers LS1 and LS2 of the stacked structure portion L is a semiconductor layer whose side surface is covered with a first conductive layer CG1 described later via a charge storage layer CS described later. A channel region A1 is formed in the inner region from the side surfaces of LS1 and LS2. Further, as shown in FIG. 1B, the semiconductor layers LS1 and LS2 are located on both sides of the channel region A1 and from the side surfaces of the semiconductor layers LS1 and LS2 whose side surfaces are not covered with the first conductor layer CG1. An N-type source / drain region A2 is formed in the region.

更に、本実施形態の本発明装置1は、図1に示すように、2層の半導体層LS1及びLS2で構成される積層構造部Lの複数を、隣接する積層構造部Lの夫々が、一方の側面同士が互いに対向するように、Z方向に配置した積層構造群を備えている。これにより、本実施形態の積層構造部Lは、夫々、後述する1対のメモリセルが、Z方向に複数組構成される。ここで、本実施形態では、図2に示すように、1つの積層構造部Lに形成されるメモリセルが、1つのメモリセルブロックを形成する場合について説明する。尚、メモリセルブロックの構成は、これに限られるものではなく、例えば、複数の積層構造部Lに形成されるメモリセルが、1つのメモリセルブロックを形成しても良いし、1つの積層構造部Lに複数のメモリセルブロックを設定する構成であっても良い。   Furthermore, as shown in FIG. 1, the inventive device 1 of the present embodiment includes a plurality of stacked structure portions L formed of two semiconductor layers LS <b> 1 and LS <b> 2. The laminated structure group arrange | positioned in a Z direction is provided so that the side surfaces may mutually oppose. Thereby, in the stacked structure portion L of the present embodiment, a plurality of pairs of memory cells, which will be described later, are configured in the Z direction. Here, in the present embodiment, a case will be described in which memory cells formed in one stacked structure portion L form one memory cell block, as shown in FIG. The configuration of the memory cell block is not limited to this. For example, the memory cells formed in the plurality of stacked structure portions L may form one memory cell block, or one stacked structure. A configuration may be adopted in which a plurality of memory cell blocks are set in the part L.

電荷蓄積層CSは、本実施形態では、酸化膜と窒化膜と酸化膜からなるONO膜CS’(1つの第2単位積層膜で構成される第2積層膜に相当)で構成されている。尚、本実施形態では、電荷蓄積層CSを、電荷を膜内に散在するトラップ順位で捕獲するMONOS構造のONO膜CS’で形成したので、電荷が電荷蓄積層CS内を自由に移動できず、結果的に、X方向及びZ方向に隣接するメモリセル間で電気的に絶縁された状態となる。このため、図1に示すように、電荷蓄積層CSをメモリセル間で絶縁する必要が無くなり、電荷蓄積層CSの形成加工を容易にできる。   In this embodiment, the charge storage layer CS is composed of an ONO film CS ′ (corresponding to a second stacked film formed of one second unit stacked film) made of an oxide film, a nitride film, and an oxide film. In the present embodiment, since the charge storage layer CS is formed by the ONO film CS ′ having a MONOS structure that traps charges in the trap order in which the charges are scattered in the film, the charges cannot freely move in the charge storage layer CS. As a result, the memory cells adjacent in the X direction and the Z direction are electrically insulated. For this reason, as shown in FIG. 1, it is not necessary to insulate the charge storage layer CS between the memory cells, and the charge storage layer CS can be easily formed.

電荷蓄積層CSは、図1に示すように、本実施形態では、Y方向に最小加工寸法Fの幅を有し、積層構造群を構成する複数の積層構造部Lに亘ってY方向に分離して複数形成されている。尚、本実施形態では、図2に示すように、1つの積層構造部Lに対し、16個の電荷蓄積層CSが夫々Y方向に分離して形成されている。   As shown in FIG. 1, in this embodiment, the charge storage layer CS has a width of the minimum processing dimension F in the Y direction, and is separated in the Y direction over a plurality of stacked structure portions L constituting the stacked structure group. A plurality are formed. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, 16 charge storage layers CS are separately formed in the Y direction for one stacked structure portion L.

第1導電体層CG1は、図1に示すように、本実施形態では、電荷蓄積層CSの表面に接し、電荷蓄積層CSの上面全体を覆うように形成されており、メモリセルのゲート端子として機能する。本発明装置1の第1導電体層CG1は、電荷蓄積層CSと同様に、Y方向に最小加工寸法Fの幅を有し、積層構造群を構成する複数の積層構造部Lに亘ってY方向に分離して複数形成されている。また、本実施形態では、電荷蓄積層CSと同様に、16個の第1導電体層CG1が夫々Y方向に分離して形成されている。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the first conductor layer CG1 is formed so as to be in contact with the surface of the charge storage layer CS and cover the entire top surface of the charge storage layer CS. Function as. Like the charge storage layer CS, the first conductor layer CG1 of the device 1 of the present invention has a width of the minimum processing dimension F in the Y direction and extends over the plurality of stacked structure portions L constituting the stacked structure group. A plurality are formed separately in the direction. In the present embodiment, as in the charge storage layer CS, the 16 first conductor layers CG1 are formed separately in the Y direction.

以上のように、積層構造部L、電荷蓄積層CS及び第1導電体層CG1を構成することにより、1つの積層構造部Lの1つの半導体層について、1対のメモリセルが、Y方向に16組構成される。また、2個の積層構造部L1及びL2を備えることから、1対のメモリセルが、Z方向に2組構成される。   As described above, by forming the stacked structure portion L, the charge storage layer CS, and the first conductor layer CG1, a pair of memory cells in one semiconductor layer of the stacked structure portion L are arranged in the Y direction. There are 16 sets. In addition, since two stacked structure portions L1 and L2 are provided, two pairs of memory cells are configured in the Z direction.

〈選択トランジスタ〉
本実施形態の本発明装置1は、図1及び図2に示すように、積層構造部L1及びL2が、更に、1対の側面に1対の選択トランジスタの複数を備える構成となっている。
<Selection transistor>
As shown in FIGS. 1 and 2, the inventive device 1 of the present embodiment is configured such that the stacked structure portions L <b> 1 and L <b> 2 further include a plurality of a pair of selection transistors on a pair of side surfaces.

より詳細には、本実施形態の積層構造部L1及びL2は、側面の両方に接しY方向に一定の幅を有するように形成された第2導電体層CG2を備えている。ここでは、第2導電体層CG2のY方向の幅は、第1導電体層CG1と同様に、最小加工寸法Fとなっている。また、本実施形態の第2導電体層CG2は、2個の積層構造部L1及びL2に対してY方向に分離して複数形成されている。尚、本実施形態の選択トランジスタの構成は、上述したメモリセルの構成と同じであり、第2導電体層CG2の半導体基板10側に電荷蓄積層CSを備えて構成されている。   More specifically, the stacked structure portions L1 and L2 of the present embodiment include a second conductor layer CG2 formed so as to be in contact with both side surfaces and have a certain width in the Y direction. Here, the width in the Y direction of the second conductor layer CG2 is the minimum processing dimension F as in the first conductor layer CG1. Further, a plurality of second conductor layers CG2 of the present embodiment are formed separately in the Y direction with respect to the two stacked structure portions L1 and L2. Note that the configuration of the selection transistor of the present embodiment is the same as the configuration of the memory cell described above, and includes a charge storage layer CS on the semiconductor substrate 10 side of the second conductor layer CG2.

積層構造部L1及びL2の各半導体層LS1及びLS2は、図1(b)に示すように、更に、第2導電体層CG2で側面が覆われている半導体層LS1及びLS2の内部領域にチャネル領域A1が形成され、第1導電体層CG1または第2導電体層CG2で側面が覆われていない半導体層LS1及びLS2の内部領域の内、第2導電体層CG2のY方向の両側部分に、N型のソースドレイン領域A2が形成されている。そして、第2導電体層CG2のY方向の両側部分のソースドレイン領域A2、及び、第2導電体層CG2により、積層構造部L1及びL2の1対の側面に、1つの半導体層に対し、1対の選択トランジスタが構成されている。   As shown in FIG. 1B, each of the semiconductor layers LS1 and LS2 of the stacked structure portions L1 and L2 has a channel in an internal region of the semiconductor layers LS1 and LS2 whose side surfaces are covered with the second conductor layer CG2. A region A1 is formed, and in the inner regions of the semiconductor layers LS1 and LS2 whose side surfaces are not covered by the first conductor layer CG1 or the second conductor layer CG2, both sides in the Y direction of the second conductor layer CG2 are formed. N-type source / drain regions A2 are formed. Then, the source / drain region A2 on both sides in the Y direction of the second conductor layer CG2 and the second conductor layer CG2 form a pair of side surfaces of the stacked structure portions L1 and L2 with respect to one semiconductor layer. A pair of selection transistors is configured.

〈回路構成〉
続いて、本発明装置1のメモリセル及び選択トランジスタの接続構成について、図1及び図2を基に説明する。尚、本実施形態では、簡単のために、積層構造部Lが2個形成されている場合について説明する。
<Circuit configuration>
Subsequently, the connection configuration of the memory cell and the select transistor of the device 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, for the sake of simplicity, a case where two laminated structures L are formed will be described.

本発明装置1は、上述したように、図1及び図2に示すように、複数のメモリセルと、処理対象のメモリセルを選択するための選択トランジスタと、処理対象のメモリセルを選択するための制御線を備えて構成されている。   As described above, the device 1 of the present invention selects a plurality of memory cells, a selection transistor for selecting a memory cell to be processed, and a memory cell to be processed as shown in FIGS. The control line is configured.

本実施形態の本発明装置1は、上述したように、図2に示すように、2つの積層構造部L1及びL2を備え、1つの積層構造部Lに形成されるメモリセルが1つのメモリセルブロックを構成している。本発明装置1は、図1に示すように、メモリセルの夫々が、積層構造部Lの側面別、半導体層LS1及びLS2別に設定されたメモリセルユニットUに分類され、同一のメモリセルユニットUを構成するメモリセルの夫々が、Y方向に隣接するソースドレイン領域A2同士を接続して直列接続される構成となっている。   As described above, the inventive device 1 of the present embodiment includes two stacked structure portions L1 and L2 as shown in FIG. 2, and one memory cell is formed in one stacked structure portion L. Configure the block. As shown in FIG. 1, the device 1 of the present invention is classified into memory cell units U in which each of the memory cells is set according to the side surface of the stacked structure portion L and according to the semiconductor layers LS1 and LS2, and the same memory cell unit U Are connected in series by connecting the source / drain regions A2 adjacent to each other in the Y direction.

ここで、本実施形態では、上述したように、1つの積層構造部Lが2層の半導体層LS1及びLS2を備えることから、積層構造部Lの夫々について、4つのメモリセルユニットU11〜U14が設定されている。半導体層LS1には、メモリセルユニットU11とU14(図示せず)が対になるように設定され、半導体層LS2には、メモリセルユニットU12とU13(図示せず)が対になるように設定されている。尚、メモリセルユニットU11とU12の間、及び、メモリセルユニットU13とU14の間は、絶縁体層LI2によって電気的に絶縁され、メモリセルユニットU12とU13の間は、絶縁体層LI3によって電気的に絶縁されている。また、本実施形態では、上述したように、積層構造部Lは、1対のメモリセルがY方向に16組構成されており、1つのメモリセルユニットUは16個のメモリセルCT0k〜CT15k(k=1〜メモリセルユニット数4)の直列接続で構成されている。また、メモリセルCT0k〜CT15kのゲート端子(第1導電体層CG1)は、夫々が、対応するワード線WL0〜WL15に接続されている。   Here, in the present embodiment, as described above, since one stacked structure portion L includes two semiconductor layers LS1 and LS2, four memory cell units U11 to U14 are provided for each stacked structure portion L. Is set. The semiconductor layer LS1 is set so that memory cell units U11 and U14 (not shown) are paired, and the semiconductor layer LS2 is set so that memory cell units U12 and U13 (not shown) are paired. Has been. The memory cell units U11 and U12 and the memory cell units U13 and U14 are electrically insulated by the insulator layer LI2, and the memory cell units U12 and U13 are electrically insulated by the insulator layer LI3. Is electrically insulated. In the present embodiment, as described above, the stacked structure portion L includes 16 pairs of memory cells in the Y direction, and one memory cell unit U includes 16 memory cells CT0k to CT15k ( k = 1 to the number of memory cell units 4). Further, the gate terminals (first conductor layer CG1) of the memory cells CT0k to CT15k are respectively connected to the corresponding word lines WL0 to WL15.

本発明装置1は、図1に示すように、選択トランジスタの夫々が、積層構造部Lの側面別、半導体送別に設定された選択トランジスタ群に分類され、同一の選択トランジスタ群を構成する選択トランジスタの夫々が、Y方向に隣接するソースドレイン領域A2同士を接続して直列接続される構成となっている。尚、選択トランジスタ群は、夫々、積層構造部L夫々の半導体層の数をNとした場合に、N+2個の選択トランジスタで構成される。ここで、本実施形態では、半導体層の数が2層であることから、各選択トランジスタ群を構成する選択トランジスタの数は、2+2=4個となる。   In the device 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, each of the selection transistors is classified into a selection transistor group set according to the side surface of the stacked structure portion L and according to the semiconductor transmission, and the selection transistor constituting the same selection transistor group Are connected in series by connecting the source / drain regions A2 adjacent to each other in the Y direction. The selection transistor group includes N + 2 selection transistors, where N is the number of semiconductor layers in each stacked structure portion L. Here, in this embodiment, since the number of semiconductor layers is two, the number of selection transistors constituting each selection transistor group is 2 + 2 = 4.

更に、本発明装置1は、選択対象のメモリセルユニットUが形成された積層構造部Lの側面の一方を選択するための1対の第1選択制御線と、選択対象のメモリセルユニットUが形成された半導体層を選択するために、半導体層LS1及びLS2別に構成されたN本の第2選択制御線と、を備えて構成されている。   Furthermore, the device 1 of the present invention includes a pair of first selection control lines for selecting one of the side surfaces of the stacked structure portion L on which the memory cell unit U to be selected is formed, and a memory cell unit U to be selected. In order to select the formed semiconductor layer, N second selection control lines configured separately for the semiconductor layers LS1 and LS2 are provided.

本発明装置1は、図1及び図2に示すように、同じ側面の同じ半導体層に形成されたメモリセルユニットUと選択トランジスタ群が、Y方向に隣接するソースドレイン領域A2同士を接続して直列接続されている。更に、同じ積層構造部Lに形成された選択トランジスタ群は、ソースドレイン領域A2によりメモリセルユニットUに接続されていない端部が、共通のビット線に接続され、選択トランジスタ群を構成する選択トランジスタの内、2個の選択トランジスタのゲート端子が対応する第1選択制御線SGi(i=1、2)に、N個の選択トランジスタのゲート端子が対応する第2選択制御線SGj(j=3〜N+2)に夫々接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the device 1 of the present invention has a memory cell unit U and a select transistor group formed in the same semiconductor layer on the same side surface, and connects the source / drain regions A2 adjacent to each other in the Y direction. They are connected in series. Further, the selection transistor group formed in the same stacked structure portion L has a selection transistor that constitutes the selection transistor group in which the end portion not connected to the memory cell unit U by the source / drain region A2 is connected to the common bit line. Of the two selection transistors, the second selection control line SGj (j = 3) corresponding to the first selection control line SGi (i = 1, 2) corresponding to the gate terminal of the two selection transistors. To N + 2).

より具体的には、図1に示す積層構造部L1のメモリセルユニットU11及びメモリセルユニットU12が形成されている側面を選択するための選択トランジスタST11〜ST14のゲート端子が、第1選択制御線SG1に接続されており、他の側面を選択するための選択トランジスタST21〜ST24のゲート端子が、第1選択制御線SG2に接続されている。また、半導体層LS2に形成されたメモリセルを選択するための選択トランジスタST31〜ST34のゲート端子が第2選択制御線SG3に接続されており、半導体層LS1に形成されたメモリセルを選択するための選択トランジスタST41〜ST44のゲート端子が第2選択制御線SG4に、夫々接続されている。   More specifically, the gate terminals of the select transistors ST11 to ST14 for selecting the side surface on which the memory cell unit U11 and the memory cell unit U12 of the stacked structure portion L1 shown in FIG. The gate terminals of the selection transistors ST21 to ST24 that are connected to SG1 and select other side surfaces are connected to the first selection control line SG2. In addition, the gate terminals of the selection transistors ST31 to ST34 for selecting the memory cells formed in the semiconductor layer LS2 are connected to the second selection control line SG3, so that the memory cells formed in the semiconductor layer LS1 are selected. The gate terminals of the selection transistors ST41 to ST44 are connected to the second selection control line SG4, respectively.

また、図2において、破線円で示す選択トランジスタST11、ST12、ST23、ST24、ST32、ST33、ST41、ST44が、ノーマリーオン型のトランジスタで構成され、他の選択トランジスタST01〜04、ST13、ST14、ST21、ST22、ST31、ST34、ST42、ST43が、ノーマリーオフ型のトランジスタで構成されている。図2において、メモリセルブロックMB2の構成は、メモリセルブロックMB1の構成と同じである。尚、破線円で示す選択トランジスタをノーマリーオフ型のトランジスタで構成し、他の選択トランジスタをノーマリーオン型のトランジスタで構成するようにしても良い。   In FIG. 2, selection transistors ST11, ST12, ST23, ST24, ST32, ST33, ST41, ST44 indicated by broken-line circles are normally on transistors, and other selection transistors ST01-04, ST13, ST14. , ST21, ST22, ST31, ST34, ST42, ST43 are normally-off transistors. In FIG. 2, the configuration of the memory cell block MB2 is the same as the configuration of the memory cell block MB1. Note that the selection transistor indicated by a broken-line circle may be a normally-off transistor, and the other selection transistors may be normally-on transistors.

尚、ノーマリーオン型の選択トランジスタは、ゲート端子に接続された選択制御線の電圧(選択トランジスタのゲート電圧)が選択状態であるか非選択状態であるかに拘わらず、オン状態となる。ノーマリーオフ型の選択トランジスタは、ゲート端子に接続された選択制御線の電圧が選択状態である場合にオン状態となり、ゲート端子に接続された選択制御線の電圧が非選択状態である場合に、オフ状態となる。   Note that the normally-on type selection transistor is turned on regardless of whether the voltage of the selection control line connected to the gate terminal (the gate voltage of the selection transistor) is in a selected state or a non-selected state. A normally-off type select transistor is turned on when the voltage of the selection control line connected to the gate terminal is in the selected state, and is selected when the voltage of the selection control line connected to the gate terminal is not selected. It will be in an off state.

このように構成することにより、第1選択制御線SG1及びSG2、第2選択制御線SG3及びSG4を適切に選択することで、処理対象のメモリセルを含むメモリセルユニットUを選択することができ、ワード線WL0〜15を適切に選択することで、第1選択制御線SG1及びSG2、第2選択制御線SG3及びSG4によって選択されたメモリセルユニットU内の処理対象の選択メモリセルを適切に選択することができる。   With this configuration, the memory cell unit U including the memory cell to be processed can be selected by appropriately selecting the first selection control lines SG1 and SG2 and the second selection control lines SG3 and SG4. By appropriately selecting the word lines WL0 to WL15, the selected memory cell to be processed in the memory cell unit U selected by the first selection control lines SG1 and SG2 and the second selection control lines SG3 and SG4 is appropriately selected. You can choose.

具体的には、例えば、メモリセルユニットU11を選択する場合、第1選択制御線SG2及び第2選択制御線SG3を選択することにより、ノーマリーオフ型のトランジスタである選択トランジスタST21及びST31をオン状態にする。ノーマリーオン型のトランジスタである選択トランジスタST11は、第1選択制御線SG1が非選択の状態で、選択トランジスタST41は、第2選択制御線SG4が非選択の状態でオン状態となる。尚、メモリセルユニットU12は、選択トランジスタST42が、メモリセルユニットU13は、選択トランジスタST13及びST43が、メモリセルユニットU14は、選択トランジスタST14が、夫々、オフ状態となるので、選択されない。これにより、メモリセルユニットU11のみを選択できる。   Specifically, for example, when selecting the memory cell unit U11, by selecting the first selection control line SG2 and the second selection control line SG3, the selection transistors ST21 and ST31 which are normally-off transistors are turned on. Put it in a state. The selection transistor ST11, which is a normally-on type transistor, is turned on when the first selection control line SG1 is not selected, and the selection transistor ST41 is turned on when the second selection control line SG4 is not selected. The memory cell unit U12 is not selected because the selection transistor ST42, the memory cell unit U13, the selection transistors ST13 and ST43, and the memory cell unit U14, the selection transistor ST14, are off. Thereby, only the memory cell unit U11 can be selected.

同様に、メモリセルユニットU12を選択する場合は、第1制御線SG2と第2制御線SG4を、メモリセルユニットU13を選択する場合は、第1制御線SG1と第2制御線SG4を、メモリセルユニットU14を選択する場合は、第1制御線SG1と第2制御線SG3を、夫々選択する。   Similarly, when selecting the memory cell unit U12, the first control line SG2 and the second control line SG4 are selected. When selecting the memory cell unit U13, the first control line SG1 and the second control line SG4 are stored in the memory. When selecting the cell unit U14, the first control line SG1 and the second control line SG3 are selected.

更に、本実施形態では、図2に示すように、積層構造部L1及びL2は、夫々、積層構造部L別に設定された選択トランジスタST0k(1〜4)を備えて構成されており、メモリセルユニットU0kの選択トランジスタ群に接続されていないソースドレイン領域A2と、Y方向に隣接する選択トランジスタST0kのソースドレイン領域A2とを接続して直列接続される構成となっている。また、選択トランジスタST0kのメモリセルユニットU0kと接続されていないソースドレイン領域A2は、メモリセルアレイ内で共通のソース線SLに接続されている。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, each of the stacked structure portions L1 and L2 includes a select transistor ST0k (1 to 4) set for each stacked structure portion L, and the memory cell. The source / drain region A2 not connected to the selection transistor group of the unit U0k and the source / drain region A2 of the selection transistor ST0k adjacent in the Y direction are connected and connected in series. The source / drain region A2 of the selection transistor ST0k that is not connected to the memory cell unit U0k is connected to a common source line SL in the memory cell array.

〈製造方法〉
次に、本発明方法について、図4〜図7を基に説明する。ここで、図4〜図7は、本発明方法の各工程における本発明装置1の半導体基板10の表面に垂直な断面を部分的に示している。より具体的には、図4(a)、図5(a)、図6(a)及び図7(a)は、図1に示すA−A’を含む垂直断面を、図4(b)、図5(b)、図6(b)及び図7(b)は、図1に示すB−B’を含む垂直断面を、図4(c)、図5(c)、図6(c)及び図7(c)は、図1に示すC−C’を含む垂直断面を、図4(d)、図5(d)、図6(d)及び図7(d)は、図1に示すD−D’を含む垂直断面を、夫々示している。
<Production method>
Next, the method of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7 partially show a cross section perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 10 of the device 1 of the present invention in each step of the method of the present invention. More specifically, FIG. 4 (a), FIG. 5 (a), FIG. 6 (a) and FIG. 7 (a) show a vertical cross section including AA ′ shown in FIG. 5 (b), FIG. 6 (b), and FIG. 7 (b) are vertical cross sections including BB ′ shown in FIG. 1, and FIG. 4 (c), FIG. 5 (c), FIG. ) And FIG. 7C are vertical cross sections including CC ′ shown in FIG. 1, and FIGS. 4D, 5D, 6D, and 7D are FIGS. The vertical cross sections including DD ′ shown in FIG.

本発明方法では、先ず、積層膜L’を形成する積層膜形成工程を実行する。具体的には、積層膜形成工程は、絶縁層LI1、LI2、LI3を構成する絶縁材料を堆積する絶縁材料堆積工程と、半導体層LS1、LS2を構成する半導体材料を堆積する半導体材料堆積工程と、を有し、最初と最後に絶縁材料堆積工程を実行するように、絶縁材料堆積工程と半導体材料堆積工程を交互に所定回数実行する。   In the method of the present invention, first, a laminated film forming step for forming the laminated film L ′ is performed. Specifically, the laminated film forming step includes an insulating material deposition step for depositing an insulating material constituting the insulating layers LI1, LI2, and LI3, and a semiconductor material deposition step for depositing a semiconductor material constituting the semiconductor layers LS1 and LS2. The insulating material deposition step and the semiconductor material deposition step are alternately performed a predetermined number of times so that the insulating material deposition step is performed first and last.

具体的には、ここでは、3回の絶縁材料堆積工程と2回の半導体材料堆積工程を実行して、積層膜L’を形成する。各絶縁材料堆積工程では、CVD法 (ChemicAl VApor Deposition)により、例えば、膜厚が10nm〜50nmの酸化膜LI1’、LI2’、LI3’を形成する。尚、酸化膜LI1’、LI2’、LI3’(絶縁層LI1、LI2、LI3)の膜厚は、プロセスやトランジスタ特性等に応じて、半導体基板10と半導体層LS1との間、半導体層LS1と半導体層LS2との間、及び、半導体層LS2と電荷蓄積層CSとの間が良好に絶縁されるように設定する。   Specifically, here, the laminated film L ′ is formed by executing three insulating material deposition steps and two semiconductor material deposition steps. In each insulating material deposition step, for example, oxide films LI1 ', LI2', and LI3 'having a film thickness of 10 nm to 50 nm are formed by a CVD method (Chemical VA por Deposition). The film thicknesses of the oxide films LI1 ′, LI2 ′, LI3 ′ (insulating layers LI1, LI2, LI3) depend on the process, transistor characteristics, etc., between the semiconductor substrate 10 and the semiconductor layer LS1, and between the semiconductor layers LS1 and LS1. It is set so that the semiconductor layer LS2 and the semiconductor layer LS2 and the charge storage layer CS are well insulated from each other.

各半導体材料堆積工程では、CVD法により、直前に実行された絶縁材料堆積工程で形成した酸化膜LIh’(h=1、2)上に、例えば、膜厚が10nm〜100nmの多結晶シリコン膜LSh’(h=1、2)を形成する。尚、多結晶シリコン膜LS1’及びLS2’(半導体層LS1及びLS2)の膜厚は、膜厚がメモリセル及び選択トランジスタのチャネル幅となることを考慮して、所望のトランジスタ特性が得られるように設定する。また、当該半導体材料堆積工程は、シリコンをエピタキシャル成長させて多結晶シリコン膜LSh’を形成するように構成しても良い。引き続き、多結晶シリコン膜LSh’の形成後、多結晶シリコン膜LSh’の全面にボロン等のP型不純物をイオン注入する。ここでは、P型不純物のドーズ量が、1×1016cmから1×1019cm程度になるように調整する。 In each semiconductor material deposition step, for example, a polycrystalline silicon film having a film thickness of 10 nm to 100 nm is formed on the oxide film LIh ′ (h = 1, 2) formed in the insulating material deposition step performed immediately before by the CVD method. LSh ′ (h = 1, 2) is formed. It should be noted that the polycrystalline silicon films LS1 ′ and LS2 ′ (semiconductor layers LS1 and LS2) are formed so that desired transistor characteristics can be obtained in consideration of the film thickness being the channel width of the memory cell and the select transistor. Set to. Further, the semiconductor material deposition step may be configured to epitaxially grow silicon to form the polycrystalline silicon film LSh ′. Subsequently, after the formation of the polycrystalline silicon film LSh ′, a P-type impurity such as boron is ion-implanted into the entire surface of the polycrystalline silicon film LSh ′. Here, the dose amount of the P-type impurity is adjusted to be about 1 × 10 16 cm 3 to about 1 × 10 19 cm 3 .

続いて、図4に示すように、積層膜L’を畝状に形成するための第1マスクR1を積層膜L’上に形成し、図5に示すように、積層膜L’をエッチングして、積層構造部Lを形成する積層構造部形成工程を実行する。尚、本実施形態では、積層構造部形成工程と共に、選択トランジスタをノーマリーオン型またはノーマリーオフ型にするための選択トランジスタ形成工程を実行する。   Subsequently, as shown in FIG. 4, a first mask R1 for forming the laminated film L ′ in a bowl shape is formed on the laminated film L ′, and the laminated film L ′ is etched as shown in FIG. Then, a laminated structure portion forming step for forming the laminated structure portion L is executed. In the present embodiment, the selection transistor forming step for making the selection transistor a normally-on type or a normally-off type is executed together with the stacked structure portion forming step.

具体的には、先ず、積層膜L’の全面に膜厚が50nm程度の窒化膜を形成し、フォトリソグラフィにより窒化膜のパターニングを行い、第1マスクR1を形成する第1マスク形成処理を行う。続いて、窒化膜で形成された第1マスクR1を用い、積層膜L’の内、絶縁膜LI3’と多結晶シリコン膜LS2’をエッチングする。   Specifically, first, a nitride film having a film thickness of about 50 nm is formed on the entire surface of the laminated film L ′, the nitride film is patterned by photolithography, and a first mask forming process for forming the first mask R1 is performed. . Subsequently, the insulating film LI3 'and the polycrystalline silicon film LS2' in the stacked film L 'are etched using the first mask R1 formed of a nitride film.

引き続き、図2に示すように、積層構造部L1の上段の半導体層LS2に形成されるメモリセルを選択するための第2選択制御線SG3に接続される選択トランジスタST32及びST33をノーマリーオン型にするための第1処理を行う。   Subsequently, as shown in FIG. 2, select transistors ST32 and ST33 connected to the second selection control line SG3 for selecting a memory cell formed in the upper semiconductor layer LS2 of the stacked structure portion L1 are normally on. A first process is performed for the purpose.

より詳細には、フォトリソグラフィにより、選択トランジスタST32及びST33が形成される積層構造部L1の側面に相当する領域、即ち、積層構造部L1を構成する多結晶シリコン膜LS2’の側面の内、選択トランジスタST32及びST33が形成される両側側面部分(第1部分領域)に対し、N型不純物をイオン注入するための開口部を有するフォトレジストを形成する。そして、積層構造部L1を構成する多結晶シリコン膜LS2’の第1部分領域に、リン等のN型不純物を斜め上方からイオン注入し、フォトレジストを除去する。これにより、選択トランジスタST32及びST33は、ノーマリーオン型となる。   More specifically, a region corresponding to the side surface of the stacked structure portion L1 where the selection transistors ST32 and ST33 are formed by photolithography, that is, the side surface of the polycrystalline silicon film LS2 ′ constituting the stacked structure portion L1 is selected. A photoresist having an opening for implanting ions of N-type impurities is formed on both side surface portions (first partial regions) where the transistors ST32 and ST33 are formed. Then, an N-type impurity such as phosphorus is ion-implanted obliquely from above into the first partial region of the polycrystalline silicon film LS2 'constituting the stacked structure portion L1, and the photoresist is removed. As a result, the select transistors ST32 and ST33 are normally on.

引き続き、積層構造部L1の下段の半導体層LS1に形成されるメモリセルを選択するための第2選択制御線SG4に接続される選択トランジスタST42及びST43をノーマリーオフ型にするための第2処理を行う。   Subsequently, the second process for making the select transistors ST42 and ST43 connected to the second selection control line SG4 for selecting the memory cells formed in the lower semiconductor layer LS1 of the stacked structure portion L1 be normally off type I do.

より詳細には、フォトリソグラフィにより、積層構造部L1を構成する多結晶シリコン膜LS2’の両側側面の内、選択トランジスタST42及びST43が形成される両側側面部分(第2部分領域)に対し、P型不純物をイオン注入するための開口部を有するフォトレジストを形成する。そして、積層構造部L1を構成する多結晶シリコン膜LS2’の第2部分領域に、ボロン等のP型不純物を斜め上方からイオン注入し、フォトレジストを除去する。これにより、選択トランジスタST42及びST43は、ノーマリーオフ型となる。尚、本実施形態では、後述する第3処理で、当該第2部分領域に対し、N型不純物がイオン注入される構成となっているため、当該N型不純物による影響を相殺させることが可能な程度に、P型不純物の注入量を設定する。   In more detail, by photolithography, P on both side surface portions (second partial regions) where the select transistors ST42 and ST43 are formed on both side surfaces of the polycrystalline silicon film LS2 ′ constituting the stacked structure portion L1. A photoresist having an opening for ion implantation of type impurities is formed. Then, a P-type impurity such as boron is ion-implanted from obliquely above into the second partial region of the polycrystalline silicon film LS2 'constituting the stacked structure portion L1, and the photoresist is removed. As a result, the select transistors ST42 and ST43 are normally off. In the present embodiment, since the N-type impurity is ion-implanted into the second partial region in the third process described later, the influence of the N-type impurity can be offset. The implantation amount of the P-type impurity is set to the extent.

引き続き、第1マスク形成処理で形成した第1マスクR1を用い、積層膜L’の内、絶縁膜LI2’、多結晶シリコン膜LS1’、絶縁膜LI1’をエッチングし、第1マスクR1(窒化膜)をリン酸で除去する。これにより、図5に示すように、積層構造部Lが形成される。   Subsequently, using the first mask R1 formed by the first mask formation process, the insulating film LI2 ′, the polycrystalline silicon film LS1 ′, and the insulating film LI1 ′ in the stacked film L ′ are etched, and the first mask R1 (nitriding) The membrane) is removed with phosphoric acid. Thereby, as shown in FIG. 5, the laminated structure part L is formed.

引き続き、図2に示すように、積層構造部L1の側面を選択するための第1選択制御線SG1に接続される選択トランジスタST11及びST12、及び、第2選択制御線SG4に接続されるST41をノーマリーオン型にするための第3処理を行う。   Subsequently, as shown in FIG. 2, selection transistors ST11 and ST12 connected to the first selection control line SG1 for selecting the side surface of the stacked structure portion L1, and ST41 connected to the second selection control line SG4 are connected. A third process is performed to obtain a normally-on type.

より詳細には、フォトリソグラフィにより、選択トランジスタST11〜ST14、ST41〜ST44が形成される積層構造部L1の側面に相当する領域、即ち、積層構造部L1を構成する多結晶シリコン膜LS1’及びLS2’の側面の内、選択トランジスタST11〜ST14、ST41〜ST44が形成される両側側面部分(第3部分領域)に対し、N型不純物をイオン注入するための開口部を有するフォトレジストを形成する。そして、積層構造部L1のZ方向に垂直な側面に対し、選択トランジスタST11、ST12、ST41及びST42が形成される側の斜め上方から、リン等のN型不純物をイオン注入し、フォトレジストを除去する。これにより、選択トランジスタST11、ST12、ST41及びST42が形成される側面に対してのみN型不純物がイオン注入されることとなり、選択トランジスタST11、ST12及びST41は、ノーマリーオン型となる。選択トランジスタST42は、上述したように、第2処理において、当該第3処理でイオン注入されるN型不純物による影響を相殺することが可能な程度にP型不純物の注入量を調整していることから、ノーマリーオフ型に維持される。   More specifically, regions corresponding to the side surfaces of the stacked structure portion L1 where the select transistors ST11 to ST14 and ST41 to ST44 are formed by photolithography, that is, the polycrystalline silicon films LS1 ′ and LS2 constituting the stacked structure portion L1. A photoresist having an opening for ion implantation of N-type impurities is formed on both side surface portions (third partial regions) where the select transistors ST11 to ST14 and ST41 to ST44 are formed. Then, N-type impurities such as phosphorus are ion-implanted from the upper side on the side where the select transistors ST11, ST12, ST41, and ST42 are formed on the side surface perpendicular to the Z direction of the stacked structure portion L1, and the photoresist is removed. To do. As a result, the N-type impurity is ion-implanted only to the side surface where the selection transistors ST11, ST12, ST41, and ST42 are formed, and the selection transistors ST11, ST12, and ST41 are normally on. As described above, the selection transistor ST42 adjusts the implantation amount of the P-type impurity to such an extent that the influence of the N-type impurity ion-implanted in the third processing can be offset in the second processing. Therefore, it is maintained in a normally-off type.

引き続き、図2に示すように、積層構造部L1の側面を選択するための第1選択制御線SG2に接続される選択トランジスタST23及びST24、及び、第2選択制御線SG4に接続されるST44をノーマリーオン型にするための第4処理を行う。当該選択トランジスタ形成工程の第4処理を実行することにより、積層構造部L1の全ての選択トランジスタST11〜14、ST21〜24、ST31〜34、ST41〜44を、所望のノーマリーオン型またはノーマリーオフ型に設定することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 2, selection transistors ST23 and ST24 connected to the first selection control line SG2 for selecting the side surface of the stacked structure portion L1, and ST44 connected to the second selection control line SG4 are added. A fourth process is performed to obtain a normally-on type. By performing the fourth process of the selection transistor forming step, all the selection transistors ST11 to 14, ST21 to 24, ST31 to 34, and ST41 to 44 of the stacked structure portion L1 are made to have a desired normally-on type or normally. Can be set to off-type.

より詳細には、フォトリソグラフィにより、選択トランジスタST11〜ST14、ST41〜ST44が形成される積層構造部L1の側面に相当する領域、即ち、積層構造部L1を構成する多結晶シリコン膜LS1’及びLS2’の側面の内、選択トランジスタST21〜ST24、ST41〜ST44が形成される両側側面部分(第4部分領域)に対し、N型不純物をイオン注入するための開口部を有するフォトレジストを形成する。そして、積層構造部L1のZ方向に垂直な側面に対し、選択トランジスタST23、ST24、ST43及びST44が形成される側の斜め上方から、リン等のN型不純物をイオン注入し、フォトレジストを除去する。これにより、選択トランジスタST23、ST24、ST43及びST44が形成される側面に対してのみN型不純物がイオン注入されることとなり、選択トランジスタST23、ST24及びST44は、ノーマリーオン型となる。選択トランジスタST43は、上述したように、第2処理において、当該第4処理でイオン注入されるN型不純物による影響を相殺することが可能な程度にP型不純物の注入量を調整していることから、ノーマリーオフ型に維持される。   More specifically, regions corresponding to the side surfaces of the stacked structure portion L1 where the select transistors ST11 to ST14 and ST41 to ST44 are formed by photolithography, that is, the polycrystalline silicon films LS1 ′ and LS2 constituting the stacked structure portion L1. A photoresist having an opening for ion-implanting N-type impurities is formed on both side surface portions (fourth partial regions) where the select transistors ST21 to ST24 and ST41 to ST44 are formed. Then, N-type impurities such as phosphorus are ion-implanted from the upper side on the side where the select transistors ST23, ST24, ST43, and ST44 are formed on the side surface perpendicular to the Z direction of the stacked structure portion L1, and the photoresist is removed. To do. As a result, the N-type impurity is ion-implanted only into the side surface on which the select transistors ST23, ST24, ST43, and ST44 are formed, and the select transistors ST23, ST24, and ST44 are normally on. As described above, the selection transistor ST43 adjusts the implantation amount of the P-type impurity in the second process so that the influence of the N-type impurity ion-implanted in the fourth process can be offset. Therefore, it is maintained in a normally-off type.

続いて、図6に示すように、少なくとも積層構造部L1の側面に、電荷蓄積層CSを構成する誘電体材料を堆積する誘電体材料堆積工程を実行する。尚、本実施形態の電荷蓄積層CSは、ONO膜CS’で構成されており、2つの積層構造部L1及びL2の両方について、両側側面の全面に、ONO膜CS’を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 6, a dielectric material deposition step is performed in which a dielectric material constituting the charge storage layer CS is deposited at least on the side surface of the multilayer structure portion L1. Note that the charge storage layer CS of the present embodiment is composed of the ONO film CS ′, and the ONO film CS ′ is formed on the entire surface of both side surfaces of both of the two laminated structures L1 and L2.

更に、図6に示すように、少なくとも誘電体材料(ONO膜CS’)の表面に接し、積層構造部L及びONO膜CS’を覆うように、第1導電体層CG1を構成する導電体材料CG’を堆積する導電体材料堆積工程を実行する。ここで、本実施形態では、同じ導電体材料CG’により、選択トランジスタのゲート端子を構成する第2導電体層CG2を形成するように構成されており、2つの積層構造部L1及びL2の全面に形成された電荷蓄積層CSの全面に導電体材料CG’を堆積し、多結晶シリコン膜CG’を形成する。   Further, as shown in FIG. 6, the conductor material constituting the first conductor layer CG1 so as to be in contact with at least the surface of the dielectric material (ONO film CS ′) and cover the laminated structure portion L and the ONO film CS ′. Conductor material deposition step of depositing CG ′ is performed. Here, in the present embodiment, the same conductor material CG ′ is used to form the second conductor layer CG2 constituting the gate terminal of the selection transistor, and the entire surface of the two stacked structure portions L1 and L2 is formed. A conductive material CG ′ is deposited on the entire surface of the charge storage layer CS formed in (1) to form a polycrystalline silicon film CG ′.

引き続き、誘電体材料及び導電体材料CG’を、Y方向に一定の幅を有するように加工するための第2マスク(図示せず)を用い、誘電体材料と導電体材料CG’を加工して電荷蓄積層CSと第1導電体層CG1を形成する電荷蓄積層・導電体層形成工程を実行する。詳細には、第2マスクは、窒化膜で構成されており、メモリセルのゲート端子を構成する第1導電体層CG1及び電荷蓄積層CSと、選択トランジスタのゲート端子を構成する第2導電体層CG2の両方を形成可能なパターンを備えている。フォトリソグラフィにより、第2マスクを用いて誘電体材料と導電体材料CG’をエッチングすることにより、第1導電体層CG1及び電荷蓄積層CS、第2導電体層CG2を形成し、第2マスクをリン酸で除去する。   Subsequently, the dielectric material and the conductor material CG ′ are processed by using a second mask (not shown) for processing the dielectric material and the conductor material CG ′ so as to have a certain width in the Y direction. Then, a charge storage layer / conductor layer forming step for forming the charge storage layer CS and the first conductor layer CG1 is executed. Specifically, the second mask is made of a nitride film, and the first conductor layer CG1 and the charge storage layer CS constituting the gate terminal of the memory cell and the second conductor constituting the gate terminal of the selection transistor. A pattern capable of forming both of the layers CG2 is provided. The first conductor layer CG1, the charge storage layer CS, and the second conductor layer CG2 are formed by photolithography by etching the dielectric material and the conductor material CG ′ using the second mask, and the second mask. Are removed with phosphoric acid.

引き続き、図7に示すように、第1導電体層CG1で側面が覆われていない半導体層LS1及びLS2の少なくとも第1導電体層CG1のY方向の両側部分に、所定の注入角度でN型の不純物をイオン注入して、ソースドレイン領域A2を形成するソースドレイン領域形成工程を実行する。本実施形態では、更に、第2導電体層CG2のY方向の両側部分に、第1導電体層CG1と同じ注入角度でN型の不純物をイオン注入して、ソースドレイン領域A2を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 7, at least a portion of the semiconductor layers LS1 and LS2 whose side surfaces are not covered with the first conductor layer CG1 and at both sides in the Y direction of the first conductor layer CG1 are N-type at a predetermined implantation angle. A source / drain region forming step of forming the source / drain region A2 is performed by ion implantation of the impurity. In the present embodiment, the source / drain region A2 is further formed by ion-implanting N-type impurities at the same implantation angle as that of the first conductor layer CG1 on both sides in the Y direction of the second conductor layer CG2.

尚、本実施形態の本発明方法によって製造されたメモリセルは、図1に示すように、2F×2Fの面積に、1対のメモリセルを2組形成することができる。このため、実質的に、本発明装置のメモリセルの最小面積は、2F×2F÷(2×2)=Fとなり、特許文献1に記載のNAND型フラッシュメモリにおけるメモリセルの最小面積2Fと比較して、2倍の高集積化及び高密度化を達成することができる。 In the memory cell manufactured by the method of the present invention of this embodiment, two pairs of memory cells can be formed in an area of 2F × 2F as shown in FIG. Therefore, the minimum area of the memory cell of the device of the present invention is substantially 2F × 2F ÷ (2 × 2) = F 2 , and the minimum area 2F 2 of the memory cell in the NAND flash memory described in Patent Document 1 Compared to the above, double integration and high density can be achieved.

尚、本発明方法及び本発明装置1では、プロセス等の制約によるが、積層構造部Lの半導体層の数を増やすことができる。半導体層の数をNとすると、メモリセルの最小面積は、実質的に、2F×2F÷(2×N)=2F/Nとなり、高集積化及び高密度化を達成できる。 Note that, in the method of the present invention and the device 1 of the present invention, the number of semiconductor layers in the stacked structure portion L can be increased depending on the restrictions of the process and the like. When the number of semiconductor layers is N, the minimum area of the memory cell is substantially 2F × 2F ÷ (2 × N) = 2F 2 / N, and high integration and high density can be achieved.

〈別実施形態〉
〈1〉上記第1実施形態では、半導体層LS1及びLS2の導電型がP型、ソースドレイン領域A2の導電型がN型である場合について説明したが、半導体層LS1及びLS2の導電型がN型、ソースドレイン領域A2の導電型がP型で構成されていても良い。
<Another embodiment>
<1> In the first embodiment, the case where the semiconductor layers LS1 and LS2 have the P-type conductivity and the source / drain region A2 has the N-type conductivity has been described. However, the semiconductor layers LS1 and LS2 have the N-type conductivity type. The conductivity type of the source / drain region A2 may be P-type.

〈2〉上記第1実施形態では、本発明装置1が、2個の積層構造部L1及びL2を備える場合について説明したが、これに限るものではない。積層構造部Lの数は、本発明装置1の用途やプロセス等に応じて適切に設定する。   <2> In the first embodiment, the case where the device 1 of the present invention includes the two laminated structures L1 and L2 has been described. However, the present invention is not limited to this. The number of the laminated structure portions L is appropriately set according to the use and process of the device 1 of the present invention.

また、上記第1実施形態では、積層構造部Lを構成する半導体層の数が、全ての積層構造部Lで同じ場合について説明したが、これに限るものではなく、半導体層の数が異なる複数の積層構造部Lを備える構成にしても良い。   In the first embodiment, the case where the number of the semiconductor layers constituting the stacked structure portion L is the same in all the stacked structure portions L has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to adopt a configuration including the laminated structure portion L.

〈3〉また、上記第1実施形態では、積層構造部Lが2層の半導体層LS1及びLS2を備えて構成され、選択トランジスタ群が4個の選択トランジスタで構成されている場合について説明したが、これに限るものではない。積層構造部Lの半導体層の数は、本発明装置1の用途やプロセス等に応じて適切に設定し、選択トランジスタ群を構成する選択トランジスタの数は、積層構造部Lを構成する半導体層の層数に応じて設定する。例えば、図9または図10に示すように、積層構造部Lが4層の半導体層を備えて構成される場合は、選択トランジスタ群が6個の選択トランジスタで構成されるように設定しても良い。   <3> In the first embodiment, the laminated structure portion L is configured to include the two semiconductor layers LS1 and LS2, and the selection transistor group includes four selection transistors. However, it is not limited to this. The number of the semiconductor layers of the stacked structure portion L is appropriately set according to the application and process of the device 1 of the present invention, and the number of select transistors constituting the select transistor group is the number of the semiconductor layers forming the stacked structure portion L Set according to the number of layers. For example, as shown in FIG. 9 or FIG. 10, when the stacked structure portion L is configured to include four semiconductor layers, the selection transistor group may be configured to include six selection transistors. good.

尚、上記第1実施形態では、積層構造部Lの半導体層の数をNとした場合に、2本の第1選択制御線とN本の第2選択制御線を備える場合について説明したが、これに限るものはない。選択制御線の構成は、選択トランジスタの構成や配置に応じて設定する。   In the first embodiment, the case where the number of semiconductor layers of the stacked structure portion L is N is described as including two first selection control lines and N second selection control lines. There is no limit to this. The configuration of the selection control line is set according to the configuration and arrangement of the selection transistor.

〈4〉上記第1実施形態では、メモリセルユニットUが16個のメモリセルで構成されている場合について説明したが、これに限るものではない。メモリセルユニットUのメモリセルの数は、本発明装置1の用途やプロセス等に応じて適切に設定する。   <4> In the first embodiment, the case where the memory cell unit U is composed of 16 memory cells has been described. However, the present invention is not limited to this. The number of memory cells in the memory cell unit U is appropriately set according to the application, process, etc. of the device 1 of the present invention.

また、上記第1実施形態では、メモリセルユニットUを構成するメモリセルの数が、全ての積層構造部Lで同じ場合について説明したが、これに限るものではなく、メモリセルの数が異なる複数の積層構造部Lを備える構成にしても良い。   In the first embodiment, the case where the number of memory cells constituting the memory cell unit U is the same in all the stacked structure portions L has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to adopt a configuration including the laminated structure portion L.

〈5〉上記第1実施形態では、電荷蓄積層CSが、酸化膜と窒化膜と酸化膜からなるONO膜CS’(1つの第2単位積層膜で構成される第2積層膜)で構成される場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、複数の第2単位積層膜で構成される第2積層膜であっても良いし、酸化膜と窒化膜を第1単位積層膜とし、1または複数の第1単位積層膜で構成される第1積層膜で構成されていても良い。   <5> In the first embodiment, the charge storage layer CS is configured by an ONO film CS ′ (second stacked film formed of one second unit stacked film) including an oxide film, a nitride film, and an oxide film. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be a second laminated film constituted by a plurality of second unit laminated films, or an oxide film and a nitride film are used as the first unit laminated film, and constituted by one or a plurality of first unit laminated films. You may be comprised with the 1st laminated film.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す斜視図The perspective view which shows the schematic partial structural example of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on this invention 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセル及び選択トランジスタの概略接続構成例を示す等価回路図Equivalent circuit diagram showing a schematic connection configuration example of a memory cell and a select transistor of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す部分側面視図1 is a partial side view showing a schematic partial configuration example of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の各工程における不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the schematic partial structure example of the non-volatile semiconductor memory device in each process of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device concerning this invention 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の各工程における不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the schematic partial structure example of the non-volatile semiconductor memory device in each process of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device concerning this invention 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の各工程における不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the schematic partial structure example of the non-volatile semiconductor memory device in each process of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device concerning this invention 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の各工程における不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the schematic partial structure example of the non-volatile semiconductor memory device in each process of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device concerning this invention 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の別実施形態における不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows the schematic partial structure example of the non-volatile semiconductor memory device in another embodiment of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on this invention 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の別実施形態における選択メモリセルの接続構成例を示す等価回路図FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing a connection configuration example of selected memory cells in another embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の別実施形態における選択メモリセルの接続構成例を示す等価回路図FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing a connection configuration example of selected memory cells in another embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. 従来技術に係る不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示す斜視図The perspective view which shows the schematic example of a partial structure of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on a prior art

符号の説明Explanation of symbols

1 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置
10 半導体基板
A1 チャネル領域
A2 ソースドレイン領域
CG1 第1導電体層(制御ゲート)
CG2 第2導電体層(制御ゲート)
CG’ 導電体材料(多結晶シリコン膜)
CS 電荷蓄積層
CS’ ONO膜
CT メモリセル
L 積層構造部
L1 積層構造部
L2 積層構造部
L’ 積層膜
LI1 絶縁層
LS1 半導体層
LI2 絶縁層
LS2 半導体層
LI3 絶縁層
LI1’ 酸化膜
LS1’ 多結晶シリコン膜
LI2’ 酸化膜
LS2’ 多結晶シリコン膜
LI3’ 酸化膜
SL ソース線
SG0 選択制御線
SG1 選択制御線
SG2 選択制御線
SG3 選択制御線
SG4 選択制御線
ST 選択トランジスタ
U メモリセルユニット
WL ワード線
100 従来技術に係る不揮発性半導体記憶装置
101 絶縁膜
102 電荷保持部(フローティングゲート)
103 ソースドレイン領域
104 ソースドレイン領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present invention Semiconductor substrate A1 Channel region A2 Source / drain region CG1 First conductor layer (control gate)
CG2 Second conductor layer (control gate)
CG 'Conductor material (polycrystalline silicon film)
CS charge storage layer CS ′ ONO film CT memory cell L stacked structure portion L1 stacked structure portion L2 stacked structure portion L ′ stacked film LI1 insulating layer LS1 semiconductor layer LI2 insulating layer LS2 semiconductor layer LI3 insulating layer LI1 ′ oxide film LS1 ′ polycrystal Silicon film LI2 ′ oxide film LS2 ′ polycrystalline silicon film LI3 ′ oxide film SL source line SG0 selection control line SG1 selection control line SG2 selection control line SG3 selection control line SG4 selection control line ST selection transistor U memory cell unit WL word line 100 Nonvolatile semiconductor memory device 101 according to prior art Insulating film 102 Charge holding portion (floating gate)
103 Source / drain region 104 Source / drain region

Claims (11)

半導体基板上に、最下部及び最上部に絶縁層が配置されるように、前記絶縁層と半導体層が前記半導体基板表面に垂直な第1方向に沿って交互に積層された積層構造部と、電荷保持機能を有する電荷蓄積層と、ゲート端子を構成する第1導電体層と、を備え、
前記積層構造部が、1対の互いに対向する側面を備えて畝状に構成され、
前記電荷蓄積層が、前記積層構造部の1対の前記側面の両方に接し、前記側面内における前記半導体基板表面に平行な第2方向に一定の幅を有するように形成され、
前記第1導電体層が、前記電荷蓄積層表面に接し、前記積層構造部及び前記電荷蓄積層を覆うように形成され、
前記半導体層が、前記第1導電体層で前記側面が覆われていない前記半導体層の前記側面より内部領域の内、少なくとも前記第1導電体層の前記第2方向の両側部分に、前記第1導電体層で前記側面が覆われている前記半導体層の第1導電型とは異なる第2導電型のソースドレイン領域が形成され、
前記ソースドレイン領域、前記電荷蓄積層及び前記第1導電体層により、前記積層構造部の1対の前記側面に、1つの前記半導体層に対し、1対のメモリセルが構成されていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A stacked structure part in which the insulating layer and the semiconductor layer are alternately stacked along a first direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate, such that the insulating layer is disposed on the lowermost part and the uppermost part on the semiconductor substrate; A charge storage layer having a charge holding function, and a first conductor layer constituting a gate terminal,
The laminated structure portion is configured in a bowl shape with a pair of side surfaces facing each other,
The charge storage layer is formed to be in contact with both of the pair of side surfaces of the stacked structure portion and to have a certain width in a second direction parallel to the surface of the semiconductor substrate in the side surface;
The first conductor layer is in contact with the surface of the charge storage layer and is formed so as to cover the stacked structure portion and the charge storage layer;
The semiconductor layer has at least both sides of the first conductor layer in the second direction in an inner region from the side surface of the semiconductor layer that is not covered with the first conductor layer. A source / drain region of a second conductivity type different from the first conductivity type of the semiconductor layer, wherein the side surface is covered with one conductor layer;
A pair of memory cells for one semiconductor layer is formed on the pair of side surfaces of the stacked structure portion by the source / drain region, the charge storage layer, and the first conductor layer. A non-volatile semiconductor memory device.
前記積層構造部が、2以上の前記半導体層を備えて構成され、前記1対のメモリセルが前記第1方向に複数組構成されていることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。   2. The nonvolatile semiconductor device according to claim 1, wherein the stacked structure portion includes two or more semiconductor layers, and the pair of memory cells includes a plurality of pairs in the first direction. Storage device. 前記積層構造部の複数を、隣接する前記積層構造部の夫々が、一方の前記側面同士が互いに対向するように、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に配置した積層構造群を備え、
前記1対のメモリセルが、前記第3方向に複数組構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
A laminated structure in which a plurality of the laminated structure portions are arranged in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction so that each of the adjacent laminated structure portions has one side surface facing each other. With groups,
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of sets of the pair of memory cells are configured in the third direction.
前記電荷蓄積層及び前記第1導電体層が、1つの前記積層構造部に対して前記第2方向に分離して複数形成され、
前記1対のメモリセルが、前記第2方向に複数組構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of the charge storage layer and the first conductor layer are formed separately in the second direction with respect to one stacked structure portion;
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of sets of the pair of memory cells are configured in the second direction.
前記積層構造部の複数を、隣接する前記積層構造部の夫々が、一方の前記側面同士が互いに対向するように、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に配置した積層構造群を備え、
前記電荷蓄積層及び前記第1導電体層が、前記積層構造群を構成する複数の前記積層構造部に亘って前記第2方向に分離して複数形成され、
前記1対のメモリセルが、前記第2方向及び前記第3方向に複数組構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
A laminated structure in which a plurality of the laminated structure portions are arranged in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction so that each of the adjacent laminated structure portions has one side surface facing each other. With groups,
A plurality of the charge storage layers and the first conductor layers are formed separately in the second direction over the plurality of stacked structure portions constituting the stacked structure group,
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of sets of the pair of memory cells are configured in the second direction and the third direction. 4.
前記積層構造部の前記側面の両方に接し前記第2方向に一定の幅を有するように形成された前記第2導電体層を備え、
前記半導体層が、前記第1導電体層または第2導電体層で前記側面が覆われていない前記半導体層の前記内部領域の内、前記第2導電体層の前記第2方向の両側部分に、前記第2導電型の前記ソースドレイン領域が形成され、
前記第2導電体層の前記第2方向の両側部分の前記ソースドレイン領域、及び、前記第2導電体層により、前記積層構造部の1対の前記側面に、1つの前記半導体層に対し、1対の選択トランジスタが構成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The second conductor layer formed so as to be in contact with both of the side surfaces of the multilayer structure portion and to have a certain width in the second direction,
The semiconductor layer is formed on both side portions of the second conductor layer in the second direction in the inner region of the semiconductor layer, the side surfaces of which are not covered with the first conductor layer or the second conductor layer. The source / drain region of the second conductivity type is formed;
The source / drain regions on both side portions of the second conductor layer in the second direction, and the second conductor layer, on one pair of the side surfaces of the stacked structure portion, with respect to one semiconductor layer, 6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein a pair of selection transistors is configured.
前記第2導電体層が、1または複数の前記積層構造部に対して前記第2方向に分離して複数形成され、
前記1対の選択トランジスタが、前記第2方向に複数組構成されてなり、
前記選択トランジスタの夫々が、前記積層構造部の側面別、前記半導体層別に設定された選択トランジスタ群に分類され、同一の前記選択トランジスタ群を構成する前記選択トランジスタの夫々が、前記第2方向に隣接する前記ソースドレイン領域同士を接続して直列接続され、
前記メモリセルの夫々が、前記積層構造部の側面別、前記半導体層別に設定されたメモリセルユニットに分類され、同一の前記メモリセルユニットを構成する前記メモリセルの夫々が、前記第2方向に隣接する前記ソースドレイン領域同士を接続して直列接続され、
同じ前記側面の同じ前記半導体層に形成された前記メモリセルユニットと前記選択トランジスタ群が、前記第2方向に隣接する前記ソースドレイン領域同士を接続して直列接続されていることを特徴とする請求項6に記載の不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of the second conductor layers are formed separately in the second direction with respect to one or a plurality of the stacked structure portions;
A plurality of sets of the pair of selection transistors in the second direction;
Each of the selection transistors is classified into a selection transistor group set for each side surface of the stacked structure portion and for each semiconductor layer, and each of the selection transistors constituting the same selection transistor group is arranged in the second direction. The adjacent source / drain regions are connected in series and connected in series,
Each of the memory cells is classified into a memory cell unit set for each side surface of the stacked structure portion and for each semiconductor layer, and each of the memory cells constituting the same memory cell unit is arranged in the second direction. The adjacent source / drain regions are connected in series and connected in series,
The memory cell unit and the selection transistor group formed in the same semiconductor layer on the same side surface are connected in series by connecting the source / drain regions adjacent to each other in the second direction. Item 7. The nonvolatile semiconductor memory device according to Item 6.
前記積層構造群が、前記半導体層の数が同じ前記積層構造部の複数で構成され、
前記選択トランジスタ群が、夫々、前記積層構造部夫々の前記半導体層の数をNとした場合に、N+2個の前記選択トランジスタで構成され、
選択対象の前記メモリセルユニットが形成された前記積層構造部の側面の一方を選択するための1対の第1選択制御線と、
選択対象の前記メモリセルユニットが形成された前記半導体層を選択するために、前記半導体層別に構成されたN本の第2選択制御線と、を備え、
同じ前記積層構造部に形成された前記選択トランジスタ群は、前記ソースドレイン領域により前記メモリセルユニットに接続されていない端部が、共通のビット線に接続され、前記選択トランジスタ群を構成する前記選択トランジスタの内、2個の前記選択トランジスタのゲート端子が対応する前記第1選択制御線に、N個の前記選択トランジスタのゲート端子が対応する前記第2選択制御線に夫々接続されていることを特徴とする請求項7に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The stacked structure group includes a plurality of the stacked structure portions having the same number of semiconductor layers,
The selection transistor group is composed of N + 2 selection transistors, where N is the number of the semiconductor layers in each of the stacked structure portions,
A pair of first selection control lines for selecting one of the side surfaces of the stacked structure portion on which the memory cell unit to be selected is formed;
N second selection control lines configured for each semiconductor layer to select the semiconductor layer in which the memory cell unit to be selected is formed, and
The selection transistor group formed in the same stacked structure portion is configured such that an end portion which is not connected to the memory cell unit by the source / drain region is connected to a common bit line, and constitutes the selection transistor group. Of the transistors, the gate terminals of two selection transistors are connected to the corresponding first selection control line, and the gate terminals of N selection transistors are connected to the corresponding second selection control line. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein:
前記選択トランジスタの夫々が、ノーマリーオフ型またはノーマリーオン型の内の何れか一方で構成される第1選択トランジスタと、前記第1選択トランジスタとは異なる型の第2選択トランジスタの何れか一方で構成され、
前記第1選択制御線に接続する前記選択トランジスタの内、選択対象となる前記積層構造部の側面に形成された前記メモリセルユニットに接続する前記選択トランジスタが前記第1選択トランジスタで構成され、他の前記選択トランジスタが前記第2選択トランジスタで構成され、
前記第2選択制御線に接続する前記選択トランジスタの内、選択対象となる前記半導体層に形成された前記メモリセルユニットに接続する前記選択トランジスタが前記第1選択トランジスタで構成され、他の前記選択トランジスタが前記第2選択トランジスタで構成されていることを特徴とする請求項8に記載の不揮発性半導体記憶装置。
Each of the selection transistors is a first selection transistor configured to be either a normally-off type or a normally-on type, and one of a second selection transistor of a type different from the first selection transistor. Consisting of
Among the selection transistors connected to the first selection control line, the selection transistor connected to the memory cell unit formed on the side surface of the stacked structure portion to be selected is configured by the first selection transistor, and the other The selection transistor is composed of the second selection transistor,
Among the selection transistors connected to the second selection control line, the selection transistor connected to the memory cell unit formed in the semiconductor layer to be selected is configured by the first selection transistor, and the other selection transistors 9. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein a transistor is configured by the second selection transistor.
前記積層構造部が、前記絶縁層が酸化膜で構成され、前記半導体層が多結晶シリコン膜で構成され、
前記電荷蓄積層が、酸化膜と窒化膜を第1単位積層膜とし、1または複数の第1単位積層膜で構成される第1積層膜、または、酸化膜と窒化膜と酸化膜を第2単位積層膜とし、1または複数の第2単位積層膜で構成される第2積層膜の何れか一方で構成されていることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
In the stacked structure portion, the insulating layer is composed of an oxide film, the semiconductor layer is composed of a polycrystalline silicon film,
In the charge storage layer, an oxide film and a nitride film are used as a first unit laminated film, and a first laminated film including one or a plurality of first unit laminated films, or an oxide film, a nitride film, and an oxide film are formed as a second layer. The non-volatile device according to any one of claims 1 to 9, wherein the non-volatile layer is configured as one unit laminated film and one of a second laminated film constituted by one or a plurality of second unit laminated films. Semiconductor memory device.
請求項1〜10に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、
前記絶縁層を構成する絶縁材料を堆積する絶縁材料堆積工程と、前記半導体層を構成する半導体材料を堆積する半導体材料堆積工程と、を有し、最初と最後に前記絶縁材料堆積工程を実行するように、前記絶縁材料堆積工程と前記半導体材料堆積工程を交互に所定回数実行して、積層膜を形成する積層膜形成工程と、
前記積層膜を畝状に形成するための第1マスクを前記積層膜上に形成し、前記積層膜をエッチングして、前記積層構造部を形成する積層構造部形成工程と、
少なくとも前記積層構造部の前記側面に、前記電荷蓄積層を構成する誘電体材料を堆積する誘電体材料堆積工程と、
少なくとも前記誘電体材料の表面に接し、前記積層構造部及び前記誘電体材料を覆うように、前記第1導電体層を構成する導電体材料を堆積する導電体材料堆積工程と、
前記誘電体材料及び前記導電体材料を、前記第2方向に一定の幅を有するように加工するための第2マスクを用い、前記誘電体材料と前記導電体材料を加工して前記電荷蓄積層と前記第1導電体層を形成する電荷蓄積層・導電体層形成工程と、
前記第1導電体層で前記側面が覆われていない前記半導体層の少なくとも前記第1導電体層の前記第2方向の両側部分に、所定の注入角度で不純物をイオン注入して、前記ソースドレイン領域を形成するソースドレイン領域形成工程と、を実行することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1,
An insulating material deposition step for depositing an insulating material constituting the insulating layer; and a semiconductor material deposition step for depositing a semiconductor material constituting the semiconductor layer, wherein the insulating material deposition step is executed first and last. As described above, the insulating material deposition step and the semiconductor material deposition step are alternately performed a predetermined number of times to form a laminated film forming step,
Forming a first mask for forming the laminated film in a bowl shape on the laminated film, etching the laminated film to form the laminated structure part; and
A dielectric material deposition step of depositing a dielectric material constituting the charge storage layer on at least the side surface of the multilayer structure; and
A conductor material deposition step of depositing a conductor material constituting the first conductor layer so as to be in contact with at least the surface of the dielectric material and cover the stacked structure portion and the dielectric material;
Using the second mask for processing the dielectric material and the conductive material so as to have a certain width in the second direction, the charge storage layer is processed by processing the dielectric material and the conductive material. And a charge storage layer / conductor layer forming step for forming the first conductor layer,
Impurities are ion-implanted at a predetermined implantation angle into at least both sides of the first conductor layer in the second direction of the semiconductor layer, the side surfaces of which are not covered with the first conductor layer, and the source drain And a step of forming a source / drain region for forming the region.
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