JP3933424B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体記憶装置及びその製造方法に関し、より詳細には、電荷蓄積層と制御ゲートを備えるメモリトランジスタを用いた半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
EEPROMのメモリセルとして、ゲート部に電荷蓄積層と制御ゲートをもち、トンネル電流を利用して電荷蓄積層への電荷の注入、電荷蓄積層からの電荷の放出を行うMOSトランジスタ構造のものが知られている。このメモリセルでは、電荷蓄積層の電荷蓄積状態の相違によるしきい値電圧の相違をデータ“0”、“1”として記憶する。
【0003】
例えば、電荷蓄積層として浮遊ゲートを用いたnチャネルのメモリセルの場合、浮遊ゲートに電子の注入するには、ソース、ドレイン拡散層と基板を接地して制御ゲートに正の高電圧を印加する。このとき基板側からトンネル電流によって浮遊ゲートに電子が注入される。この電子注入により、メモリセルのしきい値電圧は正方向に移動する。浮遊ゲートの電子を放出させるには、制御ゲートを接地してソース、ドレイン拡散層又は基板のいずれかに正の高電圧を印加する。このとき浮遊ゲートからトンネル電流によって基板側の電子が放出される。この電子放出により、メモリセルのしきい値電圧は負方向に移動する。
【0004】
以上の動作において、電子注入と放出、すなわち書き込みと消去を効率よく行うためには、浮遊ゲートと制御ゲート及び基板との間の容量結合の関係が重要である。いいかえると、浮遊ゲート−制御ゲート間の容量が大きいほど、制御ゲートの電位を効果的に浮遊ゲートに伝達することができ、書き込み、消去が容易になる。
【0005】
しかし、近年の半導体技術の進歩、特に微細加工技術の進歩により、EEPROMのメモリセルの小型化と大容量化が急速に進んでいる。
【0006】
したがってメモリセル面積が小さくて、しかも浮遊ゲート−制御ゲート間の容量をいかに大きく確保するかが重要な問題となっている。
【0007】
浮遊ゲートと制御ゲートとの間の容量を大きくするためには、これらの間のゲート絶縁膜を薄くするか、その誘電率を大きくするか又は浮遊ゲートと制御ゲートとの対向面積を大きくすることが必要である。
【0008】
しかし、ゲート絶縁膜を薄くすることは、信頼性上限界がある。
【0009】
ゲート絶縁膜の誘電率を大きくすることは、例えば、シリコン酸化膜に代えてシリコン窒素膜等を用いることが考えられるが、これも主として信頼性上問題があって実用的でない。
【0010】
したがって十分な容量を確保するためには、浮遊ゲートと制御ゲートとのオーバラップ面積を一定値以上確保することが必要となるが、これは、メモリセルの面積を小さくしてEEPROMの大容量化を図る上で障害となる。
【0011】
これに対し、特許第2877462号に記載されているEEPROMは、半導体基板に格子縞状の溝により分離されてマトリクス配列された複数の柱状半導体層の側壁を利用してメモリ・トランジスタが構成される。すなわちメモリ・トランジスタは、各柱状半導体層の上面に形成されたドレイン拡散層、溝底部に形成された共通ソース拡散層及び各柱状半導体層の側壁部の周囲全体を取り囲む電荷蓄積層と制御ゲートとをもって構成され、制御ゲートが一方向の複数の柱状半導体層について連続的に配設されて制御ゲート線となる。また、制御ゲート線と交差する方向の複数のメモリ・トランジスタのドレイン拡散層に接続されたビット線が設けられる。上述したメモリ・トランジスタの電荷蓄積層と制御ゲートが柱状半導体層の下部に形成される。また、1トランジスタ/1セル構成では、メモリ・トランジスタが過消去の状態、すなわち、読出し電位が0Vであって、しきい値が負の状態になると、非選択でもセル電流が流れることになり不都合である。これを確実に防止するために、メモリ・トランジスタに直列に重ねて、柱状半導体層の上部にその周囲の少くとも一部を取り囲むようにゲート電極が形成された選択ゲート・トランジスタが設けられている。
【0012】
これにより、従来例であるEEPROMのメモリセルは、柱状半導体層の側壁を利用して、柱状半導体層を取り囲んで形成された電荷蓄積層及び制御ゲートを有するから、小さい占有面積で電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量を十分大きく確保することができる。また各メモリセルのビット線に繋がるドレイン拡散層は、それぞれ柱状半導体層の上面に形成され、溝によって電気的に完全に分離されている。さらに素子分離領域が小さくでき、メモリセルサイズが小さくなる。したがって、優れた書き込み、消去効率をもつメモリセルを集積した大容量化EEPROMを得ることができる。
【0013】
円柱状の柱状シリコン層2を有する従来のEEPROMを、図718に示す。また、図719(a)及び(b)は、それぞれ図718のEEPROMのA−A′及びB−B′断面図である。なお、図718では、選択ゲート・トランジスタのゲート電極が連続して形成される選択ゲート線は、複雑になるので示していない。
【0014】
このEEPROMでは、p型シリコン基板1を用い、この上に格子縞状の溝3により分離された複数の柱状p-型シリコン層2がマトリクス配列され、これら各柱状シリコン層2がそれぞれメモリセル領域となっている。各シリコン層2の上面にドレイン拡散層10が形成され、溝3の底部に共通ソース拡散層9が形成され、溝3の底部に所定厚みの酸化膜4が埋込み形成されている。また、柱状シリコン層2の周囲を取り囲むように、柱状シリコン層2の下部に、トンネル酸化膜5を介して浮遊ゲート6が形成され、さらにその外側に層間絶縁膜7を介して制御ゲート8が形成されて、メモリ・トランジスタが構成される。
【0015】
ここで、制御ゲート8は、図718及び図719(b)に示すように、一方向の複数のメモリセルについて連続的に配設されて、制御ゲート線すなわちワード線WL(WL1,WL2,…)となっている。そして柱状シリコン層2の上部には、メモリ・トランジスタと同様にその周囲を取り囲むように、ゲート酸化膜31を介してゲート電極32が配設されて選択ゲート・トランジスタが構成されている。このトランジスタのゲート電極32は、メモリセルの制御ゲート8と同様に、制御ゲート線と同じ方向には連続して配設されて選択ゲート線となる。
【0016】
このように、メモリ・トランジスタ及び選択ゲート・トランジスタが、溝の内部に重ねられた状態で埋込み形成される。制御ゲート線は、その一端部をシリコン層表面にコンタクト部14として残し、選択ゲート線も制御ゲートと逆の端部のシリコン層にコンタクト部15を残して、これらにそれぞれワード線WL及び制御ゲート線CGとなるAl配線13、16をコンタクトさせている。
【0017】
溝3の底部には、メモリセルの共通ソース拡散層9が形成され、各柱状シリコン層2の上面には各メモリセル毎のドレイン拡散層10が形成されている。このように形成されたメモリセルの基板上はCVD酸化膜11により覆われ、これにコンタクト孔が開けられて、ワード線WLと交差する方向のメモリセルのドレイン拡散層10を共通接続するビット線BL(BL1,BL2,…)となるAl配線12が配設されている。
【0018】
制御ゲート線のパターニングの際に、セルアレイの端部の柱状シリコン層位置にPEPによるマスクを形成し、その表面に制御ゲート線と連続する多結晶シリコン膜からなるコンタクト部14を残し、ここにビット線BLと同時に形成されるAl膜によってワード線となるAl配線13をコンタクトさせている。
【0019】
上記のEEPROMは、以下のように製造することができる。
【0020】
まず、高不純物濃度のp型シリコン基板1に低不純物濃度のp-型シリコン層2をエピタキシャル成長させたウェハを用い、その表面にマスク層21を堆積し、公知のPEP工程によりフォトレジスト・パターン22を形成して、これを用いてマスク層21をエッチングする(図720(a))。
【0021】
次いで、マスク層21を用いて、反応性イオンエッチング法によりシリコン層2をエッチングして、基板1に達する深さの格子縞状の溝3を形成する。これにより、シリコン層2は、柱状をなして複数の島に分離される。その後、CVD法によりシリコン酸化膜23を堆積し、これを異方性エッチングにより各柱状シリコン層2の側壁に残す。そしてn型不純物をイオン注入によって、各柱状シリコン層2の上面にそれぞれドレイン拡散層10を形成し、溝底部には共通ソース拡散層9を形成する(図720(b))。
【0022】
その後、等方性エッチングにより各柱状シリコン層2の周囲のに酸化膜23をエッチング除去した後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各シリコン層2の側壁にチャネルイオン注入を行う。チャネルイオン注入に代えて、CVD法によりボロンを含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からのボロン拡散を利用してもよい。
【0023】
そして、CVDシリコン酸化膜4を堆積し、これを等方性エッチングによりエッチングして、溝3の底部に所定厚み埋め込む。その後、熱酸化によって各シリコン層2の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜5を形成した後、第1層多結晶シリコン膜を堆積する。この第1層多結晶シリコン膜を異方性エッチングによりエッチングして、柱状シリコン層2の下部側壁に残して、シリコン層2を取り囲む形の浮遊ゲート5を形成する(図721(c))。
【0024】
次に、各柱状シリコン層2の周囲に形成された浮遊ゲート6の表面に層間絶縁膜7を形成する。この層間絶縁膜7は、例えば、ONO膜とする。そして、第2層多結晶シリコン膜を堆積して異方性エッチングによりエッチングすることにより、やはり柱状シリコン層2の下部に制御ゲート8を形成する(図721(d))。このとき、制御ゲート8は、柱状シリコン層2の間隔を、図718の縦方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する制御ゲート線として形成される。そして不要な層間絶縁膜7及びその下のトンネル酸化膜2をエッチング除去した後、CVDシリコン酸化膜111を堆積し、これをエッチングして溝3の途中まで、すなわちメモリセルの浮遊ゲート7及び制御ゲート8が隠れるまで埋め込む(図722(e))。
【0025】
その後、露出した柱状シリコン層2の上部に熱酸化により20nm程度のゲート酸化膜31を形成し、第3層多結晶シリコン膜を堆積し、これを異方性エッチングによりエッチングしてMOSトランジスタのゲート電極32を形成する(図722(f))。このゲート電極32も制御ゲート線と同じ方向に連続的にパターン形成されて選択ゲート線となる。選択ゲート線もセルフアラインで連続的に形成することができるが、メモリセルの制御ゲート8の場合に比べて難しい。なぜなら、メモリ・トランジスタ部は2層ゲートであるのに対し、選択ゲート・トランジスタが単層ゲートであるため、隣接セル間のゲート電極間隔が制御ゲート間隔より広いからである。したがって確実にゲート電極32を連続させるためには、これを二層多結晶シリコン構造として、最初の多結晶シリコン膜についてはマスク工程でゲート電極を繋げる部分にのみ残し、次の多結晶シリコン膜に対して側壁残しの技術を利用すればよい。
【0026】
なお、制御ゲート線及び選択ゲート線はそれぞれ異なる端部において、柱状シリコン層上面にコンタクト部14、15が形成されるように、多結晶シリコン膜エッチングに際してマスクを形成しておく。
【0027】
最後に、CVDシリコン酸化膜112を堆積して、必要なら平坦化処理を行った後、コンタクト孔を開けて、Alの蒸着、パターニングにより、ビット線BLとなるAl配線12、制御ゲート線CGとなるAl配線13及びワード線WLとなるAl配線16を同時に形成する(図723)。
【0028】
この従来例のEEPROMの1メモリセルの要部断面構造を平面構造に置き換えたものを図724(a)に示し、図724(b)に、等価回路を示す。
【0029】
図724(a)及び(b)を用いて、このEEPROMの動作を説明すれば、次の通りである。
【0030】
まず、書込みにホットキャリア注入を利用する場合の書込みは、選択ワード線WLに十分高い正電位を与え、選択制御ゲート線CG及び選択ビット線BLに所定の正電位を与える。これにより選択ゲート・トランジスタQsを介して正電位をメモリ・トランジスタQcのドレインに伝達して、メモリ・トランジスタQcでチャネル電流を流して、ホットキャリア注入が行われ、そのメモリセルのしきい値が正方向に移動する。
【0031】
消去は、選択制御ゲートCGを0Vとし、ワード線WL及びビット線BLに高い正電位を与えて、ドレイン側に浮遊ゲートの電子を放出させる。一括消去の場合には、共通ソースに高い正電位を与えてソース側に電子を放出させることもできる。これにより、メモリセルのしきい値は負方向に移動する。
【0032】
読出し動作は、ワード線WLにより選択ゲート・トランジスタQsを開き、制御ゲート線CGの読出し電位を与えて、電流の有無により“0”、“1”判別を行う。電子注入にFNトンネリングを利用する場合には、選択制御ゲート線CG及び選択ワード線WLに高い正電位を与え、選択ビット線BLを0Vとして、基板から浮遊ゲートに電子を注入する。
【0033】
また、このEEPROMでは、選択ゲート・トランジスタがあるため、過消去状態になっても誤動作しない。
【0034】
ところで、この従来例のEEPROMでは、図724(a)に示したように、選択ゲート・トランジスタQsとメモリ・トランジスタQcの間には拡散層がない。これは、柱状シリコン層の側面に選択的に拡散層を形成することが困難だからである。したがって、図719(a)及び(b)の構造において、メモリ・トランジスタのゲート部と選択ゲート・トランジスタのゲート部の間の分離酸化膜はできるだけ薄いことが望ましい。特に、ホットエレクトロン注入を利用する場合には、メモリ・トランジスタのドレイン部に十分な“H”レベル電位を伝達するために、この分離酸化膜厚が30〜40nm程度であることが必要になる。
【0035】
このような、微小間隔は、先の製造工程で説明したCVD法による酸化膜埋込みのみでは実際上は困難である。したがってCVD酸化膜埋込みは浮遊ゲート6及び制御ゲート8が露出する状態とし、選択ゲート・トランジスタ用のゲート酸化の工程で同時に浮遊ゲート6及び制御ゲート8の露出部に薄い酸化膜を形成する方法が望ましい。
【0036】
また、この従来例によれば、格子縞状の溝底部を分離領域として、柱状シリコン層が配列され、この柱状シリコン層の周囲を取り囲むように形成された浮遊ゲートをもつメモリセルが構成されるから、メモリセルの占有面積が小さい、高集積化EEPROMが得られる。しかも、メモリセル占有面積が小さいにも拘らず、浮遊ゲート−制御ゲート間の容量は十分大きく確保することができる。
【0037】
なお従来例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、柱状シリコン層の配置が対称的でない場合に初めて可能である。すなわち、ワード線方向の柱状シリコン層の隣接間隔を、ビット線方向にそれより小さくすることにより、ビット線方向には分離され、ワード線方向に繋がる制御ゲート線がマスクなしで自動的に得られる。これに対して例えば、柱状シリコン層の配置を対称的にした場合には、PEP工程を必要とする。
【0038】
具体的に説明すれば、第2層多結晶シリコン膜を厚く堆積して、PEP工程を経て、制御ゲート線として連続させるべき部分にこれを残すように選択エッチングする。ついで第3層多結晶シリコン膜を堆積して、上記で説明したと同様に側壁残しのエッチングを行う。
【0039】
柱状シリコン層の配置が対称的でない場合にも、その配置の間隔によっては、従来例のように自動的に連続する制御ゲート線が形成できないこともある。
【0040】
このような場合にも、上述のようなマスク工程を用いることにより、一方向に連続する制御ゲート線を形成すればよい。
【0041】
また、従来例では、浮遊ゲート構造のメモリセルを用いたが、電荷蓄積層は必ずしも浮遊ゲート構造である必要はなく、電荷蓄積層を多層絶縁膜へのトラップにより実現している、例えばMNOS構造の場合にも有効である。
【0042】
このようなMNOS構造のメモリセルを図725に示す。なお、図725のMNOS構造のメモリセルは、図719(a)のメモリセルに対応するものである。
【0043】
電荷蓄積層となる積層絶縁膜24は、トンネル酸化膜とシリコン窒化膜の積層構造又はその窒化膜表面にさらに酸化膜を形成した構造とする。
【0044】
上記MNOSにおいて、メモリ・トランジスタと選択ゲート・トランジスタを逆にした従来例、すなわち、柱状シリコン層2の下部に選択ゲート・トランジスタを形成し、上部にメモリ・トランジスタを形成したメモリセルを図726に示す。
【0045】
共通ソース側に選択ゲート・トランジスタを設けるこの構造は、書き込み方式としてホットエレクトロン注入方式が用いる場合に採用することができる。
【0046】
図727は、一つの柱状シリコン層に複数のメモリセルを構成した従来例である。先の従来例と対応する部分には先の従来例と同一符号を付して詳細な説明は省略する。この従来例では、柱状シリコン層2の最下部に選択ゲート・トランジスタQs1を形成し、その上に3個のメモリ・トランジスタQc1、Qc2、Qc3を重ね、さらにその上に選択ゲート・トランジスタQs2を形成している。この構造は基本的に先に説明した製造工程を繰り返すことにより得られる。
【0047】
図726及び図727に示した従来例においても、メモリ・トランジスタとして浮遊ゲート構造に代え、MNOS構造を用いることができる。
【0048】
このように、上記従来技術によれば、格子縞状溝によって分離された柱状半導体層の側壁を利用して、電荷蓄積層と制御ゲートとをもつメモリ・トランジスタを用いたメモリセルを構成することにより、制御ゲートと電荷蓄積層間の容量を十分大きく確保して、しかもメモリセル占有面積を小さくして高集積化を図ったEEPROMを得ることができる。
【0049】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一つの柱状半導体層に複数のメモリセルを直列に接続して構成し、各メモリセルの閾値が同じであると考えた場合、制御ゲート線CGに読出し電位を与えて、電流の有無により“0”及び“1”判別を行う読み出し動作の際、直列に接続された両端に位置するメモリセルにおいては基板からのバックバイアス効果により閾値の変動が顕著となる。これにより、直列に接続するメモリセルの個数がデバイス上制約され、大容量化を行った際に問題となる。
【0050】
また、このことは、一つの柱状半導体層に複数のメモリセルを直列に接続する場合のみならず、一つの柱状半導体層に一つのメモリセルが形成されている場合においても、面内方向における基板からのバックバイアス効果のばらつきに伴って、各メモリセルの閾値の変動が生じるという問題もある。
【0051】
さらに、従来例では柱状半導体層に対して自己整合に電荷蓄積層及び制御ゲートが形成されるが、セルアレイの大容量化を考えた場合、柱状半導体層は最小加工寸法にて形成することが好ましい。ここで電荷蓄積層として浮遊ゲートを用いた場合、浮遊ゲートと制御ゲート及び基板との間の容量結合の関係は柱状半導体層外周の面積と浮遊ゲート外周の面積、柱状半導体層と浮遊ゲートを絶縁するトンネル酸化膜厚、浮遊ゲートと制御ゲートを絶縁する層間絶縁膜厚で決まる。従来例では柱状半導体層の側壁を利用して、柱状半導体層を取り囲んで形成された電荷蓄積層及び制御ゲートを有し、小さい占有面積で電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量を十分大きく確保することを目的としているが、柱状半導体層を最小加工寸法にて形成し、さらに、トンネル酸化膜厚と層間絶縁膜厚を固定とした場合、電荷蓄積層と制御ゲートとの間の容量は単純に浮遊ゲート外周の面積、つまり浮遊ゲートの膜厚で決まる。したがって、これ以上、メモリセルの占有面積を増加させずに電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量を増大させることは困難である。
【0052】
言換えれば、メモリセルの占有面積を増加させずに、浮遊ゲートと島状半導体層との容量に対する浮遊ゲートと制御ゲートとの容量の比を増大させることは困難である。
【0053】
また、各段毎にトランジスタのゲート電極を形成していくと、プロセスのばらつきによるゲート長の加工ばらつきが発生する。例えばゲート電極をサイドウオール状に形成していく場合、堆積された電極材料膜を柱状半導体層の高さに匹敵する程度のエッチバックを要する。つまり、大容量化を想定した場合、柱状半導体層に形成するメモリゲートの個数も増加するため、必然的に柱状半導体層の高さも高くなる。したがって、エッチバック量も増加するためプロセスばらつきも増加する。これらの影響はセルアレイの大容量化を考えた場合顕著になる。
【0054】
本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、電荷蓄積層及び制御ゲートを有する半導体記憶装置のバックバイアス効果による影響を少なくすることにより集積度の向上を図り、メモリセルの占有面積を増加させずに電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量を増大させ、各メモリセルトランジスタのゲート長の加工ばらつきを最小限に抑えることでメモリセルの特性のばらつきを抑えることができる半導体記憶装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0055】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、半導体基板と、少なくとも1つのエピタキシャル成長により形成された島状半導体層、該島状半導体層の側壁の周囲の全部又は一部に形成された電荷蓄積層及び制御ゲートから構成される少なくとも1つのメモリセルとを有する半導体記憶装置であって、
前記メモリセルの少なくとも1つが前記半導体基板から電気的に絶縁されてなる半導体記憶装置が提供される。
【0056】
また、本発明によれば、半導体基板上に、第一絶縁膜を含む異なる3層以上の膜から構成される積層膜を、1組以上形成する工程と、
該積層膜に、前記半導体基板に至るホールを形成する工程と、
該ホール内に半導体をエピタキシャル成長させて前記半導体基板上に島状半導体層を形成する工程と、
前記第一絶縁膜を、島状半導体層の周辺部にのみ配置するように分割し、該分割された第一絶縁膜を他の絶縁膜で被覆する工程と、
前記第一絶縁膜と他の絶縁膜とが残るように部分的に前記島状半導体層の表面を露出させる工程と、
該露出した島状半導体層の側壁上に絶縁膜を介して第一導電膜を形成する工程と、
該第一導電膜の上に層間絶縁膜を介して第二導電膜を形成する工程とを含む上記の半導体記憶装置の製造方法が提供される。
【0057】
さらに、本発明によれば、半導体基板上に、第一絶縁膜を含む異なる3層以上の膜から構成される積層膜を、1組以上形成する工程と、
該積層膜に、前記半導体基板に至るホールを形成する工程と、
該ホール内に半導体をエピタキシャル成長させて前記半導体基板上に島状半導体層を形成する工程と、
前記第一絶縁膜を、島状半導体層の周辺部にのみ配置するように分割し、該分割された第一絶縁膜を他の絶縁膜で被覆する工程と、
前記第一絶縁膜と他の絶縁膜とが残るように部分的に前記島状半導体層の表面を露出させる工程と、
該露出した島状半導体層の側壁上に積層絶縁膜からなる電荷蓄積層を介して第一導電膜を形成する工程とを含む上記の半導体記憶装置の製造方法が提供される。
【0058】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体記憶装置は、主として、半導体基板と、少なくとも1つのエピタキシャル成長により形成された島状半導体層、この島状半導体層の側壁の周囲に形成された少なくとも1つの電荷蓄積層及び少なくとも1つの制御ゲート(第三電極)とから構成される少なくとも1つのメモリセルとを有し、さらに、島状半導体層におけるメモリセルの少なくとも1つが前記半導体基板から電気的に絶縁されて構成されている。
【0059】
ここで、メモリセルの少なくとも1つが半導体基板から電気的に絶縁されているとは、半導体基板と島状半導体層との間が電気的に絶縁されているものでもよく、メモリセルが2個以上形成されている場合には、メモリセル間が電気的に絶縁されることにより、この絶縁された個所よりも上方に位置するメモリセルが半導体基板と電気的に絶縁されているものでもよく、また、後述するように、任意に、メモリセルの下部に選択ゲート(メモリゲート)が形成されている場合には、選択ゲートによって構成される選択トランジスタと半導体基板との間が電気的に絶縁されているものでもよく、選択トランジスタとメモリセルとの間が電気的に絶縁されることにより、この絶縁された領域よりも上方に位置するメモリセルが半導体基板と電気的に絶縁されているものでもよい。なかでも、半導体基板と島状半導体層との間、あるいはメモリセルの下部に選択トランジスタが形成されている場合であって、選択トランジスタと半導体基板との間が電気的に絶縁されているものが好ましい。電気的な絶縁は、例えば、半導体基板と異なる導電型の不純物拡散層を、絶縁しようとする領域の全部にわたって形成することにより行ってもよいし、絶縁しようとする領域の一部に不純物拡散層を形成し、その接合部における空乏層を利用して行ってもよいし、さらには、電気的に導電しない程度に間隔をあけることにより、結果的に電気的に絶縁されるようにしてもよい。また、半導体基板とセル又は選択トランジスタは、例えばSiO2等の絶縁膜で電気的に絶縁されていてもよい。なお、メモリセルが複数個形成されている場合、任意に、メモリセルの上下部に選択トランジスタが形成されている場合には、任意のメモリセル間及び/又は選択トランジスタとメモリセルとの間が、電気的に絶縁されていてもい。
【0060】
また、電荷蓄積層と制御ゲートとは、島状半導体層の側壁の全周囲にわたって形成されていてもよいし、周囲の一部の領域を除く領域に形成されていてもよい。
さらに、1つの島状半導体層には、メモリセルが1個のみ形成されていてもよいし、2個以上形成されていてもよい。メモリセルが3個以上形成されている場合には、メモリセルの下部及び/又は上部に選択ゲートが形成され、この選択ゲートと島状半導体層とにより構成される選択トランジスタが形成されていることが好ましい。
以下においては、1つの島状半導体層においてメモリセルが複数個、例えば2個、直列に配列され、かつ、島状半導体層がマトリクス状に配列されてなり、メモリセルの下方及び上方にそれぞれ選択トランジスタが1つずつ配置する構成について説明する。なお、選択トランジスタのゲート電極は、以下の実施例では下方ゲート電極を第二電極、上方ゲート電極を第五電極として示す。また、トンネル絶縁膜は第三絶縁膜、サイドウォールスペーサは第四絶縁膜、選択トランジスタを構成するゲート絶縁膜は第十三絶縁膜として示す。
【0061】
また、上記半導体記憶装置は、島状半導体層にメモリセルの電荷蓄積状態を読み出すための不純物拡散層がメモリセルのソース又はドレイン(第一配線)として形成され、この不純物拡散層によって、半導体基板と島状半導体層とが電気的に絶縁している。さらに、複数の島状半導体層に形成された制御ゲートが一方向に連続的に配置されて制御ゲート線(第三配線)を構成する。また、島状半導体層には、別の不純物拡散層がメモリセルのドレイン又はソースとして形成されており、制御ゲート線と交差する方向の複数の不純物拡散層が電気的に接続されてビット線(第四配線)を構成する。
なお、制御ゲート線及びこれに直交するビット線は、三次元的にいずれの方向に形成されていてもよいが、以下においては、いずれも半導体基板に対して水平方向に形成された構成について説明する。
【0062】
メモリセルアレイの平面図における実施の形態
本発明の半導体記憶装置におけるメモリセルアレイの平面図を図1〜図12を用いて説明する。図1〜図9は電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMのメモリセルアレイを示す平面図の一実施例である。図10は電荷蓄積層として積層絶縁膜を有するMONOS構造であるメモリセルアレイを、図11は電荷蓄積層としてMISキャパシタを有するDRAM構造であるメモリセルアレイを、図12は電荷蓄積層としてMISトランジスタを有するSRAM構造であるメモリセルアレイを示す平面図の一実施例である。なお、これらの図においては、メモリセルを選択するためのゲート電極(以下「選択ゲート」と記す)として第二の配線又は第五の配線、制御ゲートとして第三の配線、ビット線として第四の配線、ソース線である第一の配線のレイアウトも含めて説明する。また、選択ゲート・トランジスタは複雑になるため省略している。
まず、電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMのメモリセルアレイを示す平面図について説明する。
【0063】
図1はメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部が、例えば二種の平行線が直交する交点へそれぞれ配置するような配列をなし、各々のメモリセルを選択、制御するための第一の配線層及び第二の配線層及び第三の配線層及び第四の配線層は基板面に対し平行に配置されているメモリセルアレイを示す。また、第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向と第四の配線層方向であるB−B’方向で島状半導体部の配置間隔を変えることにより、各々のメモリセルの制御ゲートである第二の導電膜が一方向に、図1ではA−A’方向に、連続して形成され第三の配線層となる。同様に選択ゲート・トランジスタのゲートである第二の導電膜が一方向に連続して形成され第二の配線層となる。
【0064】
さらに、島状半導体部の基板側に配置されてなる第一の配線層と電気的に接続するための端子を、例えば図1のA−A’方向に接続するメモリセルのA’側の端部に設け、第二の配線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子を、例えば図1のA−A’方向に接続するメモリセルのA側の端部に設け、島状半導体部の基板とは反対側に配置されてなる第四の配線層2840とはメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部のそれぞれに電気的に接続しており、例えば図1においては第二の配線層及び第三の配線層と交差する方向に第四の配線層2840が形成されている。また、第一の配線層と電気的に接続するための端子は島状半導体部で形成されており、第二の配線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子は島状半導体部に被覆されてなる第二の導電膜で形成されている。
【0065】
第一の配線層、第二の配線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子はそれぞれ第一のコンタクト部2910、第二のコンタクト部2921、2924、第三のコンタクト部2932、2933と接続している。また、図1では第一のコンタクト部2910を介して第一の配線層2810が半導体記憶装置上面に引き出されている。なおメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部の配列は、図1のような配列でなくてもよく、上述のような配線層の位置関係や電気的な接続関係があればメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部の配列は限定されない。
第一のコンタクト部2910に接続されてなる島状半導体部は、図1ではA−A’方向に接続するメモリセルのA’側の全ての端部に配置されているが、A側の端部の一部若しくは全てに配置してもよいし、第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向に接続するメモリセルを形成している島状半導体部のいずれかに配置してもよい。
また、第二のコンタクト部2921や2924、第三のコンタクト部2932、2933に接続されてなる第二の導電膜で被覆される島状半導体部は第一のコンタクト部2910が配置されない側の端部に配置してもよいし、第一のコンタクト部2910が配置される側の端部に連続して配置してもよいし、第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向に接続するメモリセルを形成している島状半導体部のいずれかに配置してもよいし、第二のコンタクト部2921や2924、第三のコンタクト部2932などを分割して配置してもよい。
【0066】
第一の配線層2810や第四の配線層2840は所望の配線が得られれば幅や形状は問わない。また、島状半導体部の基板側に配置されてなる第一の配線層が第二の導電膜で形成されてなる第二の配線層及び第三の配線層と自己整合で形成される場合、第一の配線層と電気的に接続するための端子となる島状半導体部が第二の導電膜で形成されてなる第二の配線層及び第三の配線層と電気的には分離されているが絶縁膜を介して接する状態であることを有する。例えば図1では第一のコンタクト部2910が接続している島状半導体部側面の一部に絶縁膜を介して第一の導電膜が形成されており、この第一の導電膜はメモリセルを形成している島状半導体部との間に配置されており、第一の導電膜の側面に絶縁膜を介して第二の導電膜が形成されており、第二の導電膜が第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向に、連続して形成されてなる第二の配線層及び第三の配線層と接続されている。このとき島状半導体部側面に形成される第一及び第二の導電膜の形状は問わない。また、第一の配線層と電気的に接続するための端子となる島状半導体部とメモリセルが形成されている島状半導体部にある第一の導電膜との距離を、例えば第二の導電膜の膜厚の2倍以下とすることにより、第一の配線層と電気的に接続するための端子となる島状半導体部の側面の第一の導電膜を全て取り除いてもよい。
図1においては第二及び第三のコンタクト部は、島状半導体部頂上部を覆うように形成した第二の導電膜2521〜2524の上に形成しているが、各々接続できるのならば第二及び第三の配線層の形状は問わない。
また、図1では製造工程例に用いる断面、すなわちA−A’断面、 B−B’断面、C−C’断面、D−D’断面、E−E’断面、F−F’断面を併記している。
【0067】
図2はメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部が、例えば二種の平行線が直交せずに交差した点へそれぞれ配置するような配列をなし、各々のメモリセルを選択、制御するための第一の配線層及び第二の配線層及び第三の配線層及び第四の配線層は基板面に対し平行に配置されているメモリセルアレイを示す。また、第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向と図中のB−B’方向で島状半導体部の配置間隔を変えることにより、各々のメモリセルの制御ゲートである第二の導電膜が一方向に、図2ではA−A’方向に、連続して形成され第三の配線層となる。同様に選択ゲート・トランジスタのゲートである第二の導電膜が一方向に連続して形成され第二の配線層となる。
【0068】
さらに、島状半導体部の基板側に配置されてなる第一の配線層と電気的に接続するための端子を、例えば図2のA−A’方向に接続するメモリセルのA’側の端部に設け、第二の配線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子を、例えば図2のA−A’方向に接続するメモリセルのA側の端部に設け、島状半導体部の基板とは反対側に配置されてなる第四の配線層2840とはメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部のそれぞれに電気的に接続しており、例えば図2においては第二の配線層及び第三の配線層と交差する方向に第四の配線層2840が形成されている。第一の配線層と電気的に接続するための端子は島状半導体部で形成されており、第二の配線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子は島状半導体部に被覆されてなる第二の導電膜で形成されている。また、第一の配線層、第二の配線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子はそれぞれ第一のコンタクト部2910、第二のコンタクト部2921、2924、第三のコンタクト部2932、2933と接続している。
【0069】
図2では第一のコンタクト部2910を介して第一の配線層2810が半導体記憶装置上面に引き出されている。なおメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部の配列は図2024のような配列でなくてもよく、上述のような配線層の位置関係や電気的な接続関係があればメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部の配列は限定されない。また、第一のコンタクト部2910に接続されてなる島状半導体部は図2ではA−A’方向に接続するメモリセルのA’側の全ての端部に配置されているが、A側の端部の一部若しくは全てに配置してもよいし、第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向に接続するメモリセルを形成している島状半導体部のいずれかに配置してもよい。
【0070】
第二のコンタクト部2921や2924、第三のコンタクト部2932、2933に接続されてなる第二の導電膜で被覆される島状半導体部は第一のコンタクト部2910が配置されてない側の端部に配置してもよいし、第一のコンタクト部2910が配置される側の端部に連続して配置してもよいし、第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向に接続するメモリセルを形成している島状半導体部のいずれかに配置してもよいし、第二のコンタクト部2921や2924、第三のコンタクト部2932などを分割して配置してもよい。また、第一の配線層2810や第四の配線層2840は所望の配線が得られれば幅や形状は問わない。
【0071】
島状半導体部の基板側に配置されてなる第一の配線層が第二の導電膜で形成されてなる第二の配線層及び第三の配線層と自己整合で形成される場合、第一の配線層と電気的に接続するための端子となる島状半導体部が第二の導電膜で形成されてなる第二の配線層及び第三の配線層と電気的には分離されているが絶縁膜を介して接する状態であることを有する。例えば図2では第一のコンタクト部2910が接続している島状半導体部側面の一部に絶縁膜を介して第一の導電膜が形成されており、第一の導電膜はメモリセルを形成している島状半導体部との間に配置されており、第一の導電膜の側面に絶縁膜を介して第二の導電膜が形成されており、第二の導電膜は第四の配線層2840と交差する方向であるA−A’方向に、連続して形成されてなる第二の配線層及び第三の配線層と接続されている。このとき島状半導体部側面に形成される第一及び第二の導電膜の形状は問わない。また、第一の配線層と電気的に接続するための端子となる島状半導体部とメモリセルが形成されている島状半導体部にある第一の導電膜との距離を、例えば第二の導電膜の膜厚の2倍以下とすることにより第一の配線層と電気的に接続するための端子となる島状半導体部の側面の第一の導電膜を全て取り除いてもよい。
【0072】
図2においては第二及び第三のコンタクト部は、島状半導体部頂上部を覆うように形成した第二の導電膜2521〜2524の上に形成しているが、各々接続できるのならば第二及び第三の配線層の形状は問わない。また、図2では製造工程例に用いる断面、すなわちA−A’断面、B−B’断面を併記している。
【0073】
図3及び図4は、図1及び図2に対し、メモリセルを形成する島状半導体部の断面形状が四角形であった時の一例として、図3と図4とで配置している向きがそれぞれ異なっている場合の例をそれぞれ示している。島状半導体部の断面形状は円形や四角形に限らない。例えば楕円形や六角形あるいは八角形などでもよい。ただし、島状半導体部の大きさが加工限界近くである場合には、設計時に四角形や六角形や八角形など角をもつものであっても、フォト工程やエッチング工程などにより角が丸みを帯び、島状半導体部の断面形状は円形や楕円形に近づく。
【0074】
図5は図1に対し、メモリセルを形成する島状半導体部に直列に形成するメモリセルの数を2つとし、選択ゲート・トランジスタを形成しない場合の一例を示している。また、図5では製造工程例に用いる断面、すなわちA−A’断面、B−B’断面を併記している。
図6は図1に対し、メモリセルを形成する島状半導体部の断面形状が円形でなく楕円であるときの一例として、楕円の長軸の向きがB−B’方向である場合の例を示す。また、図7は図6に対し、楕円の長軸の向きがA−A’方向である場合の例を示す。この楕円の長軸の向きはA−A’方向及びB−B’方向に限らず、どの方向に向いていてもよい。
図8は図2に対し、所望の配線層より上部にある配線層及び絶縁膜等を異方性エッチングにより除去し、所望の配線層にコンタクト部を形成した一例として、隣接する第二、第三の配線層の引き出し部に共通のコンタクト部を形成した場合の例を示している。図8の一例ではH−H’方向に連続して配置するメモリセルと、隣接して同様に連続して配置するメモリセルに共通して所望の配線層にコンタクト部を形成しており、隣接する互いのメモリセルの一方のみを動作する場合は第四の拡散層2840を一つおきに所望の電位を与えていくことによりメモリセルの選択が実現する。また、図8の例に対し、H−H’方向に連続して配置するメモリセルと、隣接して同様に連続して配置するメモリセルに共通して所望の配線層にコンタクト部を形成せず、連続して配置するメモリセルそれぞれに所望の配線層にコンタクト部を形成してもよい。なお、図8では製造例に用いる断面、すなわちH−H’断面、I1−I1’断面〜I5−I5’断面を併記している。
図9は図1に対し、コンタクトをとる領域で第二の導電膜である多結晶シリコン2521〜2524を階段状に形成し、所望の配線層より上部にある絶縁膜等を異方性エッチングにより除去し、所望の配線層にコンタクト部を形成した際の一例として、隣接する第二、第三の配線層の引き出し部に共通のコンタクト部を形成した場合の例を示している。また、各配線層に独立なコンタクト部を形成してもよい。なお、図9では製造例に用いる断面、すなわちH−H’断面、I1−I1’断面〜I5−I5’断面を併記している。
【0075】
以上、電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の平面図について説明したが、説明した図1〜図9の配置及び構造は種々組み合わせて用いてもよい。
【0076】
また、電荷蓄積層として浮遊ゲート以外を用いるメモリセルアレイも平面図について説明する。
【0077】
図10は図1に対し、例えばMONOS構造のように電荷蓄積層に積層絶縁膜を用いた場合の一例を示しており、電荷蓄積層が浮遊ゲートから積層絶縁膜に変わったこと以外は同様である。なお、図10では製造工程例に用いる断面、すなわちA−A’断面、B−B’断面を併記している。
【0078】
図11は図1に対し、例えばDRAMのように電荷蓄積層としてMISキャパシタを用いた場合の一例を示しており、電荷蓄積層が浮遊ゲートからMISキャパシタに変わり、ビット線とソース線が平行に配置されること以外は同様である。なお、図11では製造工程例に用いる断面、すなわちA−A’断面、B−B’断面を併記している。
【0079】
図12は、例えばSRAMのように電荷蓄積層としてMISトランジスタを用いた場合の一例を示している。図12はメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部が、例えば二種の平行線が直交する交点へそれぞれ配置するような配列をなし、各々のメモリセルを選択、制御するための不純物拡散層3721からなる第一の配線層、制御ゲート3514からなる第三の配線層、ビット線となる第四の配線層は基板面に対し平行に配置されているメモリセルアレイを示す。また、第二の導電膜3512及び第三の導電膜3513からなる第二の配線層3840は基板面に対し垂直方向及び水平方向の二方向に配線されている。各々接続できるのならば第二、第三及び第四の配線層の形状は問わない。なお、図12では製造工程例に用いる断面、すなわち、J1−J1′断面、J2−J2′断面、K1−K1′断面及びK2−K2′断面を併記している。また、図12では複雑になるため第一の配線層3710、第一の配線層3850及びこれら配線層と電気的に接続するための端子は省略した。島状半導体層3110を各配線層と区別するため、島状半導体層の形状を円形にしているが、逆であってもよい。
【0080】
メモリセルアレイの断面図における実施の形態
電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の断面図を、図13〜図40に示す。これらの図13〜図40の断面図において、奇数の図面は、図1におけるA−A′断面図であり、偶数の図面は図1におけるB−B′断面図である。これらの実施の形態においては、p型シリコン基板2100上に複数の柱状をなした島状半導体層2110がマトリクス配列され、これら各島状半導体層2110の上部と下部に選択ゲートとなる第二の電極もしくは第五の電極を有するトランジスタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタを複数個、例えば2個配置し、各々トランジスタを該島状半導体層に沿って直列に接続した構造となっている。すなわち島状半導体層間の溝底部に所定厚みの第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470が配置され、島状半導体層2110の周囲を取り囲むように、島状半導体層側壁にゲート絶縁膜を介して選択ゲート2500が配置され選択ゲート・トランジスタとし、この選択ゲート・トランジスタ上方に島状半導体層2110の周囲を取り囲むように、島状半導体層側壁に第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2460を介して浮遊ゲート2510が配置され、さらにその外側に複層膜からなる層間絶縁膜2610を介して制御ゲート2520が配置されてメモリ・トランジスタとした構造となっている。
さらに、これらのメモリ・トランジスタを同様に複数個配置した上方に、上述と同様に選択ゲートとなる第五の電極2500を有するトランジスタを配置する。また、選択ゲート2500及び制御ゲート2520は、図1及び図14に示すように、一方向の複数のトランジスタについて連続的に配設されて、第二の配線もしくは第五の配線である選択ゲート線及び第三の配線である制御ゲート線となっている。半導体基板面には、メモリセルの活性領域が半導体基板に対してフローテイング状態となるようにメモリセルのソース拡散層2710が配置され、さらに、各々のメモリセルの活性領域がフローテイング状態となるように拡散層2720が配置され、各島状半導体層2110の上面には各メモリセル毎のドレイン拡散層2725が配置されている。このように配置されたメモリセルの間にはドレイン拡散層2725の上部が露出されるよう第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470が配置され、制御ゲート線と交差する方向のメモリセルのドレイン拡散層2725を共通接続するビット線となるAl配線(第四の配線層)2840が配設されている。
なお、拡散層2720の不純物濃度分布は均一であるよりも、例えば、不純物を島状半導体層2110に導入し、熱拡散処理を行うことにより、島状半導体層2110の表面から内側へ進む方向につれて徐々に濃度が薄くなるような分布をもつことが好ましい。これにより拡散層2720と島状半導体層2110との接合耐圧が向上し、かつ寄生容量も減少する。また、同様にソース拡散層2710の不純物濃度分布についても半導体基板2100の表面から半導体基板内部へ進む方向につれて徐々に濃度が薄くなるような分布をもつことが好ましい。これによりソース拡散層2710と半導体基板2100との接合耐圧が向上し、かつ第一の配線層における寄生容量も減少する。
図13及び図14においては選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚はメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい場合の一例を示す。
図15及び図16は図13及び図14に対し、層間絶縁膜2610を単層膜で形成した場合の一例を示す。
図17及び図18は図13及び図14に対し、メモリセルにおいて制御ゲート2520の半導体基板に水平方向の膜厚が浮遊ゲート2510の水平方向の膜厚より厚く、第三の配線層の低抵抗化が容易に行える場合の一例を示す。
【0081】
図19及び図20は図13及び図14に対し、第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2460の表面が島状半導体層2110の周囲よりも外側へ位置する場合の一例を示す。
図21及び図22は図13及び図14に対し、選択ゲート・トランジスタのゲートを一回の導電膜の堆積で形成せず、複数回、例えば2回の導電膜の堆積により形成する場合の一例を示す。
図23及び図24は図13及び図14に対し、メモリセルの制御ゲート2520と浮遊ゲート2510の材料が異なる場合の一例を示す。
図25及び図26は図13及び図14に対し、メモリセルの制御ゲート2520の外周の大きさと選択ゲート・トランジスタのゲート2500の外周の大きさが異なる場合の一例を示す。
図27及び図28は、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚はメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚より大きい場合の一例を示す。
図29及び図30は図27及び図28に対し、第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2460及び第十八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2491の表面が島状半導体層2110の周囲よりも外側へ位置する場合の一例を示している。
図31及び32は各トランジスタの間には拡散層2720が配置されない場合の一例を示している。
図33及び図34は拡散層2720が配置されず、さらにメモリ・トランジスタ及び選択ゲート・トランジスタのゲート電極である2500、2510、2520の間に配置する第三の電極である多結晶シリコン膜2530を形成した場合の一例を示す。
図35及び図36は図33及び図34に対し、第三の電極である多結晶シリコン膜2530の底部や上端の位置がそれぞれ選択ゲート・トランジスタのゲート2500の上端の位置と異なる場合の一例を示している。なお、図1では第三の電極である多結晶シリコン膜2530は複雑になるため省略している。
【0082】
図37及び図38は半導体基板2100と島状半導体層2110とが接続されるようにソース拡散層2710を配置し、且つ隣り合うトランジスタの活性領域が接続されるように拡散層2720を配置した場合において、読み出し若しくは消去時に与えられるソース拡散層2710の電位と半導体基板2100に与えられる電位による電位差によりソース拡散層2710と半導体基板若しくは島状半導体層2110とからなるPN接合の半導体基板2100若しくは島状半導体層2110側に形成される空乏層により島状半導体層2110と半導体基板2100とが電気的にフローテイング状態になり、かつ拡散層2720の電位と島状半導体層2110に与えられる電位による電位差により拡散層2720と島状半導体層2110とからなるPN接合の島状半導体層2110側に形成される空乏層により隣り合うトランジスタの活性領域が電気的に分離される場合の一例を示している。
図39及び図40は島状半導体層2110はソース拡散層2710によりフローテイング状態となっているが、各々のメモリセルの活性領域は拡散層2720により電気的に分離されていない場合の一例を示している。
また、電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の断面図を図41〜図52に示す。これらの図41〜図52において、奇数の図面は、MONOS構造のメモリセルアレイを示す平面図である図10におけるA−A′断面図であり、偶数の図面は図10におけるB−B′断面図である。これらの実施の形態では、図13〜図40における電荷蓄積層が浮遊ゲートから積層絶縁膜に変わったこと以外は同様である。
また、図43及び図44は、図41及び図42に対し、選択ゲート・トランジスタのゲート膜厚よりも積層絶縁膜の膜厚が厚い場合を示す。
図45及び図46は、図41及び図42に対し、選択ゲート・トランジスタのゲート膜厚よりも積層絶縁膜の膜厚が薄い場合を示す。
【0083】
さらに、電荷蓄積層としてとしてMISキャパシタ有する半導体記憶装置の断面図を図53〜図58に示す。これらの図53〜図58において、奇数の図面は、DRAMのメモリセルアレイを示す平面図である図11のA−A′断面図であり、偶数の図面は図11のB−B′断面図である。これらの実施の形態では、図13〜図40に対して電荷蓄積層が浮遊ゲートからMISキャパシタに変わり、拡散層の配置がメモリキャパシタの側部に位置すること及び第四の配線であるビット線と第一の配線ソース線が平行に配置されること以外は同様である。
また、電荷蓄積層としてMISトランジスタを有する半導体記憶装置の断面図を図59〜図62に示す。これらの図59〜図62は、それぞれ、SRAMのメモリセルアレイを示す平面図である図12におけるJ1−J1′、J2−J2′、K1−K1′及びK2−K2′の断面図である。
【0084】
この実施の形態では、p型シリコン基板3100上に複数の柱状をなした島状半導体層3110がマトリクス配列され、図59及び図61に示すように、これら各島状半導体層3110の上部と下部にMISトランジスタを2個配置し、各々トランジスタを該島状半導体層に沿って直列に接続した構造となっている。つまり、島状半導体層3110の周囲を取り囲むように、島状半導体層側壁にゲート絶縁膜3431を介してメモリゲート3511が配置され、このメモリゲート・トランジスタ上方に島状半導体層3110の周囲を取り囲むように、島状半導体層側壁にゲート絶縁膜3434を介して制御ゲートとなる第三の電極3514が配置された構造となっている。制御ゲート3514は、図61に示すように、一方向の複数のトランジスタについて連続的に配設されて、第三の配線である制御ゲート線となっている。
【0085】
また、図59及び図61に示すように、半導体基板面には、トランジスタの活性領域が半導体基板に対してフローテイング状態となるように下段に配置されるトランジスタの電気的に共通である第一の不純物拡散層3710が配置され、各々のトランジスタの活性領域がフローテイング状態となるように島状半導体層3110に不純物拡散層3721が配置される。さらに、各々の島状半導体層3110の上面には各メモリセル毎の不純物拡散層3724が配置されている。これにより、各々トランジスタが島状半導体層3110に沿って直列に接続した構造となる。
【0086】
さらに、図59及び図61に示すように、制御ゲート線と交差する方向のメモリセルの第二の不純物拡散層3724を接続するビット線となる第四の配線層3840が配設されている。ここで本発明の実施の形態では、一対の島状半導体層で構成される4つのトランジスタ及び2つの高抵抗素子によりメモリセルを構成しており、図59及び図61に示すように、メモリゲートである第一の導電膜3511と相対する島状半導体層に配置されてなる第二の不純物拡散層3721が第二の導電膜3512及び第三の導電膜3513を介して互いに接続されることにより構成される。
【0087】
また、図60及び図62に示すように、それぞれの島状半導体層3110に配置されてなる第二の不純物拡散層3721に接続されてなる第三の導電膜3513は高抵抗素子となる不純物拡散層からなる第二の配線層3120と接続され、各々第二の配線層3120は電気的に共通な電極である第五の配線に接続されている。第四の配線層3840方向に隣接するメモリセルの電気的に共通である第一の不純物拡散層3710が分離絶縁膜である、例えば第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜3471で電気的に分割されている。
【0088】
このように配置されたメモリセル及び配線の間には、例えば第三の絶縁膜である酸化膜3420が配置されて互いに絶縁されている。本発明の実施の形態ではp型島状半導体層側壁に形成された4つのトランジスタ及び2つの高抵抗素子によりメモリセルを構成したが、高抵抗素子に代わりn型半導体上に形成されたトランジスタでもよく、所望の機能を有することができれば構造はこれに限らない。なお、図12では複雑になるため第5の配線層3850は省略した。
【0089】
メモリセルアレイの動作原理における実施の形態
上記の半導体記憶装置は、電荷蓄積層に蓄積される電荷の状態によってメモリ機能を有する。以下に、例えば電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するメモリセルを一例に、読み出し、書き込み、消去について動作原理について説明する。
本発明の半導体記憶装置のアレイ構造の一例として、ゲート電極として第2の電極を備えるトランジスタとゲート電極として第5の電極を備えるトランジスタを選択ゲート・トランジスタとして有し、この選択ゲート・トランジスタの間に電荷蓄積層を有し、制御ゲート電極として第3の電極を備えるメモリセルを複数個、例えばL個(Lは正の整数)、直列に接続した島状半導体層を有し、該島状半導体層を複数個、例えばM×N個(M、Nは正の整数)備える場合で、かつこのメモリセルアレイにおいて、半導体基板に平行に配置される複数、例えばM本、の第4の配線が島状半導体層の各々の一方の端部に接続し、他方の端部には第1の配線が接続しており、また半導体基板に平行で、かつ第4の配線と交差する方向に配置される複数個、例えばN×L個の第3の配線がメモリセルの第3の電極と接続している場合において、第1の配線を第3の配線と平行に配置したときの読出し方法、書込み方法、及び消去方法の一例についてそれぞれ述べる。
【0090】
図63に上記メモリセルアレイ構造の等価回路を示す。なお、メモリセルの書込みの定義を、例えばメモリセルの閾値を0.5V以上、消去の定義を、例えばメモリセルの閾値を−0.5V以下とした場合について述べる。
まず、読出し方法の一例として、図76に読出しにおける各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第2の配線(2-1〜2-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第4の配線(4-1〜4-M)、第5の配線(5-1〜5-N)それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-i)に、例えば3Vを与え、その後、第2の配線(2-j)に、例えば3Vを与え、第5の配線(5-j)に、例えば3Vを与え、その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)に、例えば3Vを与えることで、第4の配線(4-i)を流れる電流もしくは第1の配線(1-j)に流れる電流により“0”、“1”を判定する。その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)を、例えば0Vに戻し、第2の配線(≠2-j)及び第5の配線(≠5-j)を、例えば0Vに戻し、第4の配線(4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時でもよい。また、上述においては第3の配線(3-j-h)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の読出し方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-h)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の読出し方法についても同様に行う。
第3の配線(3-j-L)から第3の配線(3-j-1)まで連続して読み出してもよいし、順番は逆でもよいし、ランダムでもよい。また、第3の配線(3-j-h)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの読出しを同時に行ってもよい。
以上、複数(例えばL個)の直列に並んだメモリセルと、直列に並んだメモリセルを間にはさむように形成した選択ゲート・トランジスタをもつ島状半導体層をM×N個に配列し、第1の配線と第3の配線が平行に配置している場合の読出し動作原理の一例を述べたが、このように複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することで、メモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわちしきい値が負の状態である場合に、非選択セルが、例えば読出しゲート電圧0Vでセル電流の流れる現象の防止を行う。
書込み方法の一例として、図77に書込みにおける各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第2の配線(2-1〜2-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第4の配線(4-1〜4-M)、第5の配線(5-1〜5-N))それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-i)以外である第4の配線(≠4-i)に、例えば3Vを与え、その後、第5の配線(5-j)に、例えば1Vを与え、その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)に、例えば3Vを与え、その後、第3の配線(3-j-h)に、例えば20Vを与え、この状態を所望の時間保持することにより選択セルのチャネル部と制御ゲート間のみに高電位が印可される状態をつくり、F−Nトンネリング現象によりチャネル部より電荷蓄積層へ電子を注入する。なお、第4の配線(4-i)を除く第4の配線(≠4-i)に、例えば3Vを与えることにより選択セルを含まない島状半導体層内の第5の電極を備える選択ゲート・トランジスタはカットオフし、書込みは行われない。その後、例えば第3の配線(3-j-h)を、例えば0Vに戻してから、第2の配線(2-j)及び第5の配線(5-j) を、例えば0Vに戻し、その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)を、例えば0Vに戻し、その後、第4の配線(4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時でもよい。与える電位は所望のセルの電荷蓄積層に負の電荷を一定量以上蓄積するための条件を満たすならば、いかなる電位の組み合わせでもよい。上述においては第3の配線(3-j-h)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-h)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み方法についても同様に行う。また、第3の配線(3-j-L)から第3の配線(3-j-1)まで連続して書き込みしてもよいし、順番は逆でもよいし、ランダムでもよい。さらに、第3の配線(3-j-h)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの書込みを同時に行ってもよい。
【0091】
また、選択セルを含まない島状半導体層内の第5の電極を備える選択ゲート・トランジスタをカットオフさせずに書込みを行う場合として、図82に各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第2の配線(2-1〜2-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第4の配線(4-1〜4-M)、第5の配線(5-1〜5-N)それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-i)以外である第4の配線(≠4-i)に、例えば7Vを与え、その後、第5の配線(5-j)に、例えば20Vを与え、その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)に、例えば3Vを与え、その後、第3の配線(3-j-h)に、例えば20Vを与え、この状態を所望の時間保持することにより選択セルのチャネル部と制御ゲート間に20V程度の電位差を発生させ、F−Nトンネリング現象によりチャネル部より電荷蓄積層へ電子を注入し書込みを行う。
なお、第3の配線(3-j-h)に接続する非選択セルのチャネル部と制御ゲート間には13V程度の電位差が発生するが、選択セルの書込み時間内にこのセルの閾値を変動させるほどの十分な電子の注入は行われず、よってこのセルの書込みは実現しない。
その後、例えば第3の配線(3-j-h)を、例えば0Vに戻してから、第5の配線(5-j) を、例えば0Vに戻し、その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)を、例えば0Vに戻し、その後、第4の配線(≠4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時でもよい。与える電位は所望のセルの電荷蓄積層に負の電荷を一定量以上蓄積するための条件を満たすならば、いかなる電位の組み合わせでもよい。また、上述においては第3の配線(3-j-h)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-h)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み方法についても同様に行う。第3の配線(3-j-L)から第3の配線(3-j-1)まで連続して書き込みしてもよいし、順番は逆でもよいし、ランダムでもよい。さらに第3の配線(3-j-h)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの書込みを同時に行ってもよい。次に、消去方法の一例として、図78に消去における各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。消去単位は図65に示す選択範囲のように1ブロックあるいはチップ一括で行う。
最初に、第1の配線(1-1〜1-N)、第2の配線(2-j)、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第4の配線(4-1〜4-M)、第5の配線(5-j)それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-1〜4-M)に、例えば20Vを与え、第1の配線(1-j)に、例えば20Vを与え、その後、第2の配線(2-j)に、例えば20Vを与え、第5の配線(5-j)に、例えば20Vを与え、この状態を所望の時間保持することにより選択セルの電荷蓄積層内の電子をF−Nトンネリング現象により引き抜き消去を行う。
その後、第2の配線(2-j)及び第5の配線(5-j) を、例えば0Vに戻し、その後、第4の配線(4-1〜4-M) を、例えば0Vに戻し、第1の配線(1-j) を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時でもよい。また、与える電位は所望のセルの閾値を下げるための条件を満たすならば、いかなる電位の組み合わせでもよい。上述においては第3の配線(3-j-1〜3-j-L)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の消去方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-1〜3-j-L)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の消去方法についても同様に行う。
【0092】
第3の配線(3-j-1〜3-j-L)に接続している全てのメモリセルの消去を同時に行ってもよいし、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの消去を同時に行ってもよい。
本発明の半導体記憶装置のアレイ構造の一例として、電荷蓄積層を有し制御ゲート電極として第3の電極を備えるメモリセルを2個直列に接続した島状半導体層を有し、この島状半導体層を複数個、例えばM×N個(M、Nは正の整数)備える場合で、かつ、このメモリセルアレイにおいて、半導体基板に平行に配置される複数、例えばM本の第4の配線がこの島状半導体層の各々の一方の端部に接続し、他方の端部には第1の配線が接続しており、また半導体基板に平行で、かつ第4の配線と交差する方向に配置される複数個、例えばN×2個、の第3の配線はメモリセルの第3の電極と接続している場合において、第1の配線を第3の配線と平行に配置したときの読出し方法、書込み方法及び消去方法の一例についてそれぞれ述べる。
図64に上記メモリセルアレイ構造の等価回路を示す。なおメモリセルの書込みの定義を、例えばメモリセルの閾値を4V以上、消去の定義を、例えばメモリセルの閾値を0.5V以上3V以下とした場合について述べる。
まず、読出し方法の一例として、図79に読出しにおける各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第3の配線(3-j-1、3-j-2)、第3の配線(≠3-j-1、≠3-j-2)、第4の配線(4-1〜4-M)それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-i)に、例えば1Vを与え、その後、第3の配線(3-j‐2)に例えば5Vを与えることにより、第4の配線(4-i)を流れる電流もしくは第1の配線(1-j) (jは1≦j≦Nの正の整数)に流れる電流により“0”、“1”を判定する。その後、第3の配線(3-j‐2)を、例えば0Vに戻し、その後、第4の配線(4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時でもよい。上述においては第3の配線(3-j-1)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の読出し方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-1)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の読出し方法についても同様に行う。第3の配線(3-j-2)から第3の配線(3-j-1)まで連続して読み出してもよいし、順番は逆でもよいし、ランダムでもよい。第3の配線(3-j-1)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの読出しを同時に行ってもよい。
つづいて、書込み方法の一例として、図80に書込みにおける各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-2)、第4の配線(4-1〜4-M)それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-i)以外である第4の配線(≠4-i)を開放状態にし、その後、第4の配線(4-i)に、例えば6Vを与え、その後、第3の配線(3-j-2)に、例えば6Vを与え、その後、第3の配線(3-j-1)に、例えば12Vを与え、この状態を所望の時間保持することにより選択セルの高電位側拡散層近傍にチャネルホットエレクトロンを発生させ、かつ、第3の配線(3-j-1)に印加される高電位により選択セルの電荷蓄積層へ発生した電子を注入させ書込みを行う。
その後、例えば、第3の配線(3-j-1)を、例えば0Vに戻してから第3の配線(3-j-2)を、例えば0Vに戻し、その後第4の配線(4-i)を、例えば0Vに戻し、その後第4の配線(≠4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時でもよいい。また与える電位は所望のセルの電荷蓄積層に負の電荷を一定量以上蓄積するための条件を満たすならば、いかなる電位の組み合わせでもよい。上述においては第3の配線(3-j-1)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-1)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み方法についても同様に行う。第3の配線(3-j-2)、第3の配線(3-j-1)の順序で書き込みしてもよいし、順番は逆でもよい。第3の配線(3-j-1)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの書込みを同時に行ってもよい。
消去方法の一例として、図81に消去における各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。消去単位はブロック単位、1ワードラインあるいはブロック内の上段のみあるいは下段のみで行う。
【0093】
最初に、第1の配線(1-1〜1-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-2)、第4の配線(4-1〜4-M)それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-1〜4-M)を開放状態にし、その後第1の配線(1-j)に、例えば5Vを与え、その後、第3の配線(3-j-2)に、例えば5Vを与え、その後、第3の配線(3-j-1)に、例えば−10Vを与え、この状態を所望の時間保持することにより選択セルの電荷蓄積層内の電子をF−Nトンネリング現象により引き抜き消去を行う。その後、第3の配線(3-j-1)を、例えば0Vに戻してから第3の配線(3-j-2)を、例えば0Vに戻し、その後、第1の配線(1-j)を、例えば0Vに戻し、その後、第4の配線(4-1〜4-M)を0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時でもよい。また与える電位は所望のセルの閾値を下げるための条件を満たすならば、いかなる電位の組み合わせでもよい。上述においては第3の配線(3-j-1)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の消去方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-1)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の消去方法についても同様に行う。第3の配線(3-j-1〜3-j-2)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの消去を同時に行ってもよいし、第3の配線(3-1-1〜3-N-2)に接続している複数若しくは全てのメモリセルの消去を同時に行ってもよい。
以上、読出し、書込み及び消去について、P型半導体で形成される複数の直列に並んだメモリセルと、直列に並んだメモリセルを間にはさむように形成した選択トランジスタをもつ島状半導体層、あるいはp型半導体で形成される2つの直列に並んだメモリセルをもつ島状半導体層を、M×N (M、Nは正の整数)個に配列し、第1の配線と第3の配線が平行に配置している場合の動作原理の一例をそれぞれ述べたが、例えばN型半導体で形成される島状半導体層の場合のように全ての電極の極性が入れ替わってもよい。このとき電位の大小関係は上述したものに対して反対になる。また上述の読出し、書込み及び消去の各動作例は第1の配線を第3の配線と平行に配置した場合について述べたが、第1の配線を第4の配線と平行に配置した場合及び第1の配線をアレイ全体で共通にした場合においても、同様にそれぞれに対応する電位を与えることにより動作させることが可能である。第1の配線を第4の配線と平行に配置した場合はブロック単位でもビットライン単位でも消去が可能となる。
以上で述べたような電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するメモリセル以外のものについて説明する。
【0094】
図66及び図67は図10及び図41〜図50で示されるMONOS構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
図66は一つの島状半導体層2110に配置されるMONOS構造のメモリセルアレイの等価回路図を示し、図67は、島状半導体層2110が複数配置される場合の等価回路をそれぞれ示している。
以下、図66に示す等価回路について説明する。
ゲート電極として第12の電極12を備えるトランジスタとゲート電極として第15の電極15を備えるトランジスタを選択ゲート・トランジスタとして有し、該選択ゲート・トランジスタの間に電荷蓄積層として積層絶縁膜を有し、制御ゲート電極として第13の電極(13-h)(hは1≦h≦Lの正の整数、Lは正の整数)を備えるメモリセルを複数個、例えばL個、直列に接続した島状半導体層2110において、第14の電極14がこの島状半導体層2110の各々の一方の端部に接続し、他方の端部には第11の電極11が接続する。
次に、図67に示す等価回路について説明する。この等価回路では、複数の島状半導体層2110が配置されるメモリセルアレイにおいて、図66で示される各島状半導体層2110に配置される各回路素子の電極と各配線の接続関係を示す。
島状半導体層2110を複数個、例えばM×N個(M、Nは正の整数、iは1≦i≦Mの正の整数、jは1≦j≦Nの正の整数)備える場合で、かつこのメモリセルアレイにおいて、半導体基板に平行に配置される複数本、例えばM本の第14の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第14の電極14とそれぞれ接続する。また、半導体基板に平行で、かつ第14の配線14と交差する方向に配置される複数本、例えばN×L本の第13の配線は各々のメモリセルの上述の第13の電極(13-h)(hは1≦h≦Lの正の整数)と接続する。第14の配線と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第11の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第11の電極11と接続し、かつ第11の配線を第13の配線と平行に配置する。半導体基板に平行で、かつ第14の配線14と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第12の配線は各々のメモリセルの上述の第12の電極12と接続し、かつ同様に半導体基板に平行で、第14の配線14と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第15の配線は各々のメモリセルの上述の第15の電極15と接続する。
図68及び図69は図11及び図57及び図58で示されるDRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。図68は一つの島状半導体層2110に配置されるDRAM構造のメモリセルアレイの等価回路図を示し、図69は、島状半導体層2110が複数配置される場合の等価回路をそれぞれ示している。
以下、図68に示す等価回路について説明する。
一つのトランジスタと一つのMISキャパシタを直列に接続することで一つのメモリセルが構成される。このメモリセルの一方の端部には第23の電極23が接続し、もう一方の端部には第21の電極21が接続し、かつゲート電極として第22の電極22を備えるメモリセルを、例えば2組、図68に示されるように接続し、一つの島状半導体層2110から2つの第21の電極(21-1)、(21-2)及び2つの第22の電極(22-1)、(22-2)がそれぞれ備えられ、島状半導体層2110の一方の端部に第23の電極23が備えられる。
次に、図69に示す等価回路について説明する。この等価回路では、複数の島状半導体層2110が配置されるメモリセルアレイにおいて、図68で示される各島状半導体層2110に配置される各回路素子の電極と各配線の接続関係を示す。
島状半導体層2110を複数個、例えばM×N個(M、Nは正の整数、iは1≦i≦Mの正の整数、jは1≦j≦Nの正の整数)備える場合で、かつこのメモリセルアレイにおいて、半導体基板に平行に配置される複数本、例えばM本の第23の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第23の電極23とそれぞれ接続する。また、半導体基板に平行で、かつ第23の配線23と交差する方向に配置される複数本、例えば2×N本の第22の配線は各々のメモリセルの上述の第22の電極(22-1)、(22-2)と接続する。第23の配線と交差する方向に配置される複数本、例えば2×N本の第21の配線が各々のメモリセルの上述の第21の電極(21-1)、(21-2)と接続する。
なお、図68及び図69では一つの島状半導体層2110にメモリセルが2組配置される場合の一例を示したが、一つの島状半導体層2110に配置するメモリセルの数は3組以上でも、あるいは1組だけでもよい。
図68及び図69で示した等価回路は、島状半導体層2110の底部から順に、MISキャパシタ、トランジスタ、MISキャパシタ、トランジスタを配置した場合の一例であるが、他の配置の一例として島状半導体層2110の底部から順に、トランジスタ、MISキャパシタ、MISキャパシタ、トランジスタを配置した場合を以下説明する。
【0095】
図70及び図71は図11及び図53〜図56で示されるDRAM構造をとるメモリセルアレイの一部分を示す等価回路図である。図70は一つの島状半導体層2110に配置されるDRAM構造のメモリセルアレイの等価回路図を示し、図71は島状半導体層2110が複数配置される場合の等価回路をそれぞれ示している。
以下、図70に示す等価回路について説明する。
メモリセルの構成は先の例と同様、一つのトランジスタと一つのMISキャパシタが直列に接続することで一つのメモリセルが構成され、このメモリセルの一方の端部には第23の電極23が接続し、もう一方の端部には第21の電極21が接続し、かつゲート電極として第22の電極22が接続する。このメモリセルが、例えば2組、図70に示されるように接続し、一つの島状半導体層2110から2つの第21の電極(21-1)、(21-2)及び2つの第22の電極(22-1)、(22-2)がそれぞれ備えられ、島状半導体層2110の一方の端部に第23の電極23が備えられ、もう一方の端部に第24の電極24が備えられる。
次に、図71に示す等価回路について説明する。この等価回路では、複数の島状半導体層2110が配置されるメモリセルアレイにおいて、図70で示される各島状半導体層2110に配置される各回路素子の電極と各配線の接続関係を示す。
島状半導体層2110を複数個、例えばM×N個(M、Nは正の整数、iは1≦i≦Mの正の整数、jは1≦j≦Nの正の整数)備える場合で、かつこのメモリセルアレイにおいて、半導体基板に平行に配置される複数本、例えばM本の第23の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第23の電極23とそれぞれ接続する。また、同様に半導体基板に平行に配置される複数本、例えばM本の第24の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第24の電極24とそれぞれ接続する。また、半導体基板に平行で、かつ第23の配線23及び第24の配線24と交差する方向に配置される複数本、例えば2×N本の第22の配線は各々のメモリセルの上述の第22の電極(22-1)、(22-2)と接続する。また、同様に第23の配線23及び第24の配線24と交差する方向に配置される複数本、例えば2×N本の第21の配線が各々のメモリセルの上述の第21の電極(21-1)、(21-2)と接続する。
図72及び図73は図33〜図36、図51及び図52で示される半導体装置の等価回路であり、各トランジスタ間に拡散層2720が配置されず、さらにメモリ・トランジスタ及び選択ゲート・トランジスタのゲート電極である2500、2510、2520の間に配置する第三の導電膜である多結晶シリコン膜2530を形成した場合のメモリセルアレイの一部分を示す等価回路図である。
図72は一つの島状半導体層2110に配置される構造として、各メモリ・トランジスタ及び選択ゲート・トランジスタのゲート電極の間に配置する第三の導電膜である多結晶シリコン膜2530が形成される場合のメモリセルアレイの等価回路図を示し、図73は、島状半導体層2110が複数配置される場合の等価回路をそれぞれ示している。
以下、図72に示す等価回路について説明する。
ゲート電極として第32の電極32を備えるトランジスタとゲート電極として第35の電極35を備えるトランジスタを選択ゲート・トランジスタとして有し、該選択ゲート・トランジスタの間に電荷蓄積層を有し制御ゲート電極として第33の電極(33-h)(hは1≦h≦Lの正の整数、Lは正の整数)を備えるメモリセルを複数個、例えばL個、直列に配置し、かつ各トランジスタの間にゲート電極として第36の電極を備えるトランジスタを配置した島状半導体層2110において、第34の電極34が島状半導体層2110の各々の一方の端部に接続され、他方の端部には第31の電極31が接続され、かつ複数の36の電極が全て一つに接続され、第36の電極36として島状半導体層2110に備えられる。
次に、図73に示す等価回路について説明する。この等価回路では、複数の島状半導体層2110が配置されるメモリセルアレイにおいて、図72で示される各島状半導体層2110に配置される各回路素子の電極と各配線の接続関係を示す。
【0096】
島状半導体層2110を複数個、例えばM×N個(M、Nは正の整数、iは1≦i≦Mの正の整数、jは1≦j≦Nの正の整数)備える場合で、かつメモリセルアレイにおいて、半導体基板に平行に配置される複数本、例えばM本の第34の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第34の電極34とそれぞれ接続する。また、半導体基板に平行で、かつ第34の配線34と交差する方向に配置される複数本、例えばN×L本の第33の配線は各々のメモリセルの上述の第33の電極(33-h)と接続する。第34の配線と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第31の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第31の電極31と接続し、かつ第31の配線を第33の配線と平行に配置する。半導体基板に平行で、かつ第34の配線34と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第32の配線は各々のメモリセルの上述の第32の電極32と接続し、同様に半導体基板に平行で、かつ第34の配線34と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第35の配線は各々のメモリセルの上述の第35の電極と接続する。また各々の島状半導体層2110に備える上述の第36の電極36は第36の配線によって全て一つに接続する。
なお、各々の島状半導体層2110に備える上述の第36の電極36は第36の配線によって全て一つに接続しなくてもよく、第36の配線によってメモリセルアレイを2つ以上に分割して接続してもよい。つまり各々の第36の電極を、例えばブロック毎に接続するような構造をとってもよい。
図74及び図75は図12及び図59〜図62で示されるSRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図であり、メモリセルを構成するトランジスタはNMOSのみで構成される例を示している。
図74は隣接する2つの島状半導体層2110に配置される1つのSRAM構造のメモリセルの等価回路図を示し、図75は、メモリセルが複数配置される場合の等価回路をそれぞれ示している。
以下、図74に示す等価回路について説明する。
ゲート電極として第43の電極及び第45の電極を備えるトランジスタをそれぞれ直列に配置した島状半導体層2110が2つ隣接して配置され、かつ、これら4個のトランジスタが図74に示されるように互いに接続する。つまり、第43の電極(43-2)をゲート電極とするトランジスタの第46の電極(46-2)と第45の電極(45-1)が接続され、第43の電極(43-1)をゲート電極とするトランジスタの第46の電極(46-1)と第45の電極(45-2)が接続する。また、この隣接する2つの島状半導体層2110において、一つの島状半導体層2110の一方の端部に第44の電極(44-1)が接続し、もう一つの島状半導体層2110の一方の端部に第44の電極(44-2)が接続する。また、この2つの島状半導体層2110において、第44の電極(44-1)及び(44-2)が接続しない他方の端部には共通な電極として第41の電極41が接続される。また、2個の高抵抗素子がこれら4個のトランジスタと図74に示されるように接続され、トランジスタと接続しない側の端部には共通な電極として第42の電極42が接続される。
次に、図75に示す等価回路について説明する。この等価回路では、複数の島状半導体層2110が配置されるメモリセルアレイにおいて、図74で示される隣接する2つの島状半導体層2110を単位に配置される各回路素子の電極と各配線の接続関係を示す。
【0097】
島状半導体層2110を複数個、例えば2×M×N個(M、Nは正の整数、iは1≦i≦Mの正の整数、jは1≦j≦Nの正の整数)備える場合で、かつこのメモリセルアレイにおいて、半導体基板に平行に配置される複数本、例えば2×M本の第44の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第44の電極(44-1)、(44-2)とそれぞれ接続する。また、半導体基板に平行で、かつ、第44の配線44と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第43の配線は各々のメモリセルの上述の第43の電極(43-1),(43-2)と接続する。第44の配線と交差する方向に配置される複数本、例えばN本の第41の配線が各々の島状半導体層2110に備える上述の第41の電極41と接続する。第41の配線は各々の島状半導体層2110に備える上述の第41の電極41に全て共通に接続を行ってもよい。各々の高抵抗素子の上述の第42の電極42は第42の配線によって全て一つに接続してもよい。
なお、メモリセルを構成するトランジスタはPMOSのみで構成してもよいし、上述の高抵抗素子に代わって、第43あるいは第45の電極をゲート電極とするトランジスタと反対の型のトランジスタと置き換えてもよい。
また、選択ゲートトランジスタと選択ゲートトランジスタに隣接するメモリセル及び隣接するメモリセル同士が不純物拡散層を介して繋がっておらず、代わりに選択トランジスタとメモリセル及びメモリセル同士の間隔が約30nm以下と、選択トランジスタとメモリセル及びメモリセル同士が不純物拡散層を介して接続されている場合に比べて非常に接近した構造をもつ半導体装置の動作原理について述べる。
隣接する素子が十分接近していると、選択ゲートトランジスタのゲートやメモリセルの制御ゲートに印加される閾値以上の電位により形成するチャネルは隣接する素子のチャネルと接続し、全ての素子のゲートに閾値以上の電位が与えられる場合、全ての素子のチャネルが繋がる。この状態は、選択トランジスタとメモリセルやメモリセルが不純物拡散層を介して接続されている場合とほぼ等価なため、動作原理も選択トランジスタとメモリセルやメモリセルが不純物拡散層を介して接続されている場合と同様である。
さらに、選択ゲートトランジスタやメモリセルが不純物拡散層を介して繋がっておらず、代わりに選択トランジスタとメモリセルやメモリセルのゲート電極の間に第三の導電膜が配置された構造をもつ半導体装置の動作原理について述べる。
第三の導電膜は各素子の間に位置し、絶縁膜、例えばシリコン酸化膜を介して島状半導体層と接続している。つまり、第三の導電膜とこの絶縁膜と島状半導体層はMISキャパシタを形成している。第三の導電膜に島状半導体層と絶縁膜との界面に反転層が形成するような電位を与えるとチャネルが形成する。形成したチャネルは隣接する素子にとっては各素子を接続する不純物拡散層と同じ働きをする。そのため、第三の導電膜にチャネルを形成し得る電位が与えられている場合、選択ゲートトランジスタやメモリセルが不純物拡散層を介して接続している場合と同様な動作となる。また、第三の導電膜にチャネルを形成し得る電位が与えられていなくても、例えば島状半導体層がP型半導体の場合、電荷蓄積層から電子を引き抜く場合には、選択ゲートトランジスタやメモリセルが不純物拡散層を介して接続している場合と同様な動作となる。
【0098】
メモリセルアレイの製造方法における実施の形態
従来例に対し柱状に加工された半導体基板もしくは半導体層に形成された各々のメモリセルの活性領域を半導体基板に対してフローテイング状態となるように不純物拡散層を形成し、さらに、活性領域となる半導体基板もしくは半導体層を形成する前に、複層からなる積層膜により電荷蓄積層が形成される領域を半導体基板表面に対し垂線方向に各膜厚の制御により精度よく規定した後、電荷蓄積層をこの領域に形成する実施の形態を説明する。
【0099】
製造例1
この製造例で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により、予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に+選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、この島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的にフローテイング状態とすることにより製造される。
【0100】
この半導体記憶装置は、島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタが配置され、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数個、例えば2個配置される。各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成され、各々トランジスタを島状半導体層に沿って直列に接続される。また、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚は、メモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい。
なお、図83〜図115及び図116〜図147は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
まず、p型シリコン基板2100の表面に、CVD法により、例えば第一の絶縁膜として砒素1×1018〜1×1022/cm3程度の不純物が含まれるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積する。この際、不純物を含む絶縁膜は、CVD法により絶縁膜を堆積した後に、イオン注入を利用して絶縁膜に不純物の導入を行てもよい。例えば、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積した後、0〜45°程度傾斜した方向から5〜100keVの注入エネルギーで砒素1×1014〜1×1016/cm2程度のドーズを第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411に導入する。また、イオン注入による第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入は第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を堆積した直後でなくてもよい。イオン注入により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入を行う際、所望の不純物濃度を得られれば注入傾斜角度は問わない。また、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入はイオン注入に限らず、固層気相拡散等のどのような手段を用いてもよい。
この後、第四の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2321を10〜100nm堆積する。ここで先に述べた第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入をイオン注入で行う場合は、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321越しにイオン注入により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411へ不純物の導入を行ってもよい。
つづいて、第三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2421を50〜500nm堆積し、第二の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2312を10〜100nm堆積し、第一の絶縁膜である不純物が含まれるシリコン酸化膜2412を50〜500nm堆積し、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322を10〜100nm堆積し、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422を50〜500nm堆積する。このように繰り返し形成し、図83及び図116に示すように第一の絶縁膜である不純物が含まれるシリコン酸化膜2415を50〜500nm堆積し、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325を500〜5000nm堆積する。
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR1をマスクとして用いて(図83及び図116)、例えば反応性イオンエッチングにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325及び第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2414、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を順次エッチングして第四の溝部2240を形成する(図84及び図117)。
レジストR1を除去した後、第四の溝部2240に島状半導体層2110を埋めこむ。例えば第四の溝部2240の底部に位置するp型シリコン基板2100より半導体層を選択的にエピタキシャル成長させ(図85及び図118)、島状半導体層2110を第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325に対して平坦化を行う。この際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合わせてもよい。
【0101】
この後、第四の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2540を100〜300nm程度堆積し、さらに、第五の絶縁膜としてシリコン窒化膜2330を200〜2000nm程度堆積する(図86及び図119)。
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR2をマスクとして用いて(図87及び図120)、例えば反応性イオンエッチングにより第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415を順次エッチングし、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315を露出させる。この際、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424を露出するまで第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315をエッチングしてもよい。
レジストR2を除去した後(図88及び図121)、第六の絶縁膜としてシリコン窒化膜2340を5〜50nm程度堆積し、例えば異方性エッチングを用いて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415の側壁にサイドウオール状となる第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を配置させる(図89及び図122)。この際、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2415が第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となる。
つづいて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2414、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312を順次エッチングして第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出するように第三の溝部2230を形成する(図90及び図123)。
次いで、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を配置する。例えば、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を5〜50nm程度堆積した後、異方性エッチにより、エッチバックし第三の溝部2230の底部にある第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を除去し、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出させる(図91及び図124)。
その後、所望の深さまで、例えば、第七の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2432を堆積し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を介して第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が埋設するように第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432を第三の溝部2230に埋めこむ(図92及び図125)。
その後、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432をマスクに第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の露出部を等方性エッチングにより除去し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を配置する(図93及び図126)。
つづいて、第八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2443を堆積し、例えば異方性エッチングにより第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2443を第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422の側部に配置するように第三の溝部2230に埋めこむ(図94及び図128)。この際、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413の側面が露出するように第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2443を埋めこむ深さを調整する。
【0102】
次いで、上記と同様に第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343を配置する。そのあと、上記と同様に、第八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2444を堆積し、例えば異方性エッチングにより第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2444を第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423の側部に配置するように第三の溝部2230に埋めこむ(図95及び図128)。
さらに、上記と同様に第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2414が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344を配置する(図96及び図129)。
この後、第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2442、2443、2444及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432、2433、2434を、例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる(図97及び図130)。
その後、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm程度形成する(図98及び図131)。
次に、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去する(図99及び図132)。
その後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各島状半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から5〜100keVの注入エネルギー、硼素1×1011〜1×1013/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注入の際には、島状半導体層2110の多方向から注入される方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あるいはチャネルイオン注入に代えて、CVD法により硼素を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利用してもよい。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入は、島状半導体層2110の表面を第九の絶縁膜である熱酸化膜2450で被覆する前に行ってもよいし、島状半導体層2110を形成時に導入してもよいし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424に不純物を導入しておき、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を除去する前に熱処理などにより島状半導体層2110に不純物を導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であればどのような手段を用いてもよい。
【0103】
つづいて、例えば熱酸化法を用いて各島状半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2460を形成する(図100及び図133)。この際、トンネル酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜又は窒素酸化膜でもよい。
次いで、第一の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342、2343、2344をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成する(図101及び図134)。
つづいて、第十一の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜2470を50〜500nm程度堆積する。
次に、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を第三の溝部2230に埋めこむ(図102及び図135)。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の埋めこみ深さを調整する。
その後、第三の溝部2230の内壁にある第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342、2343、2344、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の表面に第十二の絶縁膜となる、例えばシリコン窒化膜2350を5〜50nm堆積し(図103及び図136)、例えば異方性エッチバックによりサイドウオールを形成する。
【0104】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の側部を露出する程度に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を、例えば等方性エッチングによりエッチバックする(図104及び図137)。
その後、第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積する(図105及び図138)。
次に、図139に示すように第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を、例えば異方性エッチングによりエッチバックし、つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と自己整合的に第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングしていき、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成し、不純物拡散層2710を分離する。つまり第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成する(図106及び図139)。
次に、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を30〜300nm堆積した後、例えば異方性エッチングによりエッチバックして第二の溝部2220に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を埋めこむ。このとき、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を埋設するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の高さを調整する(図107及び図140)。
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を異方性もしくは等方性エッチングによりエッチバックし選択ゲートとする(図108及び図141)。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成される。
その後、等方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2250のサイドウオールを除去し(図109及び図142)、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2471を50〜500nm程度堆積する。
つづいて、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471の埋めこみ深さを調整する。
【0105】
次いで、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の表面に層間絶縁膜2612を形成する(図110及び図143)。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。具体的には熱酸化法により多結晶シリコン膜表面に5〜10nmのシリコン酸化膜とCVD法により5〜10nmのシリコン窒化膜と、さらに5〜10nmのシリコン酸化膜を順次堆積する。
つづいて、同様に第二の導電膜となる多結晶シリコン膜2522を15〜150nm堆積し、エッチバックすることで、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の側部に層間絶縁膜2612を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を配置させる。このとき、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層として形成される。
次に、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2472を50〜500nm程度堆積する。つづいて、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472の埋めこみ深さを調整する。
つづいて、同様に繰り返すことで第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513の側部に層間絶縁膜2613を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523を配置させ、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523を第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2473によって埋設する。最上段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514においては最下段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と同様に第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524をエッチバックする(図108〜図112及び図141〜図145)。
次に、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出すべく、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を、例えば等方性エッチングにより除去する(図113及び図146)。
さらに、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層2840を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する(図114及び図147)。なお、図114では、第四の配線層2840がアライメントズレなく第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540上に配置されている状態を示しているが、アライメントズレが発生しても、図115に示すように、第四の配線層2840は第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540に接続させることができる(以下の製造例についても同様)。
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0106】
また、この実施例では第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
なお、実施例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的でない場合に可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで得られる。これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
【0107】
製造例2
製造例1において、フォトリソグラフィによるレジストのパターンニング工程により第一、第二及び第三の配線層の分離を行う場合の具体的な製造工程例を示す。
なお、図148〜図153及び図154〜図159は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
この製造例では、異方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン2521の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成せず、また第二の導電膜である多結晶シリコン2521〜2524は図1におけるB−B′方向において分離するような堆積膜厚及びエッチングを施す必要はない。
第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474を100〜500nm堆積するまで(図148〜図151及び図154〜157)は、製造例1の図83〜図114及び図116〜図147と同様である。
その後、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR4をマスクとして用いて(図152及び図158)、異方性エッチングによりp型シリコン基板2100に達するまでエッチングを行い、不純物拡散層2710及び第二の導電膜である多結晶シリコン2521〜2524をB−B′方向において分離する。
その後、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2475を堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層2840を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する(図158及び図159)。その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、製造例1と同等の効果を有する半導体記憶装置が実現する。
また、第一、第二及び第三の配線層の分離をフォトリソグラフィによるレジストのパターニングで行うことにより、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合でも形成が可能となる利点を有する。
【0108】
さらに、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであってしきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0109】
なお、製造例1及び2ではP型半導体基板上に格子島状の第3の溝部2230を形成しているが、n型半導体基板内に形成されたp型不純物拡散層又はp型シリコン基板内に形成されたn型不純物拡散層内にさらに形成されたp型不純物層に格子島状の第3の溝部2230を形成してもよい。また、各不純物拡散層の導電型はそれぞれ逆導電型でもよい。これらの製造例は以降の種々の製造例に適用することができる。
【0110】
製造例3
この製造例で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により、予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、この島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的に共通するように製造される。
【0111】
この半導体記憶装置は、島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタが配置され、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数個、例えば2個配置される。各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成され、各々トランジスタを島状半導体層に沿って直列に接続される。また、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚は、メモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい。
なお、図160〜図181及び図182〜図203は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0112】
まず、p型シリコン基板2100の表面に、CVD法により不純物を含む絶縁膜となる、例えば第一の絶縁膜として砒素1×1018〜1×1022/cm2程度の不純物が含まれるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積する。この際、不純物を含む絶縁膜は、CVD法により絶縁膜を堆積した後にイオン注入を利用して絶縁膜に不純物の導入を行ってもよい。例えば、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積した後、0〜45°程度傾斜した方向から5〜100keVの注入エネルギーで砒素1×1014〜1×1016/cm2程度のドーズを第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411に導入する。また、イオン注入による第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入は第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を堆積した直後でなくてもよい。イオン注入により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入を行う際、所望の不純物濃度が得られれば注入傾斜角度は問わない。また、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入はイオン注入に限らず、固層気相拡散等の種々の方法を用いることができる。この後、第四の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2321を10〜100nm堆積する。ここで先に述べた第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入をイオン注入で行う場合は第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321越しにイオン注入法により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411へ不純物の導入を行ってもよい。
【0113】
つづいて、第三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2421を50〜500nm堆積し、第二の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2312を10〜100nm堆積し、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412を50〜500nm堆積する。このように順次形成した後、図160及び図182に示すように、第一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2415を50〜500nm堆積後、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325を500〜5000nm堆積する。
【0114】
次いでて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR1をマスクとして用いて(図160及び図182)、例えば反応性イオンエッチングにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325及び第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を順次エッチングして、第四の溝部2240を形成する(図161及び図183)。
【0115】
レジストR1を除去した後、第四の溝部2240に島状半導体層2110を埋めこむ。例えば第四の溝部2240の底部に位置するp型シリコン基板2100より半導体層を選択的にエピタキシャル成長させる(図162及び図184)。
【0116】
また、島状半導体層2110を第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325に対して平坦化を行う(図163及び185)。この際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合わせてもよいし手段は問わない。この後、第四の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2540を100〜300nm程度堆積し、さらに、第五の絶縁膜としてシリコン窒化膜2330を200〜2000nm程度堆積する。
【0117】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR2をマスクとして用いて(図164及び図186)、例えば反応性イオンエッチングにより第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415を順次エッチングし、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315を露出させる。この際、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424を露出するまで第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315をエッチングしてもよい。
【0118】
レジストR2を除去した後(図165及び図187)、第六の絶縁膜としてシリコン窒化膜2340を5〜50nm程度堆積し、例えば異方性エッチングを用いて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415の側壁にサイドウオール状となる第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を配置させる(図166及び図188)。この際、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2415が第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となる。
【0119】
つづいて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421を順次エッチングして第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321が露出するように第三の溝部2230を形成する(図167及び図189)。
【0120】
この後、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる。その後、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm形成する(図168及び190)。
【0121】
次に、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去した(図169及び図191)後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各島状半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から5〜100keVの注入エネルギー、硼素1×1011〜1×1013/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注入の際には、島状半導体層2110の多方向から注入される方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あるいはチャネルイオン注入に代って、CVD法により硼素を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利用してもよい。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入に関しては島状半導体層2110の表面を第九の絶縁膜である熱酸化膜2450で被覆する前に行ってもよいし、島状半導体層2110を形成時に導入してもよい。第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424に不純物を導入しておき、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を除去する前に熱処理などにより島状半導体層2110に不純物を導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であれば手段を限定しない。
【0122】
つづいて、例えば熱酸化法を用いて各島状半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2460を形成する(図170及び図192)。この際、トンネル酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜もしくは、窒素酸化膜でもよい。
【0123】
次いで、第一の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2314、2313、2312をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成する(図171及び図193)。
【0124】
つづいて、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を50〜500nm程度堆積する。次に、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を第三の溝部2230に埋めこむ(図172及び図194)。この際、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の埋めこみ深さを調整する。その後、第三の溝部2230の内壁にある第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、2313、2314、2315、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の表面に第十二の絶縁膜となる、例えばシリコン窒化膜2350を5〜50nm堆積し、例えば異方性エッチバックによりサイドウオールを形成する(図173及び図195)。
【0125】
次に、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の側部を露出する程度に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を、例えば等方性エッチングによりエッチバックする(図174及び図196)。
【0126】
さらに、第二の導電膜となる例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積する(図175及び図197)。
【0127】
その後、図198に示すように第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を、例えば異方性エッチングによりエッチバックし、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と自己整合で第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングしていき、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成及び不純物拡散層2710を分離する。つまり第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成する(図176及び図198)。
【0128】
次に、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を30〜300nm堆積した後、例えば異方性エッチングによりエッチバックして第二の溝部2220に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を埋めこむ。このとき、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を埋設するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の高さを調整する。つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を異方性もしくは等方性エッチングによりエッチバックし、選択ゲートとする。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成される。
【0129】
その後、等方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のサイドウオールを除去し、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2471を50〜500nm程度堆積する。
【0130】
つづいて、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471の埋めこみ深さを調整する。
【0131】
次いで、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の表面に層間絶縁膜2612を形成する(図177及び図199)。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。ONO膜は製造例1と同様に形成することができる。
【0132】
つづいて、同様に第二の導電膜となる多結晶シリコン膜2522を15〜150nm堆積しエッチバックすることで、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の側部に層間絶縁膜2612を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を配置させる。このとき、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層として形成される(図178及び図200)。
【0133】
次に、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2472を50〜500nm程度堆積する。
【0134】
つづいて、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472の埋めこみ深さを調整する。
【0135】
次いで、同様に繰り返すことで第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513の側部に層間絶縁膜2613を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523を配置させ、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523を第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2473によって埋設する(図179及び図201)。
【0136】
最上段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514においては最下段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と同様に第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524をエッチバックする(図178〜図180及び図200〜図202)。
【0137】
つづいて、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出すべく、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を、例えば等方性エッチングにより除去し、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2475を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層2840を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する(図181及び図203)。
【0138】
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成し、コンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0139】
また、この実施例では第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0140】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜となれば導入時期は制限されない。
【0141】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対照的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対象にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、ずなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0142】
製造例4
この製造例で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により、予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域に電荷蓄積層として積層絶縁膜を形成し、この島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的に共通として製造される。
【0143】
この半導体記憶装置は、島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタが配置され、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数個、例えば2個配置される。各々メモリ・トランジスタの積層絶縁膜は一括に形成され、各々トランジスタを島状半導体層に沿って直列に接続される。また、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚は、メモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい。
なお、図204〜図216及び図217〜図229は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレイを示す平面図である図10のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0144】
まず、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm形成し、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去する(図204及び図217)までは製造例3(図160〜図169及び図182〜図191)と同様に行う。
【0145】
つづいて、第二十四の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2496をCVD法により50〜500nm堆積し、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312が露出する程度までエッチバックし、第二十四の絶縁膜であるシリコン酸化膜2496を埋め込む(図205及び図218)。
【0146】
熱酸化法を用いて各島状半導体層2110及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340及び第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313〜2315の周囲に、例えば電荷蓄積層となる積層絶縁膜2620を形成する(図206及び図219)。ここで積層絶縁膜がMNOS構造の場合においては、例えばCVD法により島状半導体層表面に4〜10nmのシリコン窒化膜と、さらに2〜5nmのシリコン酸化膜を順次堆積してもよいし、あるいは、CVD法により島状半導体層表面に4〜10nmのシリコン窒化膜を堆積し、該シリコン窒化膜の表面を酸化することで2〜5nmのシリコン酸化膜を形成してもよい。また、MONOS構造の場合においては、例えば島状半導体層表面にCVD法により2〜5nmのシリコン酸化膜とCVD法により4〜8nmのシリコン窒化膜、さらに2〜5nmのシリコン酸化膜を順次堆積してもよいし、あるいは、島状半導体層表面に2〜5nmのシリコン酸化膜とCVD法により4〜10nmのシリコン窒化膜を順次堆積し、さらにシリコン窒化膜表面を酸化することで2〜5nmのシリコン酸化膜を形成してもよいし、島状半導体層表面を酸化することで2〜5nmのシリコン酸化膜を形成してもよいし、以上の手法を種々組み合わせてもよい。
【0147】
つづいて、第一の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2510を50〜500nm程度堆積する(図207及び図220)。
【0148】
第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340及び第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、2313、2312をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512、2513、2514に分割形成する(図208及び図221)。
【0149】
その後、第二十四の絶縁膜であるシリコン酸化膜2496を除去し、 島状半導体層2110を露出させる。さらに、例えば熱酸化法を用いて10nm程度の選択ゲート酸化膜となる第十八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2491を形成する。第十八の絶縁膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜もしくは、窒素酸化膜でもよい。
【0150】
つづいて、第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積する。
【0151】
その後、図222に示すように第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を、例えば異方性エッチングによりエッチバックする(図209及び図222)。
【0152】
つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と自己整合で第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングし、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成及び不純物拡散層2710を分離する。つまり第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成する。第二の溝部2220の形成は、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を少なくとも第一の導電膜2512の下面より、例えば異方性エッチングによりエッチバックした後、島状半導体層2110の間隔が狭いほうのみに、例えばCVD法によりシリコン酸化膜を埋め込み、このシリコン酸化膜をマスクに自己整合的に行ってもよい。
【0153】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521をエッチバックし選択ゲートとする。その際、島状半導体層2110の間隔を、図10のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成される。
【0154】
その後、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2471を埋め込む。このとき、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471は少なくとも第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512が露出するようにする(図211及び図224)。
【0155】
つづいて同様に第二の導電膜となる多結晶シリコン膜2522を15〜150nm堆積し、エッチバックすることで、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の側部に第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を配置させる。このとき、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472は少なくとも第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513が露出するようにする。同様に繰り返すことで第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513の側部に第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523を50〜500nm堆積し、エッチバックする。
【0156】
その後、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2473を埋め込む。このとき、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2473は少なくとも第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514が露出するようにする(図213及び図226)。
【0157】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514及び第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2473で被覆されていない積層絶縁膜である2620を除去し、島状半導体層2110を露出させる。
【0158】
その後、例えば熱酸化法を用いて10nm程度の選択ゲート酸化膜となる第十八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2492を形成する(図214及び図227)。第十八の絶縁膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜もしくは、窒素酸化膜でもよい。
【0159】
つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524を50〜500nm堆積し、エッチバックする。その後、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474を100〜500nm堆積し、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上端部よりも低い位置までエッチバックする(図215及び図228)。
【0160】
次に、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出すべく、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を、例えば異方性エッチングにより除去し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層2840を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する(図216及び図229)。
【0161】
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0162】
また、この製造例では、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0163】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2512〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0164】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0165】
製造例5
この製造例で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、この島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的にフローテイング状態とすることにより形成する。
【0166】
島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタを複数個、例えば2個配置する。各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成され、各々トランジスタを島状半導体層に沿って直列に接続し、且つ、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚はメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚より大きい構造である。
【0167】
なお、図230〜図231及び図232〜図233は、それぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0168】
各半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行うまでは製造例1(図83〜図97及び図116〜図130)と同じである。
【0169】
その後、第十一の絶縁膜となる、例えばシリコン酸化膜2471を50〜500nm堆積し、異方性エッチングもしくは等方性エッチングにより下部の選択ゲートの上端が位置する高さ程度に第三の溝部2230に埋めこむ。
【0170】
その後、第十二の絶縁膜となる例えばシリコン窒化膜2351を5〜50nm堆積し、サイドウオールを形成する。
【0171】
つづいて、同様に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を50〜500nm堆積し、異方性エッチングもしくは等方性エッチングにより上部の選択ゲートの下端が位置する高さ程度に第三の溝部2230に埋めこむ。
【0172】
その後、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472をマスクに等方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜サイドウオール2351を部分的に除去する。
【0173】
つづいて、例えば熱酸化法を用いて各半導体層2110の周囲に熱酸化法を用いて第十八の絶縁膜となる15〜25nm程度のシリコン酸化膜2491を形成する。
【0174】
次に、等方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜サイドウオール2351を除去し、例えば熱酸化法を用いて各半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜としてシリコン酸化膜2460を形成する。この際、第十八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2491は膜厚が増加し、第十八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2492となり、第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2460より厚膜化する。第十八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2492の膜厚は、第十八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2491の膜厚と第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2460の膜厚により任意に設定できる。また、トンネル酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜もしくは、窒素酸化膜でもよい。
【0175】
つづいて、第一の導電膜となる例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積する以降は製造例1(図101〜図114及び図134〜図147)に準じて(図230及び図232)、半導体記憶装置を完成させる(図231及び図233)。
【0176】
また、製造例1に加えて、上述の第十ニの絶縁膜となる、例えばシリコン窒化膜2351のような半導体基板の表面に形成される膜は、シリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
この製造例によっても製造例1と同様の効果が得られる。
【0177】
製造例6
この製造例で形成する半導体記憶装置は、酸化膜が挿入された半導体基板、例えばSOI基板の半導体部上に複層からなる積層膜により、予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に、選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、この島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的にフローテイング状態とする。
【0178】
島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタを複数個、例えば2個配置する。各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成され、各々トランジスタを島状半導体層に沿って直列に接続し、且つ、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい。
【0179】
なお、図234〜図235及び図236〜図237は、それぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0180】
製造例1及び製造例5に準じて(図234及び図236)、半導体記憶装置を形成する(図235及び図237)。
【0181】
この製造例によっても製造例1と同様の効果が得られる。さらに、第一の配線層となる不純物拡散層2710の接合容量が抑制もしくは除外される。
なお、基板としてSOI基板を用いることは本発明における全ての実施例において適応することができる。
【0182】
製造例7
この製造例で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、この島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的にフローテイング状態とする。
【0183】
島状半導体層にメモリ・トランジスタを2個配置し、各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成される。各々トランジスタを島状半導体層に沿って直列に接続している。
【0184】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図238〜図263及び図264〜図289は、それぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
まず、p型シリコン基板2100の表面にCVD法により不純物を含む絶縁膜となる、例えば第一の絶縁膜として砒素1×1018〜1×1022/cm3程度の不純物が含まれるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積する。この際、不純物を含む絶縁膜は、CVD法により絶縁膜を堆積した後にイオン注入を利用して絶縁膜に不純物の導入を行ってもよい。例えば、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積した後、0〜45°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギーで砒素1×1014〜1×1016/cm2程度のドーズを第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411に導入する。また、イオン注入による第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入は、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を堆積した直後でなくてもよい。イオン注入により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入を行う際、所望の不純物濃度を得られれば注入傾斜角度は問わない。また、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入はイオン注入に限らず、固層気相拡散等、種々の手段を用いることができる。
この後、第四の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2321を10〜100nm堆積する。ここで上述の第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入をイオン注入で行う場合は、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321越しにイオン注入法により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411へ不純物の導入を行ってもよい。
つづいて、第三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2421を50〜500nm堆積し、第二の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2312を10〜100nm堆積し、第一の絶縁膜である不純物が含まれるシリコン酸化膜2412を50〜500nm堆積し、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322を10〜100nm堆積し、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422を50〜500nm堆積し、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313を10〜100nm堆積し、第一の絶縁膜である不純物が含まれるシリコン酸化膜2413を50〜500nm堆積し、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323を500〜5000nm堆積する。
【0185】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR1をマスクとして用いて(図238及び図264)、例えば反応性イオンエッチングにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を順次エッチングして第四の溝部2240を形成する(図239及び図265)。
レジストR1を除去した後、第四の溝部2240に島状半導体層2110を埋めこむ。例えば第四の溝部2240の底部に位置するp型シリコン基板2100より半導体層を選択的にエピタキシャル成長させる(図240及び図266)。
【0186】
また、島状半導体層2110を第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323に対して平坦化を行う。この際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合わせてもよいし手段は問わない。
この後、第四の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2540を100〜300nm程度堆積し、さらに、第五の絶縁膜としてシリコン窒化膜2330を200〜2000nm程度堆積する(図241及び図267)。
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR2をマスクとして用いて(図242及び図268)、例えば反応性イオンエッチングにより第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413を順次エッチングし、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313を露出させる。この際、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422を露出するまで第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313をエッチングしてもよい。
レジストR2を除去した後(図243及び図269)、第六の絶縁膜としてシリコン窒化膜2340を5〜50nm程度堆積し、例えば異方性エッチングを用いて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413の側壁にサイドウオール状となる第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を配置させる(図244及び図270)。この際、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413が第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となる。
つづいて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、を順次エッチングして第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出するように第三の溝部2230を形成する(図245及び図271)。
次に、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を配置する。例えば、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を5〜50nm程度堆積した後、異方性エッチにより、エッチバックし第三の溝部2230の底部にある第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を除去し、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421を露出させる(図246及び図272)。
その後、所望の深さまで、例えば、第七の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜2432を堆積し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を介して第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が埋設するように第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432を第三の溝部2230に埋めこむ(図247及び図273)。
【0187】
次に、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432をマスクに第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の露出部を等方性エッチングにより除去し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を配置する(図248及び図274)。
その後、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432を、例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる(図249及び図275)。
次いで、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm形成する(図250及び図276)。次に、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去した(図251及び図277)後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各島状半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から5〜100keVの注入エネルギー、硼素1×011〜1×1013/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注入の際には、島状半導体層2110の多方向から注入される方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あるいはチャネルイオン注入に代って、CVD法により硼素を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利用してもよい。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入に関しては島状半導体層2110の表面を第九の絶縁膜である熱酸化膜2450で被覆する前に行ってもよいし、島状半導体層2110を形成時に導入してもよいし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422に不純物を導入しておき、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422を除去する前に熱処理などにより島状半導体層2110に不純物を導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であれば手段を限定しない。
つづいて、例えば熱酸化法を用いて各島状半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2460を形成する(図252及び図278)。この際、トンネル酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜もしくは窒素酸化膜でもよい。
つづいて、第一の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512に分割形成する(図253及び図279)。
次いで、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511〜2512の表面に層間絶縁膜2612を形成する(図254及び図280)。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。ONO膜は製造例1と同様に形成することができる。
この後、層間絶縁膜2612に対し異方性エッチングを行うことにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321を露出した後(図255及び281)、第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積する。また、層間絶縁膜2612をエッチバックせずにそのまま第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積してもよい。
その後、図282に示すように第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を、例えば異方性エッチングによりエッチバックする(図256及び図282)。つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と自己整合で第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングしていき、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成及び不純物拡散層2710を分離する。つまり第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成する(図257及び図283)。
【0188】
次に、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を30〜300nm堆積した後、例えば異方性エッチングによりエッチバックして第二の溝部2220に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を埋めこむ(図258及び図284)。このとき、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521が第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470によって埋没するようにする。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層として形成される。
その後、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470に埋没しなかった領域について層間絶縁膜2612をエッチング除去する(図259及び285)。
同様に、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の表面に層間絶縁膜2613を形成し(図260及び図286)、つづいて第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2522を15〜150nm堆積し、異方性エッチング等によりエッチバックして第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の側部に層間絶縁膜2613を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を配置させる(図261及び図287)。
つづいて、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出すべく、層間絶縁膜2613、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を、例えば等方性エッチングにより除去する(図262及び図288)。
第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層2840を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する。
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する(図263及び図289)。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0189】
また、この製造例では第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0190】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2512及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521〜2522及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0191】
なお、実施例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対照的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対象にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0192】
製造例8
この製造例で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、該島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的に共通とする半導体記憶装置において、島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタを複数個、例えば2個配置し、各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成され、各々トランジスタを島状半導体層に沿って直列に接続し、且つ、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しく、各々のメモリ・トランジスタの活性領域に電位を伝達すべく各々のトランジスタの間に伝達ゲートを配置する構造である本発明の実施の形態を説明する。
【0193】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図290及び図291は、それぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0194】
この製造例では、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521、2522、2523、2524を形成させた後、第三の導電膜である多結晶シリコン膜2530によるゲート電極の形成を行う工程が追加されたこと以外は製造例1と同様に行う。
【0195】
つまり、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521,2522、2523、2524を形成させた後、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と2522の間の島状半導体層2110が露出し得る程度に第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412〜2415、層間絶縁膜2612、2613を等方性エッチングにより除去した後、例えば熱酸化膜法を用いて第二十二の絶縁膜であるシリコン酸化膜2494を選択ゲート及びメモリセル間の島状半導体層2110表面及び第一、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514、2521、2522、2523、2524の露出部に形成した後、第三の導電膜である多結晶シリコン膜2530を全面に堆積する。
【0196】
この後、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523と2524のスペース部が露出しない程度に第三の導電膜である多結晶シリコン膜2530を異方性エッチングによりエッチバックを行う。
その後、製造例1(図83〜図114及び図116〜図147)と同様に行って、図290及び図291に示した半導体記憶装置を形成する。
【0197】
製造例9
この製造例で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、トンネル酸化膜及び浮遊ゲートと制御ゲートの層間容量膜を一括で形成する。
【0198】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図292〜図301及び図302〜図311はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0199】
第一の導電膜となる例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342、2343、2344をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成するまでは製造例1と同様である(図292及び図302)。
【0200】
その後、分割形成された第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514をそれぞれ水平方向に後退させるべく、例えば等方エッチングにより25〜100nm程度後退させる。このとき第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2460が露出しないようにエッチング膜厚を調整する(図293及び図303)。
【0201】
その後、第十一の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜2470を50〜500nm程度堆積する。
【0202】
つづいて、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の埋めこみ深さを調整する。
【0203】
その後、第三の溝部2230の内壁にある第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342、2343、2344、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の表面に第十二の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2350を5〜50nm堆積し(図294及び図304)、例えば異方性エッチバックにより第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を露出させる。
【0204】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の側部を露出する程度に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を、例えば等方性エッチングによりエッチバックして、第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積する。
【0205】
その後、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を、例えば異方性エッチングによりエッチバックして、つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と自己整合で第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングしていき、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成及び不純物拡散層2710を分離する。つまり第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成する。
【0206】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521をエッチバックし選択ゲートとする。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成される。また、第一、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2524の側部にある第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350が露出するように第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521のエッチバックを行う。
【0207】
その後、等方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のサイドウオールを除去し、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2471を50〜500nm程度堆積する。
【0208】
つづいて、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の一部もしくは第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の側部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471の埋めこみ深さを調整する。
【0209】
次いで、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の表面に層間絶縁膜2612を形成する(図295及び図305)。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。ONO膜は製造例1と同様に形成することができる。
【0210】
つづいて、同様に第二の導電膜となる多結晶シリコン膜2520を15〜150nm堆積し(図296及び図306)、エッチバックすることで、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512、2513、2514の側部に層間絶縁膜2612を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522、2523、2524を分割形成させる(図297及び図307)。
【0211】
第十三の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2360を50〜500nm堆積し、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR8をマスクとして用いて(図298及び図308)、例えば反応性イオンエッチングにより、第十三の絶縁膜であるシリコン窒化膜2360を部分的に除去して第五の溝部2250を形成する。このとき、図1のA−A’方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層として形成されるようレジストR8をパターンニングする。
【0212】
その後、第三の導電膜となる多結晶シリコン膜2532を15〜150nm堆積し、エッチバックすることで、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522の側部に第三の導電膜である多結晶シリコン膜2532を形成する(図299及び図309)。
【0213】
この後、第十一の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜2472を50〜500nm程度堆積し、例えば等方エッチングにより。第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523の側部が露出するようエッチバックする。
【0214】
同様に繰り返すことで第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523の側部に第三の導電膜である多結晶シリコン膜2533を配置させる。
【0215】
つづいて、第十一の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜2473を50〜500nm程度堆積し、例えば等方エッチングにより。第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の側部が露出するようエッチバックする。
【0216】
その後、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524及び層間絶縁膜2612を、例えば等方性エッチングにより除去した後、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514の側部に第三の導電膜である多結晶シリコン膜2534を配置させる。例えば、第三の導電膜となる多結晶シリコン膜2534を15〜150nm堆積し、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514と接触しうる程度にエッチバックを行う(図300及び図310)。このように、制御ゲート線となる第三の配線層が形成されるようレジストR8をパターンニングする場合について述べてきたが、先の実施例である図1のようにA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、第三の導電膜である多結晶シリコン膜2532〜2534を堆積し、エッチバックすることにより、図1のA−A’方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層が形成できる。
【0217】
つづいて、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出すべく、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十三の絶縁膜であるシリコン窒化膜2360を、例えば等方性エッチングにより除去し、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層2840を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する(図301及び図311)。
【0218】
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成し、コンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0219】
また、この製造例では第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350、第十三の絶縁膜であるシリコン窒化膜2360のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0220】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は、多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0221】
なお、マスクを用いて各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成したが、これに対して、島状半導体層の配置が対称的でない場合、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成できる。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0222】
製造例10
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、PSG酸化膜の保護膜であるシリコン窒化膜のサイドウオールを自己整合で形成する具体的な製造工程例を示す。
【0223】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図312〜図321及び図322〜図331はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0224】
この製造例では、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341をマスクに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2414、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312を順次エッチングして第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出するように第三の溝部2230を形成する(図312)までは、製造例1(図83〜図90及び図116〜図123)と同様に行い、選択的に第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414を半導体基板表面と水平方向に後退させる。
【0225】
例えば酸化膜に含まれる不純物濃度に対して選択的にエッチングされるもしくはエッチング速度が異なる等方性エッチングにより、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414それぞれを選択的に後退させる(図313及び図323)。
【0226】
その後、第六の絶縁膜としてシリコン窒化膜2341を25〜250nm程度堆積する(図314及び図324)。
【0227】
この後、例えば異方性エッチングにより、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクにエッチングを行うことで、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の側壁にのみ第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341を残存させることが可能となる。あるいは、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341の膜厚は第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の膜厚の1/2以上に設定した場合、例えば等方性エッチングにより、堆積膜厚相当のエッチングを行うことで、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の側壁にのみ第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341を残存させることが可能となる(図315及び図325)。これにより第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となる。また、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413、2414についても同じ状態である。
【0228】
この他に、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412、2413、2414を隔離する方法として、例えば、異方性エッチにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324、2323、2322をマスクに第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341をエッチバックし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出させつつ第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の側壁に第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341を残存させてもよい。
【0229】
この後、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を、例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる。
【0230】
この後は、製造例1(図98〜図114及び図131〜図147)と同様に行うことで、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する(図316及び図326)。
【0231】
つづいて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341をマスクに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2414、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312を順次エッチングして第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出するように第三の溝部2230を形成する(図317及び図327)までは製造例1(図83〜図90及び図116〜図123)と同様に行い、選択的に第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を半導体基板表面と水平方向に後退させる(図318及び図328)。
【0232】
その後、第六の絶縁膜としてシリコン窒化膜2341を25〜250nm程度堆積する(図319及び図329)。このとき第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341の膜厚は第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の膜厚の1/2以上であり、且つ、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424の膜厚の1/2以下に設定するのが好ましい。つまり、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の膜厚を第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424の膜厚より小さくし、且つ第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341の膜厚は第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の膜厚の半分より大きく、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424の膜厚の半分より小さいことが好ましい。
【0233】
この後、例えば等方性エッチングにより、堆積膜厚相当のエッチングを行うことで、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の側壁にのみ第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341を残存させることが可能となる(図320及び図330)。これにより第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となる。また、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413、2414についても同じ状態である。
【0234】
この他に、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412、2413、2414を隔離する方法として、例えば、異方性エッチにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324、2323、2322をマスクに第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341をエッチバックし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出させつつ第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、2413、2414の側壁に第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341を残存させてもよい。
【0235】
この後、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を、例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる。
【0236】
この後は、製造例1(図97〜図114及び図130〜図147)と同様に行うことで、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0237】
この製造例では、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2341、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0238】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0239】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。
【0240】
これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0241】
製造例11
この製造例では、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、島状半導体層への不純物の導入に気相固相拡散を用いた場合の具体的な製造工程例を示す。
【0242】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図332〜図352及び図353〜図373はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0243】
まず、p型シリコン基板2100の表面にCVD法により第四の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2321を10〜100nm堆積する。
【0244】
つづいて、第三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2421を50〜500nm堆積、第二の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2312を10〜100nm堆積し、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422を50〜500nm堆積する。
【0245】
このように順次形成した後、図332及び図353に示すように第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424を50〜500nm堆積し、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315を20〜200nm堆積する。
【0246】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR1をマスクとして用いて(図332及び図353)、例えば反応性イオンエッチングにより第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321を順次エッチングして第四の溝部2240を形成する(図333及び図354)。
【0247】
レジストR1を除去した後、第四の溝部2240に島状半導体層2110を埋めこむ。例えば第四の溝部2240の底部に位置するp型シリコン基板2100より半導体層を選択的にエピタキシャル成長させる(図334及び図355)。
【0248】
また、島状半導体層2110を第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315に対して平坦化を行う(図335及び図356)。この際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合わせてもよい。
【0249】
さらに、第五の絶縁膜としてシリコン窒化膜2330を200〜2000nm程度堆積する。
【0250】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR2をマスクとして用いて(図336及び図357)、例えば反応性イオンエッチングにより第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321を順次エッチングしてp型シリコン基板2100を露出させる(図337及び358)。この際、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321は残存していてもよい。
【0251】
次に、レジストR2を除去した後、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を、例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる。
【0252】
その後、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm形成する(図338及び図359)。
【0253】
次に、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去した後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各島状半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から5〜100keVの注入エネルギー、硼素1×1011〜1×1013/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注入の際には、島状半導体層2110の多方向から注入される方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あるいはチャネルイオン注入に代って、CVD法により硼素を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利用してもよい。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入に関しては島状半導体層2110の表面を第九の絶縁膜である熱酸化膜2450で被覆する前に行ってもよいし、島状半導体層2110を形成時に導入してもよいし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424に不純物を導入しておき、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を除去する前に熱処理などにより島状半導体層2110に不純物を導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であれば手段を限定しない。
【0254】
つづいて、例えば熱酸化法を用いて各島状半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2460を形成する(図339及び360)。この際、トンネル酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜もしくは、窒素酸化膜でもよい。
【0255】
次いで、第一の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積する(図340及び図361)。
【0256】
第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、2313、2312をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成する(図341及び図362)。
【0257】
次に、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、2313、2314、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321を選択的に除去し、分割された第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514と自己整合で島状半導体層2110、半導体基板2100に不純物導入を行う。例えば固層気相拡散を用いて2710〜2724のN型不純物拡散層として砒素1×1018〜1×1021/cm3程度のドーズで形成する。この際、第一の配線層となる不純物拡散層2710はイオン注入法などにより不純物濃度の調整を行ってもよい(図342及び図363)。例えば、0〜7°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギー、燐を1×1013〜1×1015/cm2程度のドーズが挙げられる。
【0258】
つづいて、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を50〜500nm程度堆積する。次いで、例えば異方性エッチング第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を第三の溝部2230に埋めこむ(図343及び364)。この際、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と2512との隙間、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512と2513との隙間及び第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513と2514との隙間に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を埋めこまれる。
【0259】
その後、第三の溝部2230の内壁にある第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514及び第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の表面に第十二の絶縁膜となる、例えばシリコン窒化膜2350を5〜50nm堆積し、例えば異方性エッチバックによりサイドウオールを形成する(図344及び図365)。
【0260】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の側部を露出する程度に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を、例えば等方性エッチングによりエッチバックして、その後、第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積する。
【0261】
その後、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を例えば異方性エッチングによりエッチバックして、つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と自己整合で第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングしていき、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成及び不純物拡散層2710を分離する。つまり第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成する。
【0262】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521をエッチバックし選択ゲートとする(図345及び図366)。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成される。
【0263】
その後、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2471を50〜500nm程度堆積し、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、将来第二の導電膜である多結晶シリコン膜2512が露出できるように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471の埋めこみ深さを調整する。
【0264】
その後、等方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のサイドウオールを除去し、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の表面に層間絶縁膜2612を形成する。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。ONO膜は製造例1と同様に形成することができる。
【0265】
つづいて、同様に第二の導電膜となる多結晶シリコン膜2522を15〜150nm堆積し、エッチバックすることで、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の側部に層間絶縁膜2612を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を配置させる。このとき、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層として形成される(図346及び図367)。
【0266】
同様に繰り返すことで第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513の側部に層間絶縁膜2613を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523を配置させる(図347及び図368)。
【0267】
その後、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2472を50〜500nm程度堆積する。つづいて例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、将来第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522が露出できるように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472の埋めこみ深さを調整する。最上段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514においては最下段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と同様に第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524をエッチバックする。
【0268】
つづいて、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出すべく、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を例えば等方性エッチングにより除去し、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2475を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層2840を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する。
【0269】
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0270】
この製造例では第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0271】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0272】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。
【0273】
これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0274】
製造例12
この製造例は、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、第一の配線層の方向と第四の配線層の方向が平行である構造を得るための具体的な製造工程例を示す。
【0275】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図374〜図384及び図385〜図395はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0276】
まず、この製造例では、第三の溝部2230の内壁にある第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342、2343、2344、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の表面に第十二の絶縁膜となる、例えばシリコン窒化膜2250を5〜50nm堆積し、例えば異方性エッチバックによりサイドウオールを形成する。
【0277】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の側部を露出する程度に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を、例えば等方性エッチングによりエッチバックするまでは製造例1(図83〜図104及び図116〜図137)と同じである。
【0278】
その後、第五の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2550を50〜200nm程度堆積する(図374及び図385)。
【0279】
その後、CVD法により第十九の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2390を100〜300nm堆積させる(図375及び図386)。このとき図375のように半導体層2110の間隔が狭い方向のみの第三の溝部2230が第十九の絶縁膜であるシリコン窒化膜2390で埋めこまれる膜厚とする。
【0280】
つづいて、第十九の絶縁膜であるシリコン窒化膜2390を等方性エッチングにより堆積した膜厚分相当のエッチバックを行う(図376及び図387)。このとき、図376のように第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550の上端部は露出するが半導体層2110の間隔が狭い方向のみの第三の溝部2230が第十九の絶縁膜であるシリコン窒化膜2390で埋めこまれている状態である。
【0281】
次いで、第二十の絶縁膜としてシリコン酸化膜2493を50〜200nm程度堆積する(図377及び図388)。このとき図388のように半導体層2110の間隔が広い方向のみの第三の溝部2230が第十六の絶縁膜であるシリコン酸化膜2490で埋めこまれる膜厚とする。
【0282】
つづいて、第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493を堆積した膜厚分相当のエッチバックを行い、図378の第三の溝部2230の残存していた第十九の絶縁膜であるシリコン窒化膜2390を等方性エッチングにより除去し、第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550を異方性エッチングによりエッチバックを行う。このとき、図389のように半導体層2110の間隔が広い方向のみの第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550の上端部が露出し除去されるが、第三の溝部2230が第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493で埋めこまれている状態であるため、第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550の下端部は除去されない。
【0283】
つづいて、サイドウオール状となった多結晶シリコン膜2550をマスクに半導体基板2100に第二の溝部2220を形成する(図378及び図389)。
【0284】
次に、第二の溝部2220に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を埋めこむ。この後は製造例1(図110〜図114及び図143〜図147)と同様に行う(図379及び図390)。これにより、第一の配線層と第四の配線層2840が平行である第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0285】
また、この製造例では、第十九の絶縁膜であるシリコン窒化膜2390のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0286】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく半導体層2110の間隔が狭い方向のみの第三の溝部2230を開口し半導体基板2100に第一の配線層の分離溝を形成した。
【0287】
これに対して、例えば、フォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により第一の配線層の分離溝の形成を行ってもよい。この製造例を次に示す。
【0288】
この製造例では、第一の導電膜となる、例えば第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342、2343、2344をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成するまでは製造例1(図83〜図101及び図116〜図134)と同じである。
【0289】
その後、CVD法により第二十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2493を100〜300nm程度堆積する(図380及び図391)。
【0290】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR4をマスクとして用いて反応性イオンエッチングにより第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493をエッチングする。
【0291】
次いで、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321及び第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411、半導体基板2100を第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493をマスクに異方性エッチングを行うことで半導体基板2100に第二の溝部2220を形成する(図381及び図392)。
【0292】
つぎに、第二の溝部2220に第十一の絶縁膜である酸化膜2470を埋めこむ。
【0293】
この後は、製造例1(図110〜図114及び図143〜図147)と同様に行う(図382及び図393)。これにより、第一の配線層と第四の配線層が平行である第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0294】
また、別の方法として、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR4をマスクとして用いて反応性イオンエッチングにより第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493をエッチングするまでは図380及び図391と同じように行う。
【0295】
その後、第三の溝部2230に部分的に残存した第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493を等方エッチングにより除去し、図383の方向は第三の溝部2230に第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493を残存させず、図394の方向は第三の溝部2230に第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493を残存させる(図383及び図394)。
【0296】
つづいて、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321及び第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411、半導体基板2100を第二十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2493をマスクに異方性エッチングを行うことで半導体基板2100に第二の溝部2220を形成する(図384及び図395)。
【0297】
つぎに、第二の溝部2220に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を埋めこむ。
【0298】
この後は製造例1(図110〜図114及び図143〜図147)と同様に行う。これにより、第一の配線層と第四の配線層が平行である第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0299】
製造例13
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、第一の配線層がメモリアレイに対して共通である構造を得るための具体的な製造工程例を示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図396〜図397及び図398〜図399はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0300】
この製造例では、半導体基板2100に第二の溝部2220を形成せず、製造例1(図83〜図114及び図116〜図147)から、これに関わる工程を省略したのと同じである。
これにより、少なくともアレイ内の第一の配線層が分割されずに共通となり、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0301】
製造例14
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、浮遊ゲートの表面積を大きくする構造を得るための具体的な製造工程例を示す。
【0302】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図400〜図403及び図404〜図407はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
て半導体層2110に被覆される第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510は、図400〜図403及び図404〜図407に示すように、浮遊ゲートが規定される凹部形状に沿って均一に堆積する。これにより制御ゲートの接合容量が増大する。
【0303】
製造例15
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、これらトランジスタのゲートの垂直な方向の長さが異なる製造工程例を示す。
【0304】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図408〜図411及び図412〜図415はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0305】
メモリセルのゲートもしくは選択ゲートとなる第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511〜2514の半導体基板2100に対して垂直な方向の長さは図408〜図409及び図412〜図413に示すように第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512、2513のメモリセルのゲート長が異なっても、図410〜図411及び図414〜図415に示すように第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2514の選択ゲート長が異なっても、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511〜2514の垂直な方向の長さが同じ長さでなくてもよい。
【0306】
製造例16
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、島状半導体層の形状が異なる具体的な製造工程例を示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図416〜図417及び図418〜図419はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0307】
反応性イオンエッチングにより第一の溝部2210を形成する際、図416及び図418に示すように、半導体層2110の上端部と下端部の外形が異なっても、図417及び図419に示すように、半導体層2110の上端部と下端部の水平方向の位置がずれてもよい。
【0308】
例えば、図1のように島状半導体層2110が円形を呈している場合は、図416及び図418では円錐形を呈しており、図417及び図419では斜め円柱を呈している。
【0309】
また、半導体基板2100に対して垂直な方向に直列にメモリセルを配置できる構造であるならば島状半導体層2110の形状は特に限定されない。
【0310】
製造例17
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、島状半導体層の底部形状が異なる具体的な製造工程例を示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図420〜図427及び図428〜図435はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0311】
第一の溝部2210の底部形状は、図420及び図428、図424及び図432、図426及び図434に示すように部分的もしくは全体が丸みを帯びた傾斜構造を呈してもよい。
【0312】
以降は製造例1に準じた方法により、図421及び図429、図425及び図433、図427及び図435に示す半導体記憶装置を形成する。ここで、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜2511の下端部が第一の溝部2210の底部の傾斜部に差しかかっても、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の下端部が第一の溝部2210の底部の傾斜部に差しかからなくてもよい。
【0313】
また、図422〜図423及び図430〜図431に示すように、格子縞状の第一の溝部2210の底部形状が傾斜構造を呈してもよい。
【0314】
製造例18
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、島状半導体層が形成されるホール状溝内側部にシリコン酸化膜のサイドウォールを形成する具体的な製造工程例を示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図436〜図437及び図438〜図439はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0315】
図436及び図438に示すように、ホールを形成した後、ホールの内側に、例えばCVD法により第二十三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2495を2〜20nm堆積し、例えば異方性エッチングによりホールの内側にサイドウオールを形成する。これによって、半導体基板から選択エピタキシャルシリコン成長により島状半導体層を形成する際、シリコン窒化膜に島状半導体層が接触せず島状半導体層の窒化が防止できる(図437及び図439)。
【0316】
製造例19
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、下地段差部に堆積される多結晶シリコン膜の形状を異ならせる具体的な製造工程例を示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図440〜図445及び図446〜図451はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0317】
半導体層2110に被覆される第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510は、図440〜図441及び図446〜図447、図442〜図443及び図448〜図449に示すように、第一の溝部2210の底部形状に沿って均一に堆積された構造を呈してもよい。また、図444及び図450、図445及び図451に示すように、第一の溝2210の底部形状によっては部分的に不均一に堆積された構造を呈してもよ。
【0318】
製造例20
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540がない場合の具体的な製造工程例を示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図452〜図453及び図454〜図455はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
製造例1に準じた方法により、図452〜図453及び図454〜図455に示す半導体記憶装置を形成する。
【0319】
製造例21
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、フォトレジストマスクにより島状半導体層が形成されるホール状溝部が浮遊ゲートに対しアライメントずれした具体的な製造工程例を示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図456〜図458及び図459〜図461はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0320】
図456〜図458及び図459〜図461に示したように、レジストR1で規定される半導体層2110とレジストR2で規定される電荷蓄積領域は、レジストR1とR2の重ね合わせのズレにより必ずしも対称な形で形成されるとは限らず、対称な形で形成されなくても、電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0321】
製造例22
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、島状半導体層と浮遊ゲートと制御ゲートが同一のマスクより自己整合的に形成し、開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、該島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的にフローテイング状態とする半導体記憶装置において、島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタを複数個、例えば2個配置し、各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成され、各々トランジスタを該島状半導体層に沿って直列に接続し、且つ、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい構造である本発明の実施の形態を説明する。
【0322】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図462〜図469及び図470〜図477はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0323】
p型シリコン基板2100の表面にCVD法により不純物を含む絶縁膜となる、例えば第一の絶縁膜として砒素1×1018〜1×1022/cm3程度の不純物が含まれるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積する。この際、不純物を含む絶縁膜はCVD法により絶縁膜を堆積した後にイオン注入を利用して絶縁膜に不純物の導入を行ってもよい。例えば、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積した後、0〜45°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギーで砒素1×1014〜1×1016/cm2程度のドーズを第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411に導入する。また、イオン注入による第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入は第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を堆積した直後でなくてもよい。イオン注入により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入を行う際、所望の不純物濃度を得られれば注入傾斜角度は問わない。また、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入はイオン注入に限らず、固層気相拡散を用いてもよい。この後、第四の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2321を10〜100nm堆積する。ここで先に述べた第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入をイオン注入で行う場合は、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321越しにイオン注入法により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411へ不純物の導入を行ってもよい。
【0324】
つづいて、第三の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜2421を50〜500nm堆積、第二の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2312を10〜100nm堆積し、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412を50〜500nm堆積する。
【0325】
このように順次形成した後、図462及び図470に示すように、第一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2415を50〜500nm堆積後、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325を10〜100nm堆積し、第十四の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2480を100〜1000nm堆積する。
【0326】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR1をマスクとして用いて(図462及び図470)、例えば反応性イオンエッチングにより第十四の絶縁膜であるシリコン酸化膜2480及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を順次エッチングして第四の溝部2240を形成する(図463及び図471)。
【0327】
レジストR1を除去した後、第四の溝部2240に島状半導体層2110を埋めこむ。例えば第四の溝部2240の底部に位置するp型シリコン基板2100より半導体層を選択的にエピタキシャル成長させ、第六の溝部2260を形成する(図464及び図472)。このとき、島状半導体層2110を第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325より上面に成長させてもよいし、少なくとも第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415の側部にまでエピタキシャル成長させる。あるいは、半導体層を選択的にエピタキシャル成長させた後、等方性エッチングを用いたエッチバックもしくは異方性エッチングを用いたエッチバックにより、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315の下面に達しない程度までエッチバックを行い、上述の島状半導体層2110を形成する。さらに島状半導体層2110をCMPを用いて平坦化埋めこみを施した後にエッチバックを組み合わせて上述の島状半導体層2110を形成してもよい。
【0328】
この後、第四の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2540を100〜300nm程度堆積し、エッチバックを行い第六の溝部2260の底部に残存させ、さらに、第六の溝部2260に第五の絶縁膜としてシリコン窒化膜2330を200〜2000nm程度堆積した後、等方性エッチングもしくは異方性エッチングを用いたエッチバック、CMPを用いて平坦化埋めこみなどを行う。このとき少なくとも第十四の絶縁膜であるシリコン酸化膜2480を露出させる(図465及び図473)。
【0329】
つづいて、選択的に第十四の絶縁膜であるシリコン酸化膜2480を除去し、例えば等方性エッチにより第十四の絶縁膜であるシリコン酸化膜2480を除去した後、第十五の絶縁膜としてシリコン窒化膜2370を20〜200nm程度堆積した後、異方性エッチングを用いて第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330の側壁にサイドウオールを形成する。第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第十五の絶縁膜としてシリコン窒化膜2370をマスクとして用いて、例えば反応性イオンエッチングにより、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415を順次エッチングし、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315を露出させる。この際、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424を露出するまで第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315をエッチングしてもよい。
【0330】
つづいて、第六の絶縁膜としてシリコン窒化膜2340を5〜50nm程度堆積し、例えば異方性エッチングを用いて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415の側壁にサイドウオール状となる第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を配置させる(図467及び図475)。この際、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2415が第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となる(図468及び図476)。
【0331】
この後は、製造例1(図90〜図114及び図124〜図147)と同様に行うことで、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。
【0332】
これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0333】
この製造例では、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0334】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0335】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
【0336】
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0337】
製造例23
この実施の形態で形成する半導体記憶装置は、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、島状半導体層と浮遊ゲートと制御ゲートが同一のマスクより自己整合的に形成し、開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊ゲートを形成し、該島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的に共通とする半導体記憶装置において、島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタを複数個、例えば2個配置し、各々メモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括に形成され、各々トランジスタを該島状半導体層に沿って直列に接続し、且つ、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい構造である本発明の実施の形態を説明する。
【0338】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図478〜図516及び図517〜図555はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0339】
まず、p型シリコン基板2100の表面にCVD法により不純物を含む絶縁膜となる例えば第一の絶縁膜として砒素1×1018〜1×1022/cm3程度の不純物が含まれるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積する。この際、不純物を含む絶縁膜はCVD法により絶縁膜を堆積した後にイオン注入を利用して絶縁膜に不純物の導入を行ってもよい。例えば、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積した後、0〜45°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギーで砒素1×1014〜1×1016/cm2程度のドーズを第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411に導入する。また、イオン注入による第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入は第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を堆積した直後でなくてもよい。イオン注入により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入を行う際、所望の不純物濃度を得られれば注入傾斜角度は問わない。また、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入はイオン注入に限らず、固層気相拡散を用いてもよい。
【0340】
この後、第四の絶縁膜として例えばシリコン窒化膜2321を10〜100nm堆積する。ここで先に述べた第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411への不純物導入をイオン注入で行う場合は第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321越しにイオン注入法により第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411へ不純物の導入を行ってもよい。
【0341】
つづいて、第三の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜2421を50〜500nm堆積、第二の絶縁膜として例えばシリコン窒化膜2312を10〜100nm堆積し、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412を50〜500nm堆積する。
【0342】
このように順次形成した後、図478及び図517に示すように、第一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2415を50〜500nm堆積後、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325を100〜1000nm堆積し、つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR1をマスクとして用いて(図479及び図518)、例えば反応性イオンエッチングにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411を順次エッチングして第四の溝部2240を形成する(図480及び図519)。
【0343】
レジストR1を除去した後(図481及び図520)、第四の溝部2240に島状半導体層2110を埋めこむ。例えば第四の溝部2240の底部に位置するp型シリコン基板2100より半導体層を選択的にエピタキシャル成長させる(図482及び図521)。
【0344】
また、島状半導体層2110を第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325に対して平坦化を行う(図483及び図522)。この際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合わせてもよい。
【0345】
第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325を、例えば異方性エッチングによりエッチバックして第七の溝部2270を形成する(図484及び図523)。
【0346】
この後、第七の溝部2270に第十六の絶縁膜としてシリコン酸化膜2490を20〜200nm程度堆積し、例えば異方性エッチングによりエッチバックを行い、島状半導体層2110の側部にサイドウオールを形成する(図485及び図524)。
【0347】
つづいて第七の溝部2270に第十七の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2380を20〜200nm程度堆積し、例えば異方性エッチングによりエッチバックを行い、第七の溝部2270に第十七の絶縁膜であるシリコン窒化膜2380を埋めこむ。
【0348】
つづいて、島状半導体層2110を、例えば異方性エッチングによりエッチバックを行い第八の溝部2280を形成する。この際、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325の一部が露出する程度にエッチバックを行ってもよいし、露出しない程度にエッチバックを行ってもよいし、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415の側部に島状半導体層2110が残存していればよい(図487及び図526)。
【0349】
その後、選択的に例えば等方性エッチングにより第十六の絶縁膜であるシリコン酸化膜2490を除去し(図488及び図527)、第八の溝部2280に第四の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2540を100〜300nm程度堆積し、後にCMPを用いて第八の溝部2280に埋めこみを行う(図489及び図528)。
【0350】
第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540をマスクに第十七の絶縁膜であるシリコン窒化膜2380、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325及び第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415を、例えば異方性エッチングにより順次エッチングを行い、第三の溝部2230を形成する(図490及び図529)。
【0351】
つづいて、第六の絶縁膜としてシリコン窒化膜2340を5〜50nm程度堆積し、例えば異方性エッチングを用いて、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415の側壁にサイドウオール状となる第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を配置させる(図491及び図530)。この際、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2415が第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となる(図492及び図531)。
【0352】
つづいて、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312を順次エッチングして第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出するように第三の溝部2230を形成する(図492及び531)。
【0353】
この後、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を、例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる(図493及び図532)。
【0354】
その後、島状半導体層2110の表面を酸化することで、第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm形成する。
【0355】
次に、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去した後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各島状半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から5〜100keVの注入エネルギー、硼素1×1011〜1×1013/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注入の際には、島状半導体層2110の多方向から注入される方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あるいはチャネルイオン注入に代って、CVD法により硼素を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利用してもよい。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入に関しては島状半導体層2110の表面を第九の絶縁膜である熱酸化膜2450で被覆する前に行ってもよいし、島状半導体層2110を形成時に導入してもよいし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424に不純物を導入しておき、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を除去する前に熱処理などにより島状半導体層2110に不純物を導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であれば手段を限定しない。
【0356】
次いで、例えば熱酸化法を用いて各島状半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2460を形成する。この際、トンネル酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜もしくは、窒素酸化膜でもよい。
【0357】
つづいて第一の導電膜となる例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し(図494及び図533)、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340及び第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342、2343、2344をマスクに、例えば異方性エッチングもしくは等方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成する(図495及び図534)。
【0358】
つづいて、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を50〜500nm程度堆積する(図496及び図535)。
【0359】
次に、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を第三の溝部2230に埋めこむ(図497及び図536)。この際、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の埋めこみ深さを調整する。
【0360】
その後、第三の溝部2230の内壁にある第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340及び第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342、2343、2344、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の表面に第十二の絶縁膜となる、例えばシリコン窒化膜2350を5〜50nm堆積する。このとき、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、新たなフォトレジストマスク工程を用いることなく、一方向に連続する制御ゲート線を形成するためのマスクが自己整合で形成される。つまり、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350の堆積膜厚が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340で決まる第三の溝部2230の幅より1/2以上の膜厚に設定した場合、図1のA−A’方向についてのみ第三の溝部2230が第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350で埋めこまれる。なお、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350の堆積膜厚が第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514で決まる凹部が第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350で完全に埋めこまれないように膜厚を設定する(図498及び図537)。
【0361】
つづいて、例えば異方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350エッチバックを行い、図538に示すように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470が露出するようにサイドウオールを形成する。このとき、図499に示すように、図1のA−A’方向の第三の溝部2230は第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350で埋めこまれた状態である。
【0362】
次に、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の側部を露出する程度に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を、例えば等方性エッチングによりエッチバックして(図500及び図539)、その後、第二の導電膜となる例えば多結晶シリコン膜2521を15〜150nm堆積する。
【0363】
その後、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を、例えば異方性エッチングによりエッチバックして(図501及び図540)、つづいて、図541に示すように、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521と自己整合で第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングし、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成及び不純物拡散層2710を分離する。
【0364】
つまり、第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一の配線層の分離部を形成する(図502及び図541)。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成される。
【0365】
その後、等方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512、2513、2514表面にある第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350を除去する(図503及び図542)。つまり、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350の堆積膜厚相当の等方性エッチングを行うことにより、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512、2523、2514表面を露出させることができる。このとき、図503に示すように、図1のA−A’方向の第三の溝部2230は第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350で埋めこまれた状態である。
【0366】
つづいて、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2471を50〜500nm程度堆積し、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471を第二の溝部2220及び第三の溝部2230に埋めこむ(図504及び図543)。この際、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471の埋めこみ深さを調整する。
【0367】
次いで、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の表面に層間絶縁膜2612を形成する(図505及び図544)。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。ONO膜は製造例1と同様に形成することができる。
【0368】
つづいて、同様に第二の導電膜となる多結晶シリコン膜2520を15〜150nm堆積する(図506及図545)。
【0369】
第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を50〜500nm程度堆積し、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520及び層間絶縁膜2612を介して第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を第三の溝部2230に埋めこむ(図507及び図546)。
【0370】
次に、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514を露出すべく第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472をマスクに、例えば等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520及び層間絶縁膜2612を部分的に除去する(図508〜509及び図547〜図548)。
【0371】
つづいて、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を除去した後(図510及び図549)、例えば異方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522、2523を分割形成する。このとき、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350により予め第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522、2523は分離されるように規定されているため、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の側部に層間絶縁膜2612を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522、2523を同時に配置できる(図511及び図550)。
【0372】
次に、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2473を50〜500nm程度堆積し(図512及び図551)、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522、2523を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2473を第三の溝部2230に埋めこむ(図513及び図552)。最上段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514においては第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524をエッチバックする(図514及び図553)。
【0373】
つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する。
【0374】
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。
【0375】
これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0376】
この製造例では、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0377】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0378】
製造例24
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、フォトリソグラフィのレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行った構造を得るための具体的な製造工程例を次に示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図556〜図562及び図563〜図569はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0379】
まず、第三の溝部2230の内壁にある第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、2342、2343、2344、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470の表面に第十二の絶縁膜となる、例えばシリコン窒化膜2350を5〜50nm堆積し、例えば異方性エッチバックによりサイドウオールを形成する。
【0380】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511の側部を露出する程度に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を、例えば等方性エッチングによりエッチバックするまでは製造例1(図83〜図104及び図116〜137)と同じである。
【0381】
その後、第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2521を30〜300nm堆積する(図556及び図563)。
【0382】
次いで、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を、例えば異方性エッチングによりエッチバックして、つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521をエッチバックし選択ゲートとする(図557及び図564)。
【0383】
続いて、等方性エッチングにより第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のサイドウオールを除去し、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2471を50〜500nm程度堆積する。
【0384】
次に、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を埋設するように、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471を第三の溝部2230に埋めこむ。この際、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の一部が露出するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471の埋めこみ深さを調整する。
【0385】
つづいて、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の表面に層間絶縁膜2612を形成する。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。ONO膜は製造例1と同様に形成することができる。
【0386】
次に、同様に第二の導電膜となる多結晶シリコン膜2522を30〜300nm堆積し、エッチバックすることで、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512の側部に層間絶縁膜2612を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522を配置させる。同様に繰り返すことで第一の導電膜である多結晶シリコン膜2513の側部に層間絶縁膜2613を介して第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523を配置させる。最上段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514においては最下段第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と同様に第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524をエッチバックする(図558及び565)。
【0387】
次いで、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出すべく、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を、例えば等方性エッチングにより除去し(図559及び図566)、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474を100〜500nm堆積し、つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR3をマスクとして用いて(図560及び567)、例えば反応性イオンエッチングにより第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474をエッチングし、つづいて、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2473、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2523、層間容量膜2613、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522、層間容量膜2612、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2471、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングしていき、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成及び不純物拡散層2710を分離する(図561及び図568)。
【0388】
つづいて、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2475を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する。
【0389】
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成し、コンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する。
【0390】
この製造例では、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0391】
第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0392】
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0393】
製造例25
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、島状半導体層への不純物を、島状半導体層のエピタキシャル成長時に導入する具体的な製造工程例を次に示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図570〜図572及び図573〜図575はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0394】
この製造例では、図570及び図573に示すようにホールを形成した後、半導体基板より選択エピタキシャルシリコン成長する際、例えば高濃度のN型の不純物を有するエピタキシャルシリコンと低濃度のP型の不純物を有するエピタキシャルシリコンを交互に成長させる(図571及び図574)。これにより、電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する(図572及び図575)。
【0395】
製造例26
第一の配線層を分離する部位を形成した後、複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後に島状半導体層を形成する具体的な製造工程例を次に示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図576〜図578及び図579〜図581はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0396】
まず、p型シリコン基板2100の表面にCVD法により不純物を含む絶縁膜となる、例えば第一の絶縁膜として砒素1×1018〜1×1022/cm3程度の不純物が含まれるシリコン酸化膜2411を50〜500nm堆積する。
【0397】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR4をマスクとして用いて(図576及び図579)、例えば反応性イオンエッチングにより、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411をエッチングして第四の溝部2240を形成する。
【0398】
レジストR4を除去した後、第二十一の絶縁膜であるシリコン窒化膜2491を第四の溝部2240に埋めこむ(図577及び図580)。これにより、第一の配線層となる不純物拡散層2710の領域が規定される。
【0399】
この後は製造例1と同様にして、半導体装置を完成させる(図578及び図581)。
【0400】
製造例27
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後に島状半導体層を形成する具体的な製造工程例を次に示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図582及び図583はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0401】
島状半導体層2110の側面を露出させるた後、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を形成する各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去し、メモリセルを形成する製造例1(図83〜図99及び図116〜図132)の方法において、図582及び図583に示すように、第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450が形成されなくてもよい。
【0402】
製造例28
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、具体的な製造工程例を次に示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図584〜図585及び図586〜図587はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0403】
島状半導体部の端部にある第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540が第四の配線層に接続する製造例1の方法において、図584〜図585及び図586〜図587に示すように、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540にコンタクト部2940により配線層2840と接続されてもよい。
【0404】
製造例29
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した手法において、島状半導体層への不純物を気相固相拡散を用いて導入する具体的な製造工程例を次に示す。
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図588〜図605及び図606〜図623はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0405】
まず、p型シリコン基板2100の表面にCVD法により第四の絶縁膜として例えばシリコン窒化膜2321を10〜100nm堆積する。
【0406】
つづいて、第三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2421を50〜500nm堆積し、第二の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2312を10〜100nm堆積し、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422を50〜500nm堆積する。
【0407】
このように順次形成した後、図588及び図606に示すように、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424を50〜500nm堆積した後、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315を20〜200nm堆積し、第二十三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2495を50〜500nm堆積する。
【0408】
つづいて、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR1をマスクとして用いて(図588及び図606)、例えば反応性イオンエッチングにより第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2495、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321を順次エッチングして第四の溝部2240を形成する(図589及び図607)。
【0409】
レジストR1を除去した後、第四の溝部2240に島状半導体層2110を埋めこむ。例えば第四の溝部2240の底部に位置するp型シリコン基板2100より半導体層を選択的にエピタキシャル成長させる。また、島状半導体層2110を第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315に対して平坦化を行う。この際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合わせてもよい。
【0410】
つづいて、島状半導体層2110を第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315の上面部付近まで、例えば異方性エッチングによりエッチバックし(図590及び図608)、さらに第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540及び第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330を埋め込む(図591及び図609)。
【0411】
つづいて、第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2495を、例えば等方性エッチングによりエッチング除去し、さらに第六の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2340を20〜200nm程度堆積し、例えば異方性エッチバックによりサイドウオールを形成する。このとき、このサイドウオールをマスクに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315のエッチングを同時に行う。なお、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315のエッチングは、このサイドウオールの形成と同時に行わなくてもよい。
【0412】
その後、第二十三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2496を50〜500nm堆積し、つづいて第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2496を第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340の上面が露出する程度にエッチバックする(図592及び図610)。
【0413】
さらに、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をそれぞれの上面部が少なくとも第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2496の上面部よりも低くなるまでエッチバックし、第五の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2550を15〜150nm程度堆積する。また、第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550を第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2496に対して平坦化を行う(図593及び図611)。この際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよいし、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合わせてもよい。第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340の膜厚が第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321の合計膜厚より厚い場合、第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550を用いなくてもよい。また、第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550は必ずしも導電膜である必要はなく、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜と異なる材質であればよい。
【0414】
つづいて第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2496を、例えば等方性エッチングによりエッチング除去し、第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550をマスクに、例えば反応性イオンエッチングにより第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321を順次エッチングしてp型シリコン基板2100を露出させる(図594及び図612)。この際、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321は残存していてもよい。
【0415】
次に、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を、例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出させる。その後、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm形成する(図595及び図613)。
【0416】
次いで、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去した後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各島状半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギー、硼素1×1011〜1×1013/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注入の際には、島状半導体層2110の多方向から注入される方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あるいはチャネルイオン注入に代って、CVD法により硼素を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利用してもよい。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入に関しては島状半導体層2110の表面を第九の絶縁膜である熱酸化膜2450で被覆する前に行ってもよいし、島状半導体層2110を形成時に導入してもよいし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424に不純物を導入しておき、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424を除去する前に熱処理などにより島状半導体層2110に不純物を導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であれば手段を限定しない。
【0417】
つづいて、例えばCVD法を用いて各島状半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2460を形成する(図596及び図614)。この際、トンネル酸化膜はCVD酸化膜に限らず、熱酸化膜もしくは、窒素酸化膜でもよい。
【0418】
次いで、第一の導電膜となる例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、2313、2312をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成する(図597及び図615)。
【0419】
次に、第二十三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2497を50〜500nm堆積し、例えば等方性エッチングにより少なくとも第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511が埋設する程度に埋め込む(図598及び図616)。
【0420】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512、2513、2514をそれぞれ水平方向に後退させるべく、例えば等方性エッチングにより島状半導体層2110の側面に配置されたトンネル酸化膜が露出しない程度後退させる。
【0421】
その後、露出した第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514の表面に層間絶縁膜2612を形成する。この層間絶縁膜2612は、例えばONO膜とする。ONO膜は製造例1と同様に形成することができる。
【0422】
つづいて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクに、例えば異方性エッチングにより層間絶縁膜2612及び第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2497をエッチバックし、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511を露出させる(図599及び図617)。
【0423】
次に、第二の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2520を15〜150nm程度堆積し、例えば異方性エッチングによりエッチバックして、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520と自己整合で第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470及び半導体基板であるp型シリコン基板2100を順次エッチングし、p型シリコン基板2100に第二の溝部2220を形成する(図600及び図618)。
【0424】
つづいて、第二の溝部2220に第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を埋め込んだ後、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクに、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511と接触しうる程度に、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520をエッチバックし選択ゲートとし、さらに第二の導電膜である多結晶シリコン膜2522、2523,2524を分割形成する。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成される。
【0425】
次いで、第二十三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2497を、例えば等方性エッチングによりエッチング除去し、さらに第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312〜2315及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321を選択的に除去する。
【0426】
つぎに、分割された第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521、2522、2523、2524と自己整合で島状半導体層2110、半導体基板2100に不純物導入を行う。例えば固層気相拡散を用いて2710〜2724のN型不純物拡散層として砒素1×1018〜1×1021/cm3程度のドーズで形成する。この際、第一の配線層となる不純物拡散層2710はイオン注入法などにより不純物濃度の調整を行ってもよい(図601及び図619)。例えば、0〜7°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギー、燐を1×1013〜1×1015/cm2程度のドーズが挙げられる。
【0427】
その後、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2470を50〜500nm程度堆積する。つづいて、例えば異方性エッチング及び等方性エッチングにより、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521を埋設し、かつ島状半導体層2110の側面に第一の導電膜である多結晶シリコン膜2512〜2514が埋設するように第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を第三の溝部2230に埋めこむ。さらに第六の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2560を15〜150nm堆積する(図602及び図620)。その際、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313及び2314の厚さを予め所定の値以上に設定しておくことによって図602のようなスペースを作ることができる。
【0428】
続いて、第六の導電膜である多結晶シリコン膜2560を等方性エッチングにより第六の導電膜である多結晶シリコン膜2560の堆積膜厚程度エッチバックすることにより制御ゲート線する。その際、島状半導体層2110の間隔を、図1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくことによって、マスク工程を用いることなく、その方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層として形成される。
【0429】
次いで、第十一の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2472を第六の導電膜である多結晶シリコン膜2564が埋設する程度に埋め込み、第六の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2342を20〜200nm程度堆積し、例えば異方性エッチングによりサイドウオールを形成する。
【0430】
その後、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2472を第六の導電膜である多結晶シリコン膜2563が埋設する程度に埋め込む(図603及び図621)。
【0431】
第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514の側面に形成された第六の導電膜である多結晶シリコン膜2564及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2524及び積層絶縁膜2612を除去した後、第七の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2574を15〜150nm程度堆積し、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2514と接触しうる程度に、第七の導電膜である多結晶シリコン膜2574をエッチバックする(図604及び図622)。
【0432】
つづいて、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を、例えば異方性エッチングにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540を露出する程度エッチバックし、第二の導電膜である多結晶シリコン膜2574の上層に第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2475を100〜500nm堆積し、エッチバックもしくはCMP法などにより第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の上部を露出させ、第四の配線層を第二もしくは第三の配線層と方向が交差するよう島状半導体層2110の上部と接続する。
【0433】
その後、公知の技術により層間絶縁膜を形成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。これにより、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する(図605及び図623)。
【0434】
この製造例では、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2511〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2523及び第六の導電膜である多結晶シリコン膜2560もしくは2562、2563及び第七の導電膜である多結晶シリコン膜2574及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0435】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであってしきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0436】
製造例30
製造例1に対して、サイドウオールマスクとなる第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340を形成せず、フォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストを用いて第三の溝部2230を形成する場合の具体的な製造工程例を示す。
【0437】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図624〜図652及び図653〜図681はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
まず、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストR2を第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330上に配置するまで(図624〜627及び図653〜656)は製造例1と同様である。
その後、レジストR2をマスクとして用いて(図628及び図657)、例えば反応性イオンエッチングにより第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2325、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2414、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2413、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2412、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312を順次エッチングして第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421が露出するように第三の溝部2230を形成する(図629及び図658)。
【0438】
つづいて、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を配置する。例えば、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を5〜50nm程度堆積した後、異方性エッチによりエッチバックし、第三の溝部2230の底部にある第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を除去し、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421を露出させる(図630及び図659)。
その後、所望の深さまで、第七の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2432を堆積し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を介して第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412が埋設するように第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432を第三の溝部2230に埋めこむ(図631及び図660)。
【0439】
次いで、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432をマスクに第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342の露出部を等方性エッチングにより除去し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を配置する(図632及び図661)。つづいて、第八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2443を堆積し、例えば異方性エッチングにより第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2443を第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422の側部に配置するように第三の溝部2230に埋めこむ(図633及び図662)。この際、第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413の側面が露出するように第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2443を埋めこむ深さを調整する。
次いで、先程と同様に第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2323によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343を配置する。
その後、先程と同様に、所望の深さまで、第七の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2433を堆積し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343を介して第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2413が埋設するように第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2433を第三の溝部2230に埋めこむ。
次いで、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2433をマスクに第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343の露出部を等方性エッチングにより除去し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2343を配置する。
つづいて、第八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2444を堆積し、例えば異方性エッチングにより第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2444を第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2423の側部に配置するように第三の溝部2230に埋めこむ。
さらに、先程と同様に第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2414が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2314、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2324によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344を配置する。
【0440】
その後、先程と同様に、所望の深さまで、第七の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2434を堆積し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344を介して第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2414が埋設するように第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2434を第三の溝部2230に埋めこむ。
続いて、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2434をマスクに第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344の露出部を等方性エッチングにより除去し、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2344を配置する。
次いで、第八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2445を堆積し、例えば異方性エッチングにより第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2445を第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2424の側部に配置するように第三の溝部2230に埋めこむ。
さらに、先程と同様に第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2345を5〜50nm程度堆積した後、少なくとも第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2415及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540が第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2345、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2315、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330によって島状半導体層2110以外とは隔離された状態となるように第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2345を配置する(図634及び図663)。
なお、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2345は第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2415の露出部のみ覆うよう配置し、第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の露出部は完全に覆うよう配置しなくてもよい。その際、露出する第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540は犠牲酸化及びトンネル酸化膜形成時に酸化され、シリコン酸化膜等方エッチ時に酸化部分が除去されることにより侵食を受けるが、その後、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜2510を堆積する際に侵食部は埋め込まれるため同等の効果が得られる。つづいて、第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜2442、2443、2444及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2421、2422、2423、2424、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜2432、2433、2434を例えば等方性エッチングにより除去し、島状半導体層2110の側面を露出する以降は製造例1に準じる(図635〜図652及び図664〜図681)。
この製造例によっても製造例1と同様の効果が得られ、さらに本半導体記憶装置を形成するのに必要なシリコン窒化膜サイドウオールを1つ削減することにより、製造例1と比較して構造が簡単になり、形成の容易さ、すなわちデバイス信頼性向上へと繋がる利点を有する。
【0441】
製造例31
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域に電荷蓄積層として積層絶縁膜を形成し、該島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的に共通とする半導体記憶装置において、島状半導体層の上部と下部に選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタを複数個、例えば2個配置し、各々メモリ・トランジスタの積層絶縁膜は一括に形成され、各々トランジスタを該島状半導体層に沿って直列に接続し、且つ、選択ゲート・トランジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚と等しい構造である本発明の実施の形態を説明する。
【0442】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図682〜図686及び図687〜図691はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図10のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0443】
第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511〜2514を形成する(図682及び図687)までは製造例1(図83〜図101及び図116〜図134)と同様に行う。ただし、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313、2314及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322,2323はそれぞれ隣接しているN型半導体層である不純物拡散層2721,2722,2723,2724を完全に覆わない程度に厚くする。
【0444】
つづいて、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511〜2514を、例えば等方性エッチングによりエッチバックする(図683及び図688)。
【0445】
その後、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312〜2315及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321〜2324及び第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330を、例えば等方性エッチングにより島状半導体層が露出しない程度にエッチングする(図684及び図689)。
【0446】
つづいて、第五の導電膜として、例えば多結晶シリコン膜2550を50〜200nm程度堆積し、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第一の絶縁膜である不純物を含むシリコン酸化膜2412〜2414をマスクに、例えば異方性エッチングにより第五の導電膜である多結晶シリコン膜2550を第五の導電膜である多結晶シリコン膜2551、2552,2553,2554に分割形成する(図685及び図690)。
【0447】
次いで、第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2470を堆積し、以降は製造例1(図102〜図114及び図135〜図147)と同様に行うことで第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する(図686及び図691)。
【0448】
なお、この製造例では、第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2312,2315及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321,2324を第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313,2314及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322,2323と同程度の膜厚としているが、 第二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2313,2314及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2322,2323より薄い膜厚でもよい。
【0449】
第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340、第十二の絶縁膜であるシリコン窒化膜2350のような半導体基板もしくは多結晶シリコン膜の表面に形成される膜はシリコン表面側からシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。
【0450】
また、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510もしくは2512〜2514及び第二の導電膜である多結晶シリコン膜2520もしくは2521〜2524及び第四の導電膜である多結晶シリコン膜2540の不純物の導入は多結晶シリコン膜の成膜時に行ってもよいし、成膜後もしくは分離形成後に行ってもよいし、導電膜としてなれば導入時期は制限されない。
【0451】
なお、この製造例では、マスクを用いることなく各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するように形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的でない場合に初めて可能である。すなわち、第二もしくは第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四の配線層方向のそれより小さくすることにより、第四の配線層方向には分離され、第二もしくは第三の配線層方向に繋がる配線層がマスクなしで自動的に得られる。これに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした場合にはフォトリソグラフィによりレジストのパターンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
また、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲートを配置することでメモリセルトランジスタが過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであって、しきい値が負の状態になり、非選択セルでもセル電流が流れる現象を防止することができる。
【0452】
製造例32
各々のトランジスタの選択ゲート及び浮遊ゲートを一括で形成する手法において、第一、第二及び第三の配線層と周辺回路との電気的接続を実現する端子の具体的な製造工程例を次に示す。
【0453】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図692及び図698はEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のH−H′線断面図であり、図693〜図697はそれぞれ図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた各段の断面図、図699〜図703はそれぞれ図9のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた各段の断面図であり、埋設された配線層に外部から電圧を印加するために、例えば半導体装置上面に配置された端子と埋設された配線層2521,2522,2523,2524,2710とが電気的に結合する部位(コンタクト部)2921、2932、2933、2924、2910がそれぞれ確認できる位置での断面図を示している。
【0454】
第十の絶縁膜となる、例えばシリコン酸化膜2474を100〜500nm堆積するまでは製造例1と同じである。
【0455】
その後、必要に応じて第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474の表面をエッチバック又はCMPなどにより平坦化を施し、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストをマスクとして用いて、反応性イオンエッチングにより引き出す対象とする配線層に達するまでエッチングする。これを引き出す配線層の数だけ繰り返し行う。
より具体的には、例えば第一の配線層を引き出す場合、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストをマスクとして用いて、配線層の引き出し部のある領域のみを反応性イオンエッチングにより不純物拡散層2710に達するまで第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474の上面からエッチングを行う。
つづいて、例えば最下段第二の配線層を引き出す場合、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジストをマスクとして用いて、配線層引き出し部の、先にエッチングを行った領域以外のある範囲を反応性イオンエッチングにより第二の導電膜である多結晶シリコン膜2521に達するまで第十の絶縁膜であるシリコン酸化膜2474の上面からエッチングを行う。
【0456】
配線層を引き出すためのエッチングを行う順番はどの配線層から行ってもよい。また、例えば配線層引き出し部に配線層へ達する2つの溝を同時に形成し、その後、一方をレジストなどによりマスクし、もう一方をさらにエッチングし、より下の配線層へ達するよう溝を形成してもよい。配線層引き出し部に、引き出す対象とする配線層の数だけ各配線層に達するような溝をそれぞれ独立に形成していればどのような手段を用いてもよい。半導体装置上面に配置された端子と埋設された配線層2521,2522,2523,2524,2710とが電気的に結合する部位(コンタクト部)2921、2932、2933、2924、2910の配置についても制約はない。
【0457】
その後、第二十六の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2499を10〜100nm堆積し、つづいて堆積膜厚分程度エッチバックすることにより、配線層引き出し部に形成した溝の内壁に第二十六の絶縁膜であるシリコン酸化膜2499のサイドウオールを形成する。
【0458】
この際、第二十六の絶縁膜はシリコン酸化膜に限らずシリコン窒化膜でも構わなく、絶縁膜であれば限定しない。
【0459】
以降の工程は製造例1に準じ、第四の配線層形成時に配線層引き出し部に形成した溝に、第二十六の絶縁膜であるシリコン酸化膜2499のサイドウオールを介してメタルあるいは導電膜を埋め込むことにより、第一の配線層及び第二、第三の各配線層は半導体上面へ引き出される(図692〜図697)。
【0460】
また、配線層引き出し部における第二、第三の配線層を、図698〜図703のように配置し、配線層引き出し部に形成する溝が、引き出す対象としない他の配線層と絶縁膜を介してある距離を置くような構造をとってもよい。この場合、第二十六の絶縁膜であるシリコン酸化膜2499のサイドウオールを形成しないことにより、コンタクト部の抵抗の低下が期待できる。さらに、配線層引き出し部に形成する溝の周囲に余分な配線層が存在しないことから各配線層間の寄生容量が抑制される効果が期待される。
【0461】
以上の方法により第一の配線層及び第二、第三の配線層を半導体上面へ引き出すことは、本発明における全ての実施例において適応できる。
製造例33
不純物拡散層を形成する手法において、半導体基板2100と島状半導体層2110が不純物拡散層によって分離されず、不純物拡散層と半導体基板2100もしくは島状半導体層2110の接合に存在する空乏層により電気的に分離することが可能な構造の具体的な例を次に示す。
【0462】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図704及び図705はそれぞれEEPROMのメモリセルアレイを示す図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
図704及び図705は、島状半導体層2110と半導体基板2100とが構造上接続している状態であるが、この製造例においては、例えば読み出し又は消去時に第一の配線層である不純物拡散層2710に与えられる電位と島状半導体層2110又は半導体基板2100に与えられる電位との電位差により、第一の配線層である不純物拡散層2710と島状半導体層2110又は半導体基板2100とで形成するPN接合の島状半導体層2110又は半導体基板2100側に形成される空乏層により島状半導体層2110と半導体基板2100とが電気的に分離される。
つまり、島状半導体層2110又は半導体基板2100側に形成される空乏層の幅をWとした時、図704及び図705に示した第一の配線層である不純物拡散層2710のスペースSa1もしくはSb1の少なくともどちらか一方が、Wの2倍以下であれば電気的に分離される。また、N型半導体層である不純物拡散層2721〜2723も第一の配線層である不純物拡散層710と同様に、Sa2もしくはSb2、Sa3もしくはSb3、Sa4もしくはSb4のそれぞれの少なくともどちらか一方がWの2倍以下であれば、各トランジスタの活性領域が電気的に分離される。
読み出し時及び消去時に、上記の状態でもよいし、消去時にのみ上記の状態でもよい。また、書き込み時に上記の状態になってもよい。また、種々組み合わせて上記の状態としてもよい。
【0463】
製造例34
複層からなる積層膜により予め電荷蓄積層が形成される領域を規定した後、フォトレジストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキシャルシリコン成長により柱状に島状半導体層形成し、島状半導体層側壁で且つ電荷蓄積層を形成する領域に電荷蓄積層としてMISキャパシタを形成し、該島状半導体層を半導体基板に対して電気的にフローテイング状態とし、各々のメモリセルの活性領域を電気的にフローテイング状態とし、1つのメモリセルが1つのトランジスタと1つのキャパシタで構成される半導体記憶装置において、島状半導体層にメモリセルを複数個、例えば2個配置し、各々メモリセルを該島状半導体層に沿って直列に配置し、各々メモリセルのMISキャパシタ及びトランジスタは一括に形成され、且つ、メモリセルのトランジスタのゲート絶縁膜厚がメモリセルのキャパシタの容量絶縁膜厚と等しい構造である本発明の実施の形態を説明する。
【0464】
このような半導体記憶装置は以下の製造方法により形成することができる。なお、図706〜図709及び図710〜図713はそれぞれDRAMのメモリセルアレイを示す図11のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【0465】
後工程で不純物拡散層なる領域の半導体層2110の側壁にCVD法により不純物を含む絶縁膜となる、例えば第一の絶縁膜として砒素1×1018〜1×1022/cm3程度の不純物が含まれる第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415、2416、2417を配置し、第三の溝部2230を形成するまでは製造例1と同様な手法を用いて行う。この際、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2416は第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜2321が露出する程度までエッチバックしてもよい。
【0466】
つづいて、第六の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜2342を5〜50nm程度堆積した後、例えば熱処理を行うことにより第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2415、2416、2417に含まれる不純物を島状半導体層2110に拡散導入する(図706及び図710)。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入に関しては島状半導体層2110を形成時に導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であれば手段を限定しない。
【0467】
次に、第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2342を、例えば等方性エッチングにより除去し、さらに第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2416、2417及び第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、2424を、例えば等方性エッチングにより除去する。
【0468】
その後、島状半導体層2110の表面を酸化することで第九の絶縁膜となる、例えば熱酸化膜2450を10〜100nm形成し(図707及び図711)、例えば等方性エッチングにより各島状半導体層2110周囲の第九の絶縁膜である熱酸化膜2450をエッチング除去する。
【0469】
その後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各島状半導体層2110の側壁にチャネルイオン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギー、硼素1×1011〜1×1013/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注入の際には、島状半導体層2110の多方向から注入される方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あるいはチャネルイオン注入に代えて、CVD法により硼素を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利用してもよい。なお、島状半導体層2110の表面からの不純物導入に関しては島状半導体層2110の表面を第九の絶縁膜である熱酸化膜2450で被覆する前に行ってもよいし、島状半導体層2110を形成時に導入してもよいし、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、2424に不純物を導入しておき、第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜2422、2424を除去する前に熱処理などにより島状半導体層2110に不純物を導入してもよいし、島状半導体層2110の不純物濃度分布が同等であれば手段を限定しない。
【0470】
つづいて、例えば熱酸化法を用いて各島状半導体層2110の周囲に例えば10nm程度のトンネル酸化膜となる第十の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜2460を形成する。この際、トンネル酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜又は窒素酸化膜でもよい。
【0471】
次いで、第一の導電膜となる、例えば多結晶シリコン膜2510を50〜200nm程度堆積し、第五の絶縁膜であるシリコン窒化膜2330及び第六の絶縁膜であるシリコン窒化膜2340をマスクに、例えば異方性エッチングにより第一の導電膜である多結晶シリコン膜2510を第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成する(図708及び図712)。
【0472】
その後は、製造例13(図396〜図397及び図398〜図399)と同様な手法を用いて行う(図709及び図713)。ただし、層間容量膜は形成しない。
【0473】
また、第一の絶縁膜であるシリコン酸化膜2411、2416、2417、2415を、図714及び図716のように配置し、第一の導電膜である多結晶シリコン膜2511、2512、2513、2514に分割形成し、以降製造例12(図374〜図379及び図385〜図390)と同様に行う(図715及び図717)ことによって、島状半導体層2110に電荷蓄積層としてMISキャパシタを用いた複数のメモリセルを有する半導体記憶装置としてもよい。
【0474】
【発明の効果】
本発明の半導体記憶装置及びその製造方法によれば、島状半導体層がエピタキシャル成長により形成されて、半導体層をエッチングすることなく、島状半導体層を形成できるため、エッチングプロセスによるダメージが回避できる。また、メモリトランジスタを備える半導体基板円柱の直径を最小加工寸法で形成し、互いの半導体基板柱とのスペース幅の最短距離を最小加工寸法で構成した場合、半導体基板円柱当りのメモリトランジスタの段数が2段であれば、従来の2倍の容量が得られる。つまり、半導体基板円柱当りのメモリトランジスタ段数倍の大容量化が行える。一般的に段数が多ければ多いほど大容量化が実現する。これによりビット当りのセル面積が縮小し、チップの縮小化及び低コスト化が図れる。さらに、駆動電流の増大及びバックバイアス効果の回避により、ビットラインとソースライン間に直列に接続するセルの数が多くなり、大容量化が可能となる。また、デバイス性能を決定する方向である垂直方向は最小加工寸法に依存せず、デバイスの性能を維持できる。
【0475】
さらに、本発明の半導体記憶装置の製造方法によれば、円形のパターンを用いて半導体基板を柱状に加工した後、該半導体基板側面を犠牲酸化することで、基板表面のダメージ、欠陥及び凹凸を取り除くことで、良好な活性領域面として用いることができる。この際、酸化膜厚を制御することで柱の直径を操作することが可能となり、トンネル酸化膜の表面積と浮遊ゲートと制御ゲートの層間容量膜の表面積できまる浮遊ゲートと制御ゲート間の容量の増大が容易に行える。また、円形のパターンを用いることで、活性領域面に局所的な電界集中の発生が回避でき、電気的制御が容易に行える。さらに、柱状の半導体基板にトランジスタのゲート電極を取り囲むように配置することで駆動電流の向上及びS値の増大が実現する。各メモリセルの活性領域を基板に対してフローテイング状態となるように不純物拡散層を形成することで基板からのバックバイアス効果が無くなり読み出し時における各メモリセルの閾値の低下によるメモリセルの特性のばらつきが発生しなくなる。
【0476】
また、トンネル酸化膜及び浮遊ゲート堆積後、浮遊ゲート側壁に絶縁膜のサイドウオールを垂直方向に複数形成することで、浮遊ゲートの加工が一括で行える。つまり、トンネル酸化膜は各々のメモリセルに対して同質のものが得られる。あるいは、浮遊ゲート制御ゲートを形成した後にトンネル酸化膜を形成することでトンネル酸化膜は各々のメモリセルに対して同質のものが得られる。また、複数の堆積膜の膜厚により予め浮遊ゲートあるいは制御ゲートが形成される領域を規定した後、浮遊ゲートあるいは制御ゲートの形成を行う為、各メモリセルトランジスタのゲート長の加工ばらつきを堆積膜厚のプロセスばらつき程度に抑えることができる。これらの手法を用いることにより、メモリセルの特性ばらつきが抑制され、デバイスの性能のばらつきが抑制され、制御が容易となり低コスト化実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMのメモリセルアレイを示す平面図である。
【図2】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図3】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図4】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図5】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図6】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図7】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図8】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図9】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEPROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
【図10】 本発明の半導体記憶装置における電荷蓄積層として積層絶縁膜を有するMONOS構造であるメモリセルアレイを示す平面図である。
【図11】 本発明の半導体記憶装置における電荷蓄積層としてMISキャパシタを有するDRAM構造であるメモリセルアレイを示す平面図である。
【図12】 本発明の半導体記憶装置における電荷蓄積層としてMISトランジスタを有するSRAM構造であるメモリセルアレイを示す平面図である。
【図13】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図14】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する別の半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図15】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する別の半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図16】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図17】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図18】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図19】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図20】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図21】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図22】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図23】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する別の半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図24】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図25】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図26】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図27】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図28】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図29】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図30】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図31】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図32】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図33】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図34】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図35】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図36】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図37】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図38】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図39】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図40】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図41】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図42】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図43】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図44】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図45】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図46】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図47】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図48】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図49】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図50】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図51】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図52】 電荷蓄積層として積層絶縁膜を有する半導体記憶装置の図10におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図53】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISキャパシタを有する半導体記憶装置の図11におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図54】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISキャパシタを有する半導体記憶装置の図11におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図55】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISキャパシタを有する半導体記憶装置の図11におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図56】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISキャパシタを有する半導体記憶装置の図11におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図57】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISキャパシタを有する半導体記憶装置の図11におけるA−A′断面図に対応する断面図である。
【図58】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISキャパシタを有する半導体記憶装置の図11におけるB−B′断面図に対応する断面図である。
【図59】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISトランジスタを有する半導体記憶装置の図12におけるJ1−J1′断面図に対応する断面図である。
【図60】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISトランジスタを有する半導体記憶装置の図12におけるJ2−J2′断面図に対応する断面図である。
【図61】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISトランジスタを有する半導体記憶装置の図12におけるK1−K1′断面図に対応する断面図である。
【図62】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層としてMISトランジスタを有する半導体記憶装置の図12におけるK2−K2′断面図に対応する断面図である。
【図63】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図である。
【図64】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図である。
【図65】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図である。
【図66】 本発明のMONOS構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図67】 本発明のMONOS構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図68】 本発明のDRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図69】 本発明のDRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図70】 本発明のDRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図71】 本発明のDRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図72】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図である。
【図73】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図である。
【図74】 本発明のSRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図75】 本発明のSRAM構造のメモリセルアレイの一部を示す等価回路図である。
【図76】 本発明の半導体記憶装置の読み出し時のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図77】 本発明の半導体記憶装置の書き込み時のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図78】 本発明の半導体記憶装置の消去時のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図79】 本発明の半導体記憶装置の読み出し時のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図80】 本発明の半導体記憶装置の書き込み時のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図81】 本発明の半導体記憶装置の消去時のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図82】 本発明の半導体記憶装置の書き込み時のタイミングチャートの一例を示す図である。
なお、図83〜図115及び図116〜図147は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線断面図である。
【図83】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図84】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図85】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図86】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図87】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図88】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図89】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図90】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図91】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図92】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図93】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図94】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図95】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図96】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図97】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図98】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図99】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図100】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図101】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図102】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図103】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図104】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図105】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図106】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図107】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図108】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図109】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図110】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図111】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図112】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図113】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図114】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図115】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図116】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図117】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図118】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図119】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図120】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図121】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図122】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図123】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図124】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図125】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図126】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図127】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図128】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図129】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図130】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図131】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図132】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図133】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図134】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図135】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図136】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図137】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図138】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図139】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図140】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図141】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図142】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図143】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図144】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図145】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図146】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図147】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図148】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図149】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図150】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図151】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図152】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図153】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図154】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図155】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図156】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図157】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図158】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図159】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図160】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図161】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図162】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図163】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図164】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図165】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図166】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図167】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図168】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図169】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図170】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図171】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図172】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図173】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図174】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図175】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図176】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図177】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図178】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図179】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図180】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図181】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のA−A’線)工程図である。
【図182】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図183】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図184】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図185】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図186】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図187】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図188】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図189】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図190】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図191】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図192】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図193】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図194】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図195】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図196】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図197】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図198】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図199】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図200】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図201】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図202】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図203】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す断面(図66のB−B’線)工程図である。
【図204】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図205】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図206】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図207】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図208】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図209】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図210】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図211】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図212】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図213】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図214】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図215】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図216】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図217】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図218】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図219】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図220】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図221】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図222】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図223】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図224】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図225】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図226】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図227】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図228】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図229】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図230】 本発明の半導体記憶装置の製造例5を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図231】 本発明の半導体記憶装置の製造例5を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図232】 本発明の半導体記憶装置の製造例5を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図233】 本発明の半導体記憶装置の製造例5を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図234】 本発明の半導体記憶装置の製造例6を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図235】 本発明の半導体記憶装置の製造例6を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図236】 本発明の半導体記憶装置の製造例6を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図237】 本発明の半導体記憶装置の製造例6を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図238】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図239】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図240】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図241】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図242】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図243】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図244】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図245】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図246】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図247】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図248】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図249】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図250】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図251】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図252】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図253】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図254】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図255】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図256】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図257】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図258】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図259】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図260】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図261】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図262】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図263】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図264】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図265】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図266】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図267】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図268】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図269】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図270】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図271】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図272】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図273】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図274】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図275】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図276】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図277】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図278】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図279】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図280】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図281】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図282】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図283】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図284】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図285】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図286】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図287】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図288】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図289】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図290】 本発明の半導体記憶装置の製造例8を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図291】 本発明の半導体記憶装置の製造例8を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図292】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図293】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図294】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図295】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図296】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図297】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図298】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図299】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図300】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図301】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図302】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図303】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図304】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図305】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図306】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図307】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図308】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図309】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図310】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図311】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図312】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図313】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図314】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図315】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図316】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図317】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図318】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図319】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図320】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図321】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図322】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図323】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図324】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図325】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図326】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図327】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図328】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図329】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図330】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図331】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図332】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図333】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図334】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図335】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図336】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図337】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図338】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図339】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図340】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図341】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図342】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図343】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図344】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図345】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図346】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図347】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図348】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図349】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図350】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図351】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図352】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図353】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図354】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図355】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図356】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図357】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図358】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図359】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図360】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図361】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図362】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図363】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図364】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図365】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図366】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図367】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図368】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図369】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図370】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図371】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図372】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図373】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図374】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図375】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図376】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図377】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図378】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図379】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図380】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図381】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図382】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図383】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図384】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図385】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図386】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図387】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図388】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図389】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図390】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図391】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図392】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図393】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図394】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図395】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図396】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図397】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図398】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図399】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図400】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図401】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図402】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図403】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図404】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図405】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図406】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図407】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図408】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図409】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図410】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図411】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図412】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図413】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図414】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図415】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図416】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図417】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図418】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図419】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図420】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図421】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図422】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図423】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図424】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図425】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図426】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図427】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図428】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図429】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図430】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図431】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図432】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図433】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図434】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図435】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図436】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図437】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図438】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図439】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図440】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図441】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図442】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図443】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図444】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図445】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図446】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図447】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図448】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図449】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図450】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図451】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図452】 本発明の半導体記憶装置の製造例20を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図453】 本発明の半導体記憶装置の製造例20を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図454】 本発明の半導体記憶装置の製造例20を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図455】 本発明の半導体記憶装置の製造例20を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図456】 本発明の半導体記憶装置の製造例21を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図457】 本発明の半導体記憶装置の製造例21を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図458】 本発明の半導体記憶装置の製造例21を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図459】 本発明の半導体記憶装置の製造例21を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図460】 本発明の半導体記憶装置の製造例21を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図461】 本発明の半導体記憶装置の製造例21を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図462】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図463】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図464】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図465】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図466】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図467】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図468】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図469】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図470】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図471】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図472】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図473】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図474】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図475】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図476】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図477】 本発明の半導体記憶装置の製造例22を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図478】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図479】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図480】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図481】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図482】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図483】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図484】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図485】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図486】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図487】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図488】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図489】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図490】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図491】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図492】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図493】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図494】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図495】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図496】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図497】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図498】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図499】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図500】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図501】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図502】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図503】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図504】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図505】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図506】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図507】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図508】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図509】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図510】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図511】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図512】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図513】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図514】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図515】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図516】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図517】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図518】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図519】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図520】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図521】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図522】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図523】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図524】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図525】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図526】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図527】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図528】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図529】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図530】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図531】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図532】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図533】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図534】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図535】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図536】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図537】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図538】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図539】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図540】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図541】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図542】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図543】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図544】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図545】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図546】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図547】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図548】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図549】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図550】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図551】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図552】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図553】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図554】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図555】 本発明の半導体記憶装置の製造例23を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図556】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図557】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図558】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図559】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図560】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図561】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図562】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図563】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図564】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図565】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図566】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図567】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図568】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図569】 本発明の半導体記憶装置の製造例24を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図570】 本発明の半導体記憶装置の製造例25を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図571】 本発明の半導体記憶装置の製造例25を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図572】 本発明の半導体記憶装置の製造例25を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図573】 本発明の半導体記憶装置の製造例25を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図574】 本発明の半導体記憶装置の製造例25を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図575】 本発明の半導体記憶装置の製造例25を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図576】 本発明の半導体記憶装置の製造例26を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図577】 本発明の半導体記憶装置の製造例26を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図578】 本発明の半導体記憶装置の製造例26を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図579】 本発明の半導体記憶装置の製造例26を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図580】 本発明の半導体記憶装置の製造例26を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図581】 本発明の半導体記憶装置の製造例26を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図582】 本発明の半導体記憶装置の製造例27を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図583】 本発明の半導体記憶装置の製造例27を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図584】 本発明の半導体記憶装置の製造例28を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図585】 本発明の半導体記憶装置の製造例28を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図586】 本発明の半導体記憶装置の製造例28を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図587】 本発明の半導体記憶装置の製造例28を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図588】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図589】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図590】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図591】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図592】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図593】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図594】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図595】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図596】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図597】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図598】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図599】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図600】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図601】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図602】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図603】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図604】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図605】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図606】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図607】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図608】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図609】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図610】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図611】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図612】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図613】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図614】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図615】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図616】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図617】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図618】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図619】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図620】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図621】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図622】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図623】 本発明の半導体記憶装置の製造例29を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図624】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図625】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図626】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図627】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図628】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図629】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図630】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図631】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図632】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図633】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図634】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図635】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図636】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図637】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図638】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図639】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図640】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図641】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図642】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図643】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図644】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図645】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図646】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図647】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図648】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図649】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図650】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図651】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図652】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図653】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図654】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図655】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図656】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図657】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図658】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図659】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図660】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図661】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図662】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図663】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図664】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図665】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図666】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図667】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図668】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図669】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図670】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図671】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図672】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図673】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図674】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図675】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図676】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図677】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図678】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図679】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図680】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図681】 本発明の半導体記憶装置の製造例30を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図682】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図683】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図684】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図685】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図686】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図687】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図688】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図689】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図690】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図691】 本発明の半導体記憶装置の製造例31を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図692】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す断面(図1のH−H’線)図である。
【図693】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図694】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図695】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図696】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図697】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図698】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す別の断面(図1のH−H’線)図である。
【図699】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す別の断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図700】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す別の断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図701】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す別の断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図702】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す別の断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図703】 本発明の半導体記憶装置の製造例32を示す別の断面(図8のI−I′線断面図をH−H′方向へ平行移動させた)図である。
【図704】 本発明の半導体記憶装置の製造例33を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図705】 本発明の半導体記憶装置の製造例33を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図706】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図707】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図708】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図709】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図710】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図711】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図712】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図713】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図714】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す別の断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図715】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す別の断面(図1のA−A’線)工程図である。
【図716】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す別の断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図717】 本発明の半導体記憶装置の製造例34を示す別の断面(図1のB−B’線)工程図である。
【図718】 従来のEEPROMを示す平面図である。
【図719】 図800のA−A’及びB−B’断面図である。
【図720】 従来のEEPROMの製造方法を示す工程断面図である。
【図721】 従来のEEPROMの製造方法を示す工程断面図である。
【図722】 従来のEEPROMの製造方法を示す工程断面図である。
【図723】 従来のEEPROMの製造方法を示す工程断面図である。
【図724】 従来のEEPROMの平面図及び対応する等価回路図である。
【図725】 従来のMNOS構造のメモリセルの断面図である
【図726】 従来の別のMNOS構造のメモリセルの断面図である
【図727】 一つの柱状シリコン層に複数のメモリセルを形成した半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
1100、2100、3100 シリコン基板(半導体基板)
1101、2101 SOI半導体基板層
1110、2110、3110 島状半導体層
2210 第一の溝部
2220 第二の溝部
2230 第三の溝部
2240 第四の溝部
2250 第五の溝部
2260 第六の溝部
2270 第七の溝部
2280 第八の溝部
2910、2921、2924、2932、2933、2940 コンタクト部
2810、3710、3721、3850 第一の配線層
3120、3840 第二の配線層
3514 第三の配線層、
2840、3840 第四の配線層(ビット線)
3850 第五の配線層
2521、2522、2523、2524、2710 配線層
2720、2721、2722、2723、2724、3710、3721、3724 不純物拡散層
2710 ソース拡散層
2725 ドレイン拡散層
2500 選択ゲート
2510 浮遊ゲート
2520、3514 制御ゲート
3511 メモリゲート
2610、2612、2613 層間絶縁膜
2620 積層絶縁膜
3431、3434 ゲート絶縁膜
2500 ゲート電極
2510、2511、2512、2513、2514、3511 第一の導電膜
2520、2521、2522、2523、2524、3512 第二の導電膜
2530、2532、2533、2534、3513、3514 第三の導電膜
2540 第四の導電膜
2550、2551、2552,2553,2554 第五の導電膜
2560、2562、2563、2564 第六の導電膜
2574 第七の導電膜
2411、2412、2413、2414、2415、2416、2417 第一の絶縁膜
2312、2313、2314、2315 第二の絶縁膜
2421、2422、2423、2424、3420 第三の絶縁膜
2321、2322、2323、2324、2325 第四の絶縁膜
2330 第五の絶縁膜
2340、2341、2342、2343、2344、2345 第六の絶縁膜
2432、2433、2434 第七の絶縁膜
2442、2443、2444、2445 第八の絶縁膜
2450 第九の絶縁膜
2460 第十の絶縁膜
2470、2471、2472、2473、2474、2475、3471 第十一の絶縁膜
2250、2350、2351 第十二の絶縁膜
2360 第十三の絶縁膜
2480 第十四の絶縁膜
2370 第十五の絶縁膜
2490 第十六の絶縁膜
2491、2492 第十八の絶縁膜
2380 第十七の絶縁膜
2390 第十九の絶縁膜
2493 第二十の絶縁膜
2491 第二十一の絶縁膜
2494 第二十二の絶縁膜
2495、2496、2497 第二十三の絶縁膜
2496 第二十四の絶縁膜
2499 第二十六の絶縁膜
R1、R2、R3、R4、R8 レジスト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor memory device using a memory transistor including a charge storage layer and a control gate.
[0002]
[Prior art]
As an EEPROM memory cell, a MOS transistor structure having a charge storage layer and a control gate in a gate portion and injecting a charge into the charge storage layer and discharging a charge from the charge storage layer using a tunnel current is known. It has been. In this memory cell, the difference in threshold voltage due to the difference in charge storage state of the charge storage layer is stored as data “0” and “1”.
[0003]
For example, in the case of an n-channel memory cell using a floating gate as a charge storage layer, in order to inject electrons into the floating gate, the source and drain diffusion layers and the substrate are grounded and a positive high voltage is applied to the control gate. . At this time, electrons are injected from the substrate side into the floating gate by a tunnel current. By this electron injection, the threshold voltage of the memory cell moves in the positive direction. In order to emit electrons from the floating gate, the control gate is grounded and a positive high voltage is applied to any of the source, drain diffusion layer, and substrate. At this time, electrons on the substrate side are emitted from the floating gate by a tunnel current. Due to this electron emission, the threshold voltage of the memory cell moves in the negative direction.
[0004]
In the above operation, in order to efficiently perform electron injection and emission, that is, writing and erasing, the relationship of capacitive coupling between the floating gate, the control gate, and the substrate is important. In other words, the larger the capacitance between the floating gate and the control gate, the more effectively the potential of the control gate can be transmitted to the floating gate, which facilitates writing and erasing.
[0005]
However, due to advances in semiconductor technology in recent years, particularly advances in microfabrication technology, the size and capacity of EEPROM memory cells are rapidly increasing.
[0006]
Therefore, an important problem is how to secure a large capacity between the floating gate and the control gate because the memory cell area is small.
[0007]
In order to increase the capacitance between the floating gate and the control gate, the gate insulating film between them is thinned, the dielectric constant is increased, or the facing area between the floating gate and the control gate is increased. is required.
[0008]
However, thinning the gate insulating film has a limit in reliability.
[0009]
In order to increase the dielectric constant of the gate insulating film, for example, it is conceivable to use a silicon nitrogen film or the like instead of the silicon oxide film, but this also has a problem mainly in reliability and is not practical.
[0010]
Therefore, in order to secure a sufficient capacity, it is necessary to secure an overlap area between the floating gate and the control gate at a certain value or more. This is because the area of the memory cell is reduced and the capacity of the EEPROM is increased. It becomes an obstacle to plan.
[0011]
On the other hand, in the EEPROM described in Japanese Patent No. 2877462, a memory transistor is configured by using the side walls of a plurality of columnar semiconductor layers arranged in a matrix on a semiconductor substrate separated by lattice-like grooves. That is, the memory transistor includes a drain diffusion layer formed on the top surface of each columnar semiconductor layer, a common source diffusion layer formed on the bottom of the groove, a charge storage layer surrounding the entire periphery of each columnar semiconductor layer, and a control gate. The control gate is continuously arranged with respect to a plurality of columnar semiconductor layers in one direction to form a control gate line. In addition, a bit line connected to the drain diffusion layers of the plurality of memory transistors in a direction intersecting with the control gate line is provided. The charge storage layer and the control gate of the memory transistor described above are formed below the columnar semiconductor layer. Also, in the one-transistor / one-cell configuration, when the memory transistor is in an over-erased state, that is, when the read potential is 0 V and the threshold value is in a negative state, the cell current flows even if it is not selected. It is. In order to prevent this surely, a selection gate transistor is provided in which a gate electrode is formed so as to surround at least a part of the periphery of the columnar semiconductor layer so as to overlap with the memory transistor in series. .
[0012]
Thus, the memory cell of the conventional EEPROM has a charge storage layer and a control gate formed so as to surround the columnar semiconductor layer using the side wall of the columnar semiconductor layer. A sufficiently large capacity between the control gates can be secured. Also, the drain diffusion layer connected to the bit line of each memory cell is formed on the upper surface of the columnar semiconductor layer, and is completely electrically separated by the groove. Further, the element isolation region can be reduced, and the memory cell size is reduced. Therefore, it is possible to obtain a large capacity EEPROM in which memory cells having excellent writing and erasing efficiency are integrated.
[0013]
A conventional EEPROM having a cylindrical columnar silicon layer 2 is shown in FIG. FIGS. 719 (a) and (b) are cross-sectional views taken along the lines AA 'and BB' of the EEPROM in FIG. 718, respectively. In FIG. 718, the selection gate line in which the gate electrodes of the selection gate and the transistor are continuously formed is not shown because it becomes complicated.
[0014]
In this EEPROM, a p-type silicon substrate 1 is used, and a plurality of columnar p separated by a lattice stripe-like groove 3 thereon.-The type silicon layers 2 are arranged in a matrix, and each of the columnar silicon layers 2 is a memory cell region. A drain diffusion layer 10 is formed on the upper surface of each silicon layer 2, a common source diffusion layer 9 is formed at the bottom of the groove 3, and an oxide film 4 having a predetermined thickness is embedded in the bottom of the groove 3. Further, a floating gate 6 is formed below the columnar silicon layer 2 via a tunnel oxide film 5 so as to surround the columnar silicon layer 2, and a control gate 8 is formed outside the columnar silicon layer 2 via an interlayer insulating film 7. The memory transistor is formed.
[0015]
Here, as shown in FIG. 718 and FIG. 719 (b), the control gate 8 is continuously arranged for a plurality of memory cells in one direction, and the control gate line, that is, the word line WL (WL1, WL2,. ). Then, a gate electrode 32 is disposed on the upper part of the columnar silicon layer 2 via a gate oxide film 31 so as to surround the periphery of the column like the memory transistor, thereby forming a selection gate transistor. Similar to the control gate 8 of the memory cell, the gate electrode 32 of this transistor is continuously arranged in the same direction as the control gate line to become a selection gate line.
[0016]
As described above, the memory transistor and the select gate transistor are embedded in a state of being stacked inside the trench. One end of the control gate line remains as a contact portion 14 on the surface of the silicon layer, and the selection gate line also leaves a contact portion 15 in the silicon layer at the end opposite to the control gate. Al wirings 13 and 16 to be lines CG are brought into contact.
[0017]
A common source diffusion layer 9 of the memory cells is formed at the bottom of the trench 3, and a drain diffusion layer 10 for each memory cell is formed on the upper surface of each columnar silicon layer 2. The substrate of the memory cell formed in this way is covered with a CVD oxide film 11, a contact hole is opened in this, and a bit line commonly connecting the drain diffusion layers 10 of the memory cells in the direction intersecting the word line WL Al wirings 12 serving as BL (BL1, BL2,...) Are provided.
[0018]
When patterning the control gate line, a mask made of PEP is formed at the columnar silicon layer position at the end of the cell array, and a contact portion 14 made of a polycrystalline silicon film continuous with the control gate line is left on the surface. An Al wiring 13 serving as a word line is brought into contact with an Al film formed simultaneously with the line BL.
[0019]
The above EEPROM can be manufactured as follows.
[0020]
First, a p-type silicon substrate 1 having a high impurity concentration is applied to a p-type silicon substrate 1 having a low impurity concentration.-A mask layer 21 is deposited on the surface of the wafer on which the type silicon layer 2 is epitaxially grown, a photoresist pattern 22 is formed by a known PEP process, and the mask layer 21 is etched using this (FIG. 720). (A)).
[0021]
Next, using the mask layer 21, the silicon layer 2 is etched by a reactive ion etching method to form a lattice-like groove 3 having a depth reaching the substrate 1. Thereby, the silicon layer 2 is separated into a plurality of islands in a columnar shape. Thereafter, a silicon oxide film 23 is deposited by the CVD method, and this is left on the side wall of each columnar silicon layer 2 by anisotropic etching. Then, n-type impurities are ion-implanted to form the drain diffusion layer 10 on the upper surface of each columnar silicon layer 2, and the common source diffusion layer 9 is formed at the bottom of the groove (FIG. 720 (b)).
[0022]
Thereafter, the oxide film 23 is etched away around each columnar silicon layer 2 by isotropic etching, and then channel ion implantation is performed on the sidewalls of each silicon layer 2 using oblique ion implantation as necessary. Instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used.
[0023]
Then, a CVD silicon oxide film 4 is deposited and etched by isotropic etching to fill the bottom of the groove 3 with a predetermined thickness. Thereafter, a tunnel oxide film 5 of about 10 nm, for example, is formed around each silicon layer 2 by thermal oxidation, and then a first layer polycrystalline silicon film is deposited. This first layer polycrystalline silicon film is etched by anisotropic etching to leave the lower side wall of the columnar silicon layer 2 and form a floating gate 5 surrounding the silicon layer 2 (FIG. 721 (c)).
[0024]
Next, an interlayer insulating film 7 is formed on the surface of the floating gate 6 formed around each columnar silicon layer 2. The interlayer insulating film 7 is, for example, an ONO film. Then, a second-layer polycrystalline silicon film is deposited and etched by anisotropic etching, thereby forming a control gate 8 below the columnar silicon layer 2 (FIG. 721 (d)). At this time, the control gate 8 sets the interval between the columnar silicon layers 2 to a predetermined value or less in advance in the vertical direction of FIG. 718 so that a control gate line continuous in that direction can be used without using a mask process. Formed as. Then, the unnecessary interlayer insulating film 7 and the tunnel oxide film 2 thereunder are removed by etching, and then a CVD silicon oxide film 111 is deposited and etched to the middle of the groove 3, that is, the floating gate 7 and the control of the memory cell. It is embedded until the gate 8 is hidden (FIG. 722 (e)).
[0025]
Thereafter, a gate oxide film 31 of about 20 nm is formed on the exposed columnar silicon layer 2 by thermal oxidation, a third-layer polycrystalline silicon film is deposited, and this is etched by anisotropic etching to form the gate of the MOS transistor. The electrode 32 is formed (FIG. 722 (f)). The gate electrode 32 is also continuously patterned in the same direction as the control gate line to become a selection gate line. Although the selection gate lines can also be formed continuously by self-alignment, it is more difficult than the control gate 8 of the memory cell. This is because the memory transistor portion is a two-layer gate, whereas the selection gate transistor is a single-layer gate, so that the gate electrode interval between adjacent cells is wider than the control gate interval. Therefore, in order to ensure that the gate electrode 32 continues, this is made into a two-layer polycrystalline silicon structure, and the first polycrystalline silicon film is left only in the portion where the gate electrode is connected in the mask process, and the next polycrystalline silicon film is formed. On the other hand, the technique of leaving the side wall may be used.
[0026]
Note that a mask is formed in the etching of the polycrystalline silicon film so that the contact portions 14 and 15 are formed on the upper surface of the columnar silicon layer at different end portions of the control gate line and the selection gate line.
[0027]
Finally, after depositing a CVD silicon oxide film 112 and performing a flattening process if necessary, a contact hole is opened, and Al wiring 12 to become the bit line BL, control gate line CG and control gate line CG are formed by Al deposition and patterning. The Al wiring 13 to be formed and the Al wiring 16 to be the word line WL are simultaneously formed (FIG. 723).
[0028]
FIG. 724 (a) shows a cross-sectional structure of a main part of one memory cell of this conventional EEPROM, and FIG. 724 (b) shows an equivalent circuit.
[0029]
The operation of this EEPROM will be described with reference to FIGS. 724 (a) and (b).
[0030]
First, in the case of using hot carrier injection for writing, a sufficiently high positive potential is applied to the selected word line WL, and a predetermined positive potential is applied to the selection control gate line CG and the selected bit line BL. As a result, a positive potential is transmitted to the drain of the memory transistor Qc via the selection gate transistor Qs, and a channel current is caused to flow through the memory transistor Qc, so that hot carrier injection is performed. Move in the positive direction.
[0031]
In erasing, the selection control gate CG is set to 0 V, a high positive potential is applied to the word line WL and the bit line BL, and electrons in the floating gate are emitted to the drain side. In the case of batch erasing, electrons can be emitted to the source side by applying a high positive potential to the common source. As a result, the threshold value of the memory cell moves in the negative direction.
[0032]
In the read operation, the selection gate transistor Qs is opened by the word line WL, the read potential of the control gate line CG is applied, and “0” or “1” is discriminated by the presence or absence of current. When FN tunneling is used for electron injection, a high positive potential is applied to the selection control gate line CG and the selection word line WL, the selection bit line BL is set to 0 V, and electrons are injected from the substrate to the floating gate.
[0033]
In addition, since this EEPROM has a selection gate transistor, it does not malfunction even if it enters an over-erased state.
[0034]
By the way, in this conventional EEPROM, as shown in FIG. 724 (a), there is no diffusion layer between the select gate transistor Qs and the memory transistor Qc. This is because it is difficult to selectively form a diffusion layer on the side surface of the columnar silicon layer. Therefore, in the structures of FIGS. 719 (a) and (b), it is desirable that the isolation oxide film between the gate portion of the memory transistor and the gate portion of the select gate transistor be as thin as possible. In particular, when hot electron injection is used, the isolation oxide film thickness needs to be about 30 to 40 nm in order to transmit a sufficient “H” level potential to the drain of the memory transistor.
[0035]
Such a minute interval is practically difficult only by filling the oxide film by the CVD method described in the previous manufacturing process. Therefore, the CVD oxide film is buried in a state in which the floating gate 6 and the control gate 8 are exposed, and a thin oxide film is simultaneously formed on the exposed portions of the floating gate 6 and the control gate 8 in the gate oxidation process for the select gate transistor. desirable.
[0036]
Further, according to this conventional example, a columnar silicon layer is arranged with the bottom of the lattice-like groove as an isolation region, and a memory cell having a floating gate formed so as to surround the periphery of the columnar silicon layer is configured. Thus, a highly integrated EEPROM with a small area occupied by the memory cells can be obtained. In addition, although the memory cell occupation area is small, a sufficiently large capacitance between the floating gate and the control gate can be secured.
[0037]
In the conventional example, the control gate of each memory cell is formed to be continuous in one direction without using a mask. This is only possible if the columnar silicon layers are not symmetrically arranged. That is, by making the adjacent interval between the columnar silicon layers in the word line direction smaller than that in the bit line direction, control gate lines that are separated in the bit line direction and connected in the word line direction can be automatically obtained without a mask. . On the other hand, for example, when the columnar silicon layers are arranged symmetrically, a PEP process is required.
[0038]
More specifically, the second-layer polycrystalline silicon film is deposited thick and is selectively etched through the PEP process so as to leave it in a portion to be continued as a control gate line. Next, a third-layer polycrystalline silicon film is deposited, and etching for leaving the side walls is performed in the same manner as described above.
[0039]
Even when the arrangement of the columnar silicon layers is not symmetrical, depending on the arrangement interval, it may not be possible to form a continuous control gate line automatically as in the conventional example.
[0040]
Even in such a case, a control gate line continuous in one direction may be formed by using the mask process as described above.
[0041]
In the conventional example, a memory cell having a floating gate structure is used. However, the charge storage layer does not necessarily have a floating gate structure, and the charge storage layer is realized by trapping in a multilayer insulating film, for example, an MNOS structure. It is also effective in the case of.
[0042]
A memory cell having such an MNOS structure is shown in FIG. Note that the memory cell having the MNOS structure in FIG. 725 corresponds to the memory cell in FIG.
[0043]
The laminated insulating film 24 serving as a charge storage layer has a laminated structure of a tunnel oxide film and a silicon nitride film or a structure in which an oxide film is further formed on the nitride film surface.
[0044]
FIG. 726 shows a conventional example in which the memory transistor and the selection gate transistor are reversed in the MNOS, that is, a memory cell in which the selection gate transistor is formed in the lower part of the columnar silicon layer 2 and the memory transistor is formed in the upper part. Show.
[0045]
This structure in which a select gate transistor is provided on the common source side can be employed when a hot electron injection method is used as a writing method.
[0046]
FIG. 727 shows a conventional example in which a plurality of memory cells are formed in one columnar silicon layer. Portions corresponding to the previous conventional example are denoted by the same reference numerals as those of the previous conventional example, and detailed description thereof is omitted. In this conventional example, a selection gate transistor Qs1 is formed at the bottom of the columnar silicon layer 2, three memory transistors Qc1, Qc2, and Qc3 are overlaid thereon, and a selection gate transistor Qs2 is formed thereon. is doing. This structure is basically obtained by repeating the manufacturing process described above.
[0047]
Also in the conventional example shown in FIGS. 726 and 727, a MNOS structure can be used as a memory transistor instead of the floating gate structure.
[0048]
As described above, according to the above prior art, by using the side wall of the columnar semiconductor layer separated by the lattice-like grooves, a memory cell using a memory transistor having a charge storage layer and a control gate is configured. Thus, it is possible to obtain an EEPROM that achieves a high degree of integration by ensuring a sufficiently large capacitance between the control gate and the charge storage layer and also by reducing the area occupied by the memory cell.
[0049]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a plurality of memory cells are connected in series to one columnar semiconductor layer and the threshold value of each memory cell is considered to be the same, a read potential is applied to the control gate line CG and the presence or absence of current is determined. In the read operation for determining “0” and “1”, in the memory cells located at both ends connected in series, the fluctuation of the threshold becomes remarkable due to the back bias effect from the substrate. As a result, the number of memory cells connected in series is restricted on the device, which becomes a problem when the capacity is increased.
[0050]
In addition, this is not only the case where a plurality of memory cells are connected in series to one columnar semiconductor layer, but also the substrate in the in-plane direction not only when one memory cell is formed in one columnar semiconductor layer. There is also a problem that the threshold value of each memory cell fluctuates due to variations in the back bias effect.
[0051]
Furthermore, in the conventional example, the charge storage layer and the control gate are formed in a self-aligned manner with respect to the columnar semiconductor layer. However, when the capacity of the cell array is increased, the columnar semiconductor layer is preferably formed with a minimum processing dimension. . Here, when a floating gate is used as the charge storage layer, the capacitive coupling relationship between the floating gate, the control gate, and the substrate is such that the area around the columnar semiconductor layer and the area around the floating gate, and the columnar semiconductor layer and the floating gate are insulated. It is determined by the thickness of the tunnel oxide to be formed and the thickness of the interlayer insulating film for insulating the floating gate from the control gate. In the conventional example, the side wall of the columnar semiconductor layer is used to have a charge storage layer and a control gate formed so as to surround the columnar semiconductor layer, and a sufficiently large capacitance between the charge storage layer and the control gate is ensured with a small occupied area. However, when the columnar semiconductor layer is formed with the minimum processing size and the tunnel oxide film thickness and the interlayer insulation film thickness are fixed, the capacitance between the charge storage layer and the control gate is simple. The area of the outer periphery of the floating gate, that is, the film thickness of the floating gate. Therefore, it is difficult to increase the capacitance between the charge storage layer and the control gate without increasing the area occupied by the memory cell.
[0052]
In other words, it is difficult to increase the ratio of the capacity of the floating gate and the control gate to the capacity of the floating gate and the island-like semiconductor layer without increasing the area occupied by the memory cell.
[0053]
In addition, when the gate electrode of the transistor is formed for each stage, processing variations in the gate length due to process variations occur. For example, when the gate electrode is formed in a sidewall shape, the deposited electrode material film needs to be etched back to the extent that it is comparable to the height of the columnar semiconductor layer. In other words, when a large capacity is assumed, the number of memory gates formed in the columnar semiconductor layer increases, and thus the height of the columnar semiconductor layer inevitably increases. Therefore, the amount of etch back increases and process variation also increases. These effects become significant when the capacity of the cell array is increased.
[0054]
The present invention has been made in view of these problems, and by improving the degree of integration by reducing the influence of the back bias effect of the semiconductor memory device having the charge storage layer and the control gate, the area occupied by the memory cell is increased. Semiconductor memory device capable of suppressing variation in characteristics of memory cell by increasing capacitance between charge storage layer and control gate without minimizing and minimizing processing variation in gate length of each memory cell transistor An object is to provide a manufacturing method.
[0055]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the semiconductor substrate includes at least one island-like semiconductor layer formed by epitaxial growth, a charge storage layer formed on all or part of the periphery of the sidewall of the island-like semiconductor layer, and a control gate. A semiconductor memory device having at least one memory cell,
There is provided a semiconductor memory device in which at least one of the memory cells is electrically insulated from the semiconductor substrate.
[0056]
Further, according to the present invention, a step of forming one or more sets of laminated films composed of three or more different films including the first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a hole reaching the semiconductor substrate in the laminated film;
A step of epitaxially growing a semiconductor in the hole to form an island-shaped semiconductor layer on the semiconductor substrate;
Dividing the first insulating film so as to be disposed only in the peripheral part of the island-shaped semiconductor layer, and covering the divided first insulating film with another insulating film;
Partially exposing the surface of the island-like semiconductor layer so that the first insulating film and the other insulating film remain;
Forming a first conductive film on the exposed sidewall of the island-shaped semiconductor layer via an insulating film;
Forming the second conductive film on the first conductive film with an interlayer insulating film interposed therebetween.
[0057]
Furthermore, according to the present invention, a step of forming one or more sets of laminated films composed of three or more different films including the first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a hole reaching the semiconductor substrate in the laminated film;
A step of epitaxially growing a semiconductor in the hole to form an island-shaped semiconductor layer on the semiconductor substrate;
Dividing the first insulating film so as to be disposed only in the peripheral part of the island-shaped semiconductor layer, and covering the divided first insulating film with another insulating film;
Partially exposing the surface of the island-like semiconductor layer so that the first insulating film and the other insulating film remain;
Forming the first conductive film on the exposed sidewall of the island-shaped semiconductor layer via the charge storage layer made of a laminated insulating film.
[0058]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The semiconductor memory device of the present invention mainly includes a semiconductor substrate, at least one island-like semiconductor layer formed by epitaxial growth, at least one charge storage layer formed around the sidewall of the island-like semiconductor layer, and at least one And at least one memory cell including a control gate (third electrode), and at least one of the memory cells in the island-shaped semiconductor layer is electrically insulated from the semiconductor substrate.
[0059]
Here, that at least one of the memory cells is electrically insulated from the semiconductor substrate may be one in which the semiconductor substrate and the island-like semiconductor layer are electrically insulated, and there are two or more memory cells. If formed, the memory cells may be electrically insulated so that the memory cells located above the insulated portion are electrically insulated from the semiconductor substrate. As will be described later, when a selection gate (memory gate) is arbitrarily formed below the memory cell, the selection transistor constituted by the selection gate is electrically insulated from the semiconductor substrate. The memory cell located above the insulated region is electrically connected to the semiconductor substrate by electrically insulating the select transistor and the memory cell. Or one that is insulated. In particular, there is a case where a selection transistor is formed between the semiconductor substrate and the island-shaped semiconductor layer or under the memory cell, and the selection transistor and the semiconductor substrate are electrically insulated. preferable. The electrical insulation may be performed, for example, by forming an impurity diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate over the entire region to be insulated, or the impurity diffusion layer in a part of the region to be insulated. May be formed by utilizing a depletion layer at the junction, and further, the gap may be spaced so as not to be electrically conductive, resulting in electrical insulation. . Further, the semiconductor substrate and the cell or the selection transistor are made of, for example, SiO.2It may be electrically insulated by an insulating film such as. Note that when a plurality of memory cells are formed, and when a selection transistor is arbitrarily formed above and below the memory cell, there is a gap between any memory cell and / or between the selection transistor and the memory cell. Can be electrically isolated.
[0060]
Further, the charge storage layer and the control gate may be formed over the entire periphery of the sidewall of the island-shaped semiconductor layer, or may be formed in a region excluding a part of the surrounding region.
Further, only one memory cell may be formed on one island-shaped semiconductor layer, or two or more memory cells may be formed. When three or more memory cells are formed, a selection gate is formed below and / or above the memory cell, and a selection transistor including the selection gate and the island-shaped semiconductor layer is formed. Is preferred.
In the following, a plurality of, for example, two memory cells are arranged in series in one island-like semiconductor layer, and the island-like semiconductor layers are arranged in a matrix, and are selected below and above the memory cells, respectively. A structure in which transistors are arranged one by one will be described. In the following embodiments, the gate electrode of the selection transistor is shown as a lower gate electrode as a second electrode and an upper gate electrode as a fifth electrode. The tunnel insulating film is shown as a third insulating film, the side wall spacer is shown as a fourth insulating film, and the gate insulating film constituting the selection transistor is shown as a thirteenth insulating film.
[0061]
In the semiconductor memory device, an impurity diffusion layer for reading out the charge accumulation state of the memory cell is formed in the island-like semiconductor layer as a source or drain (first wiring) of the memory cell, and the semiconductor substrate is formed by the impurity diffusion layer. And the island-like semiconductor layer are electrically insulated. Furthermore, control gates formed in the plurality of island-like semiconductor layers are continuously arranged in one direction to constitute a control gate line (third wiring). In the island-like semiconductor layer, another impurity diffusion layer is formed as the drain or source of the memory cell, and a plurality of impurity diffusion layers in a direction crossing the control gate line are electrically connected to form a bit line ( 4th wiring) is comprised.
Note that the control gate line and the bit line orthogonal to the control gate line may be formed in any direction three-dimensionally, but in the following, a configuration in which both are formed in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate will be described. To do.
[0062]
Embodiment in plan view of memory cell array
Plan views of a memory cell array in the semiconductor memory device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1 to 9 are plan views showing an EEPROM memory cell array having a floating gate as a charge storage layer. 10 shows a memory cell array having a MONOS structure having a stacked insulating film as a charge storage layer, FIG. 11 shows a memory cell array having a DRAM structure having a MIS capacitor as a charge storage layer, and FIG. 12 has a MIS transistor as a charge storage layer. It is one Example of the top view which shows the memory cell array which is SRAM structure. In these drawings, the second wiring or fifth wiring is used as a gate electrode (hereinafter referred to as “selection gate”) for selecting a memory cell, the third wiring is used as a control gate, and the fourth wiring is used as a bit line. And the layout of the first wiring which is the source line will be described. Further, the selection gate transistor is omitted because it becomes complicated.
First, a plan view showing an EEPROM memory cell array having a floating gate as a charge storage layer will be described.
[0063]
FIG. 1 shows an arrangement in which cylindrical island-shaped semiconductor portions forming a memory cell are arranged, for example, at intersections where two kinds of parallel lines are orthogonal to each other, and a first for selecting and controlling each memory cell. The wiring layer, the second wiring layer, the third wiring layer, and the fourth wiring layer are memory cell arrays arranged in parallel to the substrate surface. Further, by changing the arrangement interval of the island-shaped semiconductor portions in the AA ′ direction which is a direction intersecting the fourth wiring layer 2840 and the BB ′ direction which is the fourth wiring layer direction, each memory cell is changed. The second conductive film, which is the control gate, is formed continuously in one direction, in the direction AA ′ in FIG. 1, and becomes the third wiring layer. Similarly, the second conductive film which is the gate of the selection gate transistor is formed continuously in one direction to form the second wiring layer.
[0064]
Further, a terminal for electrically connecting to the first wiring layer disposed on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is, for example, an end on the A ′ side of the memory cell connected in the AA ′ direction of FIG. For example, a terminal for electrically connecting to the second wiring layer and the third wiring layer is provided at the end of the memory cell connected in the AA ′ direction in FIG. The fourth wiring layer 2840 disposed on the opposite side of the substrate of the cylindrical semiconductor portion is electrically connected to each of the cylindrical island-shaped semiconductor portions forming the memory cells. For example, in FIG. A fourth wiring layer 2840 is formed in a direction intersecting with the second wiring layer and the third wiring layer. Moreover, the terminal for electrically connecting with the 1st wiring layer is formed by the island-shaped semiconductor part, and the terminal for electrically connecting with the 2nd wiring layer and the 3rd wiring layer is island-shaped The second conductive film is formed by covering the semiconductor portion.
[0065]
Terminals for electrical connection with the first wiring layer, the second wiring layer, and the third wiring layer are the first contact portion 2910, the second contact portions 2921, 2924, and the third contact portion 2932, respectively. , 2933. In FIG. 1, the first wiring layer 2810 is drawn to the upper surface of the semiconductor memory device through the first contact portion 2910. Note that the arrangement of the cylindrical island-shaped semiconductor portions forming the memory cell may not be the arrangement as shown in FIG. 1, and if there is a positional relationship of the wiring layers as described above or an electrical connection relationship, the memory cell is arranged. The arrangement of the cylindrical island-shaped semiconductor portions to be formed is not limited.
In FIG. 1, the island-shaped semiconductor portions connected to the first contact portion 2910 are arranged at all the end portions on the A ′ side of the memory cells connected in the AA ′ direction. May be disposed in part or all of the portion, or in any of the island-shaped semiconductor portions forming the memory cell connected in the direction AA ′ that is the direction intersecting the fourth wiring layer 2840 May be.
In addition, the island-shaped semiconductor portion covered with the second conductive film connected to the second contact portions 2921 and 2924 and the third contact portions 2932 and 2933 is the end on the side where the first contact portion 2910 is not disposed. May be arranged in a portion, may be arranged continuously at an end portion on the side where the first contact portion 2910 is arranged, or AA ′ which is a direction intersecting the fourth wiring layer 2840 It may be arranged in any of the island-like semiconductor parts forming the memory cells connected in the direction, or the second contact parts 2921 and 2924, the third contact part 2932, etc. may be arranged separately. Good.
[0066]
The first wiring layer 2810 and the fourth wiring layer 2840 may have any width and shape as long as desired wiring is obtained. Further, when the first wiring layer disposed on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is formed in a self-alignment with the second wiring layer and the third wiring layer formed of the second conductive film, The island-shaped semiconductor portion serving as a terminal for electrical connection with the first wiring layer is electrically separated from the second wiring layer and the third wiring layer formed by the second conductive film. However, they are in contact with each other through an insulating film. For example, in FIG. 1, a first conductive film is formed through an insulating film on a part of the side surface of the island-shaped semiconductor portion to which the first contact portion 2910 is connected. The second conductive film is formed on the side surface of the first conductive film via the insulating film, and the second conductive film is the fourth conductive film. It is connected to the second wiring layer and the third wiring layer which are continuously formed in the AA ′ direction which is a direction crossing the wiring layer 2840. At this time, the shape of the first and second conductive films formed on the side surfaces of the island-shaped semiconductor portion is not limited. In addition, the distance between the island-shaped semiconductor portion serving as a terminal for electrical connection with the first wiring layer and the first conductive film in the island-shaped semiconductor portion where the memory cell is formed is, for example, By setting the film thickness to 2 times or less of the thickness of the conductive film, all of the first conductive film on the side surface of the island-shaped semiconductor portion that becomes a terminal for electrical connection with the first wiring layer may be removed.
In FIG. 1, the second and third contact portions are formed on the second conductive films 2521 to 2524 formed so as to cover the top of the island-like semiconductor portion. The shape of the second and third wiring layers is not limited.
In FIG. 1, the cross section used in the manufacturing process example, that is, the AA ′ cross section, the BB ′ cross section, the CC ′ cross section, the DD ′ cross section, the EE ′ cross section, and the FF ′ cross section are also shown. is doing.
[0067]
FIG. 2 shows an arrangement in which the cylindrical island-shaped semiconductor portions forming the memory cells are arranged, for example, at points where two types of parallel lines intersect without crossing each other, and each memory cell is selected and controlled. The first wiring layer, the second wiring layer, the third wiring layer, and the fourth wiring layer for the memory cell array are arranged in parallel to the substrate surface. Further, by changing the arrangement interval of the island-shaped semiconductor portions in the AA ′ direction which is a direction intersecting with the fourth wiring layer 2840 and the BB ′ direction in the drawing, it is a control gate of each memory cell. The second conductive film is continuously formed in one direction, and in FIG. 2, in the AA ′ direction, and becomes a third wiring layer. Similarly, the second conductive film which is the gate of the selection gate transistor is formed continuously in one direction to form the second wiring layer.
[0068]
Further, a terminal for electrically connecting to the first wiring layer disposed on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is connected to, for example, the end on the A ′ side of the memory cell connected in the AA ′ direction of FIG. 2 and provided with terminals for electrical connection with the second wiring layer and the third wiring layer, for example, at the end on the A side of the memory cell connected in the AA ′ direction in FIG. The fourth wiring layer 2840 arranged on the opposite side of the substrate of the cylindrical semiconductor portion is electrically connected to each of the cylindrical island-shaped semiconductor portions forming the memory cells. For example, in FIG. A fourth wiring layer 2840 is formed in a direction intersecting with the second wiring layer and the third wiring layer. A terminal for electrically connecting to the first wiring layer is formed by an island-shaped semiconductor portion, and a terminal for electrically connecting to the second wiring layer and the third wiring layer is an island-shaped semiconductor portion. It is formed with the 2nd electrically conductive film coat | covered by. Terminals for electrical connection with the first wiring layer, the second wiring layer, and the third wiring layer are the first contact portion 2910, the second contact portions 2921, 2924, and the third contact, respectively. Are connected to the units 2932 and 2933.
[0069]
In FIG. 2, the first wiring layer 2810 is drawn to the upper surface of the semiconductor memory device through the first contact portion 2910. Note that the arrangement of the columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cell does not have to be as shown in FIG. 2024. If there is a wiring layer positional relationship or electrical connection relationship as described above, the memory cell is formed. The arrangement of the cylindrical island-shaped semiconductor portions to be performed is not limited. Further, in FIG. 2, the island-shaped semiconductor portion connected to the first contact portion 2910 is arranged at all end portions on the A ′ side of the memory cells connected in the AA ′ direction. It may be arranged at a part or all of the end portion, or in any of the island-shaped semiconductor portions forming the memory cell connected in the AA ′ direction that intersects the fourth wiring layer 2840 You may arrange.
[0070]
The island-shaped semiconductor portion covered with the second conductive film connected to the second contact portions 2921 and 2924 and the third contact portions 2932 and 2933 is the end on the side where the first contact portion 2910 is not disposed. May be arranged in a portion, may be arranged continuously at an end portion on the side where the first contact portion 2910 is arranged, or AA ′ which is a direction intersecting the fourth wiring layer 2840 It may be arranged in any of the island-like semiconductor parts forming the memory cells connected in the direction, or the second contact parts 2921 and 2924, the third contact part 2932, etc. may be arranged separately. Good. The first wiring layer 2810 and the fourth wiring layer 2840 may have any width and shape as long as desired wiring is obtained.
[0071]
When the first wiring layer disposed on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is formed in a self-alignment with the second wiring layer and the third wiring layer formed of the second conductive film, Although the island-like semiconductor portion serving as a terminal for electrical connection to the wiring layer is electrically separated from the second wiring layer and the third wiring layer formed of the second conductive film, It has a state of being in contact through an insulating film. For example, in FIG. 2, a first conductive film is formed on a part of the side surface of the island-shaped semiconductor portion to which the first contact portion 2910 is connected via an insulating film, and the first conductive film forms a memory cell. A second conductive film is formed on the side surface of the first conductive film via an insulating film, and the second conductive film is a fourth wiring. It is connected to the second wiring layer and the third wiring layer formed continuously in the AA ′ direction which is a direction crossing the layer 2840. At this time, the shape of the first and second conductive films formed on the side surfaces of the island-shaped semiconductor portion is not limited. In addition, the distance between the island-shaped semiconductor portion serving as a terminal for electrical connection with the first wiring layer and the first conductive film in the island-shaped semiconductor portion where the memory cell is formed is, for example, The first conductive film on the side surface of the island-shaped semiconductor portion that becomes a terminal for electrical connection with the first wiring layer may be removed by setting the film thickness to two times or less of the thickness of the conductive film.
[0072]
In FIG. 2, the second and third contact portions are formed on the second conductive films 2521 to 2524 formed so as to cover the tops of the island-like semiconductor portions. The shape of the second and third wiring layers is not limited. In FIG. 2, the cross sections used in the manufacturing process example, that is, the A-A ′ cross section and the B-B ′ cross section are also shown.
[0073]
3 and FIG. 4 show the orientation in FIGS. 3 and 4 as an example when the cross-sectional shape of the island-shaped semiconductor portion forming the memory cell is a square compared to FIGS. Each example is different. The cross-sectional shape of the island-like semiconductor portion is not limited to a circle or a rectangle. For example, an elliptical shape, a hexagonal shape or an octagonal shape may be used. However, if the size of the island-shaped semiconductor part is close to the processing limit, even if it has a corner such as a quadrangle, hexagon, or octagon at the time of design, the corner is rounded by the photo process or etching process. The cross-sectional shape of the island-like semiconductor portion is close to a circle or an ellipse.
[0074]
FIG. 5 shows an example in which the number of memory cells formed in series in the island-shaped semiconductor portion forming the memory cell is two and no selection gate transistor is formed. In FIG. 5, the cross sections used in the manufacturing process example, that is, the A-A ′ cross section and the B-B ′ cross section are also shown.
6 shows an example in which the long axis of the ellipse is in the BB ′ direction as an example when the cross-sectional shape of the island-shaped semiconductor portion forming the memory cell is not a circle but an ellipse. Show. FIG. 7 shows an example in which the major axis of the ellipse is in the A-A ′ direction with respect to FIG. 6. The direction of the major axis of the ellipse is not limited to the A-A ′ direction and the B-B ′ direction, and may be in any direction.
FIG. 8 shows an example in which the contact layer is formed in the desired wiring layer by removing the wiring layer, the insulating film, and the like above the desired wiring layer by anisotropic etching, as shown in FIG. An example in which a common contact portion is formed in the lead portion of the three wiring layers is shown. In the example of FIG. 8, a contact portion is formed in a desired wiring layer in common to memory cells arranged continuously in the HH ′ direction and memory cells arranged adjacently in the same manner. In the case where only one of the mutual memory cells is operated, selection of the memory cell is realized by applying a desired potential to every other fourth diffusion layer 2840. Further, in contrast to the example of FIG. 8, a contact portion is formed in a desired wiring layer in common to memory cells arranged continuously in the HH ′ direction and memory cells arranged adjacently in the same manner. Instead, a contact portion may be formed in a desired wiring layer in each memory cell arranged continuously. In FIG. 8, the cross section used in the manufacturing example, that is, the H-H 'cross section and the I1-I1' cross section to I5-I5 'cross section are also shown.
FIG. 9 is different from FIG. 1 in that polycrystalline silicon 2521 to 2524 as the second conductive film is formed in a stepped shape in the contact area, and the insulating film and the like above the desired wiring layer are formed by anisotropic etching. As an example of removing and forming a contact portion in a desired wiring layer, an example is shown in which a common contact portion is formed in the leading portion of the adjacent second and third wiring layers. Moreover, you may form an independent contact part in each wiring layer. In FIG. 9, the cross section used in the manufacturing example, that is, the H-H 'cross section and the I1-I1' cross section to the I5-I5 'cross section are also shown.
[0075]
Although the plan view of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer has been described above, the arrangements and structures shown in FIGS. 1 to 9 may be used in various combinations.
[0076]
A plan view of a memory cell array using a charge storage layer other than a floating gate will also be described.
[0077]
FIG. 10 shows an example in which a stacked insulating film is used for the charge storage layer as in the MONOS structure, for example, except that the charge storage layer is changed from a floating gate to a stacked insulating film. is there. In FIG. 10, the cross section used in the manufacturing process example, that is, the A-A ′ cross section and the B-B ′ cross section are shown together.
[0078]
FIG. 11 shows an example in which a MIS capacitor is used as a charge storage layer, such as a DRAM, as in FIG. 1. The charge storage layer is changed from a floating gate to a MIS capacitor, and a bit line and a source line are parallel to each other. It is the same except that it is arranged. In FIG. 11, the cross section used in the manufacturing process example, that is, the A-A ′ cross section and the B-B ′ cross section are shown.
[0079]
FIG. 12 shows an example in which a MIS transistor is used as a charge storage layer, such as an SRAM. FIG. 12 shows an arrangement in which cylindrical island-shaped semiconductor portions forming a memory cell are arranged, for example, at intersections where two kinds of parallel lines are orthogonal to each other, and impurity diffusion for selecting and controlling each memory cell A first wiring layer formed of a layer 3721, a third wiring layer formed of a control gate 3514, and a fourth wiring layer serving as a bit line indicate a memory cell array arranged in parallel to the substrate surface. A second wiring layer 3840 including the second conductive film 3512 and the third conductive film 3513 is wired in two directions, a vertical direction and a horizontal direction, with respect to the substrate surface. The shapes of the second, third and fourth wiring layers are not limited as long as they can be connected to each other. In FIG. 12, the cross sections used in the manufacturing process example, that is, the J1-J1 ′ cross section, the J2-J2 ′ cross section, the K1-K1 ′ cross section, and the K2-K2 ′ cross section are shown. In FIG. 12, the first wiring layer 3710, the first wiring layer 3850, and terminals for electrical connection with these wiring layers are omitted because of complexity. In order to distinguish the island-shaped semiconductor layer 3110 from each wiring layer, the shape of the island-shaped semiconductor layer is circular, but may be reversed.
[0080]
Embodiment in sectional view of memory cell array
Cross-sectional views of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer are shown in FIGS. In these sectional views of FIGS. 13 to 40, odd-numbered drawings are AA ′ sectional views in FIG. 1, and even-numbered drawings are BB ′ sectional views in FIG. In these embodiments, a plurality of columnar island-shaped semiconductor layers 2110 are arranged in a matrix on a p-type silicon substrate 2100, and a second selection gate is provided above and below each of the island-shaped semiconductor layers 2110. A structure in which a transistor having an electrode or a fifth electrode is arranged, a plurality of, for example, two memory transistors are arranged between selection gate transistors, and the transistors are connected in series along the island-shaped semiconductor layer. It has become. That is, a silicon oxide film 2470, which is an eleventh insulating film having a predetermined thickness, is disposed at the bottom of the groove between the island-shaped semiconductor layers, and a gate insulating film is formed on the island-shaped semiconductor layer side wall so as to surround the island-shaped semiconductor layer 2110. A selection gate 2500 is arranged as a selection gate transistor, and a silicon oxide film 2460 which is a tenth insulating film is formed on the sidewall of the island-shaped semiconductor layer so as to surround the island-shaped semiconductor layer 2110 above the selection gate transistor. A floating gate 2510 is disposed through the control gate 2520, and a control gate 2520 is disposed outside the floating gate 2510 through an interlayer insulating film 2610 formed of a multilayer film to form a memory transistor.
Further, a transistor having a fifth electrode 2500 serving as a selection gate is disposed above a plurality of these memory transistors similarly disposed in the same manner as described above. Further, as shown in FIGS. 1 and 14, the selection gate 2500 and the control gate 2520 are continuously arranged for a plurality of transistors in one direction, and are selected gate lines which are second wirings or fifth wirings. And a control gate line which is a third wiring. A source diffusion layer 2710 of the memory cell is arranged on the semiconductor substrate surface so that the active region of the memory cell is in a floating state with respect to the semiconductor substrate, and the active region of each memory cell is in a floating state. Thus, a diffusion layer 2720 is arranged, and a drain diffusion layer 2725 for each memory cell is arranged on the upper surface of each island-like semiconductor layer 2110. Between the memory cells arranged in this manner, a silicon oxide film 2470 as an eleventh insulating film is arranged so that the upper portion of the drain diffusion layer 2725 is exposed, and the memory cell in the direction intersecting the control gate line is arranged. An Al wiring (fourth wiring layer) 2840 serving as a bit line for commonly connecting the drain diffusion layer 2725 is provided.
Note that the impurity concentration distribution of the diffusion layer 2720 is not uniform, for example, by introducing impurities into the island-shaped semiconductor layer 2110 and performing thermal diffusion treatment, thereby proceeding from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 toward the inside. It is preferable to have a distribution in which the concentration gradually decreases. As a result, the junction breakdown voltage between the diffusion layer 2720 and the island-shaped semiconductor layer 2110 is improved, and the parasitic capacitance is also reduced. Similarly, the impurity concentration distribution of the source diffusion layer 2710 preferably has such a distribution that the concentration gradually decreases from the surface of the semiconductor substrate 2100 toward the inside of the semiconductor substrate. Thereby, the junction breakdown voltage between the source diffusion layer 2710 and the semiconductor substrate 2100 is improved, and the parasitic capacitance in the first wiring layer is also reduced.
13 and 14 show an example in which the gate insulating film thickness of the selection gate transistor is equal to the gate insulating film thickness of the memory transistor.
FIGS. 15 and 16 show an example in which the interlayer insulating film 2610 is formed as a single layer film with respect to FIGS. 13 and 14.
17 and 18 are different from FIGS. 13 and 14 in that the horizontal film thickness of the control gate 2520 in the memory cell is larger than the horizontal film thickness of the floating gate 2510 in the memory cell, and the third wiring layer has a low resistance. An example is shown in which the conversion can be easily performed.
[0081]
FIGS. 19 and 20 show an example in which the surface of the silicon oxide film 2460 which is the tenth insulating film is located outside the periphery of the island-shaped semiconductor layer 2110 with respect to FIGS.
FIG. 21 and FIG. 22 show an example in which the gate of the selection gate transistor is not formed by one deposition of the conductive film but formed by a plurality of times, for example, two depositions of the conductive film, as compared with FIGS. Indicates.
FIG. 23 and FIG. 24 show an example in which the materials of the control gate 2520 and the floating gate 2510 of the memory cell are different from those of FIG. 13 and FIG.
FIG. 25 and FIG. 26 show an example in which the size of the outer periphery of the control gate 2520 of the memory cell and the size of the outer periphery of the gate 2500 of the selection gate transistor are different from those of FIGS.
27 and 28 show an example in which the gate insulating film thickness of the select gate transistor is larger than the gate insulating film thickness of the memory transistor.
29 and 30 are different from FIGS. 27 and 28 in that the surface of the silicon oxide film 2460 as the tenth insulating film and the surface of the silicon oxide film 2491 as the eighteenth insulating film are larger than the periphery of the island-shaped semiconductor layer 2110. An example in the case of being located outside is shown.
31 and 32 show an example in which the diffusion layer 2720 is not disposed between the transistors.
In FIGS. 33 and 34, the diffusion layer 2720 is not disposed, and a polycrystalline silicon film 2530 which is a third electrode disposed between the gate electrodes 2500, 2510 and 2520 of the memory transistor and the selection gate transistor is formed. An example when formed is shown.
FIG. 35 and FIG. 36 show an example in which the positions of the bottom and top of the polycrystalline silicon film 2530 which is the third electrode are different from the positions of the top of the gate 2500 of the selection gate transistor, respectively. Show. In FIG. 1, the polycrystalline silicon film 2530 which is the third electrode is omitted because it is complicated.
[0082]
37 and 38, the source diffusion layer 2710 is arranged so that the semiconductor substrate 2100 and the island-like semiconductor layer 2110 are connected, and the diffusion layer 2720 is arranged so that the active regions of adjacent transistors are connected. , A semiconductor substrate 2100 having a PN junction or an island shape composed of the source diffusion layer 2710 and the semiconductor substrate or island-shaped semiconductor layer 2110 due to a potential difference between the potential of the source diffusion layer 2710 given at the time of reading or erasing and the potential given to the semiconductor substrate 2100 Due to the depletion layer formed on the semiconductor layer 2110 side, the island-shaped semiconductor layer 2110 and the semiconductor substrate 2100 are in an electrically floating state, and a potential difference due to the potential of the diffusion layer 2720 and the potential applied to the island-shaped semiconductor layer 2110 Consists of a diffusion layer 2720 and an island-shaped semiconductor layer 2110 Shows an example of a case where the active region of the adjacent transistor by a depletion layer formed in the island-like semiconductor layer 2110 side of the PN junction is electrically isolated.
39 and 40 show an example in which the island-like semiconductor layer 2110 is floated by the source diffusion layer 2710, but the active region of each memory cell is not electrically isolated by the diffusion layer 2720. ing.
In addition, cross-sectional views of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer are shown in FIGS. 41 to 52, odd-numbered drawings are cross-sectional views taken along line AA ′ in FIG. 10 which is a plan view showing a memory cell array having a MONOS structure, and even-numbered drawings are cross-sectional views taken along line BB ′ in FIG. It is. These embodiments are the same except that the charge storage layer in FIGS. 13 to 40 is changed from a floating gate to a laminated insulating film.
43 and 44 show the case where the film thickness of the stacked insulating film is larger than the gate film thickness of the selection gate transistor, as compared with FIGS.
45 and 46 show the case where the thickness of the stacked insulating film is thinner than the gate thickness of the selection gate transistor, as compared with FIGS.
[0083]
Furthermore, cross-sectional views of a semiconductor memory device having a MIS capacitor as a charge storage layer are shown in FIGS. 53 to 58, the odd-numbered drawings are cross-sectional views taken along the line AA 'of FIG. 11 which is a plan view showing the memory cell array of the DRAM, and the even-numbered drawings are cross-sectional views taken along the line BB' of FIG. is there. In these embodiments, the charge storage layer is changed from the floating gate to the MIS capacitor with respect to FIGS. 13 to 40, the arrangement of the diffusion layer is located on the side of the memory capacitor, and the bit line which is the fourth wiring And the first wiring source line is the same except that they are arranged in parallel.
In addition, cross-sectional views of a semiconductor memory device having a MIS transistor as a charge storage layer are shown in FIGS. 59 to 62 are sectional views taken along lines J1-J1 ′, J2-J2 ′, K1-K1 ′, and K2-K2 ′ in FIG. 12, which are plan views showing the SRAM memory cell array, respectively.
[0084]
In this embodiment, a plurality of columnar island-like semiconductor layers 3110 are arranged in a matrix on a p-type silicon substrate 3100, and as shown in FIGS. 59 and 61, the upper and lower portions of each of these island-like semiconductor layers 3110 are arranged. In this structure, two MIS transistors are arranged, and each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer. In other words, the memory gate 3511 is disposed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer via the gate insulating film 3431 so as to surround the island-shaped semiconductor layer 3110, and the periphery of the island-shaped semiconductor layer 3110 is surrounded above the memory gate transistor. As described above, the third electrode 3514 serving as a control gate is disposed on the island-shaped semiconductor layer side wall via the gate insulating film 3434. As shown in FIG. 61, the control gate 3514 is continuously arranged for a plurality of transistors in one direction and serves as a control gate line which is a third wiring.
[0085]
Further, as shown in FIGS. 59 and 61, the first common transistor electrically disposed on the lower surface of the semiconductor substrate surface so that the active region of the transistor is in a floating state with respect to the semiconductor substrate. The impurity diffusion layer 3710 is disposed, and the impurity diffusion layer 3721 is disposed in the island-shaped semiconductor layer 3110 so that the active region of each transistor is in a floating state. Further, an impurity diffusion layer 3724 for each memory cell is disposed on the upper surface of each island-like semiconductor layer 3110. Thus, each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer 3110.
[0086]
Further, as shown in FIGS. 59 and 61, a fourth wiring layer 3840 serving as a bit line connecting the second impurity diffusion layer 3724 of the memory cell in the direction intersecting with the control gate line is provided. Here, in the embodiment of the present invention, a memory cell is constituted by four transistors and two high resistance elements each constituted by a pair of island-like semiconductor layers. As shown in FIGS. When the second impurity diffusion layer 3721 arranged in the island-shaped semiconductor layer opposite to the first conductive film 3511 is connected to each other through the second conductive film 3512 and the third conductive film 3513 Composed.
[0087]
As shown in FIGS. 60 and 62, the third conductive film 3513 connected to the second impurity diffusion layer 3721 disposed in each island-like semiconductor layer 3110 is an impurity diffusion that becomes a high resistance element. Each of the second wiring layers 3120 is connected to a fifth wiring which is an electrically common electrode. A first impurity diffusion layer 3710 that is electrically common to memory cells adjacent in the direction of the fourth wiring layer 3840 is an isolation insulating film, for example, a silicon oxide film 3471 that is an eleventh insulating film. It is divided.
[0088]
Between the memory cells and the wirings arranged in this way, for example, an oxide film 3420 as a third insulating film is arranged and insulated from each other. In the embodiment of the present invention, the memory cell is constituted by four transistors and two high-resistance elements formed on the side wall of the p-type island-shaped semiconductor layer. However, a transistor formed on an n-type semiconductor instead of the high-resistance element may be used. Well, the structure is not limited to this as long as it can have a desired function. Note that the fifth wiring layer 3850 is omitted in FIG.
[0089]
Embodiments of memory cell array operating principle
The semiconductor memory device described above has a memory function depending on the state of charges stored in the charge storage layer. In the following, for example, a memory cell having a floating gate as a charge storage layer will be described as an example of the operation principle for reading, writing, and erasing.
As an example of the array structure of the semiconductor memory device of the present invention, a transistor having a second electrode as a gate electrode and a transistor having a fifth electrode as a gate electrode are included as selection gate transistors. A plurality of memory cells each having a charge storage layer and a third electrode as a control gate electrode, for example, L (L is a positive integer), and an island-like semiconductor layer connected in series. In the case where a plurality of semiconductor layers, for example, M × N (M and N are positive integers) are provided, and in this memory cell array, a plurality of, eg, M, fourth wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are provided. Connected to one end of each of the island-like semiconductor layers, the first end is connected to the other end, and is arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the fourth end. Multiple examples For example, when N × L third wirings are connected to the third electrode of the memory cell, the reading method, the writing method, and the erasing when the first wiring is arranged in parallel with the third wiring An example of each method will be described.
[0090]
FIG. 63 shows an equivalent circuit of the memory cell array structure. The definition of memory cell writing will be described, for example, when the threshold value of the memory cell is 0.5 V or higher, and the definition of erasing is, for example, the threshold value of the memory cell is −0.5 V or lower.
First, as an example of the reading method, FIG. 76 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in reading. First wiring (1-1 to 1-N), second wiring (2-1 to 2-N), third wiring (3-1-1 to 3-NL), fourth wiring For example, 3V is applied to the fourth wiring (4-i) from the state where, for example, 0V is applied to each of the (4-1 to 4-M) and the fifth wiring (5-1 to 5-N), After that, for example, 3V is applied to the second wiring (2-j), 3V is applied to the fifth wiring (5-j), and then the third wiring other than the third wiring (3-jh) is applied. For example, 3V is applied to the wiring (≠ 3-jh) of the first wiring (4-i) or the current flowing through the first wiring (1-j) by applying 3V to “0”, “1”. Determine. Thereafter, the third wiring (≠ 3-jh) other than the third wiring (3-jh) is returned to, for example, 0 V, and the second wiring (≠ 2-j) and the fifth wiring (≠ 5- j) is returned to 0V, for example, and the fourth wiring (4-i) is returned to 0V, for example. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after. In the above description, the reading method in the case where the memory cell having the third wiring (3-jh) as the gate electrode is the selected cell has been described. However, the third wiring other than the third wiring (3-jh) has been described. A reading method in the case where a memory cell having one of the wirings as a gate electrode is a selected cell is similarly performed.
The third wiring (3-j-L) to the third wiring (3-j-1) may be read continuously, or the order may be reversed or random. Further, a plurality of or all of the memory cells connected to the third wiring (3-j-h) may be read simultaneously.
As described above, M × N island-like semiconductor layers having a plurality of (for example, L) memory cells arranged in series and select gate transistors formed so as to sandwich the memory cells arranged in series are arranged, An example of the read operation principle in the case where the first wiring and the third wiring are arranged in parallel has been described. However, by arranging the selection gates above and below the plurality of memory cell portions in this way, the memory When the cell transistor is over-erased, that is, when the threshold value is negative, the non-selected cell prevents a phenomenon in which a cell current flows at a read gate voltage of 0 V, for example.
As an example of the writing method, FIG. 77 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in writing. First, first wiring (1-1 to 1-N), second wiring (2-1 to 2-N), third wiring (3-1-1 to 3-NL), fourth wiring (4-1 to 4-M) and fifth wiring (5-1 to 5-N)), for example, from the state where 0 V is applied, the fourth wiring other than the fourth wiring (4-i) For example, 3V is applied to the wiring (≠ 4-i), and then, for example, 1V is applied to the fifth wiring (5-j), and then the third wiring other than the third wiring (3-jh). For example, 3V is applied to (.noteq.3-jh), and then, for example, 20V is applied to the third wiring (3-jh), and this state is maintained for a desired time, so that the channel portion of the selected cell and the control gate are connected. A state in which a high potential is applied only is created, and electrons are injected from the channel portion into the charge storage layer by the FN tunneling phenomenon. A selection gate including a fifth electrode in an island-like semiconductor layer that does not include a selection cell by applying, for example, 3 V to the fourth wiring (≠ 4-i) except the fourth wiring (4-i). • The transistor is cut off and writing is not performed. After that, for example, the third wiring (3-jh) is returned to, for example, 0V, and then the second wiring (2-j) and the fifth wiring (5-j) are returned to, for example, 0V. The third wiring (≠ 3-jh) other than the third wiring (3-jh) is returned to 0V, for example, and then the fourth wiring (4-i) is returned to 0V, for example. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after. The potential to be applied may be any combination of potentials as long as the condition for accumulating a certain amount or more of negative charges in the charge accumulation layer of a desired cell is satisfied. In the above description, the writing method when the memory cell having the third wiring (3-jh) as the gate electrode is the selected cell has been described, but the third wiring other than the third wiring (3-jh) The writing method in the case where the memory cell having one gate electrode as the selected cell is also performed similarly. Further, writing may be continuously performed from the third wiring (3-j-L) to the third wiring (3-j-1), and the order may be reversed or random. Further, a plurality of or all of the memory cells connected to the third wiring (3-j-h) may be written simultaneously.
[0091]
FIG. 82 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode as a case where writing is performed without cutting off the selection gate transistor including the fifth electrode in the island-shaped semiconductor layer not including the selection cell. First, first wiring (1-1 to 1-N), second wiring (2-1 to 2-N), third wiring (3-1-1 to 3-NL), fourth wiring A fourth wiring other than the fourth wiring (4-i) from a state where, for example, 0 V is applied to each of the (4-1 to 4-M) and the fifth wiring (5-1 to 5-N). For example, 7V is applied to (≠ 4-i), and then, for example, 20V is applied to the fifth wiring (5-j). Thereafter, the third wiring (3-jh) other than the third wiring (3-jh) ( ≠ 3-jh), for example, 3V is applied, and then, for example, 20V is applied to the third wiring (3-jh), and this state is maintained for a desired time, so that the channel portion of the selected cell and the control gate are maintained. A potential difference of about 20 V is generated, and writing is performed by injecting electrons from the channel portion to the charge storage layer due to the FN tunneling phenomenon.
Note that a potential difference of about 13 V occurs between the channel portion of the non-selected cell connected to the third wiring (3-jh) and the control gate. However, the threshold value of this cell is changed within the write time of the selected cell. Insufficient electron injection is performed, and thus writing of this cell is not realized.
After that, for example, the third wiring (3-jh) is returned to, for example, 0V, and then the fifth wiring (5-j) is returned to, for example, 0V, and then other than the third wiring (3-jh). A third wiring (≠ 3-jh) is returned to, for example, 0V, and then the fourth wiring (≠ 4-i) is returned to, for example, 0V. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after. The potential to be applied may be any combination of potentials as long as the condition for accumulating a certain amount or more of negative charges in the charge accumulation layer of a desired cell is satisfied. In the above description, the writing method in the case where the memory cell having the third wiring (3-jh) as the gate electrode is the selected cell has been described. However, the third wiring other than the third wiring (3-jh) has been described. A writing method in the case where a memory cell having one of the wirings as a gate electrode is a selected cell is similarly performed. Data may be written continuously from the third wiring (3-j-L) to the third wiring (3-j-1), or the order may be reversed or random. Further, a plurality of or all of the memory cells connected to the third wiring (3-j-h) may be simultaneously written. Next, as an example of the erasing method, FIG. 78 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in erasing. The erasing unit is performed in one block or in one chip as shown in the selection range shown in FIG.
First, the first wiring (1-1 to 1-N), the second wiring (2-j), the third wiring (3-1-1 to 3-NL), the fourth wiring (4- For example, 20V is applied to the fourth wiring (4-1 to 4-M) from the state in which 0V is applied to each of the first wiring 4-M) and the fifth wiring (5-j), for example. For example, 20V is applied to the wiring (1-j), and then 20V is applied to the second wiring (2-j), and 20V is applied to the fifth wiring (5-j). By holding for a desired time, electrons in the charge storage layer of the selected cell are extracted and erased by the FN tunneling phenomenon.
Thereafter, the second wiring (2-j) and the fifth wiring (5-j) are returned to, for example, 0V, and then the fourth wiring (4-1 to 4-M) is returned to, for example, 0V. For example, the first wiring (1-j) is returned to 0V. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after. Further, the potential to be applied may be any combination of potentials as long as the condition for lowering the threshold value of a desired cell is satisfied. In the above description, the erase method when the memory cell having the third wiring (3-j-1 to 3-jL) as the gate electrode is used as the selected cell has been described. However, the third wiring (3-j-1 The same erasing method is performed when a memory cell having one of the third wirings other than (.about.3-jL) as a gate electrode is selected.
[0092]
All the memory cells connected to the third wiring (3-j-1 to 3-jL) may be erased simultaneously, or the third wiring (3-1-1 to 3-NL) A plurality of or all of the connected memory cells may be erased simultaneously.
As an example of the array structure of the semiconductor memory device of the present invention, an island-shaped semiconductor layer having two memory cells each having a charge storage layer and a third electrode as a control gate electrode connected in series is provided. In the case where a plurality of layers, for example, M × N (M and N are positive integers) are provided, and in this memory cell array, a plurality of, for example, M fourth wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate Connected to one end of each of the island-like semiconductor layers, the first end is connected to the other end, and is arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the fourth end. A plurality of, for example, N × 2 third wirings connected to the third electrode of the memory cell, and a reading method when the first wiring is arranged in parallel with the third wiring; An example of a writing method and an erasing method will be described respectively.
FIG. 64 shows an equivalent circuit of the memory cell array structure. The definition of memory cell writing will be described, for example, when the threshold value of the memory cell is 4 V or more, and the definition of erasing is, for example, the threshold value of the memory cell is 0.5 V or more and 3 V or less.
First, as an example of the reading method, FIG. 79 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in reading. First, first wiring (1-1 to 1-N), third wiring (3-j-1, 3-j-2), third wiring (≠ 3-j-1, ≠ 3-j -2) For example, 1V is applied to the fourth wiring (4-i) from the state where 0V is applied to each of the fourth wirings (4-1 to 4-M), and then the third wiring For example, by applying 5V to (3-j-2), the current flowing through the fourth wiring (4-i) or the first wiring (1-j) (j is a positive integer of 1 ≦ j ≦ N) "0" and "1" are determined by the current flowing through Thereafter, the third wiring (3-j-2) is returned to, for example, 0V, and then the fourth wiring (4-i) is returned to, for example, 0V. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after. In the above description, the reading method in the case where the memory cell having the third wiring (3-j-1) as the gate electrode is the selected cell has been described, but the reading method other than the third wiring (3-j-1) is described. The reading method when a memory cell having one of the three wirings as a gate electrode is a selected cell is similarly performed. The third wiring (3-j-2) to the third wiring (3-j-1) may be read continuously, or the order may be reversed or random. A plurality or all of the memory cells connected to the third wiring (3-j-1) may be read simultaneously.
Subsequently, as an example of the writing method, FIG. 80 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in writing. First, each of the first wiring (1-1 to 1-N), the third wiring (3-1-1 to 3-N-2), and the fourth wiring (4-1 to 4-M) For example, from the state where 0 V is applied, the fourth wiring (≠ 4-i) other than the fourth wiring (4-i) is opened, and then the fourth wiring (4-i) is connected to, for example, 6 V Then, for example, 6V is applied to the third wiring (3-j-2), and then, for example, 12V is applied to the third wiring (3-j-1), and this state is maintained for a desired time. As a result, channel hot electrons are generated near the high potential side diffusion layer of the selected cell, and electrons generated in the charge storage layer of the selected cell by the high potential applied to the third wiring (3-j-1) Inject and write.
After that, for example, the third wiring (3-j-1) is returned to, for example, 0V, then the third wiring (3-j-2) is returned to, for example, 0V, and then the fourth wiring (4-i ) Is returned to, for example, 0V, and then the fourth wiring (≠ 4-i) is returned to, for example, 0V. At this time, the timing of applying the potential to each wiring may be before or after. The potential applied may be any combination of potentials as long as the condition for accumulating a certain amount or more of negative charges in the charge accumulation layer of a desired cell is satisfied. In the above description, the writing method when the memory cell having the third wiring (3-j-1) as the gate electrode is the selected cell has been described. The writing method in the case where a memory cell having one of the three wirings as a gate electrode is a selected cell is similarly performed. Writing may be performed in the order of the third wiring (3-j-2) and the third wiring (3-j-1), or the order may be reversed. A plurality of or all of the memory cells connected to the third wiring (3-j-1) may be written simultaneously.
As an example of the erasing method, FIG. 81 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in erasing. The erase unit is a block unit, one word line or only the upper stage or the lower stage in the block.
[0093]
First, each of the first wiring (1-1 to 1-N), the third wiring (3-1-1 to 3-N-2), and the fourth wiring (4-1 to 4-M) For example, from the state where 0 V is applied, the fourth wiring (4-1 to 4-M) is opened, and then, for example, 5 V is applied to the first wiring (1-j), and then the third wiring For example, 5V is applied to (3-j-2), and then, for example, -10V is applied to the third wiring (3-j-1), and this state is maintained for a desired time, thereby accumulating charge in the selected cell. The electrons in the layer are extracted and erased by the FN tunneling phenomenon. After that, the third wiring (3-j-1) is returned to, for example, 0V and then the third wiring (3-j-2) is returned to, for example, 0V, and then the first wiring (1-j) Is returned to 0V, for example, and then the fourth wiring (4-1 to 4-M) is returned to 0V. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after. The potential to be applied may be any combination of potentials as long as the condition for lowering the threshold value of a desired cell is satisfied. In the above description, the erasing method when the memory cell having the third wiring (3-j-1) as the gate electrode is the selected cell has been described. However, the third wiring (3-j-1) other than the third wiring (3-j-1) has been described. The same erasing method is performed when a memory cell having one of the three wirings as a gate electrode is a selected cell. A plurality of or all of the memory cells connected to the third wiring (3-j-1 to 3-j-2) may be erased simultaneously, or the third wiring (3-1-1 to 3-3) may be simultaneously performed. -N-2) may be performed simultaneously to erase a plurality of or all of the memory cells.
As described above, for reading, writing, and erasing, a plurality of serially arranged memory cells formed of a P-type semiconductor and an island-shaped semiconductor layer having a selection transistor formed so as to sandwich the serially arranged memory cells, or An island-shaped semiconductor layer having two memory cells arranged in series formed of p-type semiconductors is arranged in M × N (M and N are positive integers), and the first wiring and the third wiring are Although an example of the operation principle in the case where the electrodes are arranged in parallel has been described, the polarities of all the electrodes may be switched as in the case of an island-shaped semiconductor layer formed of an N-type semiconductor, for example. At this time, the magnitude relation of the potential is opposite to that described above. In the above-described operation examples of reading, writing, and erasing, the case where the first wiring is arranged in parallel with the third wiring has been described, but the case where the first wiring is arranged in parallel with the fourth wiring and Even when one wiring is shared by the entire array, it can be operated by applying a potential corresponding to each wiring. When the first wiring is arranged in parallel with the fourth wiring, erasing can be performed in block units or bit line units.
Other than the memory cell having the floating gate as the charge storage layer as described above will be described.
[0094]
66 and 67 are equivalent circuit diagrams showing a part of the memory cell array having the MONOS structure shown in FIGS. 10 and 41 to 50.
66 shows an equivalent circuit diagram of a memory cell array having a MONOS structure arranged in one island-like semiconductor layer 2110. FIG. 67 shows an equivalent circuit in the case where a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged.
Hereinafter, an equivalent circuit shown in FIG. 66 will be described.
A transistor having a twelfth electrode 12 as a gate electrode and a transistor having a fifteenth electrode 15 as a gate electrode are selected gate transistors, and a stacked insulating film is provided as a charge storage layer between the selection gate transistors. , A plurality of memory cells, for example L, connected in series, each having a thirteenth electrode 13-h (h is a positive integer 1 ≦ h ≦ L, L is a positive integer) as a control gate electrode In the semiconductor semiconductor layer 2110, the fourteenth electrode 14 is connected to one end of each of the island-shaped semiconductor layers 2110, and the eleventh electrode 11 is connected to the other end.
Next, the equivalent circuit shown in FIG. 67 will be described. In this equivalent circuit, in a memory cell array in which a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged, connection relations between electrodes of respective circuit elements arranged in the island-like semiconductor layers 2110 shown in FIG. 66 and respective wirings are shown.
When there are a plurality of island-shaped semiconductor layers 2110, for example, M × N (M and N are positive integers, i is a positive integer 1 ≦ i ≦ M, and j is a positive integer 1 ≦ j ≦ N). In this memory cell array, a plurality of, for example, M, 14th wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are connected to the 14th electrode 14 provided in each island-like semiconductor layer 2110, respectively. Further, a plurality of, for example, N × L thirteenth wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the fourteenth wirings 14 are the above-described thirteenth electrodes (13− h) (h is a positive integer 1 ≦ h ≦ L). A plurality of, for example, N eleventh wirings arranged in a direction crossing the fourteenth wiring are connected to the eleventh electrode 11 provided in each island-like semiconductor layer 2110, and the eleventh wiring is Arranged in parallel with the thirteenth wiring. A plurality of, for example, N twelfth wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the fourteenth wiring 14 are connected to the above-described twelfth electrode 12 of each memory cell, and the like A plurality of, for example, N fifteenth wirings arranged in a direction crossing the fourteenth wirings 14 in parallel with the semiconductor substrate are connected to the fifteenth electrode 15 of each memory cell.
68 and 69 are equivalent circuit diagrams showing a part of the memory cell array having the DRAM structure shown in FIGS. 11, 57, and 58. 68 shows an equivalent circuit diagram of a memory cell array having a DRAM structure arranged in one island-like semiconductor layer 2110, and FIG. 69 shows an equivalent circuit when a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged.
The equivalent circuit shown in FIG. 68 will be described below.
One memory cell is formed by connecting one transistor and one MIS capacitor in series. A 23rd electrode 23 is connected to one end of the memory cell, a 21st electrode 21 is connected to the other end, and a memory cell having a 22nd electrode 22 as a gate electrode is provided. For example, two sets are connected as shown in FIG. 68, and two 21st electrodes (21-1), (21-2) and two 22nd electrodes (22-1) are connected from one island-like semiconductor layer 2110. ) And (22-2), and the 23rd electrode 23 is provided at one end of the island-shaped semiconductor layer 2110.
Next, the equivalent circuit shown in FIG. 69 will be described. In this equivalent circuit, in a memory cell array in which a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged, a connection relation between electrodes of circuit elements arranged in the island-like semiconductor layers 2110 shown in FIG.
When there are a plurality of island-shaped semiconductor layers 2110, for example, M × N (M and N are positive integers, i is a positive integer 1 ≦ i ≦ M, and j is a positive integer 1 ≦ j ≦ N). In this memory cell array, a plurality of, for example, M, twenty-third wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are connected to the twenty-third electrode 23 provided in each island-like semiconductor layer 2110, respectively. Further, a plurality of, for example, 2 × N, twenty-second wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the twenty-third wiring 23 are the above-described twenty-second electrodes (22−) of each memory cell. Connect to 1) and (22-2). A plurality of, for example, 2 × N twenty-first wirings arranged in a direction crossing the twenty-third wiring are connected to the above-described twenty-first electrodes (21-1) and (21-2) of each memory cell. To do.
68 and 69 show an example in which two memory cells are arranged in one island-like semiconductor layer 2110, but the number of memory cells arranged in one island-like semiconductor layer 2110 is three or more. However, only one set may be used.
The equivalent circuit shown in FIGS. 68 and 69 is an example in which a MIS capacitor, a transistor, a MIS capacitor, and a transistor are arranged in order from the bottom of the island-shaped semiconductor layer 2110. An example of another arrangement is an island-shaped semiconductor. A case where a transistor, a MIS capacitor, a MIS capacitor, and a transistor are arranged in order from the bottom of the layer 2110 will be described below.
[0095]
70 and 71 are equivalent circuit diagrams showing a part of the memory cell array having the DRAM structure shown in FIGS. 11 and 53 to 56. 70 shows an equivalent circuit diagram of a memory cell array having a DRAM structure arranged in one island-like semiconductor layer 2110, and FIG. 71 shows an equivalent circuit when a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged.
Hereinafter, the equivalent circuit shown in FIG. 70 will be described.
As in the previous example, the memory cell is configured by connecting one transistor and one MIS capacitor in series to form one memory cell, and a 23rd electrode 23 is formed at one end of the memory cell. The 21st electrode 21 is connected to the other end, and the 22nd electrode 22 is connected as a gate electrode. For example, two sets of this memory cell are connected as shown in FIG. 70, and two 21st electrodes (21-1), (21-2) and two 22nd electrodes are connected from one island-like semiconductor layer 2110. Electrodes (22-1) and (22-2) are provided, respectively, the 23rd electrode 23 is provided at one end of the island-shaped semiconductor layer 2110, and the 24th electrode 24 is provided at the other end. It is done.
Next, the equivalent circuit shown in FIG. 71 will be described. In this equivalent circuit, in a memory cell array in which a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged, connection relations between electrodes of respective circuit elements arranged in the island-like semiconductor layers 2110 shown in FIG. 70 and respective wirings are shown.
When there are a plurality of island-shaped semiconductor layers 2110, for example, M × N (M and N are positive integers, i is a positive integer 1 ≦ i ≦ M, and j is a positive integer 1 ≦ j ≦ N). In this memory cell array, a plurality of, for example, M, twenty-third wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are connected to the twenty-third electrode 23 provided in each island-like semiconductor layer 2110, respectively. Similarly, a plurality of, for example, M, twenty-fourth wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are connected to the above-described twenty-fourth electrode 24 provided in each island-like semiconductor layer 2110. Further, a plurality of, for example, 2 × N twenty-second wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the twenty-third wiring 23 and the twenty-fourth wiring 24 are the above-mentioned second wirings of each memory cell. 22 electrodes (22-1) and (22-2) are connected. Similarly, a plurality of, for example, 2 × N twenty-first wirings arranged in a direction crossing the twenty-third wiring 23 and the twenty-fourth wiring 24 are the above-mentioned twenty-first electrodes (21 -1) Connect to (21-2).
72 and 73 are equivalent circuits of the semiconductor device shown in FIGS. 33 to 36, 51 and 52. A diffusion layer 2720 is not disposed between the transistors, and the memory transistor and the selection gate transistor are not provided. FIG. 15 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array in the case where a polycrystalline silicon film 2530 which is a third conductive film disposed between 2500, 2510 and 2520 which are gate electrodes is formed.
In FIG. 72, as a structure disposed on one island-like semiconductor layer 2110, a polycrystalline silicon film 2530 which is a third conductive film disposed between the gate electrodes of each memory transistor and select gate transistor is formed. FIG. 73 shows an equivalent circuit when a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged.
The equivalent circuit shown in FIG. 72 will be described below.
A transistor having a thirty-second electrode 32 as a gate electrode and a transistor having a thirty-fifth electrode 35 as a gate electrode are selected gate transistors, and a charge storage layer is provided between the select gate transistors to serve as a control gate electrode. A plurality of, for example, L memory cells including the 33rd electrode (33-h) (h is a positive integer of 1 ≦ h ≦ L and L is a positive integer) are arranged in series and between the transistors. In the island-shaped semiconductor layer 2110 in which the transistor including the 36th electrode as the gate electrode is arranged, the 34th electrode 34 is connected to one end of each of the island-shaped semiconductor layers 2110, and the other end is Thirty-one electrodes 31 are connected, and a plurality of 36 electrodes are all connected together. The thirty-sixth electrode 36 is provided in the island-shaped semiconductor layer 2110.
Next, the equivalent circuit shown in FIG. 73 will be described. This equivalent circuit shows a connection relationship between electrodes of respective circuit elements and wirings arranged in each island-shaped semiconductor layer 2110 shown in FIG. 72 in a memory cell array in which a plurality of island-shaped semiconductor layers 2110 are arranged.
[0096]
When there are a plurality of island-shaped semiconductor layers 2110, for example, M × N (M and N are positive integers, i is a positive integer 1 ≦ i ≦ M, and j is a positive integer 1 ≦ j ≦ N). In the memory cell array, a plurality of, for example, M thirty-fourth wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are connected to the thirty-fourth electrode 34 provided in each island-shaped semiconductor layer 2110, respectively. Further, a plurality of, for example, N × L thirty-third wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the thirty-fourth wiring 34 are the above-described thirty-third electrodes (33−) of each memory cell. Connect to h). A plurality of, for example, N thirty-one wirings arranged in a direction crossing the thirty-fourth wiring are connected to the thirty-first electrode 31 provided in each island-shaped semiconductor layer 2110, and the thirty-first wiring is Arranged in parallel with the 33rd wiring. A plurality of, for example, N thirty-second wirings arranged parallel to the semiconductor substrate and intersecting the thirty-fourth wiring 34 are connected to the above-described thirty-second electrode 32 of each memory cell, and similarly A plurality of, for example, N thirty-fifth wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the thirty-fourth wiring 34 are connected to the above-described thirty-fifth electrode of each memory cell. The thirty-sixth electrodes 36 included in each island-shaped semiconductor layer 2110 are all connected to one by a thirty-sixth wiring.
Note that the above-described thirty-sixth electrodes 36 included in each island-shaped semiconductor layer 2110 do not have to be connected to one by a thirty-sixth wiring, and the memory cell array is divided into two or more by the thirty-sixth wiring. You may connect. That is, the 36th electrode may be connected to each block, for example.
74 and 75 are equivalent circuit diagrams showing a part of the SRAM-structured memory cell array shown in FIGS. 12 and 59 to 62, and show an example in which the transistors constituting the memory cells are composed only of NMOS. Yes.
74 shows an equivalent circuit diagram of one SRAM structure memory cell arranged in two adjacent island-like semiconductor layers 2110, and FIG. 75 shows an equivalent circuit when a plurality of memory cells are arranged. .
Hereinafter, the equivalent circuit shown in FIG. 74 will be described.
As shown in FIG. 74, two island-shaped semiconductor layers 2110 in which transistors each having a 43rd electrode and a 45th electrode as gate electrodes are arranged in series are adjacent to each other. Connect to each other. That is, the 46th electrode (46-2) and the 45th electrode (45-1) of the transistor having the 43rd electrode (43-2) as the gate electrode are connected, and the 43rd electrode (43-1) The 46th electrode (46-1) and 45th electrode (45-2) of the transistor having the gate electrode connected to each other are connected. In addition, in the two adjacent island-like semiconductor layers 2110, the 44th electrode (44-1) is connected to one end of one island-like semiconductor layer 2110, and one of the other island-like semiconductor layers 2110 is connected. The 44th electrode (44-2) is connected to the end of the. In the two island-like semiconductor layers 2110, the 41st electrode 41 is connected as a common electrode to the other end portion to which the 44th electrodes (44-1) and (44-2) are not connected. In addition, two high resistance elements are connected to these four transistors as shown in FIG. 74, and a forty-second electrode 42 is connected as a common electrode to the end on the side not connected to the transistor.
Next, the equivalent circuit shown in FIG. 75 will be described. In this equivalent circuit, in a memory cell array in which a plurality of island-like semiconductor layers 2110 are arranged, the connection between the electrodes of the circuit elements arranged in units of two adjacent island-like semiconductor layers 2110 shown in FIG. Show the relationship.
[0097]
A plurality of island-shaped semiconductor layers 2110, for example, 2 × M × N (M and N are positive integers, i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ M, and j is a positive integer of 1 ≦ j ≦ N). In this case, in the memory cell array, a plurality of, for example, 2 × M forty-fourth wirings arranged in parallel with the semiconductor substrate are provided in each island-shaped semiconductor layer 2110. ) And (44-2). A plurality of, for example, N forty-third wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the forty-fourth wiring 44 are the 43rd electrodes (43-1) of each memory cell. ), (43-2). A plurality of, for example, N forty-first wirings arranged in a direction crossing the forty-fourth wiring are connected to the forty-first electrode 41 provided in each island-shaped semiconductor layer 2110. The forty-first wiring may be commonly connected to the forty-first electrode 41 provided in each island-shaped semiconductor layer 2110. The above-mentioned forty-second electrodes 42 of each high-resistance element may be all connected together by a forty-second wiring.
The transistor constituting the memory cell may be composed only of PMOS, or may be replaced with a transistor of the opposite type to the transistor having the 43rd or 45th electrode as a gate electrode instead of the above-described high resistance element. Also good.
Further, the selection gate transistor, the memory cell adjacent to the selection gate transistor and the adjacent memory cells are not connected via the impurity diffusion layer, and instead, the interval between the selection transistor, the memory cell, and the memory cell is about 30 nm or less. The operation principle of a semiconductor device having a structure very close to that of a case where a selection transistor, a memory cell, and memory cells are connected through an impurity diffusion layer will be described.
When adjacent elements are sufficiently close, the channel formed by the potential higher than the threshold applied to the gate of the select gate transistor and the control gate of the memory cell is connected to the channel of the adjacent element, and the gates of all elements are connected. When a potential higher than the threshold value is applied, the channels of all elements are connected. Since this state is almost equivalent to the case where the selection transistor and the memory cell or memory cell are connected via the impurity diffusion layer, the operation principle is also that the selection transistor and the memory cell or memory cell are connected via the impurity diffusion layer. It is the same as if
Further, the semiconductor device has a structure in which the selection gate transistor and the memory cell are not connected via the impurity diffusion layer, and a third conductive film is disposed between the selection transistor and the gate electrode of the memory cell or memory cell instead. The operation principle of is described.
The third conductive film is located between the elements and is connected to the island-shaped semiconductor layer through an insulating film, for example, a silicon oxide film. That is, the third conductive film, the insulating film, and the island-shaped semiconductor layer form a MIS capacitor. When a potential is applied to the third conductive film so that an inversion layer is formed at the interface between the island-shaped semiconductor layer and the insulating film, a channel is formed. The formed channel functions in the same way as an impurity diffusion layer connecting each element for adjacent elements. Therefore, when a potential capable of forming a channel is applied to the third conductive film, the operation is similar to that when the select gate transistor or the memory cell is connected through the impurity diffusion layer. Even when a potential capable of forming a channel is not applied to the third conductive film, for example, when the island-shaped semiconductor layer is a P-type semiconductor, and electrons are extracted from the charge storage layer, a selection gate transistor or a memory The operation is the same as when the cells are connected via the impurity diffusion layer.
[0098]
Embodiment of Memory Cell Array Manufacturing Method
An impurity diffusion layer is formed so that the active region of each memory cell formed in a semiconductor substrate or semiconductor layer processed into a columnar shape compared to the conventional example is in a floating state with respect to the semiconductor substrate. Before forming the semiconductor substrate or semiconductor layer to be formed, the region in which the charge storage layer is formed by the multi-layered laminated film is accurately defined by controlling each film thickness in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate, and then charge storage An embodiment in which a layer is formed in this region will be described.
[0099]
Production Example 1
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a region in which a charge storage layer is formed in advance is defined by a multilayer film composed of multiple layers, and then + epitaxial growth is performed in a hole-like groove opened by a photoresist mask. An island-shaped semiconductor layer is formed in a columnar shape, and a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer on a side wall of the island-shaped semiconductor layer and in a region where the charge storage layer is formed, and the island-shaped semiconductor layer is electrically connected to the semiconductor substrate. The semiconductor device is manufactured by bringing the active region of each memory cell electrically into a floating state.
[0100]
In this semiconductor memory device, select gate transistors are disposed above and below the island-like semiconductor layer, and a plurality of, for example, two memory transistors are disposed between the select gate transistors. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are formed together, and the transistors are connected in series along the island-shaped semiconductor layer. The gate insulating film thickness of the select gate transistor is equal to the gate insulating film thickness of the memory transistor.
FIGS. 83 to 115 and FIGS. 116 to 147 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, which are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
First, arsenic 1 × 10 as a first insulating film is formed on the surface of the p-type silicon substrate 2100 by CVD, for example.18~ 1x10twenty two/ CmThreeA silicon oxide film 2411 containing a certain amount of impurities is deposited to a thickness of 50 to 500 nm. At this time, for the insulating film containing impurities, after the insulating film is deposited by a CVD method, the impurities may be introduced into the insulating film by using ion implantation. For example, after depositing a silicon oxide film 2411 as a first insulating film by 50 to 500 nm, arsenic 1 × 10 at an implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 0 to 45 °.14~ 1x1016/ Cm2About a dose is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film by ion implantation may not be performed immediately after the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film is deposited. When an impurity is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film by ion implantation, the implantation inclination angle is not limited as long as a desired impurity concentration can be obtained. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 as the first insulating film is not limited to ion implantation, and any means such as solid phase vapor phase diffusion may be used.
Thereafter, for example, a silicon nitride film 2321 is deposited as a fourth insulating film by 10 to 100 nm. Here, when the impurity introduction into the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film described above is performed by ion implantation, the first insulating film is formed by ion implantation through the silicon nitride film 2321 that is the fourth insulating film. Impurities may be introduced into the silicon oxide film 2411.
Subsequently, as the third insulating film, for example, a silicon oxide film 2421 is deposited by 50 to 500 nm, and as the second insulating film, for example, a silicon nitride film 2312 is deposited by 10 to 100 nm, and the impurity which is the first insulating film is deposited. The included silicon oxide film 2412 is deposited by 50 to 500 nm, the fourth insulating film silicon nitride film 2322 is deposited by 10 to 100 nm, and the third insulating film silicon oxide film 2422 is deposited by 50 to 500 nm. 83 and 116, a silicon oxide film 2415 containing impurities as a first insulating film is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and a silicon nitride film 2325 as a fourth insulating film is formed. Deposit from 500 to 5000 nm.
Subsequently, using the resist R1 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 83 and 116), the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film and the first insulating film are formed by, for example, reactive ion etching. A silicon oxide film 2415 as a film, a silicon nitride film 2315 as a second insulating film, a silicon oxide film 2424 as a third insulating film, a silicon nitride film 2324 as a fourth insulating film, and a first insulating film A silicon oxide film 2414, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, a silicon oxide film 2423 as a third insulating film, a silicon nitride film 2323 as a fourth insulating film, and silicon as a first insulating film Oxide film 2413, second insulating film silicon nitride film 2313, third insulating film silicon oxide film 2422, fourth A silicon nitride film 2322 as an edge film, a silicon oxide film 2412 as a first insulating film, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, a silicon oxide film 2421 as a third insulating film, and a fourth insulating film The silicon nitride film 2321 and the silicon oxide film 2411 as the first insulating film are sequentially etched to form a fourth groove 2240 (FIGS. 84 and 117).
After removing the resist R1, the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded in the fourth groove 2240. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 2100 located at the bottom of the fourth trench 2240 (FIGS. 85 and 118), and the island-like semiconductor layer 2110 is made into a silicon nitride film 2325 as a fourth insulating film. Is flattened. At this time, etch back using isotropic etching, etch back using anisotropic etching, planarization embedding using CMP, or various combinations may be used.
[0101]
Thereafter, for example, a polycrystalline silicon film 2540 is deposited to a thickness of about 100 to 300 nm as the fourth conductive film, and a silicon nitride film 2330 is deposited to a thickness of about 200 to 2000 nm as the fifth insulating film (FIGS. 86 and 119). .
Subsequently, using the resist R2 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 87 and 120), the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the fourth conductive film are formed by, for example, reactive ion etching. A polycrystalline silicon film 2540 as a film, a silicon nitride film 2325 as a fourth insulating film, and a silicon oxide film 2415 as a first insulating film are sequentially etched to expose a silicon nitride film 2315 as a second insulating film. Let At this time, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film may be etched until the silicon oxide film 2424 as the third insulating film is exposed.
After removing the resist R2 (FIGS. 88 and 121), a silicon nitride film 2340 is deposited as a sixth insulating film to a thickness of about 5 to 50 nm, and silicon nitride, which is the fifth insulating film, is formed using, for example, anisotropic etching. A side wall is formed on the sidewalls of the film 2330, the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film, the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, and the silicon oxide film 2415 as the first insulating film. A silicon nitride film 2340 which is an insulating film is disposed (FIGS. 89 and 122). At this time, the silicon oxide film 2415 containing impurities as the first insulating film is replaced with the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film, and the silicon as the sixth insulating film. The nitride film 2340 is isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110.
Subsequently, using the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film as a mask, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film and the silicon oxide as the third insulating film are used. A film 2424, a silicon nitride film 2324 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2414 as a first insulating film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, and a silicon oxide film 2423 as a third insulating film , A silicon nitride film 2323 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2413 as a first insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, a silicon oxide film 2422 as a third insulating film, The silicon nitride film 2322 as the fourth insulating film, the silicon oxide film 2412 as the first insulating film, and the silicon nitride film 2312 as the second insulating film are sequentially etched. Silicon oxide film 2421 as a third insulating film to form a third groove 2230 so as to expose Te (FIG. 90 and FIG. 123).
Next, after a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film is deposited to about 5 to 50 nm, a silicon oxide film 2412 containing impurities as at least a first insulating film becomes a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film, Silicon nitride film 2312 as the second insulating film, silicon nitride film 2312 as the fourth insulating film, and silicon nitride film as the sixth insulating film so as to be isolated from the portions other than the island-shaped semiconductor layer 2110 by the silicon nitride film 2322 as the fourth insulating film 2342 is arranged. For example, after a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film is deposited to a thickness of about 5 to 50 nm, it is etched back by anisotropic etching and a silicon nitride film as a sixth insulating film at the bottom of the third groove 2230. 2342 is removed to expose a silicon oxide film 2421 which is a third insulating film (FIGS. 91 and 124).
Thereafter, to a desired depth, for example, a silicon oxide film 2432 is deposited as a seventh insulating film, for example, and silicon containing an impurity as the first insulating film through a silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film A silicon oxide film 2432 which is a seventh insulating film is embedded in the third groove 2230 so that the oxide film 2412 is embedded (FIGS. 92 and 125).
Thereafter, the exposed portion of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is removed by isotropic etching using the silicon oxide film 2432 as the seventh insulating film as a mask, and the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is removed. (FIGS. 93 and 126).
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2443 is deposited as an eighth insulating film, and the silicon oxide film 2443 that is the eighth insulating film is formed on the side of the silicon oxide film 2422 that is the third insulating film by, for example, anisotropic etching. It embeds in the 3rd groove part 2230 so that it may arrange | position to a part (FIG. 94 and FIG. 128). At this time, the depth at which the silicon oxide film 2443 as the eighth insulating film is buried is adjusted so that the side surface of the silicon oxide film 2413 containing impurities as the first insulating film is exposed.
[0102]
Next, after depositing a silicon nitride film 2343 as a sixth insulating film of about 5 to 50 nm in the same manner as described above, at least a silicon oxide film 2413 containing an impurity as a first insulating film is a silicon that is a sixth insulating film. In the sixth insulating film, the nitride film 2343, the silicon nitride film 2313 that is the second insulating film, and the silicon nitride film 2323 that is the fourth insulating film are isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110. A silicon nitride film 2343 is disposed. Thereafter, in the same manner as described above, for example, a silicon oxide film 2444 is deposited as an eighth insulating film, and the silicon oxide film 2444 as the eighth insulating film is formed by, for example, anisotropic etching to form silicon as the third insulating film. The third groove 2230 is buried so as to be disposed on the side of the oxide film 2423 (FIGS. 95 and 128).
Further, after depositing a silicon nitride film 2344 as a sixth insulating film of about 5 to 50 nm in the same manner as described above, a silicon oxide film 2414 containing an impurity as at least a first insulating film becomes a silicon as a sixth insulating film. In the sixth insulating film, the nitride film 2344, the silicon nitride film 2314 as the second insulating film, and the silicon nitride film 2324 as the fourth insulating film are isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110. A silicon nitride film 2344 is disposed (FIGS. 96 and 129).
Thereafter, silicon oxide films 2442, 2443, 2444 as the eighth insulating film, silicon oxide films 2421, 2422, 2423, 2424 as the third insulating film, and silicon oxide films 2432, 2433 as the seventh insulating film. , 2434 are removed by, for example, isotropic etching to expose the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110 (FIGS. 97 and 130).
Thereafter, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth insulating film, for example, a thermal oxide film 2450 of about 10 to 100 nm (FIGS. 98 and 131).
Next, the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film around each island-shaped semiconductor layer 2110 is removed by etching, for example, by isotropic etching (FIGS. 99 and 132).
Thereafter, channel ion implantation is performed on the sidewall of each island-shaped semiconductor layer 2110 using oblique ion implantation as necessary. For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 5 to 45 °, boron 1 × 1011~ 1x1013/ Cm2About a dose. In channel ion implantation, it is preferable to implant from multiple directions of the island-shaped semiconductor layer 2110 because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the impurity introduction from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is covered with the thermal oxide film 2450 which is the ninth insulating film, or the island-shaped semiconductor layer 2110 may be introduced. May be introduced at the time of formation, or impurities may be introduced into the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, 2424 which are the third insulating films, and the silicon oxide films 2421, 2422, 2423 which are the third insulating films. , 2424 may be removed by introducing heat into the island-shaped semiconductor layer 2110 by heat treatment or any other means may be used as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is equal.
[0103]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2460 is formed as a tenth insulating film which becomes a tunnel oxide film of about 10 nm, for example, around each island-shaped semiconductor layer 2110 using, for example, a thermal oxidation method (FIGS. 100 and 133). . At this time, the tunnel oxide film is not limited to the thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
Next, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and a silicon nitride film 2330 that is a fifth insulating film and silicon nitride films 2340 and 2342 that are sixth insulating films, Using polysilicon 2343 and 2344 as a mask, a polycrystalline silicon film 2510 which is a first conductive film is dividedly formed into polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513 and 2514 which are first conductive films by anisotropic etching, for example (FIG. 101 and FIG. 134).
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film.
Next, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is formed in the third groove 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. (FIGS. 102 and 135). At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is exposed.
Thereafter, polycrystalline silicon films 2512 to 2514 that are the first conductive film on the inner wall of the third groove 2230, and silicon nitride films 2340, 2342, 2343, and 2344 that are the sixth insulating films, and the eleventh insulating film For example, a silicon nitride film 2350, which is a twelfth insulating film, is deposited on the surface of the silicon oxide film 2470 by 5 to 50 nm (FIGS. 103 and 136), and a sidewall is formed by, for example, anisotropic etch back.
[0104]
Subsequently, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is etched back by, for example, isotropic etching to the extent that the side portion of the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film is exposed (FIG. 104 and FIG. FIG. 137).
Thereafter, for example, a polycrystalline silicon film 2521 to be a second conductive film is deposited by 15 to 150 nm (FIGS. 105 and 138).
Next, as shown in FIG. 139, the polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film is etched back by, for example, anisotropic etching, and then the polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film and the self-conductive film. The silicon nitride film 2321 that is the fourth insulating film, the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film, and the p-type silicon substrate 2100 that is the semiconductor substrate are sequentially etched in order, and the p-type silicon substrate 2100 is subjected to the second etching. A second groove 2220 is formed and the impurity diffusion layer 2710 is separated. That is, the first wiring layer isolation is formed in a self-aligned manner with the second conductive film isolation (FIGS. 106 and 139).
Next, as an eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of 30 to 300 nm, and then etched back by, for example, anisotropic etching to form a silicon oxide film as an eleventh insulating film in the second groove 2220. The membrane 2470 is embedded. At this time, the height of the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is adjusted so as to bury the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film (FIGS. 107 and 140).
Subsequently, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is etched back by anisotropic or isotropic etching to the extent that it can come into contact with the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film. (FIGS. 108 and 141). At this time, the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 is set to a predetermined value or less in advance in the direction AA ′ in FIG. Formed as a second wiring layer.
Thereafter, the sidewall of the silicon nitride film 2250 which is the twelfth insulating film is removed by isotropic etching (FIGS. 109 and 142), and for example, a silicon oxide film 2471 having a thickness of 50 to 500 nm is formed as the eleventh insulating film. Deposition to a degree.
Subsequently, the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is formed in the third groove portion 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed in. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is exposed.
[0105]
Next, an interlayer insulating film 2612 is formed on the surfaces of the exposed polycrystalline silicon films 2512 to 2514 which are the first conductive films (FIGS. 110 and 143). The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. Specifically, a 5-10 nm silicon oxide film, a 5-10 nm silicon nitride film, and a 5-10 nm silicon oxide film are sequentially deposited on the surface of the polycrystalline silicon film by a thermal oxidation method.
Subsequently, a polycrystalline silicon film 2522 serving as a second conductive film is similarly deposited to a thickness of 15 to 150 nm and etched back, so that an interlayer insulating film 2612 is formed on the side of the polycrystalline silicon film 2512 serving as the first conductive film. A polycrystalline silicon film 2522 which is a second conductive film is disposed via At this time, by setting the AA ′ direction in FIG. 1 below a predetermined value in advance, it is formed as a third wiring layer that becomes a control gate line continuous in that direction without using a mask process. The
Next, as an eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2472 is deposited to about 50 to 500 nm. Subsequently, the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is formed in the third groove 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2522 as the second conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed in. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2343 as the sixth insulating film is exposed.
Subsequently, by repeating similarly, a polycrystalline silicon film 2523 as a second conductive film is disposed on the side of the polycrystalline silicon film 2513 as a first conductive film with an interlayer insulating film 2613 interposed therebetween, and the second A polycrystalline silicon film 2523 which is a conductive film is buried with a silicon oxide film 2473 which is an eleventh insulating film. In the polycrystalline silicon film 2514 which is the uppermost first conductive film, it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film, similarly to the polycrystalline silicon film 2511 which is the lowermost first conductive film. Then, the polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film is etched back (FIGS. 108 to 112 and FIGS. 141 to 145).
Next, in order to expose the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film, the silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film are, for example, isotropically etched. (FIGS. 113 and 146).
Further, a silicon oxide film 2474, which is an eleventh insulating film, is deposited on the polycrystalline silicon film 2524, which is the second conductive film, to a thickness of 100 to 500 nm, and the fourth conductive film is formed by etch back or CMP. The upper part of the polycrystalline silicon film 2540 is exposed, and the fourth wiring layer 2840 is connected to the upper part of the island-like semiconductor layer 2110 so that the direction intersects with the second or third wiring layer (FIGS. 114 and 147). 114 shows a state in which the fourth wiring layer 2840 is arranged on the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film without misalignment. However, even if alignment misalignment occurs, FIG. As shown at 115, the fourth wiring layer 2840 can be connected to the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film (the same applies to the following manufacturing examples).
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique to form a contact hole and a metal wiring. Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0106]
Further, in this embodiment, a semiconductor substrate or a polycrystal such as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film, and a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film. The film formed on the surface of the silicon film may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
Introduction of impurities into the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 as the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 as the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film May be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
In the embodiment, the control gate of each memory cell is formed to be continuous in one direction without using a mask. This is possible when the island-like semiconductor layers are not symmetrically arranged. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the third wiring layer direction can be obtained without a mask. On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning step by photolithography.
[0107]
Production Example 2
In Manufacturing Example 1, a specific manufacturing process example in the case where the first, second, and third wiring layers are separated by a resist patterning process by photolithography will be described.
FIGS. 148 to 153 and FIGS. 154 to 159 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, which are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
In this manufacturing example, the isolation part of the first wiring layer is not formed in a self-aligned manner with the isolation part of the polycrystalline silicon 2521 which is the second conductive film by anisotropic etching, and is also the second conductive film. The polycrystalline silicon 2521 to 2524 need not be deposited and etched so as to be separated in the BB ′ direction in FIG.
Until the silicon oxide film 2474 as the eleventh insulating film is deposited on the upper layer of the polycrystalline silicon film 2524 as the second conductive film to a thickness of 100 to 500 nm (FIGS. 148 to 151 and FIGS. 154 to 157) 1 to FIG. 83 to FIG. 114 and FIG. 116 to FIG.
Thereafter, using the resist R4 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 152 and 158), etching is performed by anisotropic etching until the p-type silicon substrate 2100 is reached. The polysilicon films 2521 to 2524 which are the second conductive films are separated in the BB ′ direction.
Thereafter, a silicon oxide film 2475 which is an eleventh insulating film is deposited, and the upper portion of the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film is exposed by an etch back or CMP method, and the fourth wiring layer 2840 is formed. It connects with the upper part of the island-like semiconductor layer 2110 so that the direction intersects with the second or third wiring layer (FIGS. 158 and 159). Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique to form a contact hole and a metal wiring. As a result, a semiconductor memory device having effects equivalent to those of Production Example 1 is realized.
Further, by separating the first, second, and third wiring layers by resist patterning by photolithography, for example, there is an advantage that formation is possible even when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically.
[0108]
Further, by arranging selection gates above and below the plurality of memory cell portions, the memory cell transistors are in an over-erased state, that is, the read voltage is 0V and the threshold value is in a negative state. However, the phenomenon that the cell current flows can be prevented.
[0109]
In the manufacturing examples 1 and 2, the lattice island-shaped third groove 2230 is formed on the P-type semiconductor substrate. However, in the p-type impurity diffusion layer or the p-type silicon substrate formed in the n-type semiconductor substrate. A lattice island-shaped third groove 2230 may be formed in a p-type impurity layer further formed in the n-type impurity diffusion layer formed in the step. The conductivity type of each impurity diffusion layer may be a reverse conductivity type. These production examples can be applied to the following various production examples.
[0110]
Production Example 3
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a region in which a charge storage layer is formed in advance is defined by a multi-layered film, and then a columnar shape is formed by selective epitaxial silicon growth in a hole-like groove opened by a photoresist mask. An island-shaped semiconductor layer is formed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer, and a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer in a region where the charge storage layer is formed. In the floating state, the active regions of the memory cells are manufactured to be electrically common.
[0111]
In this semiconductor memory device, select gate transistors are disposed above and below the island-like semiconductor layer, and a plurality of, for example, two memory transistors are disposed between the select gate transistors. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are formed together, and the transistors are connected in series along the island-shaped semiconductor layer. The gate insulating film thickness of the select gate transistor is equal to the gate insulating film thickness of the memory transistor.
160 to 181 and FIGS. 182 to 203 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, which are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0112]
First, on the surface of the p-type silicon substrate 2100, an insulating film containing an impurity is formed by CVD, for example, arsenic 1 × 10 as a first insulating film.18~ 1x10twenty two/ Cm2A silicon oxide film 2411 containing a certain amount of impurities is deposited to a thickness of 50 to 500 nm. At this time, the insulating film containing impurities may be introduced into the insulating film by ion implantation after the insulating film is deposited by a CVD method. For example, after depositing a silicon oxide film 2411 as a first insulating film by 50 to 500 nm, arsenic 1 × 10 at an implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 0 to 45 °.14~ 1x1016/ Cm2About a dose is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film by ion implantation may not be performed immediately after the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film is deposited. When an impurity is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film by ion implantation, the implantation inclination angle is not limited as long as a desired impurity concentration is obtained. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film is not limited to ion implantation, and various methods such as solid phase vapor phase diffusion can be used. Thereafter, for example, a silicon nitride film 2321 is deposited as a fourth insulating film by 10 to 100 nm. Here, when the impurity introduction into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film described above is performed by ion implantation, the first insulating film is formed by ion implantation over the silicon nitride film 2321 which is the fourth insulating film. Impurities may be introduced into the silicon oxide film 2411.
[0113]
Subsequently, as the third insulating film, for example, a silicon oxide film 2421 is deposited by 50 to 500 nm, and as the second insulating film, for example, a silicon nitride film 2312 is deposited by 10 to 100 nm, and silicon oxide as the first insulating film is deposited. A film 2412 is deposited to 50 to 500 nm. After sequentially forming in this way, as shown in FIGS. 160 and 182, as a first insulating film, for example, a silicon oxide film 2415 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and then a silicon nitride film 2325 as a fourth insulating film is formed to 500. Deposit ~ 5000 nm.
[0114]
Next, using the resist R1 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 160 and 182), the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film and the first insulating film are formed by, for example, reactive ion etching. A silicon oxide film 2415 as a film, a silicon nitride film 2315 as a second insulating film, a silicon oxide film 2424 as a third insulating film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, and a third insulating film A silicon oxide film 2423, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, a silicon oxide film 2422 as a third insulating film, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, and a silicon as a third insulating film An oxide film 2421, a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film, and a silicon oxide film 2411 as a first insulating film are sequentially formed. And etching to form a fourth groove 2240 (FIG. 161 and FIG. 183).
[0115]
After removing the resist R1, the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded in the fourth groove 2240. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 2100 located at the bottom of the fourth groove 2240 (FIGS. 162 and 184).
[0116]
Further, the island-like semiconductor layer 2110 is planarized with respect to the silicon nitride film 2325 which is the fourth insulating film (FIGS. 163 and 185). At this time, etch back using isotropic etching, etch back using anisotropic etching, flattening embedding using CMP, various combinations, or any means may be used. Thereafter, for example, a polycrystalline silicon film 2540 is deposited to a thickness of about 100 to 300 nm as a fourth conductive film, and a silicon nitride film 2330 is deposited to a thickness of about 200 to 2000 nm as a fifth insulating film.
[0117]
Subsequently, using the resist R2 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 164 and 186), the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the fourth conductive film are formed by, for example, reactive ion etching. A polycrystalline silicon film 2540 as a film, a silicon nitride film 2325 as a fourth insulating film, and a silicon oxide film 2415 as a first insulating film are sequentially etched to expose a silicon nitride film 2315 as a second insulating film. Let At this time, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film may be etched until the silicon oxide film 2424 as the third insulating film is exposed.
[0118]
After removing the resist R2 (FIGS. 165 and 187), a silicon nitride film 2340 is deposited as a sixth insulating film to a thickness of about 5 to 50 nm, and silicon nitride, which is the fifth insulating film, is formed using, for example, anisotropic etching. A side wall is formed on the sidewalls of the film 2330, the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film, the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, and the silicon oxide film 2415 as the first insulating film. A silicon nitride film 2340 which is an insulating film is disposed (FIGS. 166 and 188). At this time, the silicon oxide film 2415 containing impurities as the first insulating film is replaced with the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film, and the silicon as the sixth insulating film. The nitride film 2340 is isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110.
[0119]
Subsequently, using the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film as a mask, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film and the silicon oxide as the third insulating film are used. A film 2424, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, a silicon oxide film 2423 as a third insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and a silicon oxide film 2422 as a third insulating film Then, the third groove 2230 is exposed so that the silicon nitride film 2312 as the second insulating film and the silicon oxide film 2421 as the third insulating film are sequentially etched to expose the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film. (FIGS. 167 and 189).
[0120]
Thereafter, the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424, which are third insulating films, are removed by, for example, isotropic etching, and the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110 are exposed. Thereafter, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth oxide film, for example, a thermal oxide film 2450, for example, having a thickness of 10 to 100 nm (FIGS. 168 and 190).
[0121]
Next, the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film around each island-shaped semiconductor layer 2110 is removed by etching, for example, by isotropic etching (FIGS. 169 and 191), and oblique ion implantation is used as necessary. Then, channel ion implantation is performed on the sidewall of each island-shaped semiconductor layer 2110. For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 5 to 45 °, boron 1 × 1011~ 1x1013/ Cm2About a dose. In channel ion implantation, it is preferable to implant from multiple directions of the island-shaped semiconductor layer 2110 because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the introduction of impurities from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is covered with the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film, or the island-shaped semiconductor layer 2110 may be used. May be introduced at the time of formation. Impurities are introduced into the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424 that are the third insulating films, and heat treatment is performed before removing the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424 that are the third insulating films. Impurities may be introduced into the island-shaped semiconductor layer 2110, and means are not limited as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is equal.
[0122]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2460 is formed as a tenth insulating film which becomes a tunnel oxide film of about 10 nm, for example, around each island-shaped semiconductor layer 2110 using, for example, a thermal oxidation method (FIGS. 170 and 192). . At this time, the tunnel oxide film is not limited to the thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
[0123]
Next, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and a silicon nitride film 2330 which is a fifth insulating film and silicon nitride films 2340 and 2314 which are sixth insulating films are deposited. The polycrystalline silicon film 2510, which is the first conductive film, is dividedly formed into the polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513, 2514, which are the first conductive films, for example, by anisotropic etching using 2313 and 2312 as masks (FIG. 171 and FIG. 193).
[0124]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film. Next, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is formed in the third groove 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. (FIGS. 172 and 194). At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2312 as the second insulating film is exposed. Thereafter, the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 as the first conductive film and the silicon nitride films 2312, 2313, 2314, and 2315 as the sixth insulating film on the inner wall of the third groove 2230, the eleventh insulating film For example, a silicon nitride film 2350, which becomes a twelfth insulating film, is deposited on the surface of the silicon oxide film 2470 having a thickness of 5 to 50 nm, and a sidewall is formed by, for example, anisotropic etch back (FIGS. 173 and 195).
[0125]
Next, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is etched back by, for example, isotropic etching to the extent that the side portion of the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film is exposed (FIGS. 174 and 174). FIG. 196).
[0126]
Further, for example, a polycrystalline silicon film 2521 to be the second conductive film is deposited by 15 to 150 nm (FIGS. 175 and 197).
[0127]
Thereafter, as shown in FIG. 198, the polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film is etched back by, for example, anisotropic etching, and is self-aligned with the polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film. The silicon nitride film 2321 that is the first insulating film, the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film, and the p-type silicon substrate 2100 that is the semiconductor substrate are sequentially etched, and the second groove 2220 is formed in the p-type silicon substrate 2100. The formation and impurity diffusion layer 2710 is separated. That is, the isolation part of the first wiring layer is formed in self-alignment with the isolation part of the second conductive film (FIGS. 176 and 198).
[0128]
Next, as an eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of 30 to 300 nm, and then etched back by, for example, anisotropic etching to form a silicon oxide film as an eleventh insulating film in the second groove 2220. The membrane 2470 is embedded. At this time, the height of the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is adjusted so as to bury the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film. Subsequently, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is etched back by anisotropic or isotropic etching to the extent that it can come into contact with the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film. And At this time, the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 is set to a predetermined value or less in advance in the direction AA ′ in FIG. Formed as a second wiring layer.
[0129]
Thereafter, the sidewall of the silicon nitride film 2350, which is the twelfth insulating film, is removed by isotropic etching, and a silicon oxide film 2471, for example, is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film.
[0130]
Subsequently, the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is formed in the third groove portion 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed in. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is exposed.
[0131]
Next, an interlayer insulating film 2612 is formed on the surfaces of the exposed polycrystalline silicon films 2512 to 2514 which are the first conductive films (FIGS. 177 and 199). The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. The ONO film can be formed in the same manner as in Production Example 1.
[0132]
Subsequently, similarly, a polycrystalline silicon film 2522 serving as a second conductive film is deposited by 15 to 150 nm and etched back, whereby an interlayer insulating film 2612 is formed on the side of the polycrystalline silicon film 2512 serving as the first conductive film. Then, a polycrystalline silicon film 2522 which is a second conductive film is disposed. At this time, by setting the AA ′ direction in FIG. 1 below a predetermined value in advance, it is formed as a third wiring layer that becomes a control gate line continuous in that direction without using a mask process. (FIGS. 178 and 200).
[0133]
Next, as an eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2472 is deposited to about 50 to 500 nm.
[0134]
Subsequently, the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is formed in the third groove 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2522 as the second conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed in. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2343 as the sixth insulating film is exposed.
[0135]
Next, by repeating similarly, the polycrystalline silicon film 2523 which is the second conductive film is arranged on the side portion of the polycrystalline silicon film 2513 which is the first conductive film with the interlayer insulating film 2613 interposed therebetween, and the second conductive A polycrystalline silicon film 2523 which is a film is buried by a silicon oxide film 2473 which is an eleventh insulating film (FIGS. 179 and 201).
[0136]
In the polycrystalline silicon film 2514 which is the uppermost first conductive film, it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film, similarly to the polycrystalline silicon film 2511 which is the lowermost first conductive film. Then, the polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film is etched back (FIGS. 178 to 180 and FIGS. 200 to 202).
[0137]
Subsequently, in order to expose the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film, the silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film are, for example, isotropically etched. The silicon oxide film 2475 which is the eleventh insulating film is deposited on the polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film to a thickness of 100 to 500 nm, and the fourth conductive film is etched back or by the CMP method or the like. The upper part of the polycrystalline silicon film 2540 is exposed, and the fourth wiring layer 2840 is connected to the upper part of the island-shaped semiconductor layer 2110 so that the direction intersects the second or third wiring layer (FIGS. 181 and 203). ).
[0138]
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique, and contact holes and metal wirings are formed. Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0139]
Further, in this embodiment, a semiconductor substrate or a polycrystal such as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film, and a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film. The film formed on the surface of the silicon film may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
[0140]
Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0141]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. This is possible for the first time when the island-like semiconductor layers are not contrasted. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask. On the other hand, for example, when the arrangement of island-like semiconductor layers is targeted, the wiring layers may be separated by a resist patterning process by photolithography.
Further, by arranging selection gates at the upper and lower portions of the plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, and the threshold value is in a negative state. A phenomenon in which a cell current flows even in a non-selected cell can be prevented.
[0142]
Production Example 4
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a region in which a charge storage layer is formed in advance is defined by a multi-layered film, and then a columnar shape is formed by selective epitaxial silicon growth in a hole-like groove opened by a photoresist mask. An island-like semiconductor layer is formed on the side wall of the island-like semiconductor layer, and a stacked insulating film is formed as a charge-accumulating layer on a region where the charge-accumulating layer is formed, and the island-like semiconductor layer is electrically floated with respect to the semiconductor substrate. In this state, the active region of each memory cell is manufactured in common electrically.
[0143]
In this semiconductor memory device, select gate transistors are disposed above and below the island-like semiconductor layer, and a plurality of, for example, two memory transistors are disposed between the select gate transistors. The stacked insulating films of the memory transistors are formed in a lump, and the transistors are connected in series along the island-shaped semiconductor layers. The gate insulating film thickness of the select gate transistor is equal to the gate insulating film thickness of the memory transistor.
204 to 216 and FIGS. 217 to 229 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 10, which are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0144]
First, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth insulating film, for example, a thermal oxide film 2450 is formed to have a thickness of 10 to 100 nm. The process up to the etching removal of the thermal oxide film 2450 (FIGS. 204 and 217) is performed in the same manner as in Production Example 3 (FIGS. 160 to 169 and FIGS. 182 to 191).
[0145]
Subsequently, as a twenty-fourth insulating film, for example, a silicon oxide film 2496 is deposited by CVD to a thickness of 50 to 500 nm and etched back to the extent that the silicon nitride film 2312 as the second insulating film is exposed. A silicon oxide film 2496, which is the fourth insulating film, is buried (FIGS. 205 and 218).
[0146]
For example, a stacked insulating layer serving as a charge storage layer is formed around each island-shaped semiconductor layer 2110 and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film and the silicon nitride films 2313 to 2315 as the second insulating film using a thermal oxidation method. A film 2620 is formed (FIGS. 206 and 219). Here, when the laminated insulating film has an MNOS structure, a silicon nitride film of 4 to 10 nm and a silicon oxide film of 2 to 5 nm may be sequentially deposited on the surface of the island-like semiconductor layer by, for example, CVD. Alternatively, a silicon nitride film of 4 to 10 nm may be deposited on the surface of the island-like semiconductor layer by a CVD method, and the silicon oxide film of 2 to 5 nm may be formed by oxidizing the surface of the silicon nitride film. In the case of the MONOS structure, for example, a 2 to 5 nm silicon oxide film, a 4 to 8 nm silicon nitride film, and a 2 to 5 nm silicon oxide film are sequentially deposited on the surface of the island-like semiconductor layer by a CVD method. Alternatively, a silicon oxide film having a thickness of 2 to 5 nm and a silicon nitride film having a thickness of 4 to 10 nm are sequentially deposited on the surface of the island-shaped semiconductor layer by a CVD method, and further, the surface of the silicon nitride film is oxidized to have a thickness of 2 to 5 nm. A silicon oxide film may be formed, a 2 to 5 nm silicon oxide film may be formed by oxidizing the surface of the island-shaped semiconductor layer, and the above methods may be combined in various ways.
[0147]
Subsequently, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm (FIGS. 207 and 220).
[0148]
Using the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film, the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film, and the silicon nitride films 2314, 2313, and 2312 as the second insulating film as masks, for example, anisotropic etching is performed. A polycrystalline silicon film 2510 which is one conductive film is divided into polycrystalline silicon films 2512, 2513 and 2514 which are first conductive films (FIGS. 208 and 221).
[0149]
Thereafter, the silicon oxide film 2496 which is the twenty-fourth insulating film is removed, and the island-shaped semiconductor layer 2110 is exposed. Further, for example, a silicon oxide film 2491 is formed as an eighteenth insulating film that becomes a select gate oxide film of about 10 nm by using, for example, a thermal oxidation method. The eighteenth insulating film is not limited to a thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
[0150]
Subsequently, for example, a polycrystalline silicon film 2521 to be a second conductive film is deposited by 15 to 150 nm.
[0151]
Thereafter, as shown in FIG. 222, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is etched back by, eg, anisotropic etching (FIGS. 209 and 222).
[0152]
Subsequently, the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film, the silicon oxide film 2411 as the first insulating film, and the p-type silicon as the semiconductor substrate are self-aligned with the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film. The substrate 2100 is sequentially etched to form a second groove 2220 in the p-type silicon substrate 2100 and to separate the impurity diffusion layer 2710. That is, the isolation part of the first wiring layer is formed in a self-aligned manner with the isolation part of the second conductive film. The second groove 2220 is formed by etching back the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film from at least the lower surface of the first conductive film 2512 by, for example, anisotropic etching, and then forming the island-shaped semiconductor layer 2110. For example, a silicon oxide film may be embedded only in the narrower space by, for example, a CVD method, and this silicon oxide film may be used as a mask in a self-aligning manner.
[0153]
Subsequently, the polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film is etched back to the extent that it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2511 which is the first conductive film, to form a selection gate. At that time, by setting the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 to a predetermined value or less in advance in the AA ′ direction in FIG. Formed as a second wiring layer.
[0154]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2471 is embedded as an eleventh insulating film. At this time, at least the polycrystalline silicon film 2512 as the first conductive film is exposed in the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film (FIGS. 211 and 224).
[0155]
Subsequently, a polycrystalline silicon film 2522 serving as a second conductive film is similarly deposited by 15 to 150 nm and etched back, so that the second conductive film is formed on the side of the polycrystalline silicon film 2512 as the first conductive film. A polycrystalline silicon film 2522 is disposed. At this time, the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film exposes at least the polycrystalline silicon film 2513 as the first conductive film. By repeating in the same manner, a polycrystalline silicon film 2523 as a second conductive film is deposited on the side portion of the polycrystalline silicon film 2513 as a first conductive film to a thickness of 50 to 500 nm and etched back.
[0156]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2473 is embedded as an eleventh insulating film. At this time, at least the polycrystalline silicon film 2514 as the first conductive film is exposed in the silicon oxide film 2473 as the eleventh insulating film (FIGS. 213 and 226).
[0157]
Subsequently, the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film and the stacked insulating film 2620 which is not covered with the silicon oxide film 2473 which is the eleventh insulating film are removed, and the island-shaped semiconductor layer 2110 is exposed. Let
[0158]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2492 is formed as an eighteenth insulating film to be a select gate oxide film of about 10 nm by using, eg, thermal oxidation (FIGS. 214 and 227). The eighteenth insulating film is not limited to a thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
[0159]
Subsequently, a polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film is deposited by 50 to 500 nm and etched back. Thereafter, a silicon oxide film 2474, which is an eleventh insulating film, is deposited on the polycrystalline silicon film 2524, which is the second conductive film, to a thickness of 100 to 500 nm, and the upper end of the polycrystalline silicon film 2540, which is the fourth conductive film. Etch back to a position lower than the portion (FIGS. 215 and 228).
[0160]
Next, in order to expose the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film, the silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film are anisotropically etched, for example. The upper portion of the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film is exposed by etch back or CMP, and the fourth wiring layer 2840 crosses the direction of the second or third wiring layer. It connects with the upper part of the island-like semiconductor layer 2110 (FIGS. 216 and 229).
[0161]
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique to form a contact hole and a metal wiring. Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0162]
In this manufacturing example, a semiconductor substrate such as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film, or a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film is used. The film formed on the surface of the crystalline silicon film may be a multilayer film of silicon oxide film / silicon nitride film from the silicon surface side.
[0163]
Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2512 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0164]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. This is possible only when the island-like semiconductor layers are not symmetrically arranged. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask. On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning step by photolithography.
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0165]
Production Example 5
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a region in which a charge storage layer is formed in advance is defined by a multi-layered film, and then a columnar shape is formed by selective epitaxial silicon growth in a hole-like groove opened by a photoresist mask. An island-shaped semiconductor layer is formed, a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer in a region where the charge storage layer is formed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer, and the island-shaped semiconductor layer is electrically connected to the semiconductor substrate. The floating region is formed by electrically setting the active region of each memory cell to the floating state.
[0166]
Select gate transistors are arranged above and below the island-like semiconductor layer, and a plurality of, for example, two memory transistors are arranged between the select gate transistors. The tunnel oxide film and floating gate of each memory transistor are formed together, each transistor is connected in series along the island-like semiconductor layer, and the gate insulation film thickness of the select gate transistor is the gate insulation of the memory transistor. The structure is larger than the film thickness.
[0167]
230 to 231 and FIGS. 232 to 233 are sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0168]
The process is the same as that in Manufacturing Example 1 (FIGS. 83 to 97 and FIGS. 116 to 130) until channel ion implantation is performed on the sidewall of each semiconductor layer 2110.
[0169]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2471 to be an eleventh insulating film is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and the third groove portion is formed to a height at which the upper end of the lower selection gate is located by anisotropic etching or isotropic etching. Embedded in 2230.
[0170]
Thereafter, for example, a silicon nitride film 2351 to be a twelfth insulating film is deposited to 5 to 50 nm to form a sidewall.
[0171]
Subsequently, a silicon oxide film 2472, which is an eleventh insulating film, is similarly deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and is anisotropically etched or isotropically etched to a height at which the lower end of the upper select gate is located. It is embedded in the groove 2230.
[0172]
Thereafter, the silicon nitride film sidewall 2351 as the twelfth insulating film is partially removed by isotropic etching using the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film as a mask.
[0173]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2491 having a thickness of about 15 to 25 nm to be an eighteenth insulating film is formed around each semiconductor layer 2110 using a thermal oxidation method.
[0174]
Next, the silicon nitride film sidewall 2351 which is the twelfth insulating film is removed by isotropic etching, and a tunnel oxide film having a thickness of, for example, about 10 nm is formed around each semiconductor layer 2110 using, for example, a thermal oxidation method. A silicon oxide film 2460 is formed as the tenth insulating film. At this time, the silicon oxide film 2491 which is the eighteenth insulating film is increased in thickness to become the silicon oxide film 2492 which is the eighteenth insulating film, and is thicker than the silicon oxide film 2460 which is the tenth insulating film. Turn into. The film thickness of the silicon oxide film 2492 as the eighteenth insulating film is arbitrarily determined depending on the film thickness of the silicon oxide film 2491 as the eighteenth insulating film and the film thickness of the silicon oxide film 2460 as the tenth insulating film. Can be set. The tunnel oxide film is not limited to a thermal oxide film, and may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
[0175]
Subsequently, after depositing, for example, a polycrystalline silicon film 2510 of about 50 to 200 nm, which becomes the first conductive film, in accordance with Production Example 1 (FIGS. 101 to 114 and FIGS. 134 to 147) (FIGS. 230 and 232). ) Complete the semiconductor memory device (FIGS. 231 and 233).
[0176]
In addition to the manufacturing example 1, a film formed on the surface of the semiconductor substrate such as the silicon nitride film 2351, which becomes the above-mentioned tenth insulating film, is formed from the silicon surface side to the silicon oxide film / silicon nitride film. It is good also as a multilayer film.
The same effects as in Production Example 1 can be obtained by this production example.
[0177]
Production Example 6
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a region where a charge storage layer is formed in advance is defined by a multilayer film formed of a plurality of layers on a semiconductor portion of a semiconductor substrate into which an oxide film is inserted, for example, an SOI substrate. An island-shaped semiconductor layer is formed in a columnar shape by selective epitaxial silicon growth in a hole-shaped groove opened by a photoresist mask, and floats as a tunnel oxide film and a charge storage layer in the region where the charge storage layer is formed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer. A gate is formed, the island-like semiconductor layer is electrically floated with respect to the semiconductor substrate, and the active region of each memory cell is electrically floated.
[0178]
Select gate transistors are arranged above and below the island-like semiconductor layer, and a plurality of, for example, two memory transistors are arranged between the select gate transistors. The tunnel oxide film and floating gate of each memory transistor are formed together, each transistor is connected in series along the island-like semiconductor layer, and the gate insulation film thickness of the selection gate transistor is the gate insulation of the memory transistor. Equal to film thickness.
[0179]
FIGS. 234 to 235 and FIGS. 236 to 237 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0180]
In accordance with Manufacturing Example 1 and Manufacturing Example 5 (FIGS. 234 and 236), a semiconductor memory device is formed (FIGS. 235 and 237).
[0181]
The same effects as in Production Example 1 can be obtained by this production example. Further, the junction capacitance of the impurity diffusion layer 2710 serving as the first wiring layer is suppressed or excluded.
Note that the use of an SOI substrate as the substrate can be applied to all the embodiments of the present invention.
[0182]
Production Example 7
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a region in which a charge storage layer is formed in advance is defined by a multi-layered film, and then a columnar shape is formed by selective epitaxial silicon growth in a hole-like groove opened by a photoresist mask. An island-shaped semiconductor layer is formed, a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer in a region where the charge storage layer is formed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer, and the island-shaped semiconductor layer is electrically connected to the semiconductor substrate. The floating state is set, and the active region of each memory cell is set to an electrically floating state.
[0183]
Two memory transistors are arranged on the island-like semiconductor layer, and a tunnel oxide film and a floating gate of each memory transistor are formed at a time. Each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer.
[0184]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 238 to 263 and FIGS. 264 to 289 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
First, an insulating film containing an impurity is formed on the surface of the p-type silicon substrate 2100 by CVD, for example, arsenic 1 × 10 as a first insulating film.18~ 1x10twenty two/ CmThreeA silicon oxide film 2411 containing a certain amount of impurities is deposited to a thickness of 50 to 500 nm. At this time, the insulating film containing impurities may be introduced into the insulating film by ion implantation after the insulating film is deposited by a CVD method. For example, after depositing a silicon oxide film 2411 as a first insulating film by 50 to 500 nm, arsenic 1 × 10 at an implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 0 to 45 °.14~ 1x1016/ Cm2About a dose is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film by ion implantation may not be performed immediately after the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film is deposited. When an impurity is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film by ion implantation, the implantation inclination angle is not limited as long as a desired impurity concentration can be obtained. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film is not limited to ion implantation, and various means such as solid phase vapor phase diffusion can be used.
Thereafter, for example, a silicon nitride film 2321 is deposited as a fourth insulating film by 10 to 100 nm. Here, when the impurity is introduced into the silicon oxide film 2411 as the first insulating film by ion implantation, the first insulating film is formed by ion implantation through the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film. Impurities may be introduced into a certain silicon oxide film 2411.
Subsequently, as the third insulating film, for example, a silicon oxide film 2421 is deposited by 50 to 500 nm, and as the second insulating film, for example, a silicon nitride film 2312 is deposited by 10 to 100 nm, and the impurity which is the first insulating film is deposited. The included silicon oxide film 2412 is deposited by 50 to 500 nm, the fourth insulating film silicon nitride film 2322 is deposited by 10 to 100 nm, the third insulating film silicon oxide film 2422 is deposited by 50 to 500 nm, A silicon nitride film 2313 that is a second insulating film is deposited to 10 to 100 nm, a silicon oxide film 2413 that contains an impurity that is a first insulating film is deposited to 50 to 500 nm, and a silicon nitride film 2323 that is a fourth insulating film. Is deposited at 500 to 5000 nm.
[0185]
Subsequently, using the resist R1 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 238 and 264), for example, the silicon nitride film 2323, which is the fourth insulating film, is formed by reactive ion etching, the first insulating film, and the like. A silicon oxide film 2413 as a film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, a silicon oxide film 2422 as a third insulating film, a silicon nitride film 2322 as a fourth insulating film, and the first insulating film A silicon oxide film 2412, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, a silicon oxide film 2421 as a third insulating film, a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film, and silicon as a first insulating film The oxide film 2411 is sequentially etched to form a fourth groove 2240 (FIGS. 239 and 265).
After removing the resist R1, the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded in the fourth groove 2240. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 2100 located at the bottom of the fourth groove 2240 (FIGS. 240 and 266).
[0186]
Further, the island-like semiconductor layer 2110 is planarized with respect to the silicon nitride film 2323 which is the fourth insulating film. At this time, etch back using isotropic etching, etch back using anisotropic etching, flattening embedding using CMP, various combinations, or any means may be used.
Thereafter, for example, a polycrystalline silicon film 2540 is deposited to a thickness of about 100 to 300 nm as a fourth conductive film, and a silicon nitride film 2330 is deposited to a thickness of about 200 to 2000 nm as a fifth insulating film (FIGS. 241 and 267). .
Subsequently, using the resist R2 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 242 and 268), for example, the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the fourth conductive film are formed by reactive ion etching. A polycrystalline silicon film 2540 as a film, a silicon nitride film 2323 as a fourth insulating film, and a silicon oxide film 2413 as a first insulating film are sequentially etched to expose a silicon nitride film 2313 as a second insulating film. Let At this time, the silicon nitride film 2313 as the second insulating film may be etched until the silicon oxide film 2422 as the third insulating film is exposed.
After removing the resist R2 (FIGS. 243 and 269), a silicon nitride film 2340 is deposited to a thickness of about 5 to 50 nm as a sixth insulating film, and silicon nitride, which is the fifth insulating film, is formed using, for example, anisotropic etching. A sidewall 2 is formed on the sidewalls of the film 2330, the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film, the silicon nitride film 2323 as the fourth insulating film, and the silicon oxide film 2413 as the first insulating film. A silicon nitride film 2340 which is an insulating film is disposed (FIGS. 244 and 270). At this time, a silicon oxide film 2413 containing an impurity as a first insulating film is a silicon nitride film 2323 as a fourth insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and silicon as a sixth insulating film. The nitride film 2340 is isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110.
Subsequently, using the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film as a mask, the silicon nitride film 2313 as the second insulating film and the silicon oxide as the third insulating film are used. A film 2422, a silicon nitride film 2322 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2412 as a first insulating film, and a silicon nitride film 2312 as a second insulating film are sequentially etched to form a third insulating film. A third groove 2230 is formed so as to expose a silicon oxide film 2421 (FIGS. 245 and 271).
Next, after depositing a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film of about 5 to 50 nm, a silicon oxide film 2412 containing an impurity as at least a first insulating film becomes a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film. The silicon nitride film 2312 as the second insulating film and the silicon nitride film 2322 as the fourth insulating film are isolated from the silicon nitride film 2322 other than the island-like semiconductor layer 2110 by the silicon nitride film as the sixth insulating film. A membrane 2342 is disposed. For example, after a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film is deposited to a thickness of about 5 to 50 nm, it is etched back by anisotropic etching and a silicon nitride film as a sixth insulating film at the bottom of the third groove 2230. 2342 is removed to expose a silicon oxide film 2421 which is a third insulating film (FIGS. 246 and 272).
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2432 is deposited as a seventh insulating film to a desired depth, for example, and a silicon oxide containing an impurity serving as a first insulating film is interposed through a silicon nitride film 2342 serving as a sixth insulating film. A silicon oxide film 2432 which is a seventh insulating film is embedded in the third groove 2230 so that the film 2412 is embedded (FIGS. 247 and 273).
[0187]
Next, the exposed portion of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is removed by isotropic etching using the silicon oxide film 2432 as the seventh insulating film as a mask, and the silicon nitride film as the sixth insulating film 2342 are arranged (FIGS. 248 and 274).
Thereafter, the silicon oxide films 2421 and 2422 as the third insulating film and the silicon oxide film 2432 as the seventh insulating film are removed by, for example, isotropic etching to expose the side surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 (FIG. 249 and FIG. 275).
Next, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth insulating film, for example, a thermal oxide film 2450 having a thickness of 10 to 100 nm (FIGS. 250 and 276). Next, the thermal oxide film 2450 which is the ninth insulating film around each island-shaped semiconductor layer 2110 is removed by etching, for example, by isotropic etching (FIGS. 251 and 277), and oblique ion implantation is used as necessary. Then, channel ion implantation is performed on the sidewall of each island-shaped semiconductor layer 2110. For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 5 to 45 °, boron 1 × 011~ 1x1013/ Cm2About a dose. In channel ion implantation, it is preferable to implant from multiple directions of the island-shaped semiconductor layer 2110 because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the introduction of impurities from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is covered with the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film, or the island-shaped semiconductor layer 2110 may be used. May be introduced at the time of formation, or impurities may be introduced into the silicon oxide films 2421 and 2422 as third insulating films, and heat treatment may be performed before the silicon oxide films 2421 and 2422 as third insulating films are removed. Impurities may be introduced into the island-shaped semiconductor layer 2110 by any means, and means are not limited as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is equal.
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2460 is formed as a tenth insulating film that becomes a tunnel oxide film of about 10 nm, for example, around each island-shaped semiconductor layer 2110 by using, for example, a thermal oxidation method (FIGS. 252 and 278). . At this time, the tunnel oxide film is not limited to the thermal oxide film but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
Subsequently, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film and silicon nitride films 2340 and 2342 as sixth insulating films. As a mask, the polycrystalline silicon film 2510 as the first conductive film is dividedly formed into the polycrystalline silicon films 2511 and 2512 as the first conductive film by anisotropic etching, for example (FIGS. 253 and 279).
Next, an interlayer insulating film 2612 is formed on the surfaces of the exposed polycrystalline silicon films 2511 to 2512 which are the first conductive films (FIGS. 254 and 280). The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. The ONO film can be formed in the same manner as in Production Example 1.
Thereafter, anisotropic etching is performed on the interlayer insulating film 2612 to expose the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film (FIGS. 255 and 281), and then the second conductive film, for example, polycrystalline A silicon film 2521 is deposited to a thickness of 15 to 150 nm. Further, for example, a polycrystalline silicon film 2521 that becomes the second conductive film as it is without etching back the interlayer insulating film 2612 may be deposited by 15 to 150 nm.
Thereafter, as shown in FIG. 282, the polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film is etched back by, eg, anisotropic etching (FIGS. 256 and 282). Subsequently, the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film, the silicon oxide film 2411 as the first insulating film, and the p-type silicon as the semiconductor substrate are self-aligned with the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film. The substrate 2100 is sequentially etched to form a second groove 2220 in the p-type silicon substrate 2100 and to separate the impurity diffusion layer 2710. That is, the isolation part of the first wiring layer is formed in a self-aligned manner with the isolation part of the second conductive film (FIGS. 257 and 283).
[0188]
Next, as an eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of 30 to 300 nm, and then etched back by, for example, anisotropic etching to form a silicon oxide film as an eleventh insulating film in the second groove 2220. The film 2470 is embedded (FIGS. 258 and 284). At this time, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is buried by the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film. At this time, by setting the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 to be equal to or less than a predetermined value in the AA ′ direction in FIG. Formed as a third wiring layer.
Thereafter, the interlayer insulating film 2612 is removed by etching in a region not buried in the silicon oxide film 2470 which is the eleventh insulating film (FIGS. 259 and 285).
Similarly, an interlayer insulating film 2613 is formed on the exposed surface of the polycrystalline silicon film 2512 which is the first conductive film (FIGS. 260 and 286), and then the second conductive film, for example, a polycrystalline silicon film 2522 is deposited to a thickness of 15 to 150 nm, etched back by anisotropic etching or the like, and a polycrystalline silicon film serving as a second conductive film is formed on the side of the polycrystalline silicon film 2512 serving as the first conductive film with an interlayer insulating film 2613 interposed therebetween. A silicon film 2522 is disposed (FIGS. 261 and 287).
Subsequently, in order to expose the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film, an interlayer insulating film 2613, a silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film, and a silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film, For example, it is removed by isotropic etching (FIGS. 262 and 288).
A silicon oxide film 2472 as an eleventh insulating film is deposited to a thickness of 100 to 500 nm on the polycrystalline silicon film 2522 as the second conductive film, and the fourth conductive film as the fourth conductive film is formed by etch back or CMP. The upper part of the crystalline silicon film 2540 is exposed, and the fourth wiring layer 2840 is connected to the upper part of the island-shaped semiconductor layer 2110 so that the direction intersects with the second or third wiring layer.
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique to form contact holes and metal wiring (FIGS. 263 and 289). Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0189]
In this manufacturing example, the film formed on the surface of the semiconductor substrate or the polycrystalline silicon film, such as the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film, is on the silicon surface side. Alternatively, a multilayer film of silicon oxide film / silicon nitride film may be used.
[0190]
Further, introduction of impurities into the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2512 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon films 2521 to 2522 which are the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. May be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0191]
In the embodiment, the control gate of each memory cell is formed to be continuous in one direction without using a mask. This is possible for the first time when the island-like semiconductor layers are not contrasted. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask. On the other hand, for example, when the arrangement of island-like semiconductor layers is targeted, the wiring layers may be separated by a resist patterning process by photolithography.
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0192]
Production Example 8
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a region in which a charge storage layer is formed in advance is defined by a multi-layered film, and then a columnar shape is formed by selective epitaxial silicon growth in a hole-like groove opened by a photoresist mask. An island-shaped semiconductor layer is formed, a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer in a region where the charge storage layer is formed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer, and the island-shaped semiconductor layer is electrically connected to the semiconductor substrate. In a semiconductor memory device in which the active region of each memory cell is electrically common in a floating state, a selection gate transistor is arranged above and below the island-like semiconductor layer, and the memory is sandwiched between the selection gate transistors. A plurality of, for example, two transistors are arranged, and a tunnel oxide film and a floating gate of each memory transistor are formed at once. Each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the select gate transistor is equal to the gate insulating film thickness of the memory transistor, and the potential is transmitted to the active region of each memory transistor. Therefore, an embodiment of the present invention, which has a structure in which a transmission gate is arranged between each transistor, will be described.
[0193]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 290 and 291 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0194]
In this manufacturing example, after the polycrystalline silicon films 2521, 2522, 2523, and 2524 which are the second conductive films are formed, the gate electrode is formed using the polycrystalline silicon film 2530 which is the third conductive film. Except for the addition, the same procedure as in Production Example 1 is performed.
[0195]
That is, after the polycrystalline silicon films 2521, 2522, 2523, and 2524 which are the second conductive films are formed, the island-shaped semiconductor layer 2110 between the polycrystalline silicon films 2521 and 2522 which are the second conductive films is exposed. After the silicon oxide films 2412 to 2415 and the interlayer insulating films 2612 and 2613 as the first insulating film are removed by isotropic etching, the 22nd insulating film is formed by using, for example, a thermal oxide film method. A certain silicon oxide film 2494 is formed on the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 between the selection gate and the memory cell and the polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513, 2514, 2521, 2522, 2523, 2524 that are the first and second conductive films. After the formation on the exposed portion, a polycrystalline silicon film 2530 which is a third conductive film is deposited on the entire surface.
[0196]
Thereafter, the polycrystalline silicon film 2530 as the third conductive film is etched back by anisotropic etching to such an extent that the space portions of the polycrystalline silicon films 2523 and 2524 as the second conductive film are not exposed.
Thereafter, the semiconductor memory device shown in FIGS. 290 and 291 is formed in the same manner as in Manufacturing Example 1 (FIGS. 83 to 114 and FIGS. 116 to 147).
[0197]
Production Example 9
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, a tunnel oxide film and an interlayer capacitance film of a floating gate and a control gate are collectively formed in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film consisting of multiple layers. To do.
[0198]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 292 to 301 and 302 to 311 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG.
[0199]
For example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film and silicon nitride films 2340, 2342, 2343, and 2344 as sixth insulating films. Production Example 1 until the polycrystalline silicon film 2510 as the first conductive film is divided into the polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513, and 2514 as the first conductive film by anisotropic etching, for example, using (FIGS. 292 and 302).
[0200]
Thereafter, the polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513, and 2514, which are the first conductive films formed separately, are retracted by about 25 to 100 nm, for example, by isotropic etching in order to recede in the horizontal direction. At this time, the etching film thickness is adjusted so that the silicon oxide film 2460 which is the tenth insulating film is not exposed (FIGS. 293 and 303).
[0201]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film.
[0202]
Subsequently, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is formed in the third groove portion 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed in. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is exposed.
[0203]
Thereafter, polycrystalline silicon films 2512 to 2514 that are the first conductive film on the inner wall of the third groove 2230, and silicon nitride films 2340, 2342, 2343, and 2344 that are the sixth insulating films, and the eleventh insulating film As a twelfth insulating film, for example, a silicon nitride film 2350 is deposited to a thickness of 5 to 50 nm on the surface of the silicon oxide film 2470 (FIGS. 294 and 304), and the eleventh insulating film is formed by anisotropic etch back, for example. A silicon oxide film 2470 is exposed.
[0204]
Subsequently, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is etched back by, for example, isotropic etching so that the side portion of the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film is exposed. For example, a polycrystalline silicon film 2521 to be a conductive film is deposited to a thickness of 15 to 150 nm.
[0205]
Thereafter, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is etched back by, for example, anisotropic etching, and then the fourth insulating film is self-aligned with the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film. A silicon nitride film 2321 that is a film, a silicon oxide film 2411 that is a first insulating film, and a p-type silicon substrate 2100 that is a semiconductor substrate are sequentially etched to form a second groove 2220 in the p-type silicon substrate 2100 and The impurity diffusion layer 2710 is separated. That is, the isolation part of the first wiring layer is formed in a self-aligned manner with the isolation part of the second conductive film.
[0206]
Subsequently, the polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film is etched back to the extent that it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2511 which is the first conductive film, to form a selection gate. At this time, the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 is set to a predetermined value or less in advance in the direction AA ′ in FIG. Formed as a second wiring layer. In addition, the polycrystalline film that is the second conductive film is exposed so that the silicon nitride film 2350 that is the twelfth insulating film on the sides of the polycrystalline silicon films 2512 to 2524 that are the first and second conductive films is exposed. The silicon film 2521 is etched back.
[0207]
Thereafter, the sidewall of the silicon nitride film 2350, which is the twelfth insulating film, is removed by isotropic etching, and a silicon oxide film 2471, for example, is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film.
[0208]
Subsequently, the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is formed in the third groove portion 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed in. At this time, the silicon oxide film as the eleventh insulating film is exposed so that a part of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film or the side parts of the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 as the first conductive film are exposed. The embedding depth of the film 2471 is adjusted.
[0209]
Next, an interlayer insulating film 2612 is formed on the surfaces of the exposed polycrystalline silicon films 2512 to 2514 which are the first conductive films (FIGS. 295 and 305). The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. The ONO film can be formed in the same manner as in Production Example 1.
[0210]
Subsequently, a polycrystalline silicon film 2520 to be the second conductive film is similarly deposited by 15 to 150 nm (FIGS. 296 and 306), and etched back, so that the polycrystalline silicon film 2512 which is the first conductive film, Polycrystalline silicon films 2522, 2523, and 2524, which are second conductive films, are dividedly formed on the side portions of 2513 and 2514 through an interlayer insulating film 2612 (FIGS. 297 and 307).
[0211]
As the thirteenth insulating film, for example, a silicon nitride film 2360 having a thickness of 50 to 500 nm is deposited, and a resist R8 patterned by a known photolithography technique is used as a mask (FIGS. 298 and 308), for example, reactive ion etching. Thus, the silicon nitride film 2360, which is the thirteenth insulating film, is partially removed to form the fifth groove 2250. At this time, the resist R8 is patterned so as to be formed as a third wiring layer serving as a control gate line continuous in the A-A 'direction of FIG.
[0212]
Thereafter, a polycrystalline silicon film 2532 to be a third conductive film is deposited by 15 to 150 nm and etched back to form a third conductive film on the side of the polycrystalline silicon film 2522 which is the second conductive film. A polycrystalline silicon film 2532 is formed (FIGS. 299 and 309).
[0213]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2472 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film, and isotropically etched, for example. Etchback is performed so that the side portion of the polycrystalline silicon film 2523 which is the second conductive film is exposed.
[0214]
By repeating similarly, the polycrystalline silicon film 2533 which is the third conductive film is arranged on the side of the polycrystalline silicon film 2523 which is the second conductive film.
[0215]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2473 of about 50 to 500 nm is deposited as the eleventh insulating film and is etched, for example. Etchback is performed so that the side portion of the polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film is exposed.
[0216]
After that, after removing the polycrystalline silicon film 2524 and the interlayer insulating film 2612 which are the second conductive films by, for example, isotropic etching, the third conductive film is formed on the side of the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film. A polycrystalline silicon film 2534 which is a conductive film is provided. For example, a polycrystalline silicon film 2534 serving as a third conductive film is deposited to a thickness of 15 to 150 nm, and etch back is performed to such an extent that it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2514 serving as the first conductive film (FIGS. 300 and 310). . As described above, the case where the resist R8 is patterned so as to form the third wiring layer serving as the control gate line has been described. However, as shown in FIG. By setting it to a predetermined value or less, the polycrystalline silicon films 2532 to 2534 as the third conductive film are deposited and etched back without using a mask process, so that AA ′ in FIG. A third wiring layer serving as a control gate line continuous in the direction can be formed.
[0217]
Subsequently, in order to expose the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film, the silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film, the silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film, and the thirteenth insulating film. The silicon nitride film 2360 is removed by, for example, isotropic etching, and a silicon oxide film 2474 as an eleventh insulating film is deposited on the polycrystalline silicon film 2524 as the second conductive film to a thickness of 100 to 500 nm. The upper part of the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film is exposed by etch back or CMP, and the fourth wiring layer 2840 is island-shaped so that the direction intersects with the second or third wiring layer. It connects with the upper part of the semiconductor layer 2110 (FIGS. 301 and 311).
[0218]
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique, and contact holes and metal wirings are formed. Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0219]
Further, in this manufacturing example, a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film, a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film, and a thirteenth insulating film A film formed on the surface of a semiconductor substrate or a polycrystalline silicon film such as a silicon nitride film 2360 may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
[0220]
Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0221]
The control gate of each memory cell is formed to be continuous in one direction using a mask. On the other hand, when the island-like semiconductor layer is not symmetrically arranged, each memory cell can be controlled without using a mask. The control gate can be formed to be continuous in one direction. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask.
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0222]
Production Example 10
An example of a specific manufacturing process in which a side wall of a silicon nitride film, which is a protective film of a PSG oxide film, is formed in a self-aligned manner in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers is shown. .
[0223]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 312 to 321 and FIGS. 322 to 331 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0224]
In this manufacturing example, the silicon nitride film 2315 that is the second insulating film and the third insulating film are formed using the silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film and the silicon nitride film 2341 that is the sixth insulating film as a mask. A silicon oxide film 2424, a silicon nitride film 2324 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2414 as a first insulating film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, and a silicon oxide as a third insulating film A film 2423, a silicon nitride film 2323 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2413 as a first insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and a silicon oxide film 2422 as a third insulating film Then, a silicon nitride film 2322 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2412 as a first insulating film, and a silicon nitride film 2312 as a second insulating film are sequentially etched. Until the third groove 2230 is formed so as to expose the silicon oxide film 2421 which is the third insulating film (FIG. 312), manufacture example 1 (FIGS. 83 to 90 and FIGS. 116 to 123). The silicon oxide films 2412, 2413, and 2414, which are first insulating films, are selectively retracted in the horizontal direction with respect to the surface of the semiconductor substrate.
[0225]
For example, each of the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 that is the first insulating film is selectively retracted by isotropic etching that is selectively etched with respect to the impurity concentration contained in the oxide film or has an etching rate that is different. (FIGS. 313 and 323).
[0226]
Thereafter, a silicon nitride film 2341 is deposited to a thickness of about 25 to 250 nm as a sixth insulating film (FIGS. 314 and 324).
[0227]
Thereafter, the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film are etched using, for example, anisotropic etching as a mask, so that the silicon as the first insulating film is formed. It becomes possible to leave the silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film only on the side walls of the oxide films 2412, 2413, and 2414. Alternatively, when the thickness of the silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film is set to ½ or more of the thickness of the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 as the first insulating film, for example, isotropic etching Thus, by performing etching corresponding to the deposited film thickness, it is possible to leave the silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film only on the side walls of the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 as the first insulating film. (FIGS. 315 and 325). As a result, the silicon oxide film 2412 containing impurities as the first insulating film becomes a silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film, the silicon nitride film 2312 as the second insulating film, and the silicon nitride as the fourth insulating film. The film 2322 is isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110. The same is true for the silicon oxide films 2413 and 2414 containing impurities as the first insulating film.
[0228]
In addition to this, as a method of isolating the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 containing impurities as the first insulating film, for example, silicon nitride films 2324, 2323, and 2322 as the fourth insulating film by anisotropic etching, for example. The silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film is etched back using the mask as a mask to expose the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 as the first insulating films while exposing the silicon oxide film 2421 as the third insulating film. A silicon nitride film 2341 which is a sixth insulating film may be left on the side wall.
[0229]
Thereafter, the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424, which are the third insulating films, are removed by, for example, isotropic etching, and the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110 are exposed.
[0230]
Thereafter, the same process as in Manufacturing Example 1 (FIGS. 98 to 114 and 131 to 147) is performed to accumulate in the charge storage layer using the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate. A semiconductor memory device having a memory function is realized depending on the charge state (FIGS. 316 and 326).
[0231]
Subsequently, using the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film as a mask, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film and the silicon oxide as the third insulating film A film 2424, a silicon nitride film 2324 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2414 as a first insulating film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, and a silicon oxide film 2423 as a third insulating film , A silicon nitride film 2323 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2413 as a first insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, a silicon oxide film 2422 as a third insulating film, The silicon nitride film 2322 as the fourth insulating film, the silicon oxide film 2412 as the first insulating film, and the silicon nitride film 2312 as the second insulating film are sequentially etched. Until the third groove 2230 is formed so that the silicon oxide film 2421 as the third insulating film is exposed (FIGS. 317 and 327), the first manufacturing example (FIGS. 83 to 90 and FIGS. 116 to 123). The silicon oxide films 2412, 2413, 2414 as the first insulating film and the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, 2424 as the third insulating film are selectively retracted in the horizontal direction with respect to the surface of the semiconductor substrate. (FIGS. 318 and 328).
[0232]
Thereafter, a silicon nitride film 2341 is deposited to a thickness of about 25 to 250 nm as a sixth insulating film (FIGS. 319 and 329). At this time, the thickness of the silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film is ½ or more of the thickness of the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 as the first insulating film, and the third insulating film The silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424 are preferably set to ½ or less of the film thickness. That is, the thickness of the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 as the first insulating film is made smaller than the thickness of the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424 as the third insulating film, and the sixth insulating film is used. The film thickness of the silicon nitride film 2341 which is a film is larger than half the film thickness of the silicon oxide films 2412, 2413 and 2414 which are the first insulating films, and the silicon oxide films 2421, 2422 and 2423 which are the third insulating films. It is preferably less than half of the 2424 film thickness.
[0233]
Thereafter, by performing etching equivalent to the deposited film thickness by, for example, isotropic etching, the silicon nitride film as the sixth insulating film is formed only on the side walls of the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 as the first insulating film. 2341 can be left (FIGS. 320 and 330). As a result, the silicon oxide film 2412 containing impurities as the first insulating film becomes a silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film, the silicon nitride film 2312 as the second insulating film, and the silicon nitride as the fourth insulating film. The film 2322 is isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110. The same is true for the silicon oxide films 2413 and 2414 containing impurities as the first insulating film.
[0234]
In addition to this, as a method of isolating the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 containing impurities as the first insulating film, for example, silicon nitride films 2324, 2323, and 2322 as the fourth insulating film by anisotropic etching, for example. The silicon nitride film 2341 as the sixth insulating film is etched back using the mask as a mask to expose the silicon oxide films 2412, 2413, and 2414 as the first insulating films while exposing the silicon oxide film 2421 as the third insulating film. A silicon nitride film 2341 which is a sixth insulating film may be left on the side wall.
[0235]
Thereafter, the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424, which are the third insulating films, are removed by, for example, isotropic etching, and the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110 are exposed.
[0236]
Thereafter, the same process as in Manufacturing Example 1 (FIGS. 97 to 114 and 130 to 147) is performed, and the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film is stored in the charge storage layer using the floating gate. A semiconductor memory device having a memory function is realized depending on the charge state.
[0237]
In this manufacturing example, a semiconductor substrate or polycrystalline silicon such as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2341 as a sixth insulating film, and a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film. The film formed on the surface of the film may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
[0238]
Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0239]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. This is possible only when the island-like semiconductor layers are not symmetrically arranged. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask.
[0240]
On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning step by photolithography.
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0241]
Production Example 11
In this manufacturing example, in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of a plurality of layers is used, a specific case of using vapor phase solid phase diffusion for introducing impurities into an island-shaped semiconductor layer is described. An example of a manufacturing process is shown.
[0242]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 332 to 352 and 353 to 373 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0243]
First, for example, a silicon nitride film 2321 is deposited on the surface of the p-type silicon substrate 2100 as a fourth insulating film by a CVD method to a thickness of 10 to 100 nm.
[0244]
Subsequently, as the third insulating film, for example, a silicon oxide film 2421 is deposited by 50 to 500 nm, and as the second insulating film, for example, a silicon nitride film 2312 is deposited by 10 to 100 nm, and a silicon oxide film as a third insulating film is formed. 2422 is deposited to 50-500 nm.
[0245]
After sequentially forming in this way, as shown in FIGS. 332 and 353, a silicon oxide film 2424 as a third insulating film is deposited by 50 to 500 nm, and a silicon nitride film 2315 as a second insulating film is deposited by 20 to 200 nm. accumulate.
[0246]
Subsequently, using the resist R1 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 332 and 353), the silicon nitride film 2315 as the second insulating film and the third insulating film are formed by, for example, reactive ion etching. A silicon oxide film 2424 as a film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, a silicon oxide film 2423 as a third insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and a third insulating film A silicon oxide film 2422, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, a silicon oxide film 2421 as a third insulating film, and a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film are sequentially etched to form a fourth groove portion. 2240 is formed (FIGS. 333 and 354).
[0247]
After removing the resist R1, the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded in the fourth groove 2240. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 2100 located at the bottom of the fourth groove 2240 (FIGS. 334 and 355).
[0248]
Further, the island-like semiconductor layer 2110 is planarized with respect to the silicon nitride film 2315 which is the second insulating film (FIGS. 335 and 356). At this time, etch back using isotropic etching, etch back using anisotropic etching, planarization embedding using CMP, or various combinations may be used.
[0249]
Further, a silicon nitride film 2330 is deposited to a thickness of about 200 to 2000 nm as a fifth insulating film.
[0250]
Subsequently, using the resist R2 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 336 and 357), the silicon nitride film 2315 as the second insulating film and the third insulating film are formed by reactive ion etching, for example. A silicon oxide film 2424 as a film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, a silicon oxide film 2423 as a third insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and a third insulating film A p-type silicon substrate is formed by sequentially etching a silicon oxide film 2422, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, a silicon oxide film 2421 as a third insulating film, and a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film. 2100 is exposed (FIGS. 337 and 358). At this time, the silicon nitride film 2321 which is the fourth insulating film may remain.
[0251]
Next, after removing the resist R 2, the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424 that are third insulating films are removed by, for example, isotropic etching to expose the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110.
[0252]
Thereafter, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth insulating film, for example, a thermal oxide film 2450 having a thickness of 10 to 100 nm (FIGS. 338 and 359).
[0253]
Next, the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film around each island-shaped semiconductor layer 2110 is removed by etching, for example, by isotropic etching, and then each island-shaped semiconductor layer is utilized using oblique ion implantation as necessary. Channel ion implantation is performed on the side wall of 2110. For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 5 to 45 °, boron 1 × 1011~ 1x1013/ Cm2About a dose. In channel ion implantation, it is preferable to implant from multiple directions of the island-shaped semiconductor layer 2110 because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the introduction of impurities from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is covered with the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film, or the island-shaped semiconductor layer 2110 may be used. May be introduced at the time of formation, or impurities may be introduced into the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, 2424 which are the third insulating films, and the silicon oxide films 2421, 2422, 2423 which are the third insulating films. , 2424 may be removed by introducing heat into the island-shaped semiconductor layer 2110 by heat treatment or the like, and the means is not limited as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is the same.
[0254]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2460 is formed as a tenth insulating film that becomes a tunnel oxide film of about 10 nm, for example, around each island-shaped semiconductor layer 2110 by using, for example, a thermal oxidation method (FIGS. 339 and 360). At this time, the tunnel oxide film is not limited to the thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
[0255]
Next, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm (FIGS. 340 and 361).
[0256]
Using the silicon nitride films 2314, 2313, and 2312 as the second insulating film as a mask, the polycrystalline silicon film 2510 as the first conductive film is converted into the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film by anisotropic etching, for example. , 2512, 2513, and 2514 (FIGS. 341 and 362).
[0257]
Next, the silicon nitride films 2312, 2313, and 2314 that are the second insulating films and the silicon nitride film 2321 that is the fourth insulating film are selectively removed, and the polycrystalline silicon that is the divided first conductive film Impurities are introduced into the island-shaped semiconductor layer 2110 and the semiconductor substrate 2100 in self-alignment with the films 2511, 2512, 2513, and 2514. For example, arsenic 1 × 10 as an N-type impurity diffusion layer of 2710 to 2724 using solid phase vapor phase diffusion18~ 1x10twenty one/ CmThreeIt is formed with a moderate dose. At this time, the impurity concentration of the impurity diffusion layer 2710 serving as the first wiring layer may be adjusted by an ion implantation method or the like (FIGS. 342 and 363). For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 0 to 7 °, and phosphorus of 1 × 1013~ 1x1015/ Cm2About a dose.
[0258]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film. Next, a silicon oxide film 2470 that is an eleventh insulating film is buried in the third groove 2230 so as to bury a polycrystalline silicon film 2511 that is a first conductive film that is anisotropically etched (see FIG. 343 and FIG. 343). 364). At this time, the gap between the polycrystalline silicon films 2511 and 2512 as the first conductive film, the gap between the polycrystalline silicon films 2512 and 2513 as the first conductive film, and the polycrystalline silicon film as the first conductive film A silicon oxide film 2470 which is an eleventh insulating film is buried in a gap between 2513 and 2514.
[0259]
Thereafter, the surfaces of the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 as the first conductive film and the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film on the inner wall of the third groove portion 2230 become the twelfth insulating film. For example, a silicon nitride film 2350 is deposited to 5 to 50 nm, and a sidewall is formed by, for example, anisotropic etch back (FIGS. 344 and 365).
[0260]
Subsequently, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is etched back by, for example, isotropic etching to the extent that the side portion of the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film is exposed. For example, a polycrystalline silicon film 2521 to be a second conductive film is deposited by 15 to 150 nm.
[0261]
Thereafter, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is etched back by anisotropic etching, for example, and then the eleventh insulating film is self-aligned with the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film. The silicon oxide film 2470 which is a film and the p-type silicon substrate 2100 which is a semiconductor substrate are sequentially etched, a second groove 2220 is formed in the p-type silicon substrate 2100, and the impurity diffusion layer 2710 is separated. That is, the isolation part of the first wiring layer is formed in a self-aligned manner with the isolation part of the second conductive film.
[0262]
Subsequently, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is etched back to the extent that it can come into contact with the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film to form a selection gate (FIGS. 345 and 366). At this time, the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 is set to a predetermined value or less in advance in the direction AA ′ in FIG. Formed as a second wiring layer.
[0263]
Thereafter, as the eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2471 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm, and the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is buried by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. In addition, a silicon oxide film 2471 which is an eleventh insulating film is buried in the third groove 2230. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is adjusted so that the polycrystalline silicon film 2512 as the second conductive film can be exposed in the future.
[0264]
Thereafter, the sidewall of the silicon nitride film 2350 as the twelfth insulating film is removed by isotropic etching, and an interlayer insulating film 2612 is formed on the exposed surfaces of the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 as the first conductive film. Form. The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. The ONO film can be formed in the same manner as in Production Example 1.
[0265]
Subsequently, a polycrystalline silicon film 2522 serving as a second conductive film is similarly deposited to a thickness of 15 to 150 nm and etched back, so that an interlayer insulating film 2612 is formed on the side of the polycrystalline silicon film 2512 serving as the first conductive film. A polycrystalline silicon film 2522 which is a second conductive film is disposed via At this time, by setting the AA ′ direction in FIG. 1 below a predetermined value in advance, it is formed as a third wiring layer that becomes a control gate line continuous in that direction without using a mask process. (FIGS. 346 and 367).
[0266]
By repeating in the same manner, the polycrystalline silicon film 2523 as the second conductive film is arranged on the side of the polycrystalline silicon film 2513 as the first conductive film with the interlayer insulating film 2613 interposed therebetween (FIGS. 347 and 368). .
[0267]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2472 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film. Subsequently, the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is formed in the third groove portion 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2522 as the second conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is adjusted so that the polycrystalline silicon film 2522 as the second conductive film can be exposed in the future. In the polycrystalline silicon film 2514 which is the uppermost first conductive film, it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film, similarly to the polycrystalline silicon film 2511 which is the lowermost first conductive film. Then, the polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film is etched back.
[0268]
Subsequently, in order to expose the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film, the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film are formed by, for example, isotropic etching. The silicon oxide film 2475 as the eleventh insulating film is deposited to a thickness of 100 to 500 nm on the polycrystalline silicon film 2524 as the second conductive film, and the fourth conductive film is formed by etch back or CMP. The upper part of the polycrystalline silicon film 2540 is exposed, and the fourth wiring layer 2840 is connected to the upper part of the island-shaped semiconductor layer 2110 so that the direction intersects with the second or third wiring layer.
[0269]
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique to form a contact hole and a metal wiring. Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0270]
In this manufacturing example, a semiconductor substrate or a polycrystalline silicon film such as a silicon nitride film 2321 which is a fourth insulating film, a silicon nitride film 2330 which is a fifth insulating film, and a silicon nitride film 2350 which is a twelfth insulating film. The film formed on the surface may be a multilayer film of silicon oxide film / silicon nitride film from the silicon surface side.
[0271]
Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0272]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. This is possible only when the island-like semiconductor layers are not symmetrically arranged. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask.
[0273]
On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning step by photolithography.
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0274]
Production Example 12
In this manufacturing example, in order to obtain a structure in which the direction of the first wiring layer and the direction of the fourth wiring layer are parallel to each other in a method in which a region in which the charge storage layer is formed in advance by a multilayer film including multiple layers is defined. The example of a specific manufacturing process of is shown.
[0275]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 374 to 384 and 385 to 395 are sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG.
[0276]
First, in this manufacturing example, the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 as the first conductive film and the silicon nitride films 2340, 2342, 2343, 2344 as the sixth insulating films on the inner wall of the third groove 2230, the first For example, a silicon nitride film 2250 to be a twelfth insulating film, for example, 5 to 50 nm is deposited on the surface of the silicon oxide film 2470 which is the eleventh insulating film, and a sidewall is formed by, for example, anisotropic etch back.
[0277]
Subsequently, the silicon oxide film 2470 that is the eleventh insulating film is etched to the extent that the side portion of the polycrystalline silicon film 2511 that is the first conductive film is exposed, for example, until it is etched back by isotropic etching. 1 (FIGS. 83 to 104 and FIGS. 116 to 137).
[0278]
Thereafter, for example, a polycrystalline silicon film 2550 serving as a fifth conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm (FIGS. 374 and 385).
[0279]
Thereafter, for example, a silicon nitride film 2390 is deposited to a thickness of 100 to 300 nm as a nineteenth insulating film by a CVD method (FIGS. 375 and 386). At this time, as shown in FIG. 375, the film thickness is such that the third groove 2230 only in the direction in which the interval between the semiconductor layers 2110 is narrow is filled with the silicon nitride film 2390 which is the nineteenth insulating film.
[0280]
Subsequently, an etch back corresponding to the thickness of the silicon nitride film 2390 which is the nineteenth insulating film deposited by isotropic etching is performed (FIGS. 376 and 387). At this time, as shown in FIG. 376, the upper end portion of the polycrystalline silicon film 2550 as the fifth conductive film is exposed, but the third groove portion 2230 only in the direction in which the interval between the semiconductor layers 2110 is narrow is the nineteenth insulating film. In this state, the silicon nitride film 2390 is buried.
[0281]
Next, a silicon oxide film 2493 is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm as a twentieth insulating film (FIGS. 377 and 388). At this time, as shown in FIG. 388, the third groove 2230 only in the direction in which the distance between the semiconductor layers 2110 is wide is filled with the silicon oxide film 2490 which is the sixteenth insulating film.
[0282]
Subsequently, etch back corresponding to the thickness of the deposited silicon oxide film 2493, which is the twentieth insulating film, is performed, and silicon, which is the nineteenth insulating film, remaining in the third groove portion 2230 in FIG. The nitride film 2390 is removed by isotropic etching, and the polycrystalline silicon film 2550 which is the fifth conductive film is etched back by anisotropic etching. At this time, as shown in FIG. 389, the upper end portion of the polycrystalline silicon film 2550, which is the fifth conductive film only in the direction in which the distance between the semiconductor layers 2110 is wide, is exposed and removed, but the third groove portion 2230 is formed in the twentieth portion. Therefore, the lower end portion of the polycrystalline silicon film 2550 which is the fifth conductive film is not removed.
[0283]
Subsequently, a second groove 2220 is formed in the semiconductor substrate 2100 using the polycrystalline silicon film 2550 having a sidewall shape as a mask (FIGS. 378 and 389).
[0284]
Next, a silicon oxide film 2470 which is an eleventh insulating film is buried in the second groove portion 2220. Thereafter, the same process as in Production Example 1 (FIGS. 110 to 114 and 143 to 147) is performed (FIGS. 379 and 390). Thus, a semiconductor having a memory function depending on a charge state stored in a charge storage layer having a polycrystalline silicon film serving as a first conductive film in which the first wiring layer and the fourth wiring layer 2840 are parallel to each other as a floating gate. A storage device is realized.
[0285]
In this manufacturing example, a film formed on the surface of a semiconductor substrate or a polycrystalline silicon film, such as the silicon nitride film 2390 which is the nineteenth insulating film, is a composite of silicon oxide film / silicon nitride film from the silicon surface side. It may be a layer film.
[0286]
In this manufacturing example, the third groove 2230 is opened only in the direction in which the interval between the semiconductor layers 2110 is narrow without using a mask, and the separation groove of the first wiring layer is formed in the semiconductor substrate 2100.
[0287]
On the other hand, for example, the separation groove of the first wiring layer may be formed by a resist patterning process by photolithography. This manufacturing example is shown below.
[0288]
In this manufacturing example, a polycrystalline silicon film 2510 which is a first conductive film, for example, a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and a silicon nitride film 2330 which is a fifth insulating film and a sixth insulating film are formed. Using the silicon nitride films 2340, 2342, 2343, and 2344 as films as masks, the polycrystalline silicon film 2510 as the first conductive film is converted into the polycrystalline silicon films 2511 and 2512 as the first conductive film by anisotropic etching, for example. 2513 and 2514 are the same as in Production Example 1 (FIGS. 83 to 101 and FIGS. 116 to 134).
[0289]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2493 is deposited to a thickness of about 100 to 300 nm as a twentieth insulating film by a CVD method (FIGS. 380 and 391).
[0290]
Subsequently, the silicon oxide film 2493, which is the twentieth insulating film, is etched by reactive ion etching using the resist R4 patterned by a known photolithography technique as a mask.
[0291]
Next, anisotropic etching is performed using the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film, the silicon oxide film 2411 as the first insulating film, and the silicon oxide film 2493 as the twentieth insulating film as a mask. As a result, a second groove 2220 is formed in the semiconductor substrate 2100 (FIGS. 381 and 392).
[0292]
Next, an oxide film 2470 which is an eleventh insulating film is buried in the second groove 2220.
[0293]
Thereafter, the same process as in Production Example 1 (FIGS. 110 to 114 and 143 to 147) is performed (FIGS. 382 and 393). Thus, a semiconductor memory having a memory function depending on a charge state stored in a charge storage layer having a polycrystalline silicon film serving as a first conductive film in which the first wiring layer and the fourth wiring layer are parallel as a floating gate. The device is realized.
[0294]
As another method, until the silicon oxide film 2493 which is the twentieth insulating film is etched by reactive ion etching using the resist R4 patterned by a known photolithography technique as a mask, FIG. 380 and FIG. Same as 391.
[0295]
Thereafter, the silicon oxide film 2493 which is the twentieth insulating film partially remaining in the third groove 2230 is removed by isotropic etching, and the direction of FIG. 383 is the twentieth insulating film in the third groove 2230. The silicon oxide film 2493 is not left, and the silicon oxide film 2493 which is the twentieth insulating film is left in the third groove 2230 in the direction of FIG. 394 (FIGS. 383 and 394).
[0296]
Subsequently, anisotropic etching is performed using the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film, the silicon oxide film 2411 as the first insulating film, and the silicon oxide film 2493 as the twentieth insulating film as a mask. As a result, the second groove 2220 is formed in the semiconductor substrate 2100 (FIGS. 384 and 395).
[0297]
Next, a silicon oxide film 2470 which is an eleventh insulating film is buried in the second groove 2220.
[0298]
Thereafter, the same process as in Production Example 1 (FIGS. 110 to 114 and FIGS. 143 to 147) is performed. Thus, a semiconductor memory having a memory function depending on a charge state stored in a charge storage layer having a polycrystalline silicon film serving as a first conductive film in which the first wiring layer and the fourth wiring layer are parallel as a floating gate. The device is realized.
[0299]
Production Example 13
An example of a specific manufacturing process for obtaining a structure in which the first wiring layer is common to the memory array in a technique in which a region in which the charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of a plurality of layers will be described.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 396 to 397 and 398 to 399 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1 showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0300]
In this manufacturing example, the second groove portion 2220 is not formed in the semiconductor substrate 2100, and the process related to this is omitted from the manufacturing example 1 (FIGS. 83 to 114 and FIGS. 116 to 147).
As a result, at least the first wiring layer in the array is shared without being divided, and has a memory function depending on the charge state stored in the charge storage layer using the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate. A semiconductor memory device is realized.
[0301]
Production Example 14
An example of a specific manufacturing process for obtaining a structure in which the surface area of the floating gate is increased will be described in a method in which a region in which the charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers is defined.
[0302]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 400 to 403 and 404 to 407 are sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
As shown in FIGS. 400 to 403 and 404 to 407, the polycrystalline silicon film 2510, which is the first conductive film covered with the semiconductor layer 2110, is uniform along the concave shape in which the floating gate is defined. To deposit. This increases the junction capacitance of the control gate.
[0303]
Production Example 15
An example of a manufacturing process in which the lengths in the vertical direction of the gates of these transistors are different in a method in which a region in which a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers will be described.
[0304]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 408 to 411 and FIGS. 412 to 415 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1 showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0305]
The length in the direction perpendicular to the semiconductor substrate 2100 of the polycrystalline silicon films 2511 to 2514 which are the first conductive films to be the gates or select gates of the memory cells is shown in FIGS. 408 to 409 and FIGS. 412 to 413. As shown in FIGS. 410 to 411 and FIGS. 414 to 415, even if the gate lengths of the polycrystalline silicon films 2512 and 2513 which are the first conductive films are different, Even if the selection gate lengths of the crystalline silicon films 2511 and 2514 are different, the lengths in the vertical direction of the polycrystalline silicon films 2511 to 2514 which are the first conductive films may not be the same length.
[0306]
Production Example 16
A specific example of a manufacturing process in which the shape of the island-like semiconductor layer is different in a method in which a region in which the charge storage layer is formed in advance by a multilayer film including multiple layers will be described.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 416 to 417 and 418 to 419 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0307]
When the first groove 2210 is formed by reactive ion etching, as shown in FIGS. 416 and 418, even if the outer shapes of the upper and lower ends of the semiconductor layer 2110 are different, as shown in FIGS. The horizontal position of the upper end portion and the lower end portion of the semiconductor layer 2110 may be shifted.
[0308]
For example, when the island-like semiconductor layer 2110 has a circular shape as shown in FIG. 1, it has a conical shape in FIGS. 416 and 418, and an oblique cylinder in FIGS. 417 and 419.
[0309]
Further, the shape of the island-shaped semiconductor layer 2110 is not particularly limited as long as memory cells can be arranged in series in a direction perpendicular to the semiconductor substrate 2100.
[0310]
Production Example 17
A specific example of a manufacturing process in which the bottom shape of the island-like semiconductor layer is different in a method in which a region in which the charge storage layer is formed in advance by a multilayer film including multiple layers will be described.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 420 to 427 and 428 to 435 are sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0311]
The bottom shape of the first groove 2210 may have a partially or entirely rounded inclined structure as shown in FIGS. 420 and 428, 424 and 432, 426 and 434.
[0312]
Thereafter, the semiconductor memory device shown in FIGS. 421 and 429, FIGS. 425 and 433, FIGS. 427 and 435 is formed by a method according to Manufacturing Example 1. Here, even if the lower end portion of the polycrystalline silicon film 2511 serving as the first conductive film reaches the inclined portion of the bottom portion of the first groove 2210, the lower end portion of the polycrystalline silicon film 2511 serving as the first conductive film. However, it does not have to go to the inclined portion at the bottom of the first groove 2210.
[0313]
Further, as shown in FIGS. 422 to 423 and FIGS. 430 to 431, the bottom shape of the first groove 2210 having a lattice pattern may have an inclined structure.
[0314]
Production Example 18
A specific manufacturing process for forming a sidewall of a silicon oxide film on the inner side of a hole-like groove in which an island-like semiconductor layer is formed in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers An example is shown.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 436 to 437 and 438 to 439 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG.
[0315]
As shown in FIGS. 436 and 438, after forming a hole, a silicon oxide film 2495, for example, is deposited as a twenty-third insulating film by CVD, for example, 2-20 nm inside the hole, for example, anisotropic. A side wall is formed inside the hole by etching. As a result, when the island-shaped semiconductor layer is formed by selective epitaxial silicon growth from the semiconductor substrate, the island-shaped semiconductor layer is not in contact with the silicon nitride film, and nitridation of the island-shaped semiconductor layer can be prevented (FIGS. 437 and 439).
[0316]
Production Example 19
An example of a specific manufacturing process in which the shape of the polycrystalline silicon film deposited on the base step portion is made different in the method in which the region where the charge storage layer is formed in advance by the multilayer film composed of a plurality of layers is shown.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 440 to 445 and 446 to 451 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1 showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0317]
As shown in FIGS. 440 to 441 and FIGS. 446 to 447, FIGS. 442 to 443, and FIGS. 448 to 449, the polycrystalline silicon film 2510 which is the first conductive film covered with the semiconductor layer 2110 You may exhibit the structure deposited uniformly along the bottom shape of the one groove part 2210. FIG. Further, as shown in FIGS. 444 and 450, 445 and 451, a structure in which the first groove 2210 is partially unevenly deposited may be exhibited depending on the bottom shape.
[0318]
Production Example 20
A specific example of a manufacturing process in the case where there is no polycrystalline silicon film 2540 as a fourth conductive film in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers will be described.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 452 to 453 and FIGS. 454 to 455 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
The semiconductor memory device shown in FIGS. 452 to 453 and FIGS. 454 to 455 is formed by a method according to Manufacturing Example 1.
[0319]
Production Example 21
A specific manufacturing process in which a hole-like groove portion in which an island-like semiconductor layer is formed by a photoresist mask is misaligned with respect to a floating gate in a technique in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers An example is shown.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 456 to 458 and 459 to 461 are sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0320]
As shown in FIGS. 456 to 458 and FIGS. 459 to 461, the charge storage region defined by the semiconductor layer 2110 and the resist R2 defined by the resist R1 is not necessarily symmetrical due to the misalignment of the resists R1 and R2. The semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer even if it is not formed in a symmetric shape.
[0321]
Production Example 22
After defining the region where the charge storage layer is formed in advance by the multilayer film consisting of multiple layers, the island-like semiconductor layer, the floating gate and the control gate are formed in a self-aligned manner from the same mask, and the hole-like groove is opened. An island-shaped semiconductor layer is formed in a columnar shape by selective epitaxial silicon growth, and a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer on a side wall of the island-shaped semiconductor layer and in a region where the charge storage layer is formed. In the semiconductor memory device in which the floating region is electrically floated with respect to the substrate and the active region of each memory cell is electrically floated, select gate transistors are disposed on the top and bottom of the island-shaped semiconductor layer, A plurality of, for example, two memory transistors are disposed between the select gate transistors, and each of the memory transistors includes a tunnel oxide film and a floating oxide film. The present invention has a structure in which gates are formed in a lump, each transistor is connected in series along the island-like semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the selection gate transistor is equal to the gate insulating film thickness of the memory transistor. The embodiment will be described.
[0322]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 462 to 469 and 470 to 477 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1 showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0323]
An insulating film containing an impurity is formed on the surface of the p-type silicon substrate 2100 by a CVD method. For example, arsenic 1 × 10 as a first insulating film18~ 1x10twenty two/ CmThreeA silicon oxide film 2411 containing a certain amount of impurities is deposited to a thickness of 50 to 500 nm. At this time, the insulating film containing impurities may be introduced into the insulating film by ion implantation after the insulating film is deposited by a CVD method. For example, after depositing a silicon oxide film 2411 as a first insulating film by 50 to 500 nm, arsenic 1 × 10 at an implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 0 to 45 °.14~ 1x1016/ Cm2About a dose is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film by ion implantation may not be performed immediately after the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film is deposited. When an impurity is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film by ion implantation, the implantation inclination angle is not limited as long as a desired impurity concentration can be obtained. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 as the first insulating film is not limited to ion implantation, and solid phase vapor phase diffusion may be used. Thereafter, for example, a silicon nitride film 2321 is deposited as a fourth insulating film by 10 to 100 nm. Here, when the impurity introduction into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film described above is performed by ion implantation, the first insulation is performed by the ion implantation method through the silicon nitride film 2321 which is the fourth insulating film. Impurities may be introduced into the silicon oxide film 2411 which is a film.
[0324]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2421 is deposited by 50 to 500 nm as the third insulating film, and a silicon nitride film 2312 is deposited by 10 to 100 nm as the second insulating film, and the silicon oxide film 2412 as the first insulating film is deposited. Is deposited in a thickness of 50 to 500 nm.
[0325]
After sequentially forming in this way, as shown in FIGS. 462 and 470, as a first insulating film, for example, a silicon oxide film 2415 is deposited by 50 to 500 nm, and then a silicon nitride film 2325 as a fourth insulating film is formed by 10 For example, a silicon oxide film 2480 is deposited to a thickness of 100 to 1000 nm as the fourteenth insulating film.
[0326]
Subsequently, using the resist R1 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 462 and 470), the silicon oxide film 2480 and the fourth insulating film, which are fourteenth insulating films, are formed by reactive ion etching, for example. A silicon nitride film 2315 as a first insulating film, a silicon nitride film 2315 as a second insulating film, a silicon oxide film 2424 as a third insulating film, and a second insulating film A silicon nitride film 2314, a silicon oxide film 2423 as a third insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, a silicon oxide film 2422 as a third insulating film, and a silicon as a second insulating film A nitride film 2312; a silicon oxide film 2421 as a third insulating film; a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film; Forming a fourth groove 2240 are sequentially etched silicon oxide film 2411 is an insulating film (FIG. 463 and FIG. 471).
[0327]
After removing the resist R1, the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded in the fourth groove 2240. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 2100 located at the bottom of the fourth groove 2240 to form a sixth groove 2260 (FIGS. 464 and 472). At this time, the island-shaped semiconductor layer 2110 may be grown on the upper surface of the silicon nitride film 2325 which is the fourth insulating film, or is epitaxially grown at least to the side of the silicon oxide film 2415 which is the first insulating film. Alternatively, after the semiconductor layer is selectively epitaxially grown, it does not reach the lower surface of the silicon nitride film 2315 which is the fourth insulating film by etch back using isotropic etching or etch back using anisotropic etching. Etchback is performed to the extent to form the island-shaped semiconductor layer 2110 described above. Further, the island-shaped semiconductor layer 2110 may be formed by combining the etch-back after planarizing and embedding the island-shaped semiconductor layer 2110 using CMP.
[0328]
Thereafter, for example, a polycrystalline silicon film 2540 is deposited to a thickness of about 100 to 300 nm as the fourth conductive film, etched back to remain at the bottom of the sixth groove 2260, and further, the fifth groove 2260 has a fifth After a silicon nitride film 2330 is deposited as an insulating film to a thickness of about 200 to 2000 nm, etch back using isotropic etching or anisotropic etching, planarization embedding using CMP, or the like is performed. At this time, at least the silicon oxide film 2480 which is the fourteenth insulating film is exposed (FIGS. 465 and 473).
[0329]
Subsequently, the silicon oxide film 2480 as the fourteenth insulating film is selectively removed, and after removing the silicon oxide film 2480 as the fourteenth insulating film by, for example, isotropic etching, the fifteenth insulating film is removed. After a silicon nitride film 2370 is deposited to a thickness of about 20 to 200 nm as a film, a sidewall is formed on the sidewall of the silicon nitride film 2330 which is the fifth insulating film by using anisotropic etching. Using the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2370 as the fifteenth insulating film as a mask, for example, by reactive ion etching, the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, The silicon oxide film 2415 that is the insulating film is sequentially etched to expose the silicon nitride film 2315 that is the second insulating film. At this time, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film may be etched until the silicon oxide film 2424 as the third insulating film is exposed.
[0330]
Subsequently, a silicon nitride film 2340 is deposited as a sixth insulating film to a thickness of about 5 to 50 nm, and a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film and a fourth conductive film are formed using anisotropic etching, for example. A silicon nitride film 2340 which is a sixth insulating film having a sidewall shape is disposed on the side walls of the crystalline silicon film 2540, the silicon nitride film 2325 which is the fourth insulating film, and the silicon oxide film 2415 which is the first insulating film. (FIGS. 467 and 475). At this time, the silicon oxide film 2415 containing impurities as the first insulating film is replaced with the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film, and the silicon as the sixth insulating film. The nitride film 2340 is isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110 (FIGS. 468 and 476).
[0331]
Thereafter, the same process as in Manufacturing Example 1 (FIGS. 90 to 114 and FIGS. 124 to 147) is performed to form an interlayer insulating film and a contact hole and a metal wiring by a known technique.
[0332]
Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0333]
In this manufacturing example, a semiconductor substrate or polycrystalline silicon such as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film, and a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film. The film formed on the surface of the film may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
[0334]
Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0335]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. This is possible only when the island-like semiconductor layers are not symmetrically arranged. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask. On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning step by photolithography.
[0336]
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0337]
Production Example 23
In the semiconductor memory device formed in this embodiment, a region in which a charge storage layer is formed in advance is defined by a multi-layered film, and then the island-shaped semiconductor layer, the floating gate, and the control gate are self-aligned from the same mask. The island-shaped semiconductor layer is formed in a column shape by selective epitaxial silicon growth in the opened hole-shaped groove, and is floated as a tunnel oxide film and a charge storage layer in the region where the charge storage layer is formed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer In a semiconductor memory device in which a gate is formed, the island-shaped semiconductor layer is electrically floated with respect to a semiconductor substrate, and an active region of each memory cell is electrically common, A selection gate transistor is arranged at the bottom, and a plurality of memory transistors, for example two, are arranged between the selection gate transistors. The tunnel oxide film and the floating gate of the star are formed together, and each transistor is connected in series along the island-like semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the selection gate transistor is the gate insulating film thickness of the memory transistor. An embodiment of the present invention having the same structure as will be described.
[0338]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 478 to 516 and FIGS. 517 to 555 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0339]
First, for example, arsenic 1 × 10 as a first insulating film that becomes an insulating film containing impurities on the surface of the p-type silicon substrate 2100 by a CVD method.18~ 1x10twenty two/ CmThreeA silicon oxide film 2411 containing a certain amount of impurities is deposited to a thickness of 50 to 500 nm. At this time, the insulating film containing impurities may be introduced into the insulating film by ion implantation after the insulating film is deposited by a CVD method. For example, after depositing a silicon oxide film 2411 as a first insulating film by 50 to 500 nm, arsenic 1 × 10 at an implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 0 to 45 °.14~ 1x1016/ Cm2About a dose is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film by ion implantation may not be performed immediately after the silicon oxide film 2411 that is the first insulating film is deposited. When an impurity is introduced into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film by ion implantation, the implantation inclination angle is not limited as long as a desired impurity concentration can be obtained. Further, the introduction of impurities into the silicon oxide film 2411 as the first insulating film is not limited to ion implantation, and solid phase vapor phase diffusion may be used.
[0340]
Thereafter, for example, a silicon nitride film 2321 is deposited as a fourth insulating film by 10 to 100 nm. Here, when the impurity introduction into the silicon oxide film 2411 which is the first insulating film described above is performed by ion implantation, the first insulating film is formed by ion implantation over the silicon nitride film 2321 which is the fourth insulating film. Impurities may be introduced into the silicon oxide film 2411.
[0341]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2421 is deposited by 50 to 500 nm as a third insulating film, and a silicon nitride film 2312 is deposited by 10 to 100 nm as a second insulating film, and a silicon oxide film 2412 as a first insulating film is formed. Deposit 50-500 nm.
[0342]
After sequentially forming in this way, as shown in FIGS. 478 and 517, as a first insulating film, for example, a silicon oxide film 2415 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and then a silicon nitride film 2325 which is a fourth insulating film is formed to 100. A silicon nitride film 2325, which is a fourth insulating film, is formed by reactive ion etching, for example, by using as a mask a resist R1 deposited by ˜1000 nm and then patterned by a known photolithography technique (FIGS. 479 and 518). , A silicon oxide film 2415 as a first insulating film, a silicon nitride film 2315 as a second insulating film, a silicon oxide film 2424 as a third insulating film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, A silicon oxide film 2423 as a third insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and a third insulating film A silicon oxide film 2422, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, a silicon oxide film 2421 as a third insulating film, a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film, and silicon as a first insulating film The oxide film 2411 is sequentially etched to form a fourth groove 2240 (FIGS. 480 and 519).
[0343]
After removing the resist R1 (FIGS. 481 and 520), the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded in the fourth groove 2240. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 2100 located at the bottom of the fourth groove 2240 (FIGS. 482 and 521).
[0344]
Further, the island-like semiconductor layer 2110 is planarized with respect to the silicon nitride film 2325 which is the fourth insulating film (FIGS. 483 and 522). At this time, etch back using isotropic etching, etch back using anisotropic etching, planarization embedding using CMP, or various combinations may be used.
[0345]
The silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film is etched back by, for example, anisotropic etching to form a seventh groove 2270 (FIGS. 484 and 523).
[0346]
Thereafter, a silicon oxide film 2490 is deposited to a thickness of about 20 to 200 nm as a sixteenth insulating film in the seventh groove 2270, and etched back by anisotropic etching, for example, and a sidewall is formed on the side of the island-shaped semiconductor layer 2110. (FIGS. 485 and 524).
[0347]
Subsequently, as a seventeenth insulating film in the seventh groove 2270, for example, a silicon nitride film 2380 is deposited to a thickness of about 20 to 200 nm, and etched back by, for example, anisotropic etching, and the seventeenth groove 2270 is in the seventeenth groove 2270. A silicon nitride film 2380 which is an insulating film is buried.
[0348]
Subsequently, the island-shaped semiconductor layer 2110 is etched back by anisotropic etching, for example, to form an eighth groove 2280. At this time, the etch back may be performed to the extent that a part of the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film is exposed, the etch back may be performed to the extent that it is not exposed, or the first insulating film It suffices if the island-shaped semiconductor layer 2110 remains on the side portion of the silicon oxide film 2415 (FIGS. 487 and 526).
[0349]
Thereafter, the silicon oxide film 2490, which is the sixteenth insulating film, is selectively removed by, for example, isotropic etching (FIGS. 488 and 527), and a fourth conductive film is formed in the eighth groove 2280 as, for example, polycrystalline. A silicon film 2540 is deposited to a thickness of about 100 to 300 nm, and is embedded in the eighth groove 2280 later using CMP (FIGS. 489 and 528).
[0350]
Using the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film as a mask, the silicon nitride film 2380 as the seventeenth insulating film, the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, and the silicon oxide film as the first insulating film 2415 is sequentially etched by, for example, anisotropic etching to form a third groove 2230 (FIGS. 490 and 529).
[0351]
Subsequently, a silicon nitride film 2340 is deposited to a thickness of about 5 to 50 nm as a sixth insulating film, and the fourth conductive film is a polycrystalline silicon film 2540 and a fourth insulating film, for example, using anisotropic etching. A silicon nitride film 2340 which is a sixth insulating film having a sidewall shape is disposed on the side walls of the silicon nitride film 2325 and the silicon oxide film 2415 which is the first insulating film (FIGS. 491 and 530). At this time, the silicon oxide film 2415 containing impurities as the first insulating film is replaced with the silicon nitride film 2325 as the fourth insulating film, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film, and the silicon as the sixth insulating film. The nitride film 2340 is isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110 (FIGS. 492 and 531).
[0352]
Subsequently, using the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film as a mask, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film and the silicon as the third insulating film are used. Oxide film 2424, silicon nitride film 2314 as the second insulating film, silicon oxide film 2423 as the third insulating film, silicon nitride film 2313 as the second insulating film, silicon oxide film as the third insulating film 2422 and the silicon nitride film 2312 as the second insulating film are sequentially etched to form the third groove 2230 so that the silicon oxide film 2421 as the third insulating film is exposed (FIGS. 492 and 531).
[0353]
Thereafter, the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424, which are third insulating films, are removed by, for example, isotropic etching to expose the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110 (FIGS. 493 and 532).
[0354]
Thereafter, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form, for example, a thermal oxide film 2450 having a thickness of 10 to 100 nm, which becomes a ninth insulating film.
[0355]
Next, the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film around each island-shaped semiconductor layer 2110 is removed by etching, for example, by isotropic etching, and then each island-shaped semiconductor layer is utilized using oblique ion implantation as necessary. Channel ion implantation is performed on the side wall of 2110. For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 5 to 45 °, boron 1 × 1011~ 1x1013/ Cm2About a dose. In channel ion implantation, it is preferable to implant from multiple directions of the island-shaped semiconductor layer 2110 because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the introduction of impurities from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is covered with the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film, or the island-shaped semiconductor layer 2110 may be used. May be introduced at the time of formation, or impurities may be introduced into the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, 2424 which are the third insulating films, and the silicon oxide films 2421, 2422, 2423 which are the third insulating films. , 2424 may be removed by introducing heat into the island-shaped semiconductor layer 2110 by heat treatment or the like, and the means is not limited as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is the same.
[0356]
Next, for example, a silicon oxide film 2460 is formed as a tenth insulating film that becomes a tunnel oxide film of, for example, about 10 nm around each island-shaped semiconductor layer 2110 by using, for example, a thermal oxidation method. At this time, the tunnel oxide film is not limited to the thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
[0357]
Subsequently, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm (FIGS. 494 and 533), and the fourth conductive film is a polycrystalline silicon film 2540 and a sixth insulating film. Using the silicon nitride film 2340 and the silicon nitride films 2342, 2343, and 2344, which are the second insulating films, as a mask, the polycrystalline silicon film 2510, which is the first conductive film, is formed, for example, by anisotropic etching or isotropic etching. Are divided into polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513, and 2514, which are conductive films (FIGS. 495 and 534).
[0358]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2470 of about 50 to 500 nm is deposited as the eleventh insulating film (FIGS. 496 and 535).
[0359]
Next, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is formed in the third groove 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. (FIGS. 497 and 536). At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2312 as the second insulating film is exposed.
[0360]
Thereafter, polycrystalline silicon films 2512 to 2514 that are the first conductive film on the inner wall of the third groove portion 2230, a silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film, and a silicon nitride film 2342 that is the second insulating film, 2343, 2344, and a silicon oxide film 2470 as an eleventh insulating film, for example, a silicon nitride film 2350 to be a twelfth insulating film is deposited in a thickness of 5 to 50 nm. At this time, a mask for forming a control gate line continuous in one direction without using a new photoresist mask process by setting the AA ′ direction in FIG. 1 to a predetermined value or less in advance. Are self-aligned. That is, the deposited film thickness of the silicon nitride film 2350, which is the twelfth insulating film, is set to ½ or more of the width of the third groove 2230 determined by the silicon nitride film 2340, which is the sixth insulating film. In this case, the third groove 2230 is filled with the silicon nitride film 2350 which is the twelfth insulating film only in the AA ′ direction in FIG. Note that the concave portion in which the deposited film thickness of the silicon nitride film 2350 as the twelfth insulating film is determined by the polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513, and 2514 as the first conductive film is the silicon as the twelfth insulating film. The film thickness is set so that it is not completely filled with the nitride film 2350 (FIGS. 498 and 537).
[0361]
Subsequently, the silicon nitride film 2350, which is the twelfth insulating film, is etched back by anisotropic etching, for example, so that the silicon oxide film 2470, which is the eleventh insulating film, is exposed as shown in FIG. Form side walls. At this time, as shown in FIG. 499, the third groove 2230 in the A-A ′ direction of FIG. 1 is filled with the silicon nitride film 2350 which is the twelfth insulating film.
[0362]
Next, the silicon oxide film 2470 as the eleventh insulating film is etched back by, for example, isotropic etching to the extent that the side portion of the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film is exposed (FIG. 500). Then, for example, a polycrystalline silicon film 2521 to be a second conductive film is deposited by 15 to 150 nm.
[0363]
Thereafter, the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is etched back by, for example, anisotropic etching (FIGS. 501 and 540), and then, as shown in FIG. A silicon nitride film 2321 that is a fourth insulating film, a silicon oxide film 2411 that is a first insulating film, and a p-type silicon substrate 2100 that is a semiconductor substrate are sequentially etched in a self-aligned manner with a polycrystalline silicon film 2521 to form a p-type. A second groove 2220 is formed in the silicon substrate 2100 and the impurity diffusion layer 2710 is separated.
[0364]
That is, the isolation part of the first wiring layer is formed in a self-aligned manner with the isolation part of the second conductive film (FIGS. 502 and 541). At this time, the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 is set to a predetermined value or less in advance in the direction AA ′ in FIG. Formed as a second wiring layer.
[0365]
Thereafter, the silicon nitride film 2350 as the twelfth insulating film on the surfaces of the polycrystalline silicon films 2512, 2513, and 2514 as the first conductive film is removed by isotropic etching (FIGS. 503 and 542). That is, the surfaces of the polycrystalline silicon films 2512, 2523, and 2514 that are the first conductive films are exposed by performing isotropic etching corresponding to the deposited film thickness of the silicon nitride film 2350 that is the twelfth insulating film. Can do. At this time, as shown in FIG. 503, the third groove 2230 in the A-A ′ direction of FIG. 1 is filled with the silicon nitride film 2350 which is the twelfth insulating film.
[0366]
Subsequently, as an eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2471 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm, and a polycrystalline silicon film 2521 that is a second conductive film is buried by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. In this manner, the silicon oxide film 2471 which is the eleventh insulating film is buried in the second groove portion 2220 and the third groove portion 2230 (FIGS. 504 and 543). At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2312 as the second insulating film is exposed.
[0367]
Next, an interlayer insulating film 2612 is formed on the exposed surfaces of the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 which are the first conductive films (FIGS. 505 and 544). The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. The ONO film can be formed in the same manner as in Production Example 1.
[0368]
Subsequently, a polycrystalline silicon film 2520 to be the second conductive film is similarly deposited by 15 to 150 nm (FIGS. 506 and 545).
[0369]
A silicon oxide film 2472 that is an eleventh insulating film is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm, and is then passed through a polycrystalline silicon film 2520 and an interlayer insulating film 2612 that are second conductive films by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Then, the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is buried in the third groove 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2513 as the first conductive film (FIGS. 507 and 546).
[0370]
Next, using the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film as a mask to expose the polycrystalline silicon film 2514 as the first conductive film, the polycrystalline film as the second conductive film is formed by, for example, isotropic etching. The silicon film 2520 and the interlayer insulating film 2612 are partially removed (FIGS. 508 to 509 and FIGS. 547 to 548).
[0371]
Subsequently, after removing the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film (FIGS. 510 and 549), the polycrystalline silicon films 2522 and 2523 as the second conductive film are dividedly formed by anisotropic etching, for example. To do. At this time, since the polysilicon films 2522 and 2523 which are the second conductive films are previously separated by the silicon nitride film 2350 which is the twelfth insulating film, the first conductive film is formed. Polycrystalline silicon films 2522 and 2523, which are second conductive films, can be simultaneously disposed on the sides of the polycrystalline silicon film 2512 with an interlayer insulating film 2612 interposed therebetween (FIGS. 511 and 550).
[0372]
Next, a silicon oxide film 2473, which is an eleventh insulating film, is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm (FIGS. 512 and 551), and a polycrystal which is a second conductive film is formed by anisotropic etching and isotropic etching, for example. A silicon oxide film 2473 which is an eleventh insulating film is buried in the third groove 2230 so as to bury the silicon films 2522 and 2523 (FIGS. 513 and 552). In the polycrystalline silicon film 2514 which is the uppermost first conductive film, the polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film is etched back to such an extent that it can come into contact with the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film. (FIGS. 514 and 553).
[0373]
Subsequently, a silicon oxide film 2474 as an eleventh insulating film is deposited to a thickness of 100 to 500 nm on the polycrystalline silicon film 2524 as the second conductive film, and the fourth conductive film is formed by etch back or CMP. The upper part of the polycrystalline silicon film 2540 is exposed, and the fourth wiring layer is connected to the upper part of the island-like semiconductor layer 2110 so that the direction intersects with the second or third wiring layer.
[0374]
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique to form a contact hole and a metal wiring.
[0375]
Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0376]
In this manufacturing example, the film formed on the surface of the semiconductor substrate or polycrystalline silicon film, such as the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film and the silicon nitride film 2350 as the twelfth insulating film, is on the silicon surface side. Alternatively, a multilayer film of silicon oxide film / silicon nitride film may be used. Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0377]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0378]
Production Example 24
Example of a specific manufacturing process for obtaining a structure in which a wiring layer is separated by a photolithography resist patterning process in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers Shown below.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 556 to 562 and FIGS. 563 to 569 are sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1 showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0379]
First, the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 as the first conductive film and the silicon nitride films 2340, 2342, 2343, and 2344 as the sixth insulating films on the inner wall of the third trench 2230, the eleventh insulating film For example, a silicon nitride film 2350, which becomes a twelfth insulating film, is deposited on the surface of the silicon oxide film 2470, which is 5 to 50 nm, and a sidewall is formed by, for example, anisotropic etch back.
[0380]
Subsequently, the silicon oxide film 2470 that is the eleventh insulating film is etched to the extent that the side portion of the polycrystalline silicon film 2511 that is the first conductive film is exposed, for example, until it is etched back by isotropic etching. 1 (FIGS. 83 to 104 and FIGS. 116 to 137).
[0381]
Thereafter, for example, a polycrystalline silicon film 2521 to be a second conductive film is deposited by 30 to 300 nm (FIGS. 556 and 563).
[0382]
Next, the polycrystalline silicon film 2521 that is the second conductive film is etched back by, for example, anisotropic etching, and then the second conductive film is contacted with the polycrystalline silicon film 2511 that is the first conductive film. The polycrystalline silicon film 2521 which is the second conductive film is etched back to form a selection gate (FIGS. 557 and 564).
[0383]
Subsequently, the sidewall of the silicon nitride film 2350, which is the twelfth insulating film, is removed by isotropic etching, and a silicon oxide film 2471, for example, is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film.
[0384]
Next, the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is formed in the third groove portion 2230 so as to bury the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film by, for example, anisotropic etching and isotropic etching. Embed in. At this time, the embedding depth of the silicon oxide film 2471 as the eleventh insulating film is adjusted so that a part of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is exposed.
[0385]
Subsequently, an interlayer insulating film 2612 is formed on the exposed surfaces of the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 which are the first conductive films. The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. The ONO film can be formed in the same manner as in Production Example 1.
[0386]
Next, similarly, a polycrystalline silicon film 2522 serving as a second conductive film is deposited to a thickness of 30 to 300 nm, and etched back, so that an interlayer insulating film 2612 is formed on the side of the polycrystalline silicon film 2512 serving as the first conductive film. A polycrystalline silicon film 2522 which is a second conductive film is disposed via By repeating in the same manner, the polycrystalline silicon film 2523 as the second conductive film is disposed on the side of the polycrystalline silicon film 2513 as the first conductive film with the interlayer insulating film 2613 interposed therebetween. In the polycrystalline silicon film 2514 which is the uppermost first conductive film, it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film, similarly to the polycrystalline silicon film 2511 which is the lowermost first conductive film. Then, the polycrystalline silicon film 2524 which is the second conductive film is etched back (FIGS. 558 and 565).
[0387]
Next, in order to expose the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film, the silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film are formed by isotropic etching, for example. After removing (FIGS. 559 and 566), a silicon oxide film 2474 as an eleventh insulating film is deposited on the upper layer of the polycrystalline silicon film 2524 as the second conductive film to a thickness of 100 to 500 nm. Using the resist R3 patterned by the lithography technique as a mask (FIGS. 560 and 567), the silicon oxide film 2474, which is the eleventh insulating film, is etched by, for example, reactive ion etching, and then the second conductive A polycrystalline silicon film 2524 as a film, a silicon oxide film 2473 as an eleventh insulating film, and a polycrystalline silicon film as a second conductive film. CON film 2523, interlayer capacitor film 2613, silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film, polycrystalline silicon film 2522 as the second conductive film, interlayer capacitor film 2612, silicon oxide as the eleventh insulating film A film 2471, a polycrystalline silicon film 2521 as a second conductive film, a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film, a silicon oxide film 2411 as a first insulating film, and a p-type silicon substrate 2100 as a semiconductor substrate are formed. Etching is performed sequentially to form a second groove 2220 in the p-type silicon substrate 2100 and to separate the impurity diffusion layer 2710 (FIGS. 561 and 568).
[0388]
Subsequently, a silicon oxide film 2475 which is an eleventh insulating film is deposited to a thickness of 100 to 500 nm, and an upper portion of the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film is exposed by an etch back or CMP method. The wiring layer is connected to the upper part of the island-shaped semiconductor layer 2110 so that the direction intersects with the second or third wiring layer.
[0389]
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique, and contact holes and metal wirings are formed. Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate.
[0390]
In this manufacturing example, a semiconductor substrate or polycrystalline silicon such as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film, and a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film. The film formed on the surface of the film may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
[0390]
Introduction of impurities into the polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 as the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 as the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film May be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0392]
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0393]
Production Example 25
An example of a specific manufacturing process in which impurities are introduced into the island-shaped semiconductor layer during the epitaxial growth of the island-shaped semiconductor layer in a method in which a region where the charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers is shown below. .
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 570 to 572 and 573 to 575 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1 showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0394]
In this manufacturing example, as shown in FIGS. 570 and 573, when selective epitaxial silicon is grown from a semiconductor substrate after forming holes, for example, epitaxial silicon having a high concentration of N-type impurities and a low concentration of P-type impurities are used. Are grown alternately (FIGS. 571 and 574). Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized depending on the charge state stored in the charge storage layer (FIGS. 572 and 575).
[0395]
Production Example 26
A specific example of a manufacturing process for forming an island-shaped semiconductor layer after forming a region for separating the first wiring layer and then preliminarily defining a region where the charge storage layer is formed by a multilayer film composed of multiple layers Show.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 576 to 578 and 579 to 581 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0396]
First, an insulating film containing an impurity is formed on the surface of the p-type silicon substrate 2100 by CVD, for example, arsenic 1 × 10 as a first insulating film.18~ 1x10twenty two/ CmThreeA silicon oxide film 2411 containing a certain amount of impurities is deposited to a thickness of 50 to 500 nm.
[0397]
Subsequently, using the resist R4 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 576 and 579), the silicon oxide film 2411 as the first insulating film is etched by, for example, reactive ion etching. A fourth groove 2240 is formed.
[0398]
After removing the resist R4, a silicon nitride film 2491 which is the 21st insulating film is buried in the fourth groove 2240 (FIGS. 577 and 580). Thereby, the region of the impurity diffusion layer 2710 to be the first wiring layer is defined.
[0399]
Thereafter, the semiconductor device is completed in the same manner as in Production Example 1 (FIGS. 578 and 581).
[0400]
Production Example 27
A specific manufacturing process example in which the island-shaped semiconductor layer is formed after the region in which the charge storage layer is formed in advance is defined in advance by a multilayer film including multiple layers will be described below.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 582 and 583 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, respectively, showing an EEPROM memory cell array.
[0401]
After exposing the side surface of the island-shaped semiconductor layer 2110, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth insulating film, for example, the first around the island-shaped semiconductor layer 2110 that forms the thermal oxide film 2450. In the method of Manufacturing Example 1 (FIGS. 83 to 99 and FIGS. 116 to 132) in which the thermal oxide film 2450 which is the ninth insulating film is removed by etching to form a memory cell, as shown in FIGS. For example, the thermal oxide film 2450 serving as the ninth insulating film may not be formed.
[0402]
Production Example 28
A specific example of a manufacturing process will be described below in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers is defined.
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 584 to 585 and FIGS. 586 to 587 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0403]
FIGS. 584 to 585 and FIGS. 586 to 587 show the manufacturing method 1 in which the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film at the end of the island-shaped semiconductor portion is connected to the fourth wiring layer. As described above, the polycrystalline silicon film 2540 that is the fourth conductive film may be connected to the wiring layer 2840 through the contact portion 2940.
[0404]
Production Example 29
An example of a specific manufacturing process in which impurities are introduced into the island-like semiconductor layer by using vapor phase solid phase diffusion in a method in which a region where a charge storage layer is formed in advance by a multilayer film composed of multiple layers is shown below. .
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 588 to 605 and FIGS. 606 to 623 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
[0405]
First, for example, a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film is deposited on the surface of the p-type silicon substrate 2100 by CVD to have a thickness of 10 to 100 nm.
[0406]
Subsequently, as the third insulating film, for example, a silicon oxide film 2421 is deposited by 50 to 500 nm, and as the second insulating film, for example, a silicon nitride film 2312 is deposited by 10 to 100 nm, and silicon oxide as the third insulating film is deposited. A film 2422 is deposited to 50-500 nm.
[0407]
After sequentially forming in this manner, as shown in FIGS. 588 and 606, after depositing a silicon oxide film 2424 as a third insulating film by 50 to 500 nm, a silicon nitride film 2315 as a second insulating film is formed by 20 steps. For example, a silicon oxide film 2495 is deposited to 50 to 500 nm as the twenty-third insulating film.
[0408]
Subsequently, using the resist R1 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 588 and 606), the silicon oxide film 2495, which is the twenty-third insulating film, is formed by reactive ion etching, for example. The silicon nitride film 2315 as the insulating film and the silicon oxide film 2424 as the third insulating film, the silicon nitride film 2314 as the second insulating film, the silicon oxide film 2423 as the third insulating film, and the second insulating film A silicon nitride film 2313 as a film, a silicon oxide film 2422 as a third insulating film, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, a silicon oxide film 2421 as a third insulating film, and a fourth insulating film A certain silicon nitride film 2321 is sequentially etched to form a fourth groove 2240 (FIGS. 589 and 607).
[0409]
After removing the resist R1, the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded in the fourth groove 2240. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 2100 located at the bottom of the fourth groove 2240. In addition, the island-shaped semiconductor layer 2110 is planarized with respect to the silicon nitride film 2315 that is the second insulating film. At this time, etch back using isotropic etching, etch back using anisotropic etching, planarization embedding using CMP, or various combinations may be used.
[0410]
Subsequently, the island-like semiconductor layer 2110 is etched back to the vicinity of the upper surface portion of the silicon nitride film 2315 that is the second insulating film by, eg, anisotropic etching (FIGS. 590 and 608), and further, the fourth conductive film is used. A polycrystalline silicon film 2540 and a silicon nitride film 2330 which is a fifth insulating film are embedded (FIGS. 591 and 609).
[0411]
Subsequently, the silicon oxide film 2495 which is the twenty-third insulating film is removed by etching, for example, by isotropic etching, and a silicon nitride film 2340, for example, is deposited to a thickness of about 20 to 200 nm as a sixth insulating film. Sidewalls are formed by anisotropic etch back. At this time, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film is simultaneously etched using the sidewall as a mask. Note that the etching of the silicon nitride film 2315 as the second insulating film may not be performed simultaneously with the formation of the sidewall.
[0412]
Thereafter, as a twenty-third insulating film, for example, a silicon oxide film 2496 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and then a silicon oxide film 2496 as a twenty-third insulating film is deposited as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film. Etchback is performed to such an extent that the upper surface of the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film is exposed (FIGS. 592 and 610).
[0413]
Further, the silicon nitride film 2330 which is the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 which is the sixth insulating film are more than the upper surface portions of the silicon oxide film 2496 whose upper surface portions are at least the twenty-third insulating films. Etch back until the thickness is lowered, and for example, a polycrystalline silicon film 2550 is deposited to a thickness of about 15 to 150 nm as a fifth conductive film. Further, the polycrystalline silicon film 2550 which is the fifth conductive film is planarized with respect to the silicon oxide film 2496 which is the twenty-third insulating film (FIGS. 593 and 611). At this time, etch back using isotropic etching, etch back using anisotropic etching, planarization embedding using CMP, or various combinations may be used. The silicon nitride film 2330 that is the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 that is the sixth insulating film have a silicon nitride film 2314 that is the second insulating film, and the silicon nitride film 2313 that is the second insulating film. When the total thickness of the silicon nitride film 2312 that is the second insulating film and the silicon nitride film 2321 that is the fourth insulating film is thicker, the polycrystalline silicon film 2550 that is the fifth conductive film may not be used. . Further, the polycrystalline silicon film 2550 as the fifth conductive film is not necessarily a conductive film, and may be made of a material different from that of the silicon oxide film and the silicon nitride film.
[0414]
Subsequently, the silicon oxide film 2496 which is the twenty-third insulating film is removed by etching, for example, by isotropic etching, and the polycrystalline silicon film 2550, which is the fifth conductive film, is used as a mask, for example, by reactive ion etching. A silicon oxide film 2424 as a third insulating film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, a silicon oxide film 2423 as a third insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and a third A silicon oxide film 2422 as an insulating film, a silicon nitride film 2312 as a second insulating film, a silicon oxide film 2421 as a third insulating film, and a silicon nitride film 2321 as a fourth insulating film are sequentially etched to p The mold silicon substrate 2100 is exposed (FIGS. 594 and 612). At this time, the silicon nitride film 2321 which is the fourth insulating film may remain.
[0415]
Next, the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, and 2424 that are the third insulating films are removed by, for example, isotropic etching to expose the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110. Thereafter, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth insulating film, for example, a thermal oxide film 2450 having a thickness of 10 to 100 nm (FIGS. 595 and 613).
[0416]
Next, the thermal oxide film 2450 which is the ninth insulating film around each island-shaped semiconductor layer 2110 is removed by etching, for example, by isotropic etching, and then each island-shaped semiconductor layer 2110 is utilized using oblique ion implantation as necessary. Channel ion implantation is performed on the sidewalls of. For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined about 5 to 45 °, boron 1 × 1011~ 1x1013/ Cm2About a dose. In channel ion implantation, it is preferable to implant from multiple directions of the island-shaped semiconductor layer 2110 because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the introduction of impurities from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is covered with the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film, or the island-shaped semiconductor layer 2110 may be used. May be introduced at the time of formation, or impurities may be introduced into the silicon oxide films 2421, 2422, 2423, 2424 which are the third insulating films, and the silicon oxide films 2421, 2422, 2423 which are the third insulating films. , 2424 may be removed by introducing heat into the island-shaped semiconductor layer 2110 by heat treatment or the like, and the means is not limited as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is the same.
[0417]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2460 is formed as a tenth insulating film that becomes a tunnel oxide film of about 10 nm, for example, around each island-shaped semiconductor layer 2110 by using, for example, a CVD method (FIGS. 596 and 614). At this time, the tunnel oxide film is not limited to the CVD oxide film but may be a thermal oxide film or a nitrogen oxide film.
[0418]
Next, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and the silicon nitride films 2314, 2313, and 2312 that are the second insulating films are used as a mask to perform the first etching by, for example, anisotropic etching. The polycrystalline silicon film 2510 which is the conductive film is divided into polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513 and 2514 which are the first conductive films (FIGS. 597 and 615).
[0419]
Next, as a twenty-third insulating film, for example, a silicon oxide film 2497 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and is buried to such an extent that at least the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film is buried by isotropic etching ( 598 and 616).
[0420]
Subsequently, the tunnel oxide film disposed on the side surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is exposed by, for example, isotropic etching so that the polycrystalline silicon films 2512, 2513, and 2514, which are the first conductive films, are retracted horizontally. Retreat as much as possible.
[0421]
Thereafter, an interlayer insulating film 2612 is formed on the exposed surfaces of the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 which are the first conductive films. The interlayer insulating film 2612 is, for example, an ONO film. The ONO film can be formed in the same manner as in Production Example 1.
[0422]
Subsequently, using the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film as a mask, the interlayer insulating film 2612 and the twenty-third insulating film are formed by anisotropic etching, for example. The silicon oxide film 2497 is etched back to expose the polycrystalline silicon film 2511 which is the first conductive film (FIGS. 599 and 617).
[0423]
Next, a polycrystalline silicon film 2520 to be a second conductive film, for example, is deposited to a thickness of about 15 to 150 nm, and etched back by, for example, anisotropic etching, so that the second conductive film and the polycrystalline silicon film 2520 are self-assembled. The silicon oxide film 2470 that is the eleventh insulating film and the p-type silicon substrate 2100 that is the semiconductor substrate are sequentially etched to form a second groove 2220 in the p-type silicon substrate 2100 (FIGS. 600 and 618). .
[0424]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2470 is embedded as an eleventh insulating film in the second trench 2220, and then a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film and a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film are used. The polysilicon film 2520 as the second conductive film is etched back to the extent that it can be in contact with the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film using the mask as a selection gate. A certain polycrystalline silicon film 2522, 2523, 2524 is dividedly formed. At this time, the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 is set to a predetermined value or less in advance in the direction AA ′ in FIG. Formed as a second wiring layer.
[0425]
Next, the silicon oxide film 2497 which is the twenty-third insulating film is removed by, for example, isotropic etching, and further, the silicon nitride films 2312 to 2315 which are the second insulating film and the silicon which is the fourth insulating film. The nitride film 2321 is selectively removed.
[0426]
Next, impurities are introduced into the island-shaped semiconductor layer 2110 and the semiconductor substrate 2100 in a self-aligned manner with the polycrystalline silicon films 2521, 2522, 2523, and 2524 that are the divided second conductive films. For example, arsenic 1 × 10 as an N-type impurity diffusion layer of 2710 to 2724 using solid phase vapor phase diffusion18~ 1x10twenty one/ CmThreeIt is formed with a moderate dose. At this time, the impurity diffusion layer 2710 serving as the first wiring layer may be adjusted in impurity concentration by an ion implantation method or the like (FIGS. 601 and 619). For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by about 0 to 7 °, and phosphorus of 1 × 1013~ 1x1015/ Cm2About a dose.
[0427]
Thereafter, for example, a silicon oxide film 2470 is deposited to a thickness of about 50 to 500 nm as the eleventh insulating film. Subsequently, the polycrystalline silicon film 2511 as the first conductive film and the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film are embedded by, for example, anisotropic etching and isotropic etching, and the island-shaped semiconductor layer 2110 is embedded. A silicon oxide film 2470 as an eleventh insulating film is buried in the third groove 2230 so that the polycrystalline silicon films 2512 to 2514 as the first conductive film are buried on the side surfaces of the first trench. Further, for example, a polycrystalline silicon film 2560 is deposited in a thickness of 15 to 150 nm as a sixth conductive film (FIGS. 602 and 620). At this time, a space as shown in FIG. 602 can be created by setting the thicknesses of the silicon nitride films 2313 and 2314, which are the second insulating films, to a predetermined value or more in advance.
[0428]
Subsequently, the polycrystalline silicon film 2560 as the sixth conductive film is etched back to the same extent as the deposited film thickness of the polycrystalline silicon film 2560 as the sixth conductive film by isotropic etching to form a control gate line. At this time, by setting the interval between the island-shaped semiconductor layers 2110 to be equal to or less than a predetermined value in the AA ′ direction in FIG. Formed as a third wiring layer.
[0429]
Next, as the eleventh insulating film, for example, a silicon oxide film 2472 is embedded to the extent that the polycrystalline silicon film 2564 which is the sixth conductive film is embedded, and as the sixth insulating film, for example, a silicon nitride film 2342 is 20 to 20%. About 200 nm is deposited, and a sidewall is formed by anisotropic etching, for example.
[0430]
Thereafter, the silicon oxide film 2472 as the eleventh insulating film is buried to such an extent that the polycrystalline silicon film 2563 as the sixth conductive film is buried (FIGS. 603 and 621).
[0431]
The polycrystalline silicon film 2564 as the sixth conductive film, the polycrystalline silicon film 2524 as the second conductive film, and the stacked insulating film 2612 formed on the side surfaces of the polycrystalline silicon film 2514 as the first conductive film are removed. After that, as the seventh conductive film, for example, a polycrystalline silicon film 2574 is deposited to a thickness of about 15 to 150 nm, and the seventh conductive film is in contact with the polycrystalline silicon film 2514 which is the first conductive film. The polycrystalline silicon film 2574 is etched back (FIGS. 604 and 622).
[0432]
Subsequently, the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film and the silicon nitride film 2340 as the sixth insulating film are exposed to the extent that the polycrystalline silicon film 2540 as the fourth conductive film is exposed, for example, by anisotropic etching. Etchback is performed, and a silicon oxide film 2475 as an eleventh insulating film is deposited on the polycrystalline silicon film 2574 as the second conductive film to a thickness of 100 to 500 nm, and the fourth conductive film is formed by etchback or CMP. The upper part of the polycrystalline silicon film 2540 is exposed, and the fourth wiring layer is connected to the upper part of the island-like semiconductor layer 2110 so that the direction intersects with the second or third wiring layer.
[0433]
Thereafter, an interlayer insulating film is formed by a known technique to form a contact hole and a metal wiring. Thus, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as a floating gate (FIGS. 605 and 623).
[0434]
In this manufacturing example, a semiconductor substrate or polycrystalline silicon such as a silicon nitride film 2321 which is a fourth insulating film, a silicon nitride film 2330 which is a fifth insulating film, and a silicon nitride film 2350 which is a twelfth insulating film. The film formed on the surface of the film may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
Polycrystalline silicon film 2510 or 2511 to 2514 as the first conductive film, polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2523 as the second conductive film, and polycrystalline silicon film 2560 or 2562 or 2563 as the sixth conductive film. The introduction of impurities into the polycrystalline silicon film 2574 which is the seventh conductive film and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, or after the formation or separation. It may be performed after the formation, or the introduction time is not limited as long as it is a conductive film.
[0435]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. This is possible only when the island-like semiconductor layers are not symmetrically arranged. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask. On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning step by photolithography.
Further, by arranging selection gates above and below the plurality of memory cell portions, the memory cell transistors are in an over-erased state, that is, the read voltage is 0V and the threshold value is in a negative state. However, the phenomenon that the cell current flows can be prevented.
[0436]
Production Example 30
In contrast to Production Example 1, the third groove 2230 is formed using a resist patterned by a photolithography technique without forming the silicon nitride film 2340 which is the sixth insulating film serving as a sidewall mask. The example of a specific manufacturing process is shown.
[0437]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 624 to 652 and 653 to 681 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
First, the process is the same as that in Production Example 1 until the resist R2 patterned by a known photolithography technique is disposed on the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film (FIGS. 624 to 627 and FIGS. 653 to 656). .
Thereafter, using the resist R2 as a mask (FIGS. 628 and 657), for example, by reactive ion etching, a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a polycrystalline silicon film 2540 as a fourth conductive film, a fourth A silicon nitride film 2325 as a first insulating film, a silicon oxide film 2415 as a first insulating film, a silicon nitride film 2315 as a second insulating film, a silicon oxide film 2424 as a third insulating film, and a fourth insulating film. A silicon nitride film 2324 as a film, a silicon oxide film 2414 as a first insulating film, a silicon nitride film 2314 as a second insulating film, a silicon oxide film 2423 as a third insulating film, and a fourth insulating film A silicon nitride film 2323, a silicon oxide film 2413 as a first insulating film, a silicon nitride film 2313 as a second insulating film, and a third insulating film The third insulating film 2422, the fourth insulating film silicon nitride film 2322, the first insulating film silicon oxide film 2412, and the second insulating film silicon nitride film 2312 are sequentially etched to form a third insulating film. A third groove 2230 is formed so that the silicon oxide film 2421 which is a film is exposed (FIGS. 629 and 658).
[0438]
Subsequently, after depositing a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film of about 5 to 50 nm, a silicon nitride film 2342 including an impurity as at least a first insulating film is a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film. The silicon nitride film 2312 as the second insulating film and the silicon nitride film 2322 as the fourth insulating film are isolated from the silicon nitride film 2322 other than the island-like semiconductor layer 2110 by the silicon nitride film as the sixth insulating film. A membrane 2342 is disposed. For example, after a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film is deposited to about 5 to 50 nm, it is etched back by anisotropic etching, and a silicon nitride film as a sixth insulating film at the bottom of the third groove 2230 2342 is removed to expose a silicon oxide film 2421 which is a third insulating film (FIGS. 630 and 659).
After that, for example, a silicon oxide film 2432 is deposited as a seventh insulating film to a desired depth, and a silicon oxide film containing an impurity as a first insulating film through a silicon nitride film 2342 as a sixth insulating film A silicon oxide film 2432 which is a seventh insulating film is embedded in the third groove 2230 so as to embed 2412 (FIGS. 631 and 660).
[0439]
Next, using the silicon oxide film 2432 as the seventh insulating film as a mask, the exposed portion of the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is removed by isotropic etching, and the silicon nitride film 2342 as the sixth insulating film is removed. (FIGS. 632 and 661). Subsequently, for example, a silicon oxide film 2443 is deposited as an eighth insulating film, and the silicon oxide film 2443 that is the eighth insulating film is formed on the side of the silicon oxide film 2422 that is the third insulating film by, for example, anisotropic etching. It is embedded in the third groove 2230 so as to be arranged in the part (FIGS. 633 and 662). At this time, the depth at which the silicon oxide film 2443 as the eighth insulating film is buried is adjusted so that the side surface of the silicon oxide film 2413 containing impurities as the first insulating film is exposed.
Next, a silicon nitride film 2343 that is a sixth insulating film is deposited to a thickness of about 5 to 50 nm, and a silicon oxide film 2413 containing an impurity that is at least a first insulating film is silicon that is a sixth insulating film. In the sixth insulating film, the nitride film 2343, the silicon nitride film 2313 that is the second insulating film, and the silicon nitride film 2323 that is the fourth insulating film are isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110. A silicon nitride film 2343 is disposed.
After that, as in the previous case, for example, a silicon oxide film 2433 is deposited as a seventh insulating film to a desired depth, and an impurity which is the first insulating film is interposed via the silicon nitride film 2343 which is the sixth insulating film. A silicon oxide film 2433 which is a seventh insulating film is embedded in the third groove 2230 so that the silicon oxide film 2413 containing the silicon oxide film 2413 is embedded.
Next, the exposed portion of the silicon nitride film 2343 as the sixth insulating film is removed by isotropic etching using the silicon oxide film 2433 as the seventh insulating film as a mask, and the silicon nitride film 2343 as the sixth insulating film is removed. Place.
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2444 is deposited as an eighth insulating film, and the silicon oxide film 2444 that is the eighth insulating film is formed on the side of the silicon oxide film 2423 that is the third insulating film by anisotropic etching, for example. It is embedded in the third groove 2230 so as to be disposed in the portion.
Further, after depositing a silicon nitride film 2344 as a sixth insulating film of about 5 to 50 nm in the same manner as before, a silicon oxide film 2414 containing an impurity as at least a first insulating film is a silicon as a sixth insulating film. In the sixth insulating film, the nitride film 2344, the silicon nitride film 2314 as the second insulating film, and the silicon nitride film 2324 as the fourth insulating film are isolated from the parts other than the island-shaped semiconductor layer 2110. A silicon nitride film 2344 is disposed.
[0440]
After that, as in the previous case, for example, a silicon oxide film 2434 is deposited as a seventh insulating film to a desired depth, and the first insulating film is doped via a silicon nitride film 2344 that is the sixth insulating film. A silicon oxide film 2434, which is a seventh insulating film, is embedded in the third groove 2230 so that the silicon oxide film 2414 containing silicon is embedded.
Subsequently, the exposed portion of the silicon nitride film 2344 as the sixth insulating film is removed by isotropic etching using the silicon oxide film 2434 as the seventh insulating film as a mask, so that the silicon nitride film as the sixth insulating film is obtained. 2344 is arranged.
Next, for example, a silicon oxide film 2445 is deposited as an eighth insulating film, and the silicon oxide film 2445 which is the eighth insulating film is formed on the side portion of the silicon oxide film 2424 which is the third insulating film by anisotropic etching, for example. It is embedded in the third groove 2230 so as to be disposed at the bottom.
Further, after depositing a silicon nitride film 2345 as a sixth insulating film of about 5 to 50 nm as in the previous case, at least a silicon oxide film 2415 containing impurities as a first insulating film and a fourth conductive film are formed. The crystalline silicon film 2540 is isolated from other than the island-shaped semiconductor layer 2110 by the silicon nitride film 2345 as the sixth insulating film, the silicon nitride film 2315 as the second insulating film, and the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film. A silicon nitride film 2345, which is a sixth insulating film, is disposed so as to be in the state (FIGS. 634 and 663).
Note that the silicon nitride film 2345, which is the sixth insulating film, is arranged so as to cover only the exposed portion of the silicon oxide film 2415 containing impurities, which is the first insulating film, and the polysilicon film 2540, which is the fourth conductive film. The exposed portion may not be disposed so as to be completely covered. At that time, the exposed polycrystalline silicon film 2540, which is the fourth conductive film, is oxidized during sacrificial oxidation and tunnel oxide film formation, and is eroded by removing the oxidized portion during isotropic etching of the silicon oxide film. Since the eroded portion is buried when the polycrystalline silicon film 2510 to be the first conductive film is deposited, the same effect can be obtained. Subsequently, silicon oxide films 2442, 2443, and 2444 as eighth insulating films, silicon oxide films 2421, 2422, 2423 and 2424 as third insulating films, and silicon oxide films 2432 and 2433 as seventh insulating films. , 2434 are removed by isotropic etching, for example, and the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 2110 are exposed, following the manufacturing example 1 (FIGS. 635 to 652 and FIGS. 664 to 681).
This manufacturing example also provides the same effect as that of Manufacturing Example 1, and further reduces the structure of the structure compared with Manufacturing Example 1 by reducing one silicon nitride film sidewall necessary for forming the semiconductor memory device. There is an advantage that it becomes simple and leads to easy formation, that is, improved device reliability.
[0441]
Production Example 31
After the region where the charge storage layer is formed in advance is defined by the multilayer film composed of multiple layers, the island-shaped semiconductor layer is formed in a columnar shape by selective epitaxial silicon growth in the hole-shaped groove opened by the photoresist mask. A laminated insulating film is formed as a charge storage layer in a region where the charge storage layer is formed on the side wall, the island-like semiconductor layer is electrically floated with respect to the semiconductor substrate, and the active region of each memory cell is electrically connected. In a common semiconductor memory device, select gate transistors are arranged above and below the island-like semiconductor layer, and a plurality of, for example, two memory transistors are arranged between the select gate transistors. The stacked insulating films of the transistors are formed together, each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer, and the selection gate The gate insulating film thickness of the transistor is a description of embodiments of the present invention which is equal structure and the gate insulating film thickness of the memory transistor.
[0442]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. FIGS. 682 to 686 and FIGS. 687 to 691 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 10 showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
[0443]
The steps up to the formation of the polycrystalline silicon films 2511 to 2514 (FIGS. 682 and 687) as the first conductive film are performed in the same manner as in Production Example 1 (FIGS. 83 to 101 and FIGS. 116 to 134). However, the silicon nitride films 2313 and 2314 that are the second insulating films and the silicon nitride films 2322 and 2323 that are the fourth insulating films are impurity diffusion layers 2721, 2722, 2723, which are adjacent N-type semiconductor layers, respectively. Thicken 2724 so that it is not completely covered.
[0444]
Subsequently, the polycrystalline silicon films 2511 to 2514 which are the first conductive films are etched back by, for example, isotropic etching (FIGS. 683 and 688).
[0445]
Thereafter, the silicon nitride films 2312 to 2315 as the second insulating film, the silicon nitride films 2321 to 2324 as the fourth insulating film, and the silicon nitride film 2330 as the fifth insulating film are formed by, for example, isotropic etching. Etching is performed to such an extent that the semiconductor layer is not exposed (FIGS. 684 and 689).
[0446]
Subsequently, as a fifth conductive film, for example, a polycrystalline silicon film 2550 is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and a silicon nitride film 2330 that is a fifth insulating film and a silicon oxide film 2412 that includes an impurity that is a first insulating film. ˜2414 as a mask, the polycrystalline silicon film 2550 as the fifth conductive film is divided and formed into the polycrystalline silicon films 2551, 2552, 2553, and 2554 as the fifth conductive film by anisotropic etching, for example (FIG. 685). And FIG. 690).
[0447]
Next, a silicon oxide film 2470 which is an eleventh insulating film is deposited, and thereafter, the same process as in Production Example 1 (FIGS. 102 to 114 and FIGS. 135 to 147) is performed to form a first conductive film. A semiconductor memory device having a memory function is realized by a charge state stored in a charge storage layer having a crystalline silicon film as a floating gate (FIGS. 686 and 691).
[0448]
In this manufacturing example, the silicon nitride films 2312 and 2315 that are the second insulating films and the silicon nitride films 2321 and 2324 that are the fourth insulating films are replaced with the silicon nitride films 2313 and 2314 that are the second insulating films and the first insulating film. Although the film thickness is about the same as the silicon nitride films 2322 and 2323 that are the fourth insulating films, the silicon nitride films 2313 and 2314 that are the second insulating films and the silicon nitride films 2322 and 2323 that are the fourth insulating films A thin film thickness may be used.
[0449]
Formed on the surface of a semiconductor substrate or polycrystalline silicon film such as a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film, a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film, and a silicon nitride film 2350 as a twelfth insulating film The film to be formed may be a silicon oxide film / silicon nitride film multilayer film from the silicon surface side.
[0450]
Further, impurities of the polycrystalline silicon film 2510 or 2512 to 2514 which is the first conductive film, the polycrystalline silicon film 2520 or 2521 to 2524 which is the second conductive film, and the polycrystalline silicon film 2540 which is the fourth conductive film. The introduction may be performed at the time of forming the polycrystalline silicon film, may be performed after the film formation or after the separation formation, and the introduction time is not limited as long as the conductive film is formed.
[0451]
In this manufacturing example, the control gates of the memory cells are formed continuously in one direction without using a mask. This is possible only when the island-like semiconductor layers are not symmetrically arranged. That is, by separating the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction to be smaller than that in the fourth wiring layer direction, it is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected in the direction of the third wiring layer is automatically obtained without a mask. On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning step by photolithography.
In addition, by arranging selection gates at the upper and lower portions of a plurality of memory cell portions, the memory cell transistor is in an over-erased state, that is, the read voltage is 0 V, the threshold value is in a negative state, and non-selected Even in a cell, a phenomenon in which a cell current flows can be prevented.
[0452]
Production Example 32
In the method of forming the selection gate and floating gate of each transistor in a lump, a specific manufacturing process example of a terminal that realizes electrical connection between the first, second and third wiring layers and the peripheral circuit is as follows. Show.
[0453]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 692 and 698 are sectional views taken along the line H-H 'in FIG. 1 showing the memory cell array of the EEPROM, and FIGS. 693 to 697 are sectional views taken along the line I-I' in FIG. FIG. 699 to FIG. 703 are cross-sectional views of the respective stages translated from the II ′ line cross-sectional view of FIG. 9 in the direction of HH ′. In order to apply a voltage from the outside to the wiring layer, for example, a portion (contact portion) 2921 where a terminal arranged on the upper surface of the semiconductor device and the embedded wiring layers 2521, 2522, 2523, 2524, 2710 are electrically coupled, Sectional views at positions where 3232, 2933, 2924, and 2910 can be respectively confirmed are shown.
[0454]
The process is the same as in Production Example 1 until, for example, a silicon oxide film 2474 of 100 to 500 nm is deposited as a tenth insulating film.
[0455]
Thereafter, the surface of the silicon oxide film 2474, which is the tenth insulating film, is planarized by etch back or CMP, if necessary, and a resist patterned by a known photolithography technique is used as a mask to make the reactivity. Etching is performed until reaching the wiring layer to be extracted by ion etching. This is repeated as many times as the number of wiring layers to draw out.
More specifically, for example, when the first wiring layer is drawn out, the resist diffused by reactive ion etching is used only in a region where the drawing portion of the wiring layer is used, using a resist patterned by a known photolithography technique as a mask. Etching is performed from the upper surface of the silicon oxide film 2474 which is the tenth insulating film until the layer 2710 is reached.
Subsequently, for example, when pulling out the lowermost second wiring layer, using a resist patterned by a known photolithography technique as a mask, a certain range of the wiring layer leading portion other than the previously etched region is formed. Etching is performed from the upper surface of the silicon oxide film 2474 as the tenth insulating film until the polycrystalline silicon film 2521 as the second conductive film is reached by reactive ion etching.
[0456]
The order of performing the etching for extracting the wiring layer may be performed from any wiring layer. Also, for example, two grooves reaching the wiring layer are formed at the same time in the wiring layer lead portion, and then one is masked with a resist, the other is further etched, and a groove is formed so as to reach the lower wiring layer. Also good. Any means may be used as long as grooves that reach each wiring layer are formed independently in the wiring layer leading portion by the number of wiring layers to be pulled out. There are also restrictions on the arrangement of the portions (contact portions) 2921, 2932, 2933, 2924, and 2910 where the terminals arranged on the upper surface of the semiconductor device and the embedded wiring layers 2521, 2522, 2523, 2524, and 2710 are electrically coupled. Absent.
[0457]
Thereafter, as a twenty-sixth insulating film, for example, a silicon oxide film 2499 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm, and then etched back for about the deposited film thickness, so that a twenty-second insulating film is formed on the inner wall of the groove formed in the wiring layer lead portion. A sidewall of the silicon oxide film 2499 which is the sixth insulating film is formed.
[0458]
At this time, the twenty-sixth insulating film is not limited to a silicon oxide film, and may be a silicon nitride film, and is not limited as long as it is an insulating film.
[0459]
The subsequent steps are in accordance with Manufacturing Example 1, and the metal or conductive film is formed in the groove formed in the wiring layer lead portion when the fourth wiring layer is formed through the side wall of the silicon oxide film 2499 as the 26th insulating film. The first wiring layer and the second and third wiring layers are pulled out to the upper surface of the semiconductor (FIGS. 692 to 697).
[0460]
In addition, the second and third wiring layers in the wiring layer lead-out portion are arranged as shown in FIGS. 698 to 703, and the grooves formed in the wiring layer lead-out portion provide other wiring layers and insulating films that are not intended to be drawn out. It is also possible to take a structure such that a certain distance is interposed therebetween. In this case, a reduction in the resistance of the contact portion can be expected by not forming a sidewall of the silicon oxide film 2499 which is the 26th insulating film. Further, since there is no extra wiring layer around the groove formed in the wiring layer lead portion, an effect of suppressing the parasitic capacitance between the wiring layers is expected.
[0461]
Drawing out the first wiring layer and the second and third wiring layers to the upper surface of the semiconductor by the above method can be applied to all the embodiments of the present invention.
Production Example 33
In the method for forming the impurity diffusion layer, the semiconductor substrate 2100 and the island-shaped semiconductor layer 2110 are not separated by the impurity diffusion layer, and the semiconductor substrate 2100 and the island-shaped semiconductor layer 2110 are electrically separated by a depletion layer present at the junction. Specific examples of structures that can be separated are shown below.
[0462]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 704 and 705 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 1, respectively, showing a memory cell array of the EEPROM.
704 and 705 show a state in which the island-shaped semiconductor layer 2110 and the semiconductor substrate 2100 are structurally connected. In this manufacturing example, for example, an impurity diffusion layer which is a first wiring layer at the time of reading or erasing A PN formed between the impurity diffusion layer 2710 which is the first wiring layer and the island-shaped semiconductor layer 2110 or the semiconductor substrate 2100 due to the potential difference between the potential applied to the 2710 and the potential applied to the island-shaped semiconductor layer 2110 or the semiconductor substrate 2100. The island-shaped semiconductor layer 2110 and the semiconductor substrate 2100 are electrically separated from each other by the depletion layer formed on the island-shaped semiconductor layer 2110 or the semiconductor substrate 2100 side of the junction.
In other words, when the width of the depletion layer formed on the island-shaped semiconductor layer 2110 or the semiconductor substrate 2100 side is W, the space Sa1 or Sb1 of the impurity diffusion layer 2710 which is the first wiring layer shown in FIGS. If at least one of these is twice or less W, they are electrically separated. Similarly to the impurity diffusion layer 710 that is the first wiring layer, the impurity diffusion layers 2721 to 2723 that are N-type semiconductor layers are at least one of Sa2 or Sb2, Sa3 or Sb3, Sa4 or Sb4, and W If it is 2 times or less, the active region of each transistor is electrically isolated.
The above state may be used at the time of reading and erasing, or the above state may be used only at the time of erasing. Further, the above-described state may be obtained at the time of writing. Also, various combinations may be used for the above state.
[0463]
Production Example 34
After the region where the charge storage layer is formed in advance is defined by the multilayer film composed of multiple layers, the island-shaped semiconductor layer is formed in a columnar shape by selective epitaxial silicon growth in the hole-shaped groove opened by the photoresist mask. A MIS capacitor is formed as a charge storage layer on a side wall of the region where the charge storage layer is to be formed, the island-like semiconductor layer is electrically floated with respect to the semiconductor substrate, and the active region of each memory cell is electrically connected. In a semiconductor memory device in which one memory cell is composed of one transistor and one capacitor, a plurality of, for example, two memory cells are arranged in an island-shaped semiconductor layer, and each memory cell is connected to the island. The MIS capacitor and the transistor of each memory cell are formed in a lump together along the semiconductor layer, and the memory cell The gate insulating film thickness of the transistor is a description of embodiments of the present invention which is equal structure and capacitive insulating film thickness of the capacitor of the memory cell.
[0464]
Such a semiconductor memory device can be formed by the following manufacturing method. 706 to 709 and FIGS. 710 to 713 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG.
[0465]
An insulating film containing an impurity is formed on the side wall of the semiconductor layer 2110 in a region to be an impurity diffusion layer in a later process by a CVD method.18~ 1x10twenty two/ CmThreeUntil the silicon oxide films 2415, 2416, and 2417, which are first insulating films containing a certain amount of impurities, are arranged and the third groove 2230 is formed, the same method as in Production Example 1 is used. At this time, the silicon oxide film 2416 as the third insulating film may be etched back to the extent that the silicon nitride film 2321 as the fourth insulating film is exposed.
[0466]
Subsequently, as a sixth insulating film, for example, after depositing a silicon nitride film 2342 of about 5 to 50 nm, for example, by performing a heat treatment, impurities contained in the silicon oxide films 2415, 2416, and 2417 which are the first insulating films are removed. Diffusion is introduced into the island-shaped semiconductor layer 2110 (FIGS. 706 and 710). Note that the impurity introduction from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be introduced at the time of formation of the island-shaped semiconductor layer 2110, or means is not limited as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is equal.
[0467]
Next, the silicon nitride film 2342 that is the sixth insulating film is removed by, for example, isotropic etching, and the silicon oxide films 2416 and 2417 that are the first insulating film and the silicon oxide film that is the third insulating film. 2422 and 2424 are removed by isotropic etching, for example.
[0468]
Thereafter, the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is oxidized to form a ninth insulating film, for example, a thermal oxide film 2450 having a thickness of 10 to 100 nm (FIGS. 707 and 711). The thermal oxide film 2450 which is the ninth insulating film around the semiconductor layer 2110 is removed by etching.
[0469]
Thereafter, channel ion implantation is performed on the sidewall of each island-shaped semiconductor layer 2110 using oblique ion implantation as necessary. For example, implantation energy of 5 to 100 keV from a direction inclined about 5 to 45 °, boron 1 × 1011~ 1x1013/ Cm2About a dose. In channel ion implantation, it is preferable to implant from multiple directions of the island-shaped semiconductor layer 2110 because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by CVD, and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the introduction of impurities from the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 2110 is covered with the thermal oxide film 2450 that is the ninth insulating film, or the island-shaped semiconductor layer 2110 may be used. May be introduced at the time of formation, or impurities may be introduced into the silicon oxide films 2422 and 2424 which are third insulating films, and heat treatment may be performed before the silicon oxide films 2422 and 2424 which are third insulating films are removed. Impurities may be introduced into the island-shaped semiconductor layer 2110 by any means, and means are not limited as long as the impurity concentration distribution of the island-shaped semiconductor layer 2110 is equal.
[0470]
Subsequently, for example, a silicon oxide film 2460 is formed as a tenth insulating film that becomes a tunnel oxide film of about 10 nm, for example, around each island-shaped semiconductor layer 2110 using a thermal oxidation method. At this time, the tunnel oxide film is not limited to the thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or a nitrogen oxide film.
[0471]
Next, for example, a polycrystalline silicon film 2510 to be a first conductive film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm, and a silicon nitride film 2330 as a fifth insulating film and a silicon nitride film 2340 as a sixth insulating film are used as a mask. For example, the polycrystalline silicon film 2510 which is the first conductive film is divided and formed into the polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513 and 2514 which are the first conductive films by anisotropic etching (FIGS. 708 and 712).
[0472]
Thereafter, the same method as in Production Example 13 (FIGS. 396 to 397 and 398 to 399) is used (FIGS. 709 and 713). However, no interlayer capacitance film is formed.
[0473]
In addition, silicon oxide films 2411, 2416, 2417, and 2415 that are first insulating films are arranged as shown in FIGS. 714 and 716, and polycrystalline silicon films 2511, 2512, 2513, and 2514 that are first conductive films. Then, the MIS capacitor is used as the charge storage layer in the island-like semiconductor layer 2110 by performing (FIGS. 715 and 717) in the same manner as in Production Example 12 (FIGS. 374 to 379 and 385 to 390). A semiconductor memory device having a plurality of memory cells may be used.
[0474]
【The invention's effect】
According to the semiconductor memory device and the manufacturing method thereof of the present invention, the island-shaped semiconductor layer is formed by epitaxial growth, and the island-shaped semiconductor layer can be formed without etching the semiconductor layer. Therefore, damage due to the etching process can be avoided. In addition, when the diameter of the semiconductor substrate cylinder including the memory transistors is formed with the minimum processing dimension and the shortest distance of the space width between the semiconductor substrate pillars is configured with the minimum processing dimension, the number of memory transistor stages per semiconductor substrate cylinder is If there are two stages, a capacity twice that of the conventional one can be obtained. That is, the capacity can be increased by a factor of the number of memory transistor stages per cylinder of the semiconductor substrate. In general, the larger the number of stages, the greater the capacity. As a result, the cell area per bit is reduced, and the chip can be reduced in size and cost. Further, by increasing the drive current and avoiding the back bias effect, the number of cells connected in series between the bit line and the source line is increased, and the capacity can be increased. Further, the vertical direction, which is the direction for determining the device performance, does not depend on the minimum processing dimension, and the device performance can be maintained.
[0475]
Furthermore, according to the method for manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, after processing a semiconductor substrate into a columnar shape using a circular pattern, the side surface of the semiconductor substrate is sacrificial oxidized, thereby removing damage, defects and irregularities on the substrate surface. By removing it, it can be used as a good active region surface. At this time, it is possible to control the diameter of the column by controlling the oxide film thickness, and the capacitance between the floating gate and the control gate is determined by the surface area of the tunnel oxide film and the surface area of the interlayer capacitance film of the floating gate and the control gate. Can be easily increased. In addition, by using a circular pattern, the occurrence of local electric field concentration on the active region surface can be avoided, and electrical control can be easily performed. Furthermore, the drive current and the S value can be increased by arranging the gate electrode of the transistor so as to surround the columnar semiconductor substrate. By forming an impurity diffusion layer so that the active region of each memory cell is in a floating state with respect to the substrate, the back bias effect from the substrate is eliminated, and the memory cell characteristics are reduced due to a decrease in the threshold value of each memory cell during reading. Variation does not occur.
[0476]
In addition, after the tunnel oxide film and the floating gate are deposited, a plurality of sidewalls of the insulating film are formed in the vertical direction on the side wall of the floating gate, so that the floating gate can be processed at once. That is, the same tunnel oxide film can be obtained for each memory cell. Alternatively, by forming the tunnel oxide film after forming the floating gate control gate, the same tunnel oxide film can be obtained for each memory cell. In addition, after the region where the floating gate or control gate is to be formed is defined in advance by the thickness of the plurality of deposited films, the floating gate or control gate is formed. It can be suppressed to the extent of process variation in thickness. By using these methods, variation in memory cell characteristics is suppressed, variation in device performance is suppressed, control is facilitated, and cost reduction is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer in a semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 3 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 4 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 5 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 6 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 7 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 8 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 9 is a plan view showing another memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer.
FIG. 10 is a plan view showing a memory cell array having a MONOS structure having a laminated insulating film as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing a memory cell array having a DRAM structure having a MIS capacitor as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a memory cell array having an SRAM structure having a MIS transistor as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
13 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
14 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1 of another semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
15 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of another semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
16 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
17 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
18 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
19 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
20 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
21 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
22 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
23 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of another semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
24 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
25 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
26 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1 of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
27 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
28 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
29 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
30 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
31 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
32 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
33 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
34 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
35 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
36 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
37 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
38 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
39 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 1 of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
40 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 1 of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.
41 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 10 of the semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
42 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 10 of the semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
43 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 10 of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
44 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 10 of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
45 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 10 of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
46 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 10 of the semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
47 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 10 of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
48 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 10 of the semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
49 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 10 of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
50 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 10 of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
51 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 10 of a semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
52 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 10 of the semiconductor memory device having a stacked insulating film as a charge storage layer.
53 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 11 of the semiconductor memory device having the MIS capacitor as the charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
54 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 11 of the semiconductor memory device having the MIS capacitor as the charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
55 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view of FIG. 11 of the semiconductor memory device having the MIS capacitor as the charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
56 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 11 of the semiconductor memory device having the MIS capacitor as the charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
57 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 11 of the semiconductor memory device having a MIS capacitor as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
58 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view of FIG. 11 of the semiconductor memory device having the MIS capacitor as the charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
59 is a cross-sectional view corresponding to the J1-J1 ′ cross-sectional view in FIG. 12 of a semiconductor memory device having a MIS transistor as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
60 is a cross-sectional view corresponding to the J2-J2 ′ cross-sectional view of FIG. 12 of a semiconductor memory device having a MIS transistor as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
61 is a cross-sectional view corresponding to the K1-K1 ′ cross-sectional view in FIG. 12 of a semiconductor memory device having a MIS transistor as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
62 is a cross-sectional view corresponding to the K2-K2 ′ cross-sectional view in FIG. 12 of a semiconductor memory device having a MIS transistor as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 63 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 64 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 65 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 66 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having a MONOS structure according to the present invention.
FIG. 67 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having a MONOS structure according to the present invention.
FIG. 68 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having a DRAM structure according to the present invention;
FIG. 69 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having a DRAM structure according to the present invention;
FIG. 70 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having a DRAM structure according to the present invention;
FIG. 71 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having a DRAM structure according to the present invention;
72 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 73 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the invention.
74 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having an SRAM structure according to the present invention; FIG.
FIG. 75 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array having an SRAM structure according to the present invention;
FIG. 76 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of reading in the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 77 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of writing in the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 78 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of erasing of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 79 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of reading in the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 80 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of writing in the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 81 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of erasing of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 82 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of writing in the semiconductor memory device of the present invention.
FIGS. 83 to 115 and FIGS. 116 to 147 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, which are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively.
FIG. 83 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 84 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
85 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
86 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 87 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
88 is a cross-sectional process (line A-A ′ in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 89 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 90 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 91 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 92 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 93 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 94 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 95 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
96 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 97 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 98 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
99 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 100 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 101 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 102 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 103 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
104 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 105 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 106 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 107 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 108 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 109 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 110 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 111 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 112 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 113 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
114 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 115 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
116 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 117 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
118 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 119 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
120 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 121 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
122 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 123 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.
124 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
125 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 126 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 127 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
128 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 129 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating the manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
130 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
131 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing the manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
132 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
133 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 134 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 135 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
136 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing the manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 137 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 138 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing the manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 139 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
140 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 141 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing the manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 142 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.
143 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
144 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing the manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
145 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing the manufacture example 1 of the semiconductor memory device of the present invention;
146 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
147 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
148 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 2 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
149 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 150 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 151 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
152 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 153 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 154 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
155 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 156 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 157 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
158 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention;
159 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 2 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 160 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 66) showing a manufacturing example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 161 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 162 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 66) showing a manufacturing example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 163 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 164 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 165 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 166 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
167 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 66) showing a manufacturing example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
168 is a cross-sectional process (line A-A ′ in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 169 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 170 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 171 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 172 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 173 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
174 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
175 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 176 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 177 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 178 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 179 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 180 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 181 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 182 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 183 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
184 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing the manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 185 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 186 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 66) showing the manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 187 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing the manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 188 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
189 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 190 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacturing example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 191 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
192 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 193 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 194 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
195 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 66) process diagram showing Manufacturing Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 196 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing the manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 197 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention.
198 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 199 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 66) showing the manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 200 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 201 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacturing example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
202 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacture example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 203 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 66) showing a manufacturing example 3 of the semiconductor memory device of the present invention;
204 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 205 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 206 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
207 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 4 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 208 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 209 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 210 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 211 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 212 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
213 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 214 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
215 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
216 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
217 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
218 is a cross-sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
219 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 220 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 221 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 222 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
223 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
224 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
225 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
226 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 227 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 4 of the semiconductor memory device of the present invention;
228 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
229 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
230 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 5 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 231 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 5 of the semiconductor memory device of the present invention;
232 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 5 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
233 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 5 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 234 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 6 of the semiconductor memory device of the present invention;
235 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 6 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
236 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 6 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
237 is a cross-sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 6 of the semiconductor memory device of the present invention;
238 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 239 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
240 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 241 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 242 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 243 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 244 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
245 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
246 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
247 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
248 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 249 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 250 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 251 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 252 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 253 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 254 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 255 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
256 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 257 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 258 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
259 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
260 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 261 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
262 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 263 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
264 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 265 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
266 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 267 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
268 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 269 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
270 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 271 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 272 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
273 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 274 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
275 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 276 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating the manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 277 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
278 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 279 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
280 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 281 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
282 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 283 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
284 is a cross-sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
285 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 286 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 287 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 7 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 288 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 7 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 289 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 7 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 290 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 8 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 291 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 8 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 292 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
293 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 294 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 295 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
296 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 297 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 298 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 299 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
300 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
301 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 302 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 303 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
304 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 305 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
306 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 307 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 308 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
309 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 310 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 311 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 9 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 312 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
313 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
314 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
315 is a cross-sectional view (taken along the line A-A 'in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 316 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 317 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
318 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 319 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating Manufacturing Example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 320 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 321 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 322 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 323 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 324 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
325 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
326 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 327 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
328 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
329 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 330 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 331 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 10 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 332 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
333 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 334 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
335 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
336 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 337 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
338 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 339 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
340 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 341 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 342 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 343 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 344 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
345 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 346 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 347 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 348 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 349 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
350 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 351 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 352 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 353 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 354 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 355 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
356 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 357 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
358 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 359 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
360 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
361 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
362 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 363 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
364 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 365 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 366 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 367 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 368 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
369 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 11 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 370 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 371 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 372 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 373 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 374 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 375 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 376 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 377 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 378 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 379 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
380 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 12 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
381 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 12 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 382 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 383 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 384 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 385 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 386 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 387 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 388 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 389 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
390 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 391 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 392 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
393 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 12 of the semiconductor memory device of the present invention.
394 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 395 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 396 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 397 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 13 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 398 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 399 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 13 of the semiconductor memory device of the present invention;
400 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
401 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 402 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the invention.
403 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
404 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 405 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the present invention;
406 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 14 of the semiconductor memory device of the present invention;
407 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 408 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 15 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 409 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 15 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 410 is a cross-sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 411 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 15 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 412 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention.
413 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
414 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
415 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
416 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 16 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
417 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 16 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
418 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 16 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
419 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 16 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 420 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 421 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 422 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 423 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
424 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 425 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
426 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 427 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
428 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 429 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
430 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 431 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 432 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
433 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
434 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 435 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 17 of the semiconductor memory device of the present invention;
436 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
437 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
438 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 439 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 18 of the semiconductor memory device of the present invention;
440 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 19 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 441 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 442 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 443 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 444 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 445 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 446 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 447 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 448 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 449 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 450 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 451 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 19 of the semiconductor memory device of the present invention;
452 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 20 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 453 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 20 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 454 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 20 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 455 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 20 of the semiconductor memory device of the present invention;
456 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 21 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 457 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 21 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 458 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 21 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 459 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 21 of the semiconductor memory device of the present invention;
460 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 21 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 461 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 21 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 462 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 463 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 464 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 465 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 466 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 467 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
468 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 469 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
470 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 22 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 471 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 472 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 473 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 474 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
475 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
476 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 22 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
477 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 22 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 478 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 479 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 480 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
481 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 482 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 483 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 484 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 485 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 486 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 487 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 488 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 489 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 490 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 491 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
492 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 493 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
494 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
495 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
496 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 497 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
498 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
499 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
500 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 501 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 502 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 503 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 504 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 505 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 506 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 507 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 508 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 509 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 510 is a cross-sectional view (taken along the line A-A ′ of FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 511 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 512 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 513 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
514 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
515 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 516 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 517 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
518 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
519 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
520 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 521 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
522 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
523 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
524 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
525 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
526 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
527 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
528 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
529 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 530 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
531 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 532 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
533 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
534 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
535 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
536 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
537 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
538 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
539 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
540 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 541 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 542 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 543 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
544 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
545 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
546 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 547 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
548 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 549 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 550 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram illustrating Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 551 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 552 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 553 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention;
554 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
555 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 23 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
556 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 557 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
558 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 559 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
560 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 561 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 562 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 563 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
564 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 565 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 566 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 567 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 568 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention;
569 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 24 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
570 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 25 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 571 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 25 of the semiconductor memory device of the present invention;
572 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 25 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 573 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 25 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 574 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 25 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 575 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 25 of the semiconductor memory device of the present invention;
576 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 26 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 577 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 26 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 578 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 26 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 579 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 26 of the semiconductor memory device of the present invention;
580 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 26 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 581 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 26 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 582 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 27 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 583 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 27 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 584 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 28 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 585 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 28 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 586 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 28 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 587 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 28 of the semiconductor memory device of the present invention;
588 is a cross-sectional process (line A-A ′ of FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
589 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 590 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 591 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 592 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 593 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 594 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 595 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 596 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 597 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
598 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 599 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 600 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 601 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 602 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
603 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 604 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 605 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
606 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
607 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 608 is a cross-sectional (line B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
609 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 610 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 611 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
612 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
613 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
614 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 615 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 616 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
617 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
618 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
619 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
620 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 621 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention;
622 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
623 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 29 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 624 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
625 is a cross-sectional view (taken along the line A-A ′ in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
FIG. 626 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 627 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
628 is a cross-sectional view (taken along the line A-A 'in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 629 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
630 is a cross-sectional view (taken along the line A-A ′ of FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 631 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 632 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 633 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 634 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 635 is a cross-sectional view (taken along the line A-A ′ of FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
636 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
637 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 638 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 639 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
640 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 641 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 642 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 643 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 644 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 645 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 646 is a cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 647 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 648 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 649 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
650 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 651 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
652 is a cross-sectional process view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 653 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
654 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 655 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 656 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 657 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 658 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
659 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 660 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
661 is a cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
662 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 663 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 664 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 665 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 666 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 667 is a cross-sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
668 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 669 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
670 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
671 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
672 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 673 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacture example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 674 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 675 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 676 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 677 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
678 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
679 is a cross-sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 680 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention;
681 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 30 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 682 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 31 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 683 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 31 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 684 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 31 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 685 is a sectional view (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 31 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 686 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 31 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 687 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 31 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 688 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 31 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 689 is a sectional view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 31 of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 690 is a cross-sectional process diagram (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 31 of the semiconductor memory device of the present invention;
691 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 31 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
692 is a cross-sectional view (taken along the line H-H ′ in FIG. 1) showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.
693 is a cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction);
694 is a cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction).
695 is a cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction);
FIG. 696 is a cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction);
FIG. 697 is a cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction);
698 is another cross-sectional view (taken along the line H-H ′ in FIG. 1) showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
699 is another cross section showing a semiconductor memory device manufacture example 32 according to the present invention (translated along the line II ′ in FIG. 8 in the direction HH ′); FIG.
FIG. 700 is another cross-sectional view showing the manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction);
701 is another cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction);
702 is another cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction);
703 is another cross section showing a manufacturing example 32 of the semiconductor memory device of the present invention (the cross section taken along the line II ′ of FIG. 8 is translated in the HH ′ direction); FIG.
704 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 33 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
705 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 33 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 706 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 34 of the semiconductor memory device of the present invention;
707 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
708 is a cross-sectional process diagram (A-A ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
709 is a cross-sectional (line A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing Manufacturing Example 34 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 710 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 711 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention;
712 is a cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 713 is a cross-sectional process view (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 714 is another cross-sectional process (A-A ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention;
715 is another cross-sectional view (taken along the line A-A ′ of FIG. 1) showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.
FIG. 716 is another cross-sectional (B-B ′ line in FIG. 1) process drawing showing the manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 717 is another cross-sectional process (B-B ′ line in FIG. 1) showing a manufacturing example 34 of the semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 718 is a plan view showing a conventional EEPROM.
719 is a cross-sectional view taken along A-A ′ and B-B ′ of FIG. 800. FIG.
FIG. 720 is a cross-sectional process diagram illustrating a conventional EEPROM manufacturing method;
FIG. 721 is a process cross-sectional view illustrating the conventional EEPROM manufacturing method.
FIG. 722 is a cross-sectional process diagram illustrating a conventional method of manufacturing an EEPROM;
723 is a cross-sectional process diagram illustrating a conventional method of manufacturing an EEPROM; FIG.
FIG. 724 is a plan view of a conventional EEPROM and a corresponding equivalent circuit diagram.
725 is a cross-sectional view of a conventional MNOS structure memory cell; FIG.
726 is a cross-sectional view of another conventional MNOS structure memory cell; FIG.
727 is a cross-sectional view of a semiconductor device in which a plurality of memory cells are formed in one columnar silicon layer. FIG.
[Explanation of symbols]
1100, 2100, 3100 Silicon substrate (semiconductor substrate)
1101, 2101 SOI semiconductor substrate layer
1110, 2110, 3110 island-like semiconductor layer
2210 First groove
2220 Second groove
2230 Third groove
2240 Fourth groove
2250 Fifth groove
2260 Sixth groove
2270 Seventh groove
2280 Eighth groove
2910, 2921, 2924, 2932, 2933, 2940 Contact part
2810, 3710, 3721, 3850 First wiring layer
3120, 3840 Second wiring layer
3514, a third wiring layer,
2840, 3840 Fourth wiring layer (bit line)
3850 Fifth wiring layer
2521, 2522, 2523, 2524, 2710 Wiring layer
2720, 2721, 2722, 2723, 2724, 3710, 3721, 3724 Impurity diffusion layer
2710 Source diffusion layer
2725 Drain diffusion layer
2500 selection gate
2510 floating gate
2520, 3514 Control gate
3511 Memory Gate
2610, 2612, 2613 Interlayer insulating film
2620 Multilayer insulation film
3431, 3434 Gate insulating film
2500 Gate electrode
2510, 2511, 2512, 2513, 2514, 3511 First conductive film
2520, 2521, 2522, 2523, 2524, 3512 Second conductive film
2530, 2532, 2533, 2534, 3513, 3514 Third conductive film
2540 Fourth conductive film
2550, 2551, 2552, 2553, 2554 fifth conductive film
2560, 2562, 2563, 2564 sixth conductive film
2574 7th conductive film
2411, 2412, 2413, 2414, 2415, 2416, 2417 First insulating film
2312, 2313, 2314, 2315 Second insulating film
2421, 2422, 2423, 2424, 3420 Third insulating film
2321, 2322, 2323, 2324, 2325 Fourth insulating film
2330 Fifth insulating film
2340, 2341, 2342, 2343, 2344, 2345 Sixth insulating film
2432, 2433, 2434 Seventh insulating film
2442, 2443, 2444, 2445 Eighth insulating film
2450 Ninth insulating film
2460 Tenth insulating film
2470, 2471, 2472, 2473, 2474, 2475, 3471 Eleventh insulating film
2250, 2350, 2351 12th insulating film
2360 13th insulating film
2480 Fourteenth Insulating Film
2370 The fifteenth insulating film
2490 Sixteenth Insulating Film
2491, 2492 Eighteenth insulating film
2380 Seventeenth insulating film
2390 Nineteenth insulating film
2493 The 20th insulating film
2491 The 21st Insulating Film
2494 22nd insulating film
2495, 2496, 2497 23th insulating film
2496 24th insulating film
2499 26th insulating film
R1, R2, R3, R4, R8 resist

Claims (19)

半導体基板と、
前記半導体基板上にエピタキシャル成長により形成された少なくとも1つの島状半導体層と、
前記島状半導体層の側壁の周囲の全部又は一部に形成された電荷蓄積層及び制御ゲートから構成される少なくとも1つのメモリセルとを有する半導体記憶装置であって、
前記少なくとも1つのメモリセルが、前記半導体基板と前記島状半導体層との境界部分に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層、または前記島状半導体層内に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層の少なくともいずれか一方により、前記半導体基板から電気的に絶縁されてなることを特徴とする半導体記憶装置。
A semiconductor substrate;
At least one island-like semiconductor layer formed by epitaxial growth on the semiconductor substrate;
A semiconductor memory device having at least one memory cell comprised of the island charge storage layer formed on all or part of the periphery of the side wall of the shaped semiconductor layer and a control gate,
The at least one memory cell is an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed at a boundary portion between the semiconductor substrate and the island-shaped semiconductor layer, or the semiconductor formed in the island-shaped semiconductor layer. A semiconductor memory device, wherein the semiconductor memory device is electrically insulated from the semiconductor substrate by at least one of a substrate and a reverse conductivity type impurity diffusion layer .
前記メモリセルが、1つの前記島状半導体層に対して複数個形成され、該複数のメモリセルの少なくとも1つ以上が他のメモリセルから、前記島状半導体層内に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層により、電気的に絶縁されてなる請求項1に記載の半導体記憶装置。A plurality of the memory cells are formed for one island-like semiconductor layer, and at least one of the plurality of memory cells is formed from another memory cell in the island-like semiconductor layer. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is electrically insulated by an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor device. 前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層内に、前記半導体基板と同一導電型の不純物拡散層が形成されている請求項1又は2に記載の半導体記憶装置。3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein an impurity diffusion layer having the same conductivity type as that of the semiconductor substrate is formed in an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. 半導体基板と、A semiconductor substrate;
前記半導体基板上にエピタキシャル成長により形成された少なくとも1つの島状半導体層と、  At least one island-like semiconductor layer formed by epitaxial growth on the semiconductor substrate;
前記島状半導体層の側壁の周囲の全部又は一部に形成された電荷蓄積層及び制御ゲートから構成される少なくとも1つのメモリセルとを有する半導体記憶装置であって、  A semiconductor memory device having a charge storage layer formed on all or part of the periphery of the sidewall of the island-shaped semiconductor layer and at least one memory cell composed of a control gate;
前記少なくとも1つのメモリセルが、前記半導体基板と前記島状半導体層との境界部分に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層と、該不純物拡散層と前記半導体基板又は前記島状半導体層との接合部に形成される空乏層との組み合わせ、または前記島状半導体層内に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層と、該不純物拡散層と前記島状半導体層との接合部に形成される空乏層との組み合わせの少なくともいずれか一方により、前記半導体基板から電気的に絶縁されてなることを特徴とする半導体記憶装置。  The at least one memory cell includes an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed at a boundary portion between the semiconductor substrate and the island-shaped semiconductor layer, and the impurity diffusion layer and the semiconductor substrate or the island-shaped layer. A combination with a depletion layer formed at a junction with a semiconductor layer, or an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed in the island-shaped semiconductor layer, the impurity diffusion layer, and the island-shaped semiconductor layer A semiconductor memory device characterized by being electrically insulated from the semiconductor substrate by at least one of a combination with a depletion layer formed at a junction with the semiconductor substrate.
前記メモリセルが、1つの前記島状半導体層に対して複数個形成され、該複数のメモリセルの少なくとも1つ以上が他のメモリセルから、前記島状半導体層内に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層と、該不純物拡散層と前記島状半導体層との接合部に形成される空乏層とにより電気的に絶縁されてなる請求項4に記載の半導体記憶装置。A plurality of the memory cells are formed for one island-like semiconductor layer, and at least one of the plurality of memory cells is formed from another memory cell in the island-like semiconductor layer. 5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the semiconductor memory device is electrically insulated by an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the impurity diffusion layer and a depletion layer formed at a junction between the impurity diffusion layer and the island-shaped semiconductor layer. 前記半導体基板と前記島状半導体層との境界部分に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層を備え、該不純物拡散層が少なくとも1つ以上の前記メモリセルに対する共通配線である請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 Comprising an impurity diffusion layer of the semiconductor substrate and the opposite conductivity type formed in the boundary portion between the semiconductor substrate and the island-shaped semiconductor layer, wherein said impurity diffusion layer is a common wiring for at least one or more of said memory cells Item 6. The semiconductor memory device according to any one of Items 1 to 5. 前記メモリセルが、1つの前記島状半導体層に対して複数個形成され、かつこれらメモリセルが直列に配列されてなる請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 It said memory cells, are formed in plural to one of the island-shaped semiconductor layer, and a semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 6, these memory cells are arranged in series. 前記島状半導体層が、マトリクス状に複数個配列され、該島状半導体層内に、前記メモリセルの電荷蓄積状態を読み出すための配線が形成され、かつ
複数の前記制御ゲートが、一方向に連続的に配置されて制御ゲート線を構成し、
該制御ゲート線と交差する方向の複数の前記配線が接続されてビット線を構成する請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
The island-shaped semiconductor layer is a plurality arranged in a matrix, the island-like semiconductor layer, the wiring for reading the charge storage states of the memory cells are formed, and a plurality of said control gate, in one direction Consecutively arranged to constitute the control gate line,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of the wirings in a direction crossing the control gate line are connected to form a bit line.
前記島状半導体層の側壁の1部もしくはその周囲を取り囲むように形成された前記メモリセルを選択するためのゲート電極が、前記島状半導体層に形成された前記メモリセルの少なくとも一方の端部に形成され、該選択するためのゲート電極が前記メモリセルに対して直列に配置されてなる請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。A gate electrode for selecting the memory cell formed so as to surround the part or its surrounding sidewalls of the island-like semiconductor layer, at least one end of said memory cells formed in the island-shaped semiconductor layer The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a gate electrode for selection is arranged in series with respect to the memory cell. 前記選択するためのゲート電極に対向する前記島状半導体層が、前記半導体基板又は前記メモリセルから、前記半導体基板と前記島状半導体層との境界部分又は前記島状半導体層に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散層により電気的に絶縁されてなる請求項9に記載の半導体記憶装置。 The island-like semiconductor layer opposed to the gate electrode for the selection, the semiconductor substrate or the memory cell, formed in the boundary portion or the island-like semiconductor layer and said island-shaped semiconductor layer and the semiconductor substrate The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the semiconductor memory device is electrically insulated from the semiconductor substrate by an impurity diffusion layer having a reverse conductivity type. 前記メモリセルが、1つの前記島状半導体層に対して複数個形成され、前記メモリセル同士のチャネル層が電気的に接続するように、前記制御ゲート同士が近接して配置されてなる請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。Claim wherein the memory cells, are formed in plural to one of the island-shaped semiconductor layer, a channel layer between the memory cell so as to be electrically connected, said control gates is disposed in close proximity The semiconductor memory device according to any one of 1 to 8. 前記選択するためのゲート電極に対向する前記島状半導体層内に配置されるチャネル層と前記メモリセルのチャネル層とが電気的に接続するように、前記制御ゲートと前記選択するためのゲート電極とが近接して配置されてなる請求項9又は10に記載の半導体記憶装置。 The island the semiconductor layer channel layer that will be positioned in such a channel layer of the memory cell is electrically connected, the gate electrode for the selection and the control gate which faces the gate electrode for the selection 11. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein and are arranged close to each other. 前記メモリセルが、1つの前記島状半導体層に対して複数個形成され、各前記メモリセルの前記制御ゲート間の前記島状半導体層の側壁の周囲に、さらに、前記メモリセル同士のチャネル層を電気的に接続するための電位を前記島状半導体層に対して印加する電極を有する請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 Said memory cells, are formed in plural to one of the island-shaped semiconductor layer, around the sidewall of the island-shaped semiconductor layer between the control gate of each of said memory cells, further, the channel layer between the memory cell The semiconductor memory device according to claim 1 , further comprising an electrode that applies a potential for electrically connecting the two to the island-shaped semiconductor layer . 前記制御ゲートと前記選択するためのゲート電極との間の前記島状半導体層の側壁の周囲に、さらに、前記選択するためのゲート電極に対向する島状半導体層内に配置されるチャネル層と前記メモリセルのチャネル層とを電気的に接続するための電位を前記島状半導体層に対して印加する電極を有する請求項9又は10に記載の半導体記憶装置。 Around the sidewall of the island-shaped semiconductor layer between the gate electrode for the selection and the control gate further includes: a channel layer that will be positioned in the island-like semiconductor layer opposed to the gate electrode for the selection 11. The semiconductor memory device according to claim 9 , further comprising an electrode for applying a potential for electrically connecting the channel layer of the memory cell to the island-shaped semiconductor layer . 前記制御ゲートと前記選択するためのゲート電極の膜厚方向の全部又は一部とが同じ材料で形成されてなる請求項9、10、12、14のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 15. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein all or part of the control gate and the gate electrode for selection in the film thickness direction are formed of the same material. 前記電荷蓄積層と前記選択するためのゲート電極とが同じ材料で形成されてなる請求項9、10、12、14のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the charge storage layer and the gate electrode for selection are formed of the same material. 前記島状半導体層が、マトリクス状に複数個配列され、前記島状半導体層の一方向の幅が、同方向に隣接する島状半導体層間の距離よりも小さい請求項1〜16のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 The island-shaped semiconductor layer is a plurality arranged in a matrix, the width of the one-way of the island-shaped semiconductor layer, any of the island-like semiconductor layers of small claims 1-16 than the distance adjacent the same direction 1 The semiconductor memory device described in one. 前記島状半導体層が、マトリクス状に複数個配列され、一方向における島状半導体層間の距離が、異なる方向における島状半導体層間の距離よりも小さい請求項1〜17のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 The island-shaped semiconductor layers are arranged in a matrix, and a distance between island-shaped semiconductor layers in one direction is smaller than a distance between island-shaped semiconductor layers in different directions. Semiconductor memory device. 前記半導体基板の垂線方向に沿って、前記島状半導体層の側壁に少なくとも前記制御ゲートを含む複数のゲートが配置しており、前記メモリセルが形成された前記島状半導体層がマトリクス状に配置したメモリセルアレイの端部において、前記垂線方向の上方に位置するゲートから下方に位置するゲートの順で半導体記憶装置の表面に電極が引き出されてなる請求項1〜18のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 A plurality of gates including at least the control gate are arranged on the sidewall of the island-shaped semiconductor layer along the perpendicular direction of the semiconductor substrate, and the island-shaped semiconductor layers on which the memory cells are formed are arranged in a matrix 19. The electrode according to claim 1, wherein an electrode is led out to the surface of the semiconductor memory device in the order of the gate located below from the gate located above in the perpendicular direction at the end of the memory cell array. Semiconductor memory device.
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