JP2000036544A - Semiconductor memory device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多値情報を記憶す
る半導体記憶装置及びその製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device for storing multilevel information and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体記憶装置は高集積化が進
み、半導体記憶装置を構成する各素子はごく微細なもの
となっている。半導体記憶装置の1つに、不揮発性情報
を記憶する読み出し専用メモリすなわちROM(Rea
d Only Memory)がある。このうちウェハ
加工工程においてプログラムを行うROM、いわゆるマ
スクROMは、DRAM等に比較してメモリセルの構造
が単純であるために高集積化及び大容量化が容易に行え
る。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor memory devices have been highly integrated, and each element constituting the semiconductor memory device has become extremely fine. One of the semiconductor storage devices has a read-only memory for storing nonvolatile information, that is, a ROM (Rea).
d Only Memory). Among them, a ROM for performing a program in a wafer processing step, a so-called mask ROM, has a simpler memory cell structure than a DRAM or the like, so that high integration and large capacity can be easily performed.
【0003】従来のマスクROMの代表的なプログラム
方式として、メモリセルを構成するMOSトランジスタ
のうち特定のメモリセルのMOSトランジスタのゲート
絶縁膜厚を厚くしてしきい値電圧を高くし、そのしきい
値電圧の違いを記憶状態として利用するという方法があ
る。以下、従来の半導体記憶装置について、図20を参
照しながら説明する。図20は従来の半導体記憶装置
(マスクROM)の2種類のメモリセルを示す断面模式
図である。As a typical programming method of a conventional mask ROM, a threshold voltage is increased by increasing a gate insulating film thickness of a MOS transistor of a specific memory cell among MOS transistors constituting a memory cell. There is a method in which a difference in threshold voltage is used as a storage state. Hereinafter, a conventional semiconductor memory device will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a schematic sectional view showing two types of memory cells of a conventional semiconductor memory device (mask ROM).
【0004】図20(a)に示すメモリセルAでは、P
型シリコン基板501上にゲート酸化膜502を介して
ゲート電極504が形成されている。ゲート電極504
の両側にはそれぞれサイドウォール絶縁膜506が形成
されている。また、シリコン基板501には、ゲート電
極504の両側に、N型の低濃度不純物拡散層505及
びN型の高濃度不純物拡散層507がそれぞれ形成さ
れ、LDD(Lightly Doped Drai
n)構造のMOSトランジスタとなっている。そして、
各高濃度不純物拡散層507には、層間絶縁膜508に
設けられたコンタクトホール509を介してアルミ配線
510が接続されている。In the memory cell A shown in FIG.
A gate electrode 504 is formed on a mold silicon substrate 501 with a gate oxide film 502 interposed therebetween. Gate electrode 504
Are formed on both sides thereof. On the silicon substrate 501, an N-type low-concentration impurity diffusion layer 505 and an N-type high-concentration impurity diffusion layer 507 are formed on both sides of the gate electrode 504, respectively, so that an LDD (Lightly Doped Drain) is formed.
This is a MOS transistor having an n) structure. And
An aluminum wiring 510 is connected to each high-concentration impurity diffusion layer 507 via a contact hole 509 provided in an interlayer insulating film 508.
【0005】一方、図20(b)に示すメモリセルB
は、メモリセルAのゲート酸化膜502よりもかなり厚
いゲート酸化膜503が形成されている他は、実質的に
メモリセルAと同じに構成されている。そして、この厚
いゲート酸化膜503により、このメモリセルBのMO
Sトランジスタのしきい値電圧は、メモリセルAのMO
Sトランジスタのしきい値電圧に比べてかなり高くなっ
ており、通常のゲート電圧では、このメモリセルBのM
OSトランジスタはオンしないようになっている。すな
わち、メモリセルAとメモリセルBに同じゲート電圧を
与えたときに、メモリセルAのMOSトランジスタはオ
ンし、メモリセルBのMOSトランジスタはオンしない
ことにより、記憶状態の“1”、“0”が得られる。On the other hand, memory cell B shown in FIG.
Is substantially the same as the memory cell A except that a gate oxide film 503 which is considerably thicker than the gate oxide film 502 of the memory cell A is formed. The MO of memory cell B is formed by this thick gate oxide film 503.
The threshold voltage of the S transistor is equal to the MO of the memory cell A.
The threshold voltage is considerably higher than the threshold voltage of the S transistor.
The OS transistor is not turned on. That is, when the same gate voltage is applied to the memory cell A and the memory cell B, the MOS transistor of the memory cell A is turned on and the MOS transistor of the memory cell B is not turned on. Is obtained.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の半導体記憶装置では、記憶状態に応じてメモリセルご
とにゲート酸化膜502,503の膜厚を変えているた
め、2種類の記憶状態を作り出すためには二つのメモリ
セルが必要となり、高集積化が困難であるという問題が
あった。However, in the above-mentioned conventional semiconductor memory device, the thicknesses of the gate oxide films 502 and 503 are changed for each memory cell according to the storage state. Has a problem that two memory cells are required, and it is difficult to achieve high integration.
【0007】更に、微細化された半導体記憶装置におい
ては、メモリセル動作を司る周辺回路領域のMOSトラ
ンジスタが短チャネル効果や狭チャネル効果によるしき
い値電圧の変動によって動作が不安定になる虞れがあ
る。本発明の第1の目的は、高集積化を図ることの可能
なメモリセル構造を実現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である。Furthermore, in a miniaturized semiconductor memory device, the operation of a MOS transistor in a peripheral circuit region which controls the operation of a memory cell may become unstable due to a change in threshold voltage due to a short channel effect or a narrow channel effect. There is. A first object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of realizing a memory cell structure capable of achieving high integration and a method of manufacturing the same.
【0008】さらに、本発明の第2の目的は、上記第1
の目的に加え、安定した動作が可能な周辺回路を有する
半導体記憶装置及びその製造方法を提供することであ
る。[0008] Further, a second object of the present invention is to provide the above first object.
It is another object of the present invention to provide a semiconductor memory device having a peripheral circuit capable of performing a stable operation and a method of manufacturing the same.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が講じた手段は、個々のメモリセルごとに、高
いしきい値電圧を有するMOSトランジスタ部と低いし
きい値電圧を有するMOSトランジスタ部とを備えるよ
うにしたものである。具体的には、以下のような各請求
項に記載される手段を講じている。Means taken by the present invention to achieve the above object are to provide, for each memory cell, a MOS transistor portion having a high threshold voltage and a MOS transistor portion having a low threshold voltage. And a transistor section. Specifically, the measures described in the following claims are taken.
【0010】請求項1記載の半導体記憶装置は、複数の
メモリセルを配置したメモリセルアレイ領域と、その周
辺回路領域とを備えた半導体記憶装置であって、複数の
メモリセルのうち少なくとも1つのメモリセルの領域
に、一導電型の半導体基板表面に形成された他導電型の
不純物層からなるソース領域及びドレイン領域と,ソー
ス領域及びドレイン領域間に形成されるチャネル領域
と,ゲート絶縁膜を介してチャネル領域上に形成したゲ
ート電極とを有したMOSトランジスタと、このMOS
トランジスタのチャネル幅方向の両側に半導体基板を開
口して配置された複数の素子分離用溝と、素子分離用溝
に埋め込まれた埋め込み絶縁膜とを設け、素子分離用溝
の開口端に臨むMOSトランジスタのチャネル領域,ソ
ース領域及びドレイン領域をゲート電極にバイアスを印
加した際に電界集中が生じやすい形状にしたことを特徴
とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device including a memory cell array region in which a plurality of memory cells are arranged and a peripheral circuit region thereof, wherein at least one of the plurality of memory cells is provided. In a cell region, a source region and a drain region formed of an impurity layer of another conductivity type formed on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a channel region formed between the source region and the drain region, and a gate insulating film. MOS transistor having a gate electrode formed on a channel region by
A plurality of device isolation trenches arranged with openings in the semiconductor substrate on both sides in the channel width direction of the transistor, and a buried insulating film embedded in the device isolation trenches, and a MOS facing the opening end of the device isolation trench It is characterized in that the channel region, the source region and the drain region of the transistor are shaped so that electric field concentration easily occurs when a bias is applied to the gate electrode.
【0011】この構成によれば、複数のメモリセルのう
ち少なくとも1つのメモリセルの領域において、素子分
離用溝の開口端に臨むMOSトランジスタの活性領域
(チャネル領域,ソース領域及びドレイン領域)をゲー
ト電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じやすい
形状にしたことにより、MOSトランジスタは、ゲート
電極を共有し、活性領域央部のしきい値電圧の高い第1
のMOSトランジスタ部と、素子分離用溝の開口端に臨
みゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じ
やすい形状の活性領域端部に形成されるしきい値電圧の
低い第2のMOSトランジスタ部とから構成されること
となる。これら第1,第2のMOSトランジスタ部の異
なるしきい値電圧を異なる記憶状態に対応させることに
よって、一つのメモリセルにおいて2種の情報を記憶で
きる。また、一つのメモリセルに2種のMOSトランジ
スタ部を具備することとなり、メモリセル面積を拡大す
ることなく、高集積化を図ることが可能となる。According to this structure, in at least one memory cell region of the plurality of memory cells, the active region (channel region, source region and drain region) of the MOS transistor facing the opening end of the isolation trench is gated. By adopting a shape in which electric field concentration is likely to occur when a bias is applied to the electrodes, the MOS transistors share the gate electrode and have a high threshold voltage at the center of the active region.
MOS transistor portion and a second MOS transistor having a low threshold voltage formed at an end of an active region having a shape facing an opening end of an element isolation groove and easily causing electric field concentration when a bias is applied to a gate electrode. Part. By associating different threshold voltages of the first and second MOS transistor portions with different storage states, two types of information can be stored in one memory cell. In addition, since one memory cell includes two types of MOS transistor portions, high integration can be achieved without increasing the memory cell area.
【0012】請求項2記載の半導体記憶装置は、請求項
1記載の半導体記憶装置において、埋め込み絶縁膜表面
の位置はMOSトランジスタのチャネル領域,ソース領
域及びドレイン領域の表面の位置よりも低いことを特徴
とする。これにより、活性領域端部に形成される第2の
MOSトランジスタ部のチャネル幅が大きくなり、第2
のMOSトランジスタ部の動作が安定する。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor memory device of the first aspect, the position of the surface of the buried insulating film is lower than the positions of the surface of the channel region, the source region, and the drain region of the MOS transistor. Features. As a result, the channel width of the second MOS transistor portion formed at the end of the active region increases,
The operation of the MOS transistor section is stabilized.
【0013】請求項3記載の半導体記憶装置は、請求項
1記載の半導体記憶装置において、周辺回路領域に、一
導電型の半導体基板表面に形成された他導電型の不純物
層からなるソース領域及びドレイン領域と,ソース領域
及びドレイン領域間に形成されるチャネル領域と,ゲー
ト絶縁膜を介してチャネル領域上に形成したゲート電極
とを有した周辺MOSトランジスタと、周辺MOSトラ
ンジスタのチャネル幅方向の両側に半導体基板を開口し
て配置された複数の周辺素子分離用溝と、周辺素子分離
用溝の側壁に形成された一導電型の不純物層と、周辺素
子分離用溝に埋め込まれた周辺埋め込み絶縁膜とを設
け、周辺素子分離用溝の開口端に臨む周辺MOSトラン
ジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン領域を
ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じに
くい形状にしたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device according to the first aspect, wherein a source region comprising an impurity layer of another conductivity type formed on a surface of the semiconductor substrate of one conductivity type is provided in the peripheral circuit region. A peripheral MOS transistor having a drain region, a channel region formed between the source region and the drain region, a gate electrode formed on the channel region via a gate insulating film, and both sides of the peripheral MOS transistor in the channel width direction A plurality of peripheral element isolation grooves arranged with an opening in the semiconductor substrate, an impurity layer of one conductivity type formed on sidewalls of the peripheral element isolation grooves, and a peripheral buried insulation embedded in the peripheral element isolation grooves A channel region, a source region, and a drain region of the peripheral MOS transistor facing the opening end of the peripheral element isolation groove are connected to the gate electrode. Characterized in that the electric field concentration was less susceptible shape upon application of.
【0014】この構成によれば、周辺回路領域におい
て、周辺素子分離用溝の開口端に臨む周辺MOSトラン
ジスタの活性領域(チャネル領域,ソース領域及びドレ
イン領域)をゲート電極にバイアスを印加した際に電界
集中が生じにくい形状にすることにより、ゲート電圧を
印加した際に活性領域端部における電界集中を緩和する
とともに、周辺素子分離用溝の側壁に一導電型の不純物
層を形成したことにより、周辺回路領域のMOSトラン
ジスタは、活性領域端部及び活性領域央部において単一
のしきい値電圧を有したMOSトランジスタとなり、安
定した回路動作がなされることとなる。According to this configuration, in the peripheral circuit region, when a bias is applied to the active region (channel region, source region and drain region) of the peripheral MOS transistor facing the opening end of the peripheral element isolation groove, the gate electrode is applied. By making the shape less likely to cause electric field concentration, the electric field concentration at the edge of the active region when the gate voltage is applied is reduced, and a one conductivity type impurity layer is formed on the side wall of the peripheral device isolation groove. The MOS transistor in the peripheral circuit region becomes a MOS transistor having a single threshold voltage at the edge of the active region and the central portion of the active region, so that a stable circuit operation is performed.
【0015】請求項4記載の半導体記憶装置は、請求項
3記載の半導体記憶装置において、埋め込み絶縁膜表面
の位置はMOSトランジスタのチャネル領域,ソース領
域及びドレイン領域の表面の位置よりも低く、周辺埋め
込み絶縁膜表面の位置は周辺MOSトランジスタのチャ
ネル領域,ソース領域及びドレイン領域の表面の位置よ
りも低いことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the third aspect, the position of the surface of the buried insulating film is lower than the positions of the surface of the channel region, the source region, and the drain region of the MOS transistor. The position of the surface of the buried insulating film is lower than the position of the surface of the channel region, source region and drain region of the peripheral MOS transistor.
【0016】この構成によれば、メモリセルの領域にお
いて、埋め込み絶縁膜表面の位置がMOSトランジスタ
の活性領域の表面の位置よりも低くなっているため、活
性領域端部に形成される第2のMOSトランジスタ部の
チャネル幅が大きくなり、第2のMOSトランジスタ部
の動作が安定し、また、周辺回路領域において、周辺埋
め込み絶縁膜表面の位置が周辺MOSトランジスタの活
性領域の表面の位置よりも低くなっているため、周辺M
OSトランジスタの動作がより安定する。According to this structure, in the memory cell region, the position of the surface of the buried insulating film is lower than the position of the surface of the active region of the MOS transistor, so that the second region formed at the end of the active region is formed. The channel width of the MOS transistor portion is increased, the operation of the second MOS transistor portion is stabilized, and the position of the peripheral buried insulating film surface in the peripheral circuit region is lower than the surface position of the active region of the peripheral MOS transistor. The surrounding M
The operation of the OS transistor is more stable.
【0017】請求項5記載の半導体記憶装置は、請求項
1,2,3または4記載の半導体記憶装置において、メ
モリセルのMOSトランジスタは、高いしきい値電圧を
有する第1のMOSトランジスタ部と、低いしきい値電
圧を有する第2のMOSトランジスタ部とからなること
を特徴とする。このように、メモリセルのMOSトラン
ジスタは、高いしきい値電圧を有する第1のMOSトラ
ンジスタ部と、低いしきい値電圧を有する第2のMOS
トランジスタ部とからなるため、第1,第2のMOSト
ランジスタ部の異なるしきい値電圧を異なる記憶状態に
対応させることによって、一つのメモリセルにおいて2
種の情報を記憶でき、メモリセル面積を拡大することな
く、高集積化を図ることが可能となる。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the first, second, third or fourth aspect, the MOS transistor of the memory cell includes a first MOS transistor portion having a high threshold voltage. And a second MOS transistor portion having a low threshold voltage. As described above, the MOS transistor of the memory cell includes the first MOS transistor portion having a high threshold voltage and the second MOS transistor having a low threshold voltage.
Since each of the first and second MOS transistor units has a different threshold voltage corresponding to a different storage state, two memory transistors can be used in one memory cell.
Various types of information can be stored, and high integration can be achieved without increasing the memory cell area.
【0018】請求項6記載の半導体記憶装置は、請求項
5記載の半導体記憶装置において、第1のMOSトラン
ジスタ部と第2のMOSトランジスタ部とのしきい値電
圧の違いを、メモリセルにおける記憶状態の違いとして
利用することを特徴とする。請求項7記載の半導体記憶
装置は、複数のメモリセルを配置したメモリセルアレイ
領域と、その周辺回路領域とを備えた半導体記憶装置で
あって、複数のメモリセルは第1のメモリセル及び第2
のメモリセルを少なくとも1つずつ有し、第1のメモリ
セルの領域に、一導電型の半導体基板表面に形成された
他導電型の不純物層からなるソース領域及びドレイン領
域と,ソース領域及びドレイン領域間に形成されるチャ
ネル領域と,ゲート絶縁膜を介してチャネル領域上に形
成したゲート電極とを有したMOSトランジスタと、こ
のMOSトランジスタのチャネル幅方向の両側に半導体
基板を開口して配置された複数の第1の素子分離用溝
と、第1の素子分離用溝に埋め込まれた第1の埋め込み
絶縁膜とを設け、第1の素子分離用溝の開口端に臨むM
OSトランジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレ
イン領域をゲート電極にバイアスを印加した際に電界集
中が生じやすい形状にし、第2のメモリセルの領域に、
一導電型の半導体基板表面に形成された他導電型の不純
物層からなるソース領域及びドレイン領域と,ソース領
域及びドレイン領域間に形成されるチャネル領域と,ゲ
ート絶縁膜を介してチャネル領域上に形成したゲート電
極とを有したMOSトランジスタと、このMOSトラン
ジスタのチャネル領域に形成された一導電型の不純物層
と、MOSトランジスタのチャネル幅方向の両側に半導
体基板を開口して配置された複数の第2の素子分離用溝
と、第2の素子分離用溝に埋め込まれた第2の埋め込み
絶縁膜とを設け、第2の素子分離用溝の開口端に臨むM
OSトランジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレ
イン領域をゲート電極にバイアスを印加した際に電界集
中が生じにくい形状にしたことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device of the fifth aspect, the difference in threshold voltage between the first MOS transistor section and the second MOS transistor section is stored in a memory cell. It is characterized in that it is used as a state difference. 8. A semiconductor memory device according to claim 7, comprising a memory cell array region in which a plurality of memory cells are arranged and a peripheral circuit region thereof, wherein the plurality of memory cells are a first memory cell and a second memory cell.
A source region and a drain region formed of an impurity layer of another conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and a source region and a drain in a region of the first memory cell. A MOS transistor having a channel region formed between the regions and a gate electrode formed on the channel region via a gate insulating film, and a semiconductor substrate is arranged on both sides of the MOS transistor in the channel width direction with openings. A plurality of first element isolation trenches, and a first buried insulating film embedded in the first element isolation trenches, and M faces the opening end of the first element isolation trench.
The channel region, the source region, and the drain region of the OS transistor are shaped so that electric field concentration easily occurs when a bias is applied to the gate electrode.
A source region and a drain region formed of an impurity layer of another conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a channel region formed between the source and drain regions, and a gate insulating film on the channel region. A MOS transistor having a gate electrode formed thereon; an impurity layer of one conductivity type formed in a channel region of the MOS transistor; and a plurality of transistors arranged on both sides of the MOS transistor in a channel width direction by opening a semiconductor substrate. A second trench for element isolation and a second buried insulating film embedded in the second trench for element isolation are provided, and M faces the opening end of the second trench for element isolation.
The channel region, the source region, and the drain region of the OS transistor are shaped so that electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode.
【0019】この構成によれば、複数のメモリセルは第
1のメモリセル及び第2のメモリセルを少なくとも1つ
ずつ有し、第1のメモリセルの領域において、第1の素
子分離用溝の開口端に臨むMOSトランジスタの活性領
域(チャネル領域,ソース領域及びドレイン領域)をゲ
ート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じやす
い形状にしたことにより、第1のメモリセルの領域のM
OSトランジスタは、ゲート電極を共有し、活性領域央
部のしきい値電圧の高い第1のMOSトランジスタ部
と、素子分離用溝の開口端に臨みゲート電極にバイアス
を印加した際に電界集中が生じやすい形状の活性領域端
部に形成されたしきい値電圧の低い第2のMOSトラン
ジスタ部とから構成されることとなる。これら第1,第
2のMOSトランジスタ部の異なるしきい値電圧を異な
る記憶状態に対応させることによって、一つのメモリセ
ルにおいて2種の情報を記憶できる。According to this configuration, the plurality of memory cells have at least one first memory cell and at least one second memory cell, and the first memory cell region has a first element isolation trench. The active region (channel region, source region, and drain region) of the MOS transistor facing the opening end is shaped so that electric field concentration easily occurs when a bias is applied to the gate electrode.
The OS transistor shares the gate electrode, and the first MOS transistor portion having a high threshold voltage at the center of the active region and the first MOS transistor portion facing the opening end of the element isolation trench cause electric field concentration when a bias is applied to the gate electrode. The second MOS transistor portion having a low threshold voltage is formed at the end of the active region having a shape which is likely to occur. By associating different threshold voltages of the first and second MOS transistor portions with different storage states, two types of information can be stored in one memory cell.
【0020】また、第2のメモリセルの領域において、
第2の素子分離用溝の開口端に臨むMOSトランジスタ
の活性領域(チャネル領域,ソース領域及びドレイン領
域)をゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中が
生じにくい形状にしたことにより、ゲート電圧印加時の
活性領域端部での電界集中が緩和されるが、第2の素子
分離用溝の側壁に不純物層を設けていないので、第2の
メモリセルの領域のMOSトランジスタは、ゲート電極
を共有し、活性領域央部のしきい値電圧の高い第3のM
OSトランジスタ部と、素子分離用溝の開口端に臨みゲ
ート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じにく
い形状である活性領域端部のしきい値電圧の低い第4の
MOSトランジスタ部とから構成されることとなり、こ
れら第3,第4のMOSトランジスタ部の異なるしきい
値電圧を異なる記憶状態に対応させることによって、一
つのメモリセルにおいて2種の情報を記憶できる。第2
のメモリセルの領域のMOSトランジスタのチャネル領
域に一導電型の不純物層を形成したことにより、第3の
MOSトランジスタ部のしきい値電圧及び第4のMOS
トランジスタ部のしきい値電圧よりも高くなる。Further, in the area of the second memory cell,
The active region (channel region, source region and drain region) of the MOS transistor facing the opening end of the second isolation trench is shaped so that electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode. Although the electric field concentration at the end of the active region at the time of application is alleviated, since the impurity layer is not provided on the side wall of the second isolation trench, the MOS transistor in the second memory cell region has a gate electrode. Third M having a high threshold voltage in the middle of the active region
An OS transistor portion and a fourth MOS transistor portion having a low threshold voltage at an end of an active region, which has a shape which faces the opening end of the isolation groove and has a shape in which electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode. Thus, two types of information can be stored in one memory cell by associating different threshold voltages of the third and fourth MOS transistor units with different storage states. Second
Forming the impurity layer of one conductivity type in the channel region of the MOS transistor in the region of the memory cell, the threshold voltage of the third MOS transistor portion and the
It becomes higher than the threshold voltage of the transistor section.
【0021】以上のように、第1のメモリセルの領域及
び第2のメモリセルの領域において、それぞれのメモリ
セルに2種のMOSトランジスタ部を具備することとな
り、第1及び第2のメモリセルの領域で4値の情報を記
憶でき、メモリセル面積を拡大することなく、高集積化
を図ることが可能となる。請求項8記載の半導体記憶装
置は、請求項7記載の半導体記憶装置において、第1の
メモリセルの領域における第1の埋め込み絶縁膜表面の
位置はMOSトランジスタのチャネル領域,ソース領域
及びドレイン領域の表面の位置よりも低く、第2のメモ
リセルの領域における第2の埋め込み絶縁膜表面の位置
はMOSトランジスタのチャネル領域,ソース領域及び
ドレイン領域の表面の位置よりも低いことを特徴とす
る。As described above, in the first memory cell region and the second memory cell region, each of the memory cells has two types of MOS transistor portions, and the first and second memory cells are provided. In this area, four-valued information can be stored, and high integration can be achieved without increasing the memory cell area. The semiconductor memory device according to claim 8 is the semiconductor memory device according to claim 7, wherein the position of the surface of the first buried insulating film in the region of the first memory cell is the position of the channel region, the source region, and the drain region of the MOS transistor. The position of the surface of the second buried insulating film in the region of the second memory cell is lower than the position of the surface of the channel region, the source region and the drain region of the MOS transistor.
【0022】この構成によれば、第1のメモリセルの領
域において、第1の埋め込み絶縁膜表面の位置がMOS
トランジスタの活性領域の表面の位置よりも低くなって
いるため、活性領域端部に形成される第2のMOSトラ
ンジスタ部のチャネル幅が大きくなり、第2のMOSト
ランジスタ部の動作が安定する。同様に、第2のメモリ
セルの領域において、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置
がMOSトランジスタの活性領域の表面の位置よりも低
くなっているため、活性領域端部に形成される第4のM
OSトランジスタ部のチャネル幅が大きくなり、第4の
MOSトランジスタ部の動作が安定する。According to this structure, in the region of the first memory cell, the position of the surface of the first buried insulating film is MOS.
Since it is lower than the position of the surface of the active region of the transistor, the channel width of the second MOS transistor formed at the end of the active region is increased, and the operation of the second MOS transistor is stabilized. Similarly, in the region of the second memory cell, the position of the surface of the second buried insulating film is lower than the position of the surface of the active region of the MOS transistor. M
The channel width of the OS transistor section is increased, and the operation of the fourth MOS transistor section is stabilized.
【0023】請求項9記載の半導体記憶装置は、請求項
7記載の半導体記憶装置において、周辺回路領域に、一
導電型の半導体基板表面に形成された他導電型の不純物
層からなるソース領域及びドレイン領域と,ソース領域
及びドレイン領域間のチャネル領域と,ゲート絶縁膜を
介してチャネル領域上に形成したゲート電極とを有した
周辺MOSトランジスタと、周辺MOSトランジスタの
チャネル幅方向の両側に半導体基板を開口して配置され
た複数の周辺素子分離用溝と、周辺素子分離用溝の側壁
に形成された一導電型の不純物層と、周辺素子分離用溝
に埋め込まれた周辺埋め込み絶縁膜とを設け、周辺素子
分離用溝の開口端に臨む周辺MOSトランジスタのチャ
ネル領域,ソース領域及びドレイン領域をゲート電極に
バイアスを印加した際に電界集中が生じにくい形状にし
たことを特徴とする。A semiconductor memory device according to a ninth aspect of the present invention is the semiconductor memory device according to the seventh aspect, wherein the peripheral circuit region includes a source region comprising an impurity layer of another conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate of one conductivity type; A peripheral MOS transistor having a drain region, a channel region between the source region and the drain region, a gate electrode formed on the channel region via a gate insulating film, and a semiconductor substrate on both sides of the peripheral MOS transistor in the channel width direction. A plurality of peripheral device isolation trenches having openings formed therein, an impurity layer of one conductivity type formed on sidewalls of the peripheral device isolation trenches, and a peripheral buried insulating film embedded in the peripheral device isolation trenches. A bias is applied to the gate electrode of the channel region, the source region and the drain region of the peripheral MOS transistor facing the opening end of the peripheral element isolation groove. Wherein the electric field concentration was less susceptible shape when.
【0024】この構成によれば、周辺回路領域におい
て、周辺素子分離用溝の開口端に臨む周辺MOSトラン
ジスタの活性領域(チャネル領域,ソース領域及びドレ
イン領域)をゲート電極にバイアスを印加した際に電界
集中が生じにくい形状にすることにより、ゲート電圧を
印加した際に活性領域端部における電界集中を緩和する
とともに、周辺素子分離用溝の側壁に一導電型の不純物
層を形成したことにより、周辺回路領域のMOSトラン
ジスタは、活性領域端部及び活性領域央部において単一
のしきい値電圧を有したMOSトランジスタとなり、安
定した回路動作がなされることとなる。According to this structure, in the peripheral circuit region, when a bias is applied to the active region (channel region, source region and drain region) of the peripheral MOS transistor facing the opening end of the peripheral element isolation groove, the gate electrode is applied. By making the shape less likely to cause electric field concentration, the electric field concentration at the edge of the active region when the gate voltage is applied is reduced, and a one conductivity type impurity layer is formed on the side wall of the peripheral device isolation groove. The MOS transistor in the peripheral circuit region becomes a MOS transistor having a single threshold voltage at the edge of the active region and the central portion of the active region, so that a stable circuit operation is performed.
【0025】請求項10記載の半導体記憶装置は、請求
項9記載の半導体記憶装置において、第1のメモリセル
の領域における第1の埋め込み絶縁膜表面の位置はMO
Sトランジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイ
ン領域の表面の位置よりも低く、第2のメモリセルの領
域における第2の埋め込み絶縁膜表面の位置はMOSト
ランジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン領
域の表面の位置よりも低く、周辺回路領域における周辺
埋め込み絶縁膜表面の位置は周辺MOSトランジスタの
チャネル領域,ソース領域及びドレイン領域の表面の位
置よりも低いことを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device of the ninth aspect, the position of the surface of the first buried insulating film in the region of the first memory cell is MO.
The position of the surface of the second buried insulating film in the region of the second memory cell is lower than the position of the surface of the channel region, the source region and the drain region of the S transistor, and the surface of the channel region, the source region and the drain region of the MOS transistor And the position of the surface of the peripheral buried insulating film in the peripheral circuit region is lower than the position of the surface of the channel region, source region and drain region of the peripheral MOS transistor.
【0026】この構成によれば、第1のメモリセルの領
域において、第1の埋め込み絶縁膜表面の位置がMOS
トランジスタの活性領域の表面の位置よりも低くなって
いるため、活性領域端部に形成される第2のMOSトラ
ンジスタ部のチャネル幅が大きくなり、第2のMOSト
ランジスタ部の動作が安定する。同様に、第2のメモリ
セルの領域において、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置
がMOSトランジスタの活性領域の表面の位置よりも低
くなっているため、活性領域端部に形成される第4のM
OSトランジスタ部のチャネル幅が大きくなり、第4の
MOSトランジスタ部の動作が安定する。また、周辺回
路領域において、周辺埋め込み絶縁膜表面の位置が周辺
MOSトランジスタの活性領域の表面の位置よりも低く
なっているため、周辺MOSトランジスタの動作がより
安定する。According to this structure, in the region of the first memory cell, the position of the surface of the first buried insulating film is MOS.
Since it is lower than the position of the surface of the active region of the transistor, the channel width of the second MOS transistor formed at the end of the active region is increased, and the operation of the second MOS transistor is stabilized. Similarly, in the region of the second memory cell, the position of the surface of the second buried insulating film is lower than the position of the surface of the active region of the MOS transistor. M
The channel width of the OS transistor section is increased, and the operation of the fourth MOS transistor section is stabilized. In the peripheral circuit region, the position of the surface of the peripheral buried insulating film is lower than the position of the surface of the active region of the peripheral MOS transistor, so that the operation of the peripheral MOS transistor is more stable.
【0027】請求項11記載の半導体記憶装置は、請求
項7,8,9または10記載の半導体記憶装置におい
て、第1のメモリセルの領域のMOSトランジスタは、
高いしきい値電圧を有する第1のMOSトランジスタ部
と、低いしきい値電圧を有する第2のMOSトランジス
タ部とからなり、第2のメモリセルの領域のMOSトラ
ンジスタは、高いしきい値電圧を有する第3のMOSト
ランジスタ部と、低いしきい値電圧を有する第4のMO
Sトランジスタ部とからなり、第3のMOSトランジス
タ部は第1のMOSトランジスタ部よりも高いしきい値
電圧を有し、第4のMOSトランジスタ部は第2のMO
Sトランジスタ部よりも高いしきい値電圧を有すること
を特徴とする。In the semiconductor memory device according to the eleventh aspect, in the semiconductor memory device according to the seventh, eighth, ninth, or tenth aspect, the MOS transistor in the region of the first memory cell may be:
It comprises a first MOS transistor portion having a high threshold voltage and a second MOS transistor portion having a low threshold voltage, and the MOS transistor in the second memory cell region has a high threshold voltage. And a fourth MO transistor having a low threshold voltage.
The third MOS transistor section has a higher threshold voltage than the first MOS transistor section, and the fourth MOS transistor section has a second MOS transistor section.
It has a higher threshold voltage than the S transistor portion.
【0028】このように、第1のメモリセルの領域及び
第2のメモリセルの領域において、それぞれのメモリセ
ルにしきい値電圧の異なる2種のMOSトランジスタ部
を具備することにより、第1及び第2のメモリセルの領
域で4値の情報を記憶でき、メモリセル面積を拡大する
ことなく、高集積化を図ることが可能となる。請求項1
2記載の半導体記憶装置は、請求項11記載の半導体記
憶装置において、第1のMOSトランジスタ部と第2の
MOSトランジスタ部と第3のMOSトランジスタ部と
第4のMOSトランジスタ部とのしきい値電圧の違い
を、メモリセルにおける記憶状態の違いとして利用する
ことを特徴とする。As described above, in the region of the first memory cell and the region of the second memory cell, each memory cell is provided with two types of MOS transistor sections having different threshold voltages, so that the first and second memory cells are provided. Four-level information can be stored in the area of two memory cells, and high integration can be achieved without increasing the memory cell area. Claim 1
The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the threshold values of the first MOS transistor portion, the second MOS transistor portion, the third MOS transistor portion, and the fourth MOS transistor portion are different from the threshold values of the first MOS transistor portion, the second MOS transistor portion, and the fourth MOS transistor portion. It is characterized in that a difference in voltage is used as a difference in storage state in a memory cell.
【0029】請求項13記載の半導体記憶装置の製造方
法は、一導電型の半導体基板表面に第1の絶縁膜を形成
する第1の工程と、第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形
成する第2の工程と、写真食刻法により半導体基板のメ
モリセルアレイ領域中の所定のメモリセルの領域に複数
の第1の素子分離用溝を形成する第3の工程と、複数の
第1の素子分離用溝の内壁に第3の絶縁膜を形成するこ
とにより、第3の絶縁膜を介して第1の素子分離用溝の
開口端に臨む一導電型の半導体基板の領域をゲート電極
にバイアスを印加した際に電界集中が生じやすい形状に
する第4の工程と、第1の埋め込み絶縁膜を堆積して複
数の第1の素子分離用溝を埋め込む第5の工程と、第1
の埋め込み絶縁膜の一部及び第2の絶縁膜の一部を研磨
して平坦化する第6の工程と、写真食刻法により半導体
基板の周辺回路領域に複数の第2の素子分離用溝を形成
する第7の工程と、第2の素子分離用溝に露呈した部分
の第1の絶縁膜をエッチングして後退させる第8の工程
と、複数の第2の素子分離用溝の内壁に第4の絶縁膜を
形成する第9の工程と、複数の第2の素子分離用溝の側
壁部分の半導体基板に一導電型の第1の不純物イオンを
注入して一導電型の不純物層を形成する第10の工程
と、第2の埋め込み絶縁膜を堆積して複数の第2の素子
分離用溝を埋め込む第11の工程と、第2の埋め込み絶
縁膜の一部及び第2の絶縁膜の一部を研磨して平坦化す
る第12の工程と、第2の絶縁膜を除去する第13の工
程と、第1の絶縁膜、第3の絶縁膜の一部、第4の絶縁
膜の一部、第1の埋め込み絶縁膜の一部及び第2の埋め
込み絶縁膜の一部をエッチングにより除去する第14の
工程と、全面にゲート絶縁膜を形成する第15の工程
と、全面に導電性膜を堆積する第16の工程と、写真食
刻法によりメモリセルアレイ領域及び周辺回路領域に導
電性膜からなるゲート電極を形成する第17の工程と、
他導電型の第2の不純物イオンを注入して所定のメモリ
セルの領域及び周辺回路領域にソース/ドレイン領域を
形成する第18の工程とを含んでいる。According to a thirteenth aspect of the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor memory device, a first step of forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and a second insulating film on the first insulating film A second step of forming a plurality of first element isolation trenches in a predetermined memory cell region in a memory cell array region of a semiconductor substrate by a photolithography method; and The third insulating film is formed on the inner wall of the first isolation trench, so that a region of the one conductivity type semiconductor substrate facing the opening end of the first isolation trench via the third insulating film is gated. A fourth step of forming a shape in which electric field concentration easily occurs when a bias is applied to the electrode; a fifth step of depositing a first buried insulating film to bury the plurality of first element isolation trenches; 1
A sixth step of polishing and planarizing a part of the buried insulating film and a part of the second insulating film, and a plurality of second element isolation trenches in a peripheral circuit region of the semiconductor substrate by photolithography. A seventh step of forming the second insulating film, an eighth step of etching and retreating the portion of the first insulating film exposed in the second element separating groove, and forming an inner wall of the plurality of second element separating grooves. A ninth step of forming a fourth insulating film; and implanting a first impurity ion of one conductivity type into the semiconductor substrate on sidewall portions of the plurality of second isolation trenches to form an impurity layer of one conductivity type. A tenth step of forming, an eleventh step of depositing a second buried insulating film to bury a plurality of second element isolation trenches, a part of the second buried insulating film, and a second insulating film A twelfth step of polishing and planarizing a portion of the first, a thirteenth step of removing the second insulating film, and a first insulating film A fourteenth step of removing a part of the third insulating film, a part of the fourth insulating film, a part of the first buried insulating film, and a part of the second buried insulating film by etching; A fifteenth step of forming a gate insulating film, a sixteenth step of depositing a conductive film over the entire surface, and a step of forming a gate electrode made of a conductive film in the memory cell array region and the peripheral circuit region by photolithography. 17 steps,
An eighteenth step of forming source / drain regions in predetermined memory cell regions and peripheral circuit regions by implanting second impurity ions of another conductivity type.
【0030】この製造方法により、請求項1記載の半導
体記憶装置の所定のメモリセルの領域と周辺回路領域に
はMOSトランジスタを形成することができ、メモリセ
ルの領域に形成される第1,第2のMOSトランジスタ
部の異なるしきい値電圧を異なる記憶状態に対応させる
ことによって、一つのメモリセルにおいて2種の情報を
記憶でき、メモリセル面積を拡大することなく、高集積
化を図れる半導体記憶装置を実現できる。According to this manufacturing method, a MOS transistor can be formed in a predetermined memory cell region and a peripheral circuit region of the semiconductor memory device according to the first aspect, and the first and second MOS transistors are formed in the memory cell region. By associating different threshold voltages of the two MOS transistor portions with different storage states, two types of information can be stored in one memory cell, and high integration can be achieved without increasing the memory cell area. The device can be realized.
【0031】請求項14記載の半導体記憶装置の製造方
法は、請求項13記載の半導体記憶装置の製造方法にお
いて、第4の工程を、熱酸化によって行うことを特徴と
する。このように、熱酸化によって、第4の工程を容易
に行うことができる。請求項15記載の半導体記憶装置
の製造方法は、請求項13記載の半導体記憶装置の製造
方法において、第9の工程により、第4の絶縁膜を介し
て第2の素子分離用溝の開口端に臨む一導電型の半導体
基板の領域を、ゲート電極にバイアスを印加した際に電
界集中が生じにくい形状にすることを特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the thirteenth aspect, the fourth step is performed by thermal oxidation. Thus, the fourth step can be easily performed by thermal oxidation. According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the thirteenth aspect, the opening end of the second element isolation trench is formed through the fourth insulating film by the ninth step. Is characterized in that the region of the one conductivity type semiconductor substrate facing the above is shaped so that electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode.
【0032】この製造方法により、請求項3記載の半導
体記憶装置を作製することができ、周辺回路領域のMO
Sトランジスタが、活性領域端部及び活性領域央部にお
いて単一のしきい値電圧を有したMOSトランジスタと
なり、安定した回路動作がなされることとなる。請求項
16記載の半導体記憶装置の製造方法は、請求項15記
載の半導体記憶装置の製造方法において、第9の工程
を、熱酸化によって行うことを特徴とする。According to this manufacturing method, the semiconductor memory device according to claim 3 can be manufactured, and the MO of the peripheral circuit region can be manufactured.
The S transistor becomes a MOS transistor having a single threshold voltage at the end of the active region and at the center of the active region, and a stable circuit operation is performed. According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of the fifteenth aspect, the ninth step is performed by thermal oxidation.
【0033】このように、熱酸化によって、第9の工程
を容易に行うことができる。請求項17記載の半導体記
憶装置の製造方法は、請求項13記載の半導体記憶装置
の製造方法において、第14の工程により、第1の埋め
込み絶縁膜表面の位置を半導体基板表面の位置よりも低
くするとともに、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置を半
導体基板表面の位置よりも低くすることを特徴とする。As described above, the ninth step can be easily performed by thermal oxidation. According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method of the thirteenth aspect, the position of the surface of the first buried insulating film is lower than the position of the surface of the semiconductor substrate by the fourteenth step. And the position of the surface of the second buried insulating film is lower than the position of the surface of the semiconductor substrate.
【0034】この製造方法により、所定のメモリセルの
領域において、第1の埋め込み絶縁膜表面の位置がMO
Sトランジスタの活性領域の表面の位置よりも低くなる
ため、活性領域端部に形成される第2のMOSトランジ
スタ部のチャネル幅が大きくなり、第2のMOSトラン
ジスタ部の動作が安定する。また、周辺回路領域におい
て、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置がMOSトランジ
スタの活性領域の表面の位置よりも低くなるため、MO
Sトランジスタの動作がより安定する。請求項18記載
の半導体記憶装置の製造方法は、一導電型の半導体基板
表面に第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、第1の絶
縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工程と、写真食
刻法により半導体基板のメモリセルアレイ領域中の第1
のメモリセルの領域に複数の第1の素子分離用溝を形成
する第3の工程と、複数の第1の素子分離用溝の内壁に
第3の絶縁膜を形成することにより、第3の絶縁膜を介
して第1の素子分離用溝の開口端に臨む一導電型の半導
体基板の領域をゲート電極にバイアスを印加した際に電
界集中が生じやすい形状にする第4の工程と、第1の埋
め込み絶縁膜を堆積して複数の第1の素子分離用溝を埋
め込む第5の工程と、第1の埋め込み絶縁膜の一部及び
第2の絶縁膜の一部を研磨して平坦化する第6の工程
と、写真食刻法により半導体基板のメモリセルアレイ領
域中の第2のメモリセルの領域に複数の第2の素子分離
用溝を形成するとともに、半導体基板の周辺回路領域に
複数の第3の素子分離用溝を形成する第7の工程と、第
2及び第3の素子分離用溝に露呈した部分の第1の絶縁
膜をエッチングして後退させる第8の工程と、複数の第
2及び第3の素子分離用溝の内壁に第4の絶縁膜を形成
し、第4の絶縁膜を介して第2の素子分離用溝の開口端
に臨む一導電型の半導体基板の領域をゲート電極にバイ
アスを印加した際に電界集中が生じにくい形状にする第
9の工程と、複数の第3の素子分離用溝の側壁部分の半
導体基板に一導電型の第1の不純物イオンを注入して一
導電型の不純物層を形成する第10の工程と、第2の埋
め込み絶縁膜を堆積して複数の第2及び第3の素子分離
用溝を埋め込む第11の工程と、第2の埋め込み絶縁膜
の一部及び第2の絶縁膜の一部を研磨して平坦化する第
12の工程と、第2の絶縁膜を除去する第13の工程
と、第1の絶縁膜、第3の絶縁膜の一部、第4の絶縁膜
の一部、第1の埋め込み絶縁膜の一部及び第2の埋め込
み絶縁膜の一部をエッチングにより除去する第14の工
程と、第2のメモリセルの領域の一部に、一導電型の第
2の不純物イオンを注入する第15の工程と、全面にゲ
ート絶縁膜を形成する第16の工程と、全面に導電性膜
を堆積する第17の工程と、写真食刻法によりメモリセ
ルアレイ領域及び周辺回路領域に導電性膜からなるゲー
ト電極を形成する第18の工程と、他導電型の第3の不
純物イオンを注入して第1及び第2のメモリセルの領域
及び周辺回路領域にソース/ドレイン領域を形成する第
19の工程とを含んでいる。According to this manufacturing method, the position of the surface of the first buried insulating film is MO in a predetermined memory cell region.
Since it is lower than the position of the surface of the active region of the S transistor, the channel width of the second MOS transistor formed at the end of the active region is increased, and the operation of the second MOS transistor is stabilized. In the peripheral circuit region, the position of the surface of the second buried insulating film is lower than the position of the surface of the active region of the MOS transistor.
The operation of the S transistor becomes more stable. In the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, a first step of forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming a second insulating film on the first insulating film. A second step, and a first step in the memory cell array region of the semiconductor substrate performed by photolithography.
A third step of forming a plurality of first isolation trenches in the memory cell region, and forming a third insulating film on the inner wall of the plurality of first isolation trenches. A fourth step of forming a region of the one conductivity type semiconductor substrate facing the opening end of the first isolation trench through the insulating film into a shape in which electric field concentration is likely to occur when a bias is applied to the gate electrode; A fifth step of depositing one buried insulating film and filling a plurality of first element isolation trenches, and polishing and planarizing a part of the first buried insulating film and a part of the second insulating film; A sixth step of forming a plurality of second element isolation trenches in a second memory cell region in a memory cell array region of the semiconductor substrate by photolithography, and a plurality of second device isolation grooves in a peripheral circuit region of the semiconductor substrate. A seventh step of forming a third element isolation groove, and the second and third element isolation grooves. An eighth step of etching back the portion of the first insulating film exposed in the isolation groove, and forming a fourth insulation film on inner walls of the plurality of second and third element isolation grooves, A ninth step of forming a region of the one-conductivity-type semiconductor substrate facing the opening end of the second isolation trench through the insulating film into a shape in which electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode; A tenth step of implanting a first impurity ion of one conductivity type into the semiconductor substrate on a side wall portion of the plurality of third isolation trenches to form an impurity layer of one conductivity type, and a second buried insulating film An eleventh step of depositing a plurality of second and third element isolation trenches and depositing a part of the second buried insulating film and a part of the second insulating film by flattening. Step 12, a thirteenth step of removing the second insulating film, and a part of the first insulating film and the third insulating film A fourteenth step of removing a part of the fourth insulating film, a part of the first buried insulating film and a part of the second buried insulating film by etching, and a part of a region of the second memory cell. A fifteenth step of implanting a second impurity ion of one conductivity type, a sixteenth step of forming a gate insulating film on the entire surface, a seventeenth step of depositing a conductive film on the entire surface, and photolithography. An eighteenth step of forming a gate electrode made of a conductive film in the memory cell array region and the peripheral circuit region by a method, and implanting third impurity ions of another conductivity type to form the first and second memory cell regions and A nineteenth step of forming source / drain regions in the peripheral circuit region.
【0035】この製造方法により、請求項7記載の半導
体記憶装置の第1及び第2のメモリセルの領域と周辺回
路領域にはMOSトランジスタを形成することができ、
第1のメモリセルの領域及び第2のメモリセルの領域に
おいて、それぞれの領域のメモリセルに2種のMOSト
ランジスタ部を具備することとなり、第1及び第2のメ
モリセルの領域で4値の情報を記憶でき、メモリセル面
積を拡大することなく、高集積化を図れる半導体記憶装
置を実現できる。According to this manufacturing method, a MOS transistor can be formed in the first and second memory cell regions and the peripheral circuit region of the semiconductor memory device according to claim 7,
In the first memory cell area and the second memory cell area, the memory cells in each area are provided with two types of MOS transistor sections. A semiconductor memory device capable of storing information and achieving high integration without increasing the memory cell area can be realized.
【0036】請求項19記載の半導体記憶装置の製造方
法は、請求項18記載の半導体記憶装置の製造方法にお
いて、第4の工程を、熱酸化によって行うことを特徴と
する。このように、熱酸化によって、第4の工程を容易
に行うことができる。請求項20記載の半導体記憶装置
の製造方法は、請求項18記載の半導体記憶装置の製造
方法において、第9の工程により、第4の絶縁膜を介し
て第3の素子分離用溝の開口端に臨む一導電型の半導体
基板の領域を、ゲート電極にバイアスを印加した際に電
界集中が生じにくい形状にすることを特徴とする。According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the eighteenth aspect, the fourth step is performed by thermal oxidation. Thus, the fourth step can be easily performed by thermal oxidation. According to a twentieth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the twelfth aspect, the opening end of the third element isolation groove is formed through the fourth insulating film by the ninth step. Is characterized in that the region of the one conductivity type semiconductor substrate facing the above is shaped so that electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode.
【0037】この製造方法により、請求項9記載の半導
体記憶装置を形成することができ、周辺回路領域のMO
Sトランジスタが、活性領域端部及び活性領域央部にお
いて単一のしきい値電圧を有したMOSトランジスタと
なり、安定した回路動作がなされることとなる。請求項
21記載の半導体記憶装置の製造方法は、請求項18ま
たは20記載の半導体記憶装置の製造方法において、第
9の工程を、熱酸化によって行うことを特徴とする。According to this manufacturing method, the semiconductor memory device according to the ninth aspect can be formed, and the MO of the peripheral circuit region can be formed.
The S transistor becomes a MOS transistor having a single threshold voltage at the end of the active region and at the center of the active region, and a stable circuit operation is performed. According to a twenty-first aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the eighteenth or twentieth aspect, the ninth step is performed by thermal oxidation.
【0038】このように、熱酸化によって、第9の工程
を容易に行うことができる。請求項22記載の半導体記
憶装置の製造方法は、請求項18記載の半導体記憶装置
の製造方法において、第14の工程により、第1の埋め
込み絶縁膜表面の位置を半導体基板表面の位置よりも低
くするとともに、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置を半
導体基板表面の位置よりも低くすることを特徴とする。As described above, the ninth step can be easily performed by thermal oxidation. According to a twenty-second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the eighteenth aspect, the position of the first buried insulating film surface is lower than the position of the semiconductor substrate surface by the fourteenth step. And the position of the surface of the second buried insulating film is lower than the position of the surface of the semiconductor substrate.
【0039】この製造方法により、第1のメモリセルの
領域において、第1の埋め込み絶縁膜表面の位置がMO
Sトランジスタの活性領域の表面の位置よりも低くなる
ため、活性領域端部に形成される第2のMOSトランジ
スタ部のチャネル幅が大きくなり、第2のMOSトラン
ジスタ部の動作が安定する。また、第2のメモリセルの
領域において、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置がMO
Sトランジスタの活性領域の表面の位置よりも低くなる
ため、活性領域端部に形成される第4のMOSトランジ
スタ部のチャネル幅が大きくなり、第4のMOSトラン
ジスタ部の動作が安定する。また、周辺回路領域におい
て、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置がMOSトランジ
スタの活性領域の表面の位置よりも低くなるため、MO
Sトランジスタの動作がより安定する。According to this manufacturing method, in the region of the first memory cell, the position of the surface of the first buried insulating film is MO.
Since it is lower than the position of the surface of the active region of the S transistor, the channel width of the second MOS transistor formed at the end of the active region is increased, and the operation of the second MOS transistor is stabilized. In the region of the second memory cell, the position of the surface of the second buried insulating film is MO
Since it is lower than the position of the surface of the active region of the S transistor, the channel width of the fourth MOS transistor formed at the end of the active region is increased, and the operation of the fourth MOS transistor is stabilized. In the peripheral circuit region, the position of the surface of the second buried insulating film is lower than the position of the surface of the active region of the MOS transistor.
The operation of the S transistor becomes more stable.
【0040】請求項23記載の半導体記憶装置の製造方
法は、請求項13または18記載の半導体記憶装置の製
造方法において、第1の工程で形成される第1の絶縁膜
は、半導体基板を熱酸化することにより生成する酸化膜
であり、第2の工程で形成される第2の絶縁膜は、耐酸
化性を有する絶縁膜であることを特徴とする。このよう
に、第1の工程で形成される第1の絶縁膜を半導体基板
を熱酸化することにより生成する酸化膜とし、第2の工
程で形成される第2の絶縁膜を耐酸化性を有する絶縁膜
としているので、熱酸化により第3の絶縁膜を形成する
際、第2の絶縁膜の影響により第1のメモリセルの領域
の活性領域表面に圧縮応力が発生し、第1のメモリセル
の領域の活性領域表面よりも第1の素子分離用溝内の方
が酸化レートが速くなるため、第1のメモリセルの領域
の活性領域端部は曲率半径が小さくなり、あるいは断面
鋭角形状となり、ゲート電極にバイアスを印加した際に
電界集中が生じやすい形状となる。According to a twenty-third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the thirteenth or eighteenth aspect, the first insulating film formed in the first step is formed by heating the semiconductor substrate. It is an oxide film formed by oxidation, and the second insulating film formed in the second step is an insulating film having oxidation resistance. As described above, the first insulating film formed in the first step is an oxide film generated by thermally oxidizing a semiconductor substrate, and the second insulating film formed in the second step has an oxidation resistance. When the third insulating film is formed by thermal oxidation, a compressive stress is generated on the surface of the active region of the first memory cell region due to the influence of the second insulating film. Since the oxidation rate is higher in the first element isolation trench than in the active region surface of the cell region, the end of the active region in the first memory cell region has a smaller radius of curvature or has an acute cross-sectional shape. Thus, when a bias is applied to the gate electrode, the electric field concentration tends to occur.
【0041】[0041]
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、第1
の実施の形態における半導体記憶装置及びその製造方法
について、図1〜図9を参照しながら説明する。図1
(a)は本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
断面図、図1(b)は同半導体記憶装置のメモリセルア
レイ領域の平面図、図1(c)は同半導体記憶装置のメ
モリセルアレイ領域の回路図であり、図1(a)は図1
(b)のA−A’線位置に対応する断面を示す。図1に
おいて、101はP型シリコン基板(半導体基板)、1
05は所定のメモリセル領域、106は第1の素子分離
用溝、108は第1の素子分離用溝106に埋め込まれ
たシリコン酸化膜、112,113は周辺回路領域、1
14,115は第2の素子分離用溝、120はP型不純
物層、121は第2の素子分離用溝114,115に埋
め込まれたシリコン酸化膜、129はシリコン酸化膜か
らなるゲート酸化膜、135,136はN型不純物層、
137はシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜、138は
コンタクトホール、139は配線、143はメモリセ
ル、144は第1の素子分離用溝106にシリコン酸化
膜108を埋め込んだ素子分離領域、145は所定のメ
モリセル領域105のゲート電極132であるワード
線、146はN型不純物層135からなるソース領域、
147はN型不純物層135からなるドレイン領域、1
48は所定のメモリセル領域105の配線139である
ビット線である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment)
The semiconductor memory device and the method of manufacturing the same according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
1A is a cross-sectional view of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a plan view of a memory cell array region of the semiconductor memory device, and FIG. FIG. 1A is a circuit diagram of a memory cell array region, and FIG.
4B shows a cross section corresponding to the position of the line AA ′. In FIG. 1, 101 is a P-type silicon substrate (semiconductor substrate), 1
05 is a predetermined memory cell area, 106 is a first element isolation groove, 108 is a silicon oxide film embedded in the first element isolation groove 106, 112 and 113 are peripheral circuit areas, 1
14 and 115 are second element isolation trenches, 120 is a P-type impurity layer, 121 is a silicon oxide film buried in the second element isolation trenches 114 and 115, 129 is a gate oxide film made of a silicon oxide film, 135 and 136 are N-type impurity layers,
137 is an interlayer insulating film made of a silicon oxide film, 138 is a contact hole, 139 is a wiring, 143 is a memory cell, 144 is an element isolation region in which the silicon oxide film 108 is embedded in the first element isolation groove 106, and 145 is a predetermined. The word line 146 serving as the gate electrode 132 of the memory cell region 105 is a source region made of an N-type impurity layer 135,
147 is a drain region composed of an N-type impurity layer 135, 1
Reference numeral 48 denotes a bit line serving as a wiring 139 of a predetermined memory cell area 105.
【0042】また、図2(a)は同半導体記憶装置のメ
モリセルの断面図(図1(a)に示すメモリセル143
の拡大図)、図2(b)は同メモリセルの回路図、図2
(c)は同メモリセル(トランジスタ)の電圧−電流特
性図である。なお、図1(a)及び図2(a)の断面図
は、遠近を考慮しない透視図のようにして示している。
図2(a)において、156は第1のMOSトランジス
タ領域、157,158は第2のMOSトランジスタ領
域であり、図2(b)において、159は第1のMOS
トランジスタ領域156に構成される第1のMOSトラ
ンジスタ、160は第2のMOSトランジスタ領域15
7,158に構成される第2のMOSトランジスタであ
り、図2(c)において、161は第1のMOSトラン
ジスタ159の電圧−電流特性、162は第2のMOS
トランジスタ160の電圧−電流特性を示す。FIG. 2A is a sectional view of a memory cell of the semiconductor memory device (memory cell 143 shown in FIG. 1A).
FIG. 2B is a circuit diagram of the same memory cell, and FIG.
(C) is a voltage-current characteristic diagram of the memory cell (transistor). The cross-sectional views of FIG. 1A and FIG. 2A are shown as perspective views without considering perspective.
In FIG. 2A, reference numeral 156 denotes a first MOS transistor region, 157 and 158 denote second MOS transistor regions, and in FIG. 2B, 159 denotes a first MOS transistor region.
The first MOS transistor formed in the transistor region 156 and the second MOS transistor
7 and 158. In FIG. 2C, reference numeral 161 denotes a voltage-current characteristic of the first MOS transistor 159, and 162 denotes a second MOS transistor.
4 shows voltage-current characteristics of a transistor 160.
【0043】本実施の形態の半導体記憶装置は、図1
(a)に示すように、メモリセル143が形成された所
定のメモリセル領域105と、他のメモリセル領域(図
示せず)とを含むメモリセルアレイ領域と、メモリセル
の動作を司る周辺回路領域112及び113とで構成さ
れる。図1(b)に示すように、所定のメモリセル領域
105内において、メモリセル143は素子分離領域1
44により個々に分離されている。メモリセル143
は、ワード線145と、ソース領域146と、ドレイン
領域147と、ドレイン領域147とコンタクトホール
138を介して接続されたビット線148とで構成され
ている。図1(c)が図1(b)に示される所定のメモ
リセル領域105の回路図である。The semiconductor memory device of the present embodiment is similar to that of FIG.
As shown in (a), a memory cell array region including a predetermined memory cell region 105 in which a memory cell 143 is formed, another memory cell region (not shown), and a peripheral circuit region that controls the operation of the memory cell 112 and 113. As shown in FIG. 1B, in a predetermined memory cell region 105, the memory cell 143 is
44 are individually separated. Memory cell 143
Is composed of a word line 145, a source region 146, a drain region 147, and a bit line 148 connected to the drain region 147 via a contact hole 138. FIG. 1C is a circuit diagram of the predetermined memory cell region 105 shown in FIG.
【0044】本実施の形態の主要な特徴は、所定のメモ
リセル領域105において、メモリセル143を構成す
るMOSトランジスタの活性領域、すなわちソース領域
146,ドレイン領域147及びその間に形成されるチ
ャネル領域となるP型シリコン基板101の表面の第1
の素子分離用溝106の開口端に臨む領域を、曲率半径
の小さいあるいは断面鋭角形状とし、ゲート電極132
にバイアスを印加した際に電界集中が生じやすい形状に
したことである。この構成により、メモリセル143の
MOSトランジスタは、ゲート電極132を共有し、し
きい値電圧の異なる2つのMOSトランジスタ部を有す
ることになる。The main feature of this embodiment is that, in a predetermined memory cell region 105, an active region of a MOS transistor constituting the memory cell 143, that is, a source region 146, a drain region 147, and a channel region formed therebetween. Of the surface of the P-type silicon substrate 101
The region facing the opening end of the element isolation groove 106 has a small radius of curvature or an acute cross-sectional shape, and the gate electrode 132
Is formed so that electric field concentration easily occurs when a bias is applied. With this configuration, the MOS transistor of the memory cell 143 has two MOS transistor portions that share the gate electrode 132 and have different threshold voltages.
【0045】すなわち、メモリセル143のMOSトラ
ンジスタは、図2(a)に示すように、第1のMOSト
ランジスタ領域156と、第2のMOSトランジスタ領
域157及び158とから成り、図2(b)で示すよう
に、第1のMOSトランジスタ159及び第2のMOS
トランジスタ160の並列の等価回路で表記される。図
2(a)に示すように、第1の素子分離用溝106の開
口端に臨む活性領域端部は、曲率半径の小さいあるいは
断面鋭角形状で、ゲート電極132にバイアスを印加し
た際に電界集中が生じやすい形状であり、その活性領域
端部の第2のMOSトランジスタ領域157及び158
では、活性領域央部の第1のMOSトランジスタ領域1
56に比べて、ゲート電極132にゲート電圧を印加す
ると電界集中がおこりやすくなる。ここで、図2(b)
で示される第1のMOSトランジスタ159と第2のM
OSトランジスタ160の共通のゲート電極132に、
あるゲート電圧を与えると、第2のMOSトランジスタ
160は電界集中が起こりやすいため、第1のMOSト
ランジスタ159よりも大きいドレイン電流が発生する
こととなり、図2(c)に示すように、第2のMOSト
ランジスタ160のしきい値電圧Vt2 は、第1のMO
Sトランジスタ159のしきい値電圧Vt1よりも低く
なる。That is, as shown in FIG. 2A, the MOS transistor of the memory cell 143 includes a first MOS transistor region 156 and second MOS transistor regions 157 and 158. As shown by a first MOS transistor 159 and a second MOS transistor
It is represented by a parallel equivalent circuit of the transistor 160. As shown in FIG. 2A, the end of the active region facing the opening end of the first isolation trench 106 has a small radius of curvature or an acute angle in cross section, and an electric field is generated when a bias is applied to the gate electrode 132. The second MOS transistor regions 157 and 158 at the ends of the active region have a shape in which concentration is likely to occur.
Then, the first MOS transistor region 1 in the center of the active region
When a gate voltage is applied to the gate electrode 132 as compared with 56, the electric field concentration is more likely to occur. Here, FIG.
The first MOS transistor 159 and the second M
The common gate electrode 132 of the OS transistor 160
When a certain gate voltage is applied, electric field concentration easily occurs in the second MOS transistor 160, so that a larger drain current is generated than in the first MOS transistor 159, and as shown in FIG. the threshold voltage Vt 2 of the MOS transistor 160, a first MO
It becomes lower than threshold voltage Vt 1 of S transistor 159.
【0046】このような構成のメモリセル143が、メ
モリセルアレイ領域中に、意図するプログラムの内容に
応じて適当な位置に配置されることになる。なお、メモ
リセルアレイ領域中に配置されるメモリセル143構造
以外の他のメモリセル(図示せず)の構造は、例えば、
メモリセル143の構造において第1の素子分離用溝1
06の開口端に臨む活性領域端部の断面がほぼ直角にな
っているようなメモリセル143と一部異なるような構
造でもよいし、その他どのようなメモリセル構造でもよ
く、特に限定するものではない。The memory cell 143 having such a configuration is arranged at an appropriate position in the memory cell array region according to the contents of the intended program. The structure of a memory cell (not shown) other than the structure of the memory cell 143 arranged in the memory cell array region is, for example,
In the structure of the memory cell 143, the first isolation trench 1
The memory cell 143 may have a structure that is partially different from the memory cell 143 in which the cross section of the edge of the active region facing the opening end of the memory cell 06 is substantially perpendicular, or may have any other memory cell structure. Absent.
【0047】さらに、この実施の形態の特徴は、周辺回
路領域112,113において、MOSトランジスタの
活性領域、すなわちソース領域,ドレイン領域及びその
間に形成されるチャネル領域となるP型シリコン基板1
01の表面における第2の素子分離用溝114,115
の開口端に臨む領域(活性領域端部)を、曲率半径を大
きくして例えば断面弧状とし、ゲート電極132にバイ
アスを印加した際に電界集中が生じにくい形状にすると
ともに、第2の素子分離用溝114,115の少なくと
も側壁に、シリコン基板101と同じP型不純物層12
0を設けたことである。この構成では、第2の素子分離
用溝114,115の開口端に臨む活性領域端部をゲー
ト電極132にバイアスを印加した際に電界集中が生じ
にくい形状にしたことにより、活性領域端部でのゲート
電圧印加時の電界集中が緩和される。さらに第2の素子
分離用溝114,115の側壁にP型不純物層120を
設けているため、活性領域端部と活性領域央部とにおい
て構成されるMOSトランジスタは、しきい値電圧及び
電圧−電流特性も同一となり、単一のMOSトランジス
タとみなしてよい。Further, this embodiment is characterized in that, in the peripheral circuit regions 112 and 113, the active region of the MOS transistor, that is, the P-type silicon substrate 1 serving as a source region, a drain region and a channel region formed therebetween.
01 second isolation grooves 114 and 115 on the surface
The region facing the opening end (the end of the active region) has a large radius of curvature, for example, an arc-shaped cross section, and a shape in which electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode 132. The same P-type impurity layer 12 as the silicon substrate 101 is formed at least on the side walls of the trenches 114 and 115.
0 is provided. In this configuration, the end of the active region facing the opening end of the second isolation trenches 114 and 115 is shaped so that electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode 132, so that the end of the active region is formed. Of the electric field when the gate voltage is applied is alleviated. Further, since the P-type impurity layer 120 is provided on the side walls of the second isolation trenches 114 and 115, the MOS transistor formed at the end of the active region and the central portion of the active region has a threshold voltage and a negative voltage. The current characteristics are also the same and may be regarded as a single MOS transistor.
【0048】以上のように構成される本実施の形態の半
導体記憶装置の製造方法について、さらに図3〜図9に
示す工程断面図を参照しながら説明する。なお、図3〜
図9の工程断面図も、図1(a)と同様に図1(b)の
A−A’線位置に対応する断面を示し、遠近を考慮しな
い透視図のようにして示している。まず、図3に示す工
程では、P型シリコン基板101上に、熱酸化によりシ
リコン酸化膜102を形成し、続いてCVDによりシリ
コン窒化膜103を堆積する(図3(a))。その後、
フォトレジスト104を用いて、写真食刻法によりシリ
コン基板101の所定のメモリセル領域105に複数の
第1の素子分離用溝106を開口し(図3(b))、フ
ォトレジスト104を除去後、熱酸化によりシリコン酸
化膜107を素子分離用溝106の内壁に形成する(図
3(c))。このとき、所定のメモリセル領域105の
MOSトランジスタの活性領域となるP型シリコン基板
101の表面における第1の素子分離用溝106の開口
端に臨む領域がゲート電極132(図1(a)参照)に
バイアスを印加した際に電界集中が生じやすい形状とな
るように、シリコン酸化膜107が形成される。The method of manufacturing the semiconductor memory device according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to process sectional views shown in FIGS. In addition, FIG.
The process cross-sectional view of FIG. 9 also shows a cross-section corresponding to the position of the line AA ′ in FIG. 1B, as in FIG. 1A, and is shown as a perspective view that does not consider perspective. First, in the step shown in FIG. 3, a silicon oxide film 102 is formed on a P-type silicon substrate 101 by thermal oxidation, and then a silicon nitride film 103 is deposited by CVD (FIG. 3A). afterwards,
Using a photoresist 104, a plurality of first element isolation trenches 106 are opened in a predetermined memory cell region 105 of the silicon substrate 101 by photolithography (FIG. 3B), and the photoresist 104 is removed. Then, a silicon oxide film 107 is formed on the inner wall of the isolation trench 106 by thermal oxidation (FIG. 3C). At this time, a region facing the opening end of the first isolation trench 106 on the surface of the P-type silicon substrate 101 which is to be an active region of the MOS transistor in the predetermined memory cell region 105 is a gate electrode 132 (see FIG. 1A). The silicon oxide film 107 is formed so as to have a shape in which electric field concentration easily occurs when a bias is applied in (1).
【0049】図4に示す工程では、CVDにより全面に
シリコン酸化膜108を堆積して素子分離用溝106を
埋め込み(図4(a))、続いて、CMP(Chemi
cal Mechanical Polishing)
によりシリコン酸化膜108の一部及びシリコン窒化膜
103の一部を研磨し、シリコン酸化膜108及びシリ
コン窒化膜103表面を平坦化する(図4(b))。In the step shown in FIG. 4, a silicon oxide film 108 is deposited on the entire surface by CVD to bury the element isolation trench 106 (FIG. 4A), and then the CMP (Chemi) is performed.
cal Mechanical Polishing)
Then, a part of the silicon oxide film 108 and a part of the silicon nitride film 103 are polished to flatten the surfaces of the silicon oxide film 108 and the silicon nitride film 103 (FIG. 4B).
【0050】図5に示す工程では、フォトレジスト11
1を用いて、写真食刻法により周辺回路領域112及び
113に複数の第2の素子分離用溝114及び115を
開口し(図5(a))、フォトレジスト111を除去
後、ウェットエッチにより第2の素子分離用溝114及
び115に露呈した部分のシリコン酸化膜102をエッ
チングして後退させ(図5(b))、続いて、熱酸化に
よりシリコン酸化膜117を素子分離用溝114及び1
15の内壁に形成する(図5(c))。このとき、周辺
回路領域112,113のMOSトランジスタの活性領
域となるP型シリコン基板101の表面の第2の素子分
離用溝114,115の開口端に臨む領域がゲート電極
132(図1(a)参照)にバイアスを印加した際に電
界集中が生じにくい形状となるように、シリコン酸化膜
117が形成される。更に、フォトレジスト118を用
いて、P型不純物イオン注入119を行い、素子分離用
溝114及び115の内壁のシリコン基板101にP型
不純物層120を形成する(図5(d))。In the step shown in FIG.
Then, a plurality of second element isolation trenches 114 and 115 are opened in the peripheral circuit regions 112 and 113 by photolithography (FIG. 5A), and the photoresist 111 is removed. The portion of the silicon oxide film 102 exposed to the second element isolation trenches 114 and 115 is etched back (FIG. 5B), and then the silicon oxide film 117 is thermally oxidized to remove the element isolation trenches 114 and 115. 1
15 (FIG. 5C). At this time, the region facing the opening end of the second isolation trenches 114, 115 on the surface of the P-type silicon substrate 101 which becomes the active region of the MOS transistor in the peripheral circuit regions 112, 113 is the gate electrode 132 (FIG. The silicon oxide film 117 is formed so as to have a shape in which electric field concentration hardly occurs when a bias is applied in (2). Further, a P-type impurity ion implantation 119 is performed using a photoresist 118 to form a P-type impurity layer 120 in the silicon substrate 101 on the inner wall of the isolation trenches 114 and 115 (FIG. 5D).
【0051】図6に示す工程では、フォトレジスト11
8を除去後、CVDにより全面にシリコン酸化膜121
を堆積して素子分離用溝114及び115を埋め込み
(図6(a))、続いて、CMPによりシリコン酸化膜
121,108の一部及びシリコン窒化膜103の一部
を研磨し、シリコン酸化膜121,108及びシリコン
窒化膜103表面を平坦化する(図6(b))。更に、
ウェットエッチによりシリコン窒化膜103、次いでシ
リコン酸化膜121,108,107,117の一部及
びシリコン酸化膜102を順に除去し、所定のメモリセ
ル領域105のMOSトランジスタの活性領域の表面で
ある第1の活性領域表面125と、周辺回路領域11
2,113のMOSトランジスタの活性領域の表面であ
る第2の活性領域表面127とを露出させると共に、シ
リコン酸化膜108の表面126の位置が第1の活性領
域表面125の位置に対して低く、また、シリコン酸化
膜121の表面128の位置が第2の活性領域表面12
7の位置に対して低くなるようにする(図6(c))。In the step shown in FIG.
8 is removed, and a silicon oxide film 121 is formed on the entire surface by CVD.
Is deposited to bury the element isolation trenches 114 and 115 (FIG. 6A), and then a part of the silicon oxide films 121 and 108 and a part of the silicon nitride film 103 are polished by CMP to form a silicon oxide film. The surfaces of 121 and 108 and the silicon nitride film 103 are flattened (FIG. 6B). Furthermore,
The silicon nitride film 103, then a part of the silicon oxide films 121, 108, 107, and 117 and the silicon oxide film 102 are sequentially removed by wet etching, and the first memory cell region 105, which is the surface of the active region of the MOS transistor, is removed. Active region surface 125 and peripheral circuit region 11
The second active region surface 127 which is the surface of the active regions of the MOS transistors 2 and 113 is exposed, and the position of the surface 126 of the silicon oxide film 108 is lower than the position of the first active region surface 125. The position of the surface 128 of the silicon oxide film 121 corresponds to the second active region surface 12.
7 (FIG. 6 (c)).
【0052】図7に示す工程では、熱酸化によりシリコ
ン酸化膜のゲート酸化膜129を形成し(図7
(a))、続いて、CVDにより不純物を含むポリシリ
コン膜130を堆積する(図7(b))。更に、フォト
レジスト131を用いて、写真食刻法によりゲート電極
132を形成する(図7(c))。図8に示す工程で
は、フォトレジスト131を除去後、フォトレジスト1
33を用いて、N型不純物イオン注入134によりソー
ス/ドレイン領域となるN型不純物層135及び136
を形成する。ここで、ゲート電極132もN型不純物イ
オン注入134のマスクとなるため、実際には、図1
(b)のA−A’線上の断面におけるゲート電極132
の直下にはN型不純物層135及び136は存在しない
が、前述のように透視図のようにして示している。In the step shown in FIG. 7, a gate oxide film 129 of a silicon oxide film is formed by thermal oxidation.
(A)) Subsequently, a polysilicon film 130 containing impurities is deposited by CVD (FIG. 7B). Further, a gate electrode 132 is formed by photolithography using the photoresist 131 (FIG. 7C). In the step shown in FIG. 8, after removing the photoresist 131, the photoresist 1 is removed.
33, N-type impurity layers 135 and 136 to be source / drain regions by N-type impurity ion implantation 134.
To form Here, since the gate electrode 132 also serves as a mask for the N-type impurity ion implantation 134, in actuality, FIG.
The gate electrode 132 in the cross section on the line AA ′ of FIG.
There are no N-type impurity layers 135 and 136 immediately below the area, but they are shown as a perspective view as described above.
【0053】図9に示す工程では、フォトレジスト13
3を除去後、CVDによりシリコン酸化膜を堆積し、熱
処理後、CMPにより平坦化して層間絶縁膜137とす
る(図9(a))。その後、N型不純物層135及び1
36上にコンタクトホール138を開口後、アルミ膜か
らなる配線139を形成する(図9(b))。所定のメ
モリセル領域105における配線139はビット線14
8となる。In the step shown in FIG.
After removing 3, a silicon oxide film is deposited by CVD, and after heat treatment, planarized by CMP to form an interlayer insulating film 137 (FIG. 9A). Then, the N-type impurity layers 135 and 1
After opening a contact hole 138 on the substrate 36, a wiring 139 made of an aluminum film is formed (FIG. 9B). The wiring 139 in the predetermined memory cell region 105 is connected to the bit line 14
It becomes 8.
【0054】以上のようにして製造された本実施の形態
の半導体記憶装置は、前述したように、図1(a)及び
図2(a)に示すように、メモリセル143のMOSト
ランジスタの活性領域となるP型シリコン基板101の
表面における第1の素子分離用溝106の開口端に臨む
領域をゲート電極132にバイアスを印加した際に電界
集中が生じやすい形状にしたことにより、図2(b)に
示すように、第1のMOSトランジスタ159及び第2
のMOSトランジスタ160の並列の等価回路で表記さ
れ、図2(c)に示すように、第1のMOSトランジス
タの電圧−電流特性161と、第2のMOSトランジス
タの電圧−電流特性162との2つの特性を有するた
め、それぞれのしきい値電圧と情報を対応させる、すな
わち、第1のMOSトランジスタ159と第2のMOS
トランジスタ160に同じゲート電圧を与えたときに、
一方はオンし、他方はオンしないことにより、記憶状態
の“1”、“0”が得られることで、単一のメモリセル
に2種類の情報を記憶させることが可能となり、メモリ
セル面積を拡大することなく、高集積化を容易に行うこ
とができる。As described above, the semiconductor memory device of the present embodiment manufactured as described above has the active state of the MOS transistor of the memory cell 143 as shown in FIGS. 1 (a) and 2 (a). The region facing the opening end of the first isolation trench 106 on the surface of the P-type silicon substrate 101 serving as the region is shaped so that electric field concentration is likely to occur when a bias is applied to the gate electrode 132. As shown in b), the first MOS transistor 159 and the second
As shown in FIG. 2C, a voltage-current characteristic 161 of the first MOS transistor and a voltage-current characteristic 162 of the second MOS transistor are represented by a parallel equivalent circuit of the MOS transistor 160. The threshold voltage and the information correspond to each other, that is, the first MOS transistor 159 and the second MOS transistor
When the same gate voltage is applied to the transistor 160,
By turning on one side and not turning on the other side, the storage states "1" and "0" are obtained, so that two types of information can be stored in a single memory cell, and the memory cell area is reduced. High integration can be easily performed without enlargement.
【0055】更に、図1(a)に示すように、周辺回路
領域112,113におけるMOSトランジスタの活性
領域となるP型シリコン基板101の表面の第2の素子
分離用溝114,115の開口端に臨む領域(活性領域
端部)をゲート電極132にバイアスを印加した際に電
界集中が生じにくい形状にするとともに、第2の素子分
離用溝114,115の少なくとも側壁に、シリコン基
板101と同じP型不純物層120を設けたことによ
り、周辺回路領域112及び113においては、単一の
しきい値電圧を有したMOSトランジスタによる安定し
た回路動作がなされることとなる。Further, as shown in FIG. 1A, the opening ends of the second isolation trenches 114 and 115 on the surface of the P-type silicon substrate 101 which become active regions of the MOS transistors in the peripheral circuit regions 112 and 113. Is formed so that electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode 132, and at least the side walls of the second element isolation trenches 114 and 115 have the same shape as the silicon substrate 101. By providing the P-type impurity layer 120, in the peripheral circuit regions 112 and 113, a stable circuit operation by the MOS transistor having a single threshold voltage is performed.
【0056】更に、図6(c)に示すように、所定のメ
モリセル領域105において、第1の素子分離用溝10
6に埋め込まれたシリコン酸化膜108の表面126の
位置が、第1の活性領域表面125の位置よりも低くな
るようにしているので、図2(a)に示す第2のMOS
トランジスタ領域157及び158のチャネル幅が大き
くなり、図2(b)に示す第2のMOSトランジスタ1
60の動作が安定する。Further, as shown in FIG. 6C, in the predetermined memory cell region 105, the first isolation trench 10 is formed.
Since the position of the surface 126 of the silicon oxide film 108 embedded in the second MOS transistor 6 is lower than the position of the first active region surface 125, the second MOS shown in FIG.
The channel width of the transistor regions 157 and 158 increases, and the second MOS transistor 1 shown in FIG.
The operation of 60 is stabilized.
【0057】更に、図6(c)に示すように、周辺回路
領域112,113において、第2の素子分離用溝11
4,115に埋め込まれたシリコン酸化膜121の表面
128の位置が、第2の活性領域表面127の位置より
も低くなるようにしているので、周辺回路領域112及
び113に配設されたMOSトランジスタの動作が安定
する。Further, as shown in FIG. 6C, in the peripheral circuit regions 112 and 113, the second isolation trenches 11 are formed.
Since the position of surface 128 of silicon oxide film 121 buried in 4, 115 is lower than the position of second active region surface 127, MOS transistors provided in peripheral circuit regions 112 and 113 are provided. Operation becomes stable.
【0058】また、図3に示すように、シリコン基板1
01上にシリコン酸化膜102と耐酸化性を有するシリ
コン窒化膜103を順次形成しているので、熱酸化によ
りシリコン酸化膜107を形成する際、シリコン窒化膜
103の影響により所定のメモリセル領域105の活性
領域表面に圧縮応力が発生し、所定のメモリセル領域1
05の活性領域表面よりも第1の素子分離用溝106内
の方が酸化レートが速くなるため、活性領域となるP型
シリコン基板101の表面の第1の素子分離用溝106
の開口端に臨む領域が、曲率半径の小さいあるいは断面
鋭角形状となり、ゲート電極132にバイアスを印加し
た際に電界集中が生じやすい形状になる。なお、周辺回
路領域112,113においては、図5に示すように、
第2の素子分離用溝114,115に面するシリコン酸
化膜102をエッチングにより後退させた後、熱酸化に
よりシリコン酸化膜117を形成するため、活性領域と
なるP型シリコン基板101の表面の第2の素子分離用
溝114,115の開口端に臨む領域が、曲率半径が大
きくなり、ゲート電極132にバイアスを印加した際に
電界集中の生じにくい形状になる。Further, as shown in FIG.
Since the silicon oxide film 102 and the silicon nitride film 103 having oxidation resistance are sequentially formed on the silicon nitride film 01, when the silicon oxide film 107 is formed by thermal oxidation, the predetermined memory cell region 105 is affected by the silicon nitride film 103. Compressive stress is generated on the surface of the active region of
Since the oxidation rate is higher in the first element isolation trench 106 than in the active region surface of the first element isolation region 05, the first element isolation trench 106 on the surface of the P-type silicon substrate 101 to be the active region is formed.
Has a small radius of curvature or an acute angle in cross-section, and tends to cause electric field concentration when a bias is applied to the gate electrode 132. In the peripheral circuit regions 112 and 113, as shown in FIG.
After the silicon oxide film 102 facing the second element isolation grooves 114 and 115 is receded by etching, and the silicon oxide film 117 is formed by thermal oxidation, the silicon oxide film 117 on the surface of the P-type silicon substrate 101 serving as an active region is formed. Regions facing the opening ends of the second element isolation grooves 114 and 115 have a large radius of curvature, and have a shape in which electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode 132.
【0059】なお、第1の実施の形態では、ゲート電極
132を、不純物を含むポリシリコン膜130で形成し
たが、タングステン膜、モリブデン膜、チタン膜、白金
膜、銅膜、タングステンシリサイド膜、モリブデンシリ
サイド膜、チタンシリサイド膜、白金シリサイド膜等の
単層膜や、タングステンシリサイド膜、モリブデンシリ
サイド膜、チタンシリサイド膜もしくは白金シリサイド
膜と不純物を含むポリシリコン膜との積層膜で形成して
もよい。In the first embodiment, the gate electrode 132 is formed of the polysilicon film 130 containing impurities. However, a tungsten film, a molybdenum film, a titanium film, a platinum film, a copper film, a tungsten silicide film, a molybdenum film, It may be formed of a single layer film such as a silicide film, a titanium silicide film, a platinum silicide film, or a stacked film of a tungsten silicide film, a molybdenum silicide film, a titanium silicide film or a platinum silicide film and a polysilicon film containing impurities.
【0060】また、配線139(ビット線148)を、
アルミ膜で形成したが、不純物を含むポリシリコン膜、
タングステン膜、モリブデン膜、チタン膜、白金膜、銅
膜、タングステンシリサイド膜、モリブデンシリサイド
膜、チタンシリサイド膜、白金シリサイド膜等の単層膜
や、タングステンシリサイド膜、モリブデンシリサイド
膜、チタンシリサイド膜もしくは白金シリサイド膜と不
純物を含むポリシリコン膜との積層膜で形成してもよ
い。The wiring 139 (bit line 148)
Polysilicon film made of aluminum film but containing impurities,
Tungsten film, molybdenum film, titanium film, platinum film, copper film, tungsten silicide film, molybdenum silicide film, titanium silicide film, single layer film such as platinum silicide film, tungsten silicide film, molybdenum silicide film, titanium silicide film or platinum It may be formed of a stacked film of a silicide film and a polysilicon film containing impurities.
【0061】また、第1の実施の形態において、P型シ
リコン基板101、P型不純物イオン注入119、P型
不純物層120、N型不純物イオン注入134、N型不
純物層135,136としたが、各導電型を逆にしてN
型シリコン基板101、N型不純物イオン注入119、
N型不純物層120、P型不純物イオン注入134、P
型不純物層135,136としてもよい。In the first embodiment, the P-type silicon substrate 101, the P-type impurity ion implantation 119, the P-type impurity layer 120, the N-type impurity ion implantation 134, and the N-type impurity layers 135 and 136 are used. Reverse each conductivity type to N
Silicon substrate 101, N-type impurity ion implantation 119,
N-type impurity layer 120, P-type impurity ion implantation 134, P
The impurity layers 135 and 136 may be used.
【0062】(第2の実施の形態)以下、第2の実施の
形態における半導体記憶装置及びその製造方法につい
て、図10〜図19を参照しながら説明する。図10
(a)は本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置の
断面図、図10(b)は同半導体記憶装置のメモリセル
アレイ領域の平面図、図10(c)は同半導体記憶装置
のメモリセルアレイ領域の回路図であり、図10(a)
は図10(b)のB−B’線位置に対応する断面を示
す。図10において、201はP型シリコン基板(半導
体基板)、205は第1のメモリセル領域、206は第
1の素子分離用溝、208は第1の素子分離用溝206
に埋め込まれたシリコン酸化膜、212は第2のメモリ
セル領域、213,214は周辺回路領域、215は第
2の素子分離用溝、216,217は第3の素子分離用
溝、222はP型不純物層、223は第2及び第3の素
子分離用溝215及び216,217に埋め込まれたシ
リコン酸化膜、235はチャネル領域となるソース/ド
レイン領域間に形成したP型不純物層、236はシリコ
ン酸化膜からなるゲート酸化膜、242,243,24
4はソース/ドレイン領域となるN型不純物層、245
はシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜、246はコンタ
クトホール、247は配線、252は第1のメモリセ
ル、253は第2のメモリセル、254は第1,第2の
素子分離用溝206,215にシリコン酸化膜208,
223を埋め込んだ素子分離領域、255は第1,第2
のメモリセル領域205,212のゲート電極239か
らなるワード線、256はN型不純物層242,243
からなる第1,第2のメモリセル252,253のソー
ス領域、257はN型不純物層242からなる第1のメ
モリセル252のドレイン領域、258は第1のメモリ
セル領域205の配線247であるビット線、261は
N型不純物層243からなる第2のメモリセル253の
ドレイン領域、262は第2のメモリセル領域212の
配線247であるビット線である。(Second Embodiment) Hereinafter, a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 10A is a sectional view of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 10B is a plan view of a memory cell array region of the semiconductor memory device, and FIG. FIG. 10A is a circuit diagram of a memory cell array region, and FIG.
Shows a cross section corresponding to the position of line BB 'in FIG. 10B. In FIG. 10, 201 is a P-type silicon substrate (semiconductor substrate), 205 is a first memory cell region, 206 is a first element isolation groove, and 208 is a first element isolation groove 206
, A peripheral region, 213 and 214, a second element isolation groove, 216 and 217 a third element isolation groove, and 222 a P The type impurity layer 223 is a silicon oxide film buried in the second and third element isolation trenches 215 and 216, 217. The reference numeral 235 is a P-type impurity layer formed between source / drain regions serving as channel regions. A gate oxide film 242, 243, 24 made of a silicon oxide film
4 is an N-type impurity layer serving as a source / drain region;
Is an interlayer insulating film made of a silicon oxide film, 246 is a contact hole, 247 is a wiring, 252 is a first memory cell, 253 is a second memory cell, 254 is first and second element isolation trenches 206 and 215. A silicon oxide film 208,
223 is embedded in the element isolation region, and 255 is the first and second element isolation regions.
Word lines 256 formed by the gate electrodes 239 of the memory cell regions 205 and 212
The source regions 257 and 257 of the first and second memory cells 252 and 253 are drain regions of the first memory cell 252 formed of the N-type impurity layer 242, and 258 is a wiring 247 of the first memory cell region 205. A bit line 261 is a drain region of the second memory cell 253 formed of the N-type impurity layer 243, and a bit line 262 is a wiring 247 of the second memory cell region 212.
【0063】また、図11(a)は同半導体記憶装置の
メモリセルの断面図(図10(a)に示すメモリセル2
52の拡大図)、図11(b)は同メモリセル252の
回路図、図11(c)は同半導体記憶装置のメモリセル
の断面図(図10(a)に示すメモリセル253の拡大
図)、図11(d)は同メモリセル253の回路図、図
11(e)はメモリセル252,253のトランジスタ
の電圧−電流特性図である。なお、図10(a)及び図
11(a),(c)の断面図は、遠近を考慮しない透視
図のようにして示している。図11(a)において、2
73は第1のMOSトランジスタ領域、274,275
は第2のMOSトランジスタ領域であり、図11(b)
において、276は第1のMOSトランジスタ領域27
3に構成される第1のMOSトランジスタ、277は第
2のMOSトランジスタ領域274,275に構成され
る第2のMOSトランジスタである。図11(c)にお
いて、278は第3のMOSトランジスタ領域、27
9,280は第4のMOSトランジスタ領域であり、図
11(d)において、281は第3のMOSトランジス
タ領域278に構成される第3のMOSトランジスタ、
282は第4のMOSトランジスタ領域279,280
に構成される第4のMOSトランジスタである。図11
(e)において、283は第1のMOSトランジスタ2
76の電圧−電流特性、284は第2のMOSトランジ
スタ277の電圧−電流特性、285は第3のMOSト
ランジスタ281の電圧−電流特性、286は第4のM
OSトランジスタ282の電圧−電流特性を示す。FIG. 11A is a sectional view of a memory cell of the semiconductor memory device (memory cell 2 shown in FIG. 10A).
52B), FIG. 11B is a circuit diagram of the memory cell 252, and FIG. 11C is a cross-sectional view of the memory cell of the semiconductor memory device (an enlarged view of the memory cell 253 shown in FIG. 10A). 11 (d) is a circuit diagram of the memory cell 253, and FIG. 11 (e) is a voltage-current characteristic diagram of transistors of the memory cells 252 and 253. The cross-sectional views of FIG. 10A and FIGS. 11A and 11C are shown as perspective views without considering perspective. In FIG. 11A, 2
73 is a first MOS transistor region, 274, 275
Is a second MOS transistor region, and FIG.
276 is the first MOS transistor region 27
The first MOS transistor 277 configured in 3 is a second MOS transistor configured in the second MOS transistor regions 274 and 275. In FIG. 11C, reference numeral 278 denotes a third MOS transistor region;
Reference numerals 9 and 280 denote a fourth MOS transistor region. In FIG. 11D, reference numeral 281 denotes a third MOS transistor formed in the third MOS transistor region 278;
282 is a fourth MOS transistor region 279, 280
Is a fourth MOS transistor. FIG.
In (e), 283 is the first MOS transistor 2
76, 284 is the voltage-current characteristic of the second MOS transistor 277, 285 is the voltage-current characteristic of the third MOS transistor 281 and 286 is the fourth M transistor.
14 shows voltage-current characteristics of an OS transistor 282.
【0064】本実施の形態の半導体記憶装置は、図10
(a)に示すように、第1のメモリセル252を配置し
た第1のメモリセル領域205と、第2のメモリセル2
53を配置した第2のメモリセル領域212と、他のメ
モリセル領域(図示せず)とを含むメモリセルアレイ領
域と、メモリセルの動作を司る周辺回路領域213及び
214とで構成される。図10(b)に示すように、第
1のメモリセル領域205内において、第1のメモリセ
ル252は素子分離領域254により個々に分離されて
いる。第1のメモリセル252は、ワード線255と、
ソース領域256と、ドレイン領域257と、ドレイン
領域257とコンタクトホール246を介して接続され
たビット線258とで構成されている。また、第2のメ
モリセル領域212内において、第2のメモリセル25
3は素子分離領域254により個々に分離されている。
第2のメモリセル253は、ワード線255と、ソース
領域256と、ドレイン領域261と、ドレイン領域2
61とコンタクトホール246を介して接続されたビッ
ト線262とで構成されている。図10(c)が図10
(b)に示される第1,第2のメモリセル領域205,
212の回路図である。The semiconductor memory device of the present embodiment is similar to that of FIG.
As shown in (a), a first memory cell region 205 in which a first memory cell 252 is arranged and a second memory cell 2
It comprises a memory cell array area including a second memory cell area 212 in which 53 is arranged, another memory cell area (not shown), and peripheral circuit areas 213 and 214 that control the operation of the memory cell. As shown in FIG. 10B, in the first memory cell region 205, the first memory cells 252 are individually separated by element isolation regions 254. The first memory cell 252 includes a word line 255,
It comprises a source region 256, a drain region 257, and a bit line 258 connected to the drain region 257 via a contact hole 246. In the second memory cell region 212, the second memory cell 25
3 are individually isolated by element isolation regions 254.
The second memory cell 253 includes a word line 255, a source region 256, a drain region 261, and a drain region 2.
61 and a bit line 262 connected via a contact hole 246. FIG. 10C shows FIG.
The first and second memory cell regions 205 shown in FIG.
FIG. 212 is a circuit diagram of 212.
【0065】第1のメモリセル領域205に形成された
第1のメモリセル252は、第1の実施の形態における
メモリセル143と同じ構造であり、第1のメモリセル
252を構成するMOSトランジスタの活性領域、すな
わちソース領域256,ドレイン領域257及びその間
のチャネル領域となるP型シリコン基板201の表面の
第1の素子分離用溝206の開口端に臨む領域を、曲率
半径が小さいあるいは断面鋭角形状とし、ゲート電極2
39にバイアスを印加した際に電界集中が生じやすい形
状にしている。この構成により、第1のメモリセル25
2のMOSトランジスタは、ゲート電極239を共有
し、しきい値電圧の異なる2つのMOSトランジスタ部
を有することになる。The first memory cell 252 formed in the first memory cell region 205 has the same structure as the memory cell 143 in the first embodiment, and has the same structure as that of the MOS transistor forming the first memory cell 252. The active region, that is, the region facing the opening end of the first isolation trench 206 on the surface of the P-type silicon substrate 201 which becomes the source region 256, the drain region 257, and the channel region between them has a small radius of curvature or an acute cross section. And the gate electrode 2
39 is shaped so that electric field concentration easily occurs when a bias is applied. With this configuration, the first memory cell 25
The two MOS transistors share the gate electrode 239 and have two MOS transistor portions having different threshold voltages.
【0066】すなわち、第1のメモリセル252のMO
Sトランジスタは、図11(a)に示すように、第1の
MOSトランジスタ領域273と、第2のMOSトラン
ジスタ領域274及び275とから成り、図11(b)
で示すように、第1のMOSトランジスタ276及び第
2のMOSトランジスタ277の並列の等価回路で表記
される。図11(a)に示すように、第1の素子分離用
溝206の開口端に臨みゲート電極239にバイアスを
印加した際に電界集中が生じやすい形状である活性領域
端部における第2のMOSトランジスタ領域274及び
275では、活性領域央部の第1のMOSトランジスタ
領域273に比べて、ゲート電極239にゲート電圧を
印加すると電界集中がおこりやすくなる。ここで、図1
1(b)で示される第1のMOSトランジスタ276と
第2のMOSトランジスタ277の共通のゲート電極2
39に、あるゲート電圧を与えると、第2のMOSトラ
ンジスタ277は電界集中が起こりやすいため、第1の
MOSトランジスタ276よりも大きいドレイン電流が
発生することとなり、図11(e)に示すように、第2
のMOSトランジスタ277のしきい値電圧Vt2 は、
第1のMOSトランジスタ276のしきい値電圧Vt1
よりも低くなる。That is, the MO of the first memory cell 252
The S transistor includes a first MOS transistor region 273 and second MOS transistor regions 274 and 275 as shown in FIG.
As shown by, the first MOS transistor 276 and the second MOS transistor 277 are represented by a parallel equivalent circuit. As shown in FIG. 11A, the second MOS at the edge of the active region, which has a shape that tends to generate electric field concentration when a bias is applied to the gate electrode 239 facing the opening end of the first isolation trench 206. In the transistor regions 274 and 275, when a gate voltage is applied to the gate electrode 239, electric field concentration is more likely to occur than in the first MOS transistor region 273 in the center of the active region. Here, FIG.
1 (b), common gate electrode 2 of first MOS transistor 276 and second MOS transistor 277
When a certain gate voltage is applied to the transistor 39, the second MOS transistor 277 is liable to cause electric field concentration, so that a drain current larger than that of the first MOS transistor 276 is generated. As shown in FIG. , Second
The threshold voltage Vt 2 of the MOS transistor 277 is
The threshold voltage Vt 1 of the first MOS transistor 276
Lower than.
【0067】第2のメモリセル領域212に形成された
第2のメモリセル253は、第1のメモリセル252と
は異なり、第2のメモリセル253を構成するMOSト
ランジスタの活性領域、すなわちソース領域256,ド
レイン領域261及びその間のチャネル領域となるP型
シリコン基板201の表面の第2の素子分離用溝215
の開口端に臨む領域(活性領域端部)を、曲率半径を大
きくして例えば断面弧状とし、ゲート電極239にバイ
アスを印加した際に電界集中が生じにくい形状にすると
ともに、ソース領域256とドレイン領域261との間
のチャネル領域にP型不純物層235を形成している。
このように、第2のメモリセル253のMOSトランジ
スタは、活性領域端部がゲート電極239にバイアスを
印加した際に電界集中が生じにくい形状であり、第1の
メモリセル252のMOSトランジスタ程ではないが、
第2の素子分離用溝215の側壁部にP型不純物層を設
けていないため、しきい値電圧の異なる2つのMOSト
ランジスタ部を有することになる。また、第2のメモリ
セル253のMOSトランジスタはチャネル領域にP型
不純物層235を形成し、第1のメモリセル252のM
OSトランジスタよりもしきい値電圧を高くしている。The second memory cell 253 formed in the second memory cell region 212 is different from the first memory cell 252 in that the active region of the MOS transistor constituting the second memory cell 253, that is, the source region 256, a second element isolation groove 215 on the surface of the P-type silicon substrate 201 to be a drain region 261 and a channel region therebetween.
The region facing the opening end (the end of the active region) has a large radius of curvature, for example, an arc-shaped cross section, and has a shape in which electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode 239. A P-type impurity layer 235 is formed in a channel region between the region 261.
As described above, the MOS transistor of the second memory cell 253 has such a shape that the electric field concentration hardly occurs when the bias of the active region end is applied to the gate electrode 239, and is smaller than that of the MOS transistor of the first memory cell 252. No,
Since no P-type impurity layer is provided on the side wall of the second isolation trench 215, two MOS transistor portions having different threshold voltages are provided. The MOS transistor of the second memory cell 253 forms a P-type impurity layer 235 in the channel region, and the MOS transistor of the first memory cell 252
The threshold voltage is higher than that of the OS transistor.
【0068】すなわち、第2のメモリセル253のMO
Sトランジスタは、図11(c)に示すように、第3の
MOSトランジスタ領域278と、第4のMOSトラン
ジスタ領域279及び280とから成り、図11(d)
で示すように、第3のMOSトランジスタ281及び第
4のMOSトランジスタ282の並列の等価回路で表記
される。この第3のMOSトランジスタ281,第4の
MOSトランジスタ282はそれぞれ図11(e)に示
す電圧−電流特性285,286を有し、第4のMOS
トランジスタ282のしきい値電圧Vt4 は、第3のM
OSトランジスタ281のしきい値電圧Vt3 よりも低
くなる。That is, the MO of the second memory cell 253 is
The S transistor is composed of a third MOS transistor region 278 and fourth MOS transistor regions 279 and 280 as shown in FIG.
As shown by, it is represented by a parallel equivalent circuit of the third MOS transistor 281 and the fourth MOS transistor 282. The third MOS transistor 281 and the fourth MOS transistor 282 have voltage-current characteristics 285 and 286 shown in FIG.
The threshold voltage Vt 4 of the transistor 282 is equal to the third M
It becomes lower than the threshold voltage Vt 3 of the OS transistor 281.
【0069】このような構成の第1及び第2のメモリセ
ル252,253が、メモリセルアレイ領域中に、意図
するプログラムの内容に応じて適当な位置に配置される
ことになる。なお、メモリセルアレイ領域中に配置され
る第1及び第2のメモリセル252,253構造以外の
他のメモリセル(図示せず)の構造は、第1の実施の形
態でも説明したように、どのようなメモリセル構造でも
よく、特に限定するものではない。The first and second memory cells 252 and 253 having such a configuration are arranged at appropriate positions in the memory cell array region according to the contents of the intended program. Note that, as described in the first embodiment, the structure of other memory cells (not shown) other than the first and second memory cells 252 and 253 arranged in the memory cell array region is not limited. Such a memory cell structure may be used, and there is no particular limitation.
【0070】また、周辺回路領域213,214に形成
されたMOSトランジスタは、第1の実施の形態におけ
る周辺回路領域213,214のMOSトランジスタと
同じ構造であり、MOSトランジスタの活性領域、すな
わちソース領域,ドレイン領域及びその間のチャネル領
域となるP型シリコン基板201の表面の第3の素子分
離用溝216,217の開口端に臨む領域(活性領域端
部)を、曲率半径を大きくして例えば断面弧状とし、ゲ
ート電極239にバイアスを印加した際に電界集中が生
じにくい形状にするとともに、第3の素子分離用溝21
6,217の少なくとも側壁に、シリコン基板201と
同じP型不純物層222を設けているため、単一のしき
い値電圧を有するMOSトランジスタとみなしてよい。The MOS transistors formed in the peripheral circuit regions 213 and 214 have the same structure as the MOS transistors in the peripheral circuit regions 213 and 214 in the first embodiment. , The drain region and the channel region therebetween, the region (active region end) facing the opening end of the third element isolation trenches 216 and 217 on the surface of the P-type silicon substrate 201, for example, is formed by increasing the radius of curvature. It is formed in an arc shape so that electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode 239.
6, 217, at least on the side walls, the same P-type impurity layer 222 as that of the silicon substrate 201 is provided, so that it can be regarded as a MOS transistor having a single threshold voltage.
【0071】以上のように構成される本実施の形態の半
導体記憶装置の製造方法について、さらに図12〜図1
9に示す工程断面図を参照しながら説明する。なお、図
12〜図19の工程断面図も、図10(a)と同様に図
10(b)のB−B’線位置に対応する断面を示し、遠
近を考慮しない透視図のようにして示している。まず、
図12に示す工程では、P型シリコン基板201上に、
熱酸化によりシリコン酸化膜202を形成し、続いてC
VDによりシリコン窒化膜203を堆積する(図12
(a))。その後、フォトレジスト204を用いて、写
真食刻法によりシリコン基板201の第1のメモリセル
領域205に複数の第1の素子分離用溝206を開口し
(図12(b))、フォトレジスト204を除去後、熱
酸化によりシリコン酸化膜207を素子分離用溝206
の内壁に形成する(図12(c))。The method of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment configured as described above will be further described with reference to FIGS.
This will be described with reference to the process sectional view shown in FIG. The process sectional views of FIGS. 12 to 19 also show cross sections corresponding to the position of the line BB ′ of FIG. 10B, as in FIG. Is shown. First,
In the step shown in FIG. 12, on the P-type silicon substrate 201,
A silicon oxide film 202 is formed by thermal oxidation.
A silicon nitride film 203 is deposited by VD (FIG. 12).
(A)). Thereafter, a plurality of first element isolation trenches 206 are opened in the first memory cell region 205 of the silicon substrate 201 by photolithography using the photoresist 204 (FIG. 12B). After the silicon oxide film 207 is removed by thermal oxidation,
(FIG. 12 (c)).
【0072】図13に示す工程では、CVDにより全面
にシリコン酸化膜208を堆積して素子分離用溝206
を埋め込み(図13(a))、続いて、CMPによりシ
リコン酸化膜208の一部及びシリコン窒化膜203の
一部を研磨し、シリコン酸化膜208及びシリコン窒化
膜203表面を平坦化する(図13(b))。図14に
示す工程では、フォトレジスト211を用いて、写真食
刻法により、シリコン基板201の第2のメモリセル領
域212に複数の第2の素子分離用溝215を開口する
とともに、シリコン基板201の周辺回路領域213及
び214に複数の第3の素子分離用溝216及び217
を開口し(図14(a))、フォトレジスト211を除
去後、ウェットエッチにより第2,第3の素子分離用溝
215,216及び217に露呈したシリコン酸化膜2
02をエッチングして後退させ(図14(b))、続い
て、熱酸化によりシリコン酸化膜219を素子分離用溝
215、216及び217の内壁に形成する(図14
(c))。更に、フォトレジスト220を用いて、P型
不純物イオン注入221を行い、素子分離用溝216及
び217にP型不純物層222を形成する(図14
(d))。In the step shown in FIG. 13, a silicon oxide film 208 is deposited on the entire surface by CVD,
(FIG. 13A), and subsequently, a part of the silicon oxide film 208 and a part of the silicon nitride film 203 are polished by CMP to flatten the surfaces of the silicon oxide film 208 and the silicon nitride film 203 (FIG. 13 (b)). In the step shown in FIG. 14, a plurality of second element isolation trenches 215 are opened in the second memory cell region 212 of the silicon substrate 201 by photolithography using a photoresist 211, and the silicon substrate 201 Are formed in the peripheral circuit regions 213 and 214 of FIG.
(FIG. 14A), and after removing the photoresist 211, the silicon oxide film 2 exposed to the second and third isolation trenches 215, 216 and 217 by wet etching.
02 is etched back (FIG. 14B), and then a silicon oxide film 219 is formed on the inner walls of the isolation trenches 215, 216 and 217 by thermal oxidation (FIG. 14).
(C)). Further, a P-type impurity ion implantation 221 is performed using the photoresist 220 to form a P-type impurity layer 222 in the element isolation grooves 216 and 217 (FIG. 14).
(D)).
【0073】図15に示す工程では、フォトレジスト2
20を除去後、CVDにより全面にシリコン酸化膜22
3を堆積して素子分離用溝215,216及び217を
埋め込み(図15(a))、続いて、CMPによりシリ
コン酸化膜208,223の一部及びシリコン窒化膜2
03の一部を研磨し、シリコン酸化膜208,223及
びシリコン窒化膜203表面を平坦化する(図15
(b))。更に、ウェットエッチによりシリコン窒化膜
203、次いでシリコン酸化膜208,223,219
の一部及びシリコン酸化膜202を順に除去し、第1の
メモリセル領域205のMOSトランジスタの活性領域
の表面である第1の活性領域表面227と、第2のメモ
リセル領域212のMOSトランジスタの活性領域の表
面である第2の活性領域表面229と、周辺回路領域2
13,214のMOSトランジスタの活性領域の表面で
ある第3の活性領域表面231とを露出させると共に、
第1のメモリセル領域205においてシリコン酸化膜2
08の表面228の位置が第1の活性領域表面227の
位置に対して低く、第2のメモリセル領域212におい
てシリコン酸化膜223の表面230の位置が第2の活
性領域表面229の位置に対して低く、また、周辺回路
領域213,214においてシリコン酸化膜223の表
面232の位置が第3の活性領域表面231の位置に対
して低くなるようにする(図15(c))。In the step shown in FIG.
After removing 20, a silicon oxide film 22 is formed on the entire surface by CVD.
Then, the trenches 215, 216 and 217 for device isolation are buried (FIG. 15A), and then a part of the silicon oxide films 208 and 223 and the silicon nitride film 2 are formed by CMP.
03 is polished to flatten the surfaces of the silicon oxide films 208 and 223 and the silicon nitride film 203 (FIG. 15).
(B)). Further, the silicon nitride film 203 and the silicon oxide films 208, 223, and 219 are formed by wet etching.
And the silicon oxide film 202 are sequentially removed, and the first active region surface 227 which is the surface of the active region of the MOS transistor in the first memory cell region 205 and the MOS transistor in the second memory cell region 212 are removed. A second active region surface 229 which is a surface of the active region;
The third active region surface 231 which is the surface of the active regions of the MOS transistors 13 and 214 is exposed,
Silicon oxide film 2 in first memory cell region 205
08 is lower than the position of the first active region surface 227, and the position of the surface 230 of the silicon oxide film 223 is lower than the position of the second active region surface 229 in the second memory cell region 212. In the peripheral circuit regions 213 and 214, the position of the surface 232 of the silicon oxide film 223 is lower than the position of the third active region surface 231 (FIG. 15C).
【0074】図16に示す工程では、フォトレジスト2
33を用いてP型不純物イオン注入234を施し、シリ
コン基板201の第2のメモリセル領域212の一部に
P型不純物層235を形成する。このP型不純物層23
5はMOSトランジスタのチャネル領域となるソース/
ドレイン領域間に形成される。図17に示す工程では、
フォトレジスト233を除去後、熱酸化によりゲート酸
化膜となるシリコン酸化膜236を形成し(図17
(a))、続いて、CVDにより不純物を含むポリシリ
コン膜237を堆積する(図17(b))。更に、フォ
トレジスト238を用いて、写真食刻法によりゲート電
極239を形成する(図17(c))。In the step shown in FIG.
P-type impurity ion implantation 234 is performed using 33 to form a P-type impurity layer 235 in a part of the second memory cell region 212 of the silicon substrate 201. This P-type impurity layer 23
5 is a source / a MOS transistor channel region.
It is formed between the drain regions. In the process shown in FIG.
After removing the photoresist 233, a silicon oxide film 236 to be a gate oxide film is formed by thermal oxidation (FIG. 17).
(A)) Subsequently, a polysilicon film 237 containing impurities is deposited by CVD (FIG. 17B). Further, a gate electrode 239 is formed by photolithography using the photoresist 238 (FIG. 17C).
【0075】図18に示す工程では、フォトレジスト2
38を除去後、フォトレジスト240を用いて、N型不
純物イオン注入241によりソース/ドレイン領域とな
るN型不純物層242、243及び244を形成する。
ここで、ゲート電極239もN型不純物イオン注入24
1のマスクとなるため、実際には、図10(b)のB−
B’線上の断面におけるゲート電極239の直下にはN
型不純物層242、243及び244は存在しないが、
前述のように透視図のようにして示している。なお、ソ
ース/ドレイン領域間に形成されたP型不純物層235
はゲート電極239の直下に存在している。In the step shown in FIG.
After removing 38, using the photoresist 240, N-type impurity layers 242, 243, and 244 to be source / drain regions are formed by N-type impurity ion implantation 241.
Here, the gate electrode 239 is also used for the N-type impurity ion implantation 24.
In fact, since the mask of FIG.
In the section on the line B ′, N
Type impurity layers 242, 243 and 244 do not exist,
As shown above, it is shown as a perspective view. The P-type impurity layer 235 formed between the source / drain regions
Exist immediately below the gate electrode 239.
【0076】図19に示す工程では、フォトレジスト2
40を除去後、CVDによりシリコン酸化膜を堆積し、
熱処理後、CMPにより平坦化して層間絶縁膜245と
する(図19(a))。その後、N型不純物層242、
243及び244上にコンタクトホール246を開口
後、アルミ膜からなる配線247を形成する(図19
(b))。第1,第2のメモリセル領域205,212
における配線247はビット線258,262となる。
以上のようにして製造された本実施の形態の半導体記憶
装置は、前述したように、図10(a)及び図11
(a)に示すように、第1のメモリセル252のMOS
トランジスタの活性領域となるP型シリコン基板201
の表面における第1の素子分離用溝206の開口端に臨
む領域(活性領域端部)を、ゲート電極239にバイア
スを印加した際に電界集中が生じやすい形状にしたこと
により、図11(b)に示すように、第1のMOSトラ
ンジスタ276及び第2のMOSトランジスタ277の
並列の等価回路で表記され、図11(e)に示すよう
に、第1のMOSトランジスタの電圧−電流特性283
と、第2のMOSトランジスタの電圧−電流特性284
との2つの特性を有するため、それぞれのしきい値電圧
と情報を対応させる、すなわち、第1のMOSトランジ
スタ276と第2のMOSトランジスタ277に同じゲ
ート電圧を与えたときに、一方はオンし、他方はオンし
ないことにより、記憶状態の“11”、“10”が得ら
れることで、単一のメモリセルに2種類の情報を記憶さ
せることが可能となる。In the step shown in FIG.
After removing 40, a silicon oxide film is deposited by CVD,
After the heat treatment, the interlayer insulating film 245 is flattened by CMP (FIG. 19A). Then, the N-type impurity layer 242,
After opening contact holes 246 on 243 and 244, wiring 247 made of an aluminum film is formed.
(B)). First and second memory cell areas 205 and 212
Are the bit lines 258 and 262.
As described above, the semiconductor memory device according to the present embodiment manufactured as described above has the structure shown in FIGS.
As shown in (a), the MOS of the first memory cell 252
P-type silicon substrate 201 serving as an active region of a transistor
The region (active region end) facing the opening end of the first element isolation groove 206 on the surface of FIG. 11), the first MOS transistor 276 and the second MOS transistor 277 are represented by a parallel equivalent circuit, and as shown in FIG. 11E, the voltage-current characteristic 283 of the first MOS transistor 283
And the voltage-current characteristic 284 of the second MOS transistor
Since the threshold voltage and the information correspond to each other, that is, when the same gate voltage is applied to the first MOS transistor 276 and the second MOS transistor 277, one of them is turned on. By not turning on the other, the storage states "11" and "10" are obtained, so that two types of information can be stored in a single memory cell.
【0077】さらに、図10(a)及び図11(c)に
示すように、第2のメモリセル253のMOSトランジ
スタの活性領域となるP型シリコン基板201の表面に
おける第2の素子分離用溝215の開口端に臨む領域
を、ゲート電極239にバイアスを印加した際に電界集
中が生じにくい形状にするとともに、ソース領域256
とドレイン領域261との間のチャネル領域にP型不純
物層235を形成したことにより、図11(d)に示す
ように、第3のMOSトランジスタ281及び第4のM
OSトランジスタ282の並列の等価回路で表記され、
かつ、第1のメモリセル252のMOSトランジスタよ
りも高いしきい値電圧を有し、図11(e)に示すよう
に、第3のMOSトランジスタの電圧−電流特性283
と、第4のMOSトランジスタの電圧−電流特性284
との2つの特性を有するため、それぞれのしきい値電圧
と情報を対応させる、すなわち、第3のMOSトランジ
スタ281と第4のMOSトランジスタ282に同じゲ
ート電圧を与えたときに、一方はオンし、他方はオンし
ないことにより、記憶状態の“01”、“00”が得ら
れることで、単一のメモリセルに2種類の情報を記憶さ
せることが可能となる。Further, as shown in FIGS. 10A and 11C, a second element isolation groove on the surface of the P-type silicon substrate 201 which becomes the active region of the MOS transistor of the second memory cell 253. The region facing the opening end of the gate region 215 is shaped so that electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode 239, and the source region 256
Since the P-type impurity layer 235 is formed in the channel region between the drain region 261 and the third MOS transistor 281 and the fourth MOS transistor 281 as shown in FIG.
It is represented by a parallel equivalent circuit of the OS transistor 282,
Further, it has a higher threshold voltage than the MOS transistor of the first memory cell 252, and as shown in FIG.
And the voltage-current characteristic 284 of the fourth MOS transistor
Since the threshold voltage and the information correspond to each other, that is, when the same gate voltage is applied to the third MOS transistor 281 and the fourth MOS transistor 282, one of them is turned on. By not turning on the other, the storage states "01" and "00" are obtained, so that two types of information can be stored in a single memory cell.
【0078】したがって、第1のメモリセル252を形
成した第1のメモリセル領域205と、第2のメモリセ
ル253を形成した第2のメモリセル領域212とを有
する本実施の形態では、4値の情報の記憶が可能とな
り、メモリセル面積を拡大することなく、高集積化を容
易に行うことができる。更に、図10(a)に示すよう
に、周辺回路領域213,214におけるMOSトラン
ジスタの活性領域となるP型シリコン基板201の表面
の第3の素子分離用溝216,217の開口端に臨む領
域を、ゲート電極239にバイアスを印加した際に電界
集中が生じにくい形状にするとともに、第3の素子分離
用溝216,217の少なくとも側壁に、シリコン基板
201と同じP型不純物層222を設けたことにより、
周辺回路領域213及び214においては、単一のしき
い値電圧を有したMOSトランジスタによる安定した回
路動作がなされることとなる。Therefore, in the present embodiment having the first memory cell region 205 in which the first memory cell 252 is formed and the second memory cell region 212 in which the second memory cell 253 is formed, Can be stored, and high integration can be easily performed without increasing the memory cell area. Further, as shown in FIG. 10A, regions facing the opening ends of the third element isolation trenches 216 and 217 on the surface of the P-type silicon substrate 201 to be the active regions of the MOS transistors in the peripheral circuit regions 213 and 214. Is formed so that electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode 239, and the same P-type impurity layer 222 as the silicon substrate 201 is provided on at least the side walls of the third isolation trenches 216 and 217. By doing
In the peripheral circuit regions 213 and 214, a stable circuit operation by the MOS transistor having a single threshold voltage is performed.
【0079】更に、図15(c)に示すように、第1の
メモリセル領域205において、第1の素子分離用溝2
06に埋め込まれたシリコン酸化膜208の表面228
の位置が第1の活性領域表面227の位置よりも低くな
るようにしているので、図11(a)に示す第2のMO
Sトランジスタ領域274及び275のチャネル幅が大
きくなり、図11(b)に示す第2のMOSトランジス
タ277の動作が安定する。Further, as shown in FIG. 15C, in the first memory cell region 205, the first trench 2 for element isolation is formed.
Surface 228 of silicon oxide film 208 embedded in 06
Is made lower than the position of the first active region surface 227, the second MO shown in FIG.
The channel width of the S transistor regions 274 and 275 increases, and the operation of the second MOS transistor 277 shown in FIG.
【0080】また、図15(c)に示すように、第2の
メモリセル領域212において、第2の素子分離用溝2
15に埋め込まれたシリコン酸化膜223の表面230
の位置が第2の活性領域表面229の位置よりも低くな
るようにしているので、図11(c)に示す第4のMO
Sトランジスタ領域279及び280のチャネル幅が大
きくなり、図11(d)に示す第4のMOSトランジス
タ282の動作が安定する。As shown in FIG. 15C, in the second memory cell region 212, the second isolation trench 2 is formed.
Surface 230 of silicon oxide film 223 embedded in 15
Is lower than the position of the second active region surface 229, the fourth MO shown in FIG.
The channel width of the S transistor regions 279 and 280 increases, and the operation of the fourth MOS transistor 282 shown in FIG.
【0081】また、図15(c)に示すように、周辺回
路領域213,214において、第3の素子分離用溝2
16,217に埋め込まれたシリコン酸化膜223の表
面232の位置が、第3の活性領域表面231の位置よ
りも低くなるようにしているので、周辺回路領域213
及び214に配設されたMOSトランジスタの動作が安
定する。As shown in FIG. 15C, in the peripheral circuit regions 213 and 214, the third isolation trench 2
Since the position of surface 232 of silicon oxide film 223 buried in 16, 217 is set lower than the position of third active region surface 231, peripheral circuit region 213 is formed.
, And the operation of the MOS transistor disposed at 214 is stabilized.
【0082】また、図12に示すように、シリコン基板
201上にシリコン酸化膜202、耐酸化性を有するシ
リコン窒化膜203を順次形成しているので、熱酸化に
よりシリコン酸化膜207を形成する際、シリコン窒化
膜203の影響により第1のメモリセル領域205の活
性領域表面に圧縮応力が発生し、第1のメモリセル領域
205の活性領域表面よりも第1の素子分離用溝206
内の方が酸化レートが速くなるため、活性領域となるP
型シリコン基板201の表面の第1の素子分離用溝20
6の開口端に臨む領域が、曲率半径の小さいあるいは断
面鋭角形状となり、ゲート電極239にバイアスを印加
した際に電界集中が生じやすい形状になる。なお、第2
のメモリセル領域212及び周辺回路領域112,11
3においては、図14に示すように、第2及び第3の素
子分離用溝215,216,217に面するシリコン酸
化膜202をエッチングにより後退させた後、熱酸化に
よりシリコン酸化膜219を形成するため、活性領域と
なるP型シリコン基板201の表面の第2及び第3の素
子分離用溝215,216,217の開口端に臨む領域
が、ゲート電極239にバイアスを印加した際に電界集
中が生じにくい形状になる。Since a silicon oxide film 202 and an oxidation-resistant silicon nitride film 203 are sequentially formed on a silicon substrate 201 as shown in FIG. 12, the silicon oxide film 207 is formed by thermal oxidation. Then, a compressive stress is generated on the surface of the active region of the first memory cell region 205 due to the influence of the silicon nitride film 203, and the first element isolation trench 206 is formed more than the surface of the active region of the first memory cell region 205.
Since the inside has a higher oxidation rate, the active region P
First element isolation groove 20 on the surface of mold silicon substrate 201
6 has a small radius of curvature or an acute angle in cross section, so that when a bias is applied to the gate electrode 239, the electric field concentration is likely to occur. The second
Memory cell region 212 and peripheral circuit regions 112 and 11
In FIG. 3, as shown in FIG. 14, after the silicon oxide film 202 facing the second and third element isolation trenches 215, 216, and 217 is receded by etching, a silicon oxide film 219 is formed by thermal oxidation. Therefore, the region facing the opening ends of the second and third isolation trenches 215, 216, and 217 on the surface of the P-type silicon substrate 201 serving as an active region concentrates electric fields when a bias is applied to the gate electrode 239. The shape becomes difficult to occur.
【0083】なお、第2の実施の形態では、ゲート電極
239を、不純物を含むポリシリコン膜237で形成し
たが、タングステン膜、モリブデン膜、チタン膜、白金
膜、銅膜、タングステンシリサイド膜、モリブデンシリ
サイド膜、チタンシリサイド膜、白金シリサイド膜等の
単層膜や、タングステンシリサイド膜、モリブデンシリ
サイド膜、チタンシリサイド膜もしくは白金シリサイド
膜と不純物を含むポリシリコン膜との積層膜で形成して
もよい。Although the gate electrode 239 is formed of the polysilicon film 237 containing impurities in the second embodiment, a tungsten film, a molybdenum film, a titanium film, a platinum film, a copper film, a tungsten silicide film, a molybdenum film, It may be formed of a single layer film such as a silicide film, a titanium silicide film, a platinum silicide film, or a stacked film of a tungsten silicide film, a molybdenum silicide film, a titanium silicide film or a platinum silicide film and a polysilicon film containing impurities.
【0084】また、配線247(ビット線258,26
2)を、アルミ膜で形成したが、不純物を含むポリシリ
コン膜、タングステン膜、モリブデン膜、チタン膜、白
金膜、銅膜、タングステンシリサイド膜、モリブデンシ
リサイド膜、チタンシリサイド膜、白金シリサイド膜等
の単層膜や、タングステンシリサイド膜、モリブデンシ
リサイド膜、チタンシリサイド膜もしくは白金シリサイ
ド膜と不純物を含むポリシリコン膜との積層膜で形成し
てもよい。The wiring 247 (bit lines 258 and 26)
2) was formed of an aluminum film, but a polysilicon film containing impurities, a tungsten film, a molybdenum film, a titanium film, a platinum film, a copper film, a tungsten silicide film, a molybdenum silicide film, a titanium silicide film, a platinum silicide film, etc. A single-layer film or a stacked film of a tungsten silicide film, a molybdenum silicide film, a titanium silicide film, or a platinum silicide film and a polysilicon film containing impurities may be used.
【0085】また、第2の実施の形態において、P型シ
リコン基板201、P型不純物イオン注入221、P型
不純物層222、P型不純物イオン注入234、P型不
純物層235、N型不純物イオン注入241、N型不純
物層242、243及び244としたが、N型シリコン
基板201、N型不純物イオン注入221、N型不純物
層222、N型不純物イオン注入234、N型不純物層
235、P型不純物イオン注入241、P型不純物層2
42、243及び244としてもよい。In the second embodiment, the P-type silicon substrate 201, the P-type impurity ion implantation 221, the P-type impurity layer 222, the P-type impurity ion implantation 234, the P-type impurity layer 235, the N-type impurity ion implantation 241, the N-type impurity layers 242, 243 and 244, but the N-type silicon substrate 201, the N-type impurity ion implantation 221, the N-type impurity layer 222, the N-type impurity ion implantation 234, the N-type impurity layer 235, the P-type impurity Ion implantation 241, P-type impurity layer 2
42, 243 and 244.
【0086】[0086]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数の
メモリセルのうち少なくとも1つのメモリセルの領域に
おいて、素子分離用溝の開口端に臨むMOSトランジス
タの活性領域(チャネル領域,ソース領域及びドレイン
領域)を、ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集
中が生じやすい形状にしたことにより、MOSトランジ
スタは、ゲート電極を共有し、活性領域央部のしきい値
電圧の高い第1のMOSトランジスタ部と、素子分離用
溝の開口端に臨みゲート電極にバイアスを印加した際に
電界集中が生じやすい形状の活性領域端部に形成される
しきい値電圧の低い第2のMOSトランジスタ部とから
構成されることとなる。これら第1,第2のMOSトラ
ンジスタ部の異なるしきい値電圧を異なる記憶状態に対
応させることによって、一つのメモリセルにおいて2種
の情報を記憶できる。また、一つのメモリセルに2種の
MOSトランジスタ部を具備することとなり、メモリセ
ル面積を拡大することなく、高集積化を図ることが可能
となる。As described above, according to the present invention, in at least one memory cell region of a plurality of memory cells, the active region (channel region, source region) of the MOS transistor facing the opening end of the isolation trench. Region and the drain region) are shaped so that electric field concentration is likely to occur when a bias is applied to the gate electrode, so that the MOS transistor shares the gate electrode and has a high threshold voltage at the center of the active region. MOS transistor portion and a second MOS transistor having a low threshold voltage formed at an end of an active region having a shape facing an opening end of an element isolation groove and easily causing electric field concentration when a bias is applied to a gate electrode. Section. By associating different threshold voltages of the first and second MOS transistor portions with different storage states, two types of information can be stored in one memory cell. In addition, since one memory cell includes two types of MOS transistor portions, high integration can be achieved without increasing the memory cell area.
【0087】また、周辺回路領域において、周辺素子分
離用溝の開口端に臨む周辺MOSトランジスタの活性領
域(チャネル領域,ソース領域及びドレイン領域)をゲ
ート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じにく
い形状にすることにより、活性領域端部におけるゲート
電圧印加時の電界集中を緩和するとともに、周辺素子分
離用溝の側壁に一導電型の不純物層を形成したことによ
り、周辺回路領域のMOSトランジスタは、活性領域端
部及び活性領域央部において単一のしきい値電圧を有し
たMOSトランジスタとなり、安定した回路動作がなさ
れることとなる。In the peripheral circuit region, when a bias is applied to the gate electrode of the active region (channel region, source region and drain region) of the peripheral MOS transistor facing the opening end of the peripheral element isolation groove, electric field concentration occurs. By making the shape difficult, the electric field concentration at the time of applying the gate voltage at the edge of the active region is reduced, and the MOS transistor in the peripheral circuit region is formed by forming an impurity layer of one conductivity type on the side wall of the peripheral device isolation groove. Is a MOS transistor having a single threshold voltage at the end of the active region and at the center of the active region, and a stable circuit operation is performed.
【0088】さらに、メモリセルの領域において、埋め
込み絶縁膜表面の位置をMOSトランジスタの活性領域
の表面の位置よりも低くすることにより、活性領域端部
に形成される第2のMOSトランジスタ部のチャネル幅
が大きくなり、第2のMOSトランジスタ部の動作が安
定し、また、周辺回路領域において、周辺埋め込み絶縁
膜表面の位置を周辺MOSトランジスタの活性領域の表
面の位置よりも低くすることにより、周辺MOSトラン
ジスタの動作がより安定する。Further, in the memory cell region, the position of the surface of the buried insulating film is made lower than the position of the surface of the active region of the MOS transistor, so that the channel of the second MOS transistor portion formed at the end of the active region is formed. The width is increased, the operation of the second MOS transistor section is stabilized, and the peripheral buried insulating film surface is positioned lower in the peripheral circuit region than the active region surface of the peripheral MOS transistor. The operation of the MOS transistor becomes more stable.
【0089】また、本発明によれば、複数のメモリセル
は第1のメモリセル及び第2のメモリセルを少なくとも
1つずつ有し、第1のメモリセルの領域において、第1
の素子分離用溝の開口端に臨むMOSトランジスタの活
性領域(チャネル領域,ソース領域及びドレイン領域)
を、ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生
じやすい形状にしたことにより、第1のメモリセルの領
域のMOSトランジスタは、ゲート電極を共有し、活性
領域央部のしきい値電圧の高い第1のMOSトランジス
タ部と、素子分離用溝の開口端に臨みゲート電極にバイ
アスを印加した際に電界集中が生じやすい形状である活
性領域端部に形成されるしきい値電圧の低い第2のMO
Sトランジスタ部とから構成されることとなる。これら
第1,第2のMOSトランジスタ部の異なるしきい値電
圧を異なる記憶状態に対応させることによって、一つの
メモリセルにおいて2種の情報を記憶できる。According to the present invention, the plurality of memory cells have at least one first memory cell and at least one second memory cell, and the first memory cell has a first memory cell and a second memory cell.
Active region (channel region, source region and drain region) of the MOS transistor facing the opening end of the device isolation groove of FIG.
Is shaped so that electric field concentration easily occurs when a bias is applied to the gate electrode, so that the MOS transistors in the region of the first memory cell share the gate electrode, and the threshold voltage of the central portion of the active region is reduced. A first MOS transistor portion having a high threshold voltage and a low threshold voltage formed at an edge portion of an active region which is formed at an end portion of an active region which faces an opening end of a trench for element isolation and which is apt to cause electric field concentration when a bias is applied to a gate electrode. MO of 2
And an S transistor section. By associating different threshold voltages of the first and second MOS transistor portions with different storage states, two types of information can be stored in one memory cell.
【0090】また、第2のメモリセルの領域において、
第2の素子分離用溝の開口端に臨むMOSトランジスタ
の活性領域(チャネル領域,ソース領域及びドレイン領
域)を、ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中
が生じにくい形状にしたことにより、ゲート電圧印加時
の活性領域端部での電界集中が緩和されるが、第2の素
子分離用溝の側壁に不純物層を設けていないので、第2
のメモリセルの領域のMOSトランジスタは、ゲート電
極を共有し、活性領域央部のしきい値電圧の高い第3の
MOSトランジスタ部と、素子分離用溝の開口端に臨み
ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じに
くい形状である活性領域端部に形成されるしきい値電圧
の低い第4のMOSトランジスタ部とから構成されるこ
ととなり、これら第3,第4のMOSトランジスタ部の
異なるしきい値電圧を異なる記憶状態に対応させること
によって、一つのメモリセルにおいて2種の情報を記憶
できる。第2のメモリセルの領域のMOSトランジスタ
のチャネル領域に一導電型の不純物層を形成したことに
より、第3のMOSトランジスタ部のしきい値電圧及び
第4のMOSトランジスタ部のしきい値電圧よりも高く
なる。In the area of the second memory cell,
The active region (channel region, source region, and drain region) of the MOS transistor facing the opening end of the second element isolation trench is shaped so that electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode. The concentration of the electric field at the end of the active region at the time of voltage application is reduced, but since the impurity layer is not provided on the side wall of the second isolation trench, the second
MOS transistors in the memory cell region share the gate electrode, and apply a bias to the gate electrode facing the opening end of the isolation trench and the third MOS transistor portion having a high threshold voltage in the center of the active region. And a fourth MOS transistor portion having a low threshold voltage formed at the end of the active region, which has a shape in which electric field concentration is unlikely to occur when the third and fourth MOS transistor portions are formed. By associating different threshold voltages with different storage states, one memory cell can store two types of information. Since the one conductivity type impurity layer is formed in the channel region of the MOS transistor in the region of the second memory cell, the threshold voltage of the third MOS transistor portion and the threshold voltage of the fourth MOS transistor portion are reduced. Will also be higher.
【0091】以上のように、第1のメモリセルの領域及
び第2のメモリセルの領域において、それぞれの領域の
メモリセルに2種のMOSトランジスタ部を具備するこ
ととなり、第1及び第2のメモリセルの領域で4値の情
報を記憶でき、メモリセル面積を拡大することなく、高
集積化を図ることが可能となる。また、周辺回路領域に
おいて、周辺素子分離用溝の開口端に臨む周辺MOSト
ランジスタの活性領域(チャネル領域,ソース領域及び
ドレイン領域)をゲート電極にバイアスを印加した際に
電界集中が生じにくい形状にすることにより、活性領域
端部におけるゲート電圧印加時の電界集中を緩和すると
ともに、周辺素子分離用溝の側壁に一導電型の不純物層
を形成したことにより、周辺回路領域のMOSトランジ
スタは、活性領域端部及び活性領域央部において単一の
しきい値電圧を有したMOSトランジスタとなり、安定
した回路動作がなされることとなる。As described above, in the region of the first memory cell and the region of the second memory cell, the memory cell in each region is provided with two types of MOS transistor sections, and the first and second memory cells are provided. Four-level information can be stored in the memory cell region, and high integration can be achieved without increasing the memory cell area. Further, in the peripheral circuit region, the active regions (channel region, source region, and drain region) of the peripheral MOS transistor facing the opening end of the peripheral element isolation groove are formed into a shape in which electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode. In this way, the concentration of the electric field at the end of the active region when the gate voltage is applied is reduced, and the one-conductivity-type impurity layer is formed on the side wall of the trench for separating the peripheral element. A MOS transistor having a single threshold voltage is formed at the end of the region and at the center of the active region, so that a stable circuit operation is performed.
【0092】さらに、第1のメモリセルの領域におい
て、第1の埋め込み絶縁膜表面の位置をMOSトランジ
スタの活性領域の表面の位置よりも低くすることによ
り、活性領域端部に形成される第2のMOSトランジス
タ部のチャネル幅が大きくなり、第2のMOSトランジ
スタ部の動作が安定する。同様に、第2のメモリセルの
領域において、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置をMO
Sトランジスタの活性領域の表面の位置よりも低くする
ことにより、活性領域端部に形成される第4のMOSト
ランジスタ部のチャネル幅が大きくなり、第4のMOS
トランジスタ部の動作が安定する。また、周辺回路領域
において、周辺埋め込み絶縁膜表面の位置を周辺MOS
トランジスタの活性領域の表面の位置よりも低くするこ
とにより、周辺MOSトランジスタの動作がより安定す
る。Further, in the region of the first memory cell, the position of the surface of the first buried insulating film is made lower than the position of the surface of the active region of the MOS transistor, so that the second region formed at the end of the active region is formed. , The channel width of the MOS transistor section is increased, and the operation of the second MOS transistor section is stabilized. Similarly, in the region of the second memory cell, the position of the surface of the second buried insulating film is
The channel width of the fourth MOS transistor portion formed at the end of the active region is increased by lowering the position of the active region of the S transistor below the surface of the active region.
The operation of the transistor section is stabilized. In the peripheral circuit region, the position of the peripheral buried insulating film surface is changed to the peripheral MOS.
By making the position lower than the position of the surface of the active region of the transistor, the operation of the peripheral MOS transistor becomes more stable.
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態の半導体記
憶装置の断面図、(b)は同半導体記憶装置のメモリセ
ルアレイ領域の平面図、(c)は同半導体記憶装置のメ
モリセルアレイ領域の回路図。FIG. 1A is a cross-sectional view of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a plan view of a memory cell array region of the semiconductor memory device, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of a memory cell array region.
【図2】(a)は本発明の第1の実施の形態の半導体記
憶装置のメモリセルの断面図、(b)は同メモリセルの
回路図、(c)は同メモリセル(トランジスタ)の電圧
−電流特性図。2A is a sectional view of a memory cell of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2B is a circuit diagram of the memory cell, and FIG. FIG. 4 is a voltage-current characteristic diagram.
【図3】本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を示す工程断面図。FIG. 3 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を示す工程断面図。FIG. 4 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を示す工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を示す工程断面図。FIG. 6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を示す工程断面図。FIG. 7 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を示す工程断面図。FIG. 8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the first embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の
製造方法を示す工程断面図。FIG. 9 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the first embodiment of the present invention.
【図10】(a)は本発明の第2の実施の形態の半導体
記憶装置の断面図、(b)は同半導体記憶装置のメモリ
セルアレイ領域の平面図、(c)は同半導体記憶装置の
メモリセルアレイ領域の回路図。10A is a cross-sectional view of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 10B is a plan view of a memory cell array region of the semiconductor memory device, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of a memory cell array region.
【図11】(a)は本発明の第2の実施の形態の半導体
記憶装置の第1のメモリセルの断面図、(b)は同メモ
リセルの回路図、(c)は本発明の第2の実施の形態の
半導体記憶装置の第2のメモリセルの断面図、(d)は
同メモリセルの回路図、(e)は同第1,第2のメモリ
セル(トランジスタ)の電圧−電流特性図。11A is a cross-sectional view of a first memory cell of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 11B is a circuit diagram of the memory cell, and FIG. Sectional view of a second memory cell of the semiconductor memory device of the second embodiment, (d) is a circuit diagram of the memory cell, and (e) is a voltage-current of the first and second memory cells (transistors). Characteristic diagram.
【図12】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 12 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 13 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 14 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 15 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 16 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 17 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 18 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置
の製造方法を示す工程断面図。FIG. 19 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor storage device of the second embodiment of the present invention.
【図20】従来の半導体記憶装置の2種類のメモリセル
を示す断面模式図。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing two types of memory cells of a conventional semiconductor memory device.
101 P型シリコン基板(一導電型の半導体基板) 102 シリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 103 シリコン窒化膜(第2の絶縁膜) 104 フォトレジスト 105 所定のメモリセル領域 106 第1の素子分離用溝 107 シリコン酸化膜(第3の絶縁膜) 108 シリコン酸化膜(第1の埋め込み絶縁膜) 111 フォトレジスト 112 周辺回路領域 113 周辺回路領域 114 第2の素子分離用溝(周辺素子分離用溝) 115 第2の素子分離用溝(周辺素子分離用溝) 117 シリコン酸化膜(第4の絶縁膜) 118 フォトレジスト 119 P型不純物イオン注入 120 P型不純物層(一導電型の不純物層) 121 シリコン酸化膜(第2の埋め込み絶縁膜) 125 第1の活性領域表面 126 シリコン酸化膜108の表面 127 第2の活性領域表面 128 シリコン酸化膜121の表面 129 ゲート酸化膜 130 不純物を含むポリシリコン膜 131 フォトレジスト 132 ゲート電極 133 フォトレジスト 134 N型不純物イオン注入 135 N型不純物層(メモリセルのソース/ドレイン
領域) 136 N型不純物層(周辺回路のソース/ドレイン領
域) 137 層間絶縁膜 138 コンタクトホール 139 配線 143 メモリセル 144 素子分離領域 145 ワード線 146 ソース領域 147 ドレイン領域 148 ビット線 156 第1のMOSトランジスタ領域 157 第2のMOSトランジスタ領域 158 第2のMOSトランジスタ領域 159 第1のMOSトランジスタ 160 第2のMOSトランジスタ 161 第1のMOSトランジスタの電圧−電流特性 162 第2のMOSトランジスタの電圧−電流特性 201 P型シリコン基板(一導電型の半導体基板) 202 シリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 203 シリコン窒化膜(第2の絶縁膜) 204 フォトレジスト 205 第1のメモリセル領域 206 第1の素子分離用溝 207 シリコン酸化膜(第3の絶縁膜) 208 シリコン酸化膜(第1の埋め込み絶縁膜) 211 フォトレジスト 212 第2のメモリセル領域 213 周辺回路領域 214 周辺回路領域 215 第2の素子分離用溝 216 第3の素子分離用溝(周辺素子分離用溝) 217 第3の素子分離用溝(周辺素子分離用溝) 219 シリコン酸化膜(第4の絶縁膜) 220 フォトレジスト 221 P型不純物イオン(一導電型の第1の不純物イ
オン)注入 222 P型不純物層(一導電型の不純物層) 223 シリコン酸化膜(第2の埋め込み絶縁膜) 227 第1の活性領域表面 228 シリコン酸化膜208の表面 229 第2の活性領域表面 230 シリコン酸化膜223の表面 231 第3の活性領域表面 232 シリコン酸化膜223の表面 233 フォトレジスト 234 P型不純物イオン(一導電型の第2の不純物イ
オン)注入 235 P型不純物層 236 ゲート酸化膜 237 不純物を含むポリシリコン膜 238 フォトレジスト 239 ゲート電極 240 フォトレジスト 241 N型不純物イオン注入 242 N型不純物層(第1のメモリセルのソース/ド
レイン領域) 243 N型不純物層(第2のメモリセルのソース/ド
レイン領域) 244 N型不純物層(周辺回路のソース/ドレイン領
域) 245 層間絶縁膜 246 コンタクトホール 247 配線 252 第1のメモリセル 253 第2のメモリセル 254 素子分離領域 255 ワード線 256 ソース領域 257 ドレイン領域 258 ビット線 261 ドレイン領域 262 ビット線 273 第1のMOSトランジスタ領域 274 第2のMOSトランジスタ領域 275 第2のMOSトランジスタ領域 276 第1のMOSトランジスタ 277 第2のMOSトランジスタ 278 第3のMOSトランジスタ領域 279 第4のMOSトランジスタ領域 280 第4のMOSトランジスタ領域 281 第3のMOSトランジスタ 282 第4のMOSトランジスタ 283 第1のMOSトランジスタの電圧−電流特性 284 第2のMOSトランジスタの電圧−電流特性 285 第3のMOSトランジスタの電圧−電流特性 286 第4のMOSトランジスタの電圧−電流特性Reference Signs List 101 P-type silicon substrate (one conductivity type semiconductor substrate) 102 Silicon oxide film (first insulating film) 103 Silicon nitride film (second insulating film) 104 Photoresist 105 Predetermined memory cell region 106 First element isolation Groove 107 silicon oxide film (third insulating film) 108 silicon oxide film (first buried insulating film) 111 photoresist 112 peripheral circuit region 113 peripheral circuit region 114 second element isolation groove (peripheral element isolation groove) 115 second element isolation groove (peripheral element isolation groove) 117 silicon oxide film (fourth insulating film) 118 photoresist 119 p-type impurity ion implantation 120 p-type impurity layer (one conductivity type impurity layer) 121 Silicon oxide film (second buried insulating film) 125 First active region surface 126 Surface of silicon oxide film 108 Surface of second active region 128 Surface of silicon oxide film 121 129 Gate oxide film 130 Polysilicon film containing impurities 131 Photoresist 132 Gate electrode 133 Photoresist 134 N-type impurity ion implantation 135 N-type impurity layer (source / Drain region 136 N-type impurity layer (source / drain region of peripheral circuit) 137 Interlayer insulating film 138 Contact hole 139 Wiring 143 Memory cell 144 Element isolation region 145 Word line 146 Source region 147 Drain region 148 Bit line 156 First MOS Transistor area 157 Second MOS transistor area 158 Second MOS transistor area 159 First MOS transistor 160 Second MOS transistor 161 Voltage-voltage of first MOS transistor Flow characteristics 162 Voltage-current characteristics of second MOS transistor 201 P-type silicon substrate (one conductivity type semiconductor substrate) 202 Silicon oxide film (first insulating film) 203 Silicon nitride film (second insulating film) 204 Photo Resist 205 First memory cell region 206 First trench for element isolation 207 Silicon oxide film (third insulating film) 208 Silicon oxide film (first buried insulating film) 211 Photoresist 212 Second memory cell region 213 Peripheral circuit area 214 Peripheral circuit area 215 Second element isolation groove 216 Third element isolation groove (Peripheral element isolation groove) 217 Third element isolation groove (Peripheral element isolation groove) 219 Silicon oxide film ( (Fourth insulating film) 220 Photoresist 221 P-type impurity ion (first impurity ion of one conductivity type) implantation 222 P-type impurity Pure layer (one conductivity type impurity layer) 223 Silicon oxide film (second buried insulating film) 227 Surface of first active region 228 Surface of silicon oxide film 208 229 Surface of second active region 230 Silicon oxide film 223 Surface 231 Third active region surface 232 Surface of silicon oxide film 223 233 Photoresist 234 P-type impurity ions (second impurity ions of one conductivity type) implantation 235 P-type impurity layer 236 Gate oxide film 237 Polysilicon containing impurities Film 238 Photoresist 239 Gate electrode 240 Photoresist 241 N-type impurity ion implantation 242 N-type impurity layer (source / drain region of first memory cell) 243 N-type impurity layer (source / drain region of second memory cell) 244 N-type impurity layer (source / drain region of peripheral circuit) 45 interlayer insulating film 246 contact hole 247 wiring 252 first memory cell 253 second memory cell 254 element isolation region 255 word line 256 source region 257 drain region 258 bit line 261 drain region 262 bit line 273 first MOS transistor region 274 second MOS transistor region 275 second MOS transistor region 276 first MOS transistor 277 second MOS transistor 278 third MOS transistor region 279 fourth MOS transistor region 280 fourth MOS transistor region 281 third MOS transistor 282 Fourth MOS transistor 283 Voltage-current characteristic of first MOS transistor 284 Voltage-current characteristic of second MOS transistor 285 Third M Voltage of the S transistor - current characteristics 286 voltage of the fourth MOS transistor - current characteristic
Claims (23)
アレイ領域と、その周辺回路領域とを備えた半導体記憶
装置であって、 前記複数のメモリセルのうち少なくとも1つのメモリセ
ルの領域に、一導電型の半導体基板表面に形成された他
導電型の不純物層からなるソース領域及びドレイン領域
と,前記ソース領域及びドレイン領域間に形成されるチ
ャネル領域と,ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域
上に形成したゲート電極とを有したMOSトランジスタ
と、このMOSトランジスタのチャネル幅方向の両側に
前記半導体基板を開口して配置された複数の素子分離用
溝と、前記素子分離用溝に埋め込まれた埋め込み絶縁膜
とを設け、前記素子分離用溝の開口端に臨む前記MOS
トランジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン
領域を前記ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集
中が生じやすい形状にしたことを特徴とする半導体記憶
装置。1. A semiconductor memory device comprising: a memory cell array region in which a plurality of memory cells are arranged; and a peripheral circuit region, wherein one region of at least one of the plurality of memory cells has one conductive layer. And drain regions formed of an impurity layer of another conductivity type formed on the surface of a semiconductor substrate of a die type, a channel region formed between the source region and the drain region, and a gate insulating film on the channel region. A MOS transistor having a gate electrode formed thereon, a plurality of device isolation trenches arranged by opening the semiconductor substrate on both sides in the channel width direction of the MOS transistor, and an embedding embedded in the device isolation trench An insulating film, and the MOS facing an opening end of the element isolation groove.
A semiconductor memory device wherein a channel region, a source region, and a drain region of a transistor are shaped so that electric field concentration easily occurs when a bias is applied to the gate electrode.
ンジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン領域
の表面の位置よりも低いことを特徴とする請求項1記載
の半導体記憶装置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the position of the surface of the buried insulating film is lower than the position of the surface of the channel region, the source region and the drain region of the MOS transistor.
物層からなるソース領域及びドレイン領域と,前記ソー
ス領域及びドレイン領域間に形成されるチャネル領域
と,ゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域上に形成し
たゲート電極とを有した周辺MOSトランジスタと、 前記周辺MOSトランジスタのチャネル幅方向の両側に
前記半導体基板を開口して配置された複数の周辺素子分
離用溝と、 前記周辺素子分離用溝の側壁に形成された一導電型の不
純物層と、 前記周辺素子分離用溝に埋め込まれた周辺埋め込み絶縁
膜とを設け、 前記周辺素子分離用溝の開口端に臨む前記周辺MOSト
ランジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン領
域を前記ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中
が生じにくい形状にしたことを特徴とする請求項1記載
の半導体記憶装置。3. A source and drain region comprising an impurity layer of another conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type and a channel region formed between said source and drain regions in a peripheral circuit region. A peripheral MOS transistor having a gate electrode formed on the channel region with a gate insulating film interposed therebetween, and a plurality of peripheral elements arranged with openings in the semiconductor substrate on both sides of the peripheral MOS transistor in the channel width direction. An isolation layer, an impurity layer of one conductivity type formed on a side wall of the peripheral element isolation groove, and a peripheral buried insulating film embedded in the peripheral element isolation groove. Electric field concentration occurs when a bias is applied to the gate electrode in the channel region, source region, and drain region of the peripheral MOS transistor facing the opening end. The semiconductor memory device according to claim 1, characterized in that the pile shape.
ンジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン領域
の表面の位置よりも低く、周辺埋め込み絶縁膜表面の位
置は周辺MOSトランジスタのチャネル領域,ソース領
域及びドレイン領域の表面の位置よりも低いことを特徴
とする請求項3記載の半導体記憶装置。4. The position of the surface of the buried insulating film is lower than the position of the surface of the channel region, source region and drain region of the MOS transistor, and the position of the surface of the peripheral buried insulating film is the position of the channel region, source region and drain of the peripheral MOS transistor. 4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the position is lower than the position of the surface of the region.
いしきい値電圧を有する第1のMOSトランジスタ部
と、低いしきい値電圧を有する第2のMOSトランジス
タ部とからなることを特徴とする請求項1,2,3また
は4記載の半導体記憶装置。5. The MOS transistor of a memory cell comprises a first MOS transistor having a high threshold voltage and a second MOS transistor having a low threshold voltage. 5. The semiconductor memory device according to 1, 2, 3 or 4.
OSトランジスタ部とのしきい値電圧の違いを、メモリ
セルにおける記憶状態の違いとして利用することを特徴
とする請求項5記載の半導体記憶装置。6. A first MOS transistor section and a second M transistor section.
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein a difference in threshold voltage from the OS transistor portion is used as a difference in storage state in the memory cell.
アレイ領域と、その周辺回路領域とを備えた半導体記憶
装置であって、 前記複数のメモリセルは第1のメモリセル及び第2のメ
モリセルを少なくとも1つずつ有し、 前記第1のメモリセルの領域に、一導電型の半導体基板
表面に形成された他導電型の不純物層からなるソース領
域及びドレイン領域と,前記ソース領域及びドレイン領
域間に形成されるチャネル領域と,ゲート絶縁膜を介し
て前記チャネル領域上に形成したゲート電極とを有した
MOSトランジスタと、このMOSトランジスタのチャ
ネル幅方向の両側に前記半導体基板を開口して配置され
た複数の第1の素子分離用溝と、前記第1の素子分離用
溝に埋め込まれた第1の埋め込み絶縁膜とを設け、前記
第1の素子分離用溝の開口端に臨む前記MOSトランジ
スタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン領域を前
記ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中が生じ
やすい形状にし、 前記第2のメモリセルの領域に、前記一導電型の半導体
基板表面に形成された他導電型の不純物層からなるソー
ス領域及びドレイン領域と,前記ソース領域及びドレイ
ン領域間に形成されるチャネル領域と,ゲート絶縁膜を
介して前記チャネル領域上に形成したゲート電極とを有
したMOSトランジスタと、このMOSトランジスタの
チャネル領域に形成された一導電型の不純物層と、前記
MOSトランジスタのチャネル幅方向の両側に前記半導
体基板を開口して配置された複数の第2の素子分離用溝
と、前記第2の素子分離用溝に埋め込まれた第2の埋め
込み絶縁膜とを設け、前記第2の素子分離用溝の開口端
に臨む前記MOSトランジスタのチャネル領域,ソース
領域及びドレイン領域を前記ゲート電極にバイアスを印
加した際に電界集中が生じにくい形状にしたことを特徴
とする半導体記憶装置。7. A semiconductor memory device comprising: a memory cell array region in which a plurality of memory cells are arranged; and a peripheral circuit region, wherein the plurality of memory cells include a first memory cell and a second memory cell. A source region and a drain region each having at least one impurity layer of another conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type in a region of the first memory cell; MOS transistor having a channel region formed on the channel region and a gate electrode formed on the channel region via a gate insulating film, and the semiconductor substrate is arranged on both sides of the MOS transistor in the channel width direction with openings. A plurality of first element isolation grooves, and a first buried insulating film embedded in the first element isolation grooves. The channel region, the source region, and the drain region of the MOS transistor facing the opening end are shaped so that electric field concentration is likely to occur when a bias is applied to the gate electrode. A source region and a drain region formed of an impurity layer of another conductivity type formed on the surface of the semiconductor substrate; a channel region formed between the source region and the drain region; and a gate insulating film formed on the channel region. A MOS transistor having a gate electrode, a one-conductivity-type impurity layer formed in a channel region of the MOS transistor, and a plurality of semiconductor layers disposed on both sides of the MOS transistor in a channel width direction with openings in the semiconductor substrate. A second trench for element isolation and a second buried insulating film embedded in the second trench for element isolation are provided. A semiconductor device, wherein a channel region, a source region, and a drain region of the MOS transistor facing an opening end of the second isolation trench are shaped so that electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode. Storage device.
埋め込み絶縁膜表面の位置はMOSトランジスタのチャ
ネル領域,ソース領域及びドレイン領域の表面の位置よ
りも低く、第2のメモリセルの領域における第2の埋め
込み絶縁膜表面の位置はMOSトランジスタのチャネル
領域,ソース領域及びドレイン領域の表面の位置よりも
低いことを特徴とする請求項7記載の半導体記憶装置。8. The position of the surface of the first buried insulating film in the region of the first memory cell is lower than the position of the surface of the channel region, source region and drain region of the MOS transistor. 8. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein the position of the surface of the second buried insulating film is lower than the position of the surface of the channel region, the source region and the drain region of the MOS transistor.
物層からなるソース領域及びドレイン領域と,前記ソー
ス領域及びドレイン領域間のチャネル領域と,ゲート絶
縁膜を介して前記チャネル領域上に形成したゲート電極
とを有した周辺MOSトランジスタと、 前記周辺MOSトランジスタのチャネル幅方向の両側に
前記半導体基板を開口して配置された複数の周辺素子分
離用溝と、 前記周辺素子分離用溝の側壁に形成された一導電型の不
純物層と、 前記周辺素子分離用溝に埋め込まれた周辺埋め込み絶縁
膜とを設け、 前記周辺素子分離用溝の開口端に臨む前記周辺MOSト
ランジスタのチャネル領域,ソース領域及びドレイン領
域を前記ゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中
が生じにくい形状にしたことを特徴とする請求項7記載
の半導体記憶装置。9. A source region and a drain region formed of an impurity layer of another conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a channel region between the source region and the drain region, and a gate insulating layer. A peripheral MOS transistor having a gate electrode formed on the channel region with a film interposed therebetween, and a plurality of peripheral element isolation trenches arranged with the semiconductor substrate opened on both sides of the peripheral MOS transistor in the channel width direction. An impurity layer of one conductivity type formed on a side wall of the peripheral element isolation groove; and a peripheral buried insulating film embedded in the peripheral element isolation groove. The channel region, the source region and the drain region of the peripheral MOS transistor facing the shape in which electric field concentration hardly occurs when a bias is applied to the gate electrode. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein the the.
の埋め込み絶縁膜表面の位置はMOSトランジスタのチ
ャネル領域,ソース領域及びドレイン領域の表面の位置
よりも低く、第2のメモリセルの領域における第2の埋
め込み絶縁膜表面の位置はMOSトランジスタのチャネ
ル領域,ソース領域及びドレイン領域の表面の位置より
も低く、周辺回路領域における周辺埋め込み絶縁膜表面
の位置は周辺MOSトランジスタのチャネル領域,ソー
ス領域及びドレイン領域の表面の位置よりも低いことを
特徴とする請求項9記載の半導体記憶装置。10. The method according to claim 1, further comprising the steps of:
The position of the surface of the buried insulating film is lower than the position of the surface of the channel region, source region and drain region of the MOS transistor, and the position of the surface of the second buried insulating film in the region of the second memory cell is the channel region of the MOS transistor. , The position of the peripheral buried insulating film surface in the peripheral circuit region is lower than the surface position of the channel region, the source region and the drain region of the peripheral MOS transistor. The semiconductor memory device according to claim 9.
ンジスタは、高いしきい値電圧を有する第1のMOSト
ランジスタ部と、低いしきい値電圧を有する第2のMO
Sトランジスタ部とからなり、第2のメモリセルの領域
のMOSトランジスタは、高いしきい値電圧を有する第
3のMOSトランジスタ部と、低いしきい値電圧を有す
る第4のMOSトランジスタ部とからなり、前記第3の
MOSトランジスタ部は前記第1のMOSトランジスタ
部よりも高いしきい値電圧を有し、前記第4のMOSト
ランジスタ部は前記第2のMOSトランジスタ部よりも
高いしきい値電圧を有することを特徴とする請求項7,
8,9または10記載の半導体記憶装置。11. A MOS transistor in a region of a first memory cell includes a first MOS transistor portion having a high threshold voltage and a second MOS transistor portion having a low threshold voltage.
The MOS transistor in the second memory cell region includes an S transistor portion, and a third MOS transistor portion having a high threshold voltage and a fourth MOS transistor portion having a low threshold voltage. The third MOS transistor section has a higher threshold voltage than the first MOS transistor section, and the fourth MOS transistor section has a higher threshold voltage than the second MOS transistor section. 9. The method according to claim 7,
11. The semiconductor memory device according to 8, 9, or 10.
MOSトランジスタ部と第3のMOSトランジスタ部と
第4のMOSトランジスタ部とのしきい値電圧の違い
を、メモリセルにおける記憶状態の違いとして利用する
ことを特徴とする請求項11記載の半導体記憶装置。12. A difference in threshold voltage between the first MOS transistor unit, the second MOS transistor unit, the third MOS transistor unit, and the fourth MOS transistor unit is defined as a difference in storage state in a memory cell. The semiconductor memory device according to claim 11, wherein the semiconductor memory device is used.
縁膜を形成する第1の工程と、 前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工
程と、 写真食刻法により前記半導体基板のメモリセルアレイ領
域中の所定のメモリセルの領域に複数の第1の素子分離
用溝を形成する第3の工程と、 前記複数の第1の素子分離用溝の内壁に第3の絶縁膜を
形成することにより、前記第3の絶縁膜を介して前記第
1の素子分離用溝の開口端に臨む前記一導電型の半導体
基板の領域をゲート電極にバイアスを印加した際に電界
集中が生じやすい形状にする第4の工程と、 第1の埋め込み絶縁膜を堆積して前記複数の第1の素子
分離用溝を埋め込む第5の工程と、 前記第1の埋め込み絶縁膜の一部及び前記第2の絶縁膜
の一部を研磨して平坦化する第6の工程と、 写真食刻法により前記半導体基板の周辺回路領域に複数
の第2の素子分離用溝を形成する第7の工程と、 前記第2の素子分離用溝に露呈した部分の前記第1の絶
縁膜をエッチングして後退させる第8の工程と、 前記複数の第2の素子分離用溝の内壁に第4の絶縁膜を
形成する第9の工程と、 前記複数の第2の素子分離用溝の側壁部分の前記半導体
基板に一導電型の第1の不純物イオンを注入して一導電
型の不純物層を形成する第10の工程と、 第2の埋め込み絶縁膜を堆積して前記複数の第2の素子
分離用溝を埋め込む第11の工程と、 前記第2の埋め込み絶縁膜の一部及び前記第2の絶縁膜
の一部を研磨して平坦化する第12の工程と、 前記第2の絶縁膜を除去する第13の工程と、 前記第1の絶縁膜、前記第3の絶縁膜の一部、前記第4
の絶縁膜の一部、前記第1の埋め込み絶縁膜の一部及び
前記第2の埋め込み絶縁膜の一部をエッチングにより除
去する第14の工程と、 全面にゲート絶縁膜を形成する第15の工程と、 全面に導電性膜を堆積する第16の工程と、 写真食刻法により前記メモリセルアレイ領域及び前記周
辺回路領域に前記導電性膜からなるゲート電極を形成す
る第17の工程と、 他導電型の第2の不純物イオンを注入して前記所定のメ
モリセルの領域及び前記周辺回路領域にソース/ドレイ
ン領域を形成する第18の工程とを含む半導体記憶装置
の製造方法。13. A first step of forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type; a second step of forming a second insulating film on the first insulating film; A third step of forming a plurality of first isolation trenches in a predetermined memory cell region in a memory cell array region of the semiconductor substrate by etching, and an inner wall of the plurality of first isolation trenches; Forming a third insulating film on the substrate, thereby applying a bias to the gate electrode in the region of the one conductivity type semiconductor substrate facing the opening end of the first isolation trench through the third insulating film. A fourth step of forming a shape in which electric field concentration is likely to occur when the first step is performed; a fifth step of depositing a first buried insulating film to bury the plurality of first element isolation trenches; A sixth step of polishing and planarizing a part of the insulating film and a part of the second insulating film; A seventh step of forming a plurality of second element isolation grooves in a peripheral circuit region of the semiconductor substrate by a photolithography method; and a first step of exposing a portion exposed to the second element isolation grooves. An eighth step of etching and retreating the insulating film, a ninth step of forming a fourth insulating film on the inner wall of the plurality of second element isolation trenches, and the second element isolation A tenth step of implanting a first impurity ion of one conductivity type into the semiconductor substrate in the side wall portion of the trench for forming a one conductivity type impurity layer; An eleventh step of burying the second element isolation trench, a twelfth step of polishing and planarizing a part of the second buried insulating film and a part of the second insulating film, A thirteenth step of removing the second insulating film; and a step of removing the first insulating film and the third insulating film. Partially, the fourth
A fourteenth step of removing a part of the insulating film, a part of the first buried insulating film, and a part of the second buried insulating film by etching; and a fifteenth step of forming a gate insulating film on the entire surface. A sixteenth step of depositing a conductive film on the entire surface, a seventeenth step of forming a gate electrode made of the conductive film in the memory cell array region and the peripheral circuit region by photolithography, and the like. Forming a source / drain region in the predetermined memory cell region and the peripheral circuit region by implanting conductive second impurity ions.
とを特徴とする請求項13記載の半導体記憶装置の製造
方法。14. The method according to claim 13, wherein the fourth step is performed by thermal oxidation.
して第2の素子分離用溝の開口端に臨む一導電型の半導
体基板の領域を、ゲート電極にバイアスを印加した際に
電界集中が生じにくい形状にすることを特徴とする請求
項13記載の半導体記憶装置の製造方法。15. A ninth step, in which a region of a semiconductor substrate of one conductivity type facing an opening end of a second isolation trench through a fourth insulating film is applied when a bias is applied to a gate electrode. 14. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 13, wherein the shape is such that electric field concentration does not easily occur.
とを特徴とする請求項15記載の半導体記憶装置の製造
方法。16. The method according to claim 15, wherein the ninth step is performed by thermal oxidation.
絶縁膜表面の位置を半導体基板表面の位置よりも低くす
るとともに、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置を半導体
基板表面の位置よりも低くすることを特徴とする請求項
13記載の半導体記憶装置の製造方法。17. A fourteenth step in which the position of the first buried insulating film surface is lower than the position of the semiconductor substrate surface and the position of the second buried insulating film surface is lower than the position of the semiconductor substrate surface. 14. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 13, wherein:
縁膜を形成する第1の工程と、 前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第2の工
程と、 写真食刻法により前記半導体基板のメモリセルアレイ領
域中の第1のメモリセルの領域に複数の第1の素子分離
用溝を形成する第3の工程と、 前記複数の第1の素子分離用溝の内壁に第3の絶縁膜を
形成することにより、前記第3の絶縁膜を介して前記第
1の素子分離用溝の開口端に臨む前記一導電型の半導体
基板の領域をゲート電極にバイアスを印加した際に電界
集中が生じやすい形状にする第4の工程と、 第1の埋め込み絶縁膜を堆積して前記複数の第1の素子
分離用溝を埋め込む第5の工程と、 前記第1の埋め込み絶縁膜の一部及び前記第2の絶縁膜
の一部を研磨して平坦化する第6の工程と、 写真食刻法により前記半導体基板のメモリセルアレイ領
域中の第2のメモリセルの領域に複数の第2の素子分離
用溝を形成するとともに、前記半導体基板の周辺回路領
域に複数の第3の素子分離用溝を形成する第7の工程
と、 前記第2及び第3の素子分離用溝に露呈した部分の前記
第1の絶縁膜をエッチングして後退させる第8の工程
と、 前記複数の第2及び第3の素子分離用溝の内壁に第4の
絶縁膜を形成し、前記第4の絶縁膜を介して前記第2の
素子分離用溝の開口端に臨む前記一導電型の半導体基板
の領域をゲート電極にバイアスを印加した際に電界集中
が生じにくい形状にする第9の工程と、 前記複数の第3の素子分離用溝の側壁部分の前記半導体
基板に一導電型の第1の不純物イオンを注入して一導電
型の不純物層を形成する第10の工程と、 第2の埋め込み絶縁膜を堆積して前記複数の第2及び第
3の素子分離用溝を埋め込む第11の工程と、 前記第2の埋め込み絶縁膜の一部及び前記第2の絶縁膜
の一部を研磨して平坦化する第12の工程と、 前記第2の絶縁膜を除去する第13の工程と、 前記第1の絶縁膜、前記第3の絶縁膜の一部、前記第4
の絶縁膜の一部、前記第1の埋め込み絶縁膜の一部及び
前記第2の埋め込み絶縁膜の一部をエッチングにより除
去する第14の工程と、 前記第2のメモリセルの領域の一部に、一導電型の第2
の不純物イオンを注入する第15の工程と、 全面にゲート絶縁膜を形成する第16の工程と、 全面に導電性膜を堆積する第17の工程と、 写真食刻法により前記メモリセルアレイ領域及び前記周
辺回路領域に前記導電性膜からなるゲート電極を形成す
る第18の工程と、 他導電型の第3の不純物イオンを注入して前記第1及び
第2のメモリセルの領域及び前記周辺回路領域にソース
/ドレイン領域を形成する第19の工程とを含む半導体
記憶装置の製造方法。18. A first step of forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type; a second step of forming a second insulating film on the first insulating film; A third step of forming a plurality of first isolation trenches in a first memory cell region in a memory cell array region of the semiconductor substrate by etching, and forming a plurality of first isolation trenches; By forming the third insulating film on the inner wall, a bias is applied to the gate electrode from the region of the one conductivity type semiconductor substrate facing the opening end of the first element isolation groove via the third insulating film. A fourth step of forming a shape in which electric field concentration is likely to occur when the voltage is applied; a fifth step of depositing a first buried insulating film to bury the plurality of first isolation trenches; A sixth step of polishing and planarizing a part of the buried insulating film and a part of the second insulating film; Forming a plurality of second isolation trenches in a second memory cell region in a memory cell array region of the semiconductor substrate by photolithography, and forming a plurality of second trenches in a peripheral circuit region of the semiconductor substrate. A seventh step of forming an element isolation groove of No. 3, an eighth step of etching and retreating a portion of the first insulating film exposed to the second and third element isolation grooves, Forming a fourth insulating film on inner walls of the plurality of second and third isolation trenches, and the one conductivity type facing an opening end of the second isolation trench via the fourth insulating film; A ninth step of forming a region of the semiconductor substrate in which the electric field concentration is unlikely to occur when a bias is applied to the gate electrode; Implanting the first impurity ion to form an impurity layer of one conductivity type A tenth step of forming, an eleventh step of depositing a second buried insulating film to bury the plurality of second and third element isolation trenches, and a part of the second buried insulating film. A twelfth step of polishing and planarizing a part of the second insulating film, a thirteenth step of removing the second insulating film, the first insulating film, and the third insulating film Part of the fourth
A fourteenth step of removing a part of the insulating film, a part of the first buried insulating film, and a part of the second buried insulating film by etching, and a part of a region of the second memory cell The second of one conductivity type
A fifteenth step of implanting impurity ions of the following, a sixteenth step of forming a gate insulating film over the entire surface, a seventeenth step of depositing a conductive film over the entire surface, An eighteenth step of forming a gate electrode made of the conductive film in the peripheral circuit region; and implanting a third impurity ion of another conductivity type into the first and second memory cell regions and the peripheral circuit. A nineteenth step of forming a source / drain region in the region.
とを特徴とする請求項18記載の半導体記憶装置の製造
方法。19. The method according to claim 18, wherein the fourth step is performed by thermal oxidation.
して第3の素子分離用溝の開口端に臨む一導電型の半導
体基板の領域を、ゲート電極にバイアスを印加した際に
電界集中が生じにくい形状にすることを特徴とする請求
項18記載の半導体記憶装置の製造方法。In a ninth step, when a bias is applied to a gate electrode of a region of a semiconductor substrate of one conductivity type facing an opening end of a third isolation trench through a fourth insulating film, 19. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 18, wherein the shape is such that electric field concentration hardly occurs.
とを特徴とする請求項18または20記載の半導体記憶
装置の製造方法。21. The method according to claim 18, wherein the ninth step is performed by thermal oxidation.
絶縁膜表面の位置を半導体基板表面の位置よりも低くす
るとともに、第2の埋め込み絶縁膜表面の位置を半導体
基板表面の位置よりも低くすることを特徴とする請求項
18記載の半導体記憶装置の製造方法。22. A fourteenth step in which the position of the first buried insulating film surface is lower than the position of the semiconductor substrate surface and the position of the second buried insulating film surface is lower than the position of the semiconductor substrate surface. 20. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 18, wherein:
は、半導体基板を熱酸化することにより生成する酸化膜
であり、第2の工程で形成される第2の絶縁膜は、耐酸
化性を有する絶縁膜であることを特徴とする請求項13
または18記載の半導体記憶装置の製造方法。23. The first insulating film formed in the first step is an oxide film generated by thermally oxidizing a semiconductor substrate, and the second insulating film formed in the second step is 14. An insulating film having oxidation resistance.
19. A method for manufacturing a semiconductor memory device according to item 18.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10204914A JP2000036544A (en) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10204914A JP2000036544A (en) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000036544A true JP2000036544A (en) | 2000-02-02 |
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ID=16498478
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000036544A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111542914A (en) * | 2017-12-27 | 2020-08-14 | 株式会社半导体能源研究所 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
-
1998
- 1998-07-21 JP JP10204914A patent/JP2000036544A/en active Pending
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