JP2000100976A - Semiconductor memory device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor memory device and manufacture thereof

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JP2000100976A
JP2000100976A JP10266471A JP26647198A JP2000100976A JP 2000100976 A JP2000100976 A JP 2000100976A JP 10266471 A JP10266471 A JP 10266471A JP 26647198 A JP26647198 A JP 26647198A JP 2000100976 A JP2000100976 A JP 2000100976A
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JP
Japan
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insulating film
gate electrode
forming
film
floating gate
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Japanese (ja)
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Kazuo Sato
和夫 佐藤
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Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory array device and a manufacturing method thereof, where the memory array device is capable of carrying out a read-out operation stably by a method wherein a means that is independent of the state of an adjacent EEPROM cell when the memory array device is kept in a read-out operation is provided. SOLUTION: A memory cell is equipped with a source region 3 and a drain region 4 provided inside a certain conductivity-type semiconductor substrate 1, a gate insulating film 5 formed on the prescribed region of the semiconductor substrate 1, a floating gate electrode 6 provided on the gate insulating film 5, and a control gate electrode 8 provided in the floating gate electrode 6 through the intermediary of an interlayer insulating film 7, and a semiconductor memory array is composed of two or more of the memory cells, where an insulating film 18 having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film is provided between the floating gate electrodes 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、フローティング
ゲート型の半導体メモリアレイ装置およびその製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a floating gate type semiconductor memory array device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気的に書き込み、消去可能な不
揮発性メモリとして、フローティングゲート構造のEE
PROM(Electrically Erasabl
e and Programable Read On
ly Memory)がよく知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electrically writable and erasable nonvolatile memory, an EE having a floating gate structure has been known.
PROM (Electrically Erasable)
e and Programmable Read On
ly Memory) is well known.

【0003】図21、図22は従来の代表的なスタック
タイプのフローティングゲート構造のEEPROMセル
から構成された半導体メモリアレイ装置の平面図および
断面図である。本従来例では、4つのEEPROMセル
から構成された半導体メモリアレイ装置を用いて説明す
る。図22(a)は図21のA−A’断面図、図22
(b)は図21のB−B’断面図である。図21および
図22において、1は半導体基板、2は素子分離絶縁
膜、3はソース領域、4はドレイン領域、5はトンネリ
ング媒体となりうるゲート絶縁膜、6はフローティング
ゲート電極、7は層間絶縁膜、8はコントロールゲート
電極、9はメモリセルを保護し絶縁するように覆われた
酸化シリコン膜よりなる絶縁膜である。
FIGS. 21 and 22 are a plan view and a sectional view, respectively, of a conventional semiconductor memory array device composed of EEPROM cells having a typical stack type floating gate structure. This conventional example will be described using a semiconductor memory array device composed of four EEPROM cells. FIG. 22A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 22B is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 21 and 22, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an element isolation insulating film, 3 is a source region, 4 is a drain region, 5 is a gate insulating film that can be a tunneling medium, 6 is a floating gate electrode, 7 is an interlayer insulating film. Reference numeral 8 denotes a control gate electrode, and reference numeral 9 denotes an insulating film made of a silicon oxide film covered to protect and insulate the memory cell.

【0004】図21、図22に示すごとき半導体メモリ
アレイ装置を構成している各々のフローティングゲート
構造のEEPROMセルを書き込む場合は、ドレイン領
域4に高電圧を印加すると同時に、コントロールゲート
電極8に高電圧を印加して、容量結合によりフローティ
ングゲート電極6の電位を高め、ドレイン領域4の近傍
のチャネル領域で発生させたホットエレクトロンをチャ
ネル領域側からゲート絶縁膜5を通過させて、フローテ
ィングゲート電極6に加速注入し、フローティングゲー
ト電極6に電子を蓄積することにより行なわれる。ま
た、近年では、トンネリング現象を利用して、半導体基
板1側のチャネル領域から、フローティングゲート電極
6に電子を注入する方法も提案されている。
When writing in each of the floating gate type EEPROM cells constituting the semiconductor memory array device as shown in FIGS. 21 and 22, a high voltage is applied to the drain region 4 and a high voltage is applied to the control gate electrode 8 at the same time. A voltage is applied to raise the potential of the floating gate electrode 6 by capacitive coupling, and hot electrons generated in the channel region near the drain region 4 are passed through the gate insulating film 5 from the channel region side, and the floating gate electrode 6 And accumulates electrons in the floating gate electrode 6. In recent years, a method of injecting electrons from the channel region on the semiconductor substrate 1 side to the floating gate electrode 6 using the tunneling phenomenon has been proposed.

【0005】一方、消去する場合は、ドレイン領域4に
高電圧を印加し、フローティングゲート電極6とドレイ
ン領域4とのオーバーラップ部の薄いゲート絶縁膜5を
介して、トンネリング現象により、フローティングゲー
ト電極6に蓄積された電子をドレイン領域4側に引き抜
くことにより行なわれる。また、近年では、半導体基板
1側のチャネル領域に、フローティングゲート電極6か
ら電子を引き抜く方法も提案されている。
On the other hand, when erasing, a high voltage is applied to the drain region 4 and the floating gate electrode 6 is formed by a tunneling phenomenon through the thin gate insulating film 5 at the overlapping portion between the floating gate electrode 6 and the drain region 4. This is performed by extracting the electrons accumulated in 6 to the drain region 4 side. In recent years, a method of extracting electrons from the floating gate electrode 6 to the channel region on the semiconductor substrate 1 side has also been proposed.

【0006】また、読み出し方法は、ソース領域3とド
レイン領域4との間、およびコントロールゲート電極8
に動作電圧を印加して、ソース領域3とドレイン領域4
との間に流れる電流のレベルを検出することにより行な
われる。さらに、近年、上述のごときフローティングゲ
ート電極6に蓄積した電子を基板1側に電子を放出させ
て消去する代わりに、図23、図24に示すごとき、独
立した消去用のゲート電極を用いて消去するフローティ
ングゲート構造のEEPROMセル(例えば、特開平4
−340767号)が提案されている。図24(a)は
図23のA−A’断面図、図24(b)は図23のB−
B’断面図である。
The read method is performed between the source region 3 and the drain region 4 and the control gate electrode 8.
An operating voltage is applied to the source region 3 and the drain region 4.
This is performed by detecting the level of the current flowing between the two. Further, in recent years, instead of erasing the electrons accumulated in the floating gate electrode 6 by emitting electrons toward the substrate 1 as described above, the erasing is performed by using an independent erasing gate electrode as shown in FIGS. EEPROM cells having a floating gate structure (see, for example,
No. -340767) has been proposed. 24A is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 23, and FIG.
It is B 'sectional drawing.

【0007】この消去ゲート電極を用いたEEPROM
セル構造では、消去ゲート電極16とフローティングゲ
ート電極6との間にトンネリング絶縁膜17が形成され
ており、消去ゲート電極16に消去電圧を印加して、電
子をフローティングゲート電極6から消去ゲート電極1
6にトンネリングさせることにより、消去を行なう。な
お、12〜15は酸化シリコン膜である。
An EEPROM using the erase gate electrode
In the cell structure, a tunneling insulating film 17 is formed between the erase gate electrode 16 and the floating gate electrode 6, and an erase voltage is applied to the erase gate electrode 16 to move electrons from the floating gate electrode 6 to the erase gate electrode 1.
Then, erasing is performed by tunneling to. In addition, 12 to 15 are silicon oxide films.

【0008】近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、
上述のようなフローティングゲート構造のEEPROM
セルからなる半導体メモリアレイ装置においても微細化
の要求が高まりつつあり、最近では、代表的な寸法が
0.5μm(ハーフミクロン)以下のサイズを有する半
導体メモリアレイ装置の要望が高まりつつある。従っ
て、図21、図22、図23、図24に示すコントロー
ルゲート電極8、フローティングゲート電極6の各電極
サイズも微細化されると同時に、隣接するフローティン
グゲート電極6間の間隔10、隣接コントロールゲート
電極8間の間隔11も微細化され、ハーフミクロン以下
となってきている。
In recent years, with the increasing integration of semiconductor integrated circuits,
EEPROM of floating gate structure as described above
The demand for miniaturization is also increasing in a semiconductor memory array device composed of cells, and recently, a demand for a semiconductor memory array device having a typical size of 0.5 μm (half micron) or less is increasing. Accordingly, the size of each of the control gate electrode 8 and the floating gate electrode 6 shown in FIGS. 21, 22, 23, and 24 is also reduced, and at the same time, the interval 10 between the adjacent floating gate electrodes 6, The spacing 11 between the electrodes 8 has also been miniaturized and has become smaller than half a micron.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハーフ
ミクロン以下のサイズのフローティングゲート構造を有
する半導体メモリアレイ装置において、隣接するフロー
ティングゲート電極6間の間隔10、および隣接するコ
ントロールゲート電極8間の間隔11がハーフミクロン
以下となると、隣接するEEPROMセル同士が、酸化
シリコン膜9を介して容量結合を起こし、読み出しのマ
ージンが少なくなるといった課題を生じる。
However, in a semiconductor memory array device having a floating gate structure having a size of half a micron or less, a space 10 between adjacent floating gate electrodes 6 and a space 11 between adjacent control gate electrodes 8 are set. Is less than half a micron, there occurs a problem that adjacent EEPROM cells cause capacitive coupling via the silicon oxide film 9 and the read margin is reduced.

【0010】すなわち、ある選択されたEEPROMセ
ルの読み出し動作を中心に考えると、これに隣接してい
るEEPROMセルの状態(電子が蓄積された状態か、
または電子が放出された状態か)に依存して、選択され
たEEPROMセルの電荷が、見かけ上異なってしま
う。従って、読み出しのマージンが、隣接のEEPRO
Mセルに蓄積された電荷量に依存してしまい、読み出し
のマージンが少なくなる。
That is, considering mainly the read operation of a selected EEPROM cell, the state of the EEPROM cell adjacent thereto (whether the state where electrons are stored,
Or the state in which electrons have been emitted), the charge of the selected EEPROM cell will be apparently different. Therefore, the read margin is equal to that of the adjacent EEPROM.
It depends on the amount of charge stored in the M cell, and the read margin is reduced.

【0011】本発明者の検討によれば、隣接するフロー
ティングゲート電極6間の間隔10、および隣接するコ
ントロールゲート電極8間の間隔11が0.3μm以下
になると、急激に読み出しのマージンが少なくなり、特
に、2ビット以上の状態を記憶する必要のある多値動作
が困難となることがわかった。さらに、図23,図24
に示すごとき、消去ゲート電極16を備えたフローティ
ングゲート構造のEEPROMセルでは、消去ゲート電
極16とフローティングゲート電極6との間にトンネリ
ング絶縁膜17を形成するため、隣接のフローティング
ゲート電極6間の間隔10が、隣接のコントロールゲー
ト電極8間の間隔11よりも、さらに狭くなる構造とな
っており、上述の隣接EEPROMセルによる影響が起
こり易く、消去ゲート電極16のないフローティングゲ
ート構造6のEEPROMセルより、さらに微細化が困
難であるといった課題を有していた。
According to the study of the present inventor, when the interval 10 between the adjacent floating gate electrodes 6 and the interval 11 between the adjacent control gate electrodes 8 become 0.3 μm or less, the read margin sharply decreases. In particular, it has been found that it becomes difficult to perform a multi-level operation that requires storing two or more bits of state. 23 and 24.
In an EEPROM cell having a floating gate structure provided with an erase gate electrode 16 as shown in FIG. 3, a tunneling insulating film 17 is formed between the erase gate electrode 16 and the floating gate electrode 6 so that the space between adjacent floating gate electrodes 6 is reduced. 10 has a structure that is narrower than the interval 11 between the adjacent control gate electrodes 8, and is liable to be affected by the above-described adjacent EEPROM cell, and is smaller than the EEPROM cell of the floating gate structure 6 without the erase gate electrode 16. In addition, there is a problem that miniaturization is difficult.

【0012】本発明は、上記の従来の課題を解決するも
ので、ハーフミクロン以下のサイズのフローティングゲ
ート構造を有する半導体メモリアレイ装置であっても、
読み出し動作時に、隣接EEEPROMセルの状態に依
存しない手段を講じることにより、安定した読み出し動
作を実現する半導体メモリアレイ装置およびその製造方
法を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is directed to a semiconductor memory array device having a floating gate structure having a size of half a micron or less.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory array device which realizes a stable read operation by taking measures not depending on the state of an adjacent EEPROM cell at the time of a read operation, and a method of manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体メ
モリアレイ装置は、一導電型の半導体基板内にソース領
域およびドレイン領域を有し、半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも2つ以上
備えた半導体メモリアレイ装置であって、半導体メモリ
アレイ装置の各々のフローティングゲート電極の間に酸
化シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜を設けたことを特
徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory array device having a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type, and a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate. A semiconductor having at least two memory cells having a floating gate electrode on the first insulating film and having at least a control gate electrode on the floating gate electrode via a second insulating film A memory array device, wherein an insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film is provided between each floating gate electrode of the semiconductor memory array device.

【0014】請求項1記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、隣接するフローティングゲート電極間に酸化シ
リコン膜より低い誘電率の絶縁膜を設けたため、隣接す
るフローティングゲート電極間および隣接するコントロ
ール電極間の容量結合が弱くなり、その間隔がたとえば
サブミクロン以下になっても、読み出し時における隣接
EEPROMセルの電荷の状態の影響を抑えることが可
能となり、フローティングゲート構造の半導体メモリア
レイ装置の高集積化および高性能化に大きく寄与するこ
とができる。
According to the semiconductor memory array device of the first aspect, since the insulating film having a dielectric constant lower than that of the silicon oxide film is provided between the adjacent floating gate electrodes, the space between the adjacent floating gate electrodes and between the adjacent control electrodes is reduced. Even if the capacitive coupling is weakened and the interval becomes, for example, submicron or less, it is possible to suppress the influence of the state of the charge of the adjacent EEPROM cell at the time of reading, thereby achieving high integration of a floating gate structure semiconductor memory array device. It can greatly contribute to high performance.

【0015】請求項2記載の半導体メモリアレイ装置
は、一導電型の半導体基板内にソース領域およびドレイ
ン領域を有し、半導体基板上の所定の領域に第1の絶縁
膜を有し、この第1の絶縁膜上にフローティングゲート
電極を有し、このフローティングゲート電極上に第2の
絶縁膜を介してコントロールゲート電極を少なくとも有
するメモリセルを、少なくとも2つ以上備えた半導体メ
モリアレイ装置であって、半導体メモリアレイ装置の各
々のコントロールゲート電極の間に酸化シリコン膜より
低い誘電率の絶縁膜を設けたことを特徴とするものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory array device having a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type and a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate. A semiconductor memory array device comprising at least two memory cells having a floating gate electrode on one insulating film, and having at least a control gate electrode on the floating gate electrode via a second insulating film. An insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film is provided between each control gate electrode of the semiconductor memory array device.

【0016】請求項2記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項3記載の
半導体メモリアレイ装置は、一導電型の半導体基板内に
ソース領域およびドレイン領域を有し、半導体基板上の
所定の領域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上
にフローティングゲート電極を有し、このフローティン
グゲート電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲ
ート電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも
2つ以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、半導
体メモリアレイ装置の各々のフローティングゲート電極
の間および各々のコントロールゲート電極の間に酸化シ
リコン膜より低い誘電率の絶縁膜を設けたことを特徴と
するものである。
According to the semiconductor memory array device of the second aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. 4. The semiconductor memory array device according to claim 3, wherein a source region and a drain region are provided in a semiconductor substrate of one conductivity type, and a first insulating film is provided in a predetermined region on the semiconductor substrate. A semiconductor memory array device comprising at least two memory cells having a floating gate electrode on a film and having at least a control gate electrode on the floating gate electrode with a second insulating film interposed therebetween, comprising: An insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film is provided between each floating gate electrode and between each control gate electrode of the array device.

【0017】請求項3記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項4記載の
半導体メモリアレイ装置は、一導電型の半導体基板内に
ソース領域およびドレイン領域を有し、半導体基板上の
所定の領域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上
にフローティングゲート電極を有し、このフローティン
グゲート電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲ
ート電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも
2つ以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、この
半導体メモリアレイ装置の各々のフローティングゲート
電極の間に空洞を備えたことを特徴とするものである。
According to the semiconductor memory array device of the third aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. 5. The semiconductor memory array device according to claim 4, further comprising: a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type; and a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate. A semiconductor memory array device comprising at least two memory cells having a floating gate electrode on a film and having at least a control gate electrode on the floating gate electrode with a second insulating film interposed therebetween, A cavity is provided between each floating gate electrode of the memory array device.

【0018】請求項4記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項5記載の
半導体メモリアレイ装置は、一導電型の半導体基板内に
ソース領域およびドレイン領域を有し、半導体基板上の
所定の領域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上
にフローティングゲート電極を有し、このフローティン
グゲート電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲ
ート電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも
2つ以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、半導
体メモリアレイ装置の各々のコントロールゲート電極の
間に空洞を備えたことを特徴とするものである。
According to the semiconductor memory array device of the fourth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. 6. The semiconductor memory array device according to claim 5, further comprising: a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type; a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate; A semiconductor memory array device comprising at least two memory cells having a floating gate electrode on a film and having at least a control gate electrode on the floating gate electrode with a second insulating film interposed therebetween, comprising: A cavity is provided between each control gate electrode of the array device.

【0019】請求項5記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項6記載の
半導体メモリアレイ装置は、一導電型の半導体基板内に
ソース領域およびドレイン領域を有し、半導体基板上の
所定の領域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上
にフローティングゲート電極を有し、このフローティン
グゲート電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲ
ート電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも
2つ以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、半導
体メモリアレイ装置の各々のフローティングゲート電極
の間および各々のコントロールゲート電極の間に空洞を
備えたことを特徴とするものである。
According to the semiconductor memory array device of the fifth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. 7. The semiconductor memory array device according to claim 6, further comprising: a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type; and a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate. A semiconductor memory array device comprising at least two memory cells having a floating gate electrode on a film and having at least a control gate electrode on the floating gate electrode with a second insulating film interposed therebetween, comprising: A cavity is provided between each floating gate electrode and between each control gate electrode of the array device.

【0020】請求項6記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項7記載の
半導体メモリアレイ装置は、一導電型の半導体基板内に
ソース領域およびドレイン領域を有し、半導体基板上の
所定の領域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上
にフローティングゲート電極を有し、このフローティン
グゲート電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲ
ート電極を有し、フローティングゲート電極とトンネリ
ング媒体となりうる絶縁膜を介して接すると共にコント
ロールゲート電極と第3の絶縁膜を介して接する消去ゲ
ート電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも
3つ以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、半導
体メモリアレイ装置の消去ゲート電極を設けないフロー
ティングゲート電極間に酸化シリコン膜より低い誘電率
の絶縁膜を備えたことを特徴とするものである。
According to the semiconductor memory array device of the sixth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. 8. The semiconductor memory array device according to claim 7, further comprising: a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type; and a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate. A floating gate electrode on the film, a control gate electrode on the floating gate electrode via a second insulating film, and a contact with the floating gate electrode via an insulating film that can be a tunneling medium; A semiconductor memory array device having at least three or more memory cells having at least three erase gate electrodes in contact with each other with a third insulating film interposed therebetween, wherein oxidation is performed between floating gate electrodes of the semiconductor memory array device that do not have an erase gate electrode. An insulating film having a dielectric constant lower than that of the silicon film is provided.

【0021】請求項7記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項8記載の
半導体メモリアレイ装置は、一導電型の半導体基板内に
ソース領域およびドレイン領域を有し、半導体基板上の
所定の領域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上
にフローティングゲート電極を有し、フローティングゲ
ート電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート
電極を有し、フローティングゲート電極とトンネリング
媒体となりうる絶縁膜を介して接すると共にコントロー
ルゲート電極と第3の絶縁膜を介して接する消去ゲート
電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも3つ
以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、半導体メ
モリアレイ装置の消去ゲート電極を設けないフローティ
ングゲート電極の間に空洞を備えたことを特徴とするも
のである。
According to the semiconductor memory array device of the seventh aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. 9. The semiconductor memory array device according to claim 8, further comprising: a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type; and a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate. A floating gate electrode on the film, a control gate electrode on the floating gate electrode via a second insulating film, and a contact with the floating gate electrode via an insulating film that can be a tunneling medium; 3. A semiconductor memory array device provided with at least three or more memory cells having at least three erase gate electrodes in contact with each other through an insulating film, wherein a cavity is provided between floating gate electrodes of the semiconductor memory array device that do not have an erase gate electrode. It is characterized by having.

【0022】請求項8記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項9記載の
半導体メモリアレイ装置の製造方法は、一導電型の半導
体基板内に、この半導体基板と反対導電型のソース領域
およびドレイン領域を形成する工程と、半導体基板上に
素子分離絶縁膜によって分離された活性領域を形成する
工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表面上に第1の導
電膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層して形成す
る工程と、層間絶縁膜および第2の導電膜の所定の部分
をエッチング除去してコントロールゲート電極を形成す
る工程と、コントロールゲート電極をマスクに、第1の
導電膜をエッチング除去してフローティングゲート電極
を形成する工程を少なくとも含む半導体メモリアレイ装
置の製造方法であって、フローティングゲート電極を形
成する際に形成されかつ第1の導電膜をエッチング除去
した部分に、酸化シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜を
形成する工程を含むことを特徴とするものである。
According to the semiconductor memory array device of the eighth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. 10. The method of manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 9, wherein a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate are formed in a semiconductor substrate of one conductivity type, and an element isolation insulating film is formed on the semiconductor substrate. Forming an active region separated by, and forming a gate insulating film on the active region,
Forming a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on the surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film in sequence, and forming predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; To form a control gate electrode by etching and removing the first conductive film using the control gate electrode as a mask to form a floating gate electrode. A step of forming an insulating film having a dielectric constant lower than that of the silicon oxide film in a portion formed when the floating gate electrode is formed and where the first conductive film is removed by etching.

【0023】請求項9記載の半導体メモリアレイ装置の
製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請求
項10記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法は、一
導電型の半導体基板内に、この半導体基板と反対導電型
のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、半
導体基板上に素子分離絶縁膜によって分離された活性領
域を形成する工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形成
する工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表面
上に第1の導電膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積
層して形成する工程と、層間絶縁膜および第2の導電膜
の所定の部分をエッチング除去してコントロールゲート
電極を形成する工程と、コントロールゲート電極をマス
クに、第1の導電膜をエッチング除去してフローティン
グゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体メ
モリアレイ装置の製造方法であって、コントロールゲー
ト電極を形成する際に形成されかつ第2の導電膜をエッ
チング除去した部分に、酸化シリコン膜より低い誘電率
の絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とするもので
ある。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the ninth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. 11. The method for manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 10, wherein a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate are formed in a semiconductor substrate of one conductivity type, and an element isolation insulating film is formed on the semiconductor substrate. Forming an active region isolated by the above, forming a gate insulating film on the active region, forming a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on the surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film. Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; and forming the first conductive film by using the control gate electrode as a mask. A method of manufacturing a semiconductor memory array device comprising at least a step of forming a floating gate electrode by removing a film by etching, wherein a control gate electrode is formed. The formed and a portion of the second conductive film is removed by etching during that and is characterized in that it comprises a step of forming an insulating film of less than a silicon oxide film dielectric constant.

【0024】請求項10記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項11記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板内に、半導体基板と反対導電型の
ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、半導
体基板上に素子分離絶縁膜によって分離された活性領域
を形成する工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表面上
に第1の導電膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層
して形成する工程と、層間絶縁膜および第2の導電膜の
所定の部分をエッチング除去してコントロールゲート電
極を形成する工程と、コントロールゲート電極をマスク
に、第1の導電膜をエッチング除去してフローティング
ゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体メモ
リアレイ装置の製造方法であって、フローティングゲー
ト電極を形成する際に形成されかつ第1の導電膜をエッ
チング除去した部分と、コントロールゲート電極を形成
する際に形成されかつ第2の導電膜をエッチング除去し
た部分とに、酸化シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜を
形成する工程を含むことを特徴とするものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the tenth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. A method for manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 11,
Forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type; forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate; Forming a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on the surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film sequentially; And forming a control gate electrode by etching and removing a predetermined portion of the second conductive film; and forming a floating gate electrode by etching and removing the first conductive film using the control gate electrode as a mask. A method of manufacturing a semiconductor memory array device, comprising: forming a floating gate electrode and removing a first conductive film by etching; And forming an insulating film having a dielectric constant lower than that of the silicon oxide film in a portion formed when forming the control gate electrode and removing the second conductive film by etching. .

【0025】請求項11記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項12記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板内に、この半導体基板と反対導電
型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
半導体基板上に素子分離絶縁膜によって分離された活性
領域を形成する工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表
面上に第1の導電膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次
積層して形成する工程と、層間絶縁膜および第2の導電
膜の所定の部分をエッチング除去してコントロールゲー
ト電極を形成する工程と、コントロールゲート電極をマ
スクに、第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、フローティング
ゲート電極を形成する際に形成されかつ第1の導電膜を
エッチング除去した部分に空洞を形成する工程を含むこ
とを特徴とする半導体メモリアレイ装置の製造方法。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the eleventh aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. The method of manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 12 is:
Forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type;
Forming an active region separated by a device isolation insulating film on a semiconductor substrate, forming a gate insulating film on the active region, and forming a first conductive film on a surface of the gate insulating film and the device isolation insulating film Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; Forming a floating gate electrode by etching and removing the first conductive film using the mask as a mask, wherein the first conductive film is formed when the floating gate electrode is formed and the first conductive film is formed. A method for manufacturing a semiconductor memory array device, comprising a step of forming a cavity in a portion where a film is removed by etching.

【0026】請求項12記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項13記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板内に、この半導体基板と反対導電
型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
半導体基板上に素子分離絶縁膜によって分離された活性
領域を形成する工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表
面上に第1の導電膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次
積層して形成する工程と、層間絶縁膜および第2の導電
膜の所定の部分をエッチング除去してコントロールゲー
ト電極を形成する工程と、コントロールゲート電極をマ
スクに、第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、コントロールゲ
ート電極を形成する際に形成されかつ第2の導電膜をエ
ッチング除去した部分に空洞を形成する工程を含むこと
を特徴とするものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the twelfth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. The method for manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 13 is:
Forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type;
Forming an active region separated by a device isolation insulating film on a semiconductor substrate, forming a gate insulating film on the active region, and forming a first conductive film on a surface of the gate insulating film and the device isolation insulating film Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; Forming a floating gate electrode by etching and removing the first conductive film using the mask as a mask, wherein the second conductive film is formed when the control gate electrode is formed and the second conductive film is formed. The method includes a step of forming a cavity in a portion where the film is removed by etching.

【0027】請求項13記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項14記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板内に、この半導体基板と反対導電
型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
半導体基板上に素子分離絶縁膜によって分離された活性
領域を形成する工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表
面上に第1の導電膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次
積層して形成する工程と、層間絶縁膜および第2の導電
膜の所定の部分をエッチング除去してコントロールゲー
ト電極を形成する工程と、コントロールゲート電極をマ
スクに、第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、フローティング
ゲート電極を形成する際に形成されかつ第1の導電膜を
エッチング除去した部分と、コントロールゲート電極を
形成する際に形成されかつ第2の導電膜をエッチング除
去した部分とに、空洞を形成する工程を含むことを特徴
とするものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device according to the thirteenth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. A method for manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 14,
Forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type;
Forming an active region separated by a device isolation insulating film on a semiconductor substrate, forming a gate insulating film on the active region, and forming a first conductive film on a surface of the gate insulating film and the device isolation insulating film Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; Forming a floating gate electrode by etching and removing the first conductive film using the mask as a mask, wherein the first conductive film is formed when the floating gate electrode is formed and the first conductive film is formed. A portion where the film is removed by etching and a portion where the control gate electrode is formed and the second conductive film is removed by etching, It is characterized in that it comprises the step of forming a sinus.

【0028】請求項14記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項15記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板内に、この半導体基板と反対導電
型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
半導体基板上に素子分離絶縁膜によって分離された活性
領域を形成する工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表
面上に第1の導電膜、第1の絶縁膜、第2の導電膜、第
2の絶縁膜を順次積層して形成する工程と、第1の絶縁
膜、第2の導電膜および第2の絶縁膜の所定の部分をエ
ッチング除去してコントロールゲート電極上の絶縁膜、
コントロールゲート電極および層間絶縁膜を形成する工
程と、コントロールゲート電極上の絶縁膜、コントロー
ルゲート電極および層間絶縁膜の側壁面にサイドウォー
ル絶縁膜を形成をする工程と、サイドウォール絶縁膜を
マスクに、第1の導電膜をエッチング除去してフローテ
ィングゲート電極を形成する工程と、フローティングゲ
ート電極の側壁面にトンネリング媒体となりうるトンネ
リング絶縁膜を形成する工程と、トンネリング絶縁膜、
サイドウォール絶縁膜およびコントロールゲート電極上
の絶縁膜き表面上を覆うように第3の導電膜よりなる消
去ゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体メ
モリアレイの製造方法であって、フローティングゲート
電極を形成する際に形成され、第1の導電膜をエッチン
グ除去した部分に酸化シリコン膜より低い誘電率の絶縁
膜を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the fourteenth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. A method for manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 15,
Forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type;
Forming an active region separated by a device isolation insulating film on a semiconductor substrate, forming a gate insulating film on the active region, and forming a first conductive film on a surface of the gate insulating film and the device isolation insulating film Forming a first insulating film, a second conductive film, and a second insulating film by sequentially laminating the first insulating film, the second conductive film, and a predetermined portion of the second insulating film. Remove the insulating film on the control gate electrode by etching,
Forming a control gate electrode and an interlayer insulating film, forming an insulating film on the control gate electrode, a sidewall insulating film on the side wall surface of the control gate electrode and the interlayer insulating film, and using the sidewall insulating film as a mask. Forming a floating gate electrode by etching and removing the first conductive film; forming a tunneling insulating film that can serve as a tunneling medium on a side wall surface of the floating gate electrode;
A method of manufacturing a semiconductor memory array, comprising at least a step of forming an erase gate electrode made of a third conductive film so as to cover an insulating film on a sidewall insulating film and a control gate electrode. The method is characterized by including a step of forming an insulating film having a lower dielectric constant than the silicon oxide film in a portion formed when the first conductive film is removed by etching.

【0029】請求項15記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項16記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板内に、この半導体基板と反対導電
型のソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
半導体基板上に素子分離絶縁膜によって分離された活性
領域を形成する工程と、活性領域上にゲート絶縁膜を形
成する工程と、ゲート絶縁膜および素子分離絶縁膜の表
面上に第1の導電膜、第1の絶縁膜、第2の導電膜、第
2の絶縁膜を順次積層して形成する工程と、第1の絶縁
膜、第2の導電膜および第2の絶縁膜の所定の部分をエ
ッチング除去してコントロールゲート電極上の絶縁膜、
コントロールゲート電極および層間絶縁膜を形成する工
程と、コントロールゲート電極上の絶縁膜、コントロー
ルゲート電極および層間絶縁膜の側壁面にサイドウォー
ル絶縁膜を形成をする工程と、サイドウォール絶縁膜を
マスクに、第1の導電膜をエッチング除去してフローテ
ィングゲート電極を形成する工程と、フローティングゲ
ート電極の側壁面にトンネリング媒体となりうるトンネ
リング絶縁膜を形成する工程と、トンネリング絶縁膜、
サイドウォール絶縁膜およびコントロールゲート電極上
の絶縁膜の表面上を覆うように第3の導電膜よりなる消
去ゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体メ
モリアレイの製造方法であって、フローティングゲート
電極を形成する際に形成され、第1の導電膜をエッチン
グ除去した部分に空洞を形成する工程を含むことを特徴
とする半導体メモリアレイ装置の製造方法。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device according to the fifteenth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. The method of manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 16,
Forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type;
Forming an active region separated by a device isolation insulating film on a semiconductor substrate, forming a gate insulating film on the active region, and forming a first conductive film on a surface of the gate insulating film and the device isolation insulating film Forming a first insulating film, a second conductive film, and a second insulating film by sequentially laminating the first insulating film, the second conductive film, and a predetermined portion of the second insulating film. Remove the insulating film on the control gate electrode by etching,
Forming a control gate electrode and an interlayer insulating film, forming an insulating film on the control gate electrode, a sidewall insulating film on the side wall surface of the control gate electrode and the interlayer insulating film, and using the sidewall insulating film as a mask. Forming a floating gate electrode by etching and removing the first conductive film; forming a tunneling insulating film that can serve as a tunneling medium on a side wall surface of the floating gate electrode;
A method of manufacturing a semiconductor memory array, comprising at least a step of forming an erase gate electrode made of a third conductive film so as to cover a surface of an insulating film on a sidewall insulating film and a control gate electrode, wherein the floating gate electrode is A method for manufacturing a semiconductor memory array device, comprising a step of forming a cavity in a portion formed at the time of forming and removing a first conductive film by etching.

【0030】請求項16記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the sixteenth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。 (第1の実施の形態)図1および図2は、本発明の第1
の実施の形態であるフローティングゲート構造のEEP
ROMセルよりなる半導体メモリアレイ装置の平面図お
よび断面図である。図2(a)は図1のA−A’断面
図、図2(b)は図1のB−B’断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
Of Floating Gate Structure According to Embodiment
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view of a semiconductor memory array device including ROM cells. 2A is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

【0032】図2に示すように、P型シリコン基板を用
いた半導体基板1の表面部には、N型拡散層からなるソ
ース領域3、ドレイン領域4および酸化シリコン膜より
なる素子分離絶縁膜2が形成されている。ソース領域3
およびドレイン領域4にはさまれたチャネル領域上に約
10nmのトンネリング媒体となりうる薄い酸化シリコ
ン膜よりなるゲート絶縁膜5およびポリシリコン膜より
なるフローティングゲート電極6が形成されている。フ
ローティングゲート電極6上に約30nmの酸化シリコ
ン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコンの3層膜よりなる
層間絶縁膜7が形成され、その上に約400nmのポリ
シリコン膜よりなるコントロールゲート電極8が形成さ
れている。さらに、フローティングゲート電極6間の間
隔10の隙間、およびコントロールゲート電極8間の間
隔11の隙間に低誘電率の絶縁膜18である弗素添加ポ
リイミド膜(比誘電率約2.7)が形成されている。
As shown in FIG. 2, a source region 3, a drain region 4 composed of an N-type diffusion layer and an element isolation insulating film 2 composed of a silicon oxide film are formed on the surface of a semiconductor substrate 1 using a P-type silicon substrate. Are formed. Source area 3
A gate insulating film 5 made of a thin silicon oxide film and a floating gate electrode 6 made of a polysilicon film are formed on a channel region sandwiched between the drain region 4 and the drain region 4. On the floating gate electrode 6, an interlayer insulating film 7 composed of a silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film of about 30 nm is formed, and a control gate electrode 8 composed of a polysilicon film of about 400 nm is formed thereon. Have been. Further, a fluorine-doped polyimide film (a relative dielectric constant of about 2.7), which is an insulating film 18 having a low dielectric constant, is formed in a gap having a spacing of 10 between the floating gate electrodes 6 and a gap having a spacing of 11 between the control gate electrodes 8. ing.

【0033】上述のように、本実施の形態の半導体メモ
リアレイ装置によると、隣接するフローティングゲート
電極6間の間隔10、および隣接するコントロールゲー
ト電極8間の間隔11に低誘電率の絶縁膜18を備えて
いるため、隣接のフローティングゲート電極6間、およ
び隣接のコントロールゲート電極8間の容量結合が弱く
なり、従来より微細化をすすめても、読み出し時におけ
る隣接EEPROMセルの電荷の状態の影響を抑えるこ
とが可能となる。次に、本実施の形態に係る半導体メモ
リアレイ装置の製造方法について、図3〜図5を参照し
ながら説明する。図3(a)は図1のA−A’切断位置
における断面図、図3(b)は図1のB−B’切断位置
における断面図である。図4(a),図4(b)、およ
び図5(a),図5(b)もまた同様である。
As described above, according to the semiconductor memory array device of the present embodiment, the space 10 between the adjacent floating gate electrodes 6 and the space 11 between the adjacent control gate electrodes 8 correspond to the low dielectric constant insulating film 18. , The capacitive coupling between the adjacent floating gate electrodes 6 and between the adjacent control gate electrodes 8 is weakened, and the influence of the state of the charge of the adjacent EEPROM cell at the time of reading even if the miniaturization is further promoted. Can be suppressed. Next, a method of manufacturing the semiconductor memory array device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3A is a cross-sectional view at the AA ′ cutting position in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view at the BB ′ cutting position in FIG. 4 (a) and 4 (b), and FIGS. 5 (a) and 5 (b).

【0034】まず、図3(a),図3(b)に示すよう
に、P型シリコン基板の半導体基板1上に、公知の選択
的拡散技術によりN型の拡散層からなるソース領域3、
ドレイン領域4を形成する。その後、公知の選択酸化法
により、活性領域を分離する約500nmの酸化シリコ
ン膜の素子分離絶縁膜2を形成した後、活性領域上に約
10nmの酸化シリコン膜のゲート絶縁膜5を熱酸化法
により形成する。その上に減圧気相成長法により全面に
ポリシリコン膜6を350nmの厚さで形成する。次い
で、全面にTOESを用いた減圧気相成長法により酸化
シリコン膜からなる約30nmの層間絶縁膜7を形成
し、900℃の熱処理を施し、ち密化を行なう。次い
で、公知の減圧気相成長法により、約400nmのポリ
シリコン膜8を順次形成する。
First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a source region 3 composed of an N-type diffusion layer is formed on a semiconductor substrate 1 of a P-type silicon substrate by a known selective diffusion technique.
The drain region 4 is formed. Thereafter, an element isolation insulating film 2 of a silicon oxide film of about 500 nm for separating an active region is formed by a known selective oxidation method, and then a gate insulating film 5 of a silicon oxide film of about 10 nm is formed on the active region by a thermal oxidation method. Is formed. A polysilicon film 6 having a thickness of 350 nm is formed on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method. Next, an interlayer insulating film 7 of about 30 nm made of a silicon oxide film is formed on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method using TOES, and is subjected to a heat treatment at 900 ° C. to perform densification. Next, a polysilicon film 8 having a thickness of about 400 nm is sequentially formed by a known reduced pressure vapor deposition method.

【0035】つぎに、図4(a),図4(b)に示すよ
うに、公知のフォトエッチング技術により、コントロー
ルゲート電極となり得る部分を残すように、ポリシリコ
ン膜8をエッチングし、ポリシリコン膜よりなるコント
ロールゲート電極8を形成する。つぎに、コントロール
ゲート電極8をマスクに、層間絶縁膜7、ポリシリコン
膜6をエッチングし、ポリシリコン膜からなるフローテ
ィングゲート電極6を形成する。ついで、TEOSとC
2 6 ガスを用いた高密度プラズマCVD技術により、
低誘電率絶縁膜18として弗素を含んだ酸化シリコン膜
(比誘電率約3)を全面に堆積する。
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, the polysilicon film 8 is etched by a known photo-etching technique so as to leave a portion that can be a control gate electrode. A control gate electrode 8 made of a film is formed. Next, using the control gate electrode 8 as a mask, the interlayer insulating film 7 and the polysilicon film 6 are etched to form a floating gate electrode 6 made of a polysilicon film. Then TEOS and C
By high-density plasma CVD technique using 2 F 6 gas,
A silicon oxide film containing fluorine (a relative dielectric constant of about 3) is deposited on the entire surface as the low dielectric constant insulating film 18.

【0036】次いで、図5(a),図5(b)に示すよ
うに、公知のCMP(化学的機械研磨)法により低誘電
離率絶縁膜18である弗素を含んだ酸化シリコン膜の平
坦化を行い、その上の全面に、酸化シリコン膜の絶縁膜
9を公知の気相成長法により覆う。なお、この後に続く
金属配線工程、保護膜形成工程およびボンディングパッ
ド形成工程については省略している。
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, a silicon oxide film containing fluorine, which is a low dielectric insulating film 18, is flattened by a known CMP (chemical mechanical polishing) method. Then, an insulating film 9 of a silicon oxide film is covered over the entire surface by a known vapor deposition method. Note that the subsequent metal wiring step, protective film forming step, and bonding pad forming step are omitted.

【0037】以上の製造工程によって、図1、図2に示
すごとき半導体メモリアレイ装置が形成できる。この第
1の実施の形態では、隣接のフローティングゲート電極
6間、および隣接のコントロールゲート電極8間の両方
の電極間に低誘電率の絶縁膜18を備えた構造の例を示
したが、フローティングゲート電極6の間のみ、および
隣接のコントロールゲート電極8の間のみでも同様の効
果があることは言うまでもない。
Through the above manufacturing steps, a semiconductor memory array device as shown in FIGS. 1 and 2 can be formed. In the first embodiment, an example of the structure in which the low dielectric constant insulating film 18 is provided between both the adjacent floating gate electrodes 6 and between the adjacent control gate electrodes 8 has been described. It goes without saying that the same effect is obtained only between the gate electrodes 6 and only between the adjacent control gate electrodes 8.

【0038】また、第1の実施の形態では、低誘電率の
絶縁膜18として、弗素添加ポリイミド膜および、弗素
添加酸化シリコン膜を用いた例を示したが、有機高分子
膜、水素含有SOG膜、有機SOG膜等、酸化シリコン
膜より低い誘電率の絶縁膜であれば、どんな膜、どんな
製造方法でもよいことは言うまでもない。さらに、第1
の実施の形態では ソース領域3、ドレイン領域4には
さまれたチャネル領域全面にゲート絶縁膜5、フローテ
ィングゲート電極6を形成したスタックゲート構造の例
を示したが、ソース領域3、ドレイン領域4にはさまれ
たチャネル領域上の一部にゲート絶縁膜、フローティン
グゲート電極を形成したスプリットゲート構造でも同様
であることは言うまでもない。また、チャネル領域上の
ゲート絶縁膜の一部のみを薄くしたトンネリング領域を
備えた構造でも同様である。
Further, in the first embodiment, the example in which the fluorine-doped polyimide film and the fluorine-doped silicon oxide film are used as the low dielectric constant insulating film 18 has been described. Needless to say, any film and any manufacturing method may be used as long as the film is an insulating film having a lower dielectric constant than the silicon oxide film, such as an organic SOG film. Furthermore, the first
In the embodiment, the example of the stacked gate structure in which the gate insulating film 5 and the floating gate electrode 6 are formed on the entire surface of the channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4 has been described. Needless to say, the same applies to a split gate structure in which a gate insulating film and a floating gate electrode are formed in a part of a channel region sandwiched between the gate insulating film and the floating gate electrode. The same applies to a structure including a tunneling region in which only a part of the gate insulating film over the channel region is thinned.

【0039】(第2の実施の形態)図6および図7は、
本発明の第2の実施の形態であるフローティングゲート
構造のEEPROMセルよりなる半導体メモリアレイ装
置の平面図および断面図である。図7(a)は図6のA
−A’断面図、図7(b)は図6のB−B’断面図であ
る。
(Second Embodiment) FIG. 6 and FIG.
It is a plan view and a sectional view of a semiconductor memory array device including EEPROM cells having a floating gate structure according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 6.

【0040】図6、図7に示すように、P型シリコン基
板を用いた半導体基板1の表面部には、N型拡散層から
なるソース領域3、ドレイン領域4および酸化シリコン
膜よりなる素子分離絶縁膜2が形成されている。ソース
領域3、ドレイン領域4にはさまれたチャネル領域上に
約10nmのトンネリング媒体となりうる薄い酸化シリ
コン膜よりなるゲート絶縁膜5およびポリシリコン膜よ
りなるフローティングゲート電極6が形成されている。
フローティングゲート電極6上に約30nmの酸化シリ
コン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコンの3層膜よりな
る層間絶縁膜7が形成され、その上に約400nmのポ
リシリコン膜よりなるコントロールゲート電極8が形成
されている。さらに、フローティングゲート電極6間の
間隔10の隙間、およびコントロールゲート電極8間の
間隔11の隙間に、酸化シリコン膜の絶縁膜19に囲ま
れた空洞20を備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, on the surface of a semiconductor substrate 1 using a P-type silicon substrate, a source region 3 composed of an N-type diffusion layer, a drain region 4 and a device isolation composed of a silicon oxide film are formed. An insulating film 2 is formed. On a channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4, a gate insulating film 5 made of a thin silicon oxide film and a floating gate electrode 6 made of a polysilicon film, which can be a tunneling medium of about 10 nm, are formed.
On the floating gate electrode 6, an interlayer insulating film 7 composed of a silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film of about 30 nm is formed, and a control gate electrode 8 composed of a polysilicon film of about 400 nm is formed thereon. Have been. Further, a cavity 20 surrounded by an insulating film 19 of a silicon oxide film is provided in a gap with a space 10 between the floating gate electrodes 6 and a gap with a space 11 between the control gate electrodes 8.

【0041】上述のように、第2の実施の形態の半導体
メモリアレイ装置によると、隣接するフローティングゲ
ート電極6間の間隔10、および隣接するコントロール
ゲート電極8間の間隔11に空洞を備えているため、隣
接のフローティングゲート電極6間、および隣接のコン
トロールゲート電極8間の容量結合が弱くなり、従来よ
り微細化をすすめても、読み出し時における隣接EEP
ROMセルの電荷の状態の影響を抑えることが可能とな
る。
As described above, according to the semiconductor memory array device of the second embodiment, cavities are provided at intervals 10 between adjacent floating gate electrodes 6 and intervals 11 between adjacent control gate electrodes 8. As a result, the capacitive coupling between the adjacent floating gate electrodes 6 and between the adjacent control gate electrodes 8 is weakened.
It is possible to suppress the influence of the state of charge of the ROM cell.

【0042】次に、第2の実施の形態に係る半導体メモ
リアレイ装置の製造方法について、図8図、図9を参照
しながら説明する。図8(a)は図6のA−A’切断位
置の断面図、図8(b)は図6のB−B’切断位置の断
面図である。図9(a),図9(b)もまた同様であ
る。まず、図8(a),図8(b)に示すように、P型
シリコン基板を用いた半導体基板1上に、公知の選択的
拡散技術によりN型の拡散層からなるソース領域3、ド
レイン領域4を形成する。その後、公知の選択酸化法に
より、活性領域を分離する約500nmの酸化シリコン
膜の素子分離絶縁膜2を形成した後、活性領域上に約1
0nmの酸化シリコン膜のゲート絶縁膜5を熱酸化法に
より形成する。その上に減圧気相成長法により全面にポ
リシリコン膜6を350nmの厚さで形成する。次い
で、全面にTOESを用いた減圧気相成長法により酸化
シリコン膜からなる約30nmの層間絶縁膜7を形成
し、900℃の熱処理を施し、ち密化を行なう。次い
で、公知の減圧気相成長法により、約400nmのポリ
シリコン膜8を順次形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor memory array device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 6, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 9 (a) and 9 (b) are the same. First, as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), a source region 3 composed of an N type diffusion layer and a drain are formed on a semiconductor substrate 1 using a P type silicon substrate by a known selective diffusion technique. Region 4 is formed. Thereafter, an element isolation insulating film 2 of a silicon oxide film having a thickness of about 500 nm for isolating the active region is formed by a known selective oxidation method.
A gate insulating film 5 of a 0 nm silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method. A polysilicon film 6 having a thickness of 350 nm is formed on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method. Next, an interlayer insulating film 7 of about 30 nm made of a silicon oxide film is formed on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method using TOES, and is subjected to a heat treatment at 900 ° C. to perform densification. Next, a polysilicon film 8 having a thickness of about 400 nm is sequentially formed by a known reduced pressure vapor deposition method.

【0043】つぎに、図9(a),図9(b)に示すよ
うに、公知のフォトエツチング技術により、コントロー
ルゲート電極となり得る部分を残すように、ポリシリコ
ン膜8をエッチングし、ポリシリコン膜よりなるコント
ロールゲート電極8を形成する。つぎに、コントロール
ゲート電極8をマスクに、層間絶縁膜7、およびポリシ
リコン膜6をエッチングし、ポリシリコン膜からなるフ
ローティングゲート電極6を形成する。次いで、シラン
ガスと酸素を用いた常圧の気相成長法を用いて酸化シリ
コン膜の絶縁膜19を全面に堆積する。この時、常圧で
堆積すると、細い溝部、すなわちコントロールゲート電
極8間、およびフローティングゲート電極6間には、酸
化シリコン膜19は、完全に埋め込まれず、オーバーハ
ングし、空洞20が形成される。次いで、その上に、酸
化シリコン膜の絶縁膜9を公知の気相成長法により全面
を覆う。
Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, the polysilicon film 8 is etched by a known photo-etching technique so as to leave a portion that can be a control gate electrode. A control gate electrode 8 made of a film is formed. Next, using the control gate electrode 8 as a mask, the interlayer insulating film 7 and the polysilicon film 6 are etched to form a floating gate electrode 6 made of a polysilicon film. Next, an insulating film 19 of a silicon oxide film is deposited on the entire surface by a normal pressure vapor phase growth method using silane gas and oxygen. At this time, if deposited at normal pressure, the silicon oxide film 19 is not completely buried between the narrow trenches, that is, between the control gate electrodes 8 and between the floating gate electrodes 6, but overhangs to form a cavity 20. Next, an insulating film 9 of a silicon oxide film is entirely covered thereon by a known vapor deposition method.

【0044】なお、この後に続く金属配線工程、保護膜
形成工程およびボンディングパッド形成工程については
省略している。以上の製造工程によって、図6、図7に
示すごとき半導体メモリアレイ装置が形成できる。第2
の実施の形態では、隣接のフローティングゲート電極6
間、および隣接のコントロールゲート電極8間の両方の
電極間に空洞を備えた構造の例を示したが、フローティ
ングゲート電極6の間のみ、および隣接のコントロール
ゲート電極8の間のみでも同様の効果があることは言う
までもない。
The subsequent metal wiring step, protective film forming step and bonding pad forming step are omitted. Through the above manufacturing steps, a semiconductor memory array device as shown in FIGS. 6 and 7 can be formed. Second
In the embodiment, the adjacent floating gate electrode 6
Although an example of the structure having a cavity between both electrodes between adjacent control gate electrodes 8 and between adjacent control gate electrodes 8 has been described, the same effect can be obtained only between floating gate electrodes 6 and only between adjacent control gate electrodes 8. Needless to say, there is.

【0045】また、第2の実施の形態では、空洞20の
形成方法として、常圧の気相成長法のオーバーハングを
利用して形成する方法を用いた例を示したが、空洞20
ができる方法であれば、どんな製造方法でもよいことは
言うまでもない。また、空洞20の中は、真空状態が好
ましいが、大気ガス等気体が含まれていても同様の効果
がある。
In the second embodiment, as an example of the method of forming the cavity 20, a method using an overhang of a normal pressure vapor phase growth method is used.
Needless to say, any manufacturing method may be used as long as the method can be used. In addition, although a vacuum state is preferable in the cavity 20, even if a gas such as an atmospheric gas is contained, the same effect is obtained.

【0046】さらに、第2の実施の形態では ソース領
域3、およびドレイン領域4にはさまれたチャネル領域
全面にゲート絶縁膜5、フローティングゲート電極6を
形成したスタックゲート構造の例を示したが、ソース領
域3、ドレイン領域4にはさまれたチャネル領域上の一
部にゲート絶縁膜、フローティングゲート電極を形成し
たスプリットゲート構造でも同様であることは言うまで
もない。また、チャネル領域上のゲート絶縁膜の一部の
みを薄くしたトンネリング領域を備えた構造でも同様で
ある。
Further, in the second embodiment, an example of a stacked gate structure in which the gate insulating film 5 and the floating gate electrode 6 are formed on the entire surface of the channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4 has been described. Needless to say, the same applies to a split gate structure in which a gate insulating film and a floating gate electrode are formed in a part of a channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4. The same applies to a structure including a tunneling region in which only a part of the gate insulating film over the channel region is thinned.

【0047】(第3の実施の形態)図10および図11
は、本発明の第3の実施の形態である消去ゲートを備え
たフローティングゲート構造のEEPROMセルよりな
る半導体メモリアレイ装置の平面図および断面図であ
る。図11(a)は図10のA−A’断面図、図11
(b)は図10のB−B’断面図である。
(Third Embodiment) FIGS. 10 and 11
FIG. 9 is a plan view and a cross-sectional view of a semiconductor memory array device including EEPROM cells having a floating gate structure provided with an erase gate according to a third embodiment of the present invention. FIG. 11A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 11B is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 10.

【0048】図10、図11に示すように、P型シリコ
ン基板の半導体基板1の表面部には、N型拡散層からな
るソース領域3、ドレイン領域4および酸化シリコン膜
12、13よりなる素子分離絶縁膜が形成されている。
ソース領域3、ドレイン領域4にはさまれたチャネル領
域の上の一部に約30nmの酸化シリコン膜よりなるゲ
ート絶縁膜5およびポリシリコン膜よりなるフローティ
ングゲート電極6が形成されている。フローティングゲ
ート電極6上およびフローティングゲート電極6領域以
外のシリコン基板上に約30nmの酸化シリコン膜より
なる層間絶縁膜7が形成され、その上に約400nmの
ポリシリコン膜よりなるコントロールゲート電極8が形
成されている。また、フローティングゲート電極6の側
壁面に約35nmの酸化シリコン膜よりなるトンネリン
グ絶縁膜17が形成されている。さらに、約400nm
のポリシリコン膜よりなる消去ゲート電極16が、トン
ネリング絶縁膜17、酸化シリコン膜15(約200n
m)、および酸化シリコン膜14(約300nm)を覆
うように形成されている。さらに、フローティングゲー
ト電極6間の間隔10の隙間に低誘電率の絶縁膜18で
ある弗素添加ポリイミド膜(比誘電率約2.7)が形成
されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, on the surface of the semiconductor substrate 1 of a P-type silicon substrate, an element comprising a source region 3, a drain region 4 composed of an N-type diffusion layer and silicon oxide films 12, 13 is formed. An isolation insulating film is formed.
A gate insulating film 5 made of a silicon oxide film of about 30 nm and a floating gate electrode 6 made of a polysilicon film are formed on a part of the channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4. On the floating gate electrode 6 and on the silicon substrate other than the floating gate electrode 6 region, an interlayer insulating film 7 of a silicon oxide film of about 30 nm is formed, and a control gate electrode 8 of a polysilicon film of about 400 nm is formed thereon. Have been. A tunneling insulating film 17 of a silicon oxide film of about 35 nm is formed on the side wall surface of the floating gate electrode 6. Furthermore, about 400 nm
The erase gate electrode 16 made of a polysilicon film is formed by the tunneling insulating film 17 and the silicon oxide film 15 (about 200 n).
m) and the silicon oxide film 14 (about 300 nm). Further, a fluorine-added polyimide film (a relative dielectric constant of about 2.7), which is a low-dielectric-constant insulating film 18, is formed in the gap of the interval 10 between the floating gate electrodes 6.

【0049】上述のように、第3の実施の形態の半導体
メモリアレイ装置によると、消去ゲート電極16とフロ
ーティングゲート電極6との間にトンネリング絶縁膜1
7を形成される為、隣接のフローティングゲート電極6
間の間隔10が、隣接のコントロールゲート電極8間の
間隔11よりも、さらに狭い構造となっているが、この
狭いフローティングゲート電極8間の間隔10の隙間
に、低誘電率の絶縁膜18を備えているため、隣接のフ
ローティングゲート電極6間の容量結合が弱くなり、従
来より微細化をすすめても、読み出し時における隣接E
EPROMセルの電荷の状態の影響を抑えることが可能
となる。
As described above, according to the semiconductor memory array device of the third embodiment, the tunneling insulating film 1 is provided between the erase gate electrode 16 and the floating gate electrode 6.
7, the adjacent floating gate electrode 6 is formed.
The interval 10 between the adjacent control gate electrodes 8 is smaller than the interval 11 between the adjacent control gate electrodes 8. As a result, the capacitive coupling between adjacent floating gate electrodes 6 is weakened.
It is possible to suppress the influence of the charge state of the EPROM cell.

【0050】次に、第3の実施の形態に係る半導体メモ
リアレイ装置の製造方法について、図12から図15を
参照しながら説明する。図12(a)は図10のA−
A’切断位置の断面図、図12(b)は図10のB−
B’切断位置の断面図である。図13(a),図13
(b)から図15(a),図15(b)もまた同様であ
る。まず、図12(a),図12(b)に示すように、
P型シリコン基板の半導体基板1上に、公知の選択的拡
散技術によりN型の拡散層からなるソース領域3、ドレ
イン領域4を形成する。その後、TEOSを用いた減圧
気相成長法により酸化シリコン膜12を500nmの厚
みで形成した後、900℃の熱酸化雰囲気中で処理する
ことによりち密化を行なう。つぎに、公知のフォトエツ
チング技術により、酸化シリコン膜12の所定の部分を
開孔する。その後、全面に約200nmの酸化シリコン
膜13をTEOSを用いた減圧気相成長法により成長
し、続いて公知の異方性ドライエッチング技術を用い
て、上記開孔部の側壁面に酸化シリコン膜13よりなる
サイドウォール絶縁膜を形成する。このサイドウォール
絶縁膜により酸化シリコン膜よりなる素子分離絶縁膜1
2の段差の緩和を図っている。つぎに、約900℃の熱
酸化法によりP型シリコン基板上の表面を酸化すること
により約30nmの酸化シリコン膜5を形成し、その上
に減圧気相成長法により全面にポリシリコン膜6を35
0nmの厚さで形成する。次いで、公知のフォトエッチ
ング技術により、ポリシリコン膜6および酸化シリコン
膜5の所定の部分を選択的にエッチング除去する。次い
で、全面にTOESを用いた減圧気相成長法により酸化
シリコン膜からなる約30nmの層間絶縁膜7を形成
し、900℃の熱処理を施し、ち密化を行なう。次い
で、公知の減圧気相成長法により、約400nmのポリ
シリコン膜8、さらにTOESを用いた減圧気相成長法
により、約300nmの酸化シリコン膜14を順次形成
する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory array device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 12B is a cross-sectional view of the A ′ cutting position, and FIG.
It is sectional drawing of B 'cutting position. FIG. 13 (a), FIG.
The same applies to FIGS. 15 (a) and 15 (b) from (b). First, as shown in FIGS. 12A and 12B,
A source region 3 and a drain region 4 made of an N-type diffusion layer are formed on a semiconductor substrate 1 of a P-type silicon substrate by a known selective diffusion technique. After that, a silicon oxide film 12 is formed to a thickness of 500 nm by a reduced pressure vapor phase epitaxy method using TEOS, and then densified by processing in a 900 ° C. thermal oxidation atmosphere. Next, a predetermined portion of the silicon oxide film 12 is opened by a known photo-etching technique. Thereafter, a silicon oxide film 13 having a thickness of about 200 nm is grown on the entire surface by a low pressure vapor deposition method using TEOS, and subsequently, a silicon oxide film 13 is formed on the side wall surface of the opening by using a known anisotropic dry etching technique. 13 is formed. The element isolation insulating film 1 made of a silicon oxide film is formed by the sidewall insulating film.
Step 2 is alleviated. Next, a silicon oxide film 5 having a thickness of about 30 nm is formed by oxidizing the surface of the P-type silicon substrate by a thermal oxidation method at about 900 ° C. 35
It is formed with a thickness of 0 nm. Next, predetermined portions of the polysilicon film 6 and the silicon oxide film 5 are selectively etched away by a known photoetching technique. Next, an interlayer insulating film 7 of about 30 nm made of a silicon oxide film is formed on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method using TOES, and is subjected to a heat treatment at 900 ° C. to perform densification. Next, a polysilicon film 8 having a thickness of about 400 nm is formed by a known low pressure vapor deposition method, and a silicon oxide film 14 having a thickness of about 300 nm is formed by a low pressure vapor deposition method using TOES.

【0051】つぎに、13(a),図13(b)に示す
ように、公知のフォトエツチング技術により、コントロ
ールゲート電極となり得る部分を残すように、酸化シリ
コン膜14をエッチングし、この絶縁膜の酸化シリコン
膜14をマスクにポリシリコン膜8および層間絶縁膜7
をエッチングし、ポリシリコン膜よりなるコントロール
ゲート電極8を形成する。次いで全面にTOESを用い
た減圧気相成長法により約250nmの酸化シリコン膜
を成長し、続いて公知の異方性ドライエッチング技術を
用いて、コントロールゲート電極8およびコントロール
ゲート電極8上の酸化シリコン膜14の側壁面に酸化シ
リコン膜15よりなるサイドウォール絶縁膜を形成す
る。
Next, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), the silicon oxide film 14 is etched by a known photo-etching technique so as to leave a portion which can be a control gate electrode. Polysilicon film 8 and interlayer insulating film 7 using silicon oxide film 14 as a mask.
Is etched to form a control gate electrode 8 made of a polysilicon film. Next, a silicon oxide film having a thickness of about 250 nm is grown on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method using TOES, and subsequently, the control gate electrode 8 and the silicon oxide on the control gate electrode 8 are formed using a known anisotropic dry etching technique. A sidewall insulating film made of a silicon oxide film 15 is formed on the side wall surface of the film 14.

【0052】つぎに、図14(a),図14(b)に示
すように、酸化シリコン膜15よりなるサイドウォール
絶縁膜をマスクにポリシリコン膜6をエッチングし、ポ
リシリコン膜からなるフローティングゲート電極6を形
成する。この際、フローティングゲート電極6の側壁面
のみが露出される。次いで、フローティングゲート電極
6の側壁面の露出部を、900℃の水蒸気雰囲気中で熱
酸化を行い、約30nmのポリシリコン酸化膜よりなる
トンネリング絶縁膜17を形成する。つぎに、全面に約
400nmのポリシリコン膜を公知の減圧気相成長法に
より形成し、公知のフォトエッチング技術により、トン
ネリング絶縁膜17を覆う様に、ポリシリコン膜よりな
る消去ゲート電極16を形成する。このとき、消去ゲー
ト電極16は、フローティングゲート電極6間の隙間の
全てではなく、一つおきの隙間に消去ゲート電極16を
形成する。つぎに、TEOSとC2 6 ガスを用いた高
密度プラズマCVD技術により、低誘電率絶縁膜18と
して弗素を含んだ酸化シリコン膜(比誘電率約3)を全
面に堆積する。
Next, as shown in FIGS. 14A and 14B, the polysilicon film 6 is etched by using the side wall insulating film made of the silicon oxide film 15 as a mask to form a floating gate made of the polysilicon film. An electrode 6 is formed. At this time, only the side wall surface of the floating gate electrode 6 is exposed. Next, the exposed portion of the side wall surface of the floating gate electrode 6 is thermally oxidized in a steam atmosphere at 900 ° C. to form a tunneling insulating film 17 of about 30 nm made of a polysilicon oxide film. Next, a polysilicon film of about 400 nm is formed on the entire surface by a known reduced pressure vapor deposition method, and an erase gate electrode 16 made of a polysilicon film is formed by a known photo etching technique so as to cover the tunneling insulating film 17. I do. At this time, the erase gate electrode 16 is formed not every gap between the floating gate electrodes 6 but every other gap. Next, a silicon oxide film containing fluorine (a relative dielectric constant of about 3) is deposited on the entire surface as a low dielectric constant insulating film 18 by a high-density plasma CVD technique using TEOS and C 2 F 6 gas.

【0053】次いで、図15(a),図15(b)に示
すように、公知のCMP(化学的機械研磨)法により低
誘電離率絶縁膜18である弗素を含んだ酸化シリコン膜
の平坦化を行い、その上の全面に、酸化シリコン膜9を
公知の気相成長法により覆う。なお、この後に続く金属
配線工程、保護膜形成工程およびボンディングパッド形
成工程については省略している。
Next, as shown in FIGS. 15A and 15B, a silicon oxide film containing fluorine, which is a low dielectric insulating film 18, is flattened by a known CMP (chemical mechanical polishing) method. Then, the entire surface is covered with a silicon oxide film 9 by a known vapor deposition method. Note that the subsequent metal wiring step, protective film forming step, and bonding pad forming step are omitted.

【0054】以上の製造工程によって、図10、図11
に示すごとき半導体メモリアレイ装置が形成できる。ま
た、第3の実施の形態では、低誘電率の絶縁膜18とし
て、弗素添加ポリイミド膜および、弗素添加酸化シリコ
ン膜を用いた例を示したが、有機高分子膜、水素含有S
OG膜、有機SOG膜等、酸化シリコン膜より低い誘電
率の絶縁膜であれば、どんな膜、どんな製造方法でもよ
いことは言うまでもない。
By the above manufacturing steps, FIGS.
A semiconductor memory array device as shown in FIG. Further, in the third embodiment, the example in which the fluorine-doped polyimide film and the fluorine-doped silicon oxide film are used as the low dielectric constant insulating film 18 has been described.
It goes without saying that any film and any manufacturing method may be used as long as the insulating film has a lower dielectric constant than the silicon oxide film, such as an OG film and an organic SOG film.

【0055】さらに、第3の実施の形態では ソース領
域3、ドレイン領域4にはさまれたチャネル領域の一部
にゲート絶縁膜5、フローティングゲート電極6を形成
したスプリット構造の例を示したが、ソース領域3、ド
レイン領域4にはさまれたチャネル領域全面にゲート絶
縁膜、フローティングゲート電極を形成したスタックゲ
ート構造でも同様であることは言うまでもない。また、
チャネル領域上のゲート絶縁膜の一部のみを薄くしたト
ンネリング領域を備えた構造でも同様である。
Further, in the third embodiment, an example of the split structure in which the gate insulating film 5 and the floating gate electrode 6 are formed in a part of the channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4 has been described. Needless to say, the same applies to a stacked gate structure in which a gate insulating film and a floating gate electrode are formed on the entire channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4. Also,
The same applies to a structure including a tunneling region in which only a part of the gate insulating film on the channel region is thinned.

【0056】(第4の実施の形態)図16および図17
は、本発明の第4の実施の形態である消去ゲートを備え
たフローティングゲート構造のEEPROMセルよりな
る半導体メモリアレイ装置の平面図および断面図であ
る。図17(a)は図16のA−A’断面図、図17
(b)は図16のB−B’断面図である。
(Fourth Embodiment) FIGS. 16 and 17
FIG. 11 is a plan view and a cross-sectional view of a semiconductor memory array device including EEPROM cells having a floating gate structure provided with an erase gate according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 17A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 17B is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.

【0057】図16、図17に示すように、P型シリコ
ン基板の半導体基板1の表面部には、N型拡散層からな
るソース領域3、ドレイン領域4および酸化シリコン膜
12、13よりなる素子分離絶縁膜が形成されている。
ソース領域3、ドレイン領域4にはさまれたチャネル領
域の上の一部に約30nmの酸化シリコン膜よりなるゲ
ート絶縁膜5およびポリシリコン膜よりなるフローティ
ングゲート電極6が形成されているフローティングゲー
ト電極6上およびフローティングゲート電極6領域以外
のシリコン基板上に約30nmの酸化シリコン膜よりな
る層間絶縁膜7が形成され、その上に約400nmのポ
リシリコン膜よりなるコントロールゲート電極8が形成
されている。また、フローティングゲート電極6の側壁
面に約35nmの酸化シリコン膜よりなるトンネリング
絶縁膜17が形成されている。さらに、約400nmの
ポリシリコン膜よりなる消去ゲート電極16が、トンネ
リング絶縁膜17、酸化シリコン膜15(約200n
m)、および酸化シリコン膜14(約300nm)を覆
うように形成されている。さらに、フローティングゲー
ト電極6間の間隔10の隙間に酸化シリコン膜19に囲
まれた空洞20を備えている。
As shown in FIGS. 16 and 17, on the surface of the semiconductor substrate 1 of a P-type silicon substrate, an element composed of a source region 3, a drain region 4 composed of an N-type diffusion layer and silicon oxide films 12, 13 is formed. An isolation insulating film is formed.
A floating gate electrode in which a gate insulating film 5 made of a silicon oxide film of about 30 nm and a floating gate electrode 6 made of a polysilicon film are formed on a part of the channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4. 6, an interlayer insulating film 7 of a silicon oxide film of about 30 nm is formed on the silicon substrate other than the region of the floating gate electrode 6, and a control gate electrode 8 of a polysilicon film of about 400 nm is formed thereon. . A tunneling insulating film 17 of a silicon oxide film of about 35 nm is formed on the side wall surface of the floating gate electrode 6. Further, the erase gate electrode 16 made of a polysilicon film of about 400 nm is formed by the tunneling insulating film 17 and the silicon oxide film 15 (about 200 n).
m) and the silicon oxide film 14 (about 300 nm). Further, a cavity 20 surrounded by a silicon oxide film 19 is provided in a gap at an interval 10 between the floating gate electrodes 6.

【0058】上述のように、第4の実施の形態の半導体
メモリアレイ装置によると、消去ゲート電極16とフロ
ーティングゲート電極6との間にトンネリング絶縁膜1
7を形成する為、隣接のフローティングゲート電極間の
間隔10が、隣接のコントロールゲート電極6間の間隔
11よりも、さらに狭い構造となるが、この狭いフロー
ティグゲート電極6間の間隔10の隙間に空洞20を備
えているため、隣接のフローティングゲート電極6間の
容量結合が弱くなり、従来より微細化をすすめても、読
み出し時における隣接EEPROMセルの電荷の状態の
影響を抑えることが可能となる。
As described above, according to the semiconductor memory array device of the fourth embodiment, the tunneling insulating film 1 is provided between the erase gate electrode 16 and the floating gate electrode 6.
7, the space 10 between the adjacent floating gate electrodes is smaller than the space 11 between the adjacent control gate electrodes 6. Is provided with a cavity 20, the capacitive coupling between adjacent floating gate electrodes 6 is weakened, and the influence of the state of charge of the adjacent EEPROM cell at the time of reading can be suppressed even if the miniaturization is further promoted. Become.

【0059】次に、第4の実施の形態にかかる半導体メ
モリアレイ装置の製造方法について、図18から図20
を参照しながら説明する。図18(a)は図16のA−
A’の切断位置の断面図、図18(b)は図16のB−
B’の切断位置の断面図である。図19(a),図19
(b)から図20(a),図20(b)もまた同様であ
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory array device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 18B is a cross-sectional view of the cutting position of A ′, and FIG.
It is sectional drawing of the cutting position of B '. FIG. 19 (a), FIG.
The same applies to FIGS. 20 (a) and 20 (b) from (b).

【0060】まず、図18(a),図18(b)に示す
ように、P型シリコン基板の半導体基板1上に、公知の
選択的拡散技術によりN型の拡散層からなるソース領域
3、ドレイン領域4を形成する。その後、TEOSを用
いた減圧気相成長法により酸化シリコン膜12を500
nmの厚みで形成した後、900℃の熱酸化雰囲気中で
処理することによりち密化を行なう。つぎに、公知のフ
ォトエツチング技術により、酸化シリコン膜12の所定
の部分を開孔する。その後、全面に約200nmの酸化
シリコン膜13をTEOSを用いた減圧気相成長法によ
り成長し、続いて公知の異方性ドライエッチング技術を
用いて、前記開孔部の側壁面に酸化シリコン膜13より
なるサイドウォール絶縁膜を形成する。このサイドウォ
ール絶縁膜により酸化シリコン膜よりなる素子分離絶縁
膜12の段差の緩和を図っている。つぎに、900℃の
熱酸化法によりP型シリコン基板1上の表面を酸化する
ことにより約30nmの酸化シリコン膜5を形成し、そ
の上に減圧気相成長法により全面にポリシリコン膜6を
350nmの厚さで形成する。次いで、公知のフォトエ
ッチング技術により、ポリシリコン膜6および酸化シリ
コン膜5の所定の部分を選択的にエッチング除去する。
次いで、全面にTOESを用いた減圧気相成長法により
酸化シリコン膜からなる約30nmの層間絶縁膜7を形
成し、900℃の熱処理を施し、ち密化を行なう。次い
で、公知の減圧気相成長法により、約400nmのポリ
シリコン膜8、さらにTOESを用いた減圧気相成長法
により、約300nmの酸化シリコン膜14を順次形成
する。
First, as shown in FIGS. 18A and 18B, a source region 3 made of an N-type diffusion layer is formed on a P-type silicon substrate 1 by a known selective diffusion technique. The drain region 4 is formed. After that, the silicon oxide film 12 is formed into a 500
After forming with a thickness of nm, it is densified by processing in a thermal oxidation atmosphere at 900 ° C. Next, a predetermined portion of the silicon oxide film 12 is opened by a known photo-etching technique. Thereafter, a silicon oxide film 13 having a thickness of about 200 nm is grown on the entire surface by a low-pressure vapor deposition method using TEOS, and then a silicon oxide film 13 is formed on the side wall surface of the opening by using a known anisotropic dry etching technique. 13 is formed. The sidewall insulating film is used to reduce a step in the element isolation insulating film 12 made of a silicon oxide film. Next, a silicon oxide film 5 of about 30 nm is formed by oxidizing the surface on the P-type silicon substrate 1 by a thermal oxidation method at 900 ° C., and a polysilicon film 6 is entirely formed on the silicon oxide film 5 by a reduced pressure vapor deposition method. It is formed with a thickness of 350 nm. Next, predetermined portions of the polysilicon film 6 and the silicon oxide film 5 are selectively etched away by a known photoetching technique.
Next, an interlayer insulating film 7 of about 30 nm made of a silicon oxide film is formed on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method using TOES, and is subjected to a heat treatment at 900 ° C. to perform densification. Next, a polysilicon film 8 having a thickness of about 400 nm is formed by a known low pressure vapor deposition method, and a silicon oxide film 14 having a thickness of about 300 nm is formed by a low pressure vapor deposition method using TOES.

【0061】つぎに、図19(a),図19(b)に示
すように、公知のフォトエツチング技術により、コント
ロールゲート電極となり得る部分を残すように、酸化シ
リコン膜14をエッチングし、この絶縁膜の酸化シリコ
ン膜14をマスクにポリシリコン膜8および層間絶縁膜
7をエッチングし、ポリシリコン膜よりなるコントロー
ルゲート電極8を形成する。次いで全面にTOESを用
いた減圧気相成長法により約250nmの酸化シリコン
膜を成長し、続いて公知の異方性ドライエッチング技術
を用いて、コントロールゲート電極8およびコントロー
ルゲート電極8上の酸化シリコン膜14の側壁面に酸化
シリコン膜15よりなるサイドウォール絶縁膜を形成す
る。
Next, as shown in FIGS. 19A and 19B, the silicon oxide film 14 is etched by a known photo-etching technique so as to leave a portion that can be a control gate electrode. Using the silicon oxide film 14 as a mask, the polysilicon film 8 and the interlayer insulating film 7 are etched to form a control gate electrode 8 made of a polysilicon film. Next, a silicon oxide film having a thickness of about 250 nm is grown on the entire surface by a reduced pressure vapor deposition method using TOES, and subsequently, the control gate electrode 8 and the silicon oxide A sidewall insulating film made of a silicon oxide film 15 is formed on the side wall surface of the film 14.

【0062】つぎに、図20(a),図20(b)に示
すように、酸化シリコン膜15よりなるサイドウォール
絶縁膜をマスクにポリシリコン膜6をエッチングし、ポ
リシリコン膜からなるフローティングゲート電極6を形
成する。この際、フローティングゲート電極6の側壁面
のみが露出される。次いで、フローティングゲート電極
6の側壁面の露出部を、900℃の水蒸気雰囲気中で熱
酸化を行い、約30nmのポリシリコン酸化膜よりなる
トンネリング絶縁膜17を形成する。つぎに、全面に約
400nmのポリシリコン膜を公知の減圧気相成長法に
より形成し、公知のフォトエッチング技術により、トン
ネリング絶縁膜17を覆う様に、ポリシリコン膜よりな
る消去ゲート電極16を形成する。このとき、消去ゲー
ト電極16は、フローティングゲート電極6間の隙間の
全てに形成せずに、一つおきの隙間に消去ゲート電極1
6を形成する。ついで、シランガスと酸素を用いた常圧
の気相成長法を用いて酸化シリコン膜19を全面に堆積
する。この時、常圧で堆積すると、細い溝部、すなわち
コントロールゲート電極8間、フローティングゲート電
極6間には、酸化シリコン膜19は、完全に埋め込まれ
ず、オーバーハングし、空洞20が形成される。次い
で、その上に、酸化シリコン膜9を公知の気相成長法に
より全面を覆う。
Next, as shown in FIGS. 20A and 20B, the polysilicon film 6 is etched using the side wall insulating film made of the silicon oxide film 15 as a mask to form a floating gate made of the polysilicon film. An electrode 6 is formed. At this time, only the side wall surface of the floating gate electrode 6 is exposed. Next, the exposed portion of the side wall surface of the floating gate electrode 6 is thermally oxidized in a steam atmosphere at 900 ° C. to form a tunneling insulating film 17 of about 30 nm made of a polysilicon oxide film. Next, a polysilicon film of about 400 nm is formed on the entire surface by a known reduced pressure vapor deposition method, and an erase gate electrode 16 made of a polysilicon film is formed by a known photo etching technique so as to cover the tunneling insulating film 17. I do. At this time, the erase gate electrodes 16 are not formed in all the gaps between the floating gate electrodes 6 but are formed in every other gap.
6 is formed. Next, a silicon oxide film 19 is deposited on the entire surface by a normal pressure vapor phase growth method using silane gas and oxygen. At this time, if deposited at normal pressure, the silicon oxide film 19 is not completely buried between the narrow trenches, that is, between the control gate electrodes 8 and between the floating gate electrodes 6, but overhangs to form a cavity 20. Next, the silicon oxide film 9 is entirely covered thereon by a known vapor deposition method.

【0063】以上の製造工程によって、図16、図17
に示すごとき半導体メモリアレイ装置が形成できる。第
4の実施の形態では、空洞20の形成方法として、常圧
の気相成長法のオーバーハングを利用して形成する方法
を用いた例を示したが、空洞ができる方法であれば、ど
んな製造方法でもよいことは言うまでもない。また、空
洞の中は、真空状態が好ましいが、大気ガス等気体が含
まれていても同様の効果がある。
By the above manufacturing steps, FIGS.
A semiconductor memory array device as shown in FIG. In the fourth embodiment, as an example of the method of forming the cavity 20, a method using an overhang of a normal pressure vapor deposition method has been described. It goes without saying that a manufacturing method may be used. The interior of the cavity is preferably in a vacuum state, but the same effect is obtained even when a gas such as atmospheric gas is contained.

【0064】さらに、第4の実施の形態では ソース領
域3、ドレイン領域4にはさまれたチャネル領域の一部
にゲート絶縁膜5、フローティングゲート電極6を形成
したスプリット構造の例を示したが、ソース領域3、ド
レイン領域4にはさまれたチャネル領域全面にゲート絶
縁膜、フローティングゲート電極を形成したスタックゲ
ート構造でも同様であることは言うまでもない。また、
チャネル領域上のゲート絶縁膜の一部のみを薄くしたト
ンネリング領域を備えた構造でも同様である。
Further, in the fourth embodiment, the example of the split structure in which the gate insulating film 5 and the floating gate electrode 6 are formed in a part of the channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4 has been described. Needless to say, the same applies to a stacked gate structure in which a gate insulating film and a floating gate electrode are formed on the entire channel region sandwiched between the source region 3 and the drain region 4. Also,
The same applies to a structure including a tunneling region in which only a part of the gate insulating film on the channel region is thinned.

【0065】[0065]

【発明の効果】請求項1記載の半導体メモリアレイ装置
によれば、隣接するフローティングゲート電極間に酸化
シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜を設けたため、隣接
するフローティングゲート電極間および隣接するコント
ロール電極間の容量結合が弱くなり、その間隔がたとえ
ばサブミクロン以下になっても、読み出し時における隣
接EEPROMセルの電荷の状態の影響を抑えることが
可能となり、フローティングゲート構造の半導体メモリ
アレイ装置の高集積化および高性能化に大きく寄与する
ことができる。
According to the semiconductor memory array device of the present invention, since an insulating film having a dielectric constant lower than that of the silicon oxide film is provided between the adjacent floating gate electrodes, the space between the adjacent floating gate electrodes and the adjacent control electrode are provided. Even if the capacitive coupling between them becomes weaker and the spacing becomes smaller than, for example, submicron, it becomes possible to suppress the influence of the state of charge of the adjacent EEPROM cell at the time of reading, and to achieve high integration of the semiconductor memory array device having a floating gate structure. It can greatly contribute to higher performance and higher performance.

【0066】請求項2記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項3記載の
半導体メモリアレイ装置によれば、請求項1と同様な効
果がある。請求項4記載の半導体メモリアレイ装置によ
れば、請求項1と同様な効果がある。
According to the semiconductor memory array device of the second aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. According to the semiconductor memory array device of the third aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. According to the semiconductor memory array device of the fourth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained.

【0067】請求項5記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項6記載の
半導体メモリアレイ装置によれば、請求項1と同様な効
果がある。請求項7記載の半導体メモリアレイ装置によ
れば、請求項1と同様な効果がある。
According to the semiconductor memory array device of the fifth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. According to the semiconductor memory array device of the sixth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. According to the semiconductor memory array device of the seventh aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained.

【0068】請求項8記載の半導体メモリアレイ装置に
よれば、請求項1と同様な効果がある。請求項9記載の
半導体メモリアレイ装置の製造方法によれば、請求項1
と同様な効果がある。請求項10記載の半導体メモリア
レイ装置の製造方法によれば、請求項1と同様な効果が
ある。
According to the semiconductor memory array device of the eighth aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device according to the ninth aspect, a first aspect is provided.
Has the same effect as. According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the tenth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained.

【0069】請求項11記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項12記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法によ
れば、請求項1と同様な効果がある。請求項13記載の
半導体メモリアレイ装置の製造方法によれば、請求項1
と同様な効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the eleventh aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the twelfth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 13, claim 1 is provided.
Has the same effect as.

【0070】請求項14記載の半導体メモリアレイ装置
の製造方法によれば、請求項1と同様な効果がある。請
求項15記載の半導体メモリアレイ装置の製造方法によ
れば、請求項1と同様な効果がある。請求項16記載の
半導体メモリアレイ装置の製造方法によれば、請求項1
と同様な効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device of the fourteenth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device according to the fifteenth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. According to the method of manufacturing a semiconductor memory array device according to claim 16, claim 1 is provided.
Has the same effect as.

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

【図1】この発明の第1の実施の形態に係る半導体メモ
リアレイ装置を説明するための平面図である。
FIG. 1 is a plan view for explaining a semiconductor memory array device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態に係る半導体メモリアレイ装
置を説明するための断面図であり、(a)は図1のA−
A′線断面図、(b)は図1のB−B′線断面図であ
る。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a semiconductor memory array device according to a first embodiment. FIG.
FIG. 2B is a sectional view taken along the line A ′, and FIG.

【図3】図1および図2の半導体メモリアレイ装置の製
造における最初の工程を説明するための製造工程の断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view of a manufacturing process for describing an initial process in manufacturing the semiconductor memory array device of FIGS. 1 and 2;

【図4】図3の工程に続く工程を説明するための製造工
程の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a manufacturing step for explaining a step that follows the step of FIG. 3;

【図5】図4の工程に続く工程を説明するための製造工
程の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a manufacturing step for explaining a step that follows the step of FIG. 4;

【図6】第2の実施の形態に係る半導体メモリアレイ装
置を説明するための平面図である。
FIG. 6 is a plan view illustrating a semiconductor memory array device according to a second embodiment.

【図7】第2の実施の形態に係る半導体メモリアレイ装
置を説明するための断面図であり、(a)は図6のA−
A′線断面図、(b)は図6のB−B′線断面図であ
る。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating a semiconductor memory array device according to a second embodiment. FIG.
FIG. 7B is a sectional view taken along line A ′, and FIG. 7B is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【図8】図6および図7の半導体メモリアレイ装置の製
造における最初の工程を説明するための製造工程の断面
図である。
8 is a cross-sectional view of a manufacturing process for describing an initial process in manufacturing the semiconductor memory array device of FIGS. 6 and 7. FIG.

【図9】図8の工程に続く工程を説明するための製造工
程の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the manufacturing process for describing a step that follows the step of FIG. 8;

【図10】第3の実施の形態に係る半導体メモリアレイ
装置を説明するための平面図である。
FIG. 10 is a plan view illustrating a semiconductor memory array device according to a third embodiment.

【図11】第3の実施の形態に係る半導体メモリアレイ
装置を説明するための断面図であり、(a)は図10の
A−A′線断面図、(b)は図10のB−B′線断面図
である。
FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views illustrating a semiconductor memory array device according to a third embodiment; FIG. 11A is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 10; It is B 'line sectional drawing.

【図12】図10および図11の半導体メモリアレイ装
置の製造における最初の工程を説明するための製造工程
の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a manufacturing step for describing an initial step in manufacturing the semiconductor memory array device of FIGS. 10 and 11;

【図13】図12の工程に続く工程を説明するための製
造工程の断面図である。
13 is a cross-sectional view of a manufacturing process for describing a step that follows the step of FIG.

【図14】図13の工程に続く工程を説明するための製
造工程の断面図である。
14 is a cross-sectional view of a manufacturing process for describing a step that follows the step of FIG.

【図15】図14の工程に続く工程を説明するための製
造工程の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the manufacturing process for describing a step that follows the step of FIG. 14;

【図16】第4の実施の形態に係る半導体メモリアレイ
装置を説明するための平面図である。
FIG. 16 is a plan view illustrating a semiconductor memory array device according to a fourth embodiment.

【図17】第4の実施の形態に係る半導体メモリアレイ
装置を説明するための断面図であり、(a)は図16の
A−A′線断面図、(b)は図16のB−B′線断面図
である。
FIGS. 17A and 17B are cross-sectional views illustrating a semiconductor memory array device according to a fourth embodiment; FIG. 17A is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 16; It is B 'line sectional drawing.

【図18】図16および図17の半導体メモリアレイ装
置の製造における最初の工程を説明するための製造工程
の断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of a manufacturing step for describing the first step in manufacturing the semiconductor memory array device of FIGS. 16 and 17.

【図19】図18の工程に続く工程を説明するための製
造工程の断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view of the manufacturing process for describing a step that follows the step of FIG. 18;

【図20】図19の工程に続く工程を説明するための製
造工程の断面図である。
20 is a cross-sectional view of a manufacturing step for illustrating a step that follows the step of FIG.

【図21】従来のフローティングゲート構造よりなる半
導体メモリアレイ装置を説明するための平面図である。
FIG. 21 is a plan view illustrating a conventional semiconductor memory array device having a floating gate structure.

【図22】従来のフローティングゲート構造よりなる半
導体メモリアレイ装置を説明するための断面図であり、
(a)は図21のA−A′線断面図、(b)は図21の
B−B′線断面図である。
FIG. 22 is a sectional view illustrating a conventional semiconductor memory array device having a floating gate structure.
(A) is a sectional view taken along line AA 'of FIG. 21, and (b) is a sectional view taken along line BB' of FIG.

【図23】従来の消去ゲート電極を備えたフローティン
グゲート構造よりなる半導体メモリアレイ装置を説明す
るための平面図である。
FIG. 23 is a plan view illustrating a conventional semiconductor memory array device having a floating gate structure provided with an erase gate electrode.

【図24】従来の消去ゲート電極を備えたフローティン
グゲート構造よりなる半導体メモリアレイ装置を説明す
るための断面図であり、(a)は図23のA−A′線断
面図、(b)は図23のB−B′線断面図である。
24A and 24B are cross-sectional views illustrating a conventional semiconductor memory array device having a floating gate structure provided with an erase gate electrode, wherein FIG. 24A is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 23, and FIG. FIG. 24 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 23.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(P型シリコン基板) 2 酸化シリコン膜(素子分離絶縁膜) 3 ソース領域(N型拡散層) 4 ドレイン領域(N型拡散層) 5 酸化シリコン膜(ゲート絶縁膜) 6 ポリシリコン膜(フローティングゲート電極) 7 酸化シリコン膜(層間絶縁膜) 8 ポリシリコン膜(コントロールゲート電極) 9 酸化シリコン膜 10 フローティングゲート電極間の間隔 11 コントロールゲート電極間の間隔 12 酸化シリコン膜(素子分離絶縁膜) 13 酸化シリコン膜(素子分離絶縁膜) 14 酸化シリコン膜 15 酸化シリコン膜(スペーサ膜) 16 ポリシリコン膜(消去ゲート電極) 17 トンネリング絶縁膜 18 低誘電率絶縁膜 19 酸化シリコン膜 20 空洞 Reference Signs List 1 semiconductor substrate (P-type silicon substrate) 2 silicon oxide film (element isolation insulating film) 3 source region (N-type diffusion layer) 4 drain region (N-type diffusion layer) 5 silicon oxide film (gate insulating film) 6 polysilicon film (Floating gate electrode) 7 Silicon oxide film (interlayer insulating film) 8 Polysilicon film (control gate electrode) 9 Silicon oxide film 10 Interval between floating gate electrodes 11 Interval between control gate electrodes 12 Silicon oxide film (element isolation insulating film) 13) silicon oxide film (element isolation insulating film) 14 silicon oxide film 15 silicon oxide film (spacer film) 16 polysilicon film (erasing gate electrode) 17 tunneling insulating film 18 low dielectric constant insulating film 19 silicon oxide film 20 cavity

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA06 AA25 AA43 AA60 AB03 AB07 AB08 AB09 AC02 AC06 AD62 AE03 AF24 AG02 AG10 AG21 AG22 AG24 AG30 5F083 EP02 EP23 EP24 EP27 EP30 ER02 ER03 ER05 ER09 ER14 ER15 ER19 ER20 ER21 GA03 GA12 GA30 JA02 JA04 JA32 JA60 KA01 NA02 PR03 PR12 PR21 PR33 PR40  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) JA02 JA04 JA32 JA60 KA01 NA02 PR03 PR12 PR21 PR33 PR40

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも2つ以上
備えた半導体メモリアレイ装置であって、前記半導体メ
モリアレイ装置の各々の前記フローティングゲート電極
の間に酸化シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜を備えた
ことを特徴とする半導体メモリアレイ装置。
1. A semiconductor device having a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. A semiconductor memory array device having at least two or more memory cells having electrodes and at least a control gate electrode on said floating gate electrode via a second insulating film, wherein each of said semiconductor memory array devices A semiconductor memory array device comprising an insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film between the floating gate electrodes.
【請求項2】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも2つ以上
備えた半導体メモリアレイ装置であって、前記半導体メ
モリアレイ装置の各々の前記コントロールゲート電極の
間に酸化シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜を備えたこ
とを特徴とする半導体メモリアレイ装置。
2. A semiconductor device having a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. A semiconductor memory array device having at least two or more memory cells having electrodes and at least a control gate electrode on said floating gate electrode via a second insulating film, wherein each of said semiconductor memory array devices And an insulating film having a lower dielectric constant than the silicon oxide film between the control gate electrodes.
【請求項3】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも2つ以上
備えた半導体メモリアレイ装置であって、前記半導体メ
モリアレイ装置の各々の前記フローティングゲート電極
の間および各々の前記コントロールゲート電極の間に酸
化シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜を備えたことを特
徴とする半導体メモリアレイ装置。
3. A semiconductor device having a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. A semiconductor memory array device having at least two or more memory cells having electrodes and at least a control gate electrode on said floating gate electrode via a second insulating film, wherein each of said semiconductor memory array devices A semiconductor memory array device comprising an insulating film having a lower dielectric constant than a silicon oxide film between the floating gate electrodes and between the control gate electrodes.
【請求項4】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも2つ以上
備えた半導体メモリアレイ装置であって、この半導体メ
モリアレイ装置の各々の前記フローティングゲート電極
の間に空洞を備えたことを特徴とする半導体メモリアレ
イ装置。
4. A semiconductor device having a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. A semiconductor memory array device having at least two or more memory cells having electrodes and at least a control gate electrode on the floating gate electrode via a second insulating film, wherein each of the semiconductor memory array devices A cavity between the floating gate electrodes.
【請求項5】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも2つ以上
備えた半導体メモリアレイ装置であって、前記半導体メ
モリアレイ装置の各々の前記コントロールゲート電極の
間に空洞を備えたことを特徴とする半導体メモリアレイ
装置。
5. A semiconductor substrate of one conductivity type having a source region and a drain region, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. A semiconductor memory array device having at least two or more memory cells having electrodes and at least a control gate electrode on said floating gate electrode via a second insulating film, wherein each of said semiconductor memory array devices Wherein a cavity is provided between the control gate electrodes.
【請求項6】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも2つ以上
備えた半導体メモリアレイ装置であって、前記半導体メ
モリアレイ装置の各々の前記フローティングゲート電極
の間および各々の前記コントロールゲート電極の間に空
洞を備えたことを特徴とする半導体メモリアレイ装置。
6. A semiconductor substrate having a source region and a drain region in a semiconductor substrate of one conductivity type, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. A semiconductor memory array device having at least two or more memory cells having electrodes and at least a control gate electrode on said floating gate electrode via a second insulating film, wherein each of said semiconductor memory array devices And a cavity between the floating gate electrodes and between the control gate electrodes.
【請求項7】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、このフローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を有し、前記フローティングゲート電極とトンネリング
媒体となりうる絶縁膜を介して接すると共に前記コント
ロールゲート電極と第3の絶縁膜を介して接する消去ゲ
ート電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも
3つ以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、前記
半導体メモリアレイ装置の前記消去ゲート電極を設けな
い前記フローティングゲート電極間に酸化シリコン膜よ
り低い誘電率の絶縁膜を備えたことを特徴とする半導体
メモリアレイ装置。
7. A semiconductor substrate of one conductivity type having a source region and a drain region, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. An electrode, and a control gate electrode on the floating gate electrode via a second insulating film. The control gate electrode is in contact with the floating gate electrode via an insulating film which can be a tunneling medium, and the control gate electrode is connected to the third gate electrode. A semiconductor memory array device comprising at least three or more memory cells having at least three erase gate electrodes in contact with each other via an insulating film, wherein oxidation is performed between the floating gate electrodes of the semiconductor memory array device that do not have the erase gate electrode. A semiconductor memory array device comprising an insulating film having a lower dielectric constant than a silicon film.
【請求項8】 一導電型の半導体基板内にソース領域お
よびドレイン領域を有し、前記半導体基板上の所定の領
域に第1の絶縁膜を有し、この第1の絶縁膜上にフロー
ティングゲート電極を有し、前記フローティングゲート
電極上に第2の絶縁膜を介してコントロールゲート電極
を有し、前記フローティングゲート電極とトンネリング
媒体となりうる絶縁膜を介して接すると共に前記コント
ロールゲート電極と第3の絶縁膜を介して接する消去ゲ
ート電極を少なくとも有するメモリセルを、少なくとも
3つ以上備えた半導体メモリアレイ装置であって、前記
半導体メモリアレイ装置の前記消去ゲート電極を設けな
い前記フローティングゲート電極の間に空洞を備えたこ
とを特徴とする半導体メモリアレイ装置。
8. A semiconductor substrate of one conductivity type having a source region and a drain region, a first insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate, and a floating gate on the first insulating film. An electrode, and a control gate electrode on the floating gate electrode via a second insulating film. The control gate electrode is in contact with the floating gate electrode via an insulating film that can be a tunneling medium. A semiconductor memory array device provided with at least three or more memory cells having at least an erase gate electrode in contact with an insulating film interposed therebetween, wherein the semiconductor memory array device is provided between the floating gate electrodes without the erase gate electrode. A semiconductor memory array device comprising a cavity.
【請求項9】 一導電型の半導体基板内に、この半導体
基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を形
成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜によ
って分離された活性領域を形成する工程と、前記活性領
域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁
膜および前記素子分離絶縁膜の表面上に第1の導電膜、
層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層して形成する工程
と、前記層間絶縁膜および前記第2の導電膜の所定の部
分をエッチング除去してコントロールゲート電極を形成
する工程と、前記コントロールゲート電極をマスクに、
前記第1の導電膜をエッチング除去してフローティング
ゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体メモ
リアレイ装置の製造方法であって、前記フローティング
ゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第1の導電
膜をエッチング除去した部分に、酸化シリコン膜より低
い誘電率の絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とす
る半導体メモリアレイ装置の製造方法。
9. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Forming a gate insulating film on the active region; and forming a first conductive film on a surface of the gate insulating film and the element isolation insulating film.
Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; forming the control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; Using the gate electrode as a mask,
A method of manufacturing a semiconductor memory array device, comprising at least a step of forming a floating gate electrode by etching and removing said first conductive film, wherein said first conductive film is formed when said floating gate electrode is formed. Forming an insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film in a portion where the silicon oxide film is removed by etching.
【請求項10】 一導電型の半導体基板内に、この半導
体基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜に
よって分離された活性領域を形成する工程と、前記活性
領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜および前記素子分離絶縁膜の表面上に第1の導電
膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層して形成する
工程と、前記層間絶縁膜および前記第2の導電膜の所定
の部分をエッチング除去してコントロールゲート電極を
形成する工程と、前記コントロールゲート電極をマスク
に、前記第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、前記コントロー
ルゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第2の導
電膜をエッチング除去した部分に、酸化シリコン膜より
低い誘電率の絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴と
する半導体メモリアレイ装置の製造方法。
10. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Performing a step of forming a gate insulating film on the active region; and sequentially stacking a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film. Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; and forming the first conductive film using the control gate electrode as a mask. Forming a floating gate electrode by etching the semiconductor device, wherein the method comprises forming the control gate electrode. Forming an insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film on a portion formed when the second conductive film is removed by etching.
【請求項11】 一導電型の半導体基板内に、前記半導
体基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜に
よって分離された活性領域を形成する工程と、前記活性
領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜および前記素子分離絶縁膜の表面上に第1の導電
膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層して形成する
工程と、前記層間絶縁膜および前記第2の導電膜の所定
の部分をエッチング除去してコントロールゲート電極を
形成する工程と、前記コントロールゲート電極をマスク
に、前記第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、前記フローティ
ングゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第1の
導電膜をエッチング除去した部分と、前記コントロール
ゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第2の導電
膜をエッチング除去した部分とに、酸化シリコン膜より
低い誘電率の絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴と
する半導体メモリアレイ装置の製造方法。
11. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Performing a step of forming a gate insulating film on the active region; and sequentially stacking a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film. Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; and forming the first conductive film using the control gate electrode as a mask. A method of manufacturing a semiconductor memory array device, comprising at least a step of forming a floating gate electrode by removing a floating gate electrode by etching. A portion formed when the first conductive film is removed by etching and a portion formed when forming the control gate electrode and removed by etching the second conductive film, A method for manufacturing a semiconductor memory array device, comprising a step of forming an insulating film having a dielectric constant.
【請求項12】 一導電型の半導体基板内に、この半導
体基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜に
よって分離された活性領域を形成する工程と、前記活性
領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜および前記素子分離絶縁膜の表面上に第1の導電
膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層して形成する
工程と、前記層間絶縁膜および前記第2の導電膜の所定
の部分をエッチング除去してコントロールゲート電極を
形成する工程と、前記コントロールゲート電極をマスク
に、前記第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、前記フローティ
ングゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第1の
導電膜をエッチング除去した部分に空洞を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体メモリアレイ装置の製造
方法。
12. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Performing a step of forming a gate insulating film on the active region; and sequentially stacking a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film. Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; and forming the first conductive film using the control gate electrode as a mask. A method of manufacturing a semiconductor memory array device, comprising at least a step of forming a floating gate electrode by removing a floating gate electrode by etching. Forming a cavity in a portion formed at the time of etching and removing the first conductive film by etching.
【請求項13】 一導電型の半導体基板内に、この半導
体基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜に
よって分離された活性領域を形成する工程と、前記活性
領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜および前記素子分離絶縁膜の表面上に第1の導電
膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層して形成する
工程と、前記層間絶縁膜および前記第2の導電膜の所定
の部分をエッチング除去してコントロールゲート電極を
形成する工程と、前記コントロールゲート電極をマスク
に、前記第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、前記コントロー
ルゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第2の導
電膜をエッチング除去した部分に空洞を形成する工程を
含むことを特徴とする半導体メモリアレイ装置の製造方
法。
13. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Performing a step of forming a gate insulating film on the active region; and sequentially stacking a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film. Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; and forming the first conductive film using the control gate electrode as a mask. Forming a floating gate electrode by etching the semiconductor device, wherein the method comprises forming the control gate electrode. Forming a cavity in a portion formed at the time of etching and removing the second conductive film by etching.
【請求項14】 一導電型の半導体基板内に、この半導
体基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜に
よって分離された活性領域を形成する工程と、前記活性
領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜および前記素子分離絶縁膜の表面上に第1の導電
膜、層間絶縁膜、第2の導電膜を順次積層して形成する
工程と、前記層間絶縁膜および前記第2の導電膜の所定
の部分をエッチング除去してコントロールゲート電極を
形成する工程と、前記コントロールゲート電極をマスク
に、前記第1の導電膜をエッチング除去してフローティ
ングゲート電極を形成する工程を少なくとも含む半導体
メモリアレイ装置の製造方法であって、前記フローティ
ングゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第1の
導電膜をエッチング除去した部分と、前記コントロール
ゲート電極を形成する際に形成されかつ前記第2の導電
膜をエッチング除去した部分とに、空洞を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体メモリアレイ装置の製造
方法。
14. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Performing a step of forming a gate insulating film on the active region; and sequentially stacking a first conductive film, an interlayer insulating film, and a second conductive film on surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film. Forming a control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the interlayer insulating film and the second conductive film; and forming the first conductive film using the control gate electrode as a mask. Forming a floating gate electrode by etching the semiconductor device, wherein the floating gate electrode is formed. Forming cavities in a portion formed when forming and removing the first conductive film and a portion formed when forming the control gate electrode and removing the second conductive film by etching. A method for manufacturing a semiconductor memory array device, comprising:
【請求項15】 一導電型の半導体基板内に、この半導
体基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜に
よって分離された活性領域を形成する工程と、前記活性
領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜および前記素子分離絶縁膜の表面上に第1の導電
膜、第1の絶縁膜、第2の導電膜、第2の絶縁膜を順次
積層して形成する工程と、前記第1の絶縁膜、前記第2
の導電膜および前記第2の絶縁膜の所定の部分をエッチ
ング除去してコントロールゲート電極上の絶縁膜、前記
コントロールゲート電極および層間絶縁膜を形成する工
程と、前記コントロールゲート電極上の絶縁膜、前記コ
ントロールゲート電極および前記層間絶縁膜の側壁面に
サイドウォール絶縁膜を形成をする工程と、前記サイド
ウォール絶縁膜をマスクに、前記第1の導電膜をエッチ
ング除去してフローティングゲート電極を形成する工程
と、前記フローティングゲート電極の側壁面にトンネリ
ング媒体となりうるトンネリング絶縁膜を形成する工程
と、前記トンネリング絶縁膜、前記サイドウォール絶縁
膜および前記コントロールゲート電極上の前記絶縁膜の
表面上を覆うように第3の導電膜よりなる消去ゲート電
極を形成する工程を少なくとも含む半導体メモリアレイ
の製造方法であって、前記フローティングゲート電極を
形成する際に形成され、前記第1の導電膜をエッチング
除去した部分に酸化シリコン膜より低い誘電率の絶縁膜
を形成する工程を含むことを特徴とする半導体メモリア
レイ装置の製造方法。
15. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Forming a gate insulating film on the active region; forming a first conductive film, a first insulating film, a second conductive film on the surfaces of the gate insulating film and the element isolation insulating film; Forming a second insulating film by sequentially laminating the first insulating film and the second insulating film;
Forming an insulating film on the control gate electrode by etching and removing predetermined portions of the conductive film and the second insulating film to form the control gate electrode and the interlayer insulating film; and an insulating film on the control gate electrode. Forming a sidewall insulating film on a side wall surface of the control gate electrode and the interlayer insulating film; and forming a floating gate electrode by etching and removing the first conductive film using the sidewall insulating film as a mask. Forming a tunneling insulating film that can serve as a tunneling medium on a side wall surface of the floating gate electrode; and covering a surface of the insulating film on the tunneling insulating film, the sidewall insulating film, and the control gate electrode. Forming erase gate electrode made of third conductive film A method of manufacturing a semiconductor memory array including at least a step of forming an insulating film having a dielectric constant lower than that of a silicon oxide film in a portion formed when forming the floating gate electrode and removing the first conductive film by etching. A method for manufacturing a semiconductor memory array device, comprising:
【請求項16】 一導電型の半導体基板内に、この半導
体基板と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程と、前記半導体基板上に素子分離絶縁膜に
よって分離された活性領域を形成する工程と、前記活性
領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶
縁膜および前記素子分離絶縁膜表面上に第1の導電膜、
第1の絶縁膜、第2の導電膜、第2の絶縁膜を順次積層
して形成する工程と、前記第1の絶縁膜、前記第2の導
電膜および前記第2の絶縁膜の所定の部分をエッチング
除去してコントロールゲート電極上の絶縁膜、前記コン
トロールゲート電極および層間絶縁膜を形成する工程
と、前記コントロールゲート電極上の前記絶縁膜、前記
コントロールゲート電極および層間絶縁膜の側壁面にサ
イドウォール絶縁膜を形成をする工程と、前記サイドウ
ォール絶縁膜をマスクに、前記第1の導電膜をエッチン
グ除去してフローティングゲート電極を形成する工程
と、前記フローティングゲート電極の側壁面にトンネリ
ング媒体となりうるトンネリング絶縁膜を形成する工程
と、前記トンネリング絶縁膜、前記サイドウォール絶縁
膜および前記コントロールゲート電極上の前記絶縁膜の
表面上を覆うように第3の導電膜よりなる消去ゲート電
極を形成する工程を少なくとも含む半導体メモリアレイ
の製造方法であって、前記フローティングゲート電極を
形成する際に形成され、前記第1の導電膜をエッチング
除去した部分に空洞を形成する工程を含むことを特徴と
する半導体メモリアレイ装置の製造方法。
16. A step of forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in a semiconductor substrate of one conductivity type, and forming an active region separated by an element isolation insulating film on the semiconductor substrate. Performing a step of forming a gate insulating film on the active region; and forming a first conductive film on the surface of the gate insulating film and the element isolation insulating film.
Forming a first insulating film, a second conductive film, and a second insulating film by sequentially laminating the first insulating film, the second conductive film, and a second insulating film; Forming an insulating film on the control gate electrode, the control gate electrode and the interlayer insulating film by etching away a portion; and forming the insulating film on the control gate electrode, the side wall surface of the control gate electrode and the interlayer insulating film on the control gate electrode. Forming a side wall insulating film, forming the floating gate electrode by etching and removing the first conductive film using the side wall insulating film as a mask, and forming a tunneling medium on a side wall surface of the floating gate electrode. Forming a tunneling insulating film that can be used as the tunneling insulating film, the sidewall insulating film, and the control. A method of manufacturing a semiconductor memory array including at least a step of forming an erase gate electrode made of a third conductive film so as to cover a surface of the insulating film on the gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor memory array device, comprising: forming a cavity in a portion formed and where the first conductive film is removed by etching.
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