JP2002026155A - Semiconductor storage device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor storage device and its manufacturing method

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JP2002026155A
JP2002026155A JP2000209230A JP2000209230A JP2002026155A JP 2002026155 A JP2002026155 A JP 2002026155A JP 2000209230 A JP2000209230 A JP 2000209230A JP 2000209230 A JP2000209230 A JP 2000209230A JP 2002026155 A JP2002026155 A JP 2002026155A
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tunnel insulating
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memory device
semiconductor memory
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To actualize a floating gate memory which is free of writing errors causing readout destruction, even if a tunnel insulating film is made thin as to a semiconductor storage device. SOLUTION: This device has a doped 1st channel part 13A, which operates at write and erase time between a source region 24S and a drain region 24D, a 1st tunnel insulating film 14A which covers the 1st channel part 13A and has thickness allowing a carrier directly tunnel, a 2nd channel part 13B which operates at reading time between the source region 24S and drain region 24D and is doped to decrease density lower than the 1st channel part 13A, a 2nd tunnel insulating film 14B which covers the 2nd channel part 13B and allows a carrier to directly tunnel and is thicker than the 1st tunnel insulating film, a floating gate 15 which is present on each tunnel insulating film, and a control gate 17 which is formed on the floating gate 15 across a control gate insulating film 16.

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】本発明は、フローティング・
ゲート・メモリの読み出し破壊を抑制するのに有効な半
導体記憶装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a semiconductor memory device effective for suppressing read destruction of a gate memory and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、情報社会の進展が著しいことは云
うまでもないことであり、その影響から、半導体記憶装
置には更なる高密度化が希求されている。
2. Description of the Related Art At present, it goes without saying that the progress of the information society is remarkable. Due to its influence, further increase in the density of semiconductor memory devices is demanded.

【0003】近年、フラッシュ・メモリはリフレッシュ
が不要である旨の利点をもつことから、多くの電子機器
に用いられようとしている状態にあり、このフラッシュ
・メモリの高密度化を進め、また、低電圧動作化を実現
するには、その高い書き込み電圧及び消去電圧がネック
になっている。
In recent years, flash memories have the advantage of not requiring refreshing, and are in the state of being used in many electronic devices. In order to realize the voltage operation, the high writing voltage and the erasing voltage are a bottleneck.

【0004】通常、フラッシュ・メモリでは、厚さが1
0〔nm〕程度のトンネル酸化膜を介してチャネルとフ
ローティング・ゲートとの間でキャリヤをトンネリング
させる為に±10〔V〕程度の高い電圧を印加しなけれ
ばならない。
[0004] Usually, in a flash memory, the thickness is 1 unit.
A high voltage of about ± 10 [V] must be applied to tunnel carriers between the channel and the floating gate through a tunnel oxide film of about 0 [nm].

【0005】このような高い電圧を印加しなければなら
ない問題を解消する為、薄いトンネル酸化膜を用いたフ
ローティング・ゲート・メモリも提案され、そのトンネ
ル酸化膜の膜厚は3〔nm〕程度であって、その膜厚で
あれば、低電圧、例えば±5〔V〕若しくはそれ以下で
キャリヤが直接トンネリングできる。
In order to solve such a problem that a high voltage must be applied, a floating gate memory using a thin tunnel oxide film has been proposed. The thickness of the tunnel oxide film is about 3 nm. With such a thickness, the carrier can be directly tunneled at a low voltage, for example, ± 5 [V] or less.

【0006】然しながら、フラッシュ・メモリに於い
て、単純にトンネル・ゲート酸化膜を薄くした場合、フ
ローティング・ゲートに蓄積したキャリヤがソース領域
及びドレイン領域のエクステンション部分にトンネリン
グして失われてしまうから、記憶情報の保持時間が短く
なってしまう。
However, in a flash memory, if the thickness of the tunnel gate oxide film is simply reduced, carriers accumulated in the floating gate are lost by tunneling to the extension portions of the source region and the drain region. The retention time of the stored information is shortened.

【0007】このような問題を回避する為、フローティ
ング・ゲートとソース領域及びドレイン領域のエクステ
ンション部分とのオーバラップがないようにしたフラッ
シュ・メモリが提案されている。
In order to avoid such a problem, there has been proposed a flash memory in which the floating gate does not overlap with the extension portions of the source region and the drain region.

【0008】図24は薄いトンネル酸化膜をもつフロー
ティング・ゲート・メモリを表す要部切断側面図であ
り、図に於いて、1は基板、2は薄いゲート酸化膜、3
はフローティング・ゲート、4はコントロール・ゲー
ト、5はソース領域、5Aはソース領域のエクステンシ
ョン部分、6はドレイン領域、6Aはドレイン領域のエ
クステンション部分をそれぞれ示している。
FIG. 24 is a cutaway side view showing a main part of a floating gate memory having a thin tunnel oxide film. In FIG. 24, reference numeral 1 denotes a substrate, 2 denotes a thin gate oxide film, and 3 denotes a thin gate oxide film.
Represents a floating gate, 4 represents a control gate, 5 represents a source region, 5A represents an extension portion of a source region, 6 represents a drain region, and 6A represents an extension portion of a drain region.

【0009】図25はフローティング・ゲート・メモリ
の動作を説明する為の線図であり、横軸にコントロール
・ゲート電圧Vg 〔V〕を、縦軸にドレイン電流I
D 〔A〕をそれぞれ採ってある。尚、図中で余分な電子
とは、熱平衡状態に比較した場合のことである。
FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of the floating gate memory. The horizontal axis represents the control gate voltage V g [V], and the vertical axis represents the drain current I.
D [A] is taken. It should be noted that the extra electrons in the figure are those when compared with the thermal equilibrium state.

【0010】このフローティング・ゲート・メモリで
は、ソース領域のエクステンション部分5Aとドレイン
領域のエクステンション部分6A間に在るチャネルとフ
ローティング・ゲート3との間で薄いゲート酸化膜2を
介して電子の出し入れを行う。
In this floating gate memory, electrons can flow in and out through the thin gate oxide film 2 between the floating gate 3 and the channel between the extension 5A of the source region and the extension 6A of the drain. Do.

【0011】読み出しを行うには、コントロール・ゲー
ト電圧Vg =1〔V〕程度にしたときのフローティング
・ゲート3中の電子の多少に起因する電流の大小を検知
するようにしている。
[0011] To perform a read, so that sensing the magnitude of current due to some floating gate 3 in electrons when the control gate voltage V g = 1 [V] degree.

【0012】このフローティング・ゲート・メモリに於
ける問題点の一つは、フローティング・ゲートに余分な
電子が無い状態を読みだすとき、即ち、メモリに電流が
流れるとき、トンネル酸化膜が薄い為、チャネルの電子
がフローティング・ゲートにトンネリングし、余分な電
子としてフローティング・ゲートに蓄積されてしまうこ
とであり、つまり、読み出し破壊に依って誤書き込みが
起こってしまう。
One of the problems with this floating gate memory is that when reading a state where there is no extra electron in the floating gate, that is, when a current flows through the memory, the tunnel oxide film is thin. Channel electrons tunnel to the floating gate and are accumulated as extra electrons in the floating gate. That is, erroneous writing occurs due to read destruction.

【0013】図26は読み出し破壊を説明する為のエネ
ルギ・バンド・ダイヤグラムであって、図24に於いて
用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を
持つものとする。
FIG. 26 is an energy band diagram for explaining the read destruction, and the same symbols as those used in FIG. 24 represent the same parts or have the same meanings.

【0014】図では、簡明にする為、伝導帯の下端のみ
を表してあり、読み出し時にチャネルを流れる電子は、
薄いトンネル酸化膜2を介してフローティング・ゲート
3にトンネリングしてしまい、しきい値は正にシフトす
る。
In the figure, for the sake of simplicity, only the lower end of the conduction band is shown.
Tunneling to the floating gate 3 through the thin tunnel oxide film 2 causes the threshold value to shift positively.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明では、ゲートの
トンネル絶縁膜をキャリヤが低電圧でトンネリングでき
るように薄くしても、読み出し破壊に結び付く誤書き込
みを生じないフローティング・ゲート・メモリを提供し
ようとする。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, there is provided a floating gate memory which does not cause erroneous writing which leads to readout destruction even if the gate tunnel insulating film is thinned so that carriers can be tunneled at a low voltage. And

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明では、書き込み時
及び消去時に電流が流れるチャネルはしきい値電圧が高
く、且つ、トンネル絶縁膜は薄くしてあり、また、読み
出し時に電流が流れるチャネルはしきい値電圧が低く、
且つ、トンネル絶縁膜は厚くしてある半導体記憶装置が
基本になっている。
According to the present invention, a channel through which a current flows at the time of writing and erasing has a high threshold voltage, a thin tunnel insulating film, and a channel through which a current flows at the time of reading. Low threshold voltage,
In addition, the tunnel insulating film is basically based on a thick semiconductor memory device.

【0017】図1は本発明の原理を説明する為の半導体
記憶装置を表す要部説明図であり、(A)は要部切断側
面、(B)は要部平面であり、(A)は(B)に見られ
る線Y−Yに沿う切断面を表している。
FIGS. 1A and 1B are main part explanatory views showing a semiconductor memory device for explaining the principle of the present invention. FIG. 1A is a cutaway side view of a main part, FIG. 1B is a plan view of a main part, and FIG. (B) shows a cut surface along a line YY seen in (B).

【0018】図に於いて、11は基板、12は絶縁層、
13Aは第一のチャネル部分(基板上面側チャネル)、
13Bは第二のチャネル部分(シャロウ・トレンチ側チ
ャネル)、14Aは薄いトンネル絶縁膜(第一のトンネ
ル絶縁膜)、14Bは厚いトンネル絶縁膜(第二のトン
ネル絶縁膜)、15はフローティング・ゲート、16は
コントロール・ゲート絶縁膜、17はコントロール・ゲ
ート、19は絶縁膜、20Pはゲート・パッド、20W
は多結晶Siからなるサイド・ウォール、23WはSi
2 からなるサイド・ウォール、24Sはソース領域、
24Dはドレイン領域、25はコントロール・ゲート・
コンタクト電極をそれぞれ示している。
In the figure, 11 is a substrate, 12 is an insulating layer,
13A is a first channel portion (substrate upper surface side channel),
13B is a second channel portion (shallow trench side channel), 14A is a thin tunnel insulating film (first tunnel insulating film), 14B is a thick tunnel insulating film (second tunnel insulating film), and 15 is a floating gate. , 16 is a control gate insulating film, 17 is a control gate, 19 is an insulating film, 20P is a gate pad, 20W
Is a sidewall made of polycrystalline Si, and 23W is Si
A sidewall made of O 2 , 24S a source region,
24D is the drain region, 25 is the control gate
Contact electrodes are shown.

【0019】図1の半導体記憶装置に於いて、薄いトン
ネル絶縁膜14Aと接する基板11の表面には、濃いチ
ャネル・ドーピングが施されている為、しきい値は高
く、また、厚いトンネル絶縁膜14Bと接する基板11
の表面には、薄いチャネル・ドーピングが施されている
為、しきい値は低くなっている。
In the semiconductor memory device shown in FIG. 1, since the surface of the substrate 11 in contact with the thin tunnel insulating film 14A is subjected to heavy channel doping, the threshold value is high and the thick tunnel insulating film is thick. Substrate 11 in contact with 14B
Has a low threshold value because of the thin channel doping.

【0020】従って、図1に於いて、第一のチャネル部
分(基板上面側チャネル)13Aは高いしきい値を示
し、また、第二のチャネル部分(シャロウ・トレンチ側
チャネル)13Bは低いしきい値を示す構成になってい
る。
Accordingly, in FIG. 1, the first channel portion (channel on the upper surface of the substrate) 13A shows a high threshold value, and the second channel portion (channel on the shallow trench side) 13B has a low threshold value. It is configured to indicate a value.

【0021】図2は図1に見られる半導体記憶装置の動
作を説明する為の要部切断側面図であり、(A)は読み
出し時、(B)は書き込み時、(C)は消去時をそれぞ
れ示し、図1に於いて用いた記号と同記号は同部分を表
すか或いは同じ意味を持つものとする。
FIGS. 2A and 2B are cutaway side views for explaining the operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A shows a read operation, FIG. 2B shows a write operation, and FIG. The same symbols as those shown and used in FIG. 1 represent the same parts or have the same meaning.

【0022】読み出し時(図2(A)参照) ソース及びドレイン間に例えば1.0〔V〕の電圧を印
加し、コントロール・ゲート・コンタクト電極25、従
って、コントロール・ゲート17に例えば1.0〔V〕
の電圧を印加する。
At the time of reading (see FIG. 2A) A voltage of, for example, 1.0 [V] is applied between the source and the drain, and a voltage of, for example, 1.0 V is applied to the control gate contact electrode 25 and, therefore, the control gate 17. [V]
Is applied.

【0023】前記ゲート電圧が印加された場合、第二の
チャネル部分13Bがオンとなるのであるが、第二のチ
ャネル部分13Bを流れるキャリヤは、トンネル絶縁膜
14Bが厚いので、フローティング・ゲート15に流入
することはなく、従って、誤書き込みは起こらない。
When the gate voltage is applied, the second channel portion 13B is turned on. The carrier flowing through the second channel portion 13B is connected to the floating gate 15 because the tunnel insulating film 14B is thick. It does not flow in and therefore no erroneous writing occurs.

【0024】ここで、フローティング・ゲート15に電
子が蓄積されている場合にはソース・ドレイン間に流れ
る電流は小さく、電子が蓄積されていない場合には流れ
る電流は大きくなるので、書き込み情報の読み出しを行
うことができる。
Here, when electrons are accumulated in the floating gate 15, the current flowing between the source and the drain is small, and when the electrons are not accumulated, the current flowing becomes large. It can be performed.

【0025】書き込み時(図2(B)参照) コントロール・ゲート15に3〔V〕〜5〔V〕の正電
圧を印加し、ソース・ドレイン間は0〔V〕にするバイ
アス条件にした場合、第一のチャネル部分13Aもオン
となる為、キャリヤは薄いトンネル絶縁膜14Aをトン
ネリングしてフローティング・ゲート15に入り込むの
で書き込みが行われる。
At the time of writing (see FIG. 2B) A case where a positive voltage of 3 [V] to 5 [V] is applied to the control gate 15 and a bias condition of 0 [V] is applied between the source and the drain. Since the first channel portion 13A is also turned on, the carrier tunnels through the thin tunnel insulating film 14A and enters the floating gate 15, so that writing is performed.

【0026】消去時(図2(C)参照) 書き込み時とは逆にコントロール・ゲート15に−3
〔V〕〜−5〔V〕の負電圧を印加し、ソース・ドレイ
ン間は0〔V〕にするバイアス条件にした場合、フロー
ティング・ゲート15に蓄積された電子が薄いトンネル
絶縁膜14Aを介してチャネルにトンネリングするので
消去が行われる。
At the time of erasing (see FIG. 2 (C)).
When a negative voltage of [V] to -5 [V] is applied and a bias condition of 0 [V] is applied between the source and the drain, electrons accumulated in the floating gate 15 pass through the thin tunnel insulating film 14A. Erasing is performed because the channel is tunneled to the channel.

【0027】前記したところから明らかなように、本発
明に依るフローティング・ゲート・メモリに於いては、
薄いトンネル絶縁膜をもつチャネルの作用で比較的低い
電圧で書き込み及び消去を行うことができ、しかも、読
み出しには厚いトンネル絶縁膜をもつチャネルが作用す
るので、読み出し破壊に結び付くような誤書き込みは生
じない。
As is apparent from the above description, in the floating gate memory according to the present invention,
Writing and erasing can be performed at a relatively low voltage by the action of a channel having a thin tunnel insulating film, and a channel having a thick tunnel insulating film acts for reading. Does not occur.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図3乃至図13は実施の形態1で
ある半導体記憶装置を製造する工程を説明する為の工程
要所に於ける半導体記憶装置を表す要部説明図であり、
(A)は要部平面、(B)は(A)の線X−Xに沿う要
部切断側面、(C)は(A)の線Y−Yに沿う要部切断
側面を示し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
FIG. 3 to FIG. 13 are main part explanatory views showing a semiconductor memory device in important steps for explaining a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.
(A) is a main part plane, (B) is a main part cut side surface along line XX of (A), (C) is a main part cut side surface along line YY of (A), and hereinafter, Description will be made with reference to these figures.

【0029】図3参照 3−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
エッチング・ガスをHBrとするRIE(reacti
ve ion etching)法を適用することに依
り、レジスト膜(図示せず)をマスクとしてSi半導体
基板11のエッチングを行って深さが100〔nm〕程
度のシャロウ・トレンチ11Aを形成する。尚、図では
隣接部分を省略してある為、シャロウ・トレンチ11A
は切り欠きのように表されている。
FIG. 3 3- (1) Resist process in lithography technology and
RIE (reacti) using HBr as an etching gas
By applying a part etching method, the Si semiconductor substrate 11 is etched using a resist film (not shown) as a mask to form a shallow trench 11A having a depth of about 100 [nm]. In the figure, the adjacent portions are omitted, so that the shallow trench 11A
Is represented as a notch.

【0030】図4参照 4−(1) CVD(chemical vapor deposi
tion)法を適用することに依り、厚さが100〔n
m〕程度のSiO2 からなる絶縁層12を形成する。
See FIG. 4 4- (1) CVD (chemical vapor deposition)
The thickness is 100 [n] by applying the method.
m] of the insulating layer 12 made of SiO 2 .

【0031】図5参照 5−(1) エッチング・ガスをCF4 とするRIE法を適用するこ
とに依り、絶縁層12のエッチングを行うが、この場
合、オーバ・エッチングを行って、Si基板11の表面
は勿論、シャロウ・トレンチ11A内に側面を表出させ
る。
Referring to FIG. 5, 5- (1) the insulating layer 12 is etched by applying the RIE method using CF 4 as an etching gas. In this case, over-etching is performed and the Si substrate 11 is etched. Of course, the side surface is exposed in the shallow trench 11A.

【0032】ここで表出されたSi半導体基板11の表
面は、後にしきい値調整用の不純物が導入されて基板上
面側チャネル、即ち、第一のチャネル部分13Aとな
り、また、側面の深さは50〔nm〕程度であって、こ
の部分が後にしきい値調整用の不純物が導入されてシャ
ロウ・トレンチ側チャネル、即ち、第二のチャネル部分
13Bとなる。
The surface of the Si semiconductor substrate 11 exposed here becomes a channel on the upper surface of the substrate, that is, the first channel portion 13A after the impurity for threshold adjustment is introduced later. Is about 50 [nm], and this portion is later doped with a threshold adjusting impurity to form a shallow trench side channel, that is, a second channel portion 13B.

【0033】図6参照 6−(1) イオン注入法を適用することに依り、イオン加速エネル
ギを5〔keV〕、ドーズ量を1.2×1013〔cm-2
程度としてB+ の打ち込みを行うのであるが、この際、
Si半導体基板11に垂直な方向から70°程度傾いた
方向から注入を実施する。
FIG. 6 6- (1) By applying the ion implantation method, the ion acceleration energy is 5 [keV] and the dose is 1.2 × 10 13 [cm −2 ].
B + is implanted as a degree,
The implantation is performed from a direction inclined by about 70 ° from a direction perpendicular to the Si semiconductor substrate 11.

【0034】前記のようにした場合、B+ の入射角度
は、Si半導体基板11の表面に比較してシャロウ・ト
レンチの側面の方が大きいので、注入されたBの濃度
は、Si半導体基板基板11の表面で高く、そして、シ
ャロウ・トレンチの側面で低くなる。
In the case described above, the incident angle of B + is larger on the side surface of the shallow trench than on the surface of the Si semiconductor substrate 11. 11 and low at the sides of the shallow trench.

【0035】図7参照 7−(1) 熱酸化法を適用することに依り、Si半導体基板11の
表面及びシャロウ・トレンチの側面にキャリヤが直接ト
ンネリング可能な絶縁膜を形成するが、この際、シャロ
ウ・トレンチの側面には、エッチング時に於けるダメー
ジが在る為、Si半導体基板11の表面に比較して酸化
レートが大きく、従って、Si半導体基板11の表面、
即ち、第一のチャネル部分13A上に形成される薄いト
ンネル絶縁膜14Aが3〔nm〕程度であれば、第二の
チャネル部分13B上では自然発生的に5〔nm〕程度
となって、厚いトンネル絶縁膜14Bとなる。
FIG. 7 7- (1) By applying the thermal oxidation method, an insulating film on which carriers can be directly tunneled is formed on the surface of the Si semiconductor substrate 11 and the side surfaces of the shallow trenches. Since the side surfaces of the shallow trench have damage during etching, the oxidation rate is higher than that of the surface of the Si semiconductor substrate 11, and therefore, the surface of the Si semiconductor substrate 11,
That is, if the thin tunnel insulating film 14A formed on the first channel portion 13A is about 3 [nm], it naturally becomes about 5 [nm] on the second channel portion 13B and is thick. This becomes the tunnel insulating film 14B.

【0036】7−(2) CVD法を適用することに依り、薄いトンネル絶縁膜1
4A上の厚さが100〔nm〕程度であるn+ 多結晶S
iからなるフローティング・ゲート15を形成する。
7- (2) The thin tunnel insulating film 1 is formed by applying the CVD method.
N + polycrystalline S having a thickness of about 100 nm on 4A
A floating gate 15 made of i is formed.

【0037】7−(3) 熱酸化法を適用することに依り、多結晶Siからなるフ
ローティング・ゲート15上に厚さが5〔nm〕程度の
SiO2 からなるコントロール・ゲート絶縁膜16を形
成する。
7- (3) A control gate insulating film 16 made of SiO 2 having a thickness of about 5 [nm] is formed on the floating gate 15 made of polycrystalline Si by applying the thermal oxidation method. I do.

【0038】7−(4) CVD法を適用することに依り、コントロール・ゲート
絶縁膜16上に厚さが100〔nm〕程度のn+ 多結晶
Siからなるコントロール・ゲート17を形成する。
7- (4) A control gate 17 made of n + polycrystalline Si having a thickness of about 100 [nm] is formed on the control gate insulating film 16 by applying the CVD method.

【0039】図8参照 8−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、埋め込みの絶縁層12から積層されて表
面に至るまでの部分をストライプのメサ状にする為のレ
ジスト層18を形成する。
FIG. 8 8- (1) By applying a resist process in the lithography technique, a portion from the buried insulating layer 12 to the surface which is laminated and reaches the surface is formed into a stripe mesa. A resist layer 18 is formed.

【0040】8−(2) エッチング・ガスをHBr(Si用)、CF4 (SiO
2 用)とするRIE法を適用することに依り、コントロ
ール・ゲート17の表面から埋め込み絶縁層12の表面
に達するエッチングを行う。
8- (2) HBr (for Si), CF 4 (SiO
Etching from the surface of the control gate 17 to the surface of the buried insulating layer 12 is performed by applying the RIE method ( 2 ).

【0041】図9参照 9−(1) メサ化エッチングのマスクとして用いたレジスト層18
を除去してから、熱酸化法を適用することに依り、厚さ
が5〔nm〕程度のSiO2 からなる絶縁層19を形成
する。
9- (1) Resist layer 18 used as a mask for mesa etching
Is removed, an insulating layer 19 made of SiO 2 having a thickness of about 5 [nm] is formed by applying a thermal oxidation method.

【0042】9−(2) CVD法を適用することに依り、絶縁層19上に平坦な
部分に於ける厚さが80〔nm〕程度のn+ 多結晶Si
層20を形成する。
9- (2) An n + polycrystalline Si having a thickness of about 80 nm on a flat portion on the insulating layer 19 by applying the CVD method.
The layer 20 is formed.

【0043】図10参照 10−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ゲート・パッド形成予定部分を覆うレジ
スト膜21を形成する。
10- (1) A resist film 21 is formed to cover a portion where a gate pad is to be formed by applying a resist process in lithography.

【0044】10−(2) エッチング・ガスをHBr(Si用)並びにCF4 (S
iO2 用)とするRIE法を適用することに依り、n+
多結晶Si層20及び絶縁層19の異方性エッチングを
行ってn+ 多結晶Siからなるサイド・ウォール20W
を形成する。尚、このサイド・ウォール20Wもコント
ロール・ゲートとして作用し、フローティング・ゲート
とソース・ドレインとのオーバラップを解消する役割を
果たす。
10- (2) HBr (for Si) and CF 4 (S
By applying the RIE method (for iO 2 ), n +
Anisotropic etching of the polycrystalline Si layer 20 and the insulating layer 19 is performed to perform side wall 20W made of n + polycrystalline Si.
To form The side wall 20W also functions as a control gate, and plays a role of eliminating the overlap between the floating gate and the source / drain.

【0045】図11参照 11−(1) ゲート・パッド形成予定部分を覆っていたレジスト膜2
1を除去してゲート・パッド20Pを表出させる。 11−(2) イオン注入法を適用することに依り、イオン加速エネル
ギを5〔keV〕、ドーズ量を4×1014〔cm-2〕程度
としてAs+ の打ち込みを行ってエクステンション・ソ
ース領域22S及びエクステンション・ドレイン領域2
2Dを形成する。
11- (1) Resist film 2 covering portion where gate pad is to be formed
1 is removed to expose the gate pad 20P. 11- (2) By applying the ion implantation method, the ion acceleration energy is set to 5 [keV], the dose is set to about 4 × 10 14 [cm −2 ], and As + is implanted to extend the extension source region 22S. And extension drain region 2
Form 2D.

【0046】図12参照 12−(1) CVD法を適用することに依り、厚さ80〔nm〕のS
iO2 からなる絶縁膜を形成してから、エッチング・ガ
スをCF4 とするRIE法を適用することに依り、該絶
縁膜を異方性エッチングしてサイド・ウォール23Wと
する。
Referring to FIG. 12, 12- (1) S of 80 nm thick is formed by applying the CVD method.
After an insulating film made of iO 2 is formed, the insulating film is anisotropically etched to form a sidewall 23W by applying a RIE method using CF 4 as an etching gas.

【0047】12−(2) イオン注入法を適用することに依り、イオン加速エネル
ギを40〔keV〕程度、ドーズ量を2×1015〔c
m-2〕程度としてAs+ の打ち込みを行ってソース領域
24S及びドレイン領域24Dを形成する。
12- (2) By applying the ion implantation method, the ion acceleration energy is about 40 [keV] and the dose is 2 × 10 15 [c
m -2] performed As + implant to form the source region 24S and drain region 24D as about.

【0048】図13参照 13−(2) スパッタリング法、リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセス、エッチング・ガスをCl系ガスとするRI
E法を適用することに依り、厚さが例えば50〔nm〕
であるTiN及び厚さが例えば400〔nm〕であるA
lからなる電極25を形成し、コントロール・ゲート1
7とゲート・パッド20Pとを導電接続する。尚、ゲー
ト・パッド20Pはコントロール・ゲートとして作用す
るn+ 多結晶Siからなるサイド・ウォール20Wとも
結合している。
13- (2) A resist process in the sputtering method and the lithography technique, and RI in which the etching gas is Cl-based gas
By applying the E method, the thickness is, for example, 50 [nm].
And Ti having a thickness of, for example, 400 nm
1 is formed, and the control gate 1 is formed.
7 and the gate pad 20P. The gate pad 20P is also coupled to a side wall 20W made of n + polycrystalline Si that functions as a control gate.

【0049】前記の工程を経て作成した半導体記憶装置
に於いては、チャネル・ドーピングの関係から、シャロ
ウ・トレンチ側チャネル、即ち、第二のチャネル部分1
3Bの方がトンネル絶縁膜14Bが厚く形成されている
にも拘わらず、しきい値電圧は低くなっている。
In the semiconductor memory device manufactured through the above steps, the channel on the shallow trench side, that is, the second channel portion 1 is formed due to channel doping.
The threshold voltage of 3B is lower although the tunnel insulating film 14B is formed thicker.

【0050】この為、読み出し時のゲート電圧を第二の
チャネル部分13Bのしきい値電圧と基板上面側チャネ
ル、即ち、第一のチャネル部分13Aのしきい値電圧の
間の電圧値にすれば、第二のチャネル部分13Bのみに
電流が流れ、そして、第二のチャネル部分13B上のト
ンネル絶縁膜14Bは厚いのでフローティング・ゲート
15へのキャリヤのトンネルは発生せず、読み出し破壊
は起こらない。
Therefore, if the gate voltage at the time of reading is set to a voltage value between the threshold voltage of the second channel portion 13B and the channel on the substrate upper surface side, that is, the threshold voltage of the first channel portion 13A, Since the current flows only through the second channel portion 13B, and the tunnel insulating film 14B on the second channel portion 13B is thick, no carrier tunneling to the floating gate 15 occurs, and no read breakdown occurs.

【0051】また、書き込み時のゲート電圧を第一のチ
ャネル部分13Aのしきい値電圧に比較して高い電圧に
することで、第一のチャネル部分13Aと第二のチャネ
ル部分13Bの両方に電流が流れ、キャリヤは薄いトン
ネル絶縁膜14Aを介してフローティング・ゲート15
へトンネリングする。
Further, by setting the gate voltage at the time of writing to a voltage higher than the threshold voltage of the first channel portion 13A, current is supplied to both the first channel portion 13A and the second channel portion 13B. Flows, and the carrier flows through the floating gate 15 through the thin tunnel insulating film 14A.
To tunnel.

【0052】図14乃至図23は実施の形態2である半
導体記憶装置を製造する工程を説明する為の工程要所に
於ける半導体記憶装置を表す要部説明図であり、(A)
は要部平面、(B)は(A)の線X−Xに沿う要部切断
側面、(C)は(A)の線Y−Yに沿う要部切断側面を
示し、以下、これ等の図を参照しつつ説明するのである
が、実施の形態1の説明に於いて、図3乃至図6につい
て説明した工程は実施の形態2においても全く変わりな
いので説明を省略し、次の段階の工程から説明する。
FIGS. 14 to 23 are main part explanatory diagrams showing the semiconductor memory device in the main steps for explaining the steps of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment.
Is a main part plane, (B) is a main part cut side surface along line XX of (A), (C) is a main part cut side surface along line YY of (A). Although the description will be made with reference to the drawings, in the description of the first embodiment, the steps described with reference to FIGS. The steps will be described.

【0053】図14参照 14−(1) 熱酸化法を適用することに依り、Si半導体基板11の
表面及びシャロウ・トレンチの側面にキャリヤが直接ト
ンネリング可能な絶縁膜を形成するが、この際、シャロ
ウ・トレンチの側面、即ち、第二のチャネル部分13B
上で厚さが5〔nm〕程度の厚いトンネル絶縁膜26B
が形成されるようにする。
Referring to FIG. 14, 14- (1) By applying the thermal oxidation method, an insulating film is formed on the surface of the Si semiconductor substrate 11 and on the side surfaces of the shallow trenches so that carriers can be directly tunneled. Side surface of the shallow trench, that is, the second channel portion 13B
A thick tunnel insulating film 26B having a thickness of about 5 [nm]
Is formed.

【0054】14−(2) CVD法を適用することに依り、シャロウ・トレンチが
充分に埋め込まれる程度の厚さをもつn+ 多結晶Si層
27を形成する。
14- (2) By applying the CVD method, an n + polycrystalline Si layer 27 having a thickness enough to sufficiently fill the shallow trench is formed.

【0055】14−(3) エッチング・ガスをHBrとするRIE法を適用するこ
とに依り、厚いトンネル絶縁膜26Bの形成と同時にS
i半導体基板11の表面に形成された薄いトンネル絶縁
膜が表出するまで多結晶Si層27をエッチングする。
14- (3) By applying the RIE method using HBr as an etching gas, the thick tunnel insulating film 26B is formed and S
The polycrystalline Si layer 27 is etched until a thin tunnel insulating film formed on the surface of the i semiconductor substrate 11 is exposed.

【0056】14−(4) フッ酸系エッチング液中に浸漬してSi半導体基板11
の表面に形成された薄いトンネル絶縁膜を除去する。
14- (4) The Si semiconductor substrate 11 is immersed in a hydrofluoric acid-based etchant.
The thin tunnel insulating film formed on the surface of the substrate is removed.

【0057】図15参照 15−(1) 熱酸化法を適用することに依り、Si半導体基板11の
表面及びシャロウ・トレンチを埋めたn+ 多結晶Si層
27の表面に厚さが3〔nm〕程度の薄いトンネル絶縁
膜26Aを形成する。
15- (1) By applying the thermal oxidation method, the thickness of 3 nm is formed on the surface of the Si semiconductor substrate 11 and the surface of the n + polycrystalline Si layer 27 filling the shallow trench. ] Is formed.

【0058】15−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、シャロウ・トレンチを埋めたn+ 多結晶
Si層27に対応する開口28Aをもち、且つ、活性領
域を覆うレジスト層28を形成する。
15- (2) By applying a resist process in the lithography technique, an opening 28A corresponding to the n + polycrystalline Si layer 27 filling the shallow trench is provided, and the active region is covered. A resist layer 28 is formed.

【0059】図16参照 16−(1) フッ酸系エッチング液をエッチャントとするウエット・
エッチング法を適用することに依り、レジスト膜28を
マスクとして薄いトンネル絶縁膜26Aのエッチングを
行い、シャロウ・トレンチを埋めたn+ 多結晶Si層2
7を表出させる。
See FIG. 16. 16- (1) Wet / hydrofluoric acid etchant is used as an etchant.
By applying the etching method, the thin tunnel insulating film 26A is etched using the resist film 28 as a mask, and the n + polycrystalline Si layer 2 filling the shallow trench is formed.
Make 7 appear.

【0060】16−(2) レジスト膜28を除去してから、CVD法を適用するこ
とに依り、厚さが100〔nm〕程度のWからなるフロ
ーティング・ゲート29を形成する。
16- (2) After removing the resist film 28, a floating gate 29 made of W having a thickness of about 100 [nm] is formed by applying the CVD method.

【0061】図17参照 17−(1) CVD法を適用することに依り、Wからなるフローティ
ング・ゲート29上に厚さが10〔nm〕程度のTa2
5 からなるコントロール・ゲート絶縁膜30を形成す
る。
Referring to FIG. 17, 17- (1) Ta 2 having a thickness of about 10 [nm] is formed on floating gate 29 made of W by applying the CVD method.
A control gate insulating film 30 made of O 5 is formed.

【0062】17−(2) CVD法を適用することに依り、コントロール・ゲート
絶縁膜30上に厚さが100〔nm〕程度のn+ 多結晶
Siからなるコントロール・ゲート31を形成する。
17- (2) A control gate 31 made of n + polycrystalline Si having a thickness of about 100 [nm] is formed on the control gate insulating film 30 by applying the CVD method.

【0063】図18参照 18−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、埋め込みの絶縁層12から積層されて表
面に至るまでの部分をストライプのメサ状にする為のレ
ジスト・パターン32を形成する。
18- (1) By applying a resist process in the lithography technique, a portion from the buried insulating layer 12 to the surface thereof, which is laminated and reaches the surface, is formed into a mesa shape of a stripe. A resist pattern 32 is formed.

【0064】18−(2) エッチング・ガスをHBr(Si用)、CF4 (Ta2
5 用)、Cl2 (W用)とするRIE法を適用するこ
とに依り、コントロール・ゲート31の表面から埋め込
み絶縁層12の表面に達するエッチングを行う。
18- (2) HBr (for Si), CF 4 (Ta 2
Etching from the surface of the control gate 31 to the surface of the buried insulating layer 12 is performed by applying the RIE method of using O 5 (for O 5 ) and Cl 2 (for W).

【0065】図19参照 19−(1) メサ化エッチングのマスクとして用いたレジスト・パタ
ーン32を除去してから、CVD法を適用することに依
り、厚さが5〔nm〕程度のTa2 5 からなる絶縁層
33を形成する。
19- (1) After removing the resist pattern 32 used as a mask for the mesa-forming etching, Ta 2 O having a thickness of about 5 [nm] is obtained by applying a CVD method. An insulating layer 33 of 5 is formed.

【0066】19−(2) CVD法を適用することに依り、絶縁層33上に平坦な
部分に於ける厚さが80〔nm〕程度のn+ 多結晶Si
層34を形成する。
19- (2) By applying the CVD method, n + polycrystalline Si having a thickness of about 80 nm on a flat portion on the insulating layer 33
The layer 34 is formed.

【0067】図20参照 20−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ゲート・パッド形成予定部分を覆うレジ
スト膜35を形成する。
Referring to FIG. 20, 20- (1) A resist film 35 covering a portion where a gate pad is to be formed is formed by applying a resist process in lithography.

【0068】20−(2) エッチング・ガスをHBrとするRIE法を適用するこ
とに依り、n+ 多結晶Si層34の異方性エッチングを
行ってn+ 多結晶Siからなるサイド・ウォール34W
を形成する。尚、このサイド・ウォール34Wもコント
ロール・ゲートとして作用し、フローティング・ゲート
とソース・ドレインとのオーバラップを解消する役割を
果たすことは云うまでもない。また、基板11上及び絶
縁層12上に形成されたTa2 5 からなる絶縁層33
はそのまま残る。
20- (2) Anisotropic etching of the n + polycrystalline Si layer 34 is performed by applying the RIE method using HBr as an etching gas to form a side wall 34W made of n + polycrystalline Si.
To form It is needless to say that the side wall 34W also functions as a control gate and plays a role of eliminating the overlap between the floating gate and the source / drain. The insulating layer 33 made of Ta 2 O 5 formed on the substrate 11 and the insulating layer 12
Remains as is.

【0069】図21参照 21−(1) ゲート・パッド形成予定部分を覆っていたレジスト膜3
5を除去してゲート・パッド34Pを表出させる。
Referring to FIG. 21 21- (1) Resist film 3 covering a portion where a gate pad is to be formed
5 is removed to expose the gate pad 34P.

【0070】21−(2) イオン注入法を適用することに依り、イオン加速エネル
ギを5〔keV〕、ドーズ量を4×1014〔cm-2〕程度
としてAs+ の打ち込みを行ってエクステンション・ソ
ース領域36S及びエクステンション・ドレイン領域3
6Dを形成する。
[0070] 21- (2) depending on applying an ion implantation method, an ion acceleration energy 5 [keV], extension performs As + implantation as 4 × 10 14 [cm -2] about the dose Source region 36S and extension / drain region 3
Form 6D.

【0071】図22参照 22−(1) CVD法を適用することに依り、厚さ80〔nm〕のS
iO2 からなる絶縁膜を形成してから、エッチング・ガ
スをCF4 とするRIE法を適用することに依り、該絶
縁膜を異方性エッチングしてサイド・ウォール37Wと
する。この際、基板11上に在ったTa2 5 らなる絶
縁層33はSiO2 と共に除去される。
See FIG. 22. 22- (1) By applying the CVD method, an 80 nm thick S
After an insulating film made of iO 2 is formed, the insulating film is anisotropically etched to form a side wall 37W by applying a RIE method using CF 4 as an etching gas. At this time, the insulating layer 33 made of Ta 2 O 5 on the substrate 11 is removed together with the SiO 2 .

【0072】22−(2) イオン注入法を適用することに依り、イオン加速エネル
ギを40〔keV〕程度、ドーズ量を2×1015〔c
m-2〕程度としてAs+ の打ち込みを行ってソース領域
38S及びドレイン領域38Dを形成する。
22- (2) By applying the ion implantation method, the ion acceleration energy is about 40 [keV] and the dose is 2 × 10 15 [c
m -2] performed As + implant to form the source region 38S and drain region 38D as about.

【0073】図23参照 23−(2) スパッタリング法、リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセス、エッチング・ガスをCl2 系ガスとするR
IE法を適用することに依り、厚さが50〔nm〕程度
のTiN及び厚さが400〔nm〕程度のAlからなる
電極39を形成してコントロール・ゲート31とゲート
・パッド34Pとを導電接続する。尚、ゲート・パッド
34Pはコントロール・ゲートとして作用するn+ 多結
晶Siからなるサイド・ウォール34Wとも結合してい
る。
Referring to FIG. 23, 23- (2) a resist process in a sputtering method and a lithography technique, and R in which an etching gas is a Cl 2 -based gas.
By applying the IE method, an electrode 39 made of TiN having a thickness of about 50 [nm] and Al having a thickness of about 400 [nm] is formed, and the control gate 31 and the gate pad 34P are electrically connected. Connecting. The gate pad 34P is also connected to a side wall 34W made of n + polycrystalline Si that functions as a control gate.

【0074】前記の工程を経て作成した実施の形態2の
半導体記憶装置に於いては、基板上面側チャネル、即
ち、第一のチャネル部分13Aに対向するフローティン
グ・ゲート29の材料としてWが用いられている。
In the semiconductor memory device according to the second embodiment formed through the above steps, W is used as the material of the floating gate 29 facing the channel on the upper surface of the substrate, ie, the first channel portion 13A. ing.

【0075】このようにした場合、SiとWとの仕事関
数の違いから、第一のチャネル部分13A及びシャロウ
・トレンチ側チャネル、即ち、第二のチャネル部分13
Bのドーピング・プロファイルが全く同じであっても、
第一のチャネル部分13Aに於けるしきい値電圧の方が
高くなる。
In this case, due to the difference in work function between Si and W, the first channel portion 13A and the shallow trench side channel, that is, the second channel portion 13A are formed.
Even if the doping profile of B is exactly the same,
The threshold voltage in the first channel portion 13A becomes higher.

【0076】従って、実施の形態1に関し、図6につい
て説明したチャネル・ドーピングの手段を実施の形態2
に於いても適用し、第一のチャネル部分13Aと第二の
チャネル部分13Bとのドーピング・プロファイルを異
ならせた場合には、実施の形態2の半導体記憶装置は、
実施の形態1の半導体記憶装置に比較し、しきい値電圧
の違いは大きくなって動作マージンが大きくなる。
Therefore, with respect to the first embodiment, the channel doping means described with reference to FIG.
In the case where the first channel portion 13A and the second channel portion 13B have different doping profiles, the semiconductor memory device of the second embodiment is
Compared with the semiconductor memory device of the first embodiment, the difference in threshold voltage is larger and the operation margin is larger.

【0077】本発明に於いては、前記説明した実施の形
態を含め、多くの形態で実施することができ、以下、そ
れを付記として例示する。
The present invention can be embodied in many forms, including the above-described embodiment, and will be exemplified below as additional notes.

【0078】(付記1)ソース(例えばソース領域24
S)及びドレイン(例えばドレイン領域24D)間に在
って情報の書き込み及び消去を行う際に作用しチャネル
・ドーピングが施された第一のチャネル部分(例えば第
一のチャネル部分13A)と、該第一のチャネル部分を
覆い且つキャリヤが直接トンネリング可能な厚さをもつ
第一のトンネル絶縁膜(例えば第一のトンネル絶縁膜1
4A)と、ソース及びドレイン間に在って情報の読み出
しを行う際に作用し該第一のチャネル部分に比較して低
濃度にドーピングが施された第二のチャネル部分(例え
ば第二のチャネル部分13B)と、該第二のチャネル部
分を覆い且つ該第一のトンネル絶縁膜に比較して厚い第
二のトンネル絶縁膜(例えば第二のトンネル絶縁膜14
B)と、該第一及び第二のトンネル絶縁膜上に形成され
たフローティング・ゲート(例えばフローティング・ゲ
ート15)と、該フローティング・ゲート上にコントロ
ール・ゲート絶縁膜(例えばコントロール・ゲート絶縁
膜16)を介して形成されたコントロール・ゲート(例
えばコントロール・ゲート17)とを備えてなることを
特徴とする半導体記憶装置。(1)
(Appendix 1) Source (for example, source region 24)
S) and a first channel portion (for example, the first channel portion 13A) which is provided between the drain (for example, the drain region 24D) and which is used for writing and erasing information and which is channel-doped; A first tunnel insulating film (for example, the first tunnel insulating film 1) having a thickness covering the first channel portion and having a thickness capable of directly tunneling the carrier;
4A) and a second channel portion (e.g., a second channel portion) which acts between the source and the drain to read information and is lightly doped compared to the first channel portion. A portion 13B) and a second tunnel insulating film (for example, the second tunnel insulating film 14) which covers the second channel portion and is thicker than the first tunnel insulating film.
B), a floating gate (eg, floating gate 15) formed on the first and second tunnel insulating films, and a control gate insulating film (eg, control gate insulating film 16) on the floating gate. And a control gate (for example, control gate 17) formed through the semiconductor memory device. (1)

【0079】(付記2)ソース及びドレイン間に在って
情報の書き込み及び消去を行う際に作用する第一のチャ
ネル部分と、該第一のチャネル部分を覆い且つキャリヤ
が直接トンネリング可能な厚さをもつ第一のトンネル絶
縁膜と、ソース及びドレイン間に在って情報の読み出し
を行う際に作用する第二のチャネル部分と、該第二のチ
ャネル部分を覆い且つ該第一のトンネル絶縁膜に比較し
て厚い第二のトンネル絶縁膜と、該第一及び第二のトン
ネル絶縁膜上に形成されて該第一のトンネル絶縁膜上に
在る部分と該第二のトンネル絶縁膜上に在る部分とが仕
事関数を異にする材料(例えばWとSi)で構成され第
一のチャネル部分のしきい値電圧が第二のチャネル部分
のしきい値電圧に比較して大きいフローティング・ゲー
トと、該フローティング・ゲート上にコントロール・ゲ
ート絶縁膜を介して形成されたコントロール・ゲートと
を備えてなることを特徴とする半導体記憶装置。(2)
(Supplementary Note 2) A first channel portion between the source and the drain, which acts when writing and erasing information, and a thickness covering the first channel portion and allowing the carrier to directly tunnel. A first tunnel insulating film between the source and the drain, the second channel portion acting when reading information, and the first tunnel insulating film covering the second channel portion. A second tunnel insulating film thicker than the first tunnel insulating film, a portion formed on the first and second tunnel insulating films and located on the first tunnel insulating film and on the second tunnel insulating film. A floating gate in which the first portion is made of a material having a different work function (for example, W and Si) and the threshold voltage of the first channel portion is higher than the threshold voltage of the second channel portion; And the float The semiconductor memory device characterized by comprising a control gate formed over the control gate insulating film on the ring gate. (2)

【0080】(付記3)該第一のチャネル部分が基板上
面に在り、且つ、該第二のチャネル部分が該基板上面に
連なるシャロウ・トレンチの側面に在ることを特徴とす
る(付記1)或いは(付記2)記載の半導体記憶装置。
(3)
(Supplementary Note 3) The first channel portion is located on the upper surface of the substrate, and the second channel portion is located on the side surface of a shallow trench connected to the upper surface of the substrate (Supplementary Note 1). Alternatively, the semiconductor memory device according to (Supplementary Note 2).
(3)

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明に依る半導体記憶装置に於いて
は、書き込み時及び消去時に電流が流れるチャネルはし
きい値電圧が高く、且つ、トンネル絶縁膜は薄くしてあ
り、そして、読み出し時に電流が流れるチャネルはしき
い値電圧が低く、且つ、トンネル絶縁膜は厚くしてある
ことが基本になっている。
In the semiconductor memory device according to the present invention, the channel through which a current flows at the time of writing and erasing has a high threshold voltage, the tunnel insulating film is thin, and the current flows at the time of reading. It is based on that the channel through which the current flows has a low threshold voltage and the tunnel insulating film has a large thickness.

【0082】前記構成を採ることに依り、薄いトンネル
絶縁膜をもつチャネルの作用で比較的低い電圧で書き込
み及び消去を行うことができ、しかも、読み出しには厚
いトンネル絶縁膜をもつチャネルが作用するので、読み
出し破壊に結び付くような誤書き込みは生じない。
By employing the above configuration, writing and erasing can be performed at a relatively low voltage by the action of the channel having the thin tunnel insulating film, and the channel having the thick tunnel insulating film acts for reading. Therefore, an erroneous write that leads to read destruction does not occur.

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

【図1】本発明の原理を説明する為の半導体記憶装置を
表す要部説明図である。
FIG. 1 is an essential part explanatory view showing a semiconductor memory device for explaining a principle of the present invention;

【図2】図1に見られる半導体記憶装置の動作を説明す
る為の要部切断側面図である。
FIG. 2 is a fragmentary side view for explaining the operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 1;

【図3】実施の形態1である半導体記憶装置を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置を
表す要部説明図である。
FIG. 3 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図4】実施の形態1である半導体記憶装置を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置を
表す要部説明図である。
FIG. 4 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図5】実施の形態1である半導体記憶装置を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置を
表す要部説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a main part of the semiconductor memory device in a process key point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図6】実施の形態1である半導体記憶装置を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置を
表す要部説明図である。
FIG. 6 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図7】実施の形態1である半導体記憶装置を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置を
表す要部切断側面図である。
FIG. 7 is a fragmentary side view showing the semiconductor memory device at a key step in the process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図8】実施の形態1である半導体記憶装置を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置を
表す要部説明図である。
FIG. 8 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for explaining a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図9】実施の形態1である半導体記憶装置を製造する
工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置を
表す要部説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a main part of the semiconductor memory device in a process key point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図10】実施の形態1である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
10 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device at a key step in the process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment; FIG.

【図11】実施の形態1である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a main part of the semiconductor memory device in a process key point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図12】実施の形態1である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 12 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for explaining a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図13】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 13 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device at a key step in the process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図14】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a main part of a semiconductor memory device in a process key point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図15】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 15 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図16】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 16 is an essential part explanatory view showing a semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図17】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 17 is an essential part explanatory view showing a semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図18】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 18 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device at a key step in the process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図19】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 19 is an essential part explanatory view showing a semiconductor memory device in a process essential point for explaining a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図20】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 20 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図21】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 21 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device at a key step in the process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図22】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 22 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図23】実施の形態2である半導体記憶装置を製造す
る工程を説明する為の工程要所に於ける半導体記憶装置
を表す要部説明図である。
FIG. 23 is an essential part explanatory view showing the semiconductor memory device in a process essential point for describing a process of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment;

【図24】薄いトンネル酸化膜をもつフローティング・
ゲート・メモリを表す要部切断側面図である。
FIG. 24 shows a floating tunnel having a thin tunnel oxide film.
It is a principal part cut-away side view showing a gate memory.

【図25】フローティング・ゲート・メモリの動作を説
明する為の線図である。
FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of the floating gate memory;

【図26】読み出し破壊を説明する為のエネルギ・バン
ド・ダイヤグラムである。
FIG. 26 is an energy band diagram for explaining read destruction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 11A シャロウ・トレンチ 12 絶縁層 13A 第一のチャネル部分 13B 第二のチャネル部分 14A 薄いトンネル絶縁膜(第一のトンネル絶縁膜) 14B 厚いトンネル絶縁膜(第二のトンネル絶縁膜) 15 フローティング・ゲート 16 コントロール・ゲート絶縁膜 17 コントロール・ゲート 18 レジスト層 19 絶縁層 20 n+ 多結晶Si層 20P ゲート・パッド 20W サイド・ウォール 21 レジスト膜 22S エクステンション・ソース領域 22D エクステンション・ドレイン領域 23W サイド・ウォール 24S ソース領域 24D ドレイン領域 25 コントロール・ゲート・コンタクト電極Reference Signs List 11 substrate 11A shallow trench 12 insulating layer 13A first channel portion 13B second channel portion 14A thin tunnel insulating film (first tunnel insulating film) 14B thick tunnel insulating film (second tunnel insulating film) 15 floating Gate 16 Control gate insulating film 17 Control gate 18 Resist layer 19 Insulating layer 20 n + Polycrystalline Si layer 20P Gate pad 20W Side wall 21 Resist film 22S Extension source region 22D Extension drain region 23W Side wall 24S Source region 24D Drain region 25 Control gate contact electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ソース及びドレイン間に在って情報の書き
込み及び消去を行う際に作用しチャネル・ドーピングが
施された第一のチャネル部分と、 該第一のチャネル部分を覆い且つキャリヤが直接トンネ
リング可能な厚さをもつ第一のトンネル絶縁膜と、 ソース及びドレイン間に在って情報の読み出しを行う際
に作用し該第一のチャネル部分に比較して低濃度にドー
ピングが施された第二のチャネル部分と、 該第二のチャネル部分を覆い且つ該第一のトンネル絶縁
膜に比較して厚い第二のトンネル絶縁膜と、 該第一及び第二のトンネル絶縁膜上に形成されたフロー
ティング・ゲートと、 該フローティング・ゲート上にコントロール・ゲート絶
縁膜を介して形成されたコントロール・ゲートとを備え
てなることを特徴とする半導体記憶装置。
A first channel portion which is provided between a source and a drain and which is used for writing and erasing information and which is channel-doped, and which covers the first channel portion and is directly connected to a carrier. A first tunnel insulating film having a thickness capable of being tunneled and having a lower concentration than the first channel portion, acting between the source and the drain to read information; A second channel portion, a second tunnel insulating film covering the second channel portion and being thicker than the first tunnel insulating film, and formed on the first and second tunnel insulating films. A floating gate, and a control gate formed on the floating gate with a control gate insulating film interposed therebetween.
【請求項2】ソース及びドレイン間に在って情報の書き
込み及び消去を行う際に作用する第一のチャネル部分
と、 該第一のチャネル部分を覆い且つキャリヤが直接トンネ
リング可能な厚さをもつ第一のトンネル絶縁膜と、 ソース及びドレイン間に在って情報の読み出しを行う際
に作用する第二のチャネル部分と、 該第二のチャネル部分を覆い且つ該第一のトンネル絶縁
膜に比較して厚い第二のトンネル絶縁膜と、 該第一及び第二のトンネル絶縁膜上に形成されて該第一
のトンネル絶縁膜上に在る部分と該第二のトンネル絶縁
膜上に在る部分とが仕事関数を異にする材料で構成され
第一のチャネル部分のしきい値電圧が第二のチャネル部
分のしきい値電圧に比較して大きいフローティング・ゲ
ートと、 該フローティング・ゲート上にコントロール・ゲート絶
縁膜を介して形成されたコントロール・ゲートとを備え
てなることを特徴とする半導体記憶装置。
2. A first channel portion between a source and a drain, which acts when writing and erasing information, and has a thickness covering the first channel portion and allowing a carrier to directly tunnel. A first tunnel insulating film, a second channel portion between the source and the drain, which operates when reading information, and covers the second channel portion and is compared with the first tunnel insulating film. A thick second tunnel insulating film; a portion formed on the first and second tunnel insulating films and located on the first tunnel insulating film; and a portion located on the second tunnel insulating film. A floating gate, wherein the threshold voltage of the first channel portion is higher than the threshold voltage of the second channel portion; Conte The semiconductor memory device characterized by comprising a control gate formed over the Lumpur gate insulating film.
【請求項3】該第一のチャネル部分が基板上面に在り、
且つ、該第二のチャネル部分が該基板上面に連なるシャ
ロウ・トレンチの側面に在ることを特徴とする請求項1
或いは請求項2記載の半導体記憶装置。
3. The method according to claim 2, wherein the first channel portion is on a top surface of the substrate,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second channel portion is on a side surface of a shallow trench connected to the upper surface of the substrate.
Alternatively, the semiconductor memory device according to claim 2.
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