JP2002270784A - Nonvolatile storage device and method of manufacturing the same - Google Patents
Nonvolatile storage device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性記憶装置
およびその製造方法に関するものである。The present invention relates to a nonvolatile memory device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、メモリトランジスタと、このメモ
リトランジスタに直列接続された選択トランジスタとを
有するメモリセルがマトリクス状に配置された不揮発性
記憶装置の回路構成としては、例えば特開平5−160
149号公報に開示されたものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a circuit configuration of a nonvolatile memory device in which memory cells each having a memory transistor and a selection transistor connected in series to this memory transistor are arranged in a matrix, for example,
No. 149 is disclosed.
【0003】図5に、上述の回路構成を示す電気回路図
を示す。前記不揮発性記憶装置は、マトリクス状に配置
された複数のメモリセルMCmn,…,MC
m+1n+1,…を備えている。前記各メモリセルMC
mn,…,MCm+1n+1,…には、強誘電体ゲート
型のトランジスタであるメモリトランジスタMTrと、
このメモリトランジスタMTrを選択する選択トランジ
スタSTrとを設けている。そして、同一行のメモリセ
ルMCmn,…,MCm+1n+1,…においては、各
選択トランジスタSTrのゲートがワードラインWm,
Wm+1,…で共通に接続され、各メモリトランジスタ
MTrのゲートが制御ゲートラインCGLm,CGL
m+1,…で共通に接続されている。一方、前記ワード
ラインWm,Wm+1,…に交差する方向に整列してい
るメモリセルMCmn,…,MCm+1n+1,…、つ
まり同一列のメモリセルMCmn,…,MC
m+1n+1,…においては、各選択トランジスタST
rのドレインがBLn,BLn+1,…で共通に接続さ
れ、各メモリトランジスタMTrのソースがソースライ
ンSLn,SLn+ 1,…で共通に接続されている。な
お、前記ソースラインSLn,SLn+1,…は基板に
も接続している。FIG. 5 is an electric circuit diagram showing the above-mentioned circuit configuration. The nonvolatile memory device includes a plurality of memory cells MC mn ,..., MC arranged in a matrix.
m + 1n + 1 ,... Each of the memory cells MC
mn ,..., MC m + 1n + 1 ,... include a memory transistor MTr which is a ferroelectric gate type transistor,
A selection transistor STr for selecting the memory transistor MTr is provided. In the memory cells MC mn ,..., MC m + 1n + 1 ,... In the same row, the gate of each select transistor STr is connected to the word line W m ,.
, Wm + 1 ,..., And the gate of each memory transistor MTr is connected to a control gate line CGL m , CGL.
are connected in common by m + 1 ,. On the other hand, the memory cells MC mn ,..., MC m + 1n + 1 ,... Aligned in the direction crossing the word lines W m , W m + 1 ,.
, m + 1n + 1 ,..., each selection transistor ST
The drain of r is commonly connected by BL n , BL n + 1 ,..., and the source of each memory transistor MTr is commonly connected by source lines SL n , SL n + 1 ,. The source lines SL n , SL n + 1 ,... Are also connected to the substrate.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述したような不揮発
性記憶装置としては、浮遊ゲート構造のEEPROM
(電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ:Electric
ally Erasable and Programmable Read Only Memory)
が実用化されている。As a nonvolatile memory device as described above, an EEPROM having a floating gate structure is used.
(Electrically erasable writable read-only memory: Electric
ally Erasable and Programmable Read Only Memory)
Has been put to practical use.
【0005】図6に、一例の浮遊ゲート構造のEEPR
OMメモリセルの断面図を示す。前記浮遊ゲート構造の
EEPROMメモリセルでは、p型半導体基板51と、
このp型半導体基板51に形成されたn+層52A,5
2Bと、これらのn+層52A,52B間上に絶縁膜5
3を介して形成された浮遊ゲート電極55と、この浮遊
ゲート電極55上に絶縁膜54を介して形成された制御
ゲート電極56とによりメモリトランジスタを構成して
いる。また、前記P型半導体基板51と、このp型半導
体基板51に形成されたn+層52B,52Cと、これ
らのn+層52B,52C間上に絶縁膜57を介して形
成された選択ゲート電極58とにより選択トランジスタ
を構成している。FIG. 6 shows an example of an EEPR having a floating gate structure.
1 shows a cross-sectional view of an OM memory cell. In the EEPROM memory cell having the floating gate structure, a p-type semiconductor substrate 51;
The n + layers 52A, 5A formed on the p-type semiconductor substrate 51
2B and an insulating film 5 between these n + layers 52A and 52B.
A floating gate electrode 55 formed via the gate electrode 3 and a control gate electrode 56 formed on the floating gate electrode 55 via an insulating film 54 constitute a memory transistor. Further, the P-type semiconductor substrate 51, the n + layers 52B and 52C formed on the p-type semiconductor substrate 51, and a selection gate formed between the n + layers 52B and 52C via an insulating film 57. The electrode 58 forms a selection transistor.
【0006】このような浮遊ゲート構造のEEPROM
では、メモリトランジスタおよび選択トランジスタを形
成する際、メモリトランジスタ,選択トランジスタの各
ゲートパターンをマスクとして不純物をイオン注入する
ことで、メモリトランジスタ,選択トランジスタのソー
ス・ドレイン領域を自己整合的に形成している。これに
より、前記メモリトランジスタ,選択トランジスタの高
集積化が可能になっている。An EEPROM having such a floating gate structure
Then, when forming the memory transistor and the selection transistor, the source / drain regions of the memory transistor and the selection transistor are formed in a self-aligned manner by ion-implanting impurities using each gate pattern of the memory transistor and the selection transistor as a mask. I have. Thereby, high integration of the memory transistor and the selection transistor is enabled.
【0007】ところが、前記メモリトランジスタとして
強誘電体ゲート型のトランジスタを用いた場合、そのト
ランジスタの強誘電体ゲートを形成した後に、ソース・
ドレイン領域の不純物に対して活性化アニールが行われ
るため、強誘電体ゲートの強誘電体膜を構成する金属元
素の一部が半導体基板中に拡散して、強誘電体膜の膜特
性が劣化する。その上、前記強誘電体ゲートに熱応力が
生じることにより、クラックが発生して、強誘電体ゲー
トの形状が変化してしまう。その結果、前記強誘電体ゲ
ート型のトランジスタの特性が劣化してしまうという問
題がある。However, when a ferroelectric gate type transistor is used as the memory transistor, after forming a ferroelectric gate of the transistor, a source gate
Since activation annealing is performed on the impurities in the drain region, some of the metal elements constituting the ferroelectric film of the ferroelectric gate diffuse into the semiconductor substrate, and the film characteristics of the ferroelectric film deteriorate. I do. In addition, when thermal stress is generated in the ferroelectric gate, cracks are generated and the shape of the ferroelectric gate changes. As a result, there is a problem that the characteristics of the ferroelectric gate type transistor are deteriorated.
【0008】また、前記選択トランジスタとして、従来
のゲート酸化膜を用いたMOS(Metal Oxide Semicond
uctor)トランジスタの代わりに高誘電体ゲート型のト
ランジスタを用いた場合、上述のメモリトランジスタの
場合と同様に、高誘電体膜の膜特性の劣化、および、高
誘電体ゲートの形状変化が生じてしまう。Further, as the selection transistor, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) using a conventional gate oxide film is used.
uctor) When a high-dielectric gate transistor is used instead of a transistor, deterioration of the film characteristics of the high-dielectric film and a change in the shape of the high-dielectric gate occur as in the case of the memory transistor described above. I will.
【0009】そこで、本発明の課題は、トランジスタ特
性の劣化を阻止することができる不揮発性記憶装置およ
びその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nonvolatile memory device capable of preventing deterioration of transistor characteristics and a method of manufacturing the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の不揮発性記憶装置は、メモリトランジスタ
と、このメモリトランジスタに接続された選択トランジ
スタとを有するメモリセルを備えた不揮発性記憶装置に
おいて、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板の
表面層に形成され、第2導電型の不純物拡散領域から成
る前記メモリトランジスタのソース領域と、前記メモリ
トランジスタのソース領域と間隔をあけて前記半導体基
板の表面層に形成され、前記メモリトランジスタのドレ
イン領域であり、且つ、前記選択トランジスタのソース
領域である第2導電型の接続不純物拡散領域と、前記接
続不純物拡散領域と間隔をあけて前記半導体基板の表面
層に形成され、第2導電型の不純物拡散領域から成る前
記選択トランジスタのドレイン領域と、前記半導体基板
の表面上に形成され、前記メモリトランジスタのソース
領域と前記接続不純物拡散領域との間の上方に位置する
トレンチを有する層間絶縁膜とを備え、前記トレンチは
前記層間絶縁膜を貫通していて、前記メモリトランジス
タは、前記トレンチの側面および前記トレンチの底面に
沿うように形成され、且つ、不純物を活性化させるため
の熱処理が行われた後に形成されたゲート領域を具備
し、前記選択トランジスタは、前記接続不純物拡散領域
と前記選択トランジスタのドレイン領域との間の上方に
位置するように形成されたゲート領域を具備しているこ
とを特徴としている。According to one aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile memory device including a memory cell having a memory transistor and a select transistor connected to the memory transistor. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a source region of the memory transistor formed on a surface layer of the semiconductor substrate and formed of an impurity diffusion region of a second conductivity type, and an interval between a source region of the memory transistor and A second conductive type connection impurity diffusion region that is formed in a surface layer of the semiconductor substrate, is a drain region of the memory transistor, and is a source region of the selection transistor, and is spaced apart from the connection impurity diffusion region. The select transistor formed on a surface layer of the semiconductor substrate and including a second conductivity type impurity diffusion region; A drain region, and an interlayer insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and having a trench located above between a source region of the memory transistor and the connection impurity diffusion region; Penetrating a film, the memory transistor includes a gate region formed along a side surface of the trench and a bottom surface of the trench, and formed after a heat treatment for activating impurities is performed; The selection transistor includes a gate region formed above the connection impurity diffusion region and a drain region of the selection transistor.
【0011】前記構成の不揮発性記憶装置によれば、前
記メモリトランジスタのゲート領域は、不純物を活性化
させるための熱処理が行れた後に形成されているから、
メモリトランジスタのゲート領域に設ける例えば強誘電
体膜の金属元素の一部が熱処理によって半導体基板中に
拡散せず、熱応力によるクラックが例えばその強誘電体
膜に生じない。したがって、前記メモリトランジスタに
おけるトランジスタ特性の劣化を阻止することができ
る。According to the nonvolatile memory device having the above structure, the gate region of the memory transistor is formed after the heat treatment for activating the impurity is performed.
For example, part of the metal element of the ferroelectric film provided in the gate region of the memory transistor does not diffuse into the semiconductor substrate by the heat treatment, and cracks due to thermal stress do not occur in the ferroelectric film, for example. Therefore, deterioration of transistor characteristics of the memory transistor can be prevented.
【0012】本明細書において、第1導電型とは、P型
またはN型を意味する。また、第2導電型とは、第1導
電型がP型の場合はN型、N型の場合はP型を意味す
る。In this specification, the first conductivity type means P type or N type. The second conductivity type means N-type when the first conductivity type is P-type, and P-type when the first conductivity type is N-type.
【0013】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記メ
モリトランジスタのソース領域に比べて低不純物濃度の
第2導電型の不純物拡散領域が、前記メモリトランジス
タのソース領域に隣接するように前記トレンチの側面近
傍に形成されていると共に、前記接続不純物拡散領域に
比べて低不純物濃度の第2導電型の不純物拡散領域が、
前記接続不純物拡散領域に隣接するように前記トレンチ
の側面近傍に形成されている。[0013] In one embodiment of the present invention, the second conductive type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the source region of the memory transistor is adjacent to the source region of the memory transistor. A second conductivity type impurity diffusion region formed near the side surface and having a lower impurity concentration than the connection impurity diffusion region;
The trench is formed near the side surface of the trench so as to be adjacent to the connection impurity diffusion region.
【0014】前記一実施形態の不揮発性記憶装置によれ
ば、前記メモリトランジスタのソース領域に比べて低不
純物濃度の第2導電型の不純物拡散領域がメモリトラン
ジスタのソース領域に隣接すると共に、接続不純物拡散
領域に比べて低不純物濃度の第2導電型の不純物拡散領
域が接続不純物拡散領域に隣接するから、LDD(Ligh
tly Doped Drain)構造と同様の効果を奏し、メモリト
ランジスタの高耐圧化を実現することができる。According to the non-volatile memory device of one embodiment, the impurity diffusion region of the second conductivity type having a lower impurity concentration than the source region of the memory transistor is adjacent to the source region of the memory transistor and the connection impurity. Since the impurity diffusion region of the second conductivity type having a lower impurity concentration than the diffusion region is adjacent to the connection impurity diffusion region, the LDD (Ligh
The same effect as that of the tly-doped drain structure can be achieved, and a high breakdown voltage of the memory transistor can be realized.
【0015】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記メ
モリトランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基
板の表面上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜
上に形成された制御ゲート電極とがある。In one embodiment, a ferroelectric film formed on a surface of the semiconductor substrate and a control film formed on the ferroelectric film are formed in the gate region of the memory transistor. There is a gate electrode.
【0016】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記メ
モリトランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基
板の表面上に形成されたバッファー誘電体膜と、前記バ
ッファー誘電体膜上に形成された強誘電体膜と、前記強
誘電体膜上に形成された制御ゲート電極とがある。In one embodiment, a buffer dielectric film formed on a surface of the semiconductor substrate and a strong dielectric formed on the buffer dielectric film are provided in the gate region of the memory transistor. There is a dielectric film and a control gate electrode formed on the ferroelectric film.
【0017】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記メ
モリトランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基
板の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート領
域絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲ
ート電極上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜
上に形成された制御ゲート電極とがある。In one embodiment, the gate region of the memory transistor includes a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and a floating gate formed on the gate region insulating film. An electrode; a ferroelectric film formed on the floating gate electrode; and a control gate electrode formed on the ferroelectric film.
【0018】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記メ
モリトランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基
板の表面上に形成されたトンネル絶縁膜と、前記トンネ
ル絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲ
ート電極上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成
された制御ゲート電極とがある。In one embodiment, in the nonvolatile memory device, a tunnel insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and a floating gate electrode formed on the tunnel insulating film are provided in the gate region of the memory transistor. And an insulating film formed on the floating gate electrode, and a control gate electrode formed on the insulating film.
【0019】また、本発明の不揮発性記憶装置は、メモ
リトランジスタと、このメモリトランジスタに接続され
た選択トランジスタとを有するメモリセルを備えた不揮
発性記憶装置において、第1導電型の半導体基板と、前
記半導体基板の表面層に形成され、第2導電型の不純物
拡散領域から成る前記メモリトランジスタのソース領域
と、前記メモリトランジスタのソース領域と間隔をあけ
て前記半導体基板の表面層に形成され、前記メモリトラ
ンジスタのドレイン領域であり、且つ、前記選択トラン
ジスタのソース領域である第2導電型の接続不純物拡散
領域と、前記接続不純物拡散領域と間隔をあけて前記半
導体基板の表面層に形成され、第2導電型の不純物拡散
領域から成る前記選択トランジスタのドレイン領域と、
前記半導体基板の表面上に形成され、前記接続不純物拡
散領域と前記選択トランジスタのドレイン領域との間の
上方に位置するトレンチを有する層間絶縁膜とを備え、
前記トレンチは前記層間絶縁膜を貫通していて、前記メ
モリトランジスタは、前記メリトランジスタのソース領
域と前記接続不純物拡散領域との間の上方に位置するよ
うに形成されたゲート領域を具備し、前記選択トランジ
スタは、前記トレンチの側面および前記トレンチの底面
に沿うように形成され、且つ、不純物を活性化させるた
めの熱処理が行われた後に形成されたゲート領域を具備
していることを特徴としている。Further, the nonvolatile storage device of the present invention is a nonvolatile storage device comprising a memory cell having a memory transistor and a selection transistor connected to the memory transistor, wherein the semiconductor substrate of the first conductivity type comprises: A source region of the memory transistor formed on a surface layer of the semiconductor substrate, the source region including a second conductivity type impurity diffusion region, and a source region of the memory transistor; A second conductive type connection impurity diffusion region that is a drain region of a memory transistor and a source region of the selection transistor, and is formed on a surface layer of the semiconductor substrate at an interval from the connection impurity diffusion region; A drain region of the select transistor comprising a two-conductivity-type impurity diffusion region;
An interlayer insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and having a trench located above between the connection impurity diffusion region and a drain region of the select transistor;
The trench penetrates the interlayer insulating film, and the memory transistor includes a gate region formed to be located above a source region and a connection impurity diffusion region of the transistor. The select transistor is formed along a side surface of the trench and a bottom surface of the trench, and has a gate region formed after a heat treatment for activating impurities is performed. .
【0020】前記構成の不揮発性記憶装置によれば、前
記選択トランジスタのゲート領域は、不純物を活性化さ
せるための熱処理が行われた後に形成されているから、
選択トランジスタのゲート領域に設ける例えば高誘電体
膜の金属元素の一部が熱処理によって半導体基板中に拡
散せず、熱応力によるクラックが例えばその高誘電体膜
に生じない。したがって、前記選択トランジスタにおけ
るトランジスタ特性の劣化を阻止することができる。According to the nonvolatile memory device having the above configuration, the gate region of the select transistor is formed after the heat treatment for activating the impurity is performed.
For example, part of the metal element of the high dielectric film provided in the gate region of the select transistor does not diffuse into the semiconductor substrate by the heat treatment, and cracks due to thermal stress do not occur in the high dielectric film, for example. Therefore, it is possible to prevent the transistor characteristics of the selection transistor from deteriorating.
【0021】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記接
続不純物拡散領域に比べて低不純物濃度の第2導電型の
不純物拡散領域が、前記接続不純物拡散領域に隣接する
ように前記トレンチの側面近傍に形成されていると共
に、前記選択トランジスタのドレイン領域に比べて低不
純物濃度の第2導電型の不純物拡散領域が、前記選択ト
ランジスタのドレイン領域に隣接するように前記トレン
チの側面近傍に形成されている。In one embodiment, the second conductivity type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the connection impurity diffusion region is adjacent to the side surface of the trench so as to be adjacent to the connection impurity diffusion region. And a second conductivity type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the drain region of the select transistor is formed near the side surface of the trench so as to be adjacent to the drain region of the select transistor. I have.
【0022】前記一実施形態の不揮発性記憶装置によれ
ば、前記接続不純物拡散領域に比べて低不純物濃度の第
2導電型の不純物拡散領域が接続不純物拡散領域に隣接
すると共に、前記選択トランジスタのドレイン領域に比
べて低不純物濃度の第2導電型の不純物拡散領域が選択
トランジスタのドレイン領域に隣接しているから、LD
D構造と同様の効果を奏し、選択トランジスタの高耐圧
化を実現することができる。According to the nonvolatile memory device of the embodiment, the second conductivity type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the connection impurity diffusion region is adjacent to the connection impurity diffusion region, Since the impurity diffusion region of the second conductivity type having a lower impurity concentration than the drain region is adjacent to the drain region of the selection transistor, LD
The same effect as that of the D structure can be obtained, and a high breakdown voltage of the selection transistor can be realized.
【0023】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記選
択トランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基板
の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁
膜上に形成された選択ゲート電極とがある。In one embodiment, the gate region of the select transistor includes a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a select gate electrode formed on the gate insulating film. There is.
【0024】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記選
択トランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基板
の表面上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形
成された選択ゲート電極とがある。In one embodiment of the present invention, in the nonvolatile memory device, a dielectric film formed on a surface of the semiconductor substrate and a select gate electrode formed on the dielectric film are provided in the gate region of the select transistor. There is.
【0025】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記選
択トランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基板
の表面上に形成されたバッファー誘電体膜と、前記バッ
ファー誘電体膜上に形成された高誘電体膜と、前記高誘
電体膜上に形成された選択ゲート電極とがある。In one embodiment of the present invention, in the nonvolatile memory device, a buffer dielectric film formed on a surface of the semiconductor substrate and a buffer dielectric film formed on the buffer dielectric film are formed in the gate region of the select transistor. There is a dielectric film and a select gate electrode formed on the high dielectric film.
【0026】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記選
択トランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基板
表面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜
上に形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲート電極
上に形成された高誘電体膜と、前記高誘電体膜上に形成
された選択ゲート電極とがある。In one embodiment, in the nonvolatile memory device, a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and a floating gate electrode formed on the gate insulating film are provided in the gate region of the select transistor. A high-dielectric film formed on the floating gate electrode; and a select gate electrode formed on the high-dielectric film.
【0027】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記選
択トランジスタの前記ゲート領域には、前記半導体基板
の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁
膜上に形成された選択ゲート電極と、前記選択ゲート電
極上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された
付加ゲート電極とがある。In one embodiment, the gate region of the select transistor includes a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and a select gate electrode formed on the gate insulating film. And an insulating film formed on the select gate electrode, and an additional gate electrode formed on the insulating film.
【0028】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記付
加ゲート電極は電気的にフローティング状態である。In one embodiment, the additional gate electrode is in an electrically floating state.
【0029】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記付
加ゲート電極には所定の一定電圧が供給されている。In one embodiment, a predetermined constant voltage is supplied to the additional gate electrode.
【0030】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記付
加ゲート電極は前記選択ゲート電極と電気的に接続され
ている。In one embodiment, the additional gate electrode is electrically connected to the select gate electrode.
【0031】また、本発明の不揮発性記憶装置の製造方
法は、強誘電体ゲート型のメモリトランジスタと、この
メモリトランジスタに接続された選択トランジスタとを
有するメモリセルを備えた不揮発性記憶装置の製造方法
において、第1導電型の半導体基板の表面層に、第1の
第2導電型の不純物拡散領域と、第2の第2導電型の不
純物拡散領域とを間隔をあけて形成すると共に、第1の
第2導電型の不純物拡散領域と第2の第2導電型の不純
物拡散領域と間の上方に前記選択トランジスタのゲート
領域を形成する工程と、前記半導体基板の表面および前
記選択トランジスタのゲート領域を覆う層間絶縁膜を形
成する工程と、前記層間絶縁膜にトレンチを形成して、
前記第1の第2導電型の不純物拡散領域の一部を露出さ
せる工程と、前記トレンチを介して第1導電型の不純物
をイオン注入した後、前記第1導電型の不純物を活性化
させるための熱処理を行って、前記トレンチの下方に第
1導電型の不純物拡散領域を形成する工程と、前記トレ
ンチの側面および前記トレンチの底面に沿うように、前
記メモリトランジスタのゲート領域を形成する工程とを
有することを特徴としている。A method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention is directed to a method of manufacturing a nonvolatile memory device including a memory cell having a ferroelectric gate type memory transistor and a select transistor connected to the memory transistor. In the method, a first second conductivity type impurity diffusion region and a second second conductivity type impurity diffusion region are formed in a surface layer of a first conductivity type semiconductor substrate at an interval, and Forming a gate region of the select transistor above between the first second conductivity type impurity diffusion region and the second second conductivity type impurity diffusion region; and a surface of the semiconductor substrate and a gate of the select transistor. Forming an interlayer insulating film covering the region, forming a trench in the interlayer insulating film,
A step of exposing a part of the first second conductivity type impurity diffusion region and a step of activating the first conductivity type impurity after ion implantation of the first conductivity type impurity through the trench. Forming a first-conductivity-type impurity diffusion region below the trench by performing a heat treatment; and forming a gate region of the memory transistor along a side surface of the trench and a bottom surface of the trench. It is characterized by having.
【0032】前記構成の不揮発性記憶装置の製造方法に
よれば、前記第1導電型の半導体基板の表面層に第1,
2の第2導電型の不純物拡散領域を形成し、その第1,
2の第2導電型の不純物拡散領域を層間絶縁膜で被覆す
る。その層間絶縁膜にトレンチを形成して、第1の第2
導電型の不純物拡散領域の一部を露出させる。そして、
前記トレンチから露出した第1の第2導電型の不純物拡
散領域の一部に第1導電型の不純物をイオン注入した
後、その不純物を熱処理で活性化させる。そうすると、
前記トレンチの下方に第1導電型の不純物拡散領域が形
成される。このとき、前記メモリトランジスタのソース
領域が自己整合的に形成されると共に、メモリトランジ
スタのドレイン領域および選択トランジスタのソース領
域となる第2導電型の接続不純物拡散領域が自己整合的
に形成される。その後、前記トレンチの側面,底面に沿
うように、メモリトランジスタのゲート領域を形成す
る。According to the method of manufacturing a nonvolatile memory device having the above-described structure, the first and second conductive type semiconductor substrates are provided on the surface layer.
A second conductivity type impurity diffusion region, and
The second impurity diffusion region of the second conductivity type is covered with an interlayer insulating film. A trench is formed in the interlayer insulating film, and a first second
A part of the conductive impurity diffusion region is exposed. And
After the first conductivity type impurity is ion-implanted into a part of the first second conductivity type impurity diffusion region exposed from the trench, the impurity is activated by heat treatment. Then,
A first conductivity type impurity diffusion region is formed below the trench. At this time, the source region of the memory transistor is formed in a self-aligned manner, and the drain region of the memory transistor and the second conductive type connection impurity diffusion region serving as the source region of the select transistor are formed in a self-aligned manner. Thereafter, a gate region of the memory transistor is formed along the side and bottom surfaces of the trench.
【0033】このように、前記メモリトランジスタのゲ
ート領域を熱処理後に形成しているから、ゲート領域に
設ける例えば強誘電体膜の金属元素の一部が半導体基板
中に拡散せず、熱応力によるクラックが例えばその強誘
電体膜に生じない。したがって、前記メモリトランジス
タにおけるトランジスタ特性の劣化を阻止することがで
きる。As described above, since the gate region of the memory transistor is formed after the heat treatment, a part of the metal element of the ferroelectric film provided in the gate region, for example, does not diffuse into the semiconductor substrate and cracks due to thermal stress are generated. Does not occur in the ferroelectric film, for example. Therefore, deterioration of transistor characteristics of the memory transistor can be prevented.
【0034】また、前記トレンチの側面,底面に沿うよ
うにメモリトランジスタのゲート領域を形成するから、
メモリトランジスタのソース領域、および、接続不純物
拡散領域に対して強誘電体ゲートが自己整合的に形成さ
れる。したがって、前記メモリトランジスタの微細化を
実現できる。Further, since the gate region of the memory transistor is formed along the side and bottom surfaces of the trench,
A ferroelectric gate is formed in a self-aligned manner with respect to the source region and the connection impurity diffusion region of the memory transistor. Therefore, miniaturization of the memory transistor can be realized.
【0035】また、本発明の不揮発性記憶装置の製造方
法は、強誘電体ゲート型のメモリトランジスタと、この
メモリトランジスタに接続された高誘電体ゲート型の選
択トランジスタとを有するメモリセルを備えた不揮発性
記憶装置の製造方法において、第1導電型の半導体基板
の表面層に、第2導電型の不純物拡散領域を形成する工
程と、前記半導体基板の表面を覆う層間絶縁膜を形成す
る工程と、前記層間絶縁膜に第1のトレンチを形成し
て、前記第2導電型の不純物拡散領域の一部を露出させ
る工程と、前記第1のトレンチを介して第1導電型の不
純物をイオン注入した後、その第1導電型の不純物を活
性化させるための熱処理を行って、前記第1のトレンチ
の下方に第1の第1導電型の不純物拡散領域を形成する
工程と、前記第1のトレンチと異となる箇所の前記層間
絶縁膜に第2のトレンチを形成して、前記第2導電型の
不純物拡散領域の一部を露出させる工程と、前記第2の
トレンチを介して第1導電型の不純物をイオン注入した
後、その第1導電型の不純物を活性化させるための熱処
理を行って、前記第2のトレンチの下方に第2の第1導
電型の不純物拡散領域を形成する工程と、前記第2のト
レンチの側面および前記第2のトレンチの底面に沿うよ
うに、前記選択トランジスタのゲート領域を形成する工
程と、前記第1のトレンチの側面および前記第1のトレ
ンチの底面に沿うように、前記メモリトランジスタのゲ
ート領域を形成する工程とを有していることを特徴とし
ている。Further, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention includes a memory cell having a ferroelectric gate type memory transistor and a high dielectric gate type select transistor connected to the memory transistor. In a method for manufacturing a nonvolatile memory device, a step of forming an impurity diffusion region of a second conductivity type in a surface layer of a semiconductor substrate of a first conductivity type; and a step of forming an interlayer insulating film covering a surface of the semiconductor substrate. Forming a first trench in the interlayer insulating film to expose a part of the second conductivity type impurity diffusion region; and ion-implanting a first conductivity type impurity through the first trench. Performing a heat treatment for activating the first conductivity type impurity to form a first first conductivity type impurity diffusion region below the first trench; Forming a second trench in the interlayer insulating film at a location different from that of the wrench to expose a part of the impurity diffusion region of the second conductivity type; and forming a first conductive layer through the second trench. Forming a second first conductivity type impurity diffusion region below the second trench by performing a heat treatment for activating the first conductivity type impurity after ion implantation of the first conductivity type impurity Forming a gate region of the select transistor along a side surface of the second trench and a bottom surface of the second trench; and forming a gate region of the select transistor along a side surface of the first trench and a bottom surface of the first trench. Forming a gate region of the memory transistor.
【0036】前記構成の不揮発性記憶装置の製造方法に
よれば、前記第1導電型の半導体基板の表面層に第2導
電型の不純物拡散領域を形成し、その第2導電型の不純
物拡散領域を層間絶縁膜で被覆する。その層間絶縁膜に
第1のトレンチを形成して、第2導電型の不純物拡散領
域の一部を露出させる。そして、前記第2のトレンチか
ら露出した第2導電型の不純物拡散領域の一部に第1導
電型の不純物をイオン注入した後、その不純物を熱処理
で活性化させる。そうすると、前記第1のトレンチの下
方に第1の第1導電型の不純物拡散領域が形成される。
このとき、前記メモリトランジスタのソース領域が自己
整合的に形成される。次に、前記第1のトレンチと異と
なる箇所の層間絶縁膜に第2のトレンチを形成して、第
2導電型の不純物拡散領域の一部を露出させる。次に、
前記第1のトレンチから露出した第2導電型の不純物拡
散領域の一部に第1導電型の不純物をイオン注入した
後、その不純物を熱処理で活性化させる。そうすると、
前記第2のトレンチの下方に第2の第1導電型の不純物
拡散領域が形成される。このとき、前記メモリトランジ
スタのドレイン領域および選択トランジスタのソース領
域となる接続不純物拡散領域が自己整合的に形成される
と共に、選択トランジスタのドレイン領域が自己整合的
に形成される。その後、前記第2のトレンチの側面,底
面に沿うように選択トランジスタのゲート領域を形成
し、第1のトレンチの側面,底面に沿うようにメモリト
ランジスタのゲート領域を形成する。According to the method of manufacturing a nonvolatile memory device having the above structure, a second conductivity type impurity diffusion region is formed in a surface layer of the first conductivity type semiconductor substrate, and the second conductivity type impurity diffusion region is formed. Is covered with an interlayer insulating film. A first trench is formed in the interlayer insulating film to expose a part of the impurity diffusion region of the second conductivity type. Then, after the first conductivity type impurity is ion-implanted into a part of the second conductivity type impurity diffusion region exposed from the second trench, the impurity is activated by heat treatment. Then, a first first conductivity type impurity diffusion region is formed below the first trench.
At this time, the source region of the memory transistor is formed in a self-aligned manner. Next, a second trench is formed in the interlayer insulating film at a location different from the first trench, and a part of the impurity diffusion region of the second conductivity type is exposed. next,
After the first conductivity type impurity is ion-implanted into a part of the second conductivity type impurity diffusion region exposed from the first trench, the impurity is activated by heat treatment. Then,
A second first conductivity type impurity diffusion region is formed below the second trench. At this time, the drain region of the memory transistor and the connection impurity diffusion region serving as the source region of the selection transistor are formed in a self-alignment manner, and the drain region of the selection transistor is formed in a self-alignment manner. Thereafter, a gate region of the select transistor is formed along the side and bottom surfaces of the second trench, and a gate region of the memory transistor is formed along the side surface and bottom surface of the first trench.
【0037】このように、前記メモリトランジスタのゲ
ート領域を熱処理後に形成するから、ゲート領域に設け
る例えば強誘電体膜の金属元素の一部が半導体基板中に
拡散せず、熱応力によるクラックが例えばその強誘電体
膜に生じない。したがって、前記メモリトランジスタに
おけるトランジスタ特性の劣化を阻止することができ
る。As described above, since the gate region of the memory transistor is formed after the heat treatment, a part of the metal element of the ferroelectric film provided in the gate region, for example, does not diffuse into the semiconductor substrate, and cracks due to thermal stress are generated. It does not occur in the ferroelectric film. Therefore, deterioration of transistor characteristics of the memory transistor can be prevented.
【0038】また、前記選択トランジスタのゲート領域
を熱処理後に形成するから、ゲート領域に設ける例えば
高誘電体膜の金属元素の一部が半導体基板中に拡散せ
ず、熱応力によるクラックが例えばその高誘電体膜に生
じない。したがって、前記選択トランジスタにおけるト
ランジスタ特性の劣化を阻止することができる。Further, since the gate region of the select transistor is formed after the heat treatment, part of the metal element of the high dielectric film provided in the gate region, for example, does not diffuse into the semiconductor substrate, and cracks due to thermal stress are generated, for example. Does not occur in the dielectric film. Therefore, it is possible to prevent the transistor characteristics of the selection transistor from deteriorating.
【0039】また、前記第1のトレンチの側面,底面に
沿うようにメモリトランジスタのゲート領域を形成する
から、メモリトランジスタのソース領域、および、接続
不純物拡散領域に対してメモリトランジスタのゲート領
域が自己整合的に形成される。したがって、前記メモリ
トランジスタの微細化を実現できる。Further, since the gate region of the memory transistor is formed along the side and bottom surfaces of the first trench, the gate region of the memory transistor is self-aligned with respect to the source region and the connection impurity diffusion region of the memory transistor. Formed consistently. Therefore, miniaturization of the memory transistor can be realized.
【0040】また、前記第2のトレンチの側面,底面に
沿うように選択トランジスタの高誘電体ゲートを形成す
るから、接続不純物拡散領域、および、選択トランジス
タのドレイン領域に対して選択トランジスタのゲート領
域が自己整合的に形成される。したがって、前記選択ト
ランジスタの微細化を実現できる。Further, since the high dielectric gate of the select transistor is formed along the side and bottom surfaces of the second trench, the gate region of the select transistor is connected to the connection impurity diffusion region and the drain region of the select transistor. Are formed in a self-aligned manner. Therefore, miniaturization of the selection transistor can be realized.
【0041】[0041]
【発明の実施の形態】以下、本発明の不揮発性半導体装
置およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a nonvolatile semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0042】(第1の実施の形態)図1(a)〜(e)
は本発明の第1の実施の形態の不揮発性半導体装置の製
造工程図である。なお、図1(e)において、16は強
誘電体ゲート型のメモリトランジスタ、6は選択トラン
ジスタである。さらに具体的に言えば、前記選択トラン
ジスタ6はnチャネルMOSトランジスタである。(First Embodiment) FIGS. 1A to 1E
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the nonvolatile semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1E, reference numeral 16 denotes a ferroelectric gate type memory transistor, and reference numeral 6 denotes a selection transistor. More specifically, the selection transistor 6 is an n-channel MOS transistor.
【0043】以下、前記不揮発性半導体装置の製造方法
を、図1(a)〜(e)を用いて説明する。Hereinafter, a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor device will be described with reference to FIGS.
【0044】先ず、図1(a)に示すように、第1導電
型の半導体基板としてのp型シリコン基板1の所定領域
に、SiO2から成るフィールド酸化膜2をLOCOS
(local oxidation of silicon)法を用いて形成する。
その後、前記フィールド酸化膜2が設けられていないp
型シリコン基板1の表面層に、第1の第2導電型の不純
物拡散領域としてのn+不純物拡散領域5Aと、第2の
第2導電型の不純物拡散領域としてのn+不純物拡散領
域5Bとを間隔をあけて形成する。このn+不純物拡散
領域5Bが選択トランジスタ6(図1(e)参照)のド
レイン領域となる。そして、前記n+不純物拡散領域5
Aとn+不純物拡散領域5Bとの間の上方に、ゲート酸
化膜3、選択ゲート電極4を公知の技術を用いて順次形
成する。First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 2 made of SiO 2 is formed on a predetermined region of a p-type silicon substrate 1 as a semiconductor substrate of the first conductivity type by LOCOS.
(Local oxidation of silicon) method.
Thereafter, the p without the field oxide film 2 is formed.
An n + impurity diffusion region 5A as a first second conductivity type impurity diffusion region and an n + impurity diffusion region 5B as a second second conductivity type impurity diffusion region are provided on the surface layer of the silicon substrate 1. Are formed at intervals. This n + impurity diffusion region 5B becomes a drain region of the selection transistor 6 (see FIG. 1E). Then, the n + impurity diffusion region 5
A gate oxide film 3 and a select gate electrode 4 are sequentially formed above the region between A and the n + impurity diffusion region 5B by using a known technique.
【0045】次に、図1(b)に示すように、前記p型
シリコン基板1上に、SiO2から成る第1の層間絶縁
膜1007をCVD法により形成して、n+不純物拡散
領域5A、n+不純物拡散領域5Bおよび選択ゲート電
極4を被覆する。その後、前記第1の層間絶縁膜100
7上に、所望のパターンを有するフォトレジスト8を形
成する。Next, as shown in FIG. 1B, a first interlayer insulating film 1007 made of SiO 2 is formed on the p-type silicon substrate 1 by the CVD method to form an n + impurity diffusion region 5A. , N + impurity diffusion region 5B and select gate electrode 4 are covered. Thereafter, the first interlayer insulating film 100
A photoresist 8 having a desired pattern is formed on 7.
【0046】次に、図1(c)に示すように、前記フォ
トレジスト8をマスクにして、第1の層間絶縁膜107
を貫通してn+不純物拡散領域5A(図1(b)参照)
の表面に達するトレンチ9を公知の技術を用いて形成す
る。これにより、前記トレンチ9からn+不純物拡散領
域5Aの一部が露出する。続いて、前記フォトレジスト
8および第1の層間絶縁膜107をマスクにして、第1
導電型の不純物としてのp型ドーパントイオンをイオン
注入した後、活性化アニールを施すことで、第1導電型
の不純物拡散領域としてのp型不純物拡散領域12をト
レンチ9の底部に相当する領域に形成する。つまり、前
記活性化アニールによって、トレンチ9の下方にp型不
純物拡散領域12を形成する。この際、前記トレンチ9
の底部に相当する領域の一方の片側にn+不純物拡散領
域10Aが自己整合的に形成される。これと共に、前記
トレンチ9の底部に相当する領域の他方の片側に、n+
不純物拡散領域から成る接続不純物拡散領域10Bが自
己整合的に形成される。前記n+不純物拡散領域10A
はメモリトランジスタ16(図1(e)参照)のソース
領域となるものであり、n+不純物拡散領域10Bは、
メモリトランジスタ16のドレイン領域となるものであ
り、且つ、選択トランジスタ6のソース領域となるもの
である。また、前記n+不純物拡散領域10A,接続不
純物拡散領域10Bの形成と同時に、n−不純物拡散領
域11A,11Bが形成される。このn−不純物拡散領
域11A,11Bは、トレンチ9の基板側のエッジの近
傍に位置して、p型不純物拡散領域12の両側に隣接し
ている。Next, as shown in FIG. 1C, using the photoresist 8 as a mask, a first interlayer insulating film 107 is formed.
And an n + impurity diffusion region 5A (see FIG. 1B)
Is formed using a known technique. Thereby, a part of n + impurity diffusion region 5A is exposed from trench 9. Subsequently, using the photoresist 8 and the first interlayer insulating film 107 as a mask, the first
After ion implantation of a p-type dopant ion as a conductivity type impurity, activation annealing is performed so that the p-type impurity diffusion region 12 as a first conductivity type impurity diffusion region is formed in a region corresponding to the bottom of the trench 9. Form. That is, the activation annealing forms the p-type impurity diffusion region 12 below the trench 9. At this time, the trench 9
N + impurity diffusion region 10A is formed on one side of a region corresponding to the bottom of the substrate in a self-aligned manner. At the same time, on the other side of the region corresponding to the bottom of the trench 9, n +
Connection impurity diffusion region 10B formed of an impurity diffusion region is formed in a self-aligned manner. The n + impurity diffusion region 10A
Is a source region of the memory transistor 16 (see FIG. 1E), and the n + impurity diffusion region 10B is
It serves as a drain region of the memory transistor 16 and serves as a source region of the selection transistor 6. Further, simultaneously with the formation of the n + impurity diffusion region 10A and the connection impurity diffusion region 10B, n − impurity diffusion regions 11A and 11B are formed. These n − impurity diffusion regions 11A and 11B are located near the substrate-side edge of trench 9 and are adjacent to both sides of p-type impurity diffusion region 12.
【0047】次に、前記フォトレジスト8およびp型シ
リコン基板1上に、図1(d)に示すバッファー誘電体
膜13の材料であるSi3N4をCVD法で積層した
後、強誘電体膜14の材料であるSrBi2(TAXN
B1−X)2O9(0≦X≦1)(以下、SBTと記す
場合がある)をLSMCD(電着霧化:Liquid SourceM
isted Chemical Deposition)法で積層し、さらに、制
御ゲート電極15の材料であるPtを真空蒸着法で積層
する。そして、リソグラフイー法およびドライエッチン
グ法で連続的にパターニングすることにより、Si3N
4から成るバッファー誘電体膜13、SBTから成る強
誘電体膜14およびPtから成る制御電極15を形成す
る。ここでは、前記メモリトランジスタ16のゲート領
域には、バッファー誘電体膜13、強誘電体膜14およ
び制御電極15がある。そして、前記バッファー誘電体
膜13、強誘電体膜14および制御電極15は、トレン
チ9の側面,底面に沿うように形成されている。すなわ
ち、前記メモリトランジスタ16のゲート領域は、トレ
ンチ9の側面,底面に沿うように形成されている。Next, Si 3 N 4 as a material of the buffer dielectric film 13 shown in FIG. 1D is laminated on the photoresist 8 and the p-type silicon substrate 1 by a CVD method. SrBi 2 (TA X N
B 1-X ) 2 O 9 (0 ≦ X ≦ 1) (hereinafter sometimes referred to as SBT) was converted to LSMCD (electrodeposition atomization: Liquid SourceM).
The Pt, which is a material of the control gate electrode 15, is further laminated by a vacuum deposition method. Then, by continuously patterning by lithography and dry etching, Si 3 N
Then, a buffer dielectric film 13 made of No. 4, a ferroelectric film made of SBT, and a control electrode 15 made of Pt are formed. Here, a buffer dielectric film 13, a ferroelectric film 14, and a control electrode 15 are provided in the gate region of the memory transistor 16. The buffer dielectric film 13, the ferroelectric film 14, and the control electrode 15 are formed along the side and bottom surfaces of the trench 9. That is, the gate region of the memory transistor 16 is formed along the side and bottom surfaces of the trench 9.
【0048】次に、図1(e)に示すように、SiO2
から成る第2の層間絶縁膜17をCVD法で形成して、
メモリトランジスタ16および選択トランジスタ6を被
覆する。そして、前記メモリトランジスタ16のソース
領域(n+不純物拡散領域10A)、および、選択トラ
ンジスタのドレイン領域(n+不純物拡散領域5B)の
上方において、第1の層間絶縁膜7および第2の層間絶
縁膜17を貫通するコンタクトホールを公知の技術を用
いて形成する。最後に、スパッタリング法によりコンタ
クトホールを導電性材料で埋めてソース電極18Aおよ
びドレイン電極18Bを形成する。Next, as shown in FIG. 1 (e), SiO 2
Forming a second interlayer insulating film 17 made of
The memory transistor 16 and the select transistor 6 are covered. Then, a first interlayer insulating film 7 and a second interlayer insulating film are provided above the source region (n + impurity diffusion region 10A) of the memory transistor 16 and the drain region (n + impurity diffusion region 5B) of the selection transistor. A contact hole penetrating the film 17 is formed by using a known technique. Finally, the contact holes are filled with a conductive material by a sputtering method to form a source electrode 18A and a drain electrode 18B.
【0049】このように、前記活性化アニール後に、バ
ッファー誘電体膜13、強誘電体膜14および制御電極
15を形成しているので、そのバッファー誘電体膜1
3、強誘電体膜14および制御電極15を構成する元素
の一部がp型シリコン基板1内へ拡散せず、熱応力によ
るクラックがバッファー誘電体膜13、強誘電体膜14
および制御電極15に生じない。したがって、前記メモ
リトランジスタ16におけるトランジスタ特性の劣化を
阻止することができる。As described above, since the buffer dielectric film 13, the ferroelectric film 14, and the control electrode 15 are formed after the activation annealing, the buffer dielectric film 1
3. Some of the elements constituting the ferroelectric film 14 and the control electrode 15 do not diffuse into the p-type silicon substrate 1, and cracks due to thermal stress cause the buffer dielectric film 13 and the ferroelectric film 14 to crack.
And does not occur on the control electrode 15. Therefore, deterioration of transistor characteristics of the memory transistor 16 can be prevented.
【0050】また、前記バッファー誘電体膜13、強誘
電体膜14および制御電極15をトレンチ9の側面,底
面に沿うように形成するから、メモリトランジスタ16
のソース領域(n+不純物拡散領域10A)、および、
メモリトランジスタ16のドレイン領域(接続不純物拡
散領域10B)に対して、メモリトランジスタ16のゲ
ート領域が自己整合的に形成される。したがって、前記
メモリトランジスタ16の微細化を実現できる。Since the buffer dielectric film 13, the ferroelectric film 14, and the control electrode 15 are formed along the side and bottom surfaces of the trench 9, the memory transistor 16
Source region (n + impurity diffusion region 10A), and
The gate region of the memory transistor 16 is formed in a self-aligned manner with respect to the drain region (connection impurity diffusion region 10B) of the memory transistor 16. Therefore, miniaturization of the memory transistor 16 can be realized.
【0051】また、前記p型不純物拡散領域12の形成
に伴い、n−不純物拡散領域11A,11Bがp型不純
物拡散領域12の両側に隣接するように形成されるの
で、LDD構造と同様の効果を奏し、メモリトランジス
タ16の耐圧を向上させることができる。Further, with the formation of the p-type impurity diffusion region 12, the n − impurity diffusion regions 11A and 11B are formed so as to be adjacent to both sides of the p-type impurity diffusion region 12, so that the same effect as in the LDD structure can be obtained. And the breakdown voltage of the memory transistor 16 can be improved.
【0052】前記第1の実施の形態では、強誘電体膜1
4の材料としてSBTを用いたが、例えば、(PBXL
A1−X)(ZrYTi1−Y)O3(0≦X≦1、0
≦Y≦1)、(BAXSr1−X)TiO3(0≦X≦
1)、BAMgF4、Bi4Ti3O12等を用いても
よい。In the first embodiment, the ferroelectric film 1
Although SBT was used as the material of No. 4, for example, (PB X L
A 1-X ) (Zr Y Ti 1-Y ) O 3 (0 ≦ X ≦ 1,0
≦ Y ≦ 1), (BA X Sr 1−X ) TiO 3 (0 ≦ X ≦
1), BAMgF 4 , Bi 4 Ti 3 O 12 or the like may be used.
【0053】また、前記誘電体バッファー膜13の材料
としてSi3N4を用いたが、例えば、CeO2、Y2
O3、ZrO2、MgO、SrTiO3、Bi2SiO
5、SiO2等を用いてもよい。Although the dielectric buffer film 13 is made of Si 3 N 4 , for example, CeO 2 , Y 2
O 3 , ZrO 2 , MgO, SrTiO 3 , Bi 2 SiO
5 , SiO 2 or the like may be used.
【0054】さらに、前記制御ゲート電極15の材料と
してPtを用いたが、例えば、Ir、Ru、Au、A
g、A1、Rh、Os等の金属材料およびその酸化物材
料、あるいはポリシリコン(poly−Si)を用いて
もよい。Further, although Pt was used as the material of the control gate electrode 15, for example, Ir, Ru, Au, A
A metal material such as g, A1, Rh, and Os and an oxide material thereof, or polysilicon (poly-Si) may be used.
【0055】また、前記第1の実施の形態では、メモリ
トランジスタ16のゲート領域には、バッファー誘電体
膜13、強誘電体膜14および制御ゲート電極15があ
ったが、例えば、強誘電体膜と、強誘電体膜上に形成す
る制御ゲート電極とがあってもよい。In the first embodiment, the buffer dielectric film 13, the ferroelectric film 14, and the control gate electrode 15 are provided in the gate region of the memory transistor 16. For example, the ferroelectric film And a control gate electrode formed on the ferroelectric film.
【0056】また、前記メモリトランジスタ16のゲー
ト領域は、ゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成
する浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電極上に形成す
る強誘電体膜と、この強誘電体膜上に形成する制御ゲー
ト電極とを有してもよい。The gate region of the memory transistor 16 includes a gate insulating film, a floating gate electrode formed on the gate insulating film, a ferroelectric film formed on the floating gate electrode, and a ferroelectric film. And a control gate electrode formed on the film.
【0057】また、前記メモリトランジスタ16のゲー
ト領域は、トンネル絶縁膜と、このトンネル絶縁膜上に
形成する浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電極上に形
成する絶縁膜と、この絶縁膜上に形成する制御ゲート電
極とを有してもよい。The gate region of the memory transistor 16 has a tunnel insulating film, a floating gate electrode formed on the tunnel insulating film, an insulating film formed on the floating gate electrode, and a gate insulating film formed on the insulating film. Control gate electrode.
【0058】前記第1の実施の形態では、p型シリコン
基板1を用いたが、n型シリコン基板を用いてもよい。
また、基板は、シリコン基板に限定されず、半導体基板
であればよい。Although the p-type silicon substrate 1 is used in the first embodiment, an n-type silicon substrate may be used.
The substrate is not limited to a silicon substrate, but may be any semiconductor substrate.
【0059】(第2の実施の形態)図2(a)〜
(c)、図3(a)〜(c)および図4(a)〜(d)
は、本発明の第2の実施の形態の不揮発性記憶装置の製
造工程図である。なお、図4(d)において、116は
強誘電体ゲート型のメモリトランジスタ、106は高誘
電体ゲート型の選択トランジスタである。(Second Embodiment) FIGS.
(C), FIGS. 3 (a) to (c) and FIGS. 4 (a) to (d)
FIG. 9 is a manufacturing process diagram of the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4D, reference numeral 116 denotes a ferroelectric gate type memory transistor, and reference numeral 106 denotes a high dielectric gate type selection transistor.
【0060】以下、前記不揮発性記憶装置の製造方法
を、図2(a)〜(c)、図3(a)〜(c)および図
4(a)〜(d)を用いて説明する。Hereinafter, a method of manufacturing the nonvolatile memory device will be described with reference to FIGS. 2A to 2C, 3A to 3C, and 4A to 4D.
【0061】先ず、図2(a)に示すように、第1導電
型の半導体基板としてのp型シリコン基板21の所定領
域に、SiO2から成るフィールド酸化膜22をLOC
OS法を用いて形成する。続いて、前記フィールド酸化
膜22をマスクにして、p型シリコン基板21の表面層
に、第2導電型の不純物としてのn型ドーパントイオン
をイオン注入した後、活性化アニールを施す。これによ
り、第2導電型の不純物拡散領域としてのn+不純物拡
散領域23が、フィールド酸化膜22が設けられていな
いp型シリコン基板21の表面層に形成される。First, as shown in FIG. 2A, a field oxide film 22 made of SiO 2 is formed on a predetermined region of a p-type silicon substrate 21 as a semiconductor substrate of the first conductivity type by LOC.
It is formed by using the OS method. Subsequently, using the field oxide film 22 as a mask, n-type dopant ions as impurities of the second conductivity type are ion-implanted into the surface layer of the p-type silicon substrate 21, and then activation annealing is performed. Thus, n + impurity diffusion region 23 as a second conductivity type impurity diffusion region is formed on the surface layer of p-type silicon substrate 21 on which field oxide film 22 is not provided.
【0062】次に、図2(b)に示すように、n+不純
物拡散領域23およびフィールド酸化膜22上に、Si
O2から成る第1の層間絶縁膜10024をCVD法に
より形成する。さらに、前記第1の層間絶縁膜1002
4上に、所望のパターンを有する第1のフォトレジスト
25を形成する。Next, as shown in FIG. 2B, Si + is formed on the n + impurity diffusion region 23 and the field oxide film 22.
A first interlayer insulating film 10024 made of O 2 is formed by a CVD method. Further, the first interlayer insulating film 1002
4, a first photoresist 25 having a desired pattern is formed.
【0063】次に、図2(c)に示すように、前記第1
のフォトレジスト25をマスクにして、第1の層間絶縁
膜1024を貫通してn+不純物拡散領域23(図2
(b)参照)の表面に達する第1のトレンチ26を公知
の技術を用いて形成する。これにより、前記第1のトレ
ンチ26からn+不純物拡散領域23の一部が露出す
る。引き続き、前記第1のフォトレジスト25および第
1の層間絶縁膜1024をマスクにして、p型ドーパン
トイオンをイオン注入した後、活性化アニールを施す。
これにより、第1の第1導電型の不純物拡散領域として
のp型不純物拡散領域29が、第1のトレンチ26の底
部に相当する領域に形成される。つまり、前記第1のト
レンチ26の下方にp型不純物拡散領域29が形成され
る。この際、前記第1のトレンチ26の両サイドにn+
不純物拡散領域27A,27Bが自己整合的に形成され
る。このn+不純物拡散領域27Aはメモリトランジス
タ116(図4(d)参照)のドレイン領域となるもの
である。また、前記n+不純物拡散領域27A,27B
の形成と同時に、n−不純物拡散領域28A,28Bが
形成される。前記n−不純物拡散領域28A,28B
は、第1のトレンチ26の基板側のエッジの近傍に位置
して、p型不純物拡散領域29の両側に隣接している。Next, as shown in FIG.
Using the photoresist 25 as a mask, the n + impurity diffusion region 23 (FIG. 2) penetrates the first interlayer insulating film 1024.
A first trench 26 reaching the surface of (b) is formed by using a known technique. As a result, a part of the n + impurity diffusion region 23 is exposed from the first trench 26. Subsequently, using the first photoresist 25 and the first interlayer insulating film 1024 as a mask, p-type dopant ions are implanted, and then activation annealing is performed.
Thus, a p-type impurity diffusion region 29 as a first first conductivity type impurity diffusion region is formed in a region corresponding to the bottom of the first trench 26. That is, a p-type impurity diffusion region 29 is formed below the first trench 26. At this time, n + is formed on both sides of the first trench 26.
Impurity diffusion regions 27A and 27B are formed in a self-aligned manner. The n + impurity diffusion region 27A serves as a drain region of the memory transistor 116 (see FIG. 4D). Further, the n + impurity diffusion regions 27A and 27B
Is formed, n - impurity diffusion regions 28A and 28B are formed. The n - impurity diffusion regions 28A and 28B
Are located near the substrate-side edge of the first trench 26 and are adjacent to both sides of the p-type impurity diffusion region 29.
【0064】次に、図3(a)に示すように、前記p型
シリコン基板21および第1の層間絶縁膜1024上
に、所望のパターンを有する第2のフォトレジスト30
を形成する。Next, as shown in FIG. 3A, a second photoresist 30 having a desired pattern is formed on the p-type silicon substrate 21 and the first interlayer insulating film 1024.
To form
【0065】次に、図3(b)に示すように、第2のフ
ォトレジスト30をマスクにして、第1の層間絶縁膜1
24を貫通してn+不純物拡散領域27B(図3(a)
参照)の表面に達する第2のトレンチ31を公知の技術
を用いて形成する。これにより、前記第2のトレンチ3
1からn+不純物拡散領域27Bの一部が露出する。引
き続き、前記第2のフォトレジスト30および第1の層
間絶縁膜124をマスクにして、第1導電型の不純物と
してのp型ドーパントイオンをイオン注入した後、活性
化アニールを施すことで、第2の第1導電型の不純物拡
散領域としてのp型不純物拡散領域34を第2のトレン
チ31の底部に相当する領域に形成する。つまり、前記
第2のトレンチ31の下方にp型不純物拡散領域34が
形成される。この際、前記第2のトレンチ31の底部に
相当する領域の一方の片側に、n +不純物拡散領域から
成る接続不純物拡散領域32Aが自己整合的に形成され
る。これと共に、前記第2のトレンチ31の底部に相当
する領域の他方の片側に、n+不純物拡散領域32Bが
自己整合的に形成される。前記n+不純物拡散領域32
Bは選択トランジスタ106(図4(d)参照)のドレ
イン領域となるものであり、接続不純物拡散領域32A
は、メモリトランジスタ116のドレイン領域となるも
のであり、且つ、選択トランジスタ106のソース領域
となるものである。また、前記接続不純物拡散領域32
A,n+不純物拡散領域32Bの形成と同時に、n−不
純物拡散領域33A,33Bが形成される。このn−不
純物拡散領域33A,33Bは、第2のトレンチ31の
基板側のエッジの近傍に位置して、p型不純物拡散領域
34の両側に隣接している。Next, as shown in FIG.
Using the photoresist 30 as a mask, the first interlayer insulating film 1
N through 24+The impurity diffusion region 27B (FIG. 3A)
The second trench 31 reaching the surface of
It is formed using. Thereby, the second trench 3
1 to n+Part of impurity diffusion region 27B is exposed. Pull
Continuing, the second photoresist 30 and the first layer
Using the inter-insulating film 124 as a mask, impurities of the first conductivity type
After implanting the same p-type dopant ions,
Annealing annealing makes it possible to expand the impurity of the second first conductivity type.
The p-type impurity diffusion region 34 serving as a diffusion region is
It is formed in a region corresponding to the bottom of the helix 31. That is,
Below the second trench 31, a p-type impurity diffusion region 34 is formed.
It is formed. At this time, at the bottom of the second trench 31
On one side of the corresponding area, n +From impurity diffusion region
Connection impurity diffusion region 32A is formed in a self-aligned manner.
You. At the same time, it corresponds to the bottom of the second trench 31.
On the other side of the region+The impurity diffusion region 32B
It is formed in a self-aligned manner. The n+Impurity diffusion region 32
B is a drain of the selection transistor 106 (see FIG. 4D).
And a connection impurity diffusion region 32A.
Is the drain region of the memory transistor 116.
And the source region of the select transistor 106
It is what becomes. The connection impurity diffusion region 32
A, n+Simultaneously with the formation of the impurity diffusion region 32B, n−Unfortunate
Pure substance diffusion regions 33A and 33B are formed. This n−Unfortunate
The pure substance diffusion regions 33A and 33B are formed in the second trench 31.
The p-type impurity diffusion region is located near the edge on the substrate side.
34 on both sides.
【0066】次に、図3(c)に示すように、第3のフ
ォトレジスト35を形成して、第1のトレンチ26の開
口部を被覆する。Next, as shown in FIG. 3C, a third photoresist 35 is formed to cover the opening of the first trench 26.
【0067】次に、前記p型シリコン基板21、第3の
フォトレジスト35および第1の層間絶縁膜124上
に、図4(a)に示す第1のバッファー誘電体膜36の
材料であるSi3N4をCVD法により積層した後、高
誘電体膜37の材料であるTA 2O5をLSMCD法に
より積層し、さらに、選択ゲート電極38の材料である
Ptを真空蒸着法により積層する。そして、リソグラフ
ィー法およびドライエッチング法により連続的にパター
ニングすることにより、Si3N4から成る第1のバッ
ファー誘電体膜36、TA2O5から成る高誘電体膜3
7およびPtから成る選択ゲート電極38を形成する。
ここでは、前記選択トランジスタ106のゲート領域に
は、第1のバッファー誘電体膜36、高誘電体膜37お
よび選択ゲート電極38がある。そして、前記第1のバ
ッファー誘電体膜36、高誘電体膜37および選択ゲー
ト電極38は、第2のトレンチ31の側面,底面に沿う
ように形成されている。すなわち、前記選択トランジス
タ106のゲート領域は、第2のトレンチ31の側面,
底面に沿うように形成されている。Next, the p-type silicon substrate 21 and the third
On the photoresist 35 and the first interlayer insulating film 124
Next, the first buffer dielectric film 36 shown in FIG.
Material Si3N4Are stacked by the CVD method.
TA which is a material of the dielectric film 37 2O5To LSMCD method
And a material for the selection gate electrode 38.
Pt is laminated by a vacuum deposition method. And lithograph
Patterning by dry and dry etching methods
The Si3N4A first battery
Fur dielectric film 36, TA2O5High dielectric film 3 made of
7 and Pt are formed.
Here, the gate region of the selection transistor 106 is
Are the first buffer dielectric film 36, the high dielectric film 37 and
And a select gate electrode 38. And the first bus
Buffer film 36, high dielectric film 37 and selective gate.
The electrode 38 extends along the side and bottom surfaces of the second trench 31.
It is formed as follows. That is, the selection transistor
The gate region of the gate 106 is formed on the side surface of the second trench 31,
It is formed along the bottom surface.
【0068】次に、図4(b)に示すように、第4のフ
ォトレジスト40を形成して、選択トランジスタ39の
高誘電体ゲートを被覆する。Next, as shown in FIG. 4B, a fourth photoresist 40 is formed to cover the high dielectric gate of the select transistor 39.
【0069】次に、前記p型シリコン基板21、第4の
フォトレジスト40および第1の層間絶縁膜124上
に、図4(c)に示す第2のバッファー誘電体膜41の
材料であるSi3N4をCVD法により積層し、続いて
強誘電体膜42の材料であるSBTをLSMCD法によ
り積層し、さらに制御ゲート電極43の材料であるPt
を真空蒸着法により積層する。その後、リソグラフィー
法およびドライエッチング法により連続的にパターニン
グすることにより、Si3N4から成る第2のバッファ
ー誘電体膜41、SBTから成る強誘電体膜42および
Ptから成る制御ゲート電極43を形成する。ここで
は、前記メモリトランジスタ116のゲート領域には、
第2のバッファー誘電体膜41、強誘電体膜42および
制御ゲート電極43がある。そして、前記第2のバッフ
ァー誘電体膜41、強誘電体膜42および制御ゲート電
極43は、第1のトレンチ26の側面,底面に沿うよう
に形成されている。すなわち、前記メモリトランジスタ
116のゲート領域は、第1のトレンチ26の側面,底
面に沿うように形成されている。Next, on the p-type silicon substrate 21, the fourth photoresist 40 and the first interlayer insulating film 124, the Si, which is the material of the second buffer dielectric film 41 shown in FIG. 3 N 4 is deposited by the CVD method, then SBT, which is the material of the ferroelectric film 42, is deposited by the LSMCD method, and Pt which is the material of the control gate electrode 43 is further deposited.
Are laminated by a vacuum evaporation method. Thereafter, a second buffer dielectric film 41 made of Si 3 N 4, a ferroelectric film 42 made of SBT, and a control gate electrode 43 made of Pt are formed by continuous patterning by lithography and dry etching. I do. Here, in the gate region of the memory transistor 116,
There is a second buffer dielectric film 41, a ferroelectric film 42, and a control gate electrode 43. The second buffer dielectric film 41, the ferroelectric film 42, and the control gate electrode 43 are formed along the side and bottom surfaces of the first trench 26. That is, the gate region of the memory transistor 116 is formed along the side and bottom surfaces of the first trench 26.
【0070】次に、図4(d)に示すように、SiO2
から成る第2の層間絶縁膜45をCVD法により形成し
て、メモリトランジスタ116および選択トランジスタ
106を被覆する。その後、前記メモリトランジスタ1
16のソース領域(n+不純物拡散領域27A)、およ
び、選択トランジスタ39のドレイン領域(n+不純物
拡散領域32B)の上方において、第2の層間絶縁膜4
5および第1の層間絶縁膜24を貫通するコンタクトホ
ールを公知の技術を用いて形成する。そして、前記コン
タクトホールをスパッタリング法により導電性材料で埋
めてソース電極46Aおよびドレイン電極46Bを形成
する。Next, as shown in FIG. 4 (d), SiO 2
A second interlayer insulating film 45 is formed by CVD to cover the memory transistor 116 and the select transistor 106. Thereafter, the memory transistor 1
Above the 16 source regions (n + impurity diffusion regions 27A) and the drain regions (n + impurity diffusion regions 32B) of the selection transistors 39, the second interlayer insulating film 4
5 and a contact hole penetrating the first interlayer insulating film 24 is formed by using a known technique. Then, the source electrode 46A and the drain electrode 46B are formed by filling the contact hole with a conductive material by a sputtering method.
【0071】このように、前記活性化アニール後に、第
2のバッファー誘電体膜41、強誘電体膜42および制
御ゲート電極43を形成しているから、第2のバッファ
ー誘電体膜41、強誘電体膜42および制御ゲート電極
43を構成する元素の一部がp型シリコン基板21内へ
に拡散せず、熱応力によるクラックが記第2のバッファ
ー誘電体膜41、強誘電体膜42および制御ゲート電極
43に生じない。したがって、前記メモリトランジスタ
116におけるトランジスタ特性の劣化を阻止すること
ができる。As described above, since the second buffer dielectric film 41, the ferroelectric film 42, and the control gate electrode 43 are formed after the activation annealing, the second buffer dielectric film 41, the ferroelectric Some of the elements constituting the body film 42 and the control gate electrode 43 do not diffuse into the p-type silicon substrate 21, and cracks due to thermal stress occur, and the second buffer dielectric film 41 and the ferroelectric film 42 It does not occur on the gate electrode 43. Therefore, deterioration of the transistor characteristics of the memory transistor 116 can be prevented.
【0072】また、前記活性化アニール後に、第1のバ
ッファー誘電体膜36、高誘電体膜37および選択ゲー
ト電極38を形成しているので、第1のバッファー誘電
体膜36、高誘電体膜37および選択ゲート電極38を
構成する元素の一部がp型シリコン基板21内へに拡散
せず、熱応力によるクラックが第1のバッファー誘電体
膜36、高誘電体膜37および選択ゲート電極38に生
じない。したがって、前記選択トランジスタ106にお
けるトランジスタ特性の劣化を阻止することができる。Since the first buffer dielectric film 36, the high dielectric film 37 and the select gate electrode 38 are formed after the activation annealing, the first buffer dielectric film 36, the high dielectric film 37 and some of the elements constituting the select gate electrode 38 do not diffuse into the p-type silicon substrate 21, and cracks due to thermal stress cause cracks in the first buffer dielectric film 36, high dielectric film 37, and select gate electrode 38. Does not occur. Therefore, deterioration of the transistor characteristics of the selection transistor 106 can be prevented.
【0073】また、前記第1のトレンチ26の側面,底
面に沿うように第2のバッファー誘電体膜41、強誘電
体膜42および制御ゲート電極43を形成するから、メ
モリトランジスタ116のソース領域(+不純物拡散領
域27A)、および、メモリトランジスタ116のドレ
イン領域(接続不純物拡散領域32A)に対してメモリ
トランジスタ116のゲート領域が自己整合的に形成さ
れる。したがって、前記メモリトランジスタ116の微
細化を実現できる。Further, since the second buffer dielectric film 41, the ferroelectric film 42 and the control gate electrode 43 are formed along the side and bottom surfaces of the first trench 26, the source region of the memory transistor 116 ( + Impurity diffusion region 27A) and the drain region (connection impurity diffusion region 32A) of memory transistor 116, the gate region of memory transistor 116 is formed in a self-aligned manner. Therefore, miniaturization of the memory transistor 116 can be realized.
【0074】また、前記第2のトレンチ31の側面,底
面に沿うように第1のバッファー誘電体膜36、高誘電
体膜37および選択ゲート電極38を形成するから、選
択トランジスタ106のソース領域(接続不純物拡散領
域32A)、および、選択トランジスタ106のドレイ
ン領域(+不純物拡散領域32B)に対して選択トラン
ジスタ106のゲート領域が自己整合的に形成される。
したがって、前記選択トランジスタ106の微細化を実
現できる。Further, since the first buffer dielectric film 36, the high dielectric film 37 and the select gate electrode 38 are formed along the side and bottom surfaces of the second trench 31, the source region of the select transistor 106 ( The gate region of the selection transistor 106 is formed in a self-alignment manner with respect to the connection impurity diffusion region 32A) and the drain region ( + impurity diffusion region 32B) of the selection transistor 106.
Therefore, miniaturization of the selection transistor 106 can be realized.
【0075】また、前記p型不純物拡散領域29の形成
に伴い、n−不純物拡散領域28A,28Bがp型不純
物拡散領域29の両側に隣接するように形成されるの
で、LDD構造と同様の効果を奏し、メモリトランジス
タ116の耐圧を向上させることができる。Further, with the formation of the p-type impurity diffusion region 29, the n − impurity diffusion regions 28A and 28B are formed so as to be adjacent to both sides of the p-type impurity diffusion region 29, so that the same effect as in the LDD structure is obtained. And the breakdown voltage of the memory transistor 116 can be improved.
【0076】また、前記p型不純物拡散領域34の形成
に伴い、n−不純物拡散領域33A,33Bがp型不純
物拡散領域34の両側に隣接するように形成されるの
で、LDD構造と同様の効果を奏し、メモリトランジス
タ116の耐圧を向上させることができる。In addition, with the formation of the p-type impurity diffusion region 34, the n − impurity diffusion regions 33A and 33B are formed so as to be adjacent to both sides of the p-type impurity diffusion region 34. And the breakdown voltage of the memory transistor 116 can be improved.
【0077】前記第2の実施の形態では、高誘電体膜と
してTA2O5を用いたが、(PB XLA1−X)(Z
rYTi1−Y)O3(0≦X≦1、0≦Y≦1)、B
AXLA1−X(ZrYTi1−Y)O3(0≦X≦
1、0≦Y≦1)、(BAXSr1−X)TiO3(0
≦X≦1)、Si3N4等でもよい。In the second embodiment, the high dielectric film
And TA2O5Was used, but (PB XLA1-X) (Z
rYTi1-Y) O3(0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1), B
AXLA1-X(ZrYTi1-Y) O3(0 ≦ X ≦
1, 0 ≦ Y ≦ 1), (BAXSr1-X) TiO3(0
≦ X ≦ 1), Si3N4And so on.
【0078】また、前記第1のトレンチ26と第2のト
レンチ31を別々に形成し、メモリトランジスタ116
のソース・ドレイン領域と選択トランジスタ106のソ
ース・ドレイン領域とを別々に形成したが、それらを同
時に形成してもよい。Further, the first trench 26 and the second trench 31 are separately formed, and the memory transistor 116 is formed.
Although the source / drain regions of the above and the source / drain regions of the selection transistor 106 are formed separately, they may be formed simultaneously.
【0079】また、前記選択トランジスタ106のを形
成した後にメモリトランジスタ116を形成したが、こ
の逆の順序、あるいは同時に形成しても良い。Although the memory transistor 116 is formed after the selection transistor 106 is formed, the memory transistor 116 may be formed in the reverse order or simultaneously.
【0080】また、前記第2の実施の形態では、メモリ
トランジスタ116のゲート領域には、第2のバッファ
ー誘電体膜41、強誘電体膜42および制御ゲート電極
43があったが、例えば、強誘電体膜と、強誘電体膜上
に形成する制御ゲート電極とがあってもよい。In the second embodiment, the second buffer dielectric film 41, the ferroelectric film 42, and the control gate electrode 43 are provided in the gate region of the memory transistor 116. There may be a dielectric film and a control gate electrode formed on the ferroelectric film.
【0081】また、前記メモリトランジスタ116のゲ
ート領域は、ゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形
成する浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電極上に形成
する強誘電体膜と、この強誘電体膜上に形成する制御ゲ
ート電極とを有してもよい。The gate region of the memory transistor 116 includes a gate insulating film, a floating gate electrode formed on the gate insulating film, a ferroelectric film formed on the floating gate electrode, and a ferroelectric film. And a control gate electrode formed on the film.
【0082】また、前記メモリトランジスタ116のゲ
ート領域は、トンネル絶縁膜と、このトンネル絶縁膜上
に形成する浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電極上に
形成する絶縁膜と、この絶縁膜上に形成する制御ゲート
電極とを有してもよい。The gate region of the memory transistor 116 includes a tunnel insulating film, a floating gate electrode formed on the tunnel insulating film, an insulating film formed on the floating gate electrode, and a gate region formed on the insulating film. Control gate electrode.
【0083】また、前記第2の実施の形態では、選択ト
ランジスタ106のゲート領域には、第1のバッファー
誘電体膜36、高誘電体膜37および選択ゲート電極3
8があったが、ゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に
形成された浮遊ゲート電極と、この浮遊ゲート電極上に
形成された高誘電体膜と、この高誘電体膜上に形成され
た選択ゲート電極とがあってもよい。In the second embodiment, the first buffer dielectric film 36, the high dielectric film 37 and the select gate electrode 3 are provided in the gate region of the select transistor 106.
8, the gate insulating film, the floating gate electrode formed on the gate insulating film, the high dielectric film formed on the floating gate electrode, and the high dielectric film formed on the high dielectric film There may be a select gate electrode.
【0084】また、前記選択トランジスタ106のゲー
ト領域は、ゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成
された選択ゲート電極とを有してもよい。The gate region of the select transistor 106 may have a gate insulating film and a select gate electrode formed on the gate insulating film.
【0085】また、前記選択トランジスタ106のゲー
ト領域は、誘電体膜と、この誘電体膜上に形成された選
択ゲート電極とを有してもよい。The gate region of the select transistor 106 may have a dielectric film and a select gate electrode formed on the dielectric film.
【0086】また、前記選択トランジスタ106のゲー
ト領域は、ゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成
された選択ゲート電極と、この選択ゲート電極上に形成
された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された付加ゲート
電極と有してもよい。この場合、前記付加ゲート電極は
電気的にフローティング状態であってもよい。また、前
記付加ゲート電極には所定の一定電圧が供給されるよう
にしてもよい。また、前記付加ゲート電極は選択ゲート
電極と電気的に接続されていてもよい。The gate region of the select transistor 106 includes a gate insulating film, a select gate electrode formed on the gate insulating film, an insulating film formed on the select gate electrode, And an additional gate electrode formed on the substrate. In this case, the additional gate electrode may be in an electrically floating state. Further, a predetermined constant voltage may be supplied to the additional gate electrode. Further, the additional gate electrode may be electrically connected to a select gate electrode.
【0087】前記第2の実施の形態では、p型シリコン
基板21を用いたが、n型シリコン基板を用いてもよ
い。また、基板は、シリコン基板に限定されず、半導体
基板であればよい。Although the p-type silicon substrate 21 is used in the second embodiment, an n-type silicon substrate may be used. The substrate is not limited to a silicon substrate, but may be any semiconductor substrate.
【0088】[0088]
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の不揮
発性記憶装置によれば、メモリトランジスタのゲート領
域は、不純物を活性化させるための熱処理が行われた後
に形成されているから、そのゲート領域に設ける例えば
強誘電体膜の金属元素の一部が半導体基板中に拡散せ
ず、熱応力によるクラックが例えばその強誘電体薄膜に
生じない。その結果、前記メモリトランジスタにおける
トランジスタ特性の劣化を阻止することができる。As is clear from the above, according to the nonvolatile memory device of the present invention, the gate region of the memory transistor is formed after the heat treatment for activating the impurity is performed. For example, part of the metal element of the ferroelectric film provided in the gate region does not diffuse into the semiconductor substrate, and cracks due to thermal stress do not occur in the ferroelectric thin film, for example. As a result, deterioration of transistor characteristics of the memory transistor can be prevented.
【0089】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記メ
モリトランジスタのソース領域よりも低不純物濃度の第
2導電型の不純物拡散領域がメモリトランジスタのソー
ス領域に隣接すると共に、接続不純物拡散領域よりも低
不純物濃度の第2導電型の不純物拡散領域が接続不純物
拡散領域に隣接しているから、メモリトランジスタを高
耐圧化することができる。In one embodiment of the nonvolatile memory device, the impurity diffusion region of the second conductivity type having a lower impurity concentration than the source region of the memory transistor is adjacent to the source region of the memory transistor and is higher than the connection impurity diffusion region. Since the impurity diffusion region of the second conductivity type having a low impurity concentration is adjacent to the connection impurity diffusion region, the withstand voltage of the memory transistor can be increased.
【0090】本発明の不揮発性記憶装置によれば、選択
トランジスタのゲート領域は、不純物を活性化させるた
めの熱処理が行われた後に形成されているから、そのゲ
ート領域に設ける例えば高誘電体膜の金属元素の一部が
半導体基板中に拡散せず、熱応力によるクラックが例え
ばその高誘電体膜に生じない。したがって、前記選択ト
ランジスタにおけるトランジスタ特性の劣化を阻止する
ことができる。According to the nonvolatile memory device of the present invention, since the gate region of the select transistor is formed after the heat treatment for activating the impurity is performed, for example, a high dielectric film provided in the gate region is provided. Does not diffuse into the semiconductor substrate, and cracks due to thermal stress do not occur in, for example, the high dielectric film. Therefore, it is possible to prevent the transistor characteristics of the selection transistor from deteriorating.
【0091】一実施形態の不揮発性記憶装置は、前記選
択トランジスタのドレイン領域よりも低不純物濃度の第
2導電型の不純物拡散領域が選択トランジスタのドレイ
ン領域に隣接していると共に、接続不純物拡散領域より
も低不純物濃度の第2導電型の不純物拡散領域が接続不
純物拡散領域に隣接するから、選択トランジスタを高耐
圧化することができる。In one embodiment, the second conductive type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the drain region of the selection transistor is adjacent to the drain region of the selection transistor and the connection impurity diffusion region. Since the impurity diffusion region of the second conductivity type having a lower impurity concentration is adjacent to the connection impurity diffusion region, the withstand voltage of the selection transistor can be increased.
【0092】本発明の不揮発性記憶装置の製造方法は、
第1導電型の不純物を活性化させるための熱処理を行っ
た後、メモリトランジスタのゲート領域を形成している
ので、そのゲート領域に設ける例えば強誘電体膜の金属
元素の一部が半導体基板中に拡散せず、熱応力によるク
ラックが例えばその強誘電体膜に生じず、メモリトラン
ジスタにおけるトランジスタ特性の劣化を阻止すること
ができる。The method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the present invention
After the heat treatment for activating the first conductivity type impurities, the gate region of the memory transistor is formed. Therefore, for example, a part of the metal element of the ferroelectric film provided in the gate region is removed from the semiconductor substrate. Therefore, cracks due to thermal stress do not occur in, for example, the ferroelectric film, and deterioration of transistor characteristics of the memory transistor can be prevented.
【0093】また、トレンチの側面,底面に沿うように
メモリトランジスタのゲート領域を形成するから、メモ
リトランジスタのソース領域、および、接続不純物拡散
領域に対してゲート領域が自己整合的に形成されて、メ
モリトランジスタの微細化を実現できる。Since the gate region of the memory transistor is formed along the side and bottom surfaces of the trench, the gate region is formed in a self-aligned manner with respect to the source region and the connection impurity diffusion region of the memory transistor. Memory transistors can be miniaturized.
【0094】本発明の不揮発性記憶装置の製造方法は、
第1導電型の不純物を活性化させるための熱処理を行っ
た後、メモリトランジスタのゲート領域を形成している
ので、ゲート領域に設ける例えば強誘電体膜の金属元素
の一部が半導体基板中に拡散せず、熱応力によるクラッ
クが例えばその強誘電体膜に生じず、メモリトランジス
タにおけるトランジスタ特性の劣化を阻止することがで
きる。The method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention
After the heat treatment for activating the impurities of the first conductivity type, the gate region of the memory transistor is formed. For example, a part of the metal element of the ferroelectric film provided in the gate region is left in the semiconductor substrate. Without diffusion, cracks due to thermal stress do not occur in, for example, the ferroelectric film, and deterioration of transistor characteristics of the memory transistor can be prevented.
【0095】また、前記第1導電型の不純物を活性化さ
せるための熱処理を行った後、選択トランジスタのゲー
ト領域を形成しているので、ゲート領域に設ける例えば
高誘電体膜の金属元素の一部が半導体基板中に拡散せ
ず、熱応力によるクラックが例えばその高誘電体膜に生
じず、選択トランジスタにおけるトランジスタ特性の劣
化を阻止することができる。After the heat treatment for activating the first conductivity type impurities, the gate region of the select transistor is formed. Therefore, for example, one of the metal elements of the high dielectric film provided in the gate region is formed. The portion does not diffuse into the semiconductor substrate, cracks due to thermal stress do not occur in the high dielectric film, for example, and deterioration of transistor characteristics of the select transistor can be prevented.
【0096】また、第1のトレンチの側面,底面に沿う
ようにメモリトランジスタのゲート領域を形成するか
ら、メモリトランジスタのソース領域、および、接続不
純物拡散領域に対してゲート領域が自己整合的に形成さ
れて、メモリトランジスタの微細化を実現できる。Since the gate region of the memory transistor is formed along the side and bottom surfaces of the first trench, the gate region is formed in a self-aligned manner with respect to the source region and the connection impurity diffusion region of the memory transistor. Thus, miniaturization of the memory transistor can be realized.
【0097】また、第2のトレンチの側面,底面に沿う
ように選択トランジスタの高誘電体ゲート領域を形成す
るから、接続不純物拡散領域、および、選択トランジス
タのドレイン領域に対してゲート領域が自己整合的に形
成されて、選択トランジスタの微細化を実現できる。Since the high dielectric gate region of the select transistor is formed along the side and bottom surfaces of the second trench, the gate region is self-aligned with the connection impurity diffusion region and the drain region of the select transistor. In this case, the selection transistor can be miniaturized.
【図1】 図1(a)〜(e)は本発明の第1の実施の
形態の不揮発性記憶装置の製造工程図である。FIGS. 1A to 1E are manufacturing process diagrams of a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図2(a)〜(c)は本発明の第2の実施の
形態の不揮発性記憶装置の製造工程図である。FIGS. 2A to 2C are views showing a manufacturing process of a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 図3(a)〜(c)は本発明の第2の実施の
形態の不揮発性記憶装置の製造工程図である。FIG. 3A to FIG. 3C are manufacturing process diagrams of the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention.
【図4】 図4(a)〜(d)は本発明の第2の実施の
形態の不揮発性記憶装置の製造工程図である。FIGS. 4A to 4D are manufacturing process diagrams of the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention.
【図5】 図5は従来の不揮発性記憶装置の電気回路図
である。FIG. 5 is an electric circuit diagram of a conventional nonvolatile memory device.
【図6】 図6は浮遊ゲート構造のEEPROMメモリ
セルの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an EEPROM memory cell having a floating gate structure.
【符号の説明】 1 p型シリコン基板 3 ゲート酸化膜、 4 選択ゲート電極 5A,5B n+不純物拡散領域 6 選択トランジスタ 7 第1の層間絶縁膜 9 トレンチ 5A,5B 不純物拡散領域 10A 不純物拡散領域 10B 接続不純物拡散領域 11A,11B n−不純物拡散領域 12 p型不純物拡散領域 13 バッファー誘電体膜 14 強誘電体膜 15 制御ゲート電極 16 メモリトランジスタ 21 p型シリコン基板 23 n+不純物拡散領域 24 第1の層間絶縁膜 26 第1のトレンチ 27A,27B n+不純物拡散領域 28A,28B n−不純物拡散領域 29 p型不純物拡散領域 31 第2のトレンチ 32A 接続不純物拡散領域 32B +不純物拡散領域 33A,33B n−不純物拡散領域 34 p型不純物拡散領域 36 第1のバッファー誘電体膜 37 高誘電体膜 38 選択ゲート電極 41 第2のバッファー誘電体膜 42 強誘電体膜 43 制御ゲート電極 106 選択トランジスタ 116 メモリトランジスタ[Description of Signs] 1 p-type silicon substrate 3 gate oxide film, 4 selection gate electrode 5A, 5B n + impurity diffusion region 6 selection transistor 7 first interlayer insulating film 9 trench 5A, 5B impurity diffusion region 10A impurity diffusion region 10B Connection impurity diffusion region 11A, 11B n - impurity diffusion region 12 p-type impurity diffusion region 13 buffer dielectric film 14 ferroelectric film 15 control gate electrode 16 memory transistor 21 p-type silicon substrate 23 n + impurity diffusion region 24 first interlayer insulating film 26 first trench 27A, 27B n + impurity diffusion regions 28A, 28B n - impurity diffusion region 29 p-type impurity diffusion region 31 and the second trench 32A connected to the impurity diffusion region 32B + impurity diffusion regions 33A, 33B n - Impurity diffusion region 34 P-type impurity diffusion region 36 First buffer dielectric film 37 High dielectric film 38 Select gate electrode 41 Second buffer dielectric film 42 Ferroelectric film 43 Control gate electrode 106 Select transistor 116 Memory transistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/792 Fターム(参考) 5F083 EP22 EP33 EP49 EP63 EP68 FR05 FR06 GA09 GA27 JA06 JA14 JA15 JA17 JA19 JA32 JA36 JA38 JA56 PR29 PR33 PR36 5F101 BA62 BB02 BB08 BD07 BD22 BD37 BH09 BH16 BH19 5F140 AA00 AA19 AC32 BA01 BC09 BD01 BD07 BD12 BE09 BE10 BE20 BF01 BF05 BG27 BG38 BH15 BK03 BK13 BK21 BK25 CB01 CC01 CC03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/792 F-term (Reference) 5F083 EP22 EP33 EP49 EP63 EP68 FR05 FR06 GA09 GA27 JA06 JA14 JA15 JA17 JA19 JA32 JA36 JA38 JA56 PR29 PR33 PR36 5F101 BA62 BB02 BB08 BD07 BD22 BD37 BH09 BH16 BH19 5F140 AA00 AA19 AC32 BA01 BC09 BD01 BD07 BD12 BE09 BE10 BE20 BF01 BF05 BG27 BG38 BH15 BK03 BK13 BK21 BK25 CB01 CC01 CC03
Claims (18)
ンジスタに接続された選択トランジスタとを有するメモ
リセルを備えた不揮発性記憶装置において、 第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の表面層に形成され、第2導電型の不純
物拡散領域から成る前記メモリトランジスタのソース領
域と、 前記メモリトランジスタのソース領域と間隔をあけて前
記半導体基板の表面層に形成され、前記メモリトランジ
スタのドレイン領域であり、且つ、前記選択トランジス
タのソース領域である第2導電型の接続不純物拡散領域
と、 前記接続不純物拡散領域と間隔をあけて前記半導体基板
の表面層に形成され、第2導電型の不純物拡散領域から
成る前記選択トランジスタのドレイン領域と、 前記半導体基板の表面上に形成され、前記メモリトラン
ジスタのソース領域と前記接続不純物拡散領域との間の
上方に位置するトレンチを有する層間絶縁膜とを備え、 前記トレンチは前記層間絶縁膜を貫通していて、 前記メモリトランジスタは、前記トレンチの側面および
前記トレンチの底面に沿うように形成され、且つ、不純
物を活性化させるための熱処理が行われた後に形成され
たゲート領域を具備し、 前記選択トランジスタは、前記接続不純物拡散領域と前
記選択トランジスタのドレイン領域との間の上方に位置
するように形成されたゲート領域を具備していることを
特徴とする不揮発性記憶装置。1. A non-volatile memory device comprising a memory cell having a memory transistor and a select transistor connected to the memory transistor, wherein the first conductive type semiconductor substrate is formed on a surface layer of the semiconductor substrate. A source region of the memory transistor formed of a second conductivity type impurity diffusion region, and a drain region of the memory transistor formed on a surface layer of the semiconductor substrate at an interval from a source region of the memory transistor; A second conductivity type connection impurity diffusion region which is a source region of the selection transistor; and a second conductivity type impurity diffusion region formed on the surface layer of the semiconductor substrate at a distance from the connection impurity diffusion region. A drain region of the select transistor; a memory region formed on a surface of the semiconductor substrate; An interlayer insulating film having a trench located above between the source region of the transistor and the connection impurity diffusion region, wherein the trench penetrates the interlayer insulating film, and the memory transistor has a side surface of the trench. And a gate region formed along the bottom surface of the trench and formed after a heat treatment for activating an impurity is performed. The selection transistor includes the connection impurity diffusion region and the selection transistor. A non-volatile memory device, comprising: a gate region formed above the drain region of the non-volatile memory device.
いて、 前記メモリトランジスタのソース領域に比べて低不純物
濃度の第2導電型の不純物拡散領域が、前記メモリトラ
ンジスタのソース領域に隣接するように前記トレンチの
側面近傍に形成されていると共に、 前記接続不純物拡散領域に比べて低不純物濃度の第2導
電型の不純物拡散領域が、前記接続不純物拡散領域に隣
接するように前記トレンチの側面近傍に形成されている
ことを特徴とする不揮発性記憶装置。2. The non-volatile memory device according to claim 1, wherein a second conductivity type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the source region of the memory transistor is adjacent to the source region of the memory transistor. And a second conductivity type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the connection impurity diffusion region is formed near the side surface of the trench so as to be adjacent to the connection impurity diffusion region. A non-volatile memory device characterized by being formed in a non-volatile memory device.
装置において、 前記メモリトランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成された強誘電体膜と、 前記強誘電体膜上に形成された制御ゲート電極とがある
ことを特徴とする不揮発性記憶装置。3. The non-volatile memory device according to claim 1, wherein the gate region of the memory transistor includes a ferroelectric film formed on a surface of the semiconductor substrate, and the ferroelectric film. A nonvolatile memory device, comprising: a control gate electrode formed thereon.
装置において、 前記メモリトランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成されたバッファー誘電体
膜と、 前記バッファー誘電体膜上に形成された強誘電体膜と、 前記強誘電体膜上に形成された制御ゲート電極とがある
ことを特徴とする不揮発性記憶装置。4. The non-volatile memory device according to claim 1, wherein the gate region of the memory transistor includes a buffer dielectric film formed on a surface of the semiconductor substrate, and the buffer dielectric film. A nonvolatile memory device comprising: a ferroelectric film formed thereon; and a control gate electrode formed on the ferroelectric film.
装置において、 前記メモリトランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート領域絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極
と、 前記浮遊ゲート電極上に形成された強誘電体膜と、 前記強誘電体膜上に形成された制御ゲート電極とがある
ことを特徴とする不揮発性記憶装置。5. The non-volatile memory device according to claim 1, wherein the gate region of the memory transistor includes: a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate; A non-volatile memory device, comprising: a floating gate electrode formed on the ferroelectric film; a ferroelectric film formed on the floating gate electrode; and a control gate electrode formed on the ferroelectric film.
装置において、 前記メモリトランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成されたトンネル絶縁膜
と、 前記トンネル絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、 前記浮遊ゲート電極上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成された制御ゲート電極とがあること
を特徴とする不揮発性記憶装置。6. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the gate region of the memory transistor includes a tunnel insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate; A nonvolatile memory device comprising: a formed floating gate electrode; an insulating film formed on the floating gate electrode; and a control gate electrode formed on the insulating film.
ンジスタに接続された選択トランジスタとを有するメモ
リセルを備えた不揮発性記憶装置において、 第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の表面層に形成され、第2導電型の不純
物拡散領域から成る前記メモリトランジスタのソース領
域と、 前記メモリトランジスタのソース領域と間隔をあけて前
記半導体基板の表面層に形成され、前記メモリトランジ
スタのドレイン領域であり、且つ、前記選択トランジス
タのソース領域である第2導電型の接続不純物拡散領域
と、 前記接続不純物拡散領域と間隔をあけて前記半導体基板
の表面層に形成され、第2導電型の不純物拡散領域から
成る前記選択トランジスタのドレイン領域と、 前記半導体基板の表面上に形成され、前記接続不純物拡
散領域と前記選択トランジスタのドレイン領域との間の
上方に位置するトレンチを有する層間絶縁膜とを備え、 前記トレンチは前記層間絶縁膜を貫通していて、 前記メモリトランジスタは、前記メリトランジスタのソ
ース領域と前記接続不純物拡散領域との間の上方に位置
するように形成されたゲート領域を具備し、 前記選択トランジスタは、前記トレンチの側面および前
記トレンチの底面に沿うように形成され、且つ、不純物
を活性化させるための熱処理が行われた後に形成された
ゲート領域を具備していることを特徴とする不揮発性記
憶装置。7. A non-volatile memory device including a memory cell having a memory transistor and a select transistor connected to the memory transistor, wherein the semiconductor substrate is of a first conductivity type and is formed on a surface layer of the semiconductor substrate. A source region of the memory transistor including a second conductivity type impurity diffusion region; and a drain region of the memory transistor formed in a surface layer of the semiconductor substrate with an interval from the source region of the memory transistor; A second conductivity type connection impurity diffusion region which is a source region of the selection transistor; and a second conductivity type impurity diffusion region formed on the surface layer of the semiconductor substrate at a distance from the connection impurity diffusion region. A drain region of the select transistor; and a connection impurity formed on a surface of the semiconductor substrate. An interlayer insulating film having an upper trench between the diffusion region and the drain region of the select transistor, wherein the trench penetrates the interlayer insulating film; A gate region formed above a region between the region and the connection impurity diffusion region; the select transistor is formed along a side surface of the trench and a bottom surface of the trench; A non-volatile memory device having a gate region formed after a heat treatment for activating the semiconductor device.
いて、 前記接続不純物拡散領域に比べて低不純物濃度の第2導
電型の不純物拡散領域が、前記接続不純物拡散領域に隣
接するように前記トレンチの側面近傍に形成されている
と共に、 前記選択トランジスタのドレイン領域に比べて低不純物
濃度の第2導電型の不純物拡散領域が、前記選択トラン
ジスタのドレイン領域に隣接するように前記トレンチの
側面近傍に形成されていることを特徴とする不揮発性記
憶装置。8. The non-volatile memory device according to claim 7, wherein said second conductivity type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than said connection impurity diffusion region is adjacent to said connection impurity diffusion region. A second conductivity type impurity diffusion region having a lower impurity concentration than the drain region of the select transistor is formed near the side surface of the trench and adjacent to the side surface of the trench so as to be adjacent to the drain region of the select transistor. A non-volatile memory device characterized by being formed in a non-volatile memory device.
装置において、 前記選択トランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成された選択ゲート電極とがあ
ることを特微とする不揮発性記憶装置。9. The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein the gate region of the select transistor includes a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a gate insulating film formed on the gate insulating film. A nonvolatile memory device characterized by having a formed select gate electrode.
憶装置において、 前記選択トランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成された誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成された選択ゲート電極とがあるこ
とを特徴とする不揮発性記憶装置。10. The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein the gate region of the select transistor includes: a dielectric film formed on a surface of the semiconductor substrate; A nonvolatile memory device comprising a formed select gate electrode.
憶装置において、 前記選択トランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成されたバッファー誘電体
膜と、 前記バッファー誘電体膜上に形成された高誘電体膜と、 前記高誘電体膜上に形成された選択ゲート電極とがある
ことを特徴とする不揮発性記憶装置。11. The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein a buffer dielectric film formed on a surface of the semiconductor substrate is provided in the gate region of the select transistor; A nonvolatile memory device comprising: a high dielectric film formed thereon; and a select gate electrode formed on the high dielectric film.
憶装置において、 前記選択トランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板表面上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、 前記浮遊ゲート電極上に形成された高誘電体膜と、 前記高誘電体膜上に形成された選択ゲート電極とがある
ことを特徴とする不揮発性記憶装置。12. The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate and a gate insulating film formed on the gate insulating film in the gate region of the select transistor. A floating gate electrode, a high dielectric film formed on the floating gate electrode, and a select gate electrode formed on the high dielectric film.
憶装置において、 前記選択トランジスタの前記ゲート領域には、 前記半導体基板の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成された選択ゲート電極と、 前記選択ゲート電極上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成された付加ゲート電極とがあること
を特徴とする不揮発性記憶装置。13. The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein the gate region of the select transistor includes a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a gate insulating film formed on the gate insulating film. A nonvolatile memory device comprising: a formed select gate electrode; an insulating film formed on the select gate electrode; and an additional gate electrode formed on the insulating film.
において、 前記付加ゲート電極は電気的にフローティング状態であ
ることを特徴とする不揮発性記憶装置。14. The nonvolatile memory device according to claim 13, wherein said additional gate electrode is in an electrically floating state.
において、 前記付加ゲート電極には所定の一定電圧が供給されてい
ることを特徴とする不揮発性記憶装置。15. The nonvolatile memory device according to claim 13, wherein a predetermined constant voltage is supplied to said additional gate electrode.
において、 前記付加ゲート電極は前記選択ゲート電極と電気的に接
続されていることを特徴とする不揮発性記憶装置。16. The nonvolatile memory device according to claim 13, wherein said additional gate electrode is electrically connected to said select gate electrode.
タと、このメモリトランジスタに接続された選択トラン
ジスタとを有するメモリセルを備えた不揮発性記憶装置
の製造方法において、 第1導電型の半導体基板の表面層に、第1の第2導電型
の不純物拡散領域と、第2の第2導電型の不純物拡散領
域とを間隔をあけて形成すると共に、第1の第2導電型
の不純物拡散領域と第2の第2導電型の不純物拡散領域
と間の上方に前記選択トランジスタのゲート領域を形成
する工程と、 前記半導体基板の表面および前記選択トランジスタのゲ
ート領域を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜にトレンチを形成して、前記第1の第2
導電型の不純物拡散領域の一部を露出させる工程と、 前記トレンチを介して第1導電型の不純物をイオン注入
した後、前記第1導電型の不純物を活性化させるための
熱処理を行って、前記トレンチの下方に第1導電型の不
純物拡散領域を形成する工程と、 前記トレンチの側面および前記トレンチの底面に沿うよ
うに、前記メモリトランジスタのゲート領域を形成する
工程とを有することを特徴とする不揮発性記憶装置の製
造方法。17. A method for manufacturing a nonvolatile memory device including a memory cell having a ferroelectric gate type memory transistor and a select transistor connected to the memory transistor, comprising: a first conductive type semiconductor substrate; In the layer, a first second conductivity type impurity diffusion region and a second second conductivity type impurity diffusion region are formed at an interval, and the first second conductivity type impurity diffusion region and the first Forming a gate region of the selection transistor above the second diffusion region of the second conductivity type; and forming an interlayer insulating film covering the surface of the semiconductor substrate and the gate region of the selection transistor; Forming a trench in the interlayer insulating film;
Exposing a part of the conductive type impurity diffusion region; and ion-implanting the first conductive type impurity through the trench, and then performing a heat treatment for activating the first conductive type impurity. Forming a first conductivity type impurity diffusion region below the trench; and forming a gate region of the memory transistor along a side surface of the trench and a bottom surface of the trench. Of manufacturing a nonvolatile memory device.
タと、このメモリトランジスタに接続された高誘電体ゲ
ート型の選択トランジスタとを有するメモリセルを備え
た不揮発性記憶装置の製造方法において、 第1導電型の半導体基板の表面層に、第2導電型の不純
物拡散領域を形成する工程と、 前記半導体基板の表面を覆う層間絶縁膜を形成する工程
と、 前記層間絶縁膜に第1のトレンチを形成して、前記第2
導電型の不純物拡散領域の一部を露出させる工程と、 前記第1のトレンチを介して第1導電型の不純物をイオ
ン注入した後、その第1導電型の不純物を活性化させる
ための熱処理を行って、前記第1のトレンチの下方に第
1の第1導電型の不純物拡散領域を形成する工程と、 前記第1のトレンチと異となる箇所の前記層間絶縁膜に
第2のトレンチを形成して、前記第2導電型の不純物拡
散領域の一部を露出させる工程と、 前記第2のトレンチを介して第1導電型の不純物をイオ
ン注入した後、その第1導電型の不純物を活性化させる
ための熱処理を行って、前記第2のトレンチの下方に第
2の第1導電型の不純物拡散領域を形成する工程と、 前記第2のトレンチの側面および前記第2のトレンチの
底面に沿うように、前記選択トランジスタのゲート領域
を形成する工程と、 前記第1のトレンチの側面および前記第1のトレンチの
底面に沿うように、前記メモリトランジスタのゲート領
域を形成する工程とを有していることを特徴とする不揮
発性記憶装置の製造方法。18. A method of manufacturing a nonvolatile memory device including a memory cell having a ferroelectric gate type memory transistor and a high dielectric gate type select transistor connected to the memory transistor, comprising the steps of: Forming a second conductivity type impurity diffusion region in a surface layer of a semiconductor substrate of a mold type; forming an interlayer insulating film covering a surface of the semiconductor substrate; forming a first trench in the interlayer insulating film And the second
A step of exposing a part of the impurity diffusion region of the conductivity type, and a heat treatment for activating the impurity of the first conductivity type after ion-implanting the impurity of the first conductivity type through the first trench. Forming a first first-conductivity-type impurity diffusion region below the first trench; and forming a second trench in the interlayer insulating film at a location different from the first trench. Exposing a portion of the second conductivity type impurity diffusion region; and ion-implanting the first conductivity type impurity through the second trench, and then activating the first conductivity type impurity. Forming a second first-conductivity-type impurity diffusion region below the second trench by performing a heat treatment for forming a second conductive impurity diffusion region below the second trench. Along the selection transistor Forming a gate region of the memory transistor along a side surface of the first trench and a bottom surface of the first trench. A method for manufacturing a nonvolatile memory device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001066604A JP2002270784A (en) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | Nonvolatile storage device and method of manufacturing the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111627920A (en) * | 2020-06-02 | 2020-09-04 | 湘潭大学 | Ferroelectric memory cell |
-
2001
- 2001-03-09 JP JP2001066604A patent/JP2002270784A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111627920A (en) * | 2020-06-02 | 2020-09-04 | 湘潭大学 | Ferroelectric memory cell |
CN111627920B (en) * | 2020-06-02 | 2023-11-14 | 湘潭大学 | Ferroelectric memory cell |
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