JP2003007866A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP2003007866A
JP2003007866A JP2001190386A JP2001190386A JP2003007866A JP 2003007866 A JP2003007866 A JP 2003007866A JP 2001190386 A JP2001190386 A JP 2001190386A JP 2001190386 A JP2001190386 A JP 2001190386A JP 2003007866 A JP2003007866 A JP 2003007866A
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memory device
wiring
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富士雄 舛岡
Takuji Tanigami
拓司 谷上
Takashi Yokoyama
敬 横山
Noboru Takeuchi
昇 竹内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor storage device in which the back bias effect of the semiconductor storage device comprising a charge accumulation layer and a control gate is reduced to improve integration degree, to raise the capacity ratio between a floating gate and a control gate with no increase of an occupied area, resulting in suppressed variation in cell characteristics, depending on manufacturing processes. SOLUTION: The semiconductor storage device comprises at least one memory cell composed of a semiconductor substrate, at least one island-like semiconductor layer, a charge accumulation layer formed at a part or the entire periphery of the side wall of the island-like semiconductor layer, and a control gate formed on the charge accumulation layer, and a gate electrode which is formed at least at one end of the memory cell, while arranged in series with the memory cell, to select the memory cell. A part of at least one of the charge accumulation layers is positioned in the recess formed on the side wall of the island-like semiconductor layer.

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、半導体記憶装置に
関し、より詳細には、電荷蓄積層と制御ゲートを備える
メモリトランジスタを用いた半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device using a memory transistor having a charge storage layer and a control gate.

【0002】[0002]

【従来技術】EEPROMのメモリセルとして、ゲート
部に電荷蓄積層と制御ゲートをもち、トンネル電流を利
用して電荷蓄積層への電荷の注入、電荷蓄積層からの電
荷の放出を行うMOSトランジスタ構造のものが知られ
ている。このメモリセルでは、電荷蓄積層の電荷蓄積状
態の相違によるしきい値電圧の相違をデータ“0”、
“1”として記憶する。
2. Description of the Related Art As a memory cell of an EEPROM, a MOS transistor structure having a charge storage layer and a control gate in a gate portion and injecting charge into the charge storage layer and releasing charge from the charge storage layer by utilizing a tunnel current. Are known. In this memory cell, the difference in threshold voltage due to the difference in the charge storage state of the charge storage layer is regarded as data “0”,
It is stored as "1".

【0003】例えば、電荷蓄積層として浮遊ゲートを用
いたnチャネルのメモリセルの場合、浮遊ゲートに電子
の注入するには、ソース、ドレイン拡散層と基板を接地
して制御ゲートに正の高電圧を印加する。このとき基板
側からトンネル電流によって浮遊ゲートに電子が注入さ
れる。この電子注入により、メモリセルのしきい値電圧
は正方向に移動する。浮遊ゲートの電子を放出させるに
は、制御ゲートを接地してソース、ドレイン拡散層又は
基板のいずれかに正の高電圧を印加する。このとき浮遊
ゲートからトンネル電流によって基板側の電子が放出さ
れる。この電子放出により、メモリセルのしきい値電圧
は負方向に移動する。
For example, in the case of an n-channel memory cell using a floating gate as a charge storage layer, in order to inject electrons into the floating gate, the source and drain diffusion layers and the substrate are grounded and a positive high voltage is applied to the control gate. Is applied. At this time, electrons are injected from the substrate side to the floating gate by the tunnel current. Due to this electron injection, the threshold voltage of the memory cell moves in the positive direction. To emit electrons from the floating gate, the control gate is grounded and a positive high voltage is applied to either the source, drain diffusion layer or the substrate. At this time, the electrons on the substrate side are emitted from the floating gate by the tunnel current. Due to this electron emission, the threshold voltage of the memory cell moves in the negative direction.

【0004】以上の動作において、電子注入と放出、す
なわち書き込みと消去を効率よく行うためには、浮遊ゲ
ートと制御ゲート及び基板との間の容量結合の関係が重
要である。いいかえると、浮遊ゲート−制御ゲート間の
容量が大きいほど、制御ゲートの電位を効果的に浮遊ゲ
ートに伝達することができ、書き込み、消去が容易にな
る。
In the above operation, the relationship of capacitive coupling among the floating gate, the control gate and the substrate is important in order to efficiently perform electron injection and emission, that is, writing and erasing. In other words, the larger the capacitance between the floating gate and the control gate, the more effectively the potential of the control gate can be transmitted to the floating gate, which facilitates writing and erasing.

【0005】しかし、近年の半導体技術の進歩、特に微
細加工技術の進歩により、EEPROMのメモリセルの
小型化と大容量化が急速に進んでいる。
However, due to recent advances in semiconductor technology, particularly advances in microfabrication technology, miniaturization and increase in capacity of EEPROM memory cells are rapidly advancing.

【0006】したがってメモリセル面積が小さくて、し
かも浮遊ゲート−制御ゲート間の容量をいかに大きく確
保するかが重要な問題となっている。
Therefore, how to secure a large capacity between the floating gate and the control gate while keeping the memory cell area small is an important issue.

【0007】浮遊ゲートと制御ゲートとの間の容量を大
きくするためには、これらの間のゲート絶縁膜を薄くす
るか、その誘電率を大きくするか又は浮遊ゲートと制御
ゲートとの対向面積を大きくすることが必要である。
In order to increase the capacitance between the floating gate and the control gate, the gate insulating film between them should be thinned or its permittivity should be increased, or the facing area between the floating gate and the control gate should be increased. It needs to be large.

【0008】しかし、ゲート絶縁膜を薄くすることは、
信頼性上限界がある。
However, thinning the gate insulating film is
There is a limit in reliability.

【0009】ゲート絶縁膜の誘電率を大きくすること
は、例えば、シリコン酸化膜に代えてシリコン窒素膜等
を用いることが考えられるが、これも主として信頼性上
問題があって実用的でない。
Increasing the dielectric constant of the gate insulating film may be achieved by using, for example, a silicon nitrogen film or the like instead of the silicon oxide film, but this is also not practical because it has a problem mainly in reliability.

【0010】したがって十分な容量を確保するために
は、浮遊ゲートと制御ゲートとのオーバラップ面積を一
定値以上確保することが必要となるが、これは、メモリ
セルの面積を小さくしてEEPROMの大容量化を図る
上で障害となる。
Therefore, in order to secure a sufficient capacity, it is necessary to secure the overlap area between the floating gate and the control gate to be a certain value or more. This is an obstacle to achieving large capacity.

【0011】これに対し、特許第2877462号公報
に記載されているEEPROMは、半導体基板に格子縞
状の溝により分離されてマトリクス配列された複数の柱
状半導体層の側壁を利用してメモリ・トランジスタが構
成される。すなわちメモリ・トランジスタは、各柱状半
導体層の上面に形成されたドレイン拡散層、溝底部に形
成された共通ソース拡散層及び各柱状半導体層の側壁部
の周囲全体を取り囲む電荷蓄積層と制御ゲートとをもっ
て構成され、制御ゲートが一方向の複数の柱状半導体層
について連続的に配設されて制御ゲート線となる。ま
た、制御ゲート線と交差する方向の複数のメモリ・トラ
ンジスタのドレイン拡散層に接続されたビット線が設け
られる。上述したメモリ・トランジスタの電荷蓄積層と
制御ゲートが柱状半導体層の下部に形成される。また、
1トランジスタ/1セル構成では、メモリ・トランジス
タが過消去の状態、すなわち、読出し電位が0Vであっ
て、しきい値が負の状態になると、非選択でもセル電流
が流れることになり不都合である。これを確実に防止す
るために、メモリ・トランジスタに直列に重ねて、柱状
半導体層の上部にその周囲の少くとも一部を取り囲むよ
うにゲート電極が形成された選択ゲート・トランジスタ
が設けられている。
On the other hand, in the EEPROM disclosed in Japanese Patent No. 2877462, a memory transistor is formed by utilizing the side walls of a plurality of columnar semiconductor layers which are separated by lattice-striped grooves on a semiconductor substrate and arranged in a matrix. Composed. That is, the memory transistor includes a drain diffusion layer formed on the upper surface of each columnar semiconductor layer, a common source diffusion layer formed on the bottom of the groove, a charge storage layer surrounding the entire side wall of each columnar semiconductor layer, and a control gate. And the control gates are continuously arranged for a plurality of columnar semiconductor layers in one direction to form control gate lines. Also, a bit line connected to the drain diffusion layers of the plurality of memory transistors in a direction intersecting the control gate line is provided. The charge storage layer and the control gate of the memory transistor described above are formed below the columnar semiconductor layer. Also,
In the 1-transistor / 1-cell configuration, when the memory transistor is in the over-erased state, that is, when the read potential is 0 V and the threshold value is negative, the cell current flows even if it is not selected, which is inconvenient. . In order to prevent this reliably, a select gate transistor is provided which is stacked in series with the memory transistor and in which a gate electrode is formed so as to surround at least a part of the periphery of the columnar semiconductor layer. .

【0012】これにより、従来例であるEEPROMの
メモリセルは、柱状半導体層の側壁を利用して、柱状半
導体層を取り囲んで形成された電荷蓄積層及び制御ゲー
トを有するから、小さい占有面積で電荷蓄積層と制御ゲ
ートの間の容量を十分大きく確保することができる。ま
た各メモリセルのビット線に繋がるドレイン拡散層は、
それぞれ柱状半導体層の上面に形成され、溝によって電
気的に完全に分離されている。さらに素子分離領域が小
さくでき、メモリセルサイズが小さくなる。したがっ
て、優れた書き込み、消去効率をもつメモリセルを集積
した大容量化EEPROMを得ることができる。
As a result, the conventional memory cell of the EEPROM has the charge storage layer and the control gate formed so as to surround the columnar semiconductor layer by utilizing the side wall of the columnar semiconductor layer. It is possible to secure a sufficiently large capacitance between the storage layer and the control gate. In addition, the drain diffusion layer connected to the bit line of each memory cell is
Each is formed on the upper surface of the columnar semiconductor layer and is completely electrically separated by the groove. Further, the element isolation region can be made small, and the memory cell size can be made small. Therefore, it is possible to obtain a large capacity EEPROM in which memory cells having excellent writing and erasing efficiency are integrated.

【0013】円柱状の柱状シリコン層2を有する従来の
EEPROMを、図169に示す。また、図168
(a)及び(b)は、それぞれ図169のEEPROM
のA−A′及びB−B′断面図である。なお、図169
では、選択ゲート・トランジスタのゲート電極が連続し
て形成される選択ゲート線は、複雑になるので示してい
ない。
FIG. 169 shows a conventional EEPROM having a columnar silicon layer 2 having a columnar shape. Also, FIG.
(A) and (b) are the EEPROM of FIG. 169, respectively.
FIG. 6 is a sectional view taken along line AA ′ and BB ′ of FIG. Note that FIG.
However, the select gate line in which the gate electrodes of the select gate transistors are continuously formed is not shown because it becomes complicated.

【0014】このEEPROMでは、p型シリコン基板
1を用い、この上に格子縞状の溝3により分離された複
数の柱状p-型シリコン層2がマトリクス配列され、こ
れら各柱状シリコン層2がそれぞれメモリセル領域とな
っている。各シリコン層2の上面にドレイン拡散層10
が形成され、溝3の底部に共通ソース拡散層9が形成さ
れ、溝3の底部に所定厚みの酸化膜4が埋込み形成され
ている。また、柱状シリコン層2の周囲を取り囲むよう
に、柱状シリコン層2の下部に、トンネル酸化膜5を介
して浮遊ゲート6が形成され、さらにその外側に層間絶
縁膜7を介して制御ゲート8が形成されて、メモリ・ト
ランジスタが構成される。
In this EEPROM, a p-type silicon substrate 1 is used, on which a plurality of columnar p -type silicon layers 2 separated by lattice stripe grooves 3 are arranged in a matrix, and each of these columnar silicon layers 2 is a memory. It is a cell area. The drain diffusion layer 10 is formed on the upper surface of each silicon layer 2.
, A common source diffusion layer 9 is formed at the bottom of the groove 3, and an oxide film 4 having a predetermined thickness is buried in the bottom of the groove 3. Further, a floating gate 6 is formed below the pillar-shaped silicon layer 2 via a tunnel oxide film 5 so as to surround the circumference of the pillar-shaped silicon layer 2, and a control gate 8 is formed outside the floating gate 6 via an interlayer insulating film 7. Formed to form a memory transistor.

【0015】ここで、制御ゲート8は、図169及び図
170(b)に示すように、一方向の複数のメモリセル
について連続的に配設されて、制御ゲート線すなわちワ
ード線WL(WL1,WL2,…)となっている。そして柱状シ
リコン層2の上部には、メモリ・トランジスタと同様に
その周囲を取り囲むように、ゲート酸化膜31を介して
ゲート電極32が配設されて選択ゲート・トランジスタ
が構成されている。このトランジスタのゲート電極32
は、メモリセルの制御ゲート8と同様に、制御ゲート線
と同じ方向には連続して配設されて選択ゲート線とな
る。
Here, as shown in FIGS. 169 and 170 (b), the control gate 8 is continuously arranged for a plurality of memory cells in one direction, and the control gate line, that is, the word line WL (WL1, WL2, ...). A gate electrode 32 is provided on the upper part of the pillar-shaped silicon layer 2 so as to surround the periphery thereof, similarly to the memory transistor, thereby forming a select gate transistor. Gate electrode 32 of this transistor
Are arranged continuously in the same direction as the control gate line to form the select gate line, like the control gate 8 of the memory cell.

【0016】このように、メモリ・トランジスタ及び選
択ゲート・トランジスタが、溝の内部に重ねられた状態
で埋込み形成される。制御ゲート線は、その一端部をシ
リコン層表面にコンタクト部14として残し、選択ゲー
ト線も制御ゲートと逆の端部のシリコン層にコンタクト
部15を残して、これらにそれぞれワード線WL及び制
御ゲート線CGとなるAl配線13、16をコンタクト
させている。
In this way, the memory transistor and the select gate transistor are formed by being buried in the trench while being overlapped with each other. One end of the control gate line is left on the surface of the silicon layer as a contact portion 14, and the select gate line is also left a contact portion 15 on the silicon layer at the end opposite to the control gate. The Al wirings 13 and 16 to be the line CG are in contact with each other.

【0017】溝3の底部には、メモリセルの共通ソース
拡散層9が形成され、各柱状シリコン層2の上面には各
メモリセル毎のドレイン拡散層10が形成されている。
このように形成されたメモリセルの基板上はCVD酸化
膜11により覆われ、これにコンタクト孔が開けられ
て、ワード線WLと交差する方向のメモリセルのドレイ
ン拡散層10を共通接続するビット線BL(BL1,BL2,
…)となるAl配線12が配設されている。
A common source diffusion layer 9 of the memory cell is formed on the bottom of the groove 3, and a drain diffusion layer 10 of each memory cell is formed on the upper surface of each columnar silicon layer 2.
The substrate of the memory cell thus formed is covered with a CVD oxide film 11, a contact hole is formed in the substrate, and a bit line commonly connecting the drain diffusion layers 10 of the memory cells in the direction intersecting the word line WL. BL (BL1, BL2,
.) Is provided.

【0018】制御ゲート線のパターニングの際に、セル
アレイの端部の柱状シリコン層位置にPEPによるマス
クを形成し、その表面に制御ゲート線と連続する多結晶
シリコン膜からなるコンタクト部14を残し、ここにビ
ット線BLと同時に形成されるAl膜によってワード線
となるAl配線13をコンタクトさせている。
When patterning the control gate line, a mask made of PEP is formed at the position of the columnar silicon layer at the end of the cell array, and the contact portion 14 made of a polycrystalline silicon film continuous with the control gate line is left on the surface of the mask. An Al film 13 which is formed at the same time as the bit line BL is brought into contact with the Al wiring 13 serving as a word line.

【0019】上記のEEPROMは、以下のように製造
することができる。
The above-mentioned EEPROM can be manufactured as follows.

【0020】まず、高不純物濃度のp型シリコン基板1
に低不純物濃度のp-型シリコン層2をエピタキシャル
成長させたウェハを用い、その表面にマスク層21を堆
積し、公知のPEP工程によりフォトレジスト・パター
ン22を形成して、これを用いてマスク層21をエッチ
ングする(図171(a))。
First, a high impurity concentration p-type silicon substrate 1
A wafer in which a p type silicon layer 2 having a low impurity concentration is epitaxially grown is used as a mask, a mask layer 21 is deposited on the surface of the wafer, and a photoresist pattern 22 is formed by a known PEP process. 21 is etched (FIG. 171 (a)).

【0021】次いで、マスク層21を用いて、反応性イ
オンエッチング法によりシリコン層2をエッチングし
て、基板1に達する深さの格子縞状の溝3を形成する。
これにより、シリコン層2は、柱状をなして複数の島に
分離される。その後、CVD法によりシリコン酸化膜2
3を堆積し、これを異方性エッチングにより各柱状シリ
コン層2の側壁に残す。そしてn型不純物をイオン注入
によって、各柱状シリコン層2の上面にそれぞれドレイ
ン拡散層10を形成し、溝底部には共通ソース拡散層9
を形成する(図171(b))。
Next, using the mask layer 21, the silicon layer 2 is etched by the reactive ion etching method to form the lattice-striped grooves 3 having a depth reaching the substrate 1.
As a result, the silicon layer 2 has a columnar shape and is separated into a plurality of islands. After that, the silicon oxide film 2 is formed by the CVD method.
3 is deposited and left on the side wall of each columnar silicon layer 2 by anisotropic etching. Then, by ion implantation of n-type impurities, the drain diffusion layers 10 are formed on the upper surfaces of the respective columnar silicon layers 2, and the common source diffusion layer 9 is formed on the bottom of the trench.
Are formed (FIG. 171 (b)).

【0022】その後、等方性エッチングにより各柱状シ
リコン層2の周囲のに酸化膜23をエッチング除去した
後、必要に応じて斜めイオン注入を利用して各シリコン
層2の側壁にチャネルイオン注入を行う。チャネルイオ
ン注入に代えて、CVD法によりボロンを含む酸化膜を
堆積し、その酸化膜からのボロン拡散を利用してもよ
い。
After that, the oxide film 23 around each columnar silicon layer 2 is removed by isotropic etching, and then channel ion implantation is performed on the side wall of each silicon layer 2 by using oblique ion implantation if necessary. To do. Instead of the channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by the CVD method and boron diffusion from the oxide film may be used.

【0023】そして、CVDシリコン酸化膜4を堆積
し、これを等方性エッチングによりエッチングして、溝
3の底部に所定厚み埋め込む。その後、熱酸化によって
各シリコン層2の周囲に例えば10nm程度のトンネル
酸化膜5を形成した後、第1層多結晶シリコン膜を堆積
する。この第1層多結晶シリコン膜を異方性エッチング
によりエッチングして、柱状シリコン層2の下部側壁に
残して、シリコン層2を取り囲む形の浮遊ゲート5を形
成する(図172(c))。
Then, a CVD silicon oxide film 4 is deposited, and this is etched by isotropic etching to fill the bottom of the groove 3 with a predetermined thickness. Then, a tunnel oxide film 5 having a thickness of, for example, about 10 nm is formed around each silicon layer 2 by thermal oxidation, and then a first-layer polycrystalline silicon film is deposited. This first-layer polycrystalline silicon film is etched by anisotropic etching to leave the lower sidewall of the columnar silicon layer 2 and form the floating gate 5 surrounding the silicon layer 2 (FIG. 172 (c)).

【0024】次に、各柱状シリコン層2の周囲に形成さ
れた浮遊ゲート6の表面に層間絶縁膜7を形成する。こ
の層間絶縁膜7は、例えば、ONO膜とする。そして、
第2層多結晶シリコン膜を堆積して異方性エッチングに
よりエッチングすることにより、やはり柱状シリコン層
2の下部に制御ゲート8を形成する(図172
(d))。このとき、制御ゲート8は、柱状シリコン層
2の間隔を、図169の縦方向について予め所定の値以
下に設定しておくことによって、マスク工程を用いるこ
となく、その方向に連続する制御ゲート線として形成さ
れる。そして不要な層間絶縁膜7及びその下のトンネル
酸化膜2をエッチング除去した後、CVDシリコン酸化
膜111を堆積し、これをエッチングして溝3の途中ま
で、すなわちメモリセルの浮遊ゲート7及び制御ゲート
8が隠れるまで埋め込む(図173(e))。
Next, an interlayer insulating film 7 is formed on the surface of the floating gate 6 formed around each columnar silicon layer 2. The interlayer insulating film 7 is, for example, an ONO film. And
The control gate 8 is also formed below the columnar silicon layer 2 by depositing the second-layer polycrystalline silicon film and etching by anisotropic etching (FIG. 172).
(D)). At this time, the control gate 8 sets the spacing between the pillar-shaped silicon layers 2 to a predetermined value or less in the vertical direction of FIG. 169 in advance, so that the control gate lines continuous in that direction can be obtained without using a mask process. Formed as. Then, after removing the unnecessary interlayer insulating film 7 and the tunnel oxide film 2 thereunder by etching, a CVD silicon oxide film 111 is deposited, and this is etched to the middle of the groove 3, that is, the floating gate 7 and control of the memory cell. The gate 8 is embedded until it is hidden (FIG. 173 (e)).

【0025】その後、露出した柱状シリコン層2の上部
に熱酸化により20nm程度のゲート酸化膜31を形成
し、第3層多結晶シリコン膜を堆積し、これを異方性エ
ッチングによりエッチングしてMOSトランジスタのゲ
ート電極32を形成する(図173(f))。このゲー
ト電極32も制御ゲート線と同じ方向に連続的にパター
ン形成されて選択ゲート線となる。選択ゲート線もセル
フアラインで連続的に形成することができるが、メモリ
セルの制御ゲート8の場合に比べて難しい。なぜなら、
メモリ・トランジスタ部は2層ゲートであるのに対し、
選択ゲート・トランジスタが単層ゲートであるため、隣
接セル間のゲート電極間隔が制御ゲート間隔より広いか
らである。したがって確実にゲート電極32を連続させ
るためには、これを二層多結晶シリコン構造として、最
初の多結晶シリコン膜についてはマスク工程でゲート電
極を繋げる部分にのみ残し、次の多結晶シリコン膜に対
して側壁残しの技術を利用すればよい。
Then, a gate oxide film 31 of about 20 nm is formed on the exposed columnar silicon layer 2 by thermal oxidation, a third-layer polycrystalline silicon film is deposited, and this is etched by anisotropic etching to form a MOS. The gate electrode 32 of the transistor is formed (FIG. 173 (f)). This gate electrode 32 is also continuously patterned in the same direction as the control gate line to form a select gate line. The select gate line can be continuously formed by self-alignment, but it is more difficult than the case of the control gate 8 of the memory cell. Because
The memory transistor section has a two-layer gate,
Since the select gate transistor is a single-layer gate, the gate electrode spacing between adjacent cells is wider than the control gate spacing. Therefore, in order to ensure the continuity of the gate electrode 32, this is formed as a two-layer polycrystalline silicon structure, and the first polycrystalline silicon film is left only in the portion where the gate electrode is connected in the mask process, and the next polycrystalline silicon film is formed. On the other hand, the technique of leaving the side wall may be used.

【0026】なお、制御ゲート線及び選択ゲート線はそ
れぞれ異なる端部において、柱状シリコン層上面にコン
タクト部14、15が形成されるように、多結晶シリコ
ン膜エッチングに際してマスクを形成しておく。
A mask is formed during etching of the polycrystalline silicon film so that the contact portions 14 and 15 are formed on the upper surface of the columnar silicon layer at different ends of the control gate line and the select gate line.

【0027】最後に、CVDシリコン酸化膜112を堆
積して、必要なら平坦化処理を行った後、コンタクト孔
を開けて、Alの蒸着、パターニングにより、ビット線
BLとなるAl配線12、制御ゲート線CGとなるAl
配線13及びワード線WLとなるAl配線16を同時に
形成する(図175)。
Finally, a CVD silicon oxide film 112 is deposited and, if necessary, a flattening process is performed, a contact hole is opened, and Al is vapor-deposited and patterned to form an Al wiring 12 to be a bit line BL and a control gate. Al to be the line CG
The wiring 13 and the Al wiring 16 to be the word line WL are simultaneously formed (FIG. 175).

【0028】この従来例のEEPROMの1メモリセル
の要部断面構造を平面構造に置き換えたものを図175
(a)に示し、図175(b)に、等価回路を示す。
FIG. 175 shows a structure in which the cross-sectional structure of the main part of one memory cell of the EEPROM of this conventional example is replaced with a planar structure.
FIG. 175A shows an equivalent circuit, and FIG. 175B shows an equivalent circuit.

【0029】図175(a)及び(b)を用いて、この
EEPROMの動作を説明すれば、次の通りである。
The operation of this EEPROM will be described below with reference to FIGS. 175 (a) and 175 (b).

【0030】まず、書込みにホットキャリア注入を利用
する場合の書込みは、選択ワード線WLに十分高い正電
位を与え、選択制御ゲート線CG及び選択ビット線BL
に所定の正電位を与える。これにより選択ゲート・トラ
ンジスタQsを介して正電位をメモリ・トランジスタQ
cのドレインに伝達して、メモリ・トランジスタQcで
チャネル電流を流して、ホットキャリア注入が行われ、
そのメモリセルのしきい値が正方向に移動する。
First, in the case of using the hot carrier injection for writing, a sufficiently high positive potential is applied to the selected word line WL to select the selection control gate line CG and the selected bit line BL.
A given positive potential is applied to. As a result, a positive potential is applied to the memory transistor Q via the select gate transistor Qs.
It is transmitted to the drain of c, and a channel current is made to flow in the memory transistor Qc, hot carrier injection is performed,
The threshold value of the memory cell moves in the positive direction.

【0031】消去は、選択制御ゲートCGを0Vとし、
ワード線WL及びビット線BLに高い正電位を与えて、
ドレイン側に浮遊ゲートの電子を放出させる。一括消去
の場合には、共通ソースに高い正電位を与えてソース側
に電子を放出させることもできる。これにより、メモリ
セルのしきい値は負方向に移動する。
For erasing, the selection control gate CG is set to 0V,
By applying a high positive potential to the word line WL and the bit line BL,
The electrons of the floating gate are emitted to the drain side. In the case of batch erasing, a high positive potential can be applied to the common source to emit electrons to the source side. As a result, the threshold value of the memory cell moves in the negative direction.

【0032】読出し動作は、ワード線WLにより選択ゲ
ート・トランジスタQsを開き、制御ゲート線CGの読
出し電位を与えて、電流の有無により“0”、“1”判
別を行う。電子注入にFNトンネリングを利用する場合
には、選択制御ゲート線CG及び選択ワード線WLに高
い正電位を与え、選択ビット線BLを0Vとして、基板
から浮遊ゲートに電子を注入する。
In the read operation, the select gate transistor Qs is opened by the word line WL, the read potential of the control gate line CG is applied, and "0" or "1" is discriminated by the presence or absence of current. When using FN tunneling for electron injection, a high positive potential is applied to the selection control gate line CG and the selection word line WL, the selected bit line BL is set to 0 V, and electrons are injected from the substrate to the floating gate.

【0033】また、このEEPROMでは、選択ゲート
・トランジスタがあるため、過消去状態になっても誤動
作しない。
Since this EEPROM has the select gate transistor, it does not malfunction even in the overerased state.

【0034】ところで、この従来例のEEPROMで
は、図175(a)に示したように、選択ゲート・トラ
ンジスタQsとメモリ・トランジスタQcの間には拡散
層がない。これは、柱状シリコン層の側面に選択的に拡
散層を形成することが困難だからである。したがって、
図170(a)及び(b)の構造において、メモリ・ト
ランジスタのゲート部と選択ゲート・トランジスタのゲ
ート部の間の分離酸化膜はできるだけ薄いことが望まし
い。特に、ホットエレクトロン注入を利用する場合に
は、メモリ・トランジスタのドレイン部に十分な“H”
レベル電位を伝達するために、この分離酸化膜厚が30
〜40nm程度であることが必要になる。
By the way, in this conventional EEPROM, as shown in FIG. 175 (a), there is no diffusion layer between the select gate transistor Qs and the memory transistor Qc. This is because it is difficult to selectively form the diffusion layer on the side surface of the columnar silicon layer. Therefore,
In the structure of FIGS. 170A and 170B, it is desirable that the isolation oxide film between the gate portion of the memory transistor and the gate portion of the select gate transistor be as thin as possible. In particular, when using hot electron injection, sufficient "H" is applied to the drain part of the memory transistor.
In order to transmit the level potential, this isolation oxide film thickness is 30
It is necessary to be about 40 nm.

【0035】このような、微小間隔は、先の製造工程で
説明したCVD法による酸化膜埋込みのみでは実際上は
困難である。したがってCVD酸化膜埋込みは浮遊ゲー
ト6及び制御ゲート8が露出する状態とし、選択ゲート
・トランジスタ用のゲート酸化の工程で同時に浮遊ゲー
ト6及び制御ゲート8の露出部に薄い酸化膜を形成する
方法が望ましい。
Such a minute interval is practically difficult only by burying the oxide film by the CVD method described in the previous manufacturing process. Therefore, the method of forming a thin oxide film on the exposed portions of the floating gate 6 and the control gate 8 at the same time in the step of gate oxidation for the select gate transistor is performed by burying the CVD oxide film with the floating gate 6 and the control gate 8 exposed. desirable.

【0036】また、この従来例によれば、格子縞状の溝
底部を分離領域として、柱状シリコン層が配列され、こ
の柱状シリコン層の周囲を取り囲むように形成された浮
遊ゲートをもつメモリセルが構成されるから、メモリセ
ルの占有面積が小さい、高集積化EEPROMが得られ
る。しかも、メモリセル占有面積が小さいにも拘らず、
浮遊ゲート−制御ゲート間の容量は十分大きく確保する
ことができる。
Further, according to this conventional example, a columnar silicon layer is arranged with the bottom of the lattice-stripe-shaped groove as an isolation region, and a memory cell having a floating gate formed so as to surround the periphery of the columnar silicon layer is formed. Therefore, a highly integrated EEPROM having a small occupied area of memory cells can be obtained. Moreover, despite the small occupied area of the memory cell,
A sufficiently large capacitance between the floating gate and the control gate can be secured.

【0037】なお、従来例では、マスクを用いることな
く各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続する
ように形成した。これは、柱状シリコン層の配置が対称
的でない場合に初めて可能である。すなわち、ワード線
方向の柱状シリコン層の隣接間隔を、ビット線方向にそ
れより小さくすることにより、ビット線方向には分離さ
れ、ワード線方向に繋がる制御ゲート線がマスクなしで
自動的に得られる。これに対して例えば、柱状シリコン
層の配置を対称的にした場合には、PEP工程を必要と
する。
In the conventional example, the control gate of each memory cell is formed so as to be continuous in one direction without using a mask. This is possible only if the arrangement of the pillar-shaped silicon layers is not symmetrical. That is, by making the interval between the columnar silicon layers adjacent to each other in the word line direction smaller than that in the bit line direction, the control gate lines which are separated in the bit line direction and are connected to the word line direction are automatically obtained without a mask. . On the other hand, for example, when the columnar silicon layers are arranged symmetrically, the PEP process is required.

【0038】具体的に説明すれば、第2層多結晶シリコ
ン膜を厚く堆積して、PEP工程を経て、制御ゲート線
として連続させるべき部分にこれを残すように選択エッ
チングする。ついで第3層多結晶シリコン膜を堆積し
て、上記で説明したと同様に側壁残しのエッチングを行
う。
More specifically, the second-layer polycrystalline silicon film is deposited thickly, and after the PEP process, selective etching is performed so as to leave it in a portion to be continued as a control gate line. Then, a third-layer polycrystalline silicon film is deposited, and sidewall etching is performed in the same manner as described above.

【0039】柱状シリコン層の配置が対称的でない場合
にも、その配置の間隔によっては、従来例のように自動
的に連続する制御ゲート線が形成できないこともある。
Even if the columnar silicon layers are not arranged symmetrically, depending on the spacing of the arrangement, it may not be possible to automatically form a continuous control gate line as in the conventional example.

【0040】このような場合にも、上述のようなマスク
工程を用いることにより、一方向に連続する制御ゲート
線を形成すればよい。
Even in such a case, the control gate line continuous in one direction may be formed by using the mask process as described above.

【0041】また、従来例では、浮遊ゲート構造のメモ
リセルを用いたが、電荷蓄積層は必ずしも浮遊ゲート構
造である必要はなく、電荷蓄積層を多層絶縁膜へのトラ
ップにより実現している、例えばMNOS構造の場合に
も有効である。
Further, in the conventional example, the memory cell having the floating gate structure is used, but the charge storage layer does not necessarily have to have the floating gate structure, and the charge storage layer is realized by trapping in the multilayer insulating film. For example, it is also effective in the case of the MNOS structure.

【0042】このようなMNOS構造のメモリセルを図
176に示す。なお、図176のMNOS構造のメモリ
セルは、図170(a)のメモリセルに対応するもので
ある。
FIG. 176 shows a memory cell having such an MNOS structure. The memory cell of the MNOS structure of FIG. 176 corresponds to the memory cell of FIG. 170 (a).

【0043】電荷蓄積層となる積層絶縁膜24は、トン
ネル酸化膜とシリコン窒化膜の積層構造又はその窒化膜
表面にさらに酸化膜を形成した構造とする。
The laminated insulating film 24 serving as a charge storage layer has a laminated structure of a tunnel oxide film and a silicon nitride film or a structure in which an oxide film is further formed on the surface of the nitride film.

【0044】上記MNOSにおいて、メモリ・トランジ
スタと選択ゲート・トランジスタを逆にした従来例、す
なわち、柱状シリコン層2の下部に選択ゲート・トラン
ジスタを形成し、上部にメモリ・トランジスタを形成し
たメモリセルを図177に示す。
In the above-mentioned MNOS, a conventional example in which a memory transistor and a select gate transistor are reversed, that is, a memory cell in which a select gate transistor is formed below the columnar silicon layer 2 and a memory transistor is formed above It is shown in FIG. 177.

【0045】共通ソース側に選択ゲート・トランジスタ
を設けるこの構造は、書き込み方式としてホットエレク
トロン注入方式が用いる場合に採用することができる。
This structure in which the select gate transistor is provided on the common source side can be adopted when the hot electron injection method is used as the writing method.

【0046】図178は、一つの柱状シリコン層に複数
のメモリセルを構成した従来例である。先の従来例と対
応する部分には先の従来例と同一符号を付して詳細な説
明は省略する。この従来例では、柱状シリコン層2の最
下部に選択ゲート・トランジスタQs1を形成し、その
上に3個のメモリ・トランジスタQc1、Qc2、Qc
3を重ね、さらにその上に選択ゲート・トランジスタQ
s2を形成している。この構造は基本的に先に説明した
製造工程を繰り返すことにより得られる。
FIG. 178 shows a conventional example in which a plurality of memory cells are formed in one columnar silicon layer. The parts corresponding to those of the above-mentioned conventional example are denoted by the same reference numerals as those of the above-mentioned conventional example, and detailed description thereof is omitted. In this conventional example, a select gate transistor Qs1 is formed at the bottom of the pillar-shaped silicon layer 2, and three memory transistors Qc1, Qc2, Qc are formed thereon.
3 on top of it, and select gate transistor Q on top of it
s2 is formed. This structure is basically obtained by repeating the manufacturing process described above.

【0047】図177及び図178に示した従来例にお
いても、メモリ・トランジスタとして浮遊ゲート構造に
代え、MNOS構造を用いることができる。
Also in the conventional example shown in FIGS. 177 and 178, the MNOS structure can be used as the memory transistor instead of the floating gate structure.

【0048】このように、上記従来技術によれば、格子
縞状溝によって分離された柱状半導体層の側壁を利用し
て、電荷蓄積層と制御ゲートとをもつメモリ・トランジ
スタを用いたメモリセルを構成することにより、制御ゲ
ートと電荷蓄積層間の容量を十分大きく確保して、しか
もメモリセル占有面積を小さくして高集積化を図ったE
EPROMを得ることができる。
As described above, according to the above-mentioned conventional technique, a memory cell using a memory transistor having a charge storage layer and a control gate is formed by utilizing the side wall of the columnar semiconductor layer separated by the lattice stripe groove. By doing so, the capacitance between the control gate and the charge storage layer is sufficiently large, and the area occupied by the memory cell is reduced to achieve high integration.
EPROM can be obtained.

【0049】[0049]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、柱状
半導体層に対して自己整合に電荷蓄積層及び制御ゲート
が形成されるが、セルアレイの大容量化を考えた場合、柱
状半導体層は最小加工寸法にて形成することが望まし
い。ここで電荷蓄積層として浮遊ゲートを用いた場合、浮
遊ゲートと制御ゲート及び基板との間の容量結合の関係
は、柱状半導体層外周の面積と浮遊ゲート外周の面積、
柱状半導体層と浮遊ゲートを絶縁するトンネル酸化膜
厚、浮遊ゲートと制御ゲートを絶縁する層間絶縁膜厚で
決まる。
In the above-mentioned conventional example, the charge storage layer and the control gate are formed in self-alignment with the columnar semiconductor layer, but the columnar semiconductor layer is the smallest when considering the capacity increase of the cell array. It is desirable to form with processing dimensions. Here, when a floating gate is used as the charge storage layer, the relationship of capacitive coupling among the floating gate, the control gate, and the substrate is as follows:
It is determined by the tunnel oxide film thickness that insulates the columnar semiconductor layer and the floating gate and the interlayer insulating film thickness that insulates the floating gate and the control gate.

【0050】従来例では、柱状半導体層の側壁を利用し
て、柱状半導体層を取り囲んで形成された電荷蓄積層及
び制御ゲートを有し、小さい占有面積で電荷蓄積層と制
御ゲートの間の容量を十分大きく確保することを目的と
しているが、柱状半導体層を最小加工寸法にて形成した
場合でかつ、トンネル酸化膜厚と層間絶縁膜厚を固定と
した場合、電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量は単純に
浮遊ゲート外周の面積、つまり浮遊ゲートの膜厚で決ま
る。したがって、これ以上、メモリセルの占有面積を増加
させずに電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量を増大させ
ることは困難である。言換えれば、メモリセルの占有面
積を増加させずに、浮遊ゲートと島状半導体層との容量
に対する浮遊ゲートと制御ゲートとの容量の比を増大さ
せることは困難である。
In the conventional example, a side wall of the columnar semiconductor layer is used to have a charge storage layer and a control gate formed so as to surround the columnar semiconductor layer, and the capacitance between the charge storage layer and the control gate is small in an occupied area. However, when the columnar semiconductor layer is formed with the minimum processing size and the tunnel oxide film thickness and the interlayer insulating film thickness are fixed, the charge storage layer and the control gate are The capacitance of is simply determined by the area around the floating gate, that is, the film thickness of the floating gate. Therefore, it is difficult to increase the capacitance between the charge storage layer and the control gate without increasing the occupied area of the memory cell. In other words, it is difficult to increase the ratio of the capacitance of the floating gate and the control gate to the capacitance of the floating gate and the island-shaped semiconductor layer without increasing the occupied area of the memory cell.

【0051】また、従来例では、1つの柱状半導体層に含
まれるメモリセルとメモリセルの間に不純物拡散層を形
成していないが、不純物拡散層を形成することが好まし
い。
Further, in the conventional example, the impurity diffusion layer is not formed between the memory cells included in one columnar semiconductor layer, but it is preferable to form the impurity diffusion layer.

【0052】さらに、従来例では、1つの柱状半導体層
に複数のメモリセルを直列に接続して構成し、各メモリ
セルの閾値が同じであると考えた場合、制御ゲート線C
Gに読出し電位を与えて、電流の有無により“0”及び
“1”判別を行う読み出し動作の際、直列に接続された
両端に位置するメモリセルにおいては基板からのバック
バイアス効果により閾値の変動が顕著となる。これによ
り、直列に接続するメモリセルの個数がデバイス上制約
され、大容量化を行った際に問題となる。
Further, in the conventional example, when it is considered that a plurality of memory cells are connected in series to one columnar semiconductor layer and the threshold value of each memory cell is the same, the control gate line C
In a read operation in which a read potential is applied to G to determine “0” and “1” depending on the presence or absence of a current, in memory cells located at both ends connected in series, the threshold value fluctuates due to the back bias effect from the substrate. Becomes noticeable. As a result, the number of memory cells connected in series is limited on the device, which becomes a problem when the capacity is increased.

【0053】このことは、一つの柱状半導体層に複数の
メモリセルを直列に接続する場合のみならず、一つの柱
状半導体層に一つのメモリセルが形成されている場合に
おいても、面内方向における基板からのバックバイアス
効果のばらつきに伴って、各メモリセルの閾値の変動が
生じるという問題もある。
This is true not only in the case where a plurality of memory cells are connected in series to one columnar semiconductor layer but also in the in-plane direction when one memory cell is formed in one columnar semiconductor layer. There is also a problem that the threshold value of each memory cell varies due to variations in the back bias effect from the substrate.

【0054】また、基板に対して垂直方向にトランジス
タを形成していく際、段数が増加するにつれて柱状半導
体層の高さは増加し、柱状半導体層を加工形成する上で
より高度なトレンチエッチング加工技術が要求される。
When forming a transistor in the direction perpendicular to the substrate, the height of the columnar semiconductor layer increases as the number of steps increases, and a higher level trench etching process is performed to form the columnar semiconductor layer. Technology is required.

【0055】さらに、柱状半導体層をトレンチエッチン
グ加工により形成する上で、例えば柱状半導体層の形状
を円柱とし、その直径と各柱状半導体層間との距離が等
しい場合の開口率は約80.4%にもなり、半導体基板に対
し、より垂直に近い形状で柱状半導体層を加工形成する
ことが非常に困難となる。トレンチエッチングを行う際
の開口率は低い方が望ましいが、従来例では制御ゲート
線や選択ゲート線を自動的に連続するよう配置するた
め、電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量を確保するため
に、メモリセルの占有面積を増加させずに柱状半導体層
の径に対する各柱状半導体層間の距離を低減するには限
界があり、開口率を低下させることは困難である。
Further, in forming the columnar semiconductor layer by trench etching, for example, when the columnar semiconductor layer is formed into a columnar shape and the diameter thereof is equal to the distance between the columnar semiconductor layers, the aperture ratio is about 80.4%. Therefore, it becomes very difficult to process and form the columnar semiconductor layer in a shape closer to the vertical with respect to the semiconductor substrate. It is desirable to have a low aperture ratio when performing trench etching, but in the conventional example, the control gate line and select gate line are arranged so as to be continuous automatically, so that the capacitance between the charge storage layer and the control gate is secured. In addition, there is a limit in reducing the distance between the columnar semiconductor layers with respect to the diameter of the columnar semiconductor layer without increasing the occupied area of the memory cell, and it is difficult to reduce the aperture ratio.

【0056】また、各段毎にトランジスタのゲート電極
を形成していくと、プロセスのばらつきによるゲート長
の加工ばらつきが発生する。例えばゲート電極をサイド
ウオール状に形成していく場合、堆積された電極材料膜
を柱状半導体層の高さに匹敵する程度のエッチバックを
要する。つまり、大容量化を想定した場合、柱状半導体
層に形成するメモリゲートの個数も増加するため、必然
的に柱状半導体層の高さも高くなる。したがって、エッ
チバック量も増加するためプロセスばらつきも増加す
る。これらの影響はセルアレイの大容量化を考えた場合
顕著になる。
Further, when the gate electrode of the transistor is formed in each stage, variations in the gate length due to process variations occur. For example, when the gate electrode is formed in a sidewall shape, the deposited electrode material film needs to be etched back to a level comparable to the height of the columnar semiconductor layer. That is, when the capacity is increased, the number of memory gates formed in the columnar semiconductor layer also increases, so that the height of the columnar semiconductor layer inevitably increases. Therefore, the amount of etch back also increases, and the process variation also increases. These influences become remarkable when the capacity of the cell array is increased.

【0057】基板に対して垂直方向にトランジスタを形
成していく際、各段毎にトランジスタを形成していけば、
各段毎の熱履歴の違いによるトンネル膜質の違いや拡散
層のプロファイルの違いによるセル特性のばらつきが発
生する。
When transistors are formed in the direction perpendicular to the substrate, if transistors are formed in each stage,
Variations in cell characteristics due to differences in tunnel film quality due to differences in thermal history between stages and differences in diffusion layer profiles occur.

【0058】本発明はこれらの課題に鑑みなされたもの
であり、電荷蓄積層と制御ゲートの間の容量を増大させ
る代わりに、制御ゲートからメモリセルの活性領域に伝
達する電界を増加させる構造にし、高速なデバイス特性
を獲得し、電荷蓄積層及び制御ゲートを有する半導体記
憶装置のバックバイアス効果による影響を少なくするこ
とにより集積度の向上を図り、柱状半導体層の高さを低
減することにより、柱状半導体層のトレンチエッチング
時における加工を容易にするとともに、メモリセルの占
有面積を増加させずに柱状半導体層のトレンチエッチン
グ時における開口率を減少させることで、半導体基板に
対しより垂直に近い形状で柱状半導体層を加工形成し、
さらに、各メモリセルトランジスタの熱履歴の遍歴を最
小限に抑えることでメモリセルの特性のばらつきを抑え
ることができる半導体記憶装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of these problems and has a structure in which the electric field transmitted from the control gate to the active region of the memory cell is increased instead of increasing the capacitance between the charge storage layer and the control gate. By obtaining high-speed device characteristics and reducing the influence of the back bias effect of a semiconductor memory device having a charge storage layer and a control gate, the degree of integration can be improved and the height of a columnar semiconductor layer can be reduced. By facilitating the processing during the trench etching of the columnar semiconductor layer and reducing the aperture ratio during the trench etching of the columnar semiconductor layer without increasing the occupied area of the memory cell, the shape closer to vertical to the semiconductor substrate can be obtained. To form a columnar semiconductor layer with
Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of suppressing variations in characteristics of memory cells by minimizing the iterative history of thermal history of each memory cell transistor.

【0059】[0059]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板と、少なくとも1つの島状半導体層と、該島状半導
体層の側壁の周囲の全部又は一部に形成された電荷畜積
層と、該電荷蓄積層の上に形成された制御ゲートとから
構成される少なくとも1つのメモリセル及び該メモリセ
ルの少なくとも一方の端部に形成され、該メモリセルに
対して直列に配置されてなる前記メモリセルを選択する
ためのゲート電極からなる半導体記憶装置であって、前
記電荷蓄積層の少なくとも1つが、前記島状半導体層の
側壁に形成された窪みの内部にその一部を配置してなる
半導体記憶装置が提供される。
According to the present invention, a semiconductor substrate, at least one island-shaped semiconductor layer, and a charge storage layer formed on all or part of the periphery of the sidewall of the island-shaped semiconductor layer are provided. And at least one memory cell composed of a control gate formed on the charge storage layer and at least one end of the memory cell, and being arranged in series with respect to the memory cell. A semiconductor memory device comprising a gate electrode for selecting a memory cell, wherein at least one of the charge storage layers is partially disposed inside a recess formed in a sidewall of the island-shaped semiconductor layer. A semiconductor memory device is provided.

【0060】すなわち、本発明の半導体装置は、半導体
基板若しくは半導体層を少なくとも一つの窪みを有する
柱状に加工した側面を活性領域面とし、窪みの内部にト
ンネル酸化膜及び電荷蓄積層を配置してなる。
That is, in the semiconductor device of the present invention, the side surface obtained by processing the semiconductor substrate or the semiconductor layer into a column having at least one depression is used as the active region surface, and the tunnel oxide film and the charge storage layer are arranged inside the depression. Become.

【0061】[0061]

【発明の実施の形態】本発明の半導体記憶装置において
は、電荷蓄積層と制御ゲートとは、島状半導体層の側壁
の全周囲にわたって形成されていてもよいし、周囲の一
部の領域を除く領域に形成されていてもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the semiconductor memory device of the present invention, the charge storage layer and the control gate may be formed over the entire periphery of the sidewall of the island-shaped semiconductor layer, or a part of the peripheral region may be formed. It may be formed in a region other than the above.

【0062】さらに、1つの島状半導体層には、メモリ
セルが1個のみ形成されていてもよいし、2個以上形成
されていてもよい。メモリセルが3個以上形成されてい
る場合には、メモリセルの下部及び/又は上部に選択ゲ
ートが形成され、この選択ゲートと島状半導体層とによ
り構成される選択トランジスタが形成されていることが
好ましい。
Further, only one memory cell may be formed in one island-shaped semiconductor layer, or two or more memory cells may be formed. When three or more memory cells are formed, a select gate is formed in the lower and / or upper part of the memory cell, and a select transistor including the select gate and the island-shaped semiconductor layer is formed. Is preferred.

【0063】なお、本発明の半導体装置において、メモ
リセルの少なくとも1つが半導体基板から「電気的に絶
縁」されているとは、半導体基板と島状半導体層との間
が電気的に絶縁されているものでもよく、メモリセルが
2個以上形成されている場合には、メモリセル間が電気
的に絶縁されることにより、この絶縁された個所よりも
上方に位置するメモリセルが半導体基板と電気的に絶縁
されているものでもよく、また、後述するように、任意
に、メモリセルの下部に選択ゲート(ゲート電極)が形
成されている場合には、選択ゲートによって構成される
選択トランジスタと半導体基板との間が電気的に絶縁さ
れているものでもよく、選択トランジスタとメモリセル
との間が電気的に絶縁されることにより、この絶縁され
た領域よりも上方に位置するメモリセルが半導体基板と
電気的に絶縁されているものでもよい。なかでも、半導
体基板と島状半導体層との間、あるいはメモリセルの下
部に選択トランジスタが形成されている場合であって、
選択トランジスタと半導体基板との間が電気的に絶縁さ
れているものが好ましい。電気的な絶縁は、例えば、半
導体基板と異なる導電型の不純物拡散層を、絶縁しよう
とする領域の全部にわたって形成することにより行って
もよいし、絶縁しようとする領域の一部に不純物拡散層
を形成し、その接合部における空乏層を利用して行って
もよいし、さらには、電気的に導電しない程度に間隔を
あけることにより、結果的に電気的に絶縁されるように
してもよい。また、半導体基板とセル又は選択トランジ
スタは、例えばSiO2等の絶縁膜で電気的に絶縁され
ていてもよい。なお、メモリセルが複数個形成されてい
る場合、任意に、メモリセルの上下部に選択トランジス
タが形成されている場合には、任意のメモリセル間及び
/又は選択トランジスタとメモリセルとの間が、電気的
に絶縁されていてもよい。メモリセルアレイの平面図における実施の形態 以下の本発明の半導体記憶装置のメモリセルアレイにお
いては、半導体基板面の垂線方向に電荷蓄積層及び制御
ゲートとなる第三の電極を有する複数のメモリセルが直
列に接続され、メモリセルは半導体基板と該半導体基板
上に格子縞状に分離されてなるマトリクス状に配列され
た複数の島状半導体層の側壁部に複数個、例えば2個形
成され、かつ該電荷蓄積層の少なくとも一部は該島状半
導体層の側壁部に形成された窪みの内部に備えられ、島
状半導体層に配置された不純物拡散層であるメモリセル
のソース若しくはドレインを有し、一方向の複数の島状
半導体層について連続的に、かつ、半導体基板面に対し水
平方向に配置されてなる第三の配線である制御ゲート線
を有し、制御ゲート線と交差する方向に不純物拡散層と
電気的に接続され、かつ、半導体基板面に対し水平方向
に配置されてなる第四配線であるビット線を有し、さら
に、第二の配線若しくは第五の配線である選択ゲート線
及び第一の配線であるソース線を有する。なお、本発明
においては、制御ゲート線及びこれに直交するビット線
は、三次元的にいずれの方向に形成されていてもよい。
In the semiconductor device of the present invention, "at least one of the memory cells is" electrically insulated "from the semiconductor substrate means that the semiconductor substrate and the island-shaped semiconductor layer are electrically insulated from each other. When two or more memory cells are formed, the memory cells located above the insulated location are electrically insulated from the semiconductor substrate by electrically insulating the memory cells from each other. May be electrically isolated from each other. Further, as will be described later, when a select gate (gate electrode) is optionally formed below the memory cell, a select transistor and a semiconductor formed by the select gate are formed. It may be electrically insulated from the substrate, and may be electrically insulated from the select transistor and the memory cell so that it is higher than the insulated region. Memory cells may be one that is electrically insulated from the semiconductor substrate located. In particular, when the select transistor is formed between the semiconductor substrate and the island-shaped semiconductor layer or under the memory cell,
It is preferable that the selection transistor and the semiconductor substrate are electrically insulated. The electrical insulation may be performed, for example, by forming an impurity diffusion layer having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate over the entire region to be insulated, or by forming an impurity diffusion layer in a part of the region to be insulated. May be formed and the depletion layer at the junction may be utilized, or may be spaced so that it is not electrically conductive, resulting in electrical insulation. . Further, the semiconductor substrate and the cell or the selection transistor may be electrically insulated by an insulating film such as SiO 2 . In addition, when a plurality of memory cells are formed, and when a select transistor is formed above and below the memory cell, a space between arbitrary memory cells and / or a space between the select transistor and the memory cells is arbitrarily formed. , May be electrically insulated. Embodiment in plan view of memory cell array In a memory cell array of a semiconductor memory device of the present invention described below, a plurality of memory cells having a charge storage layer and a third electrode to be a control gate are connected in series in a direction perpendicular to a semiconductor substrate surface. A plurality of memory cells are formed on the sidewalls of a semiconductor substrate and a plurality of island-shaped semiconductor layers arranged in a matrix on the semiconductor substrate and separated in a grid pattern, and the charge At least a part of the storage layer is provided inside the recess formed in the sidewall of the island-shaped semiconductor layer and has a source or drain of a memory cell which is an impurity diffusion layer arranged in the island-shaped semiconductor layer. A plurality of island-shaped semiconductor layers extending in the same direction and having a control gate line which is a third wiring continuously arranged in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate surface. It has a bit line which is a fourth wiring electrically connected to the impurity diffusion layer in the intersecting direction and arranged in the horizontal direction with respect to the semiconductor substrate surface, and further has a second wiring or a fifth wiring. And a source line which is a first wiring. In the present invention, the control gate line and the bit line orthogonal to the control gate line may be three-dimensionally formed in any direction.

【0064】上記メモリセルアレイの平面図を図1〜図
8にまとめて説明する。
Plan views of the memory cell array will be collectively described with reference to FIGS.

【0065】図1〜図8は、電荷蓄積層として浮遊ゲー
トを有するEEPROMのメモリセルアレイを示す平面
図である。なお、図1〜図8では、メモリセルを形成す
る島状半導体層110の径が小さい、すなわち窪みの部
分での断面を示している。
1 to 8 are plan views showing a memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer. Note that FIGS. 1 to 8 show cross-sections in which the diameter of the island-shaped semiconductor layer 110 that forms the memory cell is small, that is, a dent portion.

【0066】図1は、メモリセルを形成する円柱状の島
状半導体部が、例えば二種の平行線が直交する交点へそ
れぞれ配置するような配列を有し、各々のメモリセルを
選択、制御するための第一の配線層及び第二の配線層及
び第三の配線層及び第四の配線層は基板面に対し平行に
配置されているメモリセルアレイを示す。
In FIG. 1, the columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cells are arranged, for example, at the intersections of two kinds of parallel lines, and each memory cell is selected and controlled. The first wiring layer, the second wiring layer, the third wiring layer, and the fourth wiring layer for achieving the above are memory cell arrays arranged in parallel to the substrate surface.

【0067】また、第四の配線層840と交差する方向であ
るA−A’方向と第四の配線層840方向であるB−B’
方向とで島状半導体部の配置間隔を変えることにより、
各々のメモリセルの制御ゲートである第二の導電膜が一
方向に、図1ではA−A’方向に、連続して形成されて第
三の配線層となる。同様に選択ゲート・トランジスタの
ゲートである第二の導電膜が一方向に連続して形成され
て第二の配線層となる。
In addition, the AA 'direction which is the direction intersecting with the fourth wiring layer 840 and the BB' direction which is the direction of the fourth wiring layer 840.
By changing the arrangement interval of the island-shaped semiconductor parts depending on the direction,
The second conductive film, which is the control gate of each memory cell, is continuously formed in one direction, that is, in the AA ′ direction in FIG. 1, to form a third wiring layer. Similarly, the second conductive film which is the gate of the select gate transistor is continuously formed in one direction to form the second wiring layer.

【0068】さらに、島状半導体部の基板側に配置され
てなる第一の配線層と電気的に接続するための端子を、
例えば図1のA−A’方向に接続するメモリセルのA'
側の端部に設け、第二の配線層及び第三の配線層と電気
的に接続するための端子を、例えば図1のA−A’方向
に接続するメモリセルのA側の端部に設け、島状半導体
部の基板とは反対側に配置されてなる第四の配線層840
とはメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部のそれ
ぞれに電気的に接続しており、例えば図1においては第
二の配線層及び第三の配線層と交差する方向に第四の配
線層840が形成されている。
Further, a terminal for electrically connecting to the first wiring layer arranged on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is
For example, A'of a memory cell connected in the AA 'direction in FIG.
A terminal for electrically connecting to the second wiring layer and the third wiring layer provided at the end portion on the side of the memory cell, for example, on the end portion on the A side of the memory cell connected in the AA 'direction in FIG. A fourth wiring layer 840 provided and arranged on the side of the island-shaped semiconductor portion opposite to the substrate.
Is electrically connected to each of the columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cell. For example, in FIG. 1, a fourth wiring is formed in a direction intersecting the second wiring layer and the third wiring layer. A layer 840 has been formed.

【0069】また、第一の配線層と電気的に接続するた
めの端子は、島状半導体部で形成されており、第二の配
線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子
は、島状半導体部に被覆されてなる第二の導電膜で形成
されている。また、第一の配線層、第二の配線層及び第三
の配線層と電気的に接続するための端子は、それぞれ第
一のコンタクト部910、第二のコンタクト部921、924、第三
のコンタクト部932、933と接続している。
Further, the terminal for electrically connecting to the first wiring layer is formed of the island-shaped semiconductor portion, and is electrically connected to the second wiring layer and the third wiring layer. The terminal is formed of a second conductive film that covers the island-shaped semiconductor portion. Further, the terminals for electrically connecting to the first wiring layer, the second wiring layer, and the third wiring layer are the first contact portion 910, the second contact portions 921, 924, and the third contact portion, respectively. It is connected to the contact parts 932 and 933.

【0070】図1では、第一のコンタクト部910を介し
て第一の配線層810が半導体記憶装置上面に引き出され
ている。なお、メモリセルを形成する円柱状の島状半導
体部の配列は図1のような配列でなくてもよく、上述の
ような配線層の位置関係や電気的な接続関係があれば、
メモリセルを形成する円柱状の島状半導体部の配列は限
定されない。
In FIG. 1, the first wiring layer 810 is drawn out to the upper surface of the semiconductor memory device via the first contact portion 910. Note that the columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cells do not have to be arranged as shown in FIG. 1, and if the positional relationship of the wiring layers and the electrical connection relationship are as described above,
The array of cylindrical island-shaped semiconductor portions forming the memory cell is not limited.

【0071】第一のコンタクト部910に接続されてなる
島状半導体部は、図1ではA−A’方向に接続するメモ
リセルのA'側の全ての端部に配置されているが、A側の
端部の一部若しくは全てに配置してもよいし、第四の配
線層840と交差する方向であるA−A’方向に接続する
メモリセルを形成している島状半導体部のいずれかに配
置してもよい。また、第二のコンタクト部921、924、第三
のコンタクト部932、933に接続される第二の導電膜で被
覆される島状半導体部は、第一のコンタクト部910が配
置されない側の端部に配置してもよいし、第一のコンタ
クト部910が配置される側の端部に連続して配置しても
よいし、第四の配線層840と交差する方向であるA−A’
方向に接続するメモリセルを形成している島状半導体部
のいずれかに配置してもよいし、第二のコンタクト部921
や924、第三のコンタクト部932などを分割して配置して
もよい。
The island-shaped semiconductor portion connected to the first contact portion 910 is arranged at all end portions on the A'side of the memory cell connected in the AA 'direction in FIG. It may be arranged at a part or all of the end portion on the side, and any of the island-shaped semiconductor portions forming the memory cells connected in the AA ′ direction which is the direction intersecting with the fourth wiring layer 840. It may be placed in the crab. In addition, the island-shaped semiconductor portion covered with the second conductive film connected to the second contact portions 921 and 924 and the third contact portions 932 and 933 has an end on the side where the first contact portion 910 is not arranged. May be arranged in a portion, or may be continuously arranged at the end portion on the side where the first contact portion 910 is arranged, or may be a direction intersecting with the fourth wiring layer 840 AA ′.
May be arranged in any of the island-shaped semiconductor portions forming the memory cells connected in the direction, and the second contact portion 921
, 924, the third contact portion 932 and the like may be arranged separately.

【0072】また、第一の配線層810や第四の配線層840
は、所望の配線が得られれば幅や形状は問わない。島状
半導体部の基板側に配置されてなる第一の配線層が第二
の導電膜で形成されてなる第二の配線層及び第三の配線
層と自己整合で形成される場合、第一の配線層と電気的
に接続するための端子となる島状半導体部が第二の導電
膜で形成されてなる第二の配線層及び第三の配線層と電
気的には絶縁されているが、絶縁膜を介して接する状態
であることを有する。例えば図1では第一のコンタクト
部910が接続している島状半導体部側面の一部に絶縁膜
を介して第一の導電膜が形成されており、この第一の導
電膜はメモリセルを形成している島状半導体部との間に
配置されており、この第一の導電膜の側面に絶縁膜を介
して第二の導電膜が形成されており、この第二の導電膜
が第四の配線層840と交差する方向であるA−A’方向
に、連続して形成されてなる第二の配線層及び第三の配
線層と接続されている。島状半導体部側面に形成される
第一及び第二の導電膜の形状は問わない。また、第一の配
線層と電気的に接続するための端子となる島状半導体部
とメモリセルが形成されている島状半導体部にある第一
の導電膜との距離を、例えば第二の導電膜の膜厚の2倍
以下とすることにより第一の配線層と電気的に接続する
ための端子となる該島状半導体部の側面の第一の導電膜
を全て取り除いてもよい。
In addition, the first wiring layer 810 and the fourth wiring layer 840
May have any width and shape as long as a desired wiring can be obtained. When the first wiring layer arranged on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is formed in self-alignment with the second wiring layer and the third wiring layer formed of the second conductive film, The island-shaped semiconductor portion that serves as a terminal for electrically connecting to the wiring layer is electrically insulated from the second wiring layer and the third wiring layer formed of the second conductive film. , And are in contact with each other through the insulating film. For example, in FIG. 1, a first conductive film is formed on a part of the side surface of the island-shaped semiconductor portion to which the first contact portion 910 is connected via an insulating film, and the first conductive film forms a memory cell. The second conductive film is formed between the island-shaped semiconductor portion that is formed and the side surface of the first conductive film with an insulating film interposed therebetween. The second wiring layer and the third wiring layer, which are continuously formed, are connected to each other in the AA ′ direction which is a direction intersecting with the fourth wiring layer 840. The shapes of the first and second conductive films formed on the side surfaces of the island-shaped semiconductor portion do not matter. In addition, the distance between the island-shaped semiconductor portion serving as a terminal for electrically connecting to the first wiring layer and the first conductive film in the island-shaped semiconductor portion where the memory cell is formed is set to, for example, the second The thickness of the conductive film may be twice or less, so that the first conductive film on the side surface of the island-shaped semiconductor portion that serves as a terminal for electrically connecting to the first wiring layer may be entirely removed.

【0073】図1においては、第二及び第三のコンタク
ト部は、島状半導体部頂上部を覆うように形成した第二
の配線層821、824、第三の配線層832などの上に形成して
いるが、各々接続できるのならば第二及び第三の配線層
の形状は問わない。また、図1では選択ゲート・トランジ
スタは複雑になるため省略している。図1では製造工程
例に用いる断面、すなわちA−A’断面、B−B’断
面、C−C’断面、D−D’断面、E−E’断面、F−
F’断面を併記している。
In FIG. 1, the second and third contact portions are formed on the second wiring layers 821, 824, the third wiring layer 832, etc. formed so as to cover the tops of the island-shaped semiconductor portions. However, the shapes of the second and third wiring layers do not matter as long as they can be connected to each other. The selection gate transistor is omitted in FIG. 1 because it becomes complicated. In FIG. 1, cross sections used in the manufacturing process example, that is, AA ′ cross section, BB ′ cross section, CC ′ cross section, DD ′ cross section, EE ′ cross section, and F−
The F'section is also shown.

【0074】図2は、図1に対し、A−A’方向に連続
するメモリセルを図2に示すように2分割した場合の一
例を示している。図2に示すように、A−A’方向に連
続するメモリセルのすべてを分割してもよいし、A−
A’方向に連続するメモリセルの少なくとも一つを分割
してもよい。なお第一のコンタクト910及び第二のコ
ンタクト921〜924を配置する位置は、所望の配線
を引き出すことができるのであれば限定されない。
FIG. 2 shows an example in which a memory cell continuous in the AA ′ direction is divided into two as shown in FIG. 2 as compared with FIG. As shown in FIG. 2, all the memory cells continuous in the AA ′ direction may be divided, or
At least one of the memory cells continuous in the A ′ direction may be divided. Note that the positions where the first contacts 910 and the second contacts 921 to 924 are arranged are not limited as long as desired wiring can be drawn out.

【0075】なお、図2では、製造工程例に用いる断
面、すなわちA−A’断面、B−B’断面を併記してい
る。
In FIG. 2, the cross sections used in the manufacturing process example, that is, the AA 'cross section and the BB' cross section are shown together.

【0076】図3は、メモリセルを形成する円柱状の島
状半導体部が、例えば二種の平行線が直交せずに交差し
た点へそれぞれ配置するような配列を有し、各々のメモ
リセルを選択、制御するための第一の配線層及び第二の
配線層及び第三の配線層及び第四の配線層は、基板面に
対し平行に配置されているメモリセルアレイを示す。
FIG. 3 shows an arrangement in which the columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cells are arranged, for example, at the intersections of two types of parallel lines that are not orthogonal to each other. The first wiring layer, the second wiring layer, the third wiring layer, and the fourth wiring layer for selecting and controlling the memory cell array are parallel to the substrate surface.

【0077】第四の配線層840と交差する方向であるA
−A’方向と図中のB−B’方向で島状半導体部の配置
間隔を変えることにより、各々のメモリセルの制御ゲー
トである第二の導電膜が一方向に、図3ではA−A’方
向に、連続して形成され第三の配線層となる。同様に選択
ゲート・トランジスタのゲートである第二の導電膜が一
方向に連続して形成され第二の配線層となる。
A direction crossing the fourth wiring layer 840
By changing the arrangement interval of the island-shaped semiconductor portions in the −A ′ direction and the BB ′ direction in the figure, the second conductive film which is the control gate of each memory cell is unidirectional, and in FIG. The third wiring layer is formed continuously in the A'direction. Similarly, the second conductive film which is the gate of the select gate transistor is continuously formed in one direction to form the second wiring layer.

【0078】さらに、島状半導体部の基板側に配置され
てなる第一の配線層と電気的に接続するための端子を、
例えば図3のA−A’方向に接続するメモリセルのA'
側の端部に設け、第二の配線層及び第三の配線層と電気
的に接続するための端子を、例えば図3のA−A’方向
に接続するメモリセルのA側の端部に設け、島状半導体
部の基板とは反対側に配置されてなる第四の配線層840
とはメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部のそれ
ぞれに電気的に接続しており、例えば図3においては第
二の配線層及び第三の配線層と交差する方向に第四の配
線層840が形成されている。
Further, a terminal for electrically connecting to the first wiring layer arranged on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is
For example, A'of a memory cell connected in the AA 'direction in FIG.
A terminal for electrically connecting to the second wiring layer and the third wiring layer provided at the end portion on the side of the memory cell, for example, on the end portion on the A side of the memory cell connected in the AA ′ direction in FIG. A fourth wiring layer 840 provided and arranged on the side of the island-shaped semiconductor portion opposite to the substrate.
Is electrically connected to each of the columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cell. For example, in FIG. 3, a fourth wiring is formed in a direction intersecting the second wiring layer and the third wiring layer. A layer 840 has been formed.

【0079】また、第一の配線層と電気的に接続するた
めの端子は、島状半導体部で形成されており、第二の配
線層及び第三の配線層と電気的に接続するための端子
は、島状半導体部に被覆されてなる第二の導電膜で形成
されている。第一の配線層、第二の配線層及び第三の配線
層と電気的に接続するための端子は、それぞれ第一のコ
ンタクト部910、第二のコンタクト部921、924、第三のコン
タクト部932、933と接続している。
Further, the terminal for electrically connecting to the first wiring layer is formed of the island-shaped semiconductor portion, and is electrically connected to the second wiring layer and the third wiring layer. The terminal is formed of a second conductive film that covers the island-shaped semiconductor portion. The terminals for electrically connecting to the first wiring layer, the second wiring layer, and the third wiring layer are respectively the first contact portion 910, the second contact portions 921, 924, and the third contact portion. It is connected to 932 and 933.

【0080】図3では、第一のコンタクト部910を介し
て第一の配線層810が半導体記憶装置上面に引き出され
ている。
In FIG. 3, the first wiring layer 810 is drawn out to the upper surface of the semiconductor memory device via the first contact portion 910.

【0081】なお、メモリセルを形成する円柱状の島状
半導体部の配列は、図3のような配列でなくてもよく、
上述のような配線層の位置関係や電気的な接続関係があ
ればメモリセルを形成する円柱状の島状半導体部の配列
は限定されない。また、第一のコンタクト部910に接続さ
れてなる島状半導体部は、図3ではA−A’方向に接続
するメモリセルのA'側の全ての端部に配置されている
が、A側の端部の一部若しくは全てに配置してもよいし、
第四の配線層840と交差する方向であるA−A’方向に
接続するメモリセルを形成している島状半導体部のいず
れかに配置してもよい。第二のコンタクト部921、924、第
三のコンタクト部932、933に接続されてなる第二の導電
膜で被覆される島状半導体部は、第一のコンタクト部91
0が配置されてない側の端部に配置してもよし、第一のコ
ンタクト部910が配置される側の端部に連続して配置し
てもよいし、第四の配線層840と交差する方向であるA−
A’方向に接続するメモリセルを形成している島状半導
体部のいずれかに配置してもよいし、第二のコンタクト
部921、924、第三のコンタクト部932などを分割して配置
してもよい。また、第一の配線層810や第四の配線層840は
所望の配線が得られれば幅や形状は問わない。
The columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cells may not be arranged as shown in FIG.
The arrangement of the columnar island-shaped semiconductor portions forming the memory cell is not limited as long as the positional relationship and the electrical connection relationship of the wiring layers are as described above. In addition, the island-shaped semiconductor portion connected to the first contact portion 910 is arranged at all end portions on the A ′ side of the memory cell connected in the AA ′ direction in FIG. May be placed on part or all of the end of
It may be arranged in any of the island-shaped semiconductor portions forming the memory cells connected in the AA ′ direction which is the direction intersecting with the fourth wiring layer 840. The island-shaped semiconductor portion covered with the second conductive film connected to the second contact portions 921 and 924 and the third contact portions 932 and 933 is the first contact portion 91.
It may be arranged at the end on the side where 0 is not arranged, may be arranged continuously at the end on the side where the first contact portion 910 is arranged, or intersects with the fourth wiring layer 840. A- which is the direction
It may be arranged in any of the island-shaped semiconductor portions forming the memory cells connected in the A ′ direction, or the second contact portions 921, 924, the third contact portion 932, etc. may be divided and arranged. May be. The first wiring layer 810 and the fourth wiring layer 840 may have any width and shape as long as desired wiring can be obtained.

【0082】島状半導体部の基板側に配置されてなる第
一の配線層が第二の導電膜で形成されてなる第二の配線
層及び第三の配線層と自己整合で形成される場合、第一
の配線層と電気的に接続するための端子となる島状半導
体部が第二の導電膜で形成されてなる第二の配線層及び
第三の配線層と電気的には絶縁されているが絶縁膜を介
して接する状態であることを有する。例えば図3では、
第一のコンタクト部910が接続している島状半導体部側
面の一部に絶縁膜を介して第一の導電膜が形成されてお
り、該第一の導電膜はメモリセルを形成している島状半
導体部との間に配置されており、該第一の導電膜の側面
に絶縁膜を介して第二の導電膜が形成されており、該第
二の導電膜は第四の配線層840と交差する方向であるA
−A’方向に、連続して形成されてなる第二の配線層及
び第三の配線層と接続されている。島状半導体部側面に
形成される第一及び第二の導電膜の形状は問わない。
When the first wiring layer formed on the substrate side of the island-shaped semiconductor portion is formed in self-alignment with the second wiring layer and the third wiring layer formed of the second conductive film , The island-shaped semiconductor portion serving as a terminal for electrically connecting to the first wiring layer is electrically insulated from the second wiring layer and the third wiring layer formed of the second conductive film. However, they may be in contact with each other through the insulating film. For example, in FIG.
A first conductive film is formed on a part of the side surface of the island-shaped semiconductor portion to which the first contact portion 910 is connected via an insulating film, and the first conductive film forms a memory cell. A second conductive film is formed between the island-shaped semiconductor portion and a side surface of the first conductive film via an insulating film, and the second conductive film is a fourth wiring layer. A that intersects with 840
In the −A ′ direction, the second wiring layer and the third wiring layer, which are continuously formed, are connected. The shapes of the first and second conductive films formed on the side surfaces of the island-shaped semiconductor portion do not matter.

【0083】また、第一の配線層と電気的に接続するた
めの端子となる島状半導体部とメモリセルが形成されて
いる島状半導体部にある第一の導電膜との距離を、例え
ば第二の導電膜の膜厚の2倍以下とすることにより、第
一の配線層と電気的に接続するための端子となる該島状
半導体部の側面の第一の導電膜を全て取り除いてもよ
い。図3においては、第二及び第三のコンタクト部は、島
状半導体部頂上部を覆うように形成した第二の配線層82
1、824、第三の配線層832などの上に形成しているが、各
々接続できるのならば第二及び第三の配線層の形状は問
わない。
Further, the distance between the island-shaped semiconductor portion serving as a terminal for electrically connecting to the first wiring layer and the first conductive film in the island-shaped semiconductor portion in which the memory cell is formed is set to, for example, By making the thickness of the second conductive film less than or equal to twice the thickness of the second conductive film, all the first conductive film on the side surface of the island-shaped semiconductor portion, which serves as a terminal for electrically connecting to the first wiring layer, is removed. Good. In FIG. 3, the second and third contact portions are the second wiring layer 82 formed so as to cover the tops of the island-shaped semiconductor portions.
Although it is formed on the first, 824, and third wiring layers 832, etc., the shapes of the second and third wiring layers do not matter as long as they can be connected to each other.

【0084】図3では選択ゲート・トランジスタは複雑
になるため省略している。また、製造工程例に用いる断
面、すなわちA−A’断面、B−B’断面を併記してい
る。
In FIG. 3, the select gate transistor is omitted because it is complicated. Further, the cross sections used in the manufacturing process examples, that is, the AA ′ cross section and the BB ′ cross section are also shown.

【0085】図4及び図5は、図1及び図3に対し、メ
モリセルを形成する島状半導体部の断面形状が四角形で
あった場合の一例として、図4と図5とで配置している
向きがそれぞれ異なっている場合の例をそれぞれ示して
いる。該島状半導体部の断面形状は円形や四角形に限ら
ない。例えば楕円形や六角形あるいは八角形などでもよ
い。ただし、島状半導体部の大きさが加工限界近くである
場合には、設計時に四角形や六角形や八角形など角をも
つものであっても、フォト工程やエッチング工程などに
より角が丸みを帯び、該島状半導体部の断面形状は円形
や楕円形に近づく。また、図4及び図5では選択ゲート
・トランジスタは複雑になるため省略している。
4 and 5 are different from FIGS. 1 and 3 in that the island-shaped semiconductor portion forming the memory cell has a quadrangular cross-sectional shape. Examples of different directions are shown. The sectional shape of the island-shaped semiconductor portion is not limited to a circle or a quadrangle. For example, it may be oval, hexagonal or octagonal. However, if the size of the island-shaped semiconductor part is near the processing limit, even if it has a corner such as a square, hexagon, or octagon at the time of design, the corner will be rounded due to the photo process or etching process. The cross-sectional shape of the island-shaped semiconductor portion approaches a circle or an ellipse. The selection gate transistor is omitted in FIGS. 4 and 5 because it becomes complicated.

【0086】図6は、図1に対し、メモリセルを形成す
る島状半導体部に直列に形成するメモリセルの数を2つ
とし、選択ゲート・トランジスタを形成しない場合の一
例を示している。図6では製造工程例に用いる断面、すな
わちA−A’断面、B−B’断面を併記している。
In contrast to FIG. 1, FIG. 6 shows an example in which the number of memory cells formed in series in the island-shaped semiconductor portion forming the memory cells is two and no select gate transistor is formed. In FIG. 6, the cross section used for the manufacturing process example, that is, the AA ′ cross section and the BB ′ cross section are shown together.

【0087】図7は、図1に対し、メモリセルを形成す
る島状半導体部の断面形状が円形でなく、楕円であると
きの一例として、楕円の長軸の向きがB−B’方向であ
る場合の例を示す。図8は、図7に対し、楕円の長軸の
向きがA−A’方向である場合を示している。この楕円
の長軸の向きはA−A’方向及びB−B’方向に限ら
ず、どの方向に向いていてもよい。また、図7及び図8で
は選択ゲート・トランジスタは複雑になるため省略して
いる。
FIG. 7 is different from FIG. 1 in that the cross section of the island-shaped semiconductor portion forming the memory cell is not a circle but an ellipse, and the major axis of the ellipse is in the BB ′ direction. An example of the case is shown. FIG. 8 shows a case in which the direction of the major axis of the ellipse is the AA ′ direction with respect to FIG. 7. The direction of the major axis of this ellipse is not limited to the AA 'direction and the BB' direction, but may be any direction. The selection gate transistor is omitted in FIGS. 7 and 8 because it becomes complicated.

【0088】以上、電荷蓄積層として浮遊ゲートを有す
る半導体記憶装置の平面図について説明したが、図1〜
図8の配置及び構造は種々組み合わせて用いてもよい。メモリセルアレイの断面図における実施の形態 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の
断面図を、図9〜図22に示す。これらの図9〜図22
の断面図において、奇数の図面は、図1におけるA−
A′断面図であり、偶数の図面は図1におけるB−B′
断面図である。
The plan view of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer has been described above.
The arrangement and structure of FIG. 8 may be used in various combinations. Embodiment in Cross Section of Memory Cell Array FIGS. 9 to 22 are cross sectional views of a semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer. 9 to 22.
In the cross-sectional view of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line A ′, and the even numbered drawings are BB ′ in FIG. 1.
FIG.

【0089】これらの実施の形態では、p型シリコン基
板100上に複数の、例えば少なくとも一つの窪みを有
する柱状の島状半導体層110がマトリクス配列され、
これら各島状半導体層110の上部と下部に選択ゲート
となる第二の電極若しくは第五の電極を有するトランジ
スタを配置し、選択ゲート・トランジスタに挟まれてメ
モリ・トランジスタを複数個、図9〜図22では、例え
ば2個配置し、各々トランジスタを島状半導体層に沿っ
て直列に接続した構造となっている。すなわち、島状半
導体層間の溝底部に所定厚みの第八の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜460が配置され、島状半導体層110の周
囲を取り囲むように、島状半導体層側壁にゲート絶縁膜
厚を介して選択ゲートとなる第二の電極500が配置さ
れ選択ゲート・トランジスタとし、該選択ゲート・トラ
ンジスタ上方に、島状半導体層110の周囲を取り囲む
ように形成される窪みの内部にトンネル酸化膜420を
介して浮遊ゲート510が配置され、さらにその外側に
複層膜からなる層間絶縁膜610を介して制御ゲート5
20が配置されてメモリ・トランジスタとした構造とな
っている。
In these embodiments, a plurality of columnar island-shaped semiconductor layers 110 having, for example, at least one depression are arranged in a matrix on the p-type silicon substrate 100.
Transistors having a second electrode or a fifth electrode serving as a selection gate are arranged above and below each of the island-shaped semiconductor layers 110, and a plurality of memory transistors are sandwiched between the selection gate transistors, as shown in FIGS. In FIG. 22, for example, two transistors are arranged and each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer. That is, the silicon oxide film 460, which is an eighth insulating film having a predetermined thickness, is arranged at the bottom of the groove between the island-shaped semiconductor layers, and the gate insulating film thickness is formed on the sidewalls of the island-shaped semiconductor layer so as to surround the periphery of the island-shaped semiconductor layer 110. A second electrode 500 serving as a selection gate is arranged via the above to form a selection gate transistor, and a tunnel oxide film is formed inside the depression formed above the selection gate transistor so as to surround the periphery of the island-shaped semiconductor layer 110. The floating gate 510 is disposed via the control gate 420, and the control gate 5 is provided outside the floating gate 510 via the interlayer insulating film 610 made of a multilayer film.
20 is arranged to form a memory transistor.

【0090】さらに、メモリ・トランジスタを同様に複
数個配置した上方に、上記と同様に選択ゲートとなる第
五の電極500を有するトランジスタを配置する。
Further, a transistor having a fifth electrode 500 serving as a selection gate is arranged above the memory transistors similarly arranged as above.

【0091】また、選択ゲート500及び制御ゲート5
20は、図1及び図10に示すように、一方向の複数のト
ランジスタについて連続的に配設されて、第二の配線若
しくは第五の配線である選択ゲート線及び第三の配線で
ある制御ゲート線となっている。
In addition, the selection gate 500 and the control gate 5
As shown in FIGS. 1 and 10, reference numeral 20 is a control gate that is continuously arranged for a plurality of transistors in one direction and is a selection gate line that is a second wiring or a fifth wiring and a third wiring. It is a gate line.

【0092】半導体基板面には、メモリセルのソース拡
散層710が配置され、さらに、各々のメモリセル間及び
選択ゲート・トランジスタとメモリセルとの間に、拡散
層720が配置され、各島状半導体層110の上面に
は、各メモリセル毎のドレイン拡散層725が配置され
ている。なお、メモリセルのソース拡散層710を、メモ
リセルの活性領域が半導体基板に対してフローティング
状態となるように配置する代わりに、半導体基板面の下
方に絶縁性の膜を挿入するような構造、例えばSOI基
板を用いてもよい。このように配置されたメモリセルの
間にはドレイン拡散層725の上部が露出されるよう第
八の絶縁膜である酸化膜460が配置され、制御ゲート
線と交差する方向のメモリセルのドレイン拡散層725
を共通接続するビット線となるAl配線840が配設さ
れている。
On the surface of the semiconductor substrate, the source diffusion layer 710 of the memory cell is arranged, and further, the diffusion layer 720 is arranged between the memory cells and between the select gate transistor and the memory cell to form each island shape. A drain diffusion layer 725 for each memory cell is arranged on the upper surface of the semiconductor layer 110. Note that, instead of arranging the source diffusion layer 710 of the memory cell so that the active region of the memory cell is in a floating state with respect to the semiconductor substrate, an insulating film is inserted below the surface of the semiconductor substrate, For example, an SOI substrate may be used. An oxide film 460, which is an eighth insulating film, is arranged between the memory cells arranged in this way so that the upper part of the drain diffusion layer 725 is exposed, and the drain diffusion of the memory cell in the direction intersecting the control gate line is formed. Layer 725
An Al wiring 840 which serves as a bit line for commonly connecting is provided.

【0093】拡散層720の不純物濃度分布は、均一で
あるよりも、例えば、不純物を島状半導体層110に導入
し、熱拡散処理を行うことにより、島状半導体層110
の表面から内側へ進む方向につれて徐々に濃度が薄くな
るような分布であることが好ましい。これにより拡散層
720と島状半導体層110との接合耐圧が向上し、か
つ寄生容量も減少する。また、同様にソース拡散層710
の不純物濃度分布についても、半導体基板100の表面
から半導体基板内部へ進む方向につれて徐々に濃度が薄
くなるような分布であることが好ましい。これによりソ
ース拡散層710と半導体基板100との接合耐圧が向
上し、かつ第一の配線層における寄生容量も減少する。
The impurity concentration distribution of the diffusion layer 720 is not uniform, but, for example, impurities are introduced into the island-shaped semiconductor layer 110 and a thermal diffusion process is performed to perform the island-shaped semiconductor layer 110.
It is preferable that the distribution be such that the concentration gradually decreases from the surface to the inside. This improves the junction breakdown voltage between the diffusion layer 720 and the island-shaped semiconductor layer 110, and also reduces the parasitic capacitance. Similarly, the source diffusion layer 710
Regarding the impurity concentration distribution of, it is preferable that the impurity concentration distribution is such that the concentration gradually decreases from the surface of the semiconductor substrate 100 toward the inside of the semiconductor substrate. This improves the junction breakdown voltage between the source diffusion layer 710 and the semiconductor substrate 100, and also reduces the parasitic capacitance in the first wiring layer.

【0094】図9及び図10は、浮遊ゲートの外周が島
状半導体層110の外周と等しい(面一)場合の一例を
示している。
9 and 10 show an example in which the outer periphery of the floating gate is equal (flush) to the outer periphery of the island-shaped semiconductor layer 110.

【0095】図11及び図12は、各トランジスタの間
には拡散層720が配置されない場合の一例を示してい
る。
11 and 12 show an example in which the diffusion layer 720 is not arranged between the respective transistors.

【0096】図13及び図14は、拡散層720が配置
されず、さらにメモリ・トランジスタ及び選択ゲート・
トランジスタのゲート電極である500、510、520
の間に配置する第三の電極である多結晶シリコン膜53
0を形成した場合の一例を示している。なお、図1では
第三の電極である多結晶シリコン膜530は複雑になる
ため省略している。
In FIG. 13 and FIG. 14, the diffusion layer 720 is not provided and the memory transistor and the select gate.
Transistor gate electrodes 500, 510, 520
And a polycrystalline silicon film 53 which is a third electrode arranged between
An example in which 0 is formed is shown. The polycrystalline silicon film 530, which is the third electrode, is omitted in FIG. 1 because it is complicated.

【0097】図15及び図16は、層間絶縁膜610を
単層膜で形成した場合の一例を示している。
15 and 16 show an example of the case where the interlayer insulating film 610 is formed of a single layer film.

【0098】図17及び図18は、一つのゲートの材料
が他のゲートの材料と異なる場合の一例として、メモリ
セルの制御ゲート520と浮遊ゲート510の材料が異
なる場合を示している。
FIGS. 17 and 18 show an example in which the material of one gate is different from the material of the other gate, in which the control gate 520 and the floating gate 510 of the memory cell are different.

【0099】図19及び図20は、図9及び図10に対
し、浮遊ゲートの外周が島状半導体層110の外周より
小さい場合の一例を示している。
19 and 20 show an example in which the outer circumference of the floating gate is smaller than the outer circumference of the island-shaped semiconductor layer 110, as compared with FIGS. 9 and 10.

【0100】図21及び図22は、図9及び図10に対
し、浮遊ゲートの外周が島状半導体層110の外周より
大きい場合の一例を示している。メモリセルアレイの動作原理における実施の形態 上記の半導体記憶装置は、電荷蓄積層に蓄積される電荷
の状態によってメモリ機能を有する。以下に、電荷蓄積
層として浮遊ゲートを有するメモリセルを一例に、読み
出し、書きこみ、消去の動作原理について説明する。 本発明の半導体記憶装置のアレイ構造は、ゲート電極と
して第2の電極を備えるトランジスタと、ゲート電極と
して第5の電極を備えるトランジスタを選択ゲート・ト
ランジスタとして有し、該選択ゲート・トランジスタの
間に電荷蓄積層を有し制御ゲート電極として第3の電極
を備えるメモリセルを複数個、例えばL個(Lは正の整数)、
直列に接続した島状半導体層を有し、該島状半導体層を
複数個、例えばM×N個(M,Nは正の整数)備える。また、こ
のメモリセルアレイでは、半導体基板に平行に配置され
る複数、例えばM本、の第4の配線が、該島状半導体層の
各々の一方の端部に接続し、他方の端部には第1の配線
が接続している。さらに、半導体基板に平行で、かつ第
4の配線と交差する方向に配置される複数個、例えばN×
L個の第3の配線が、メモリセルの第3の電極と接続して
おり、第1の配線が第3の配線に対して平行に配置され
ている。図23に、上記メモリセルアレイ構造の等価回
路を示す。なおメモリセルの書込みの定義は、例えばメモ
リセルの閾値を0.5V以上、消去の定義は、例えばメモリセ
ルの閾値を−0.5V以下とする。まず、読出し方法の一例
として、図28に、読出しにおける各電極に与える電位
のタイミングの一例を示す。最初に第1の配線(1-1〜1-
N)、第2の配線(2-1〜2-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第
4の配線(4-1〜4-M)、第5の配線(5-1〜5-N)それぞれに、
例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-i)に、例え
ば3Vを与え、その後、第2の配線(2-j)に、例えば3Vを
与え、第5の配線(5-j)に、例えば3Vを与え、第3の配線
(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)に、例えば3
Vを与える。これにより、第4の配線(4-i)を流れる電
流若しくは第1の配線(1-j)に流れる電流によって
“0”、“1”を判定する。
21 and 22 show an example in which the outer periphery of the floating gate is larger than the outer periphery of the island-shaped semiconductor layer 110, as compared with FIGS. 9 and 10. Embodiment in Operation Principle of Memory Cell Array The above-mentioned semiconductor memory device has a memory function depending on the state of charges accumulated in the charge accumulation layer. The operation principle of reading, writing, and erasing will be described below by taking a memory cell having a floating gate as a charge storage layer as an example. An array structure of a semiconductor memory device of the present invention has a transistor including a second electrode as a gate electrode and a transistor including a fifth electrode as a gate electrode as a select gate transistor, and between the select gate transistors. A plurality of memory cells having a third electrode as a control gate electrode having a charge storage layer, for example L (L is a positive integer),
It has island-shaped semiconductor layers connected in series, and includes a plurality of the island-shaped semiconductor layers, for example, M × N (M and N are positive integers). In this memory cell array, a plurality of, for example, M, fourth wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are connected to one end of each of the island-shaped semiconductor layers, and the other end is connected to the other end. The first wiring is connected. Further, a plurality of, for example, N ×, arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting the fourth wiring.
The L third wirings are connected to the third electrodes of the memory cells, and the first wirings are arranged in parallel to the third wirings. FIG. 23 shows an equivalent circuit of the above memory cell array structure. Note that the definition of writing in the memory cell is, for example, a threshold of the memory cell is 0.5 V or more, and the definition of erasing is, for example, the threshold of the memory cell is −0.5 V or less. First, as an example of a reading method, FIG. 28 illustrates an example of timing of potentials applied to each electrode in reading. First, the first wiring (1-1 ~ 1-
N), the second wiring (2-1 to 2-N), the third wiring (3-1-1 to 3-NL), the
4 wiring (4-1 to 4-M), 5th wiring (5-1 to 5-N),
For example, from a state where 0V is applied, for example, 3V is applied to the fourth wiring (4-i), then 3V is applied to the second wiring (2-j), and the fifth wiring (5-j) is applied. ) To the third wiring (≠ 3-jh) other than the third wiring (3-jh).
Give V. Thereby, “0” or “1” is determined by the current flowing through the fourth wiring (4-i) or the current flowing through the first wiring (1-j).

【0101】その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の
配線(≠3-j-h)を、例えば0Vに戻し、第2の配線(≠2-j)
及び第5の配線(≠5-j)を、例えば0Vに戻し、第4の配線
(4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電
位を与えるタイミングは前後してもよいし、同時でもよ
い。
After that, the third wiring (≠ 3-jh) other than the third wiring (3-jh) is returned to, for example, 0V, and the second wiring (≠ 2-j) is returned.
And the fifth wiring (≠ 5-j) is returned to, for example, 0 V, and the fourth wiring
(4-i) is returned to 0V, for example. At this time, the timings at which the potentials are applied to the respective wirings may be changed or may be the same.

【0102】また、上述においては第3の配線(3-j-h)を
ゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の読
出し方法について述べたが、第3の配線(3-j-h)以外の第3
の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セル
とした場合でも同様である。第3の配線(3-j-L)から第3
の配線(3-j-1)まで連続して読み出してもよいし、逆の順
番又はランダムでもよい。さらに、第3の配線(3-j-h)に
接続している複数若しくは全てのメモリセルの読出しを
同時に行ってもよい。 このように、複数のメモリセル部の上部と下部に選択ゲ
ートを配置することで、メモリセルトランジスタが過剰
消去の状態、すなわち、しきい値が負の状態である場合
に、非選択セルが、例えば読出しゲート電圧0Vでセル電
流の流れる現象を防止することができる。
Further, in the above description, the reading method when the memory cell having the third wiring (3-jh) as the gate electrode is the selected cell has been described, but the reading method other than the third wiring (3-jh) is described. 3
The same applies when a memory cell having one of the wirings as a gate electrode is a selected cell. 3rd wiring (3-jL) to 3rd
The wiring (3-j-1) may be read continuously, or in the reverse order or randomly. Furthermore, reading of a plurality or all of the memory cells connected to the third wiring (3-jh) may be performed simultaneously. By arranging the select gates above and below the plurality of memory cell portions in this way, when the memory cell transistor is in the over-erased state, that is, when the threshold value is in the negative state, the non-selected cells are For example, it is possible to prevent a phenomenon in which a cell current flows at a read gate voltage of 0V.

【0103】書込み方法の一例として、図29に書込み
における各電極に与える電位のタイミングの一例を示
す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第2の配線(2-1〜2-N)、
第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第4の配線(4-1〜4-M)、第5の
配線(5-1〜5-N)それぞれに、例えば0Vを与えた状態か
ら、第4の配線(4-i)以外である第4の配線(≠4-i)に、例
えば3Vを与え、その後、第5の配線(5-j)に、例えば1V
を与え、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-
h)に、例えば3Vを与え、第3の配線(3-j-h)に、例えば2
0Vを与える。この状態を所望の時間保持することによ
り、選択セルのチャネル部と制御ゲート間のみに高電位
が印加される状態となり、Fowler-Nordheimトンネリン
グ現象(以下F-Nトンネリング現象と称す)によりチャネ
ル部から電荷蓄積層へ電子が注入される。なお、第4の
配線(4-i)を除く第4の配線(≠4-i)に、例えば3Vを与え
ることにより、選択セルを含まない島状半導体層内の第
5の電極を備える選択ゲート・トランジスタはカットオ
フされ、書込みは行われない。 その後、例えば第3の配線(3-j-h)を、例えば0Vに戻して
から、第2の配線(2-j)及び第5の配線(5-j) を、例えば0
Vに戻し、その後、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配
線(≠3-j-h)を、例えば0Vに戻し第4の配線(4-i)を、例
えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与える
タイミングは前後してもよいし、同時でもよい。また、
与える電位は所望のセルの電荷蓄積層に負の電荷を一定
量以上蓄積するための条件を満たすならば、いかなる電
位の組み合わせでもよい。 上述においては第3の配線(3-j-h)をゲート電極とするメ
モリセルを選択セルとした場合の書込み方法について述
べたが、第3の配線(3-j-h)以外の第3の配線の1つをゲー
ト電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み
方法についても同様に行う。
As an example of the writing method, FIG. 29 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in writing. First the first wiring (1-1 ~ 1-N), the second wiring (2-1 ~ 2-N),
0V is applied to the third wiring (3-1-1 to 3-NL), the fourth wiring (4-1 to 4-M), and the fifth wiring (5-1 to 5-N), respectively. 3V to the fourth wiring (≠ 4-i) other than the fourth wiring (4-i), and then to the fifth wiring (5-j), for example, 1V
And the third wire (≠ 3-j-) other than the third wire (3-jh)
For example, 3V is applied to h) and the second wiring (3-jh) is connected to, for example, 2V.
Give 0V. By holding this state for a desired time, a high potential is applied only between the channel section and control gate of the selected cell, and the Fowler-Nordheim tunneling phenomenon (hereinafter referred to as FN tunneling phenomenon) accumulates charge from the channel section. Electrons are injected into the layer. It is to be noted that the fourth wiring (≠ 4-i) excluding the fourth wiring (4-i) is provided with a fifth electrode in the island-shaped semiconductor layer not including the selected cell by applying, for example, 3V. The gate transistor is cut off and no writing is done. After that, for example, the third wiring (3-jh) is returned to, for example, 0 V, and then the second wiring (2-j) and the fifth wiring (5-j) are set to 0 V, for example.
After returning to V, the third wiring (≠ 3-jh) other than the third wiring (3-jh) is returned to 0V, for example, and the fourth wiring (4-i) is returned to 0V, for example. At this time, the timings at which the potentials are applied to the respective wirings may be changed or may be the same. Also,
The applied potential may be any combination of potentials as long as it satisfies the condition for storing a certain amount or more of negative charges in the charge storage layer of a desired cell. In the above, the writing method when the memory cell having the third wiring (3-jh) as the gate electrode is the selected cell has been described, but one of the third wirings other than the third wiring (3-jh) is described. The same is applied to the writing method when the memory cell having one of them as the gate electrode is the selected cell.

【0104】また、第3の配線(3-j-L)から第3の配線(3-j
-1)まで連続して書き込みしてもよいし、逆の順番でも、
ランダムでもよい。さらに、第3の配線(3-j-h)に接続
している複数若しくは全てのメモリセルの書込みを同時
に行ってもよい。 選択セルを含まない島状半導体層内の第5の電極を備え
る選択ゲート・トランジスタをカットオフさせずに書込
みを行う場合として、図34に、各電極に与える電位の
タイミングの一例を示す。
Also, from the third wiring (3-jL) to the third wiring (3-jL)
You can write continuously up to -1), or in the reverse order,
It may be random. Further, writing to a plurality or all of the memory cells connected to the third wiring (3-jh) may be performed at the same time. FIG. 34 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode as a case where writing is performed without cutting off the select gate transistor including the fifth electrode in the island-shaped semiconductor layer that does not include the selected cell.

【0105】最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第2の配線(2-
1〜2-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第4の配線(4-1〜4-
M)、第5の配線(5-1〜5-N)それぞれに、例えば0Vを与え
た状態から、第4の配線(4-i)以外である第4の配線(≠4-
i)に、例えば7Vを与え、その後、第5の配線(5-j)に、例
えば20Vを与え、第3の配線(3-j-h)以外である第3の配線
(≠3-j-h)に、例えば3Vを与え、第3の配線(3-j-h)に、例
えば20Vを与える。この状態を所望の時間保持すること
により、選択セルのチャネル部と制御ゲートとの間に2
0V程度の電位差を発生させ、F-Nトンネリング現象によ
りチャネル部から電荷蓄積層へ電子が注入され書込みが
行われる。なお、第3の配線(3-j-h)に接続する非選択セ
ルのチャネル部と制御ゲートとの間には13V程度の電
位差が発生するが、選択セルの書込み時間内にこのセル
の閾値を変動させるほどの十分な電子の注入は行われな
れず、よってこのセルの書込みは実現しない。 その後、例えば第3の配線(3-j-h)を、例えば0Vに戻して
から、第5の配線(5-j) を、例えば0Vに戻し、第3の配線(3
-j-h)以外である第3の配線(≠3-j-h)を、例えば0Vに戻
し、第4の配線(≠4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それ
ぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時
でもよい。また、与える電位は所望のセルの電荷蓄積層
に負の電荷を一定量以上蓄積するための条件を満たすな
らば、いかなる電位の組み合わせでもよい。
First, the first wiring (1-1 to 1-N) and the second wiring (2-
1 to 2-N), 3rd wiring (3-1-1 to 3-NL), 4th wiring (4-1 to 4-N)
M) and the fifth wiring (5-1 to 5-N), for example, from the state where 0 V is applied, the fourth wiring (≠ 4−) other than the fourth wiring (4-i)
i), for example, 7V, then, to the fifth wiring (5-j), for example, 20V, the third wiring other than the third wiring (3-jh)
For example, 3V is applied to (≠ 3-jh), and 20V is applied to the third wiring (3-jh). By maintaining this state for a desired period of time, it is possible to reduce the gap between the channel portion of the selected cell and the control gate.
A potential difference of about 0 V is generated, and electrons are injected from the channel portion into the charge storage layer by the FN tunneling phenomenon to perform writing. A potential difference of about 13V occurs between the control gate and the channel portion of the non-selected cell connected to the third wiring (3-jh), but the threshold value of this cell is changed within the write time of the selected cell. Sufficient electron injection to cause this is not possible, and thus writing of this cell is not realized. After that, for example, the third wiring (3-jh) is returned to, for example, 0 V, and then the fifth wiring (5-j) is returned to, for example, 0 V, and the third wiring (3
The third wiring (≠ 3-jh) other than -jh) is returned to 0V, for example, and the fourth wiring (≠ 4-i) is returned to 0V, for example. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after or at the same time. Further, the applied potential may be any combination of potentials as long as it satisfies the condition for storing a certain amount or more of negative charges in the charge storage layer of a desired cell.

【0106】上述においては、第3の配線(3-j-h)をゲー
ト電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書込み
方法について述べたが、第3の配線(3-j-h)以外の第3の配
線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルとし
た場合の書込み方法についても同様に行う。
In the above description, the writing method in the case where the memory cell using the third wiring (3-jh) as the gate electrode is the selected cell has been described, but the third programming method other than the third wiring (3-jh) is described. The writing method when the memory cell having one of the wirings as the gate electrode as the selected cell is similarly performed.

【0107】また、第3の配線(3-j-L)から第3の配線(3-j
-1)まで連続して書き込みしてもよいし、逆の順番でも、
ランダムでもよい。さらに第3の配線(3-j-h)に接続して
いる複数若しくは全てのメモリセルの書込みを同時に行
ってもよい。消去方法の一例として、図30に、消去に
おける各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。
消去単位は図25に示す選択範囲のように1ブロックあ
るいはチップ一括で行う。
Also, from the third wiring (3-jL) to the third wiring (3-jL)
You can write continuously up to -1), or in the reverse order,
It may be random. Further, writing to a plurality or all of the memory cells connected to the third wiring (3-jh) may be performed simultaneously. As an example of the erasing method, FIG. 30 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in the erasing.
The erase unit is one block or a batch of chips as in the selection range shown in FIG.

【0108】最初に、第1の配線(1-1〜1-N)、第2の配線
(2-j)、第3の配線(3-1-1〜3-N-L)、第4の配線(4-1〜4-M)、
第5の配線(5-j)それぞれに、例えば0Vを与えた状態か
ら、第4の配線(4-1〜4-M)に、例えば20Vを与え、第1の配
線(1-j)に、例えば20Vを与え、その後、第2の配線(2-j)
に、例えば20Vを与え、第5の配線(5-j)に、例えば20Vを
与える。この状態を所望の時間保持することにより、選
択セルの電荷蓄積層内の電子をF-Nトンネリング現象に
より引き抜き、消去を行う。その後、第2の配線(2-j)及
び第5の配線(5-j) を、例えば0Vに戻し、第4の配線(4-1
〜4-M) を、例えば0Vに戻し、第1の配線(1-j) を、例
えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与える
タイミングは前後しても同時でもよい。また与える電位
は、所望のセルの閾値を下げるための条件を満たすなら
ば、いかなる電位の組み合わせでもよい。
First, the first wiring (1-1 to 1-N), the second wiring
(2-j), third wiring (3-1-1 to 3-NL), fourth wiring (4-1 to 4-M),
For example, from the state where 0V is applied to each of the fifth wires (5-j), 20V is applied to the fourth wires (4-1 to 4-M), and the first wires (1-j) are applied. , For example, give 20V, then the second wiring (2-j)
To the fifth wiring (5-j), for example, 20V. By holding this state for a desired time, the electrons in the charge storage layer of the selected cell are extracted by the FN tunneling phenomenon and erased. After that, the second wiring (2-j) and the fifth wiring (5-j) are returned to 0 V, for example, and the fourth wiring (4-1
.About.4-M) is returned to, for example, 0V, and the first wiring (1-j) is returned to, for example, 0V. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after or at the same time. The potentials to be applied may be any combination of potentials as long as they satisfy the condition for lowering the threshold value of a desired cell.

【0109】また、上述においては第3の配線(3-j-1〜3
-j-L)をゲート電極とするメモリセルを選択セルとした
場合の消去方法について述べたが、第3の配線(3-j-1〜3-
j-L)以外の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセ
ルを選択セルとした場合の消去方法についても同様に行
う。
Further, in the above, the third wiring (3-j-1 to 3
-jL) has been described as the erasing method when the memory cell with the gate electrode is the selected cell, the third wiring (3-j-1 ~ 3-
The erasing method when the memory cell having one of the third wirings other than jL) as the gate electrode is the selected cell is similarly performed.

【0110】第3の配線(3-j-1〜3-j-L)に接続している
全てのメモリセルの消去を同時に行ってもよいし、第3の
配線(3-1-1〜3-N-L)に接続している複数若しくは全ての
メモリセルの消去を同時に行ってもよい。
All memory cells connected to the third wiring (3-j-1 to 3-jL) may be erased at the same time, or the third wiring (3-1-1 to 3-jL). It is also possible to erase a plurality or all of the memory cells connected to (NL) simultaneously.

【0111】さらに、本発明の半導体記憶装置の別のア
レイ構造での読み出し、書きこみ、消去の動作原理につい
て説明する。
Further, the operation principle of reading, writing and erasing in another array structure of the semiconductor memory device of the present invention will be described.

【0112】この場合の半導体記憶装置は、電荷蓄積層
を有し、制御ゲート電極として第3の電極を備えるメモ
リセルを2個直列に接続した島状半導体層を有し、該島状
半導体層を複数個、例えばM×N個(M,Nは正の整数)備え
る。また、半導体基板に平行に配置される複数、例えばM
本の第4の配線が該島状半導体層の各々の一方の端部に
接続し、他方の端部には第1の配線が接続している。さら
に、半導体基板に平行で、かつ第4の配線と交差する方
向に配置される複数個、例えばN×2個の第3の配線はメ
モリセルの第3の電極と接続しており、第1の配線が第3
の配線に対して平行に配置されている。
The semiconductor memory device in this case has an island-shaped semiconductor layer having a charge storage layer and two memory cells each having a third electrode as a control gate electrode connected in series. , For example M × N (M and N are positive integers). Further, a plurality of elements arranged in parallel to the semiconductor substrate, for example M
The fourth wiring of the book is connected to one end of each of the island-shaped semiconductor layers, and the first wiring is connected to the other end. Furthermore, a plurality of, for example N × 2, third wirings arranged parallel to the semiconductor substrate and in a direction intersecting the fourth wiring are connected to the third electrode of the memory cell. Wiring is the third
Are arranged in parallel to the wiring.

【0113】図24に、上記メモリセルアレイ構造の等
価回路を示す。なおメモリセルの書込みの定義を、例えば
メモリセルの閾値を4V以上、消去の定義を、例えばメモリ
セルの閾値を0.5V以上、3V以下とした場合について述べ
る。
FIG. 24 shows an equivalent circuit of the above memory cell array structure. Note that the definition of writing to the memory cell will be described, for example, when the threshold of the memory cell is 4 V or more, and the definition of erasing is when the threshold of the memory cell is 0.5 V or more and 3 V or less.

【0114】読出し方法の一例として、図31に、読出
しにおける各電極に与える電位のタイミングの一例を示
す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第3の配線(3-j-1、3-j
-2)、第3の配線(≠3-j-1、≠3-j-2)、第4の配線(4-1〜4-
M)それぞれに、例えば0Vを与えた状態から、第4の配線(4
-i)に、例えば1Vを与え、その後、第3の配線(3-j‐2)
に、例えば5Vを与えることにより、第4の配線(4-i)を
流れる電流若しくは第1の配線(1-j) (jは1≦j≦Nの正
の整数)に流れる電流により“0”、“1”を判定する。
As an example of the reading method, FIG. 31 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in the reading. First, the first wiring (1-1 to 1-N), the third wiring (3-j-1, 3-j)
-2), 3rd wiring (≠ 3-j-1, ≠ 3-j-2), 4th wiring (4-1 to 4-
M), for example, from the state of applying 0V, 4th wiring (4
-i), for example, give 1V, then the third wiring (3-j-2)
For example, by applying 5V, the current flowing in the fourth wiring (4-i) or the current flowing in the first wiring (1-j) (j is a positive integer of 1 ≦ j ≦ N) causes “0”. "," 1 "is judged.

【0115】その後、第3の配線(3-j‐2)を、例えば0Vに
戻し、第4の配線(4-i)を、例えば0Vに戻す。この際、それ
ぞれの配線に電位を与えるタイミングは前後しても同時
でもよい。
After that, the third wiring (3-j-2) is returned to 0V, for example, and the fourth wiring (4-i) is returned to 0V, for example. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after or at the same time.

【0116】また、上述においては第3の配線(3-j-1)を
ゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の読
出し方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-1)以外
の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択
セルとした場合の読出し方法についても同様に行う。
In the above description, the read method in the case where the memory cell having the third wiring (3-j-1) as the gate electrode is the selected cell has been described, but the third wiring (3-j- The reading method when the memory cell having one of the third wirings other than 1) as the gate electrode is the selected cell is similarly performed.

【0117】第3の配線(3-j-2)から第3の配線(3-j-1)ま
で連続して読み出してもよいし、逆の順番でも、ランダ
ムでもよい。さらに第3の配線(3-j-1)に接続している複
数若しくは全てのメモリセルの読出しを同時に行っても
よい。
Reading from the third wiring (3-j-2) to the third wiring (3-j-1) may be continuously performed, or the order may be reversed or random. Further, reading of a plurality or all of the memory cells connected to the third wiring (3-j-1) may be performed simultaneously.

【0118】書込み方法の一例として、図32に、書込
みにおける各電極に与える電位のタイミングの一例を示
す。最初に第1の配線(1-1〜1-N)、第3の配線(3-1-1〜3-N-
2)、第4の配線(4-1〜4-M)、それぞれに、例えば0Vを与え
た状態から、第4の配線(4-i)以外である第4の配線(≠4-
i)を開放状態にし、その後、第4の配線(4-i)に、例えば
6Vを与え、第3の配線(3-j-2)に、例えば6Vを与え、第3の
配線(3-j-1)に、例えば12Vを与え、この状態を所望の
時間保持することにより選択セルの高電位側拡散層近傍
にチャネルホットエレクトロンを発生させ、かつ、第3
の配線(3-j-1)に印可される高電位により選択セルの電
荷蓄積層へ発生した電子を注入させ書込みを行う。
As an example of the writing method, FIG. 32 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in writing. First, the first wiring (1-1 to 1-N), the third wiring (3-1-1 to 3-N-
2), the fourth wiring (4-1 to 4-M), for example, from the state of applying 0V, the fourth wiring other than the fourth wiring (4-i) (≠ 4-
i) to an open state, and then to the fourth wiring (4-i), for example
By applying 6V, for example, 6V to the third wiring (3-j-2), and for example, 12V to the third wiring (3-j-1), and holding this state for a desired time The channel hot electrons are generated near the high potential side diffusion layer of the selected cell, and the third hot electron is generated.
Writing is performed by injecting the generated electrons into the charge storage layer of the selected cell by the high potential applied to the wiring (3-j-1).

【0119】その後、例えば、第3の配線(3-j-1)を、例
えば0Vに戻してから第3の配線(3-j-2)を、例えば0Vに戻
し、第4の配線(4-i)を、例えば0Vに戻し、第4の配線(≠4-
i)を、例えば0Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を
与えるタイミングは前後しても同時でもよい。また与え
る電位は所望のセルの電荷蓄積層に負の電荷を一定量以
上蓄積するための条件を満たすならば、いかなる電位の
組み合わせでもよい。
After that, for example, the third wiring (3-j-1) is returned to, for example, 0V, and then the third wiring (3-j-2) is returned to, for example, 0V, and the fourth wiring (4 -i) is returned to 0V, for example, and the fourth wiring (≠ 4-
i) is returned to 0V, for example. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after or at the same time. Further, the potentials to be applied may be any combination of potentials as long as they satisfy the conditions for accumulating negative charges in a desired amount or more in the charge accumulation layer of a desired cell.

【0120】また、上述においては第3の配線(3-j-1)を
ゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の書
込み方法について述べてきたが、第3の配線(3-j-1)以外
の第3の配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択
セルとした場合の書込み方法についても同様に行う。
In the above description, the writing method has been described in the case where the memory cell having the third wiring (3-j-1) as the gate electrode is the selected cell, but the third wiring (3-j- The writing method when a memory cell having one of the third wirings other than 1) as a gate electrode is a selected cell is similarly performed.

【0121】第3の配線(3-j-2)、第3の配線(3-j-1)の順
序で書き込みしてもよいし、逆の順番でも良い。さらに第
3の配線(3-j-1)に接続している複数若しくは全てのメモ
リセルの書込みを同時に行ってもよい。
Writing may be performed in the order of the third wiring (3-j-2) and the third wiring (3-j-1), or in the reverse order. Furthermore
Writing to a plurality of or all of the memory cells connected to the wiring (3-j-1) of 3 may be performed at the same time.

【0122】消去方法の一例として、図33に、消去に
おける各電極に与える電位のタイミングの一例を示す。
消去単位はブロック単位、1ワードラインあるいはブロッ
ク内の上段のみあるいは下段のみで行う。
As an example of the erasing method, FIG. 33 shows an example of the timing of the potential applied to each electrode in the erasing.
The erase unit is a block unit, and is performed only in the upper stage or in the lower stage of one word line or block.

【0123】最初に、第1の配線(1-1〜1-N)、第3の配線
(3-1-1〜3-N-2)、第4の配線(4-1〜4-M)それぞれに、例え
ば0Vを与えた状態から、第4の配線(4-1〜4-M)を開放状態
にし、第1の配線(1-j)に、例えば5Vを与え、第3の配線(3
-j-2)に、例えば5Vを与え、第3の配線(3-j-1)に、例え
ば−10Vを与え、この状態を所望の時間保持することに
より選択セルの電荷蓄積層内の電子をF-Nトンネリング
現象により引き抜き消去を行う。
First, the first wiring (1-1 to 1-N), the third wiring
(3-1-1 to 3-N-2) and the fourth wiring (4-1 to 4-M), for example, from the state where 0V is applied, the fourth wiring (4-1 to 4-M) ) Is opened, 5 V is applied to the first wiring (1-j), and the third wiring (3
-j-2) is applied with, for example, 5V, and the third wiring (3-j-1) is applied with, for example, -10V, and this state is maintained for a desired time to keep electrons in the charge storage layer of the selected cell. Is erased by FN tunneling phenomenon.

【0124】その後、第3の配線(3-j-1)を、例えば0Vに
戻してから第3の配線(3-j-2)を、例えば0Vに戻し、第1の
配線(1-j)を、例えば0Vに戻し、第4の配線(4-1〜4-M)を0
Vに戻す。この際、それぞれの配線に電位を与えるタイミ
ングは前後しても同時でもよい。また与える電位は所望
のセルの閾値を下げるための条件を満たすならば、いか
なる電位の組み合わせでもよい。
After that, the third wiring (3-j-1) is returned to, for example, 0 V, and then the third wiring (3-j-2) is returned to, for example, 0 V, and the first wiring (1-j ) To, for example, 0 V, and set the fourth wiring (4-1 to 4-M) to 0
Return to V. At this time, the timing of applying a potential to each wiring may be before or after or at the same time. Further, the applied potential may be any combination of potentials as long as it satisfies the condition for lowering the threshold value of a desired cell.

【0125】また、上述においては第3の配線(3-j-1)を
ゲート電極とするメモリセルを選択セルとした場合の消
去方法について述べたが、第3の配線(3-j-1)以外の第3の
配線の1つをゲート電極とするメモリセルを選択セルと
した場合の消去方法についても同様に行う。
In the above description, the erasing method in the case where the memory cell having the third wiring (3-j-1) as the gate electrode is the selected cell has been described, but the third wiring (3-j-1) The same erasing method is performed when a memory cell having one of the third wirings other than the above) as a gate electrode is a selected cell.

【0126】第3の配線(3-j-1〜3-j-2)に接続している
複数若しくは全てのメモリセルの消去を同時に行っても
よいし、第3の配線(3-1-1〜3-N-2)に接続している複数若
しくは全てのメモリセルの消去を同時に行ってもよい。
A plurality of or all memory cells connected to the third wiring (3-j-1 to 3-j-2) may be erased at the same time, or the third wiring (3-1- It is also possible to erase a plurality or all of the memory cells connected to 1 to 3-N-2) at the same time.

【0127】なお、上述の動作原理においては、N型半
導体で形成される島状半導体層の場合のように、全ての
電極の極性が入れ替わってもよい。電位の大小関係は上
述したものに対して反対になる。
In the above operating principle, the polarities of all the electrodes may be exchanged, as in the case of the island-shaped semiconductor layer formed of the N-type semiconductor. The magnitude relationship of the potentials is opposite to that described above.

【0128】また、上述の読出し、書込み及び消去の各
動作例は、第1の配線を第3の配線と平行に配置した場合
について述べたが、第1の配線を第4の配線と平行に配置
した場合及び第1の配線をアレイ全体で共通にした場合
においても、同様にそれぞれに対応する電位を与えるこ
とにより動作させることが可能である。第1の配線を第4
の配線と平行に配置した場合は、ブロック単位でもビッ
トライン単位でも消去が可能となる。
Further, in each of the above read, write and erase operation examples, the first wiring is arranged in parallel with the third wiring, but the first wiring is arranged in parallel with the fourth wiring. Even when they are arranged and when the first wiring is common to the entire array, it is possible to operate by applying a potential corresponding to each. 1st wiring to 4th
If it is arranged in parallel with the wiring, it is possible to erase in block units or bit line units.

【0129】図26及び図27は、図13及び図14で
示される一実施例で、各トランジスタ間に拡散層720が配
置されず、さらにメモリ・トランジスタ及び選択ゲート
・トランジスタのゲート電極である500、510、520の間に
配置する第三の導電膜である多結晶シリコン膜530を形
成した場合のメモリセルアレイの一部分を示す等価回路
図である。
FIGS. 26 and 27 show an embodiment shown in FIGS. 13 and 14, in which the diffusion layer 720 is not disposed between the transistors and the gate electrodes of the memory transistor and the select gate transistor are 500. , 510, 520 is an equivalent circuit diagram showing a part of a memory cell array in the case where a polycrystalline silicon film 530 which is a third conductive film is formed between them.

【0130】図26は、一つの島状半導体層110に配
置される構造として、各メモリ・トランジスタ及び選択
ゲート・トランジスタのゲート電極の間に配置する第三
の導電膜である多結晶シリコン膜530が形成される場合
のメモリセルアレイの等価回路図を示す。
FIG. 26 shows a polycrystalline silicon film 530 which is a third conductive film arranged between the gate electrodes of each memory transistor and select gate transistor as a structure arranged in one island-shaped semiconductor layer 110. FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the memory cell array when the memory cells are formed.

【0131】図27は、島状半導体層110が複数配置
される場合の等価回路を示す。
FIG. 27 shows an equivalent circuit when a plurality of island-shaped semiconductor layers 110 are arranged.

【0132】以下、図26に示す等価回路について説明
する。
The equivalent circuit shown in FIG. 26 will be described below.

【0133】このメモリセルアレイは、ゲート電極とし
て第32の電極32を備えるトランジスタとゲート電極とし
て第35の電極35を備えるトランジスタを選択ゲート・ト
ランジスタとして有し、該選択ゲート・トランジスタの
間に電荷蓄積層を有し制御ゲート電極として第33の電極
(33-h)(hは1≦h≦Lの正の整数、Lは正の整数)を備えるメ
モリセルを複数個、例えばL個直列に配置し、かつ、各ト
ランジスタの間にゲート電極として第36の電極を備える
トランジスタを配置した島状半導体層110を有する。
第34の電極34が該島状半導体層110の各々の一方の端
部に接続し、他方の端部には第31の電極31が接続し、かつ
複数の36の電極が全て一つに接続し、第36の電極36とし
て島状半導体層110に備えられる。
This memory cell array has a transistor having a thirty-second electrode 32 as a gate electrode and a transistor having a thirty-fifth electrode 35 as a gate electrode as select gate transistors, and charge accumulation is performed between the select gate transistors. 33rd electrode having a layer as a control gate electrode
(33-h) (h is a positive integer of 1 ≤ h ≤ L, L is a positive integer), a plurality of memory cells, for example L, are arranged in series, and as a gate electrode between each transistor. It has an island-shaped semiconductor layer 110 in which a transistor having a 36th electrode is arranged.
A 34th electrode 34 is connected to one end of each of the island-shaped semiconductor layers 110, a 31st electrode 31 is connected to the other end, and a plurality of 36 electrodes are all connected to one. Then, the island-shaped semiconductor layer 110 is provided as the 36th electrode 36.

【0134】次いで、図27に示す等価回路について説
明する。
Next, the equivalent circuit shown in FIG. 27 will be described.

【0135】複数の島状半導体層110が配置されるメ
モリセルアレイにおいて、図26で示される各島状半導
体層110に配置される各回路素子の電極と各配線の接
続関係を示す。
In the memory cell array in which a plurality of island-shaped semiconductor layers 110 are arranged, the connection relation between the electrodes of the circuit elements arranged in each island-shaped semiconductor layer 110 shown in FIG. 26 and the wirings is shown.

【0136】このメモリセルアレイは、島状半導体層1
10を複数個、例えばM×N個(M、Nは正の整数、またiは1
≦i≦Mの正の整数、jは1≦j≦Nの正の整数)備える。ま
た、半導体基板に平行に配置される複数本、例えばM本の
第34の配線が各々の島状半導体層110に備える上述の
第34の電極34とそれぞれ接続する。半導体基板に平行で、
かつ第34の配線34と交差する方向に配置される複数本、
例えばN×L本の第33の配線は、各々のメモリセルの上述
の第33の電極(33-h)と接続する。第34の配線と交差する
方向に配置される複数本、例えばN本の第31の配線が各々
の島状半導体層110に備える上述の第31の電極31と接
続し、かつ、第31の配線を第33の配線と平行に配置する。
また、半導体基板に平行で、かつ第34の配線34と交差する
方向に配置される複数本、例えばN本の第32の配線は各々
のメモリセルの上述の第32の電極32と接続し、かつ、同様
に半導体基板に平行で、かつ第34の配線34と交差する方
向に配置される複数本、例えばN本の第35の配線は各々の
メモリセルの上述の第35の電極35と接続する。各々の島
状半導体層110に備える上述の第36の電極36は第36の
配線によって全て一つに接続する。
This memory cell array has an island-shaped semiconductor layer 1
A plurality of 10, for example M × N (M and N are positive integers, and i is 1
≦ i ≦ M positive integer, j is 1 ≦ j ≦ N positive integer). A plurality of, for example, M thirty-fourth wirings arranged in parallel to the semiconductor substrate are connected to the above-mentioned thirty-fourth electrodes 34 provided in each island-shaped semiconductor layer 110. Parallel to the semiconductor substrate,
And a plurality of wires arranged in a direction intersecting with the 34th wiring 34,
For example, the N × L thirty-third wiring is connected to the above-mentioned thirty-third electrode (33-h) of each memory cell. A plurality of, for example N, thirty-first wirings arranged in a direction intersecting with the thirty-fourth wiring are connected to the above-mentioned thirty-first electrode 31 provided in each island-shaped semiconductor layer 110, and the thirty-first wiring Are arranged in parallel with the 33rd wiring.
In addition, a plurality of parallel to the semiconductor substrate, and arranged in a direction intersecting the 34th wiring 34, for example, N th 32nd wiring is connected to the above-mentioned 32nd electrode 32 of each memory cell, Further, similarly, a plurality of, for example, N th 35th wirings arranged in a direction parallel to the semiconductor substrate and intersecting with the 34th wiring 34 are connected to the above-mentioned 35th electrode 35 of each memory cell. To do. The above-mentioned 36th electrodes 36 provided in each island-shaped semiconductor layer 110 are all connected to one by a 36th wiring.

【0137】なお、各々の島状半導体層110に備える
上述の第36の電極36は、第36の配線によって全て一つに
接続しなくてもよく、第36の配線によってメモリセルア
レイを2つ以上に分割して接続してもよい。つまり、各々
の第36の電極を、例えばブロック毎に接続するような構
造をとってもよい。
The 36th electrode 36 provided in each island-shaped semiconductor layer 110 does not have to be connected to one by the 36th wiring, and two or more memory cell arrays are provided by the 36th wiring. You may divide and connect to. That is, the 36th electrode may be connected to each block, for example.

【0138】さらに、選択ゲート・トランジスタと選択
ゲート・トランジスタに隣接するメモリセル及び隣接す
るメモリセル同士が不純物拡散層を介して繋がっておら
ず、代わりに選択トランジスタとメモリセル及びメモリ
セル同士の間隔が、約30nm以下と選択トランジスタとメ
モリセル及びメモリセル同士が不純物拡散層を介して接
続されている場合に比べて非常に接近した構造を有する
メモリセルアレイの動作原理について述べる。
Further, the select gate transistor, the memory cell adjacent to the select gate transistor, and the adjacent memory cells are not connected via the impurity diffusion layer. Instead, the distance between the select transistor and the memory cell and the memory cells is not changed. However, the operation principle of the memory cell array having a structure of approximately 30 nm or less and having a structure very close to that in the case where the select transistor and the memory cell and the memory cells are connected to each other through the impurity diffusion layer will be described.

【0139】隣接する素子が十分接近していると、選択
ゲート・トランジスタのゲートやメモリセルの制御ゲー
トに印加される閾値以上の電位により形成するチャネル
は隣接する素子のチャネルと接続し、全ての素子のゲー
トに閾値以上の電位が与えられる場合、全ての素子をチ
ャネルは繋がることになる。この状態は選択トランジス
タとメモリセルやメモリセルが不純物拡散層を介して接
続されている場合とほぼ等価なため、動作原理も選択ト
ランジスタとメモリセルやメモリセルが不純物拡散層を
介して接続されている場合と同様である。
When adjacent elements are sufficiently close to each other, the channel formed by the potential applied to the gate of the select gate transistor or the control gate of the memory cell, which is higher than the threshold value, is connected to the channel of the adjacent element, and When a potential equal to or higher than the threshold is applied to the gates of the elements, channels are connected to all the elements. This state is almost equivalent to the case where the select transistor is connected to the memory cell or the memory cell via the impurity diffusion layer. Therefore, the operating principle is that the select transistor is connected to the memory cell or the memory cell via the impurity diffusion layer. It is the same as when

【0140】また、選択ゲート・トランジスタやメモリ
セルが不純物拡散層を介して繋がっておらず、代わりに
選択トランジスタとメモリセルやメモリセルのゲート電
極の間に第三の導電膜が配置された構造を有するメモリ
セルアレイの動作原理について述べる。
Also, the select gate transistor and the memory cell are not connected via the impurity diffusion layer, and instead the third conductive film is arranged between the select transistor and the memory cell or the gate electrode of the memory cell. The operation principle of the memory cell array having the above will be described.

【0141】第三の導電膜は各素子の間に位置し、絶縁
膜、例えばシリコン酸化膜を介して島状半導体層と接続
している。つまり、第三の導電膜と該絶縁膜と島状半導
体層はMISキャパシタを形成している。第三の導電膜
に島状半導体層と該絶縁膜との界面に反転層が形成する
ような電位を与えるとチャネルが形成する。形成したチ
ャネルは、隣接する素子にとっては各素子を接続する不
純物拡散層と同じ働きをする。そのため、第三の導電膜に
チャネルを形成し得る電位が与えられている場合、 選
択ゲート・トランジスタやメモリセルが不純物拡散層を
介して接続している場合と同様な動作となる。
The third conductive film is located between the respective elements and is connected to the island-shaped semiconductor layer via an insulating film, for example, a silicon oxide film. That is, the third conductive film, the insulating film, and the island-shaped semiconductor layer form a MIS capacitor. A channel is formed by applying a potential such that an inversion layer is formed at the interface between the island-shaped semiconductor layer and the insulating film to the third conductive film. The formed channel has the same function as that of the impurity diffusion layer that connects the respective elements to the adjacent elements. Therefore, when a potential capable of forming a channel is applied to the third conductive film, the same operation as in the case where the select gate transistor or the memory cell is connected through the impurity diffusion layer is performed.

【0142】また、第三の導電膜にチャネルを形成し得
る電位が与えられていなくても、例えば島状半導体層が
P型半導体の場合、電荷蓄積層から電子を引き抜く際、
選択ゲート・トランジスタやメモリセルが不純物拡散層
を介して接続している場合と同様な動作となる。メモリセルアレイの製造方法における実施の形態 本発明の半導体記憶装置の製造方法及びこの方法により
形成された半導体記憶装置の実施の形態を図面に基づい
て説明する。
Even when a potential for forming a channel is not applied to the third conductive film, for example, when the island-shaped semiconductor layer is a P-type semiconductor, when electrons are extracted from the charge storage layer,
The operation is the same as when the select gate transistor and the memory cell are connected via the impurity diffusion layer. Embodiments in Manufacturing Method of Memory Cell Array Embodiments of a manufacturing method of a semiconductor memory device of the present invention and a semiconductor memory device formed by this method will be described with reference to the drawings.

【0143】従来例に対し、少なくとも一つの窪みを有
した柱状に加工された半導体基板若しくは半導体層を形
成し、各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積
層として浮遊ゲートを形成する半導体記憶装置の実施の
形態について説明する。
In contrast to the conventional example, a semiconductor memory in which a columnar processed semiconductor substrate or semiconductor layer having at least one depression is formed, and a tunnel oxide film and a floating gate as a charge storage layer are formed inside each depression. An embodiment of the device will be described.

【0144】なお、以下の製造例で行われる各工程又は
態様は、別の製造例で行われる各工程又は態様と種々組
み合わせて適用することができる。 製造例1 この製造例における半導体記憶装置は、半導体基板を、
例えば少なくとも一つの窪みを有した柱状の島状半導体
層に加工され、該島状半導体層の側面を活性領域面とし、
各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層とし
て浮遊ゲートが形成され、島状半導体層の上部と下部に
選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート・トラ
ンジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数個、例
えば2個配置され、各々トランジスタを該島状半導体層
に沿って直列に接続され、選択ゲート・トランジスタの
ゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜
厚より大きい。各々のメモリ・トランジスタのトンネル
酸化膜及び浮遊ゲートは一括で形成される。
The steps or modes performed in the following production examples can be applied in various combinations with the steps or modes performed in another production example. Manufacturing Example 1 A semiconductor memory device in this manufacturing example includes a semiconductor substrate,
For example, it is processed into a columnar island-shaped semiconductor layer having at least one depression, and the side surface of the island-shaped semiconductor layer is used as an active region surface,
A floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer inside each recess, and select gate transistors are arranged above and below the island-shaped semiconductor layer. A plurality of memory transistors are sandwiched between the select gate transistors. For example, two transistors are arranged, each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the select gate transistor is larger than the gate insulating film thickness of the memory transistor. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed.

【0145】なお、図35〜図60及び図61〜図86
は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレイを示す
平面図である図1のA−A′線及びB−B′線断面図で
ある。
35 to 60 and 61 to 86.
1A and 1B are cross-sectional views taken along lines AA 'and BB' in FIG. 1, which are plan views showing a memory cell array of an EEPROM, respectively.

【0146】この製造例では、半導体基板となる、例え
ばp型シリコン基板100の表面に、マスク層となる第
一の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜310を200
〜2000nm堆積し、公知のフォトリソグラフィ技術により
パターンニングされたレジストR1をマスクとして用い
て(図35及び図61)、反応性イオンエッチングにより
第一の絶縁膜であるシリコン窒化膜310をエッチング
する。そして第一の絶縁膜であるシリコン窒化膜310
をマスクに用いて、反応性イオンエッチングにより半導
体基板であるp型シリコン基板100を2000〜20000nm
エッチングして、格子縞状の第一の溝部210を形成す
る(図36及び図62)。これにより、半導体基板であるp
型シリコン基板100は、柱状をなして複数の島状半導
体層110に分離される。
In this manufacturing example, a silicon nitride film 310, for example, is formed on the surface of a p-type silicon substrate 100, which is a semiconductor substrate, as a first insulating film, which is a mask layer.
The silicon nitride film 310, which is the first insulating film, is etched by reactive ion etching using a resist R1 deposited to a thickness of ˜2000 nm and patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 35 and 61). Then, the silicon nitride film 310 that is the first insulating film
Is used as a mask, and the p-type silicon substrate 100, which is a semiconductor substrate, is subjected to reactive ion etching to 2000 to 20000 nm.
Etching is performed to form the first groove portions 210 having a grid pattern (FIGS. 36 and 62). As a result, the semiconductor substrate p
The silicon substrate 100 has a columnar shape and is separated into a plurality of island-shaped semiconductor layers 110.

【0147】その後、必要に応じて島状半導体層110
の表面を酸化することで第二の絶縁膜となる、例えば熱
酸化膜410を10nm〜100nm形成する。島状半導体層11
0が最小加工寸法で形成されていた場合、熱酸化膜41
0の形成により島状半導体層110の大きさが小さくな
る。つまり、最小加工寸法以下に形成される。
Thereafter, if necessary, the island-shaped semiconductor layer 110 is formed.
The surface of is oxidized to form a second insulating film, for example, a thermal oxide film 410 having a thickness of 10 nm to 100 nm. Island semiconductor layer 11
When 0 is formed with the minimum processing size, the thermal oxide film 41
The formation of 0 reduces the size of the island-shaped semiconductor layer 110. In other words, it is formed with the minimum processing dimension or less.

【0148】次に、例えば等方性エッチングにより各島
状半導体層110の周囲の第二の絶縁膜である熱酸化膜
410をエッチング除去し、必要に応じて斜めイオン注
入を利用して各島状半導体層110の側壁にチャネルイ
オン注入を行う。例えば、5〜45°程度傾斜した方向から
5〜100 keVの注入エネルギー、硼素1×1011〜1×1
13/cm2程度のドーズが挙げられる。チャネルイオン注
入の際には、島状半導体層110の多方向から注入され
る方が表面不純物濃度を均一とできるため好ましい。あ
るいはチャネルイオン注入に代えて、CVD法により硼素
を含む酸化膜を堆積し、その酸化膜からの硼素拡散を利
用してもよい。なお、島状半導体層110の表面からの
不純物導入に関しては、島状半導体層110の表面を第
二の絶縁膜である熱酸化膜410で被覆する前に行って
もよいし、島状半導体層110を形成する前に導入を完
了しておいてもよいし、ゲート酸化膜を形成する直前に
導入してもよい。島状半導体層110の不純物濃度分布
が同等であればその方法は限定されない。
Next, the thermal oxide film 410, which is the second insulating film around each island-shaped semiconductor layer 110, is removed by etching, for example, by isotropic etching, and if necessary, oblique ion implantation is used to remove each island. Ion implantation is performed on the sidewall of the semiconductor layer 110. For example, from a direction inclined by 5 to 45 °
Implantation energy of 5 to 100 keV, boron 1 × 10 11 to 1 × 1
The dose is about 0 13 / cm 2 . During the channel ion implantation, it is preferable to implant the island-shaped semiconductor layer 110 from multiple directions because the surface impurity concentration can be made uniform. Alternatively, instead of the channel ion implantation, an oxide film containing boron may be deposited by the CVD method and boron diffusion from the oxide film may be used. Note that the impurity introduction from the surface of the island-shaped semiconductor layer 110 may be performed before the surface of the island-shaped semiconductor layer 110 is covered with the thermal oxide film 410 that is the second insulating film, or may be performed. The introduction may be completed before forming 110, or may be introduced immediately before forming the gate oxide film. The method is not limited as long as the island-shaped semiconductor layer 110 has the same impurity concentration distribution.

【0149】続いて、第五の絶縁膜として、例えばシリ
コン酸化膜431を10〜100nm堆積し、さらに第四の絶
縁膜として、例えばシリコン窒化膜321を10〜100nm
堆積する(図37及び図63)。
Subsequently, a silicon oxide film 431 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm as a fifth insulating film, and a silicon nitride film 321 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm as a fourth insulating film.
Deposit (FIGS. 37 and 63).

【0150】その後、第六の絶縁膜として、例えばシリ
コン酸化膜441を50〜500nm堆積し、例えば等方性エ
ッチングにより所望の高さまでエッチバックすることに
より第六の絶縁膜であるシリコン酸化膜441を第一の
溝部210に埋め込む(図38及び図64)。
Thereafter, as a sixth insulating film, for example, a silicon oxide film 441 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and isotropically etched back to a desired height, for example, to form a silicon oxide film 441 which is the sixth insulating film. Is embedded in the first groove 210 (FIGS. 38 and 64).

【0151】第六の絶縁膜であるシリコン酸化膜441
をマスクにして、例えば等方性エッチングにより第四の
絶縁膜であるシリコン窒化膜321の露出部を除去する
(図39及び図65)。
Silicon oxide film 441 which is the sixth insulating film
Is used as a mask to remove the exposed portion of the silicon nitride film 321 which is the fourth insulating film by, for example, isotropic etching.
(FIGS. 39 and 65).

【0152】続いて、第十一の絶縁膜であるシリコン酸
化膜471を50〜500nm堆積し(図40及び図66)、例
えば等方性エッチングにより所望の高さまでエッチバッ
クすることにより第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜
471を第一の溝部210に埋め込む(図41及び図6
7)。
Subsequently, a silicon oxide film 471, which is an eleventh insulating film, is deposited to a thickness of 50 to 500 nm (FIGS. 40 and 66), and is etched back to a desired height by, for example, isotropic etching. The silicon oxide film 471, which is an insulating film, is embedded in the first groove 210 (FIGS. 41 and 6).
7).

【0153】第五の絶縁膜として、例えばシリコン酸化
膜432を10〜100nm堆積し、さらに第四の絶縁膜とし
て、例えばシリコン窒化膜322を10〜100nm堆積する。
その後、例えば異方性エッチングにより第四の絶縁膜で
あるシリコン窒化膜322を島状半導体層110の側壁
に第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜432を介してサ
イドウォール状に配置する。
A silicon oxide film 432 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm as a fifth insulating film, and a silicon nitride film 322 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm as a fourth insulating film.
After that, for example, by anisotropic etching, the silicon nitride film 322 which is the fourth insulating film is arranged on the side wall of the island-shaped semiconductor layer 110 in a sidewall shape with the silicon oxide film 432 which is the fifth insulating film interposed therebetween.

【0154】第六の絶縁膜として、例えばシリコン酸化
膜442を50〜500nm堆積し、例えば等方性エッチング
により所望の高さまでエッチバックすることにより第六
の絶縁膜であるシリコン酸化膜442を第一の溝部21
0に埋め込む。
As the sixth insulating film, for example, a silicon oxide film 442 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm and is etched back to a desired height by, for example, isotropic etching to form the silicon oxide film 442 as the sixth insulating film. One groove 21
Embedded in 0.

【0155】続いて、第六の絶縁膜であるシリコン酸化
膜442をマスクにして、例えば等方性エッチングによ
り第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜322の露出部を
除去する。
Subsequently, the exposed portion of the silicon nitride film 322 which is the fourth insulating film is removed by, for example, isotropic etching using the silicon oxide film 442 which is the sixth insulating film as a mask.

【0156】第十一の絶縁膜であるシリコン酸化膜47
2を50〜500nm堆積した後、例えば等方性エッチングに
より所望の高さまでエッチバックすることにより、第十
一の絶縁膜であるシリコン酸化膜472を第一の溝部2
10に埋め込む(図42及び図68)。
Silicon oxide film 47 which is the eleventh insulating film
2 is deposited to a desired height by, for example, isotropic etching, and then the silicon oxide film 472 which is the eleventh insulating film is formed on the first groove 2
10 (FIGS. 42 and 68).

【0157】続いて、第五の絶縁膜として、例えばシリ
コン酸化膜433を10〜100nm堆積し、さらに第四の絶
縁膜として、例えばシリコン窒化膜323を10〜100nm
堆積する。その後、例えば異方性エッチングにより第四
の絶縁膜であるシリコン窒化膜323を島状半導体層1
10の側壁に第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜433
を介してサイドウォール状に配置する(図43及び図6
9)。
Then, a silicon oxide film 433 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm as a fifth insulating film, and a silicon nitride film 323 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm as a fourth insulating film.
accumulate. After that, the silicon nitride film 323, which is the fourth insulating film, is formed on the island-shaped semiconductor layer 1 by anisotropic etching, for example.
A silicon oxide film 433 which is a fifth insulating film is formed on the sidewall of
Arranged in the shape of a sidewall through (see FIGS. 43 and 6).
9).

【0158】その後、等方性エッチングによりシリコン
酸化膜を選択的に除去し(図44及び図70)、露出した
島状半導体層110に対して、例えば熱酸化法を用いる
ことにより、第七の絶縁膜として、例えばシリコン酸化
膜450を30nm〜300nm程度成長させる(図45及び図7
1)。
After that, the silicon oxide film is selectively removed by isotropic etching (FIGS. 44 and 70), and the exposed island-shaped semiconductor layer 110 is subjected to, for example, a thermal oxidation method to form a seventh oxide film. As the insulating film, for example, a silicon oxide film 450 is grown to a thickness of about 30 nm to 300 nm (FIGS. 45 and 7).
1).

【0159】続いて、シリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン酸化膜の順に等方性エッチングを行うこと
により第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜431〜43
3、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜321〜32
3、第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜450を除去す
る(図46及び図72)。なお、図46及び図72におけ
る島状半導体層110の形状を得るために、熱酸化法に
より第七の絶縁膜であるシリコン酸化膜450を形成す
る代わりに、例えば等方性エッチングを行うことにより
島状半導体層110の側壁に深さ30nm〜300nm程度の窪
みを形成してもよく、また熱酸化法と等方性エッチング
を併用してもよい。所望の形状が得られればその方法は
限定されない。
Subsequently, isotropic etching is performed in this order on the silicon oxide film, the silicon nitride film, and the silicon oxide film to form the fifth insulating films, that is, the silicon oxide films 431 to 43.
3, silicon nitride films 321 to 32, which are fourth insulating films
3. The silicon oxide film 450, which is the seventh insulating film, is removed (FIGS. 46 and 72). Note that, in order to obtain the shape of the island-shaped semiconductor layer 110 in FIGS. 46 and 72, for example, isotropic etching is performed instead of forming the silicon oxide film 450 that is the seventh insulating film by a thermal oxidation method. A depression having a depth of about 30 nm to 300 nm may be formed on the sidewall of the island-shaped semiconductor layer 110, and the thermal oxidation method and the isotropic etching may be used together. The method is not limited as long as the desired shape is obtained.

【0160】次いで、例えば熱酸化法を用いて各島状半
導体層110の周囲に、例えば10nm程度のトンネル酸化
膜となる第三の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜4
20を形成する。この際、トンネル酸化膜は熱酸化膜に
限らず、CVD酸化膜又はオキシナイトライド膜でもよい。
Then, for example, a silicon oxide film 4 is formed around each island-shaped semiconductor layer 110 by using, for example, a thermal oxidation method as a third insulating film to be a tunnel oxide film of about 10 nm.
Form 20. At this time, the tunnel oxide film is not limited to the thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or an oxynitride film.

【0161】続いて、第一の導電膜となる例えば多結晶
シリコン膜510を50nm〜200nm程度堆積し(図47及
び図73)、例えば異方性エッチングを行うことによ
り、島状半導体層110の側壁に形成した窪み部に第一
の導電膜である多結晶シリコン膜510を第三の絶縁膜
であるシリコン酸化膜420を介して埋め込み、それぞ
れ第一の導電膜である多結晶シリコン膜512、513
を分離形成する(図48及び図74)。なお、第一の導電
膜である多結晶シリコン膜512、513の分離形成は
異方性エッチングで行う代わりに、窪み部に達しないま
でのエッチバックは等方性エッチングで行い、窪み部以
下は異方性エッチングで行ってもよし、全て等方性エッ
チングで行ってもよい。
Subsequently, for example, a polycrystalline silicon film 510 to be the first conductive film is deposited to a thickness of about 50 nm to 200 nm (FIGS. 47 and 73), and anisotropic etching is performed to form the island-shaped semiconductor layer 110. A polycrystalline silicon film 510, which is a first conductive film, is buried in the depressions formed on the sidewalls via a silicon oxide film 420, which is a third insulating film, and the polycrystalline silicon film 512 is a first conductive film. 513
Are formed separately (FIGS. 48 and 74). Instead of performing anisotropic etching to form the polycrystalline silicon films 512 and 513, which are the first conductive film, isotropic etching is used to etch back until the recesses are not reached. It may be performed by anisotropic etching or isotropic etching.

【0162】第六の絶縁膜として、例えばシリコン酸化
膜440を50〜500nm堆積させ、所望の深さまでエッチ
バックし埋め込みを行う(図49及び図75)。
As the sixth insulating film, for example, a silicon oxide film 440 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and is etched back to a desired depth to be embedded (FIGS. 49 and 75).

【0163】第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜431
を10〜100nm堆積し、続いて、第四の絶縁膜であるシリ
コン窒化膜321を10〜100nm堆積する。その後、第六の
絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜441を50〜500n
m堆積し、例えば等方性エッチングにより所望の高さま
でエッチバックすることにより第六の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜441を第一の溝部210に埋め込む。続い
て、第六の絶縁膜であるシリコン酸化膜441をマスク
にして、例えば等方性エッチングにより第四の絶縁膜で
あるシリコン窒化膜321の露出部を除去する(図50
及び図76)。
Silicon oxide film 431 which is the fifth insulating film
Is deposited to a thickness of 10 to 100 nm, and then a silicon nitride film 321 which is a fourth insulating film is deposited to a thickness of 10 to 100 nm. Then, as the sixth insulating film, for example, a silicon oxide film 441 is formed in a thickness of 50 to 500n.
The silicon oxide film 441, which is the sixth insulating film, is buried in the first groove 210 by depositing m and etching back to a desired height by, for example, isotropic etching. Then, the exposed portion of the silicon nitride film 321 which is the fourth insulating film is removed by, for example, isotropic etching using the silicon oxide film 441 which is the sixth insulating film as a mask (FIG. 50).
And FIG. 76).

【0164】上述の工程を繰り返すことで、島状半導体
層110の側壁に第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜3
21、322をそれぞれ第五の絶縁膜であるシリコン酸
化膜431、432を介して配置させ(図51及び図7
7)、等方性エッチングによりシリコン酸化膜を選択的
に除去する。
By repeating the above steps, the silicon nitride film 3 as the fourth insulating film is formed on the sidewall of the island-shaped semiconductor layer 110.
21 and 322 are arranged through the fifth insulating films, that is, the silicon oxide films 431 and 432, respectively (see FIGS. 51 and 7).
7), the silicon oxide film is selectively removed by isotropic etching.

【0165】その後、島状半導体層110及び半導体基
板100に対し不純物導入を行い、N型不純物拡散層7
10〜724を形成する(図52及び図78)。例えば、0
〜7°程度傾斜した方向から5〜100 keVの注入エネルギ
ー、砒素あるいは燐を1×10 12〜1×1015/cm2程度
のドーズが挙げられる。ここで、N型不純物拡散層710
〜724を形成するためのイオン注入は、島状半導体層
110の全周囲に対して行ってもよく、一方向あるいは
数方向からの注入だけでもよい。すなわちN型不純物拡散
層721〜724は島状半導体層110の周囲を取り囲
むように形成しなくてもよい。また第一の配線層である
不純物拡散層710の形成するタイミングはN型半導体
層721〜724の形成と同時でなくてもよい。
After that, the island-shaped semiconductor layer 110 and the semiconductor substrate are formed.
Impurities are introduced into the plate 100 to form the N-type impurity diffusion layer 7
10 to 724 are formed (FIGS. 52 and 78). For example, 0
Injection energy of 5 to 100 keV from a direction inclined by ~ 7 °
ー, Arsenic or Phosphorus 1 × 10 12~ 1 x 1015/cm2degree
The dose is. Here, the N-type impurity diffusion layer 710
Ion implantation to form ~ 724
It may be done around 110, in one direction or
Injection from several directions may be sufficient. That is, N-type impurity diffusion
The layers 721 to 724 surround the island-shaped semiconductor layer 110.
It does not need to be formed. It is also the first wiring layer
The timing for forming the impurity diffusion layer 710 is an N-type semiconductor.
It does not have to be the same as the formation of the layers 721 to 724.

【0166】続いて、第五の絶縁膜であるシリコン酸化
膜431、432及び第四の絶縁膜であるシリコン窒化
膜321、322を除去し、第八の絶縁膜として、例え
ばシリコン酸化膜461を50〜500nm堆積させ、所望の
深さまでエッチバックし埋め込みを行う。その後、例え
ば熱酸化法を用いて島状半導体層110の周囲に、例え
ば10nm程度のゲート酸化膜となる第十三の絶縁膜とし
て、例えばシリコン酸化膜481を形成する。この際、
ゲート酸化膜は熱酸化膜に限らず、CVD酸化膜又はオキ
シナイトライド膜でもよい。また、ゲート酸化膜厚とト
ンネル酸化膜厚との大小関係は限定されないが、トンネ
ル酸化膜厚よりゲート酸化膜厚の大きい方が望ましい。
Then, the silicon oxide films 431 and 432 which are the fifth insulating films and the silicon nitride films 321 and 322 which are the fourth insulating films are removed, and a silicon oxide film 461 is formed as an eighth insulating film. Deposit 50 to 500 nm, etch back to the desired depth and embed. Then, for example, a silicon oxide film 481 is formed around the island-shaped semiconductor layer 110 by using, for example, a thermal oxidation method as a thirteenth insulating film to be a gate oxide film of about 10 nm. On this occasion,
The gate oxide film is not limited to the thermal oxide film, but may be a CVD oxide film or an oxynitride film. The magnitude relation between the gate oxide film thickness and the tunnel oxide film thickness is not limited, but it is desirable that the gate oxide film thickness is larger than the tunnel oxide film thickness.

【0167】次いで、第二の導電膜となる、例えば多結
晶シリコン膜521を15nm〜150nm堆積し、異方性エッ
チングによりサイドウォール状に形成し、選択ゲートと
する。その際、島状半導体層110の間隔を、図1のA
−A’方向について予め所定の値以下に設定しておくこ
とによって、マスク工程を用いることなく、その方向に
連続する選択ゲート線となる第二の配線層として形成さ
れる。
Next, for example, a polycrystalline silicon film 521 to be the second conductive film is deposited to a thickness of 15 nm to 150 nm and is formed in a sidewall shape by anisotropic etching to form a select gate. At that time, the distance between the island-shaped semiconductor layers 110 is set to A in FIG.
By setting the value in the −A ′ direction to a predetermined value or less in advance, the wiring layer is formed as the second wiring layer which becomes the select gate line continuous in the direction without using a mask process.

【0168】その後、図79のように、第二の導電膜で
ある多結晶シリコン膜521と自己整合で半導体基板で
あるp型シリコン基板100に第二の溝部220を形成
し、不純物拡散層710を分離する(図53及び図7
9)。つまり、第二の導電膜の分離部と自己整合的に第一
の配線層の分離部を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 79, the second groove 220 is formed in the p-type silicon substrate 100 which is a semiconductor substrate in a self-alignment with the polycrystalline silicon film 521 which is a second conductive film, and the impurity diffusion layer 710 is formed. (Figs. 53 and 7)
9). That is, the isolation portion of the first wiring layer is formed in self-alignment with the isolation portion of the second conductive film.

【0169】続いて、第八の絶縁膜であるシリコン酸化
膜462を50nm〜500nm堆積し、異方性エッチング及び
等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリ
コン膜521の側部及び上部を埋設するように第八の絶
縁膜であるシリコン酸化膜462を埋めこむ(図54及
び図80)。
Subsequently, a silicon oxide film 462 which is an eighth insulating film is deposited to a thickness of 50 nm to 500 nm, and anisotropic etching and isotropic etching are performed on the side portions of the polycrystalline silicon film 521 which is the second conductive film and A silicon oxide film 462, which is an eighth insulating film, is buried so as to fill the upper portion (FIGS. 54 and 80).

【0170】その後、露出した第一の導電膜である多結
晶シリコン膜512、513の表面に層間絶縁膜612
を形成する。この層間絶縁膜612は、例えばONO膜
とする。具体的には熱酸化法により多結晶シリコン膜表
面に5〜10nmのシリコン酸化膜と、CVD法により5〜10nm
のシリコン窒化膜と、さらに5〜10nmのシリコン酸化膜
を順次堆積する。
After that, the interlayer insulating film 612 is formed on the exposed surfaces of the polycrystalline silicon films 512 and 513 which are the first conductive films.
To form. The interlayer insulating film 612 is, eg, an ONO film. Specifically, a 5-10 nm silicon oxide film is formed on the surface of the polycrystalline silicon film by the thermal oxidation method and a 5-10 nm film by the CVD method.
And a silicon oxide film of 5 to 10 nm are sequentially deposited.

【0171】続いて、同様に第二の導電膜となる多結晶
シリコン膜522を15nm〜150nm堆積し、エッチバック
することで、第一の導電膜である多結晶シリコン膜51
2の側部に層間絶縁膜612を介して第二の導電膜であ
る多結晶シリコン膜522を配置させる。このとき、図
1のA−A’方向について予め所定の値以下に設定して
おくことによって、マスク工程を用いることなく、その
方向に連続する制御ゲート線となる第三の配線層として
形成される。
Subsequently, similarly, a polycrystalline silicon film 522 to be the second conductive film is deposited in a thickness of 15 nm to 150 nm and etched back, so that the polycrystalline silicon film 51 to be the first conductive film is formed.
A polycrystalline silicon film 522, which is a second conductive film, is arranged on the second side with an interlayer insulating film 612 interposed therebetween. At this time, by setting the value to a predetermined value or less in the AA ′ direction in FIG. 1 in advance, it is formed as a third wiring layer which becomes a control gate line continuous in that direction without using a mask process. It

【0172】その後、第八の絶縁膜であるシリコン酸化
膜463を50nm〜500nm堆積し、異方性エッチング及び
等方性エッチングにより第二の導電膜である多結晶シリ
コン膜522の側部及び上部を埋設するように第八の絶
縁膜である酸化膜463を埋めこむ(図55及び図8
1)。
After that, a silicon oxide film 463, which is an eighth insulating film, is deposited to a thickness of 50 nm to 500 nm, and the side and upper portions of the polycrystalline silicon film 522, which is a second conductive film, are anisotropically and isotropically etched. The oxide film 463, which is the eighth insulating film, is embedded so as to bury (FIGS. 55 and 8).
1).

【0173】同様に繰り返すことで第一の導電膜である
多結晶シリコン膜513の側部に層間絶縁膜613を介
して第二の導電膜である多結晶シリコン膜523を配置
させ、第二の導電膜である多結晶シリコン膜523の側
部及び上部を埋設するように第八の絶縁膜であるシリコ
ン酸化膜464を埋めこむ(図56及び図82)。
By repeating this in the same manner, the polycrystalline silicon film 523 which is the second conductive film is arranged on the side of the polycrystalline silicon film 513 which is the first conductive film with the interlayer insulating film 613 interposed therebetween, and the second conductive film is formed. A silicon oxide film 464, which is an eighth insulating film, is buried so as to fill the side and upper portions of the polycrystalline silicon film 523, which is a conductive film (FIGS. 56 and 82).

【0174】続いて、第二の導電膜である多結晶シリコ
ン膜524を15nm〜150nm堆積し、異方性エッチングに
よりサイドウォール状に形成する(図57及び図83)。
Subsequently, a polycrystalline silicon film 524 which is a second conductive film is deposited to a thickness of 15 nm to 150 nm and is formed in a sidewall shape by anisotropic etching (FIGS. 57 and 83).

【0175】第二の導電膜である多結晶シリコン膜52
4の上層に第十の絶縁膜となる、例えばシリコン酸化膜
465を100nm〜500nm堆積し、エッチバック若しくはCM
P法などにより不純物拡散層724を備える島状半導体
層110の上部を露出させる(図58及び図84)。
Polycrystalline silicon film 52 which is the second conductive film
A tenth insulating film, for example, a silicon oxide film 465 having a thickness of 100 nm to 500 nm is deposited on the upper layer of No.
The upper part of the island-shaped semiconductor layer 110 including the impurity diffusion layer 724 is exposed by the P method or the like (FIGS. 58 and 84).

【0176】必要に応じて、島状半導体層110の上部
に対して、例えばイオン注入法により不純物濃度調整を
行い、第四の配線層840を第二若しくは第三の配線層
と方向が交差するよう島状半導体層110の上部と接続
する。
If necessary, the impurity concentration is adjusted with respect to the upper portion of the island-shaped semiconductor layer 110 by, for example, an ion implantation method, and the fourth wiring layer 840 crosses the direction of the second or third wiring layer. It is connected to the upper part of the island-shaped semiconductor layer 110.

【0177】その後、公知の技術により層間絶縁膜を形
成しコンタクトホール及びメタル配線を形成する。これ
により、第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲ
ートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメ
モリ機能を有する半導体記憶装置が実現する(図59及
び図85)。
After that, an interlayer insulating film is formed by a known technique, and a contact hole and a metal wiring are formed. As a result, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state stored in the charge storage layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as the floating gate (FIGS. 59 and 85).

【0178】なお、図59及び図85では、第四の配線
層840が島状半導体層110に対してアライメントず
れが発生した場合を示しているが、図60及び図86に
示すように、アライメントずれなく形成することが好ま
しい。
59 and 85 show the case where the fourth wiring layer 840 is misaligned with respect to the island-shaped semiconductor layer 110. However, as shown in FIGS. It is preferable to form without deviation.

【0179】この製造例においては、p型半導体基板上
に格子島状の第一の溝部210を形成しているが、n型
半導体基板内に形成されたp型不純物拡散層若しくはp型
シリコン基板内に形成されたn型不純物拡散層内に、さ
らに形成されたp型不純物拡散層に格子島状の第一の溝
部210を形成してもよい。各不純物拡散層の導電型は
各々逆導電型でもよい。
In this manufacturing example, the lattice island-shaped first groove portion 210 is formed on the p-type semiconductor substrate, but the p-type impurity diffusion layer or the p-type silicon substrate formed in the n-type semiconductor substrate is formed. A lattice island-shaped first groove portion 210 may be formed in the p-type impurity diffusion layer formed in the n-type impurity diffusion layer formed therein. The conductivity type of each impurity diffusion layer may be the opposite conductivity type.

【0180】また、第一の絶縁膜であるシリコン窒化膜
310のような半導体基板若しくは多結晶シリコン膜の
表面に形成される膜は、シリコン表面側からシリコン酸
化膜/シリコン窒化膜の複層膜としてもよい。シリコン
酸化膜の埋め込みに用いるシリコン酸化膜はCVD法に限
らず、例えばシリコン酸化膜を回転塗布により形成して
もよい。
The film formed on the surface of the semiconductor substrate or the polycrystalline silicon film such as the silicon nitride film 310 which is the first insulating film is a multi-layer film of silicon oxide film / silicon nitride film from the silicon surface side. May be The silicon oxide film used for embedding the silicon oxide film is not limited to the CVD method, and for example, a silicon oxide film may be formed by spin coating.

【0181】この製造例では、マスクを用いることなく
各メモリセルの制御ゲートを一方向について連続するよ
うに形成した。これは、島状半導体層の配置が対称的で
ない場合に初めて可能である。すなわち、第二若しくは
第三の配線層方向の島状半導体層との隣接間隔を、第四
の配線層方向にそれより小さくすることにより、第四の
配線層方向には分離され、第二若しくは第三の配線層方
向に繋がる配線層がマスク無しで自動的に得られる。こ
れに対して、例えば、島状半導体層の配置を対称にした
場合には、フォトリソグラフィによりレジストのパター
ンニング工程により配線層の分離を行ってもよい。
In this manufacturing example, the control gate of each memory cell is formed continuously in one direction without using a mask. This is possible only if the island-shaped semiconductor layers are not arranged symmetrically. That is, by making the adjacent interval with the island-shaped semiconductor layer in the second or third wiring layer direction smaller than that in the fourth wiring layer direction, the second wiring layer is separated in the fourth wiring layer direction, A wiring layer connected to the third wiring layer direction is automatically obtained without a mask. On the other hand, for example, when the island-shaped semiconductor layers are arranged symmetrically, the wiring layers may be separated by a resist patterning process by photolithography.

【0182】また、複数のメモリセル部の上部と下部に
選択ゲートを配置することで、メモリセルトランジスタ
が過剰消去の状態、すなわち、読み出し電圧が0Vであっ
て、しきい値が負の状態になり、非選択セルでも、セル
電流が流れる現象を防止することができる。 製造例2 この製造例では、半導体記憶装置は、半導体基板が、例
えば少なくとも一つの窪みを有した柱状の島状半導体層
に加工され、該島状半導体層の側面を活性領域面とし、
各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層とし
て浮遊ゲートが形成されてなり、島状半導体層の上部と
下部に選択ゲート・トランジスタが配置され、選択ゲー
ト・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複
数個、例えば2個配置され、各々トランジスタを該島状
半導体層に沿って直列に接続され、選択ゲート・トラン
ジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲー
ト絶縁膜厚より大きい。各々のメモリ・トランジスタの
トンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括で形成される。
Further, by disposing the select gates above and below the plurality of memory cell portions, the memory cell transistors are in an over-erased state, that is, the read voltage is 0V and the threshold value is negative. Therefore, it is possible to prevent the cell current from flowing even in a non-selected cell. Manufacture Example 2 In this Manufacture Example, in a semiconductor memory device, a semiconductor substrate is processed into, for example, a pillar-shaped island-shaped semiconductor layer having at least one depression, and a side surface of the island-shaped semiconductor layer is used as an active region surface,
A floating gate is formed inside each recess as a tunnel oxide film and a charge storage layer. Select gate transistors are arranged above and below the island-shaped semiconductor layer, and are sandwiched between the select gate transistors to form a memory transistor. A plurality of, for example two, transistors are connected in series along the island-shaped semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the select gate transistor is larger than the gate insulating film thickness of the memory transistor. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed.

【0183】この製造例で形成される半導体記憶装置
は、図87及び図88に示されたように、島状半導体層
110に形成される少なくとも一つの窪みの形状が単純
な凹型ではない。より具体的には、熱酸化法により第七
の絶縁膜であるシリコン酸化膜450を形成する際に、
第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜322の端部から酸
化剤が入り、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜322
の内側の島状半導体層110の一部が酸化されることに
よって、このような窪みの形状が発生する。窪みの形状
は、特に限定されるものではなく、柱状に加工された島
状半導体層110の側壁の一部の径が小さくなっていれ
ばよい。
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, as shown in FIGS. 87 and 88, the shape of at least one recess formed in the island-shaped semiconductor layer 110 is not a simple concave shape. More specifically, when the silicon oxide film 450 that is the seventh insulating film is formed by the thermal oxidation method,
The oxidizer enters from the end portion of the silicon nitride film 322 which is the fourth insulating film, and the silicon nitride film 322 which is the fourth insulating film.
A part of the island-shaped semiconductor layer 110 on the inside is oxidized to generate such a shape of the depression. The shape of the depression is not particularly limited as long as the diameter of a part of the sidewall of the island-shaped semiconductor layer 110 processed into a column shape is small.

【0184】また、図89及び図90に示したように、
浮遊ゲートと制御ゲートとが同一の窪みに配置されてい
てもよい。窪みの内部における浮遊ゲートと制御ゲート
の配置関係は特に限定されない。 製造例3 この製造例では、半導体記憶装置は、半導体基板が、例
えば少なくとも一つの窪みを有した柱状に島状半導体層
に加工され、該島状半導体層の側面を活性領域面とし、
各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層とし
て浮遊ゲートが形成されてなり、島状半導体層の上部と
下部に選択ゲート・トランジスタを配置し、選択ゲート
・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数
個、例えば2個配置され、各々トランジスタが該島状半
導体層に沿って直列に接続されており、選択ゲート・ト
ランジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタの
ゲート絶縁膜厚より大きい。各々のメモリ・トランジス
タのトンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括で形成され
る。
Further, as shown in FIGS. 89 and 90,
The floating gate and the control gate may be arranged in the same recess. The arrangement relationship between the floating gate and the control gate inside the depression is not particularly limited. Manufacture Example 3 In this Manufacture Example, in a semiconductor memory device, a semiconductor substrate is processed into, for example, a pillar-shaped island-shaped semiconductor layer having at least one depression, and the side surface of the island-shaped semiconductor layer serves as an active region surface.
A floating gate is formed inside each recess as a tunnel oxide film and a charge storage layer. Select gate transistors are arranged above and below the island-shaped semiconductor layer, and are sandwiched between the select gate transistors to form a memory transistor. Are arranged in plurality, for example, two transistors are connected in series along the island-shaped semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the select gate transistor is larger than the gate insulating film thickness of the memory transistor. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed.

【0185】なお、図91及び図92は、EEPROM
のメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−A′
線及びB−B′線断面図である。
91 and 92 show an EEPROM.
2 is a plan view showing the memory cell array of FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB ′ and line BB ′.

【0186】この製造例で形成される半導体記憶装置
は、A−A′方向に連続する島状半導体層を、例えばパ
ターニングされたマスクを用いて少なくとも不純物拡散
層710を分離するまで異方性エッチングを行い、第十
五の絶縁膜として例えばシリコン酸化膜490を埋め込
むことにより実現される。これにより製造例1と比較
し、素子としての性能は劣ることが予想されるものの、
同等の機能を有する半導体記憶装置が、倍の素子容量で
得られる。
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, the island-shaped semiconductor layer continuous in the AA 'direction is anisotropically etched until at least the impurity diffusion layer 710 is separated using a patterned mask. And embedding, for example, a silicon oxide film 490 as the fifteenth insulating film. As a result, the performance as an element is expected to be inferior to that of Production Example 1, but
A semiconductor memory device having an equivalent function can be obtained with double the element capacitance.

【0187】なお、第十五の絶縁膜はシリコン酸化膜の
代わり、シリコン窒化膜でもよく、絶縁膜であれば限定
しない。 製造例4 この製造例では、半導体記憶装置は、酸化膜が挿入され
た半導体基板、例えばSOI基板の酸化膜上の半導体部
が、例えば少なくとも一つの窪みを有した柱状の島状半
導体層に加工され、該島状半導体層の側面を活性領域面
とし、各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積
層として浮遊ゲートが形成され、島状半導体層の上部と
下部に選択ゲート・トランジスタが配置され、選択ゲー
ト・トランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複
数個、例えば2個配置され、各々トランジスタを該島状
半導体層に沿って直列に接続され、選択ゲート・トラン
ジスタのゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲー
ト絶縁膜厚より大きい。各々のメモリ・トランジスタの
トンネル酸化膜及び浮遊ゲートは一括で形成される。
The fifteenth insulating film may be a silicon nitride film instead of the silicon oxide film, and is not limited as long as it is an insulating film. Manufacture Example 4 In this Manufacture Example, in a semiconductor memory device, a semiconductor substrate in which an oxide film is inserted, for example, a semiconductor portion on the oxide film of an SOI substrate is processed into, for example, a columnar island-shaped semiconductor layer having at least one depression. The side surface of the island-shaped semiconductor layer is used as an active region surface, a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer inside each depression, and select gate transistors are arranged above and below the island-shaped semiconductor layer. A plurality of memory transistors, for example, two memory transistors are arranged between the select gate transistors, and the transistors are connected in series along the island-shaped semiconductor layer. -It is larger than the gate insulation film thickness of the transistor. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed.

【0188】なお、図93及び図94、図95及び図9
6は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレイを示
す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線断面図
である。
Incidentally, FIGS. 93 and 94, 95 and 9
6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ and the line BB ′ in FIG. 1, which is a plan view showing the memory cell array of the EEPROM.

【0189】この製造例でも、製造例1と同様の効果が
得られる。さらに、第一の配線層となる不純物拡散層7
10の接合容量が抑制若しくは除外される。
Also in this manufacturing example, the same effect as in manufacturing example 1 can be obtained. Further, the impurity diffusion layer 7 which becomes the first wiring layer
The junction capacitance of 10 is suppressed or eliminated.

【0190】また、SOI基板を用いる際、第一の配線
層である不純物拡散層710はSOI基板の酸化膜に達
してもよいし(図93及び図94)、達しなくてもよい
(図95及び図96)。
When the SOI substrate is used, the impurity diffusion layer 710 which is the first wiring layer may reach the oxide film of the SOI substrate (FIGS. 93 and 94) or may not reach it.
(FIGS. 95 and 96).

【0191】なお、第一の配線層を分離形成するための
溝は、SOI基板の酸化膜に達してもよいし、達しなく
てもよいし、SOI基板の酸化膜を突き抜けるまで深く
形成してもよいし、不純物拡散層710が分離されてい
れば限定されない。
Note that the groove for separating and forming the first wiring layer may or may not reach the oxide film of the SOI substrate, and it may be deeply formed until it penetrates the oxide film of the SOI substrate. The impurity diffusion layer 710 is not limited as long as it is separated.

【0192】絶縁膜として基板に酸化膜が挿入されたS
OI基板を用いたが、該絶縁膜はシリコン窒化膜でもよ
いし、絶縁膜の種類は問わない。 製造例5 この製造例では、半導体記憶装置は、半導体基板が、例
えば少なくとも一つの窪みを有した柱状の島状半導体層
に加工され、該島状半導体層の側面を活性領域面とし、
各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層とし
て浮遊ゲートが形成され、島状半導体層にメモリ・トラ
ンジスタが複数個、例えば2個配置され、各々トランジ
スタが該島状半導体層に沿って直列に接続されてなる。
各々のメモリ・トランジスタのトンネル酸化膜及び浮遊
ゲートは一括で形成される。
S in which an oxide film is inserted into the substrate as an insulating film
Although the OI substrate is used, the insulating film may be a silicon nitride film, and the type of the insulating film is not limited. Manufacture Example 5 In this Manufacture Example, in a semiconductor memory device, a semiconductor substrate is processed into, for example, a columnar island-shaped semiconductor layer having at least one depression, and the side surface of the island-shaped semiconductor layer is used as an active region surface.
A floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer inside each of the recesses, and a plurality of memory transistors, for example, two memory transistors are arranged in the island-shaped semiconductor layer, and the transistors are arranged in series along the island-shaped semiconductor layer. Be connected to.
The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed.

【0193】なお、図97及び図98は、EEPROM
のメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−A′
線及びB−B′線断面図である。
97 and 98 show the EEPROM
2 is a plan view showing the memory cell array of FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB ′ and line BB ′.

【0194】この製造例で形成される半導体記憶装置
は、島状半導体層110の側壁に形成した窪み部に第一
の導電膜である多結晶シリコン膜510を第三の絶縁膜
であるシリコン酸化膜420を介して埋め込み、それぞ
れ第一の導電膜である多結晶シリコン膜512、513
を分離形成する(図48及び図74参照)。そのまま島状
半導体層110及び半導体基板100に対し不純物導入
を行いN型不純物拡散層を形成する。その後、選択ゲー
ト・トランジスタを形成する工程を省略すること以外は
製造例1と同様に行うことにより実現される(図97及
び図98)。
In the semiconductor memory device formed in this manufacturing example, the polycrystalline silicon film 510 as the first conductive film is formed in the recess formed in the sidewall of the island-shaped semiconductor layer 110, and the silicon oxide as the third insulating film is formed. The polycrystalline silicon films 512 and 513, which are the first conductive films, are buried through the film 420.
Are formed separately (see FIGS. 48 and 74). As it is, impurities are introduced into the island-shaped semiconductor layer 110 and the semiconductor substrate 100 to form an N-type impurity diffusion layer. After that, the same operation as in Manufacturing Example 1 is performed except that the step of forming the select gate transistor is omitted (FIGS. 97 and 98).

【0195】この製造例では電荷蓄積層として浮遊ゲー
トを用いたが、電荷蓄積層は別の形態をとってもよい。 製造例6 この製造例では、半導体記憶装置は、半導体基板が、例
えば少なくとも一つの窪みを有した柱状の島状半導体層
に加工され、該島状半導体層の側面を活性領域面とし、
各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層とし
て浮遊ゲートが形成され、島状半導体層の上部と下部に
選択ゲート・トランジスタが配置され、選択ゲート・ト
ランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数個、
例えば2個配置され、各々トランジスタが該島状半導体
層に沿って直列に接続され、選択ゲート・トランジスタ
のゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁
膜厚より大きい。各々のメモリ・トランジスタのトンネ
ル酸化膜及び浮遊ゲートは一括で形成される。
Although the floating gate is used as the charge storage layer in this manufacturing example, the charge storage layer may have another form. Manufacture Example 6 In this Manufacture Example, in a semiconductor memory device, a semiconductor substrate is processed into, for example, a columnar island-shaped semiconductor layer having at least one depression, and the side surface of the island-shaped semiconductor layer is used as an active region surface.
A floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer inside each recess, and select gate transistors are arranged above and below the island-shaped semiconductor layer, and a plurality of memory transistors are sandwiched between the select gate transistors. Individual,
For example, two transistors are arranged, each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the select gate transistor is larger than the gate insulating film thickness of the memory transistor. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed.

【0196】なお、図99及び図100は、EEPRO
Mのメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−
A′線及びB−B′線断面図である。
99 and 100 show the EEPRO
2 is a plan view showing the memory cell array of M in FIG.
It is an A'line and BB 'sectional view.

【0197】この製造例で形成される半導体記憶装置
は、島状半導体層110に配置される各メモリ・トラン
ジスタ及び選択ゲート・トランジスタの素子間距離を20
nm〜40nm程度に保ち、素子間拡散層721〜723を導
入しないことにより実現される(図99及び図10
0)。
The semiconductor memory device formed in this manufacturing example has an element-to-element distance of 20 between each memory transistor and select gate transistor arranged in the island-shaped semiconductor layer 110.
It is realized by keeping the thickness of nm to 40 nm and not introducing the inter-element diffusion layers 721 to 723 (FIGS. 99 and 10).
0).

【0198】この製造例によって製造例1(図35〜図
53及び図61〜図79)と同様の効果が得られる。
According to this manufacturing example, the same effects as in manufacturing example 1 (FIGS. 35 to 53 and FIGS. 61 to 79) can be obtained.

【0199】読み出しの際は、図99に示すように、各
々のゲート電極521、522、523、524にD1か
らD4に示す空乏層及び反転層が電気的に接続することに
より、不純物拡散層710と725の間に電流が流れ得
る経路が設定できる。この状態において、電荷蓄積層5
12、513の状態によりD2、D3に反転層が形成される
かどうかを選択できるようにゲート521、522、5
23、524の印加電圧を設定しておけばメモリセルの
情報を読み出すことができる。
At the time of reading, as shown in FIG. 99, the impurity diffusion layers 710 are formed by electrically connecting the depletion layers and the inversion layers D1 to D4 to the respective gate electrodes 521, 522, 523 and 524. And 725 can set a path through which a current can flow. In this state, the charge storage layer 5
The gates 521, 522, and 5 so that it is possible to select whether or not the inversion layer is formed in D2 and D3 according to the states of 12, 513.
If the applied voltages of 23 and 524 are set, the information of the memory cell can be read.

【0200】また、D2、D3の分布は、図101に示すよ
うに、完全空乏型になる方が望ましく、この場合メモリ
セルにおけるバックバイアス効果の抑制が期待され素子
性能のばらつき低減等の効果が得られる。
The distribution of D2 and D3 is preferably a complete depletion type as shown in FIG. 101. In this case, the back bias effect in the memory cell is expected to be suppressed, and the effect of reducing variations in element performance and the like are expected. can get.

【0201】不純物導入量の調整若しくは熱処理の調整
により不純物拡散層710〜724の拡散が抑制でき、
島状半導体層110の高さ方向の距離を短く設定するこ
とができ、コストの削減及びプロセスのばらつき抑制を
可能にする。 製造例7 この製造例では、第一の配線層の方向と第四の配線層の
方向が平行である場合を説明する。
The diffusion of the impurity diffusion layers 710 to 724 can be suppressed by adjusting the impurity introduction amount or the heat treatment.
The distance in the height direction of the island-shaped semiconductor layer 110 can be set short, which enables cost reduction and process variation suppression. Manufacture Example 7 In this Manufacture Example, the case where the direction of the first wiring layer and the direction of the fourth wiring layer are parallel to each other will be described.

【0202】なお、図102及び図103は、EEPR
OMのメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−
A′線及びB−B′線断面図である。
102 and 103 show the EEPR.
FIG. 2A is a plan view showing the memory cell array of the OM;
It is an A'line and BB 'sectional view.

【0203】製造例1で説明される半導体記憶装置にお
いて、A−A′線方向に連続する第一の配線を、例えば
パターニングされたレジストを用いて異方性エッチング
を行い、第八の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜4
60を埋め込むことで分離し、一方、B−B′線方向に
は第一の配線を分離しないよう、第二の導電膜である多
結晶シリコン膜521をサイドウォール状に形成した後
に行われる、自己整合による不純物拡散層710の分離
工程を省略する。これにより、第一の配線層と第四の配
線層が平行である第一の導電膜となる多結晶シリコン膜
を浮遊ゲートとする電荷蓄積層に蓄積される電荷状態に
よってメモリ機能を有する半導体記憶装置が実現する
(図102及び図103)。 製造例8 この製造例では、第一の配線層がメモリアレイに対し電
気的に共通である場合を説明する。
In the semiconductor memory device described in Manufacturing Example 1, the first wiring continuous in the AA 'line direction is anisotropically etched by using, for example, a patterned resist to form an eighth insulating film. For example, the silicon oxide film 4
This is performed after the polycrystalline silicon film 521 which is the second conductive film is formed into a sidewall shape so that the first wiring is not separated in the BB ′ line direction by embedding 60. The step of separating the impurity diffusion layer 710 by self-alignment is omitted. As a result, a semiconductor memory having a memory function according to a charge state accumulated in a charge storage layer having a floating gate of a polycrystalline silicon film serving as a first conductive film in which the first wiring layer and the fourth wiring layer are parallel to each other. This is realized by the device (FIGS. 102 and 103). Manufacture Example 8 This Manufacture Example describes a case where the first wiring layer is electrically common to the memory array.

【0204】なお、図104及び図105は、EEPR
OMのメモリセルアレイを示す平面図である図1のA−
A′線及びB−B′線断面図である。
Incidentally, FIG. 104 and FIG. 105 show EEPR.
FIG. 2A is a plan view showing the memory cell array of the OM;
It is an A'line and BB 'sectional view.

【0205】製造例1で説明される半導体記憶装置にお
いて、半導体基板100に第二の溝部220を形成せ
ず、製造例1(図35〜図59及び図61〜図85)か
ら、これに関わる工程を省略することにより、少なくと
もアレイ内の第一の配線層が分割されずに共通となる、
第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとす
る電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能
を有する半導体記憶装置が実現する(図104及び図1
05)。 製造例9 この製造例では、メモリ・トランジスタ及び選択ゲート
・トランジスタのゲートの垂直な方向の長さが異なる場
合について説明する。
In the semiconductor memory device described in Manufacturing Example 1, the second groove portion 220 is not formed in the semiconductor substrate 100, and the manufacturing example 1 (FIGS. 35 to 59 and FIGS. 61 to 85) relates to this. By omitting the step, at least the first wiring layer in the array becomes common without being divided,
A semiconductor memory device having a memory function is realized by a charge state accumulated in a charge accumulation layer having a polycrystalline silicon film serving as a first conductive film as a floating gate (FIGS. 104 and 1).
05). Manufacture Example 9 This Manufacture Example describes a case where the gate lengths of the memory transistor and the select gate transistor are different in the vertical direction.

【0206】なお、図106及び図107、図108及
び図109は、それぞれ、EEPROMのメモリセルア
レイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′
線断面図である。
Incidentally, FIGS. 106 and 107, FIGS. 108 and 109 are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively, and are lines AA 'and BB' in FIG.
It is a line sectional view.

【0207】メモリセルのゲート若しくは選択ゲートと
なる第一の導電膜である多結晶シリコン膜511〜51
4の半導体基板100に対して垂直な方向の長さは図1
06及び図107に示すように、第一の導電膜である多
結晶シリコン膜512、513のメモリセルのゲート長
が異なっても、図108及び図109に示すように、第
二の導電膜である多結晶シリコン膜521、524の選
択ゲート長が異なっても、第二の導電膜である多結晶シ
リコン膜521〜524の垂直な方向の長さが同じ長さ
でなくてもよい。むしろ、島状半導体層110において
直列に接続されてなるメモリセルを読み出す際の、基板
からのバックバイアス効果によるしきい値低下を考慮し
て、各々のトランジスタのゲート長を変化させることで
対応する方が望ましい。この際、階層毎にゲート長であ
る第一及び第二の導電膜の高さが制御できるため、各メ
モリセルの制御は容易に行える。 製造例10 島状半導体層110が、不純物拡散層710により電気
的にフローティング状態になる場合について説明する。
Polycrystalline silicon films 511 to 51 which are first conductive films to be gates or select gates of memory cells.
4 is the length in the direction perpendicular to the semiconductor substrate 100 of FIG.
06 and 107, even if the gate lengths of the memory cells of the polycrystalline silicon films 512 and 513 which are the first conductive films are different, as shown in FIGS. Even if the select gate lengths of certain polycrystalline silicon films 521 and 524 are different, the lengths in the vertical direction of the polycrystalline silicon films 521 to 524 which are the second conductive films may not be the same. Rather, when reading the memory cells connected in series in the island-shaped semiconductor layer 110, the gate length of each transistor is changed in consideration of the decrease in the threshold value due to the back bias effect from the substrate. Is preferable. At this time, since the height of the first and second conductive films, which is the gate length, can be controlled for each layer, the control of each memory cell can be easily performed. Production Example 10 A case where the island-shaped semiconductor layer 110 is brought into an electrically floating state by the impurity diffusion layer 710 will be described.

【0208】なお、図110及び図111、図112及
び図113は、それぞれ、EEPROMのメモリセルア
レイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′
線断面図である。
Incidentally, FIGS. 110 and 111, FIGS. 112 and 113 are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively, and are lines AA 'and BB' in FIG.
It is a line sectional view.

【0209】この製造例では、不純物拡散層710、7
21〜723の配置を変更することにより実現される。
In this manufacturing example, the impurity diffusion layers 710 and 7 are used.
It is realized by changing the arrangement of 21 to 723.

【0210】図110及び図111に示されるように、
半導体基板100と島状半導体層110とが電気的に接
続されないように不純物拡散層710を配置してもよい
し、図112及び図113に示されるように、島状半導
体層110に配置される各々のメモリセル及び選択ゲー
ト・トランジスタの活性領域も電気的に絶縁されるよ
う、不純物拡散層721〜723を配置してもよいし、
読み出し時若しくは消去時、書込み時に与える電位によ
り広がる空乏層で同等の効果が得られるよう不純物拡散
層710、721〜723を配置してもよい。
As shown in FIGS. 110 and 111,
The impurity diffusion layer 710 may be arranged so that the semiconductor substrate 100 and the island-shaped semiconductor layer 110 are not electrically connected, or as shown in FIGS. 112 and 113, the impurity-diffused layer 710 is arranged in the island-shaped semiconductor layer 110. The impurity diffusion layers 721 to 723 may be arranged so that the active regions of the memory cells and select gate transistors are also electrically insulated,
The impurity diffusion layers 710 and 721 to 723 may be arranged so that the same effect can be obtained in the depletion layer that spreads by the potential applied during reading, erasing, or writing.

【0211】この製造例によっても製造例1と同様の効
果が得られ、さらに各メモリセルの活性領域を基板に対
してフローティング状態となるように不純物拡散層を配
置したことで基板からのバックバイアス効果がなくな
り、読み出し時における各メモリセルのしきい値の低下
によるメモリセルの特性のばらつきが抑制される。ま
た、各メモリセル及び選択ゲート・トランジスタは完全
空乏型になることが望ましい。 製造例11 この製造例では、島状半導体層110の底部の形状が単
純な円柱状でない場合について説明する。
According to this manufacturing example, the same effect as that of the manufacturing example 1 can be obtained. Further, since the impurity diffusion layer is arranged so that the active region of each memory cell is in a floating state with respect to the substrate, back bias from the substrate is obtained. The effect is lost, and variations in the characteristics of the memory cells due to the decrease in the threshold value of each memory cell during reading are suppressed. Further, it is desirable that each memory cell and select gate transistor be of a full depletion type. Manufacturing Example 11 In this manufacturing example, the case where the shape of the bottom of the island-shaped semiconductor layer 110 is not a simple columnar shape will be described.

【0212】なお、図114及び図115、図116及
び図117は、それぞれ、EEPROMのメモリセルア
レイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′
線断面図である。
114 and 115, FIG. 116 and FIG. 117 are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively, and are lines AA 'and BB' in FIG.
It is a line sectional view.

【0213】格子縞状の第一の溝部210の底部形状
は、図114及び図115に示すように部分的若しくは
全体が丸みを帯びた傾斜構造を呈してもよい。また、第
二の導電膜となる多結晶シリコン膜521の下端部が第
一の溝部210の底部の傾斜部に差しかかっても、差し
かからなくてもよい。
The bottom of the lattice-striped first groove 210 may have a partially or entirely rounded inclined structure as shown in FIGS. 114 and 115. Further, the lower end portion of the polycrystalline silicon film 521 to be the second conductive film may or may not reach the inclined portion of the bottom portion of the first groove portion 210.

【0214】同様に、格子縞状の第一の溝部210の底
部形状は図116及び図117に示すような傾斜構造を
呈してもよく、第二の導電膜となる多結晶シリコン膜5
21の下端部が第一の溝部210の底部の傾斜部に差し
かかっても、差しかからなくてもよい。 製造例12 この製造例では、島状半導体層110の形状が単純な円
柱状でない場合について説明する。
Similarly, the bottom of the lattice-striped first groove 210 may have an inclined structure as shown in FIGS. 116 and 117, and the polycrystalline silicon film 5 to be the second conductive film is formed.
The lower end of 21 may or may not reach the slope of the bottom of the first groove 210. Manufacturing Example 12 In this manufacturing example, a case where the shape of the island-shaped semiconductor layer 110 is not a simple columnar shape will be described.

【0215】なお、図118及び図119、図120及
び図121は、それぞれ、EEPROMのメモリセルア
レイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′
線断面図である。
118 and 119, and FIGS. 120 and 121 are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively, and are lines AA 'and BB' in FIG.
It is a line sectional view.

【0216】反応性イオンエッチングにより第一の溝部
210を形成する際、図118及び図119に示すよう
に、島状半導体層110の上端部と下端部の水平方向の
位置がずれてもよく、図120及び図121に示すよう
に、島状半導体層110の上端部と下端部の外形が異な
ってもよい。
When the first groove portion 210 is formed by reactive ion etching, the horizontal positions of the upper end portion and the lower end portion of the island-shaped semiconductor layer 110 may be displaced as shown in FIGS. 118 and 119. As shown in FIGS. 120 and 121, the outer shapes of the upper end portion and the lower end portion of the island-shaped semiconductor layer 110 may be different.

【0217】例えば、上面からの図1のように島状半導
体層110が円形を呈している場合は、図118及び1
19では斜め円柱を呈しており、図120及び図121
では円錐形を呈している構造となる。また、半導体基板
100に対して垂直な方向に直列にメモリセルを配置で
きる構造であるならば、島状半導体層110の形状は特
に限定しない。 製造例13 この製造例では、半導体記憶装置は、柱状の島状半導体
層の側面に少なくとも一つ形成された窪みの領域を、複
層からなる積層膜によって事前に画定され、フォトレジ
ストマスクにより開口されたホール状溝に選択エピタキ
シャルシリコン成長により柱状に島状半導体層が形成さ
れ、この島状半導体層の側面を活性領域面とし、各々の
窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層として浮遊
ゲートが形成され、島状半導体層の上部と下部に選択ゲ
ート・トランジスタが配置され、選択ゲート・トランジ
スタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数個、例えば
2個配置し、各々トランジスタを該島状半導体層に沿っ
て直列に接続され、選択ゲート・トランジスタのゲート
絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁膜厚より
大きい。各々のメモリ・トランジスタのトンネル酸化膜
及び浮遊ゲートは一括で形成される。
For example, when the island-shaped semiconductor layer 110 has a circular shape as shown in FIG.
In FIG. 19, an oblique cylinder is presented, and FIGS.
Then, the structure has a conical shape. The shape of the island-shaped semiconductor layer 110 is not particularly limited as long as the memory cells can be arranged in series in the direction perpendicular to the semiconductor substrate 100. Manufacture Example 13 In this Manufacture Example, in a semiconductor memory device, a region of at least one depression formed on a side surface of a columnar island-shaped semiconductor layer is defined in advance by a laminated film including a plurality of layers, and is opened by a photoresist mask. An island-shaped semiconductor layer is formed in a columnar shape in the formed hole-shaped groove by selective epitaxial silicon growth, the side surface of this island-shaped semiconductor layer is used as an active region surface, and a floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer inside each depression. And a select gate transistor is arranged on the upper and lower parts of the island-shaped semiconductor layer, and a plurality of memory transistors, for example, two memory transistors are arranged between the select gate transistors. Connected in series along the line, and the gate insulating film thickness of the select gate transistor is larger than that of the memory transistor. . The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed.

【0218】なお、図122〜図130及び図131〜
図139は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレ
イを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線
断面図である。
122 to 130 and 131 to 131.
FIG. 139 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ and the line BB ′ of FIG. 1, which is a plan view showing the memory cell array of the EEPROM.

【0219】この製造例では、p型シリコン基板100
の表面に、例えばCVD法により第五の絶縁膜として、例
えばシリコン酸化膜431を50〜500nm堆積し、続いて
第四の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜321を10
nm〜100nm堆積、第五の絶縁膜として、例えばシリコン
酸化膜432を50〜500nm堆積、第四の絶縁膜として、
例えばシリコン窒化膜322を10nm〜100nm堆積、第五
の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜433を50〜50
0nm堆積、第四の絶縁膜として、例えばシリコン窒化膜
323を100nm〜5000nm堆積する。なお第五の絶縁膜であ
るシリコン酸化膜432、433の堆積膜厚はメモリセ
ルの浮遊ゲート高さになるよう設定する。
In this manufacturing example, the p-type silicon substrate 100 is used.
A silicon oxide film 431 of 50 to 500 nm, for example, is deposited on the surface of the substrate as a fifth insulating film by, for example, a CVD method, and then a silicon nitride film 321 of 10 nm is formed as a fourth insulating film.
nm to 100 nm deposition, as a fifth insulating film, for example, a silicon oxide film 432 is deposited to 50 to 500 nm, as a fourth insulating film,
For example, a silicon nitride film 322 is deposited to a thickness of 10 to 100 nm, and a silicon oxide film 433 is deposited to a thickness of 50 to 50 as a fifth insulating film.
0 nm deposition, for example, a silicon nitride film 323 is deposited to 100 nm to 5000 nm as a fourth insulating film. Note that the deposited film thickness of the silicon oxide films 432 and 433 which are the fifth insulating films is set to be the height of the floating gate of the memory cell.

【0220】続いて、公知のフォトリソグラフィ技術に
よりパターンニングされたレジストR2をマスクとして
用いて(図122及び図131)、例えば反応性イオンエ
ッチングにより第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜32
3及び第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜433、第四
の絶縁膜であるシリコン窒化膜322、第五の絶縁膜で
あるシリコン酸化膜432、第四の絶縁膜であるシリコ
ン窒化膜321、第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜4
31を順次エッチングして第三の溝部230を形成しレ
ジストR2を除去する(図123及び図132)。
Then, using the resist R2 patterned by a known photolithography technique as a mask (FIGS. 122 and 131), the silicon nitride film 32 which is the fourth insulating film is formed by, for example, reactive ion etching.
3 and a silicon oxide film 433 which is a fifth insulating film, a silicon nitride film 322 which is a fourth insulating film, a silicon oxide film 432 which is a fifth insulating film, a silicon nitride film 321 which is a fourth insulating film, Silicon oxide film 4 which is the fifth insulating film
31 is sequentially etched to form the third groove 230 and the resist R2 is removed (FIGS. 123 and 132).

【0221】次いで、第十五の絶縁膜として、例えばシ
リコン酸化膜491を20nm〜200nm堆積し、膜厚分程度
の異方性エッチングを施すことにより、第三の溝部23
0の内壁に第十五の絶縁膜であるシリコン酸化膜491
をサイドウォール状に配置する(図124及び図13
3)。
Next, as the fifteenth insulating film, for example, a silicon oxide film 491 is deposited to a thickness of 20 nm to 200 nm, and anisotropic etching is performed to a film thickness of about the third groove 23.
Silicon oxide film 491 which is a fifteenth insulating film on the inner wall of 0
Are arranged in a sidewall shape (see FIGS. 124 and 13).
3).

【0222】その後、第三の溝部230に第十五の絶縁
膜であるシリコン酸化膜491を介して島状半導体層1
10を埋め込む。例えば第三の溝部230の底部に位置
するp型シリコン基板100より半導体層を選択的にエ
ピタキシャル成長させる(図125及び図134)。
Then, the island-shaped semiconductor layer 1 is formed in the third groove portion 230 with the silicon oxide film 491 as the fifteenth insulating film interposed therebetween.
Embed 10. For example, a semiconductor layer is selectively epitaxially grown from the p-type silicon substrate 100 located at the bottom of the third groove 230 (FIGS. 125 and 134).

【0223】また、島状半導体層110を第四の絶縁膜
であるシリコン窒化膜323に対して平坦化を行う。こ
の際、等方性エッチングを用いたエッチバックでもよい
し、異方性エッチングを用いたエッチバックでもよい
し、CMPを用いた平坦化埋めこみでもよく、種々組み合
わせてもよいし手段は問わない。
Further, the island-shaped semiconductor layer 110 is planarized with respect to the silicon nitride film 323 which is the fourth insulating film. At this time, an etch back using isotropic etching, an etch back using anisotropic etching, a planarization embedding using CMP may be used, and various combinations may be used, and any means may be used.

【0224】この後、第一の絶縁膜として、例えばシリ
コン窒化膜310を100nm〜1000nm程度堆積し、公知の
フォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレ
ジストR3をマスクとして用いて(図126及び図13
5)、例えば反応性イオンエッチングにより第一の絶縁
膜であるシリコン窒化膜310、第四の絶縁膜であるシ
リコン窒化膜323、第五の絶縁膜であるシリコン酸化
膜433、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜322、
第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜432を順次エッチ
ングし、第五の絶縁膜であるシリコン酸化膜432を露
出させる。この際、第四の絶縁膜であるシリコン窒化膜
321が露出するまで第五の絶縁膜であるシリコン酸化
膜432をエッチングしてもよい。
After that, for example, a silicon nitride film 310 of about 100 nm to 1000 nm is deposited as a first insulating film, and a resist R3 patterned by a known photolithography technique is used as a mask (FIGS. 126 and 13).
5), for example, by reactive ion etching, a silicon nitride film 310 that is a first insulating film, a silicon nitride film 323 that is a fourth insulating film, a silicon oxide film 433 that is a fifth insulating film, and a fourth insulating film. A silicon nitride film 322,
The silicon oxide film 432 which is the fifth insulating film is sequentially etched to expose the silicon oxide film 432 which is the fifth insulating film. At this time, the silicon oxide film 432 which is the fifth insulating film may be etched until the silicon nitride film 321 which is the fourth insulating film is exposed.

【0225】続いて、レジストR3を除去し(図127
及び図136)、等方性エッチングによりシリコン酸化
膜を全面除去し(図128及び図137)、露出した島状
半導体層110に対して、例えば熱酸化法を用いること
により第七の絶縁膜として、例えばシリコン酸化膜45
0を形成する(図129及び図138)。
Then, the resist R3 is removed (see FIG. 127).
And FIG. 136), the silicon oxide film is entirely removed by isotropic etching (FIGS. 128 and 137), and the exposed island-shaped semiconductor layer 110 is formed into a seventh insulating film by using, for example, a thermal oxidation method. , For example, a silicon oxide film 45
0 (FIGS. 129 and 138).

【0226】以降は、製造例1に準じることにより第一
の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとする電
荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能を有
する半導体記憶装置が実現する(図130及び図13
9)。
Thereafter, according to Manufacturing Example 1, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state accumulated in the charge accumulation layer having the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film as the floating gate ( 130 and 13
9).

【0227】これにより、製造例1と同様の効果が得ら
れ、さらに、柱状に加工した島状半導体層の側面に少な
くとも一つ形成する窪みの領域を、複層からなる積層膜
によって精度よく画定できるため、素子性能のばらつき
の低減が可能となる利点を有する。 製造例14 この製造例では、半導体記憶装置は、半導体基板が、例
えば少なくとも一つの窪みを有した柱状の島状半導体層
に加工され、該島状半導体層の側面を活性領域面とし、
各々の窪みの内部にトンネル酸化膜及び電荷蓄積層とし
て浮遊ゲートが形成され、島状半導体層の上部と下部に
選択ゲート・トランジスタが配置され、選択ゲート・ト
ランジスタに挟まれてメモリ・トランジスタが複数個、
例えば2個配置され、各々トランジスタが該島状半導体
層に沿って直列に接続され、選択ゲート・トランジスタ
のゲート絶縁膜厚がメモリ・トランジスタのゲート絶縁
膜厚より大きい。各々のメモリ・トランジスタのトンネ
ル酸化膜及び浮遊ゲートは一括で形成され、各々のメモ
リ・トランジスタの活性領域に電位を伝達すべく各々の
トランジスタの間に伝達ゲートが配置される。
As a result, the same effect as in Manufacturing Example 1 can be obtained, and the region of at least one depression formed on the side surface of the pillar-shaped island-shaped semiconductor layer can be accurately defined by the laminated film composed of multiple layers. Therefore, there is an advantage that variation in element performance can be reduced. Manufacture Example 14 In this Manufacture Example, in a semiconductor memory device, a semiconductor substrate is processed into, for example, a pillar-shaped island-shaped semiconductor layer having at least one depression, and the side surface of the island-shaped semiconductor layer serves as an active region surface.
A floating gate is formed as a tunnel oxide film and a charge storage layer inside each recess, and select gate transistors are arranged above and below the island-shaped semiconductor layer, and a plurality of memory transistors are sandwiched between the select gate transistors. Individual,
For example, two transistors are arranged, each transistor is connected in series along the island-shaped semiconductor layer, and the gate insulating film thickness of the select gate transistor is larger than the gate insulating film thickness of the memory transistor. The tunnel oxide film and the floating gate of each memory transistor are collectively formed, and the transmission gate is arranged between the respective transistors in order to transmit the potential to the active region of each memory transistor.

【0228】なお、図140及び図141、図142及
び図143は、それぞれ、EEPROMのメモリセルア
レイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′
線断面図である。
Note that FIGS. 140 and 141, and FIGS. 142 and 143 are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively, and are lines AA 'and BB' in FIG.
It is a line sectional view.

【0229】この製造例では、不純物拡散層721〜7
23を導入せず、第二の導電膜である多結晶シリコン膜
521,522、523、524を形成した後、第三の
導電膜として、例えば多結晶シリコン膜530によるゲ
ート電極の形成を行う工程が追加されたこと以外は製造
例1と同様に行うことにより実現される(図140及び
図141)。
In this manufacturing example, the impurity diffusion layers 721 to 7 are formed.
A step of forming a second conductive film of polycrystalline silicon films 521, 522, 523, 524 without introducing 23 and then forming a gate electrode of, for example, a polycrystalline silicon film 530 as a third conductive film. It is realized by performing in the same manner as in Manufacturing Example 1 except that is added (FIGS. 140 and 141).

【0230】読み出しの際は、図140に示すように、
各々のゲート電極521、522、523、524、5
30にD1からD7に示す空乏層及び反転層が電気的に接続
することにより、不純物拡散層710と725の間に電
流が流れ得る経路が設定できる。この状態において、電
荷蓄積層512、513の状態によりD2、D3に反転層が
形成されるかどうかを選択できるようにゲート電極52
1、522、523、524、530の印加電圧を設定
しておけばメモリセルの情報を読み出すことができる。
At the time of reading, as shown in FIG. 140,
Each gate electrode 521, 522, 523, 524, 5
By electrically connecting the depletion layer and the inversion layer indicated by D1 to D7 to 30, a path through which a current can flow can be set between the impurity diffusion layers 710 and 725. In this state, it is possible to select whether or not the inversion layer is formed in D2 and D3 depending on the states of the charge storage layers 512 and 513.
If the applied voltages of 1, 522, 523, 524, and 530 are set, the information of the memory cell can be read.

【0231】またD2、D3の分布は、図142に示すよう
に、完全空乏型になる方が望ましく、この場合メモリセ
ルにおけるバックバイアス効果の抑制が期待され素子性
能のばらつき低減等の効果が得られる。
The distribution of D2 and D3 is preferably a complete depletion type as shown in FIG. 142. In this case, the back bias effect in the memory cell is expected to be suppressed, and the effect of reducing variations in device performance can be obtained. To be

【0232】この製造例によっても、製造例1と同様の
効果が得られる。また製造工程が削減され、島状半導体
層110の必要な高さを低くすることができプロセスば
らつきが抑制される。
Also in this manufacturing example, the same effect as in manufacturing example 1 can be obtained. In addition, the number of manufacturing steps is reduced, the required height of the island-shaped semiconductor layer 110 can be reduced, and process variations can be suppressed.

【0233】なお、第三の導電膜である多結晶シリコン
膜530の上端、下端の位置は、図141に示されるよ
うな位置でもよく、上端は少なくとも第二の導電膜であ
る多結晶シリコン膜524の下端より上に、上端は少な
くとも第二の導電膜である多結晶シリコン膜521の上
端より下に位置しておけばよい。 製造例15 この製造例では、第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜4
61〜465の埋め込みが完全でない場合について説明
する。
The upper and lower positions of the polycrystalline silicon film 530 which is the third conductive film may be the positions shown in FIG. 141, and the upper end is at least the polycrystalline silicon film which is the second conductive film. The upper end of 524 may be located above the lower end of the polycrystalline silicon film 521 that is the second conductive film, and the upper end may be located above the lower end of the 524. Manufacturing Example 15 In this Manufacturing Example, the silicon oxide film 4 which is the eighth insulating film is used.
A case where the embedding of 61 to 465 is not complete will be described.

【0234】なお、図143及び図144、図145及
び図146は、それぞれ、EEPROMのメモリセルア
レイを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′
線断面図である。
143 and 144, 145 and 146 are plan views showing the memory cell array of the EEPROM, respectively, and are lines AA 'and BB' in FIG. 1, respectively.
It is a line sectional view.

【0235】製造例1では、第二の溝部220の形成
は、第二の導電膜である多結晶シリコン膜521をマス
クにし、反応性イオンエッチングにより自己整合で形成
したが、マスクにする部位は第二の導電膜である多結晶
シリコン膜522でも、第二の導電膜である多結晶シリ
コン膜523でも、第二の導電膜である多結晶シリコン
膜524でもよい。また公知のフォトリソグラフィ技術
によりパターンニングされたレジストを用いて分離形成
してもよい。
In Manufacturing Example 1, the second groove 220 was formed by self-alignment by reactive ion etching using the polycrystalline silicon film 521 which is the second conductive film as a mask. The polycrystalline silicon film 522 which is the second conductive film, the polycrystalline silicon film 523 which is the second conductive film, or the polycrystalline silicon film 524 which is the second conductive film may be used. Alternatively, the resist may be separately formed by using a resist patterned by a known photolithography technique.

【0236】なお、第二の溝部220の形成を第二の導
電膜である多結晶シリコン膜524をマスクにし、自己
整合で分離形成する場合、形成された第二の溝部220
に第八の絶縁膜であるシリコン酸化膜465を埋め込む
際に完全に埋め込むことができず、図143及び図14
4に示されるように中空が形成されることになっても、
中空がエアギャップとして各制御ゲート線、選択ゲート
線間の絶縁が実現できるのであればよい。
When the second groove portion 220 is formed by self-alignment by using the polycrystalline silicon film 524 which is the second conductive film as a mask, the formed second groove portion 220 is formed.
143 and FIG. 14 cannot be completely embedded when the silicon oxide film 465 that is the eighth insulating film is embedded in FIG.
Even if a hollow is formed as shown in 4,
It suffices that the hollow be an air gap as long as it can realize insulation between each control gate line and select gate line.

【0237】また、図145及び図146に示されるよ
うに、第二の溝部220に第八の絶縁膜であるシリコン
酸化膜465を埋め込む前にシリコン酸化膜を選択的に
除去してもよい。
Also, as shown in FIGS. 145 and 146, the silicon oxide film may be selectively removed before the second trench 220 is filled with the silicon oxide film 465 which is the eighth insulating film.

【0238】このように中空を備えることで低誘電率化
が実現され、寄生容量の抑制された高速なデバイス特性
が期待される。 製造例16 この製造例では、浮遊ゲートの外周が島状半導体層11
0の外周と異なる場合について示す。
By thus providing the hollow, a low dielectric constant is realized, and high-speed device characteristics with suppressed parasitic capacitance are expected. Manufacturing Example 16 In this manufacturing example, the outer periphery of the floating gate is the island-shaped semiconductor layer 11
The case where the outer circumference is different from 0 is shown.

【0239】なお、図147〜図148及び図149〜
図150は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレ
イを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線
断面図である。
147 to 148 and 149 to 149.
150 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ and the line BB ′ of FIG. 1, which are plan views showing the memory cell array of the EEPROM.

【0240】この製造例では、製造例1において、島状
半導体層110の側面に形成した窪みに第一の導電膜で
ある多結晶シリコン膜512、513を埋設した後、第
六の絶縁膜であるシリコン酸化膜440を埋め込む際、
島状半導体層110の側面に形成された窪みに埋め込ま
れていない部分の第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜4
20は除去され、図147及び図149に示すように、
第三の絶縁膜であるシリコン酸化膜420の厚さ分だ
け、第一の導電膜である多結晶シリコン膜512、51
3の外周は島状半導体層110の外周よりも大きくな
る。
In this manufacturing example, the polycrystalline silicon films 512 and 513 which are the first conductive films are buried in the depressions formed in the side surfaces of the island-shaped semiconductor layer 110 in the manufacturing example 1 and then the sixth insulating film is used. When burying a certain silicon oxide film 440,
The silicon oxide film 4 which is the third insulating film in a portion which is not embedded in the recess formed on the side surface of the island-shaped semiconductor layer 110.
20 is removed, and as shown in FIGS. 147 and 149,
The polycrystalline silicon films 512 and 51, which are the first conductive films, are formed by the thickness of the silicon oxide film 420, which is the third insulating film.
The outer circumference of 3 is larger than the outer circumference of the island-shaped semiconductor layer 110.

【0241】浮遊ゲートの外周は、島状半導体層110
の外周より大きくても、また小さくてもよく、大小関係
は問わない。
The outer periphery of the floating gate is the island-shaped semiconductor layer 110.
It may be larger or smaller than the outer circumference, and the size relationship does not matter.

【0242】図148及び図150に、浮遊ゲートの外
周が島状半導体層110の外周より大きい場合の半導体
記憶装置完成図を示す。 製造例17 この製造例では、第六の絶縁膜であるシリコン酸化膜4
41〜442を用いる代わりに、レジストを用いる場合
について説明する。
148 and 150 are semiconductor memory device completion diagrams in which the outer periphery of the floating gate is larger than the outer periphery of the island-shaped semiconductor layer 110. Manufacturing Example 17 In this Manufacturing Example, the silicon oxide film 4 which is the sixth insulating film is used.
A case where a resist is used instead of 41 to 442 will be described.

【0243】なお、図151〜図155及び図156〜
図160は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレ
イを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線
断面図である。
Note that FIGS. 151-155 and 156-
FIG. 160 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ and the line BB ′ in FIG. 1, which is a plan view showing the memory cell array of the EEPROM.

【0244】この製造例では、製造例1において、第五
の絶縁膜であるシリコン酸化膜321を堆積し、さらに
第四の絶縁膜であるシリコン酸化膜441を堆積した
後、例えばレジストR4を500〜25000nm程度塗布する(図
151及び図156)。所望の深さまで感光するよう、
例えば光light1を照射して露光を行う(図152及び図
153)。なお所望の深さまで感光させる工程を露光時間
によって制御してもよいし、露光量によって制御しても
よいし、あるいは露光時間と露光量を併用して制御を行
ってもよいし、露光後の現像工程を含めて制御方法は限
定されない。
In this manufacturing example, the silicon oxide film 321 which is the fifth insulating film in the manufacturing example 1 is deposited, and the silicon oxide film 441 which is the fourth insulating film is further deposited. Approximately 25000 nm is applied (FIGS. 151 and 156). To expose to the desired depth,
For example, light light1 is irradiated to perform exposure (FIGS. 152 and 153). The step of exposing to a desired depth may be controlled by the exposure time, the exposure amount, or the exposure time and the exposure amount may be used in combination to control the exposure time. The control method including the developing step is not limited.

【0245】続いて、公知の技術により現像を行い、レ
ジストR4の感光した領域であるレジストR5を選択的
に除去し、レジストR4の埋込みを行う(図153及び図
158)。このように露光により、レジストエッチバック
を制御よく行うことが可能となり、デバイスの性能のば
らつきが抑制される効果が期待されるが、露光ではな
く、例えばアッシングによりレジストR4のエッチバッ
クを行ってもよい。あるいはエッチバックを行わず、レジ
スト塗布の時点で所望の深さになるような埋込みを行っ
てもよい。この場合、レジストは粘性の低いものを用い
ることが望ましい。これらの手法は種々組み合わせて用
いてもよい。
Then, development is carried out by a known technique to selectively remove the resist R5 which is the exposed region of the resist R4 and to embed the resist R4 (FIGS. 153 and 158). As described above, the resist etchback can be performed with good control by the exposure, and the effect of suppressing the variation in the device performance is expected. However, even if the resist R4 is etched back by, for example, ashing instead of the exposure. Good. Alternatively, burying may be performed without etching back so as to have a desired depth at the time of resist application. In this case, it is desirable to use a resist having low viscosity. These methods may be used in various combinations.

【0246】レジストR4の塗布表面は親水性にするこ
とが望ましく、例えばシリコン酸化膜上に塗布すること
が望ましい。
It is desirable that the coating surface of the resist R4 be hydrophilic, for example, coating on a silicon oxide film.

【0247】その後、レジストR4をマスクにして、例
えば等方性エッチングにより第四の絶縁膜であるシリコ
ン窒化膜321の露出部を除去する(図154及び図1
59)。
Then, using the resist R4 as a mask, the exposed portion of the silicon nitride film 321 which is the fourth insulating film is removed by, for example, isotropic etching (FIGS. 154 and 1).
59).

【0248】レジストR4を除去した後、製造例1と同
様に行うことにより同様の半導体記憶装置が実現される
(図155及び図160)。
After removing the resist R4, the same semiconductor memory device is realized by performing the same operation as in Manufacturing Example 1.
(FIGS. 155 and 160).

【0249】このように第六の絶縁膜であるシリコン酸
化膜441〜442を用いる代わりにレジストを用いる
ことでトンネル酸化膜等に与える熱履歴は低減し、また
リワークが容易に行えるようになる。 製造例18 この製造例では、p型シリコン基板100を公知のフォ
トリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジス
トR1を用いて島状半導体層110を加工形成する際、
レジストR1のパターンニング時に画定される島状半導
体層110の径をさらに増加させて加工形成する場合に
ついて説明する。
As described above, by using the resist instead of using the silicon oxide films 441 to 442 which are the sixth insulating films, the thermal history given to the tunnel oxide film and the like is reduced, and the rework can be easily performed. Manufacture Example 18 In this Manufacture Example, when the island-shaped semiconductor layer 110 is formed by processing the p-type silicon substrate 100 using the resist R1 patterned by a known photolithography technique,
A case will be described in which the diameter of the island-shaped semiconductor layer 110 defined during the patterning of the resist R1 is further increased to be processed and formed.

【0250】なお、図161〜図163及び図164〜
図166は、それぞれ、EEPROMのメモリセルアレ
イを示す平面図である図1のA−A′線及びB−B′線
断面図である。
161-163 and 164-.
FIG. 166 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ and the line BB ′ in FIG. 1, which is a plan view showing the memory cell array of the EEPROM.

【0251】製造例1では、メモリセルアレイにおける
島状半導体層間のスペースは、浮遊ゲートが島状半導体
層110の内部に備えられることにより余裕ができる。
よって、島状半導体層110の配置間隔を変更すること
なく島状半導体層110の径を大きく形成してもよい。
しかし、例えば最小加工寸法で島状半導体層110の径
及び島状半導体層間のスペースを形成するような場合に
おいては、島状半導体層間のスペースを最小加工寸法未
満で形成することはできず、したがって島状半導体層1
10の径のみを増加させることになり、島状半導体層1
10の配置間隔は増加し、素子容量が減少する不具合が
生じる。
In Manufacturing Example 1, the space between the island-shaped semiconductor layers in the memory cell array can be made larger by providing the floating gate inside the island-shaped semiconductor layer 110.
Therefore, the diameter of the island-shaped semiconductor layer 110 may be increased without changing the arrangement interval of the island-shaped semiconductor layers 110.
However, for example, in the case where the diameter of the island-shaped semiconductor layer 110 and the space between the island-shaped semiconductor layers are formed with the minimum processing dimension, the space between the island-shaped semiconductor layers cannot be formed below the minimum processing dimension. Island semiconductor layer 1
Only the diameter of 10 is increased, and the island-shaped semiconductor layer 1
The arrangement interval of 10 increases and the device capacitance decreases.

【0252】島状半導体層110の配置間隔を増加させ
ることなく島状半導体層110の径を増加させる具体的
な製造工程例を以下に示す。
A specific example of the manufacturing process for increasing the diameter of the island-shaped semiconductor layer 110 without increasing the arrangement interval of the island-shaped semiconductor layers 110 is shown below.

【0253】製造例1の工程にしたがって、例えばp型
シリコン基板100の表面にマスク層となる第一の絶縁
膜として、例えばシリコン窒化膜310を200〜2000nm
堆積し、公知のフォトリソグラフィ技術によりパターン
ニングされたレジスト R1をマスクとして用いて、反応
性イオンエッチングにより第一の絶縁膜であるシリコン
窒化膜310をエッチングし、第一の絶縁膜として、例
えばシリコン窒化膜311を50〜500nm堆積し、膜厚分程
度の異方性エッチングを施すことにより、第一の絶縁膜
であるシリコン窒化膜310の側壁に第一の絶縁膜であ
るシリコン窒化膜311をサイドウォール状に配置する
(図161及び図164)。
According to the process of Manufacturing Example 1, for example, a silicon nitride film 310 of 200 to 2000 nm is formed as a first insulating film serving as a mask layer on the surface of the p-type silicon substrate 100.
Using the resist R1 that has been deposited and patterned by a known photolithography technique as a mask, the silicon nitride film 310 that is the first insulating film is etched by reactive ion etching, and as the first insulating film, for example, silicon is used. A nitride film 311 is deposited to a thickness of 50 to 500 nm, and anisotropic etching is performed to a thickness of about 50 nm to form a silicon nitride film 311 which is the first insulating film on the sidewall of the silicon nitride film 310 which is the first insulating film. Place in a sidewall shape
(FIGS. 161 and 164).

【0254】第一の絶縁膜であるシリコン窒化膜310
及び第一の絶縁膜であるシリコン窒化膜311をマスク
に用いて、反応性イオンエッチングにより半導体基板で
あるp型シリコン基板100を2000〜20000nmエッチング
して、格子縞状の第一の溝部210を形成することで、
レジストR1のパターンニング時に画定される島状半導
体層110の径をさらに増加させて加工形成する(図1
62及び図165)。
Silicon nitride film 310 which is the first insulating film
Using the silicon nitride film 311 which is the first insulating film as a mask, the p-type silicon substrate 100 which is the semiconductor substrate is etched by 2000 to 20000 nm by reactive ion etching to form the lattice-striped first groove portions 210. by doing,
The diameter of the island-shaped semiconductor layer 110 defined during the patterning of the resist R1 is further increased to be processed (FIG. 1).
62 and FIG. 165).

【0255】以降の工程は製造例1に準じることにより
第一の導電膜となる多結晶シリコン膜を浮遊ゲートとす
る電荷蓄積層に蓄積される電荷状態によってメモリ機能
を有する半導体記憶装置が実現する(図163及び図1
66)。
By following the steps of Manufacturing Example 1 in the subsequent steps, a semiconductor memory device having a memory function is realized by the charge state accumulated in the charge accumulation layer having the floating gate of the polycrystalline silicon film serving as the first conductive film. (FIG. 163 and FIG.
66).

【0256】これにより製造例1と同様の効果が得ら
れ、さらに島状半導体層110の径が増加することで島
状半導体層110の上端及び底部の抵抗、すなわちソー
ス及びドレインの抵抗は低下し、ドライブ電流は増加し
セル特性は向上する。またソース抵抗が低下することで
バックバイアス低減も期待される。また島状半導体層1
10の加工において開口率が減少するためトレンチエッ
チング時の加工が容易となり、さらにそのエッチング時
に用いる反応ガスも少なくでき、製造コストを低減する
ことが可能となる利点を有する。
As a result, the same effect as in Manufacturing Example 1 can be obtained, and the diameter of the island-shaped semiconductor layer 110 is further increased, whereby the resistance at the upper and lower portions of the island-shaped semiconductor layer 110, that is, the resistance of the source and the drain is lowered. , The drive current is increased and the cell characteristics are improved. In addition, the reduction of the source resistance is expected to reduce the back bias. In addition, the island-shaped semiconductor layer 1
Since the aperture ratio is reduced in the processing of 10, the processing at the time of trench etching is facilitated, and further, the reaction gas used at the time of etching can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

【0257】製造例19 この製造例では、図167及び図168に示したよう
に、選択ゲートが、電荷蓄積層と同様に、島状半導体層
110の窪みに形成されること以外は、製造例1と実質
的に同様の構造を有し、製造例1に準じて製造すること
ができる。
Manufacture Example 19 In this Manufacture Example, as shown in FIGS. 167 and 168, the select gate is formed in the depression of the island-shaped semiconductor layer 110, similarly to the charge storage layer. It has a structure substantially similar to that of No. 1 and can be produced according to Production Example 1.

【0258】本発明においては、製造例1〜19に記載
のメモリセルトランジスタにおける各電荷蓄積層及び制
御ゲートと、選択ゲートトランジスタにおける各選択ゲ
ートの構造とは、任意の組み合わせとすることができ
る。
In the present invention, the charge storage layers and control gates of the memory cell transistors described in Manufacturing Examples 1 to 19 and the structure of the select gates of the select gate transistors may be in any combination.

【0259】[0259]

【発明の効果】本発明の半導体記憶装置によれば、メモ
リ・トランジスタを島状半導体層に形成することによ
り、メモリ・トランジスタの大容量化が可能となり、ビ
ット当りのセル面積が縮小し、チップの縮小化及び低コ
スト化が図れる。特に、メモリ・トランジスタを備える
島状半導体層が、最小加工寸法の直径(長さ)となるよ
うに形成され、互いの半導体基板柱とのスペース幅の最
短距離を最小加工寸法で構成した場合には、島状半導体
層当りのメモリ・トランジスタの段数が2段であれば、
従来の2倍の容量が得られる。よって、島状半導体層当
りのメモリ・トランジスタ段数倍の大容量化が実現す
る。また、デバイス性能を決定する方向である垂直方向は
最小加工寸法に依存せず、デバイスの性能を維持できる。
According to the semiconductor memory device of the present invention, by forming the memory transistor in the island-shaped semiconductor layer, it is possible to increase the capacity of the memory transistor, reduce the cell area per bit, and reduce the chip size. Can be reduced and the cost can be reduced. Particularly, when the island-shaped semiconductor layer including the memory transistor is formed to have a diameter (length) of the minimum processing dimension, and the shortest distance of the space width between the semiconductor substrate pillars is formed by the minimum processing dimension. If the number of memory transistor stages per island semiconductor layer is two,
The capacity twice that of the conventional one can be obtained. Therefore, it is possible to increase the capacity by as many as the number of memory transistor stages per island semiconductor layer. Moreover, the vertical direction, which is the direction that determines the device performance, does not depend on the minimum processing dimension, and the device performance can be maintained.

【0260】また、本発明の半導体記憶装置によれば、メ
モリセルの特性ばらつきが抑制され、デバイスの性能の
ばらつきが抑制され、制御が容易となり、低コスト化が
実現する。つまり、電荷蓄積層が島状半導体層内に内蔵
されることにより、メモリセルアレイにおける島状半導
体層間のスペースに余裕ができるため、半導体基板円柱
を加工するためのハードマスクを、例えばサイドウォー
ルとなる絶縁膜をマスクの側壁に形成しトレンチエッチ
ングすることで、最小加工寸法においても柱状に加工さ
れた半導体基板円柱の各配置間隔を変更することなく半
導体基板円柱の径を大きく形成することが可能となる。
その際半導体基板円柱の上端及び底部の抵抗、すなわち
ソース及びドレインの抵抗は低下し、ドライブ電流は増
加しセル特性は向上する。またソース抵抗が低下するこ
とでバックバイアス低減も期待される。
Further, according to the semiconductor memory device of the present invention, variations in characteristics of memory cells are suppressed, variations in device performance are suppressed, control is facilitated, and cost reduction is realized. That is, since the charge storage layer is embedded in the island-shaped semiconductor layer, a space can be provided between the island-shaped semiconductor layers in the memory cell array, so that the hard mask for processing the semiconductor substrate cylinder becomes, for example, a sidewall. By forming the insulating film on the side wall of the mask and performing the trench etching, it is possible to form the semiconductor substrate cylinder with a large diameter without changing the arrangement intervals of the columnarly processed semiconductor substrate cylinders even in the minimum processing dimension. Become.
At that time, the resistances at the top and bottom of the semiconductor substrate cylinder, that is, the resistances of the source and drain, decrease, the drive current increases, and the cell characteristics improve. In addition, the reduction of the source resistance is expected to reduce the back bias.

【0261】また、半導体基板円柱の加工において開口
率が減少するため、トレンチエッチング時の加工が容易
となる。さらに、半導体基板円柱の径を大きくする代わ
りに、最小加工寸法において半導体基板円柱の配置間隔
を低減することが可能であれば、さらなる大容量化が実
現し、ビット当りのセル面積が縮小され、チップの縮小化
及び低コスト化が図れる。
Further, since the aperture ratio is reduced in the processing of the semiconductor substrate cylinder, the processing at the time of trench etching becomes easy. Furthermore, instead of increasing the diameter of the semiconductor substrate cylinder, if it is possible to reduce the arrangement interval of the semiconductor substrate cylinders in the minimum processing size, further increase in capacity is realized, and the cell area per bit is reduced. The size of the chip can be reduced and the cost can be reduced.

【0262】さらに、電荷蓄積層を半導体基板円柱に内
蔵する場合、周辺回路のトランジスタも同様の構造で内
臓することができるとともに、そのトランジスタを、選
択ゲート・トランジスタのゲート電極を形成する際に同
時に形成することができ、整合性の取れた集積回路が実
現される。また、メモリセル部は多結晶シリコンにより埋
め込まれているため、選択ゲート・トランジスタのチャ
ネル部のみにチャネルイオン注入を行うことが容易とな
る。
Further, when the charge storage layer is built in the semiconductor substrate cylinder, the transistor of the peripheral circuit can be built in with the same structure, and the transistor can be formed at the same time when the gate electrode of the select gate transistor is formed. A conformable integrated circuit that can be formed is realized. Further, since the memory cell portion is filled with polycrystalline silicon, it becomes easy to perform channel ion implantation only in the channel portion of the select gate transistor.

【0263】また、各メモリセルの活性領域を基板に対
してフローティング状態となるように不純物拡散層を形
成することで基板からのバックバイアス効果が無くな
り、読み出し時における各メモリセルの閾値の低下によ
るメモリセルの特性のばらつきが発生しなくなり、ビッ
トラインとソースライン間に直列に接続するセルの数を
多くでき大容量化が可能となる。
By forming the impurity diffusion layer so that the active region of each memory cell is in a floating state with respect to the substrate, the back bias effect from the substrate is eliminated, and the threshold value of each memory cell is lowered during reading. Variations in the characteristics of the memory cells do not occur, the number of cells connected in series between the bit line and the source line can be increased, and the capacity can be increased.

【0264】さらに、半導体基板円柱の側面に形成する
窪みの内部に電荷蓄積層をトンネル酸化膜を介して埋め
込み、柱状に加工した側面に沿って例えば異方性エッチ
ングを行うことで、浮遊ゲートの加工が一括で行える。
つまり、トンネル酸化膜及び電荷蓄積層は各々のメモリ
セルに対して同質のものが得られる。
Further, the charge storage layer is buried inside the recess formed on the side surface of the semiconductor substrate cylinder through the tunnel oxide film, and anisotropic etching is performed along the side surface processed into a columnar shape, thereby forming the floating gate. Processing can be done in a batch.
That is, the tunnel oxide film and the charge storage layer are of the same quality for each memory cell.

【0265】しかも、半導体基板を少なくとも一つの窪
みを有した柱状に加工するため、絶縁膜によるマスクを
半導体基板円柱の側面に形成し、窪みを形成する箇所の
みを開口させ、該開口部に対し熱酸化を行い、あるいは等
方性エッチングと熱酸化と併用し、基板表面のダメージ
や欠陥及び凹凸を取り除くことで、良好な活性領域面と
して用いることができる。特に、円形のパターンを用い
てくぼみを囲うする場合には、活性領域面に局所的な電
界集中の発生が回避でき、電気的制御が容易に行える。さ
らに、柱状の半導体基板にトランジスタのゲート電極を
取り囲むように配置することで駆動電流の向上及びS値
の増大が実現する。これら駆動電流向上及びS値増大の効
果は、窪みを形成する際の熱酸化膜厚あるいは等方性エ
ッチング量と熱酸化膜厚とで制御される、メモリセルの
活性領域部における柱直径低減による電界集中効果の増
加及びメモリセルの活性領域が半導体基板円柱の高さ方
向に湾曲することによる3次元的な電界集中効果によっ
て一層増加し、書込み時においてより高速なデバイス特
性が実現する。
Moreover, in order to process the semiconductor substrate into a column having at least one recess, a mask made of an insulating film is formed on the side surface of the semiconductor substrate column, and only the place where the recess is formed is opened. Thermal oxidation or a combination of isotropic etching and thermal oxidation to remove damages, defects and irregularities on the substrate surface can be used as a good active region surface. In particular, when the depressions are surrounded by using a circular pattern, local electric field concentration can be avoided from occurring on the active region surface, and electrical control can be easily performed. Further, the driving current and the S value are increased by disposing the transistor on the columnar semiconductor substrate so as to surround the gate electrode of the transistor. The effect of improving the drive current and increasing the S value is due to the reduction of the column diameter in the active region of the memory cell, which is controlled by the thermal oxide film thickness when forming the depression or the isotropic etching amount and the thermal oxide film thickness. The electric field concentration effect is increased, and the active region of the memory cell is further curved due to the three-dimensional electric field concentration effect due to the curvature in the height direction of the semiconductor substrate cylinder, and a faster device characteristic is realized during writing.

【0266】メモリセルの活性領域が湾曲することによ
ってメモリセルを形成する単位高さ当りの活性領域が長
く形成でき、その分、半導体基板円柱に沿ったゲート長
さ、つまりゲート下端から上端までの高低差が小さく設
定でき、半導体基板円柱の高さは低減する。これにより
半導体基板円柱の異方性エッチングによる形成が容易に
なり、また、エッチングに用いる反応ガスが少なくな
り、製造コストが低減する。さらに、メモリセルの活性
領域が湾曲することによって不純物拡散層の端部がメモ
リセルの活性領域面よりゲート電極側に位置するため、
パンチスルーによる電流の経路が活性領域表面に沿い、
ゲート電極電圧による制御が容易となりパンチスルー耐
圧が向上する。
By bending the active region of the memory cell, the active region per unit height forming the memory cell can be formed longer, and the gate length along the semiconductor substrate cylinder, that is, from the lower end to the upper end of the gate, is correspondingly increased. The height difference can be set small, and the height of the semiconductor substrate cylinder is reduced. This facilitates formation of the semiconductor substrate cylinder by anisotropic etching, reduces the reaction gas used for etching, and reduces the manufacturing cost. Further, since the active region of the memory cell is curved, the end of the impurity diffusion layer is located closer to the gate electrode than the active region surface of the memory cell.
The current path due to punch through runs along the surface of the active area,
Control by the gate electrode voltage becomes easy, and the punch-through breakdown voltage improves.

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

【図1】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層
として浮遊ゲートを有するEEPROMのメモリセルア
レイを示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a memory cell array of an EEPROM having a floating gate as a charge storage layer in a semiconductor memory device of the present invention.

【図2】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEP
ROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
FIG. 2 EEP having a floating gate as a charge storage layer
It is a top view which shows another memory cell array of ROM.

【図3】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEP
ROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
FIG. 3 EEP with floating gate as charge storage layer
It is a top view which shows another memory cell array of ROM.

【図4】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEP
ROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
FIG. 4 EEP having a floating gate as a charge storage layer
It is a top view which shows another memory cell array of ROM.

【図5】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEP
ROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
FIG. 5: EEP with floating gate as charge storage layer
It is a top view which shows another memory cell array of ROM.

【図6】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEP
ROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
FIG. 6 EEP with floating gate as charge storage layer
It is a top view which shows another memory cell array of ROM.

【図7】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEP
ROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
FIG. 7: EEP with floating gate as charge storage layer
It is a top view which shows another memory cell array of ROM.

【図8】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有するEEP
ROMの別のメモリセルアレイを示す平面図である。
FIG. 8: EEP with floating gate as charge storage layer
It is a top view which shows another memory cell array of ROM.

【図9】 本発明の半導体記憶装置において電荷蓄積層
として浮遊ゲートを有する半導体記憶装置の図1におけ
るA−A′断面図に対応する断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer in the semiconductor memory device of the present invention.

【図10】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する別の
半導体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応す
る断面図である。
10 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 1 of another semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.

【図11】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する別の
半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応す
る断面図である。
11 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of another semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.

【図12】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断
面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図13】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断
面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図14】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断
面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view corresponding to the BB ′ cross-sectional view in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図15】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断
面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of the semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.

【図16】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断
面図である。
16 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図17】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断
面図である。
17 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図18】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断
面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図19】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する別の
半導体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応す
る断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of another semiconductor memory device having a floating gate as a charge storage layer.

【図20】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断
面図である。
20 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図21】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるA−A′断面図に対応する断
面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view corresponding to the AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図22】 電荷蓄積層として浮遊ゲートを有する半導
体記憶装置の図1におけるB−B′断面図に対応する断
面図である。
22 is a cross-sectional view corresponding to the cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1 of the semiconductor memory device having the floating gate as the charge storage layer.

【図23】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図であ
る。
FIG. 23 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.

【図24】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図であ
る。
FIG. 24 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.

【図25】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図であ
る。
FIG. 25 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.

【図26】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図であ
る。
FIG. 26 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.

【図27】 本発明の半導体記憶装置の等価回路図であ
る。
FIG. 27 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device of the present invention.

【図28】 本発明の半導体記憶装置の読み出し時のタ
イミングチャートの一例を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of reading of the semiconductor memory device of the present invention.

【図29】 本発明の半導体記憶装置の書き込み時のタ
イミングチャートの一例を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of writing in the semiconductor memory device of the present invention.

【図30】 本発明の半導体記憶装置の消去時のタイミ
ングチャートの一例を示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of erasing of the semiconductor memory device of the present invention.

【図31】 本発明の半導体記憶装置の別の読み出し時
のタイミングチャートの一例を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of another reading of the semiconductor memory device of the present invention.

【図32】 本発明の半導体記憶装置の別の書き込み時
のタイミングチャートの一例を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of another writing of the semiconductor memory device of the present invention.

【図33】 本発明の半導体記憶装置の別の消去時のタ
イミングチャートの一例を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing an example of another timing chart at the time of erasing of the semiconductor memory device of the present invention.

【図34】 本発明の半導体記憶装置のさらに別の書き
込み時のタイミングチャートの一例を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing an example of a timing chart at the time of another writing of the semiconductor memory device of the present invention.

【図35】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 35 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図36】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 36 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図37】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 37 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図38】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 38 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図39】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 39 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図40】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 40 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図41】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
41 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図42】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 42 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図43】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 43 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図44】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 44 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図45】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 45 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図46】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 46 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図47】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 47 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図48】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 48 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図49】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 49 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a first manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図50】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 50 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図51】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 51 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図52】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 52 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図53】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 53 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図54】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 54 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図55】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 55 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図56】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 56 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図57】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 57 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図58】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 58 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図59】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 59 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図60】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 60 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a first manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図61】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 61 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図62】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 62 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図63】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 63 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図64】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 64 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図65】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 65 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図66】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 66 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図67】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 67 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図68】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 68 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図69】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 69 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図70】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 70 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図71】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
71 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図72】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
72 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a first manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図73】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 73 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図74】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 74 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図75】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 75 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図76】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 76 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図77】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
77 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図78】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
78 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図79】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 79 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図80】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 80 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a first manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図81】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
81 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図82】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 82 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図83】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 83 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図84】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 84 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図85】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 85 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図86】 本発明の半導体記憶装置の製造例1を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
86 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 1 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図87】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
87 is a cross-sectional (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing a second manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図88】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
88 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process diagram showing a second manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.

【図89】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
89 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a second manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図90】 本発明の半導体記憶装置の製造例2を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 90 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process diagram showing a second manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図91】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 91 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 3 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図92】 本発明の半導体記憶装置の製造例3を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 92 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a third manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図93】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
93 is a cross-sectional (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing a fourth example of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図94】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 94 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図95】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 95 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process diagram showing a fourth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図96】 本発明の半導体記憶装置の製造例4を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
96 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 4 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図97】 本発明の半導体記憶装置の製造例5を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
97 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Manufacturing Example 5 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図98】 本発明の半導体記憶装置の製造例5を示す
断面(図1のB−B’線)工程図である。
98 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a fifth example of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図99】 本発明の半導体記憶装置の製造例6を示す
断面(図1のA−A’線)工程図である。
99 is a section (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing a sixth example of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図100】 本発明の半導体記憶装置の製造例6を示
す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 100 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a sixth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図101】 図99において、空乏層の位置を説明す
るための図である。
101 is a diagram for explaining the position of a depletion layer in FIG. 99. FIG.

【図102】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示
す断面(図1のA−A’線)工程図である。
102 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventh manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図103】 本発明の半導体記憶装置の製造例7を示
す断面(図1のB−B’線)工程図である。
103 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventh manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図104】 本発明の半導体記憶装置の製造例8を示
す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 104 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process diagram showing a manufacturing example 8 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図105】 本発明の半導体記憶装置の製造例8を示
す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 105 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 8 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図106】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示
す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 106 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a ninth example of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention.

【図107】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示
す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 107 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a ninth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図108】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示
す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 108 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a ninth example of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention.

【図109】 本発明の半導体記憶装置の製造例9を示
す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 109 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a ninth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図110】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
110 is a sectional (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図111】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
111 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図112】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
112 is a sectional (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図113】 本発明の半導体記憶装置の製造例10を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
113 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 10 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図114】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 114 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図115】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
115 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図116】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 116 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 11 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図117】 本発明の半導体記憶装置の製造例11を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
117 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 11 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図118】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
118 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図119】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 119 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 12 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図120】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 120 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 12 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図121】 本発明の半導体記憶装置の製造例12を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
121 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 12 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図122】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 122 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図123】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 123 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図124】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 124 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図125】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 125 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図126】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
126 is a cross-sectional (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図127】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
127 is a cross-sectional (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図128】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 128 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図129】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 129 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図130】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 130 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図131】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
131 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図132】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
132 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図133】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
133 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 13 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図134】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 134 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図135】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 135 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図136】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 136 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図137】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
137 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図138】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 138 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図139】 本発明の半導体記憶装置の製造例13を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 139 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 13 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図140】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 140 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing Production Example 14 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図141】 本発明の半導体記憶装置の製造例14を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
141 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 14 of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.

【図142】 図140における空乏層を説明するため
の図である。
142 is a diagram for explaining a depletion layer in FIG. 140. FIG.

【図143】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 143 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図144】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
144 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図145】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 145 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図146】 本発明の半導体記憶装置の製造例15を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
146 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 15 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図147】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 147 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a sixteenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図148】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 148 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a sixteenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図149】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 149 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 16 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図150】 本発明の半導体記憶装置の製造例16を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
150 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a sixteenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図151】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
151 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図152】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
152 is a sectional (AA 'line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図153】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
153 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention; FIG.

【図154】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 154 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図155】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 155 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図156】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
156 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 17 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図157】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
157 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図158】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
158 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図159】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
159 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図160】 本発明の半導体記憶装置の製造例17を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 160 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a seventeenth manufacturing example of the semiconductor memory device of the present invention.

【図161】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 161 is a cross-sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図162】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
162 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention. FIG.

【図163】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 163 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図164】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 164 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図165】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 165 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図166】 本発明の半導体記憶装置の製造例18を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 166 is a cross-sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 18 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図167】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を
示す断面(図1のA−A’線)工程図である。
FIG. 167 is a sectional (AA ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 19 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図168】 本発明の半導体記憶装置の製造例19を
示す断面(図1のB−B’線)工程図である。
FIG. 168 is a sectional (BB ′ line in FIG. 1) process drawing showing a manufacturing example 19 of the semiconductor memory device of the present invention.

【図169】 従来のEEPROMを示す平面図であ
る。
FIG. 169 is a plan view showing a conventional EEPROM.

【図170】 図800のA−A’及びB−B’断面図
である。
170 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ and the line BB ′ of FIG. 800. FIG.

【図171】 従来のEEPROMの製造方法を示す工
程断面図である。
FIG. 171 is a step sectional view showing the method of manufacturing the conventional EEPROM.

【図172】 従来のEEPROMの製造方法を示す工
程断面図である。
172 is a step cross-sectional view showing the method of manufacturing the conventional EEPROM. FIG.

【図173】 従来のEEPROMの製造方法を示す工
程断面図である。
FIG. 173 is a process sectional view showing the method of manufacturing the conventional EEPROM.

【図174】 従来のEEPROMの製造方法を示す工
程断面図である。
FIG. 174 is a step sectional view showing the method of manufacturing the conventional EEPROM.

【図175】 従来のEEPROMの平面図及び対応す
る等価回路図である。
FIG. 175 is a plan view of a conventional EEPROM and a corresponding equivalent circuit diagram.

【図176】 従来のMNOS構造のメモリセルの断面図で
ある
FIG. 176 is a cross-sectional view of a memory cell having a conventional MNOS structure.

【図177】 従来の別のMNOS構造のメモリセルの断面
図である
FIG. 177 is a cross-sectional view of another conventional MNOS structure memory cell.

【図178】 一つの柱状シリコン層に複数のメモリセ
ルを形成した半導体装置の断面図である。
FIG. 178 is a cross-sectional view of a semiconductor device in which a plurality of memory cells are formed in one columnar silicon layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 P型半導体基板 101 P型SOI半導体基板層 110 島状半導体層 210、220、250 溝部 400、410、420、431、432、433、440、441、442、450、
460、461、462、463、464、465、471、472、481、484、
490 シリコン酸化膜 310、311、321、322、323 シリコン窒化膜 500、510、512、513、520、521、522、523、524、530
多結晶シリコン膜 612、613 層間絶縁膜 622、623 積層絶縁膜 710、720、721、722、723、724 不純物拡散層 810、821、824、832、833、840 配線層 910、921、932、933、924 コンタクト部 R1、R2、R3、R4、R5 レジスト light1 光
100 P-type semiconductor substrate 101 P-type SOI semiconductor substrate layer 110 Island-shaped semiconductor layers 210, 220, 250 Groove portions 400, 410, 420, 431, 432, 433, 440, 441, 442, 450,
460, 461, 462, 463, 464, 465, 471, 472, 481, 484,
490 Silicon oxide film 310, 311, 321, 322, 323 Silicon nitride film 500, 510, 512, 513, 520, 521, 522, 523, 524, 530
Polycrystalline silicon film 612, 613 Interlayer insulation film 622, 623 Multilayer insulation film 710, 720, 721, 722, 723, 724 Impurity diffusion layer 810, 821, 824, 832, 833, 840 Wiring layer 910, 921, 932, 933 , 924 Contact R1, R2, R3, R4, R5 Resist light1 Light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷上 拓司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 横山 敬 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 竹内 昇 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 5F083 EP03 EP22 EP33 EP34 EP49 EP55 EP76 ER03 ER09 ER14 ER22 ER23 ER30 GA09 HA02 JA04 JA36 LA12 LA16 NA01 NA08 PR07 PR37 PR39 PR40 5F101 BA12 BA13 BA29 BA36 BB02 BC02 BC11 BD34 BE05 BE06   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Taku Tanigami             22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka             Inside the company (72) Inventor Kei Yokoyama             22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka             Inside the company (72) Inventor Noboru Takeuchi             22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka             Inside the company F term (reference) 5F083 EP03 EP22 EP33 EP34 EP49                       EP55 EP76 ER03 ER09 ER14                       ER22 ER23 ER30 GA09 HA02                       JA04 JA36 LA12 LA16 NA01                       NA08 PR07 PR37 PR39 PR40                 5F101 BA12 BA13 BA29 BA36 BB02                       BC02 BC11 BD34 BE05 BE06

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、少なくとも1つの島状半
導体層と、該島状半導体層の側壁の周囲の全部又は一部
に形成された電荷畜積層と、該電荷蓄積層の上に形成さ
れた制御ゲートとから構成される少なくとも1つのメモ
リセルを有する半導体記憶装置であって、 前記電荷蓄積層の少なくとも1つが、前記島状半導体層
の側壁に形成された窪みの内部にその一部を配置してな
ることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor substrate, at least one island-shaped semiconductor layer, a charge storage layer formed on all or part of the periphery of the side wall of the island-shaped semiconductor layer, and formed on the charge storage layer. A semiconductor memory device including at least one memory cell including a control gate, and at least one of the charge storage layers has a part thereof inside a recess formed in a sidewall of the island-shaped semiconductor layer. A semiconductor memory device characterized by being arranged.
【請求項2】 さらに、メモリセルの少なくとも一方の
端部に形成され、該メモリセルに対して直列に配置され
てなる前記メモリセルを選択するためのゲート電極を備
えてなる請求項1に記載の半導体記憶装置。
2. The gate electrode for selecting the memory cell, which is formed at at least one end of the memory cell and is arranged in series with respect to the memory cell. Semiconductor memory device.
【請求項3】 制御ゲートが電荷蓄積層の側壁の周囲の
全部又は一部に形成されるとともに、ゲート電極が島状
半導体層の側壁の一部又はその周囲を取り囲むように形
成されてなる請求項1又は2に記載の半導体記憶装置。
3. The control gate is formed on all or part of the periphery of the side wall of the charge storage layer, and the gate electrode is formed so as to surround part of or the periphery of the side wall of the island-shaped semiconductor layer. Item 3. The semiconductor memory device according to item 1 or 2.
【請求項4】 制御ゲートが電荷蓄積層の側壁の周囲の
全部又は一部に形成されるとともに、ゲート電極が島状
半導体層の側壁に形成されたくぼみの内部にその一部を
配置してなる請求項1〜3のじずれか1つに記載の半導
体記憶装置。
4. The control gate is formed on all or part of the periphery of the side wall of the charge storage layer, and the gate electrode is partly arranged inside the recess formed on the side wall of the island-shaped semiconductor layer. 4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device has the same deviation.
【請求項5】 メモリセルが、半導体基板又は島状半導
体層内に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物
拡散層により又は前記半導体基板又は前記島状半導体層
内に形成された前記半導体基板と逆導電型の不純物拡散
層と該不純物拡散層内に形成された前記半導体基板と同
じ導電型の不純物拡散層とにより、前記半導体基板から
電気的に絶縁されてなる請求項1〜4のいずれか1つに
記載の半導体記憶装置。
5. A semiconductor device in which a memory cell is formed of an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed in a semiconductor substrate or an island-shaped semiconductor layer, or formed in the semiconductor substrate or the island-shaped semiconductor layer. 5. The semiconductor substrate is electrically insulated from the semiconductor substrate by an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the substrate and an impurity diffusion layer having the same conductivity type as the semiconductor substrate formed in the impurity diffusion layer. The semiconductor memory device according to any one of claims.
【請求項6】 メモリセルが複数形成され、該複数のメ
モリセルの少なくとも1つが他のメモリセルから、島状半
導体層内に形成された半導体基板と逆導電型の不純物拡
散層により又は前記島状半導体層内に形成された前記半
導体基板と逆導電型の不純物拡散層と該不純物拡散層内
に形成された前記半導体基板と同じ導電型の不純物拡散
層とにより、電気的に絶縁されてなる請求項1〜5のい
ずれか1つに記載の半導体記憶装置。
6. A plurality of memory cells are formed, and at least one of the plurality of memory cells is formed from another memory cell by an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed in the island-shaped semiconductor layer or the island. Electrically insulated by an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed in the semiconductor layer and an impurity diffusion layer having the same conductivity type as the semiconductor substrate formed in the impurity diffusion layer. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項7】 不純物拡散層と半導体基板又は島状半導
体層との接合部に形成される空乏層とにより前記半導体
基板から電気的に絶縁されてなる請求項1〜6のいずれ
か1つに記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor substrate according to claim 1, which is electrically insulated from the semiconductor substrate by an impurity diffusion layer and a depletion layer formed at a junction between the semiconductor substrate or the island-shaped semiconductor layer. The semiconductor memory device described.
【請求項8】 メモリセルが複数形成され、該複数のメ
モリセルの少なくとも1つが他のメモリセルから、島状半
導体層内に形成された半導体基板と逆導電型の不純物拡
散層と、該不純物拡散層と半導体基板又は島状半導体層
との接合部に形成される空乏層とにより、前記半導体基
板から電気的に絶縁されてなる請求項1〜7のいずれか
1つに記載の半導体記憶装置。
8. A plurality of memory cells are formed, at least one of the plurality of memory cells is formed from another memory cell, and an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed in the island-shaped semiconductor layer, and the impurities. 8. The semiconductor memory device according to claim 1, which is electrically insulated from the semiconductor substrate by a depletion layer formed at a junction between the diffusion layer and the semiconductor substrate or the island-shaped semiconductor layer. .
【請求項9】 半導体基板上に形成された不純物拡散層
が、少なくとも1つのメモリセルに対する共通配線であ
る請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体記憶装
置。
9. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the impurity diffusion layer formed on the semiconductor substrate is a common wiring for at least one memory cell.
【請求項10】 メモリセルが1つの島状半導体層に対
して複数個形成され、かつこれらメモリセルが直列に配
列されてなる請求項1〜9のいずれか1つに記載の半導
体記憶装置。
10. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of memory cells are formed for one island-shaped semiconductor layer, and these memory cells are arranged in series.
【請求項11】 島状半導体層がマトリクス状に複数個
配列され、該島状半導体層に、メモリセルの電荷蓄積状態
を読み出すための配線が形成され、かつ複数の制御ゲー
トが一方向に連続的に配置されて制御ゲート線を構成
し、該制御ゲート線と交差する方向の複数の配線が接続
されてビット線を構成する請求項1〜10のいずれか1
つに記載の半導体記憶装置。
11. A plurality of island-shaped semiconductor layers are arranged in a matrix, a wiring for reading out a charge storage state of a memory cell is formed in the island-shaped semiconductor layer, and a plurality of control gates are continuous in one direction. 11. The control gate line is arranged in a pattern to form a control gate line, and a plurality of wirings in a direction intersecting with the control gate line are connected to form a bit line.
The semiconductor storage device according to item 1.
【請求項12】 ゲート電極に対向する島状半導体層
が、半導体基板又はメモリセルから、半導体基板表面又は
前記島状半導体層に形成された前記半導体基板と逆導電
型の不純物拡散層により電気的に絶縁されてなる請求項
1〜11のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
12. The island-shaped semiconductor layer facing the gate electrode is electrically formed from a semiconductor substrate or a memory cell by an impurity diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate surface or the semiconductor substrate formed on the island-shaped semiconductor layer. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is insulated.
【請求項13】 メモリセル同士のチャネル層が電気的
に接続するように、電荷蓄積層に対し自己整合で島状半
導体層の側壁の周囲の一部又は全部に、半導体基板と逆
導電型の不純物拡散層が又は前記半導体基板と逆導電型
の不純物拡散層と該不純物拡散層内に形成された前記半
導体基板と同じ導電型の不純物拡散層が形成されてなる
請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
13. A semiconductor substrate, which has a conductivity type opposite to that of a semiconductor substrate, is self-aligned with a charge storage layer and partially or entirely around a sidewall of an island-shaped semiconductor layer so that channel layers of memory cells are electrically connected to each other. 12. An impurity diffusion layer or an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate and an impurity diffusion layer having the same conductivity type as the semiconductor substrate formed in the impurity diffusion layer are formed. 1. The semiconductor storage device according to one.
【請求項14】 ゲート電極に対向する島状半導体層に
配置するチャネル層とメモリセルのチャネル層とが電気
的に接続するように、電荷蓄積層及びゲート電極に対し
自己整合で島状半導体層の側壁の周囲の一部又は全部
に、半導体基板と逆導電型の不純物拡散層が又は前記半
導体基板と逆導電型の不純物拡散層と該不純物拡散層内
に形成された前記半導体基板と同じ導電型の不純物拡散
層が形成されてなる請求項1〜11のいずれか1つに記
載の半導体記憶装置。
14. The island-shaped semiconductor layer is self-aligned with the charge storage layer and the gate electrode so that the channel layer arranged in the island-shaped semiconductor layer facing the gate electrode is electrically connected to the channel layer of the memory cell. An impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, or an impurity diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, and the same conductivity as the semiconductor substrate formed in the impurity diffusion layer, on a part or all of the periphery of the sidewall of the semiconductor substrate. 12. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a semiconductor type impurity diffusion layer is formed.
【請求項15】 メモリセル同士のチャネル層が電気的
に接続するように、制御ゲート同士が近接して配置され
てなる請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体記憶
装置。
15. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control gates are arranged close to each other so that the channel layers of the memory cells are electrically connected to each other.
【請求項16】 ゲート電極に対向する島状半導体層に
配置するチャネル層とメモリセルのチャネル層とが電気
的に接続するように、制御ゲートとゲート電極とが近接
して配置されてなる請求項1〜11のいずれか1つに記
載の半導体記憶装置。
16. The control gate and the gate electrode are arranged close to each other so that the channel layer arranged in the island-shaped semiconductor layer facing the gate electrode is electrically connected to the channel layer of the memory cell. 12. The semiconductor memory device according to any one of items 1 to 11.
【請求項17】 制御ゲート間に、さらに、メモリセル同
士のチャネル層を電気的に接続するための電極を有する
請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
17. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising an electrode between the control gates for electrically connecting the channel layers of the memory cells.
【請求項18】 制御ゲートとゲート電極との間に、さ
らに、ゲート電極に対向する島状半導体層内に配置する
チャネル層とメモリセルのチャネル層とを電気的に接続
するための電極を有する請求項1〜11のいずれか1つ
に記載の半導体記憶装置。
18. An electrode is further provided between the control gate and the gate electrode for electrically connecting the channel layer arranged in the island-shaped semiconductor layer facing the gate electrode and the channel layer of the memory cell. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項19】 制御ゲートとゲート電極の全部又は一
部とが同じ材料で形成されてなる請求項1〜11のいず
れか1つに記載の半導体記憶装置。
19. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control gate and all or part of the gate electrode are formed of the same material.
【請求項20】 電荷蓄積層とゲート電極とが同じ材料
で形成されてなる請求項1〜11のいずれか1つに記載
の半導体記憶装置。
20. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the charge storage layer and the gate electrode are formed of the same material.
【請求項21】 島状半導体層がマトリクス状に複数個
配列され、島状半導体層の一方向の幅が、同方向に隣接す
る島状半導体層間の距離よりも大きい請求項1〜20の
いずれか1つに記載の半導体記憶装置。
21. A plurality of island-shaped semiconductor layers are arranged in a matrix, and the width in one direction of the island-shaped semiconductor layers is larger than the distance between adjacent island-shaped semiconductor layers in the same direction. 1. The semiconductor memory device according to one.
【請求項22】 島状半導体層がマトリクス状に複数個
配列され、一方向における島状半導体層間の距離が、異な
る方向における島状半導体層間の距離よりも小さい請求
項1〜21のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
22. A plurality of island-shaped semiconductor layers are arranged in a matrix, and the distance between the island-shaped semiconductor layers in one direction is smaller than the distance between the island-shaped semiconductor layers in different directions. The semiconductor storage device according to item 1.
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