JP2003188287A - Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

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JP2003188287A
JP2003188287A JP2001383894A JP2001383894A JP2003188287A JP 2003188287 A JP2003188287 A JP 2003188287A JP 2001383894 A JP2001383894 A JP 2001383894A JP 2001383894 A JP2001383894 A JP 2001383894A JP 2003188287 A JP2003188287 A JP 2003188287A
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誠一 森
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正之 市毛
Yuji Takeuchi
祐司 竹内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-volatile semiconductor memory device and the manufacturing method of the same, reduced in the affection of an interference due to a coupling capacity between neighbored memory cells and improved in the operational margin of the memory cell. <P>SOLUTION: The non-volatile semiconductor memory device is provided with a plurality of memory cell transistors 7, having a gate constituted of a floating gate 3 laminated on a gate insulation film 2 formed in an element region 16 on a p-type semiconductor substrate 1 through a gate insulation film 4 and a control gate 5, and an n-type diffusion layer 6 formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 1 between the gates so as to become a source or a drain. Further, a source side selective transistor 9 is arranged on the source side of the memory cell transistor 7. A conductive layer 11 constituted of polysilicon added with impurities, for example, is embedded on the memory cell transistor 7 and the source side selective transistor 9 through an insulation film 10. In this case, the source region of the source side selective transistor 9 and the conductive layer 11 are directly connected. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、不揮発性半導体記
憶装置のうち、特に、浮遊ゲートと制御ゲートとの積層
構造を有する不揮発性メモリセルトランジスタを有する
半導体記憶装置及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device having a non-volatile memory cell transistor having a stacked structure of a floating gate and a control gate, and a manufacturing method thereof. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、大容量化に適した電気的に書き換
え可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)とし
て、メモリセルが多数個直列に接続されたNANDセル
をマトリクス状に配列したNAND型フラッシュメモリ
セルアレイを有するNAND型フラッシュメモリがあ
る。図9にNAND型フラッシュメモリセルアレイの等
価回路を示す。また、図10は、メモリセルアレイの平
面図、図11は、メモリセルアレイのビット線方向、す
なわち図10中のA−A´線断面図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electrically rewritable non-volatile semiconductor memory device (EEPROM) suitable for large capacity, a NAND flash in which a large number of memory cells connected in series are arranged in a matrix. There is a NAND flash memory having a memory cell array. FIG. 9 shows an equivalent circuit of the NAND flash memory cell array. 10 is a plan view of the memory cell array, and FIG. 11 is a bit line direction of the memory cell array, that is, a sectional view taken along the line AA 'in FIG.

【0003】図9乃至図11に示されているように、メ
モリセルトランジスタ(MT)101は、p型半導体基
板102上にゲート絶縁膜103を介して浮遊ゲート1
04が形成されており、この浮遊ゲート104上にゲー
ト間絶縁膜105を介して制御ゲート106が積層され
ている。この制御ゲート106は行方向に連続して形成
され、行方向に隣接するメモリセルトランジスタ(M
T)101同士で共通とされ、ワード線(WL)として
機能する。
As shown in FIGS. 9 to 11, a memory cell transistor (MT) 101 includes a floating gate 1 on a p-type semiconductor substrate 102 with a gate insulating film 103 interposed therebetween.
04 is formed, and the control gate 106 is stacked on the floating gate 104 with the inter-gate insulating film 105 interposed therebetween. The control gate 106 is formed continuously in the row direction, and the memory cell transistors (M
T) 101 are common to each other and function as a word line (WL).

【0004】メモリセルトランジスタ(MT)101の
ソース、ドレインであるn型拡散層107は、各々隣接
するもの同士で共有され、メモリセルトランジスタ(M
T)101が複数個(例えば8個)直列接続されてNA
NDセルを構成する。このNANDセルのドレイン側は
選択トランジスタ(ST0)108を介して列方向に連
続して形成されているビット線BLに、ソース側は選択
トランジスタ(ST1)108を介して共通ソース線
(SS)に接続されている。
The n-type diffusion layers 107 serving as the source and drain of the memory cell transistor (MT) 101 are shared by adjacent ones, and the memory cell transistor (M
A plurality of (T) 101 (e.g., 8) are connected in series and NA
Configure an ND cell. The drain side of this NAND cell is connected to the bit line BL formed continuously in the column direction via the select transistor (ST0) 108, and the source side is connected to the common source line (SS) via the select transistor (ST1) 108. It is connected.

【0005】また、選択トランジスタ(ST0,ST
1)108のゲートは、メモリセルトランジスタ(M
T)101と同一工程で形成してメモリセルトランジス
タ(MT)101と同様の構造を有しており、メモリセ
ルトランジスタ(MT)101の浮遊ゲート104に対
応する1層目のゲートと制御ゲートに対応する2層目の
ゲートとが、図示しない所定の箇所で導通接続してい
る。
In addition, select transistors (ST0, ST
1) The gate of 108 is a memory cell transistor (M
T) 101 is formed in the same process as that of the memory cell transistor (MT) 101 and has the same structure as that of the memory cell transistor (MT) 101. The corresponding second-layer gate is electrically connected at a predetermined location (not shown).

【0006】以下、NAND型フラッシュメモリの動作
を説明する。データの書き込みは、選択されたメモリセ
ルトランジスタ(MT)101の制御ゲート106、す
なわちワード線WLに昇圧された書き込み電圧(=20
V程度)を印加し、その他の非選択のメモリセルトラン
ジスタ(MT)101の制御ゲート106、及びドレイ
ン側の選択トランジスタ(ST0)108のゲートには
各々中間電位(=10V程度)を印加することで行われ
る。また、ビット線(BL)110には、書き込むデー
タに応じて、“0”書き込みの場合には0V、“1”書
き込みの場合には中間電位を印加する。このようにし
て、ビット線(BL)110の電位は選択されたメモリ
セルトランジスタ(MT)101に伝達される。したが
って、データが“0”の時には、選択されたメモリセル
トランジスタ(MT)101の浮遊ゲート104とp型
半導体基板102との間に高電圧が加わってp型半導体
基板102から浮遊ゲート104に電子がトンネル注入
され、メモリセルトランジスタ(MT)101のしきい
値電圧が正方向にシフトする。一方、データが“1”の
場合にはしきい値電圧は変化しない。
The operation of the NAND flash memory will be described below. Data is written by writing the boosted write voltage (= 20) to the control gate 106 of the selected memory cell transistor (MT) 101, that is, the word line WL.
V), and an intermediate potential (about 10 V) to the control gate 106 of the other non-selected memory cell transistor (MT) 101 and the gate of the drain-side selection transistor (ST0) 108. Done in. Further, depending on the data to be written, 0 V is applied to the bit line (BL) 110 when "0" is written, and an intermediate potential is applied when "1" is written. In this way, the potential of the bit line (BL) 110 is transmitted to the selected memory cell transistor (MT) 101. Therefore, when the data is “0”, a high voltage is applied between the floating gate 104 of the selected memory cell transistor (MT) 101 and the p-type semiconductor substrate 102, and electrons are transferred from the p-type semiconductor substrate 102 to the floating gate 104. Are tunnel-injected, and the threshold voltage of the memory cell transistor (MT) 101 shifts in the positive direction. On the other hand, when the data is "1", the threshold voltage does not change.

【0007】次に、データの消去は、ワード線(WL)
と平行に配設された1組の選択トランジスタ(ST0,
ST1)108のゲート線SL0,SL1で挟まれた、
ワード線(WL)が共通接続されたメモリセル群(ペー
ジ)の集合であるブロック単位で行われる。この時、消
去を行うブロック内の全ての制御ゲート106及び選択
トランジスタ(ST0,ST1)108のゲートを0V
とし、p型半導体基板102には昇圧された昇圧電位V
ppE(=20V程度)を印加する。また、消去を行わ
ない非選択のブロック内の制御ゲート106及び選択ト
ランジスタ108のゲートには、VppEを印加する。
これにより、データの消去が行われるブロックのメモリ
セルにおいて浮遊ゲートに蓄積されていた電子がp型半
導体基板に放出され、トランジスタのしきい値が負方向
にシフトする。
Next, data is erased by word line (WL).
A set of select transistors (ST0,
ST1) sandwiched by gate lines SL0 and SL1 of 108,
This is performed in block units, which is a set of memory cell groups (pages) to which word lines (WL) are commonly connected. At this time, all the control gates 106 and select transistors (ST0, ST1) 108 in the block to be erased are set to 0V.
And the boosted potential V is boosted on the p-type semiconductor substrate 102.
ppE (= about 20V) is applied. In addition, VppE is applied to the control gate 106 and the gate of the selection transistor 108 in the non-selected block that is not erased.
As a result, the electrons accumulated in the floating gate in the memory cell of the block in which data is erased are released to the p-type semiconductor substrate, and the threshold value of the transistor shifts in the negative direction.

【0008】次に、データの読み出しは、ビット線(B
L)110をプリチャージした後フローティング状態に
し、選択されたメモリセルトランジスタ(MT)101
の制御ゲート106を0V、それ以外の制御ゲート10
6及び選択トランジスタ108のゲートを電源電圧Vc
c(例えば3V)、ソース線を0Vとした上で、選択さ
れたメモリセルトランジスタ(MT)101に電流が流
れるか否かをビット線(BL)110で検出することで
行われる。すなわち、選択されたメモリセルトランジス
タ(MT)101に書きこまれたデータが“0”(メモ
リセルトランジスタ(MT)101のしきい値Vth>
0)であれば、トランジスタはオフになるのでビット線
はプリチャージ電位を保ち、データが“1”(メモリセ
ルトランジスタ(MT)101のしきい値Vth<0)
であれば、トランジスタがオンしてビット線(BL)1
10はプリチャージ電位からΔVだけ下がった電位とな
る。したがって、このビット線(BL)110の電位を
検出することによって選択されたメモリセルトランジス
タ(MT)101に記憶されているデータを読み出すこ
とができる。
Next, the data is read out by the bit line (B
L) 110 is precharged and then brought into a floating state, and the selected memory cell transistor (MT) 101
Control gate 106 of 0V, control gate 10 other than
6 and the gate of the selection transistor 108 to the power supply voltage Vc
c (for example, 3V), the source line is set to 0V, and the bit line (BL) 110 detects whether or not a current flows through the selected memory cell transistor (MT) 101. That is, the data written in the selected memory cell transistor (MT) 101 is “0” (the threshold Vth of the memory cell transistor (MT) 101>
0), the transistor is turned off, the bit line maintains the precharge potential, and the data is "1" (threshold Vth <0 of the memory cell transistor (MT) 101).
If so, the transistor turns on and bit line (BL) 1
10 is a potential that is lower than the precharge potential by ΔV. Therefore, by detecting the potential of the bit line (BL) 110, the data stored in the selected memory cell transistor (MT) 101 can be read.

【0009】更に、従来、NAND型フラッシュメモリ
において、例えばG.J.Hemink et al., "Fast and Accur
ate Programming Method for Multi-level NAND EEPROM
s",1995 Symposium on VLSI Tech., pp.129-130に開示
されているように、1つのメモリセルに3値以上のデー
タを記憶させる多値記憶技術が提案されている。
Further, in the conventional NAND type flash memory, for example, GJ Hemink et al., "Fast and Accur.
ate Programming Method for Multi-level NAND EEPROM
s ", 1995 Symposium on VLSI Tech., pp.129-130, there has been proposed a multi-value storage technique for storing three or more values of data in one memory cell.

【0010】一例として、一つのメモリセルに4値の情
報を記憶させる場合のメモリセルトランジスタ(MT)
101のしきい値電圧と4値データとの関係を図12に
示す。
As an example, a memory cell transistor (MT) for storing four-valued information in one memory cell
FIG. 12 shows the relationship between the threshold voltage of 101 and the four-valued data.

【0011】図12に示されているように、“0”デー
タの状態は、消去後の状態と同様で例えば負のしきい値
を持つ。また、“1”データの状態は例えば0.5〜
1.0V、“2”データの状態は例えば1.75〜2.
25V、“3”データの状態は3.0〜3.5Vのしき
い値を持つ。
As shown in FIG. 12, the state of "0" data is similar to the state after erasing and has, for example, a negative threshold value. In addition, the state of “1” data is, for example, 0.5 to
The state of 1.0V, “2” data is, for example, 1.75 to 2.
The state of 25V, "3" data has a threshold value of 3.0 to 3.5V.

【0012】したがって、メモリセルトランジスタ(M
T)101の制御ゲート106に読み出し電圧VCG2
R(=1.2V程度)を印加して、メモリセルトランジ
スタ(MT)101がオンするかオフするかでメモリセ
ルトランジスタ(MT)101に記憶されているデータ
が“0”か“1”のいずれか、あるいは“2”か“3”
のいずれかであるかを検出することができる。次に、読
み出し電圧VCG3R(=3.0V程度)とVCG1R
(=0V程度)とを印加することでメモリセルトランジ
スタ(MT)101のデータを完全に検出することがで
きる。
Therefore, the memory cell transistor (M
T) 101 control gate 106 with read voltage VCG2
The data stored in the memory cell transistor (MT) 101 is “0” or “1” depending on whether the memory cell transistor (MT) 101 is turned on or off by applying R (= about 1.2 V). Either or "2" or "3"
Can be detected. Next, read voltage VCG3R (= about 3.0V) and VCG1R
(= 0 V) can be applied to completely detect the data in the memory cell transistor (MT) 101.

【0013】また、データの書き込みを行った後には、
ベリファイ電圧VCG1V(=0.5V程度)、VCG
2V(=1.75V程度)、VCG3V(=3.0V程
度)を制御ゲートCGに印加してメモリセルの状態を検
出し、十分に書き込みが行われた否かを確認する。
After writing the data,
Verify voltage VCG1V (= about 0.5V), VCG
2V (about 1.75V) and VCG3V (= about 3.0V) are applied to the control gate CG to detect the state of the memory cell, and it is confirmed whether or not writing is sufficiently performed.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来、メモリセルの微
細化が進みメモリセルトランジスタ(MT)101の浮
遊ゲート104間の距離が小さくなると、隣接するメモ
リセルトランジスタ(MT)101の浮遊ゲート104
の電荷の状態によってデータを書きこむべき選択メモリ
セルトランジスタ(MT)101のしきい値電圧が影響
をうけることがある。
Conventionally, when the distance between the floating gates 104 of the memory cell transistors (MT) 101 becomes small as the miniaturization of the memory cells progresses, the floating gates 104 of the adjacent memory cell transistors (MT) 101 are reduced.
The threshold voltage of the selected memory cell transistor (MT) 101, to which data is to be written, may be affected by the state of the electric charges.

【0015】図13に、図10中のB−B´線断面図を
示す。図13(a)は、隣接する第2のメモリセルトラ
ンジスタ112にデータが記憶されていない場合、図1
3(b)は隣接する第2のメモリセルトランジスタ11
2にデータが記憶されている場合である。
FIG. 13 is a sectional view taken along line BB 'in FIG. FIG. 13A shows a case where data is not stored in the adjacent second memory cell transistor 112.
3 (b) is an adjacent second memory cell transistor 11
This is the case where data is stored in 2.

【0016】図13(a)に示されているような隣接す
る第2のメモリセルトランジスタ112にデータが記憶
されていない状態で選択された第1のメモリセルトラン
ジスタ111に所定のしきい値範囲でデータを書き込み
ベリファイ動作を行った後、図13(b)に示されてい
るように、データが記憶されていなかった隣接する第2
のメモリセルトランジスタ112にデータを書き込む
と、第1のメモリセルトランジスタ111と第2のメモ
リセルトランジスタ112の浮遊ゲート104間で容量
結合による干渉が起こり、第1のメモリセルトランジス
タ111の書き込んだデータのしきい値範囲が図14
(a)に示されるように電圧が大きい方にずれる。これ
によって、このデータのしきい値は、結果的に図14
(b)に示されているように、広いしきい値範囲に分布
幅が拡大してしまい、隣りのデータのしきい値電圧分布
との間のマージンが小さくなり、データの誤書き込みが
発生するおそれがあるという問題があった。
A predetermined threshold range is set for the first memory cell transistor 111 selected in a state where data is not stored in the adjacent second memory cell transistor 112 as shown in FIG. After the data is written and the verify operation is performed, the adjacent second data in which the data is not stored is shown in FIG. 13B.
When data is written to the memory cell transistor 112, the interference due to capacitive coupling occurs between the floating gates 104 of the first memory cell transistor 111 and the second memory cell transistor 112, and the written data of the first memory cell transistor 111 is generated. 14 shows the threshold range of
As shown in (a), the voltage shifts to the larger side. This results in the threshold of this data resulting in FIG.
As shown in (b), the distribution width expands to a wide threshold range, the margin between adjacent data and the threshold voltage distribution becomes small, and erroneous writing of data occurs. There was a problem of fear.

【0017】また、メモリセルの微細化に伴い、メモリ
セルトランジスタ(MT)101の短チャネル効果を抑
制するためにソースあるいはドレインとなるn型拡散層
107の不純物濃度を低くする必要があるが、この不純
物濃度が低いと、n型拡散層107の抵抗が増加しセル
電流が低下してしまう。また、メモリセルトランジスタ
(MT)101にデータを読み出し、書き込みあるいは
消去する時に電子がゲート絶縁膜を通過するため、n型
拡散層107とゲート絶縁膜103との界面に欠陥があ
った場合、図15に示されるように、トンネル電流の影
響によりゲート絶縁膜103あるいはメモリセルトラン
ジスタ(MT)101のゲートの側壁に形成されている
側壁絶縁膜113に電子がトラップされてしまうおそれ
がある。n型拡散層107表面付近に電子がトラップさ
れると、図16に示されるようにn型拡散層107表面
が空乏化して電気抵抗が上昇し、図17に示されるよう
にセル電流が低下してしまうという問題があった。
Further, with the miniaturization of memory cells, it is necessary to lower the impurity concentration of the n-type diffusion layer 107 serving as the source or the drain in order to suppress the short channel effect of the memory cell transistor (MT) 101. If the impurity concentration is low, the resistance of the n-type diffusion layer 107 increases and the cell current decreases. In addition, since electrons pass through the gate insulating film when data is read from, written in, or erased from the memory cell transistor (MT) 101, there is a defect at the interface between the n-type diffusion layer 107 and the gate insulating film 103. As shown in 15, electrons may be trapped in the side wall insulating film 113 formed on the side wall of the gate insulating film 103 or the gate of the memory cell transistor (MT) 101 due to the influence of the tunnel current. When electrons are trapped near the surface of the n-type diffusion layer 107, the surface of the n-type diffusion layer 107 is depleted and the electric resistance is increased as shown in FIG. 16, and the cell current is decreased as shown in FIG. There was a problem that it would end up.

【0018】本発明は上記のような事情を考慮し、隣接
メモリセル間の結合容量による干渉の影響を小さくして
メモリセルの動作マージンを向上させ、また、十分なセ
ル電流を確保した不揮発性半導体記憶装置及びその製造
方法を実現することを目的としている。
In consideration of the above circumstances, the present invention reduces the influence of interference due to the coupling capacitance between adjacent memory cells to improve the operation margin of the memory cells, and also ensures a sufficient cell current to be nonvolatile. It is an object to realize a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、
この半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された浮
遊ゲートと、この浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介し
て積層された制御ゲートとを有し、前記半導体基板にソ
ース及びドレインが形成された複数のメモリセルトラン
ジスタと、このメモリセルトランジスタのソースに直列
接続されたソース側選択トランジスタとを具備し、前記
各メモリセルトランジスタの少なくとも浮遊ゲート間に
シールド電極を有することを特徴とするものである。
To achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention comprises a semiconductor substrate,
A floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a control gate stacked on the floating gate via an inter-gate insulating film, and a source and a drain are formed on the semiconductor substrate. A plurality of memory cell transistors and a source-side selection transistor connected in series to the sources of the memory cell transistors, and having a shield electrode between at least the floating gates of the memory cell transistors. is there.

【0020】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置
は、半導体基板と、この半導体基板上にゲート絶縁膜を
介して形成された浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上にゲ
ート間絶縁膜を介して積層された制御ゲートとを有し、
前記半導体基板にソース及びドレインが形成された複数
のメモリセルトランジスタと、このメモリセルトランジ
スタのソースに直列接続されたソース側選択トランジス
タと、前記メモリセルトランジスタを覆うように前記メ
モリセルトランジスタ間に絶縁膜を介して埋めこまれ、
前記ソース側選択トランジスタのソース領域に直接接続
された導電層とを具備したことを特徴とするものであ
る。
Further, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a semiconductor substrate, a floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a stack on the floating gate via an inter-gate insulating film. And a control gate
A plurality of memory cell transistors each having a source and a drain formed on the semiconductor substrate, a source-side selection transistor serially connected to the source of the memory cell transistor, and insulation between the memory cell transistors so as to cover the memory cell transistor. Embedded through a membrane,
And a conductive layer directly connected to the source region of the source-side selection transistor.

【0021】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置
は、半導体基板と、この半導体基板上にゲート絶縁膜を
介して形成された浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上にゲ
ート間絶縁膜を介して積層された制御ゲートとを有し、
前記半導体基板にソース及びドレインが形成された複数
のメモリセルトランジスタと、このメモリセルトランジ
スタ間のソース及びドレイン上に、前記メモリセルとの
間に側壁絶縁膜を介して形成された前記浮遊ゲートと同
等の膜厚を有する単結晶シリコン層とを具備したことを
特徴とするものである。
Further, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a semiconductor substrate, a floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a stack on the floating gate via an inter-gate insulating film. And a control gate
A plurality of memory cell transistors having a source and a drain formed on the semiconductor substrate, and the floating gate formed on the source and the drain between the memory cell transistors with a sidewall insulating film between the memory cells and the memory cell. It is characterized by including a single crystal silicon layer having an equivalent film thickness.

【0022】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法は、第1導電型の半導体基板上に、絶縁膜を介
して浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜及び制御ゲートが積層
されたメモリセルトランジスタ及び選択トランジスタの
ゲートを形成する工程と、前記ゲートをマスクにして前
記半導体基板内に前記半導体基板と逆導電型の第2導電
型の不純物を拡散させメモリセルトランジスタ及び選択
トランジスタのソース及びドレインを形成する工程と、
前記ゲート、ソース及びドレイン上に絶縁膜を形成する
工程と、前記メモリセルトランジスタのソース側に形成
されている前記選択トランジスタのソース上の絶縁膜を
除去し、前記半導体基板を露出させる工程と、前記絶縁
膜上及び前記選択トランジスタのソース上に導電層を形
成する工程とを具備したことを特徴とするものである。
Further, according to the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a memory cell transistor in which a floating gate, an inter-gate insulating film and a control gate are laminated on a first conductivity type semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween. And forming a gate of the select transistor, and using the gate as a mask to diffuse impurities of a second conductivity type opposite to the semiconductor substrate into the semiconductor substrate to form a source and a drain of the memory cell transistor and the select transistor. Forming process,
Forming an insulating film on the gate, the source and the drain; removing the insulating film on the source of the select transistor formed on the source side of the memory cell transistor to expose the semiconductor substrate; And a step of forming a conductive layer on the insulating film and the source of the select transistor.

【0023】また、本発明の不揮発性半導体装置の製造
方法は、第1導電型の半導体基板上に、ゲート絶縁膜を
介して浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜及び制御ゲートが積
層されたメモリセルトランジスタのゲートを形成する工
程と、前記ゲートをマスクにして前記半導体基板内に前
記半導体基板と逆導電型の第2導電型の不純物を拡散さ
せメモリセルトランジスタのソース及びドレインを形成
する工程と、前記メモリセルトランジスタのゲート、ソ
ース及びドレイン上に絶縁膜を形成する工程と、前記ソ
ース及びドレイン上に形成されている前記絶縁膜を除去
し、前記メモリセルトランジスタの側壁に側壁絶縁膜を
形成すると同時に、前記ソース及びドレインが形成され
ている領域の前記半導体基板を露出させる工程と、前記
ソース及びドレイン上に選択エピタキシャル成長法によ
り単結晶シリコン層を形成する工程とを具備したことを
特徴とするものである。
Further, in the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor device of the present invention, a memory cell transistor in which a floating gate, an inter-gate insulating film and a control gate are laminated on a first conductivity type semiconductor substrate via a gate insulating film. And forming a source and a drain of a memory cell transistor by diffusing an impurity of a second conductivity type having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate into the semiconductor substrate by using the gate as a mask. Forming an insulating film on the gate, source and drain of the memory cell transistor, removing the insulating film formed on the source and drain, and forming a sidewall insulating film on the sidewall of the memory cell transistor, Exposing the semiconductor substrate in a region where the source and drain are formed, and the source and drain. It is characterized in that it has a step of forming a monocrystalline silicon layer by selective epitaxial growth method on.

【0024】更に、単結晶シリコン層は、浮遊ゲートと
同等の膜厚を有することが望ましい。
Further, it is desirable that the single crystal silicon layer has a film thickness equivalent to that of the floating gate.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
1の実施の形態にかかる不揮発性半導体装置及びその製
造方法について説明する。図1は、本発明の第1の実施
の形態にかかるNAND型フラッシュメモリセルアレイ
の平面図、図2(a)は、図1中のX−X´線断面図、
図2(b)は、図1中のY−Y´線断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A non-volatile semiconductor device according to a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a NAND flash memory cell array according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2A is a sectional view taken along line XX ′ in FIG.
2B is a sectional view taken along the line YY 'in FIG.

【0026】図1及び図2に示されているように、本発
明の第1の実施の形態にかかるNAND型メモリセルア
レイは、p型半導体基板1上の素子分離領域15によっ
て分離された素子領域16に形成されたゲート絶縁膜2
上に形成され、ゲート間絶縁膜4を介して積層された浮
遊ゲート5と制御ゲート6とからなるゲートと、このゲ
ート間のp型半導体基板1表面に形成され、ソースある
いはドレインとなるn型拡散層6とを有する複数個のメ
モリセルトランジスタ7を有している。この制御ゲート
5は行方向に連続して形成され、行方向に隣接するメモ
リセルトランジスタ7同士で共通とされ、ワード線(W
L)として機能する。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the NAND type memory cell array according to the first embodiment of the present invention, element regions separated by an element isolation region 15 on a p-type semiconductor substrate 1 are used. Gate insulating film 2 formed on 16
An n-type gate which is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 1 between the gate and a gate composed of a floating gate 5 and a control gate 6 which are stacked via an inter-gate insulating film 4 and serves as a source or a drain. It has a plurality of memory cell transistors 7 having a diffusion layer 6. The control gate 5 is formed continuously in the row direction, is shared by the memory cell transistors 7 adjacent in the row direction, and is connected to the word line (W
L).

【0027】更に、このメモリセルトランジスタ7と同
時に形成された、n型拡散層6を共有して複数のメモリ
セルトランジスタ7を直列接続したNANDセルのドレ
イン側に配設されているドレイン側選択トランジスタ
8、及びソース側に配設されたソース側選択トランジス
タ9とを有しており、1組のドレイン側選択トランジス
タ8及びソース側選択トランジスタ9のゲート線(SL
0,SL1)は、ワード線(WL)を挟んでワード線
(WL)と平行に配設されている。メモリセルトランジ
スタ7上及びソース側選択トランジスタ9上には、絶縁
膜10を介して、例えば不純物が添加されたポリシリコ
ンからなる導電層11が平坦に埋めこまれている。この
時、ソース側選択トランジスタ9のソース領域12上の
絶縁膜10は除去されており、このソース領域12と導
電層11とは直接接続している。導電層11上は、層間
絶縁膜13を介して、ビット線(BL)14が形成され
ている。このビット線(BL)14は、ビット線コンタ
クト17を介して、素子領域に接続されている。
Further, a drain-side selection transistor which is formed at the same time as the memory cell transistor 7 and is arranged on the drain side of a NAND cell in which a plurality of memory cell transistors 7 are connected in series sharing the n-type diffusion layer 6 8 and a source-side selection transistor 9 disposed on the source side, and a set of drain-side selection transistor 8 and source-side selection transistor 9 gate line (SL
0, SL1) are arranged in parallel with the word line (WL) with the word line (WL) interposed therebetween. On the memory cell transistor 7 and the source-side selection transistor 9, a conductive layer 11 made of, for example, impurity-doped polysilicon is flatly buried via an insulating film 10. At this time, the insulating film 10 on the source region 12 of the source-side selection transistor 9 is removed, and the source region 12 and the conductive layer 11 are directly connected. A bit line (BL) 14 is formed on the conductive layer 11 via an interlayer insulating film 13. The bit line (BL) 14 is connected to the element region via a bit line contact 17.

【0028】次に、本発明の第1の実施の形態にかかる
NAND型フラッシュメモリの製造方法について図3を
用いて説明する。図3は、本発明の第1の実施の形態に
かかるNAND型フラッシュメモリの製造工程を示す断
面図である。
Next, a method of manufacturing the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention.

【0029】まず、図3(a)に示されているように、
p型半導体基板1上に例えばシリコン酸化膜21を形成
し、その後、ポリシリコン膜22、ONO膜(シリコン
酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層膜)2
3及びポリシリコン膜24を順次積層する。
First, as shown in FIG.
For example, a silicon oxide film 21 is formed on the p-type semiconductor substrate 1, and then a polysilicon film 22 and an ONO film (silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film laminated film) 2 are formed.
3 and the polysilicon film 24 are sequentially laminated.

【0030】次に、図3(b)に示されているように、
シリコン酸化膜21、ONO膜23及びポリシリコン膜
22,24を選択的にエッチングし、各々ゲート絶縁膜
2、浮遊ゲート3、ゲート間絶縁膜4及び制御ゲート5
からなるゲート25を形成する。その後、このゲート2
5をマスクにしてp型半導体基板1にイオン注入を行
い、ソースあるいはドレインとなるn型拡散層6を形成
し、メモリセルトランジスタ7を形成する。この時、同
一工程でドレイン側選択トランジスタ8及びソース側選
択トランジスタ9のゲート、ソース及びドレインも形成
される。この時、ドレイン側選択トランジスタ8及びソ
ース側選択トランジスタ9の、メモリセルトランジスタ
7の浮遊ゲート3に対応する1層目のゲートと制御ゲー
ト5に対応する2層目のゲートとは、図示しない所定の
箇所で導通接続させる。
Next, as shown in FIG.
The silicon oxide film 21, the ONO film 23, and the polysilicon films 22 and 24 are selectively etched to form the gate insulating film 2, the floating gate 3, the inter-gate insulating film 4, and the control gate 5, respectively.
The gate 25 is formed. Then this gate 2
Ions are implanted into the p-type semiconductor substrate 1 by using 5 as a mask to form an n-type diffusion layer 6 serving as a source or a drain, and a memory cell transistor 7 is formed. At this time, gates, sources, and drains of the drain-side selection transistor 8 and the source-side selection transistor 9 are also formed in the same process. At this time, in the drain-side selection transistor 8 and the source-side selection transistor 9, the first-layer gate corresponding to the floating gate 3 of the memory cell transistor 7 and the second-layer gate corresponding to the control gate 5 are not shown. Conductive connection at the point.

【0031】次に、図3(c)に示されているように、
ゲート上及びソース及びドレインとなるn型拡散層6上
を覆うようにシリコン酸化膜、シリコン窒化膜あるいは
この2つの積層膜からなる絶縁膜10を形成する。その
後、ソース側選択トランジスタ9のソース領域12上の
絶縁膜10のみを除去し、この部分のp型半導体基板1
を露出させる。
Next, as shown in FIG.
An insulating film 10 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film of these two is formed so as to cover the gate and the n-type diffusion layer 6 serving as the source and the drain. After that, only the insulating film 10 on the source region 12 of the source-side selection transistor 9 is removed, and the p-type semiconductor substrate 1 at this portion is removed.
Expose.

【0032】次に、図3(d)に示されているように、
全面に不純物を添加したポリシリコンからなる導電層1
1を堆積した後、メモリセルトランジスタ7上及びソー
ス側選択トランジスタ9上を覆うようにレジスト(図示
せず)をパターニングする。その後、このレジストをマ
スクにして、ドレイン側選択トランジスタ8上に形成さ
れている導電層11を選択的に除去する。この時、ソー
ス側選択トランジスタ9のソース領域12と導電層11
とは直接接続しており、導電層11はソース電位Vss
と同じ電位に固定される。
Next, as shown in FIG.
Conductive layer 1 made of polysilicon with impurities added to the entire surface
After depositing No. 1, a resist (not shown) is patterned so as to cover the memory cell transistor 7 and the source side select transistor 9. After that, using this resist as a mask, the conductive layer 11 formed on the drain side select transistor 8 is selectively removed. At this time, the source region 12 and the conductive layer 11 of the source-side selection transistor 9
And the conductive layer 11 has a source potential Vss.
It is fixed at the same potential as.

【0033】次に、図3(e)に示されているように、
導電層11上に層間絶縁膜13を形成し平坦化した後
に、所定のn型拡散層6上の絶縁膜10及び層間絶縁膜
13を開口し、金属膜を埋めこんでビット線コンタクト
17を形成する。その後、Al等の金属膜からなるビッ
ト線(BL)14を形成する。以上で本発明の第1の実
施の形態にかかるNAND型フラッシュメモリの製造工
程が終了する。
Next, as shown in FIG.
After forming the interlayer insulating film 13 on the conductive layer 11 and planarizing the same, the insulating film 10 and the interlayer insulating film 13 on the predetermined n-type diffusion layer 6 are opened, and the metal film is buried to form the bit line contact 17. To do. After that, the bit line (BL) 14 made of a metal film such as Al is formed. This is the end of the manufacturing process of the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention.

【0034】メモリセルトランジスタ7のゲート25間
に電極層を埋めこみ所定の電位に固定することによっ
て、各メモリセルトランジスタ7の浮遊ゲート3をシー
ルドして浮遊ゲート3間の容量結合による干渉の発生を
防止することができるので、データの書きこみ時にしき
い値電圧がずれることがなく、誤書きこみを防ぐことが
できる。
By embedding an electrode layer between the gates 25 of the memory cell transistors 7 and fixing the electrode layer at a predetermined potential, the floating gates 3 of the memory cell transistors 7 are shielded to prevent interference due to capacitive coupling between the floating gates 3. Since this can be prevented, the threshold voltage does not shift when writing data, and erroneous writing can be prevented.

【0035】また、導電層11とソース側選択トランジ
スタ9のソース領域12とを直接接続し、導電層11を
ソース電位Vssにすることによって、共通ソース線
(SS)の抵抗を低減することができ、また非選択ブロ
ックの上層に形成されているビット線(BL)14とメ
モリセルトランジスタ7の制御ゲート5であるワード線
(WL)との間をシールドしてカップリングノイズを低
減することが可能となる。これによって、メモリセルト
ランジスタ7の動作マージンを向上させることができ
る。
Further, the resistance of the common source line (SS) can be reduced by directly connecting the conductive layer 11 and the source region 12 of the source side selection transistor 9 and setting the conductive layer 11 to the source potential Vss. Further, it is possible to reduce the coupling noise by shielding between the bit line (BL) 14 formed in the upper layer of the non-selected block and the word line (WL) which is the control gate 5 of the memory cell transistor 7. Becomes As a result, the operation margin of the memory cell transistor 7 can be improved.

【0036】尚、本発明は上記第1の実施の形態に限定
されず、導電層11を形成する領域は、メモリセルトラ
ンジスタ7間のみでも良い。この場合の断面図を図4に
示す。
The present invention is not limited to the above-mentioned first embodiment, and the conductive layer 11 may be formed only between the memory cell transistors 7. A sectional view in this case is shown in FIG.

【0037】図4に示されているように、ソース線(S
S)31がソース領域12上に形成されたソース線コン
タクト32上に形成されているような構造を有してお
り、メモリセルトランジスタ7間のみに導電層11を埋
めこんだ場合には、導電層11を所定の基準電位に固定
するために、例えば、上層のソース線(SS)31によ
って導電層11上に形成したプラグ33とソース線コン
タクト32とを接続させる。これによって、導電層11
はソース電位Vssに固定される。導電層11は、ソー
ス電位Vssだけでなく、その他の基準電位に固定させ
ても良い。
As shown in FIG. 4, the source line (S
S) 31 is formed on the source line contact 32 formed on the source region 12, and when the conductive layer 11 is embedded only between the memory cell transistors 7, the conductivity is reduced. In order to fix the layer 11 to a predetermined reference potential, for example, the plug 33 formed on the conductive layer 11 by the upper source line (SS) 31 and the source line contact 32 are connected. Thereby, the conductive layer 11
Is fixed to the source potential Vss. The conductive layer 11 may be fixed to the reference potential other than the source potential Vss.

【0038】また、導電層11は、不純物を添加したポ
リシリコン膜に限定されず、Al,Cu等の金属膜や、
ポリサイド膜、タングステンシリサイド膜などで形成す
ることも可能である。この場合も、不純物を添加したポ
リシリコン膜を用いた場合と同様に、メモリセルトラン
ジスタ7の浮遊ゲート3間のシールド効果が得られる。
The conductive layer 11 is not limited to the impurity-added polysilicon film, but a metal film of Al, Cu, or the like, or
It is also possible to use a polycide film, a tungsten silicide film, or the like. Also in this case, the shield effect between the floating gates 3 of the memory cell transistor 7 can be obtained as in the case of using the impurity-added polysilicon film.

【0039】次に、本発明の第2の実施の形態にかかる
不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法について図5
を用いて説明する。図5は、本発明の第2の実施の形態
にかかるNAND型フラッシュメモリセルアレイの断面
図である。
Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIG.
Will be explained. FIG. 5 is a cross-sectional view of a NAND flash memory cell array according to the second embodiment of the present invention.

【0040】図5に示されているように、本発明の第2
の実施の形態にかかるNAND型メモリセルアレイは、
p型半導体基板1上に形成されたゲート絶縁膜2上に形
成され、ゲート間絶縁膜4を介して積層された浮遊ゲー
ト3と制御ゲート5とからなるゲートと、このゲート間
のp型半導体基板1表面に形成され、ソースあるいはド
レインとなるn型拡散層6とを有する複数個のメモリセ
ルトランジスタ7とを有しており、各メモリセルトラン
ジスタ7のn型拡散層6上にメモリセルトランジスタ7
の浮遊ゲート3と同等の高さを有し、メモリセルトラン
ジスタ7のゲートとはサイドウォール41を介して分離
されている柱状の単結晶シリコン層42が形成されてい
る。メモリセルトランジスタ7及び柱状の単結晶シリコ
ン層42上には層間絶縁膜13が形成されており、この
層間絶縁膜13を介してビット線(BL)14が形成さ
れている。
As shown in FIG. 5, the second aspect of the present invention is
The NAND type memory cell array according to the embodiment of
A gate formed of a floating gate 3 and a control gate 5 formed on a gate insulating film 2 formed on a p-type semiconductor substrate 1 and laminated via an inter-gate insulating film 4, and a p-type semiconductor between the gates. A plurality of memory cell transistors 7 formed on the surface of the substrate 1 and having an n-type diffusion layer 6 serving as a source or a drain, and the memory cell transistors on the n-type diffusion layer 6 of each memory cell transistor 7. 7
A columnar single crystal silicon layer 42 having the same height as that of the floating gate 3 and separated from the gate of the memory cell transistor 7 through a sidewall 41 is formed. An interlayer insulating film 13 is formed on the memory cell transistor 7 and the columnar single crystal silicon layer 42, and a bit line (BL) 14 is formed via the interlayer insulating film 13.

【0041】次に、図6を用いて本発明の第2の実施の
形態にかかるNAND型フラッシュメモリの製造方法に
ついて説明する。図6は、本発明の第2の実施の形態に
かかるNAND型フラッシュメモリの製造工程を示す断
面図である。メモリセルトランジスタ7のゲートを形成
し、その後このゲートをマスクにしてソース及びドレイ
ンとなるn型拡散層6を形成しメモリセルトランジスタ
7を形成する工程までは、第1の実施の形態と同様なの
で説明を省略する。
Next, a method of manufacturing a NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention. The steps up to the step of forming the gate of the memory cell transistor 7 and then forming the memory cell transistor 7 by forming the n-type diffusion layer 6 serving as the source and the drain by using this gate as a mask are the same as those in the first embodiment. The description is omitted.

【0042】図6(a)に示されているように、n型拡
散層6を形成した後、全面にシリコン酸化膜からなる絶
縁膜43を形成する。
As shown in FIG. 6A, after forming the n-type diffusion layer 6, an insulating film 43 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface.

【0043】次に、図6(b)に示されているように、
メモリセルトランジスタ7のゲート側壁部に形成されて
いる絶縁膜43を残して、メモリセルトランジスタ7の
ソース及びドレイン上に形成されている絶縁膜43を除
去し、この領域のp型半導体基板1を露出させる。これ
によって、メモリセルトランジスタ7のゲートの側壁に
はサイドウォール41が形成される。
Next, as shown in FIG. 6 (b),
The insulating film 43 formed on the source and drain of the memory cell transistor 7 is removed, leaving the insulating film 43 formed on the side wall of the gate of the memory cell transistor 7, and the p-type semiconductor substrate 1 in this region is removed. Expose. As a result, the sidewall 41 is formed on the sidewall of the gate of the memory cell transistor 7.

【0044】次に、図6(c)に示されているように、
選択エピタキシャル成長法によりp型半導体基板1が露
出しているソース及びドレイン上に単結晶シリコン層4
2を選択的に形成する。この時単結晶シリコン層42の
膜厚はメモリセルトランジスタ7の浮遊ゲート3の高さ
と同等とする。また、単結晶シリコン層42はソース及
びドレインとなるn型拡散層6と直接接続されているた
め、ソースあるいはドレインから与えられる電位に固定
される。
Next, as shown in FIG. 6 (c),
The single crystal silicon layer 4 is formed on the source and drain where the p-type semiconductor substrate 1 is exposed by the selective epitaxial growth method.
2 is selectively formed. At this time, the film thickness of the single crystal silicon layer 42 is made equal to the height of the floating gate 3 of the memory cell transistor 7. Further, since the single crystal silicon layer 42 is directly connected to the n-type diffusion layer 6 serving as the source and the drain, it is fixed at the potential given from the source or the drain.

【0045】その後、図6(d)に示されるように、メ
モリセルトランジスタ7上及び単結晶シリコン層42上
を含む全面に層間絶縁膜13を形成し平坦化した後に、
Al等の金属膜からなるビット線(BL)14を形成す
る。以上で本発明の第2の実施の形態にかかるNAND
型フラッシュメモリの製造工程が終了する。
After that, as shown in FIG. 6D, after the interlayer insulating film 13 is formed and planarized on the entire surface including the memory cell transistor 7 and the single crystal silicon layer 42,
A bit line (BL) 14 made of a metal film such as Al is formed. As described above, the NAND according to the second embodiment of the present invention
The manufacturing process of the flash memory is completed.

【0046】メモリセルトランジスタ7間に浮遊ゲート
3と同等の膜厚を有する単結晶シリコン層42を形成し
所定の電位に固定することによって、本発明の第1の実
施の形態と同様に、各メモリセルトランジスタ7の浮遊
ゲート3をシールドして浮遊ゲート3間の容量結合によ
る干渉の発生を防止することができ、データの書きこみ
時にしきい値電圧がずれることがなく、誤書きこみを防
ぐことができる。
Similar to the first embodiment of the present invention, by forming a single crystal silicon layer 42 having a film thickness equivalent to that of the floating gate 3 between the memory cell transistors 7 and fixing the single crystal silicon layer 42 at a predetermined potential, The floating gate 3 of the memory cell transistor 7 can be shielded to prevent interference due to capacitive coupling between the floating gates 3, the threshold voltage does not shift when writing data, and erroneous writing is prevented. be able to.

【0047】尚、単結晶シリコン層42はメモリセルト
ランジスタ7間のみに形成されていれば良く、ソース側
選択トランジスタ9及びドレイン側選択トランジスタ8
のソースあるいはドレイン上に形成される必要はない。
また、単結晶シリコン層42は、ソースあるいはドレイ
ンから与えられる電位に固定されるだけでなく、その他
の基準電位に固定されても良い。
The single crystal silicon layer 42 may be formed only between the memory cell transistors 7, and the source side selection transistor 9 and the drain side selection transistor 8 may be formed.
Need not be formed on the source or drain of the.
Further, the single crystal silicon layer 42 may be fixed not only at the potential given from the source or the drain but also at another reference potential.

【0048】また、本発明の第2の実施の形態に限定さ
れず、メモリセルトランジスタ7のゲートの側壁に形成
されるサイドウォール41は、図7に示されているよう
に、シリコン酸化膜51とシリコン窒化膜52との積層
膜でも良く、その際、制御ゲート5上にシリコン窒化膜
52が形成されていることもある。
The side wall 41 formed on the side wall of the gate of the memory cell transistor 7 is not limited to the second embodiment of the present invention, and the silicon oxide film 51 is formed as shown in FIG. It may be a laminated film of the silicon nitride film 52 and the silicon nitride film 52. At that time, the silicon nitride film 52 may be formed on the control gate 5.

【0049】次に、本発明の第3の実施の形態にかかる
NAND型フラッシュメモリについて、図8を用いて説
明する。図8は、本発明の第3の実施の形態にかかるN
AND型フラッシュメモリのメモリセルトランジスタ部
分の断面拡大図である。
Next, a NAND flash memory according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows N according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a memory cell transistor portion of an AND flash memory.

【0050】本発明の第3の実施の形態にかかるNAN
D型フラッシュメモリの構成は、図5に示されている第
2の実施の形態にかかるNAND型フラッシュメモリの
構成とほぼ同一であり、第2の実施の形態と異なる特徴
は、図8に示されているように、単結晶シリコン層42
を形成した後に、単結晶シリコン層42上部に、ソース
及びドレインと同導電型でソース及びドレインよりも不
純物濃度の大きい不純物61を拡散させているところに
ある。
NAN according to the third embodiment of the present invention
The configuration of the D-type flash memory is almost the same as the configuration of the NAND-type flash memory according to the second embodiment shown in FIG. 5, and the features different from those of the second embodiment are shown in FIG. Single crystal silicon layer 42
After the formation, the impurity 61 having the same conductivity type as the source and drain and a higher impurity concentration than the source and drain is diffused in the upper portion of the single crystal silicon layer 42.

【0051】この時、単結晶シリコン層42上部に拡散
させる不純物、例えばAsの不純物濃度は、ソース及び
ドレインとなるn型拡散層6の約1×1017〜1018
3程度よりも大きい、約1×1019〜1020cm3程度
である。また、単結晶シリコン層42に不純物61を拡
散させる方法としては、選択エピタキシャル法により単
結晶シリコン層42を形成した後に、単結晶シリコン層
42上部に不純物61を注入し拡散させる方法や、選択
エピタキシャル法により単結晶シリコン層42を形成し
ながら同時に不純物61の拡散を行う方法等が挙げられ
る。
At this time, the impurity concentration of the impurity diffused above the single crystal silicon layer 42, eg, As, is about 1 × 10 17 to 10 18 c in the n-type diffusion layer 6 serving as the source and the drain.
It is about 1 × 10 19 to 10 20 cm 3, which is larger than about m 3 . Further, as a method of diffusing the impurities 61 into the single crystal silicon layer 42, a method of forming the single crystal silicon layer 42 by the selective epitaxial method and then injecting the impurities 61 into the upper portion of the single crystal silicon layer 42 and diffusing the impurities 61, or a selective epitaxial method. There is a method of simultaneously diffusing the impurities 61 while forming the single crystal silicon layer 42 by the method.

【0052】単結晶シリコン層42の上部にソース及び
ドレインと同導電型の不純物61を添加することによっ
て、本発明の第1及び第2の実施の形態と同様に、各メ
モリセルトランジスタ7の浮遊ゲート3をシールドして
浮遊ゲート3間の容量結合による干渉の発生を防止する
ことができることに加えて、n型拡散層6の不純物濃度
が低いためにn型拡散層6表面付近に電子がトラップさ
れn型拡散層6表面が空乏化しても、単結晶シリコン層
42の上部がn型拡散層6と同様の機能を有することと
なり、データの読み出し、書きこみあるいは消去時に、
ゲート側壁部に形成されている絶縁膜62を介して浮遊
ゲート3と電子をやり取りすることができる。したがっ
て、単結晶シリコン層42は、上部がソース及びドレイ
ンとして機能し、単結晶シリコン層42と浮遊ゲート3
との間のゲート側壁部に形成されている絶縁膜62がゲ
ート絶縁膜として機能するので、メモリセルトランジス
タとして動作することが可能となる。これによって、n
型拡散層6の表面付近が空乏化しても、浮遊ゲート3に
電位を与えて電子を誘起させるとともに抵抗の減少をは
かることができ、十分なセル電流を確保することができ
る。また、単結晶シリコン層42の下部は、不純物濃度
が低いので短チャネル効果の影響を防止することができ
る。
By adding an impurity 61 of the same conductivity type as the source and drain to the upper portion of the single crystal silicon layer 42, the floating of each memory cell transistor 7 is achieved as in the first and second embodiments of the present invention. In addition to shielding the gate 3 to prevent interference due to capacitive coupling between the floating gates 3, electrons are trapped near the surface of the n-type diffusion layer 6 because the impurity concentration of the n-type diffusion layer 6 is low. Even when the surface of the n-type diffusion layer 6 is depleted, the upper portion of the single crystal silicon layer 42 has the same function as that of the n-type diffusion layer 6, and when reading, writing or erasing data,
Electrons can be exchanged with the floating gate 3 through the insulating film 62 formed on the gate side wall. Therefore, the upper portion of the single crystal silicon layer 42 functions as a source and a drain, and the single crystal silicon layer 42 and the floating gate 3
Since the insulating film 62 formed on the gate side wall portion between and functions as a gate insulating film, it becomes possible to operate as a memory cell transistor. By this, n
Even when the vicinity of the surface of the type diffusion layer 6 is depleted, it is possible to apply a potential to the floating gate 3 to induce electrons, reduce the resistance, and secure a sufficient cell current. Further, since the lower portion of the single crystal silicon layer 42 has a low impurity concentration, the influence of the short channel effect can be prevented.

【0053】尚、本発明の第3の実施の形態にかかるゲ
ート側壁部の絶縁膜62は、ゲート側壁部に必要とされ
る耐圧と、メモリセルトランジスタのトンネル酸化膜と
なるゲート絶縁膜との両方の機能を果たすことが必要と
されるため、ゲート絶縁膜の2〜3倍程度の膜厚とす
る。例えば、ゲート絶縁膜が約7〜8nm程度の膜厚を
有する時、ゲート側壁部の絶縁膜62は約20nm程度
とする。また、ゲート側壁部の絶縁膜62は、トンネル
酸化膜として機能することが必要なため、ゲート絶縁膜
と同じ材料であるシリコン酸化膜であることが望まし
い。
The insulating film 62 on the gate side wall portion according to the third embodiment of the present invention has a breakdown voltage required for the gate side wall portion and a gate insulating film to be a tunnel oxide film of the memory cell transistor. Since it is necessary to fulfill both functions, the film thickness is about 2 to 3 times that of the gate insulating film. For example, when the gate insulating film has a thickness of about 7 to 8 nm, the insulating film 62 on the side wall of the gate is about 20 nm. Further, since the insulating film 62 on the gate side wall portion needs to function as a tunnel oxide film, it is desirable that the insulating film 62 be a silicon oxide film made of the same material as the gate insulating film.

【0054】また、本発明の第1乃至第3の実施の形態
にかかる発明は、メモリセルに3値以上の多値情報を記
憶させる場合に限定されず、2値記憶の場合に適用する
ことも可能である。この場合もしきい値電圧分布を所望
の範囲に制御することが可能となる。
Further, the invention according to the first to third embodiments of the present invention is not limited to the case of storing multivalued information of three or more values in the memory cell, but is applied to the case of binary storage. Is also possible. Also in this case, the threshold voltage distribution can be controlled within a desired range.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、メモリセルトランジス
タの浮遊ゲート間を導電材料で埋めこみ所定の電位に固
定することによって、メモリセル間の結合容量による干
渉の影響を小さくすることができるので、しきい値電圧
の分布幅を狭い範囲に制御することができる。
According to the present invention, since the floating gates of the memory cell transistors are filled with a conductive material and fixed at a predetermined potential, the influence of interference due to the coupling capacitance between the memory cells can be reduced. The threshold voltage distribution width can be controlled within a narrow range.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかるNAND型
フラッシュメモリセルアレイの平面図。
FIG. 1 is a plan view of a NAND flash memory cell array according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)図1中のX−X´線断面図。 (b)図1中のY−Y´線断面図。2A is a sectional view taken along line XX ′ in FIG. (B) YY 'sectional view taken on the line in FIG.

【図3】本発明の第1の実施の形態にかかるNAND型
フラッシュメモリの製造工程を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態にかかるNAND型
フラッシュメモリの変形例を示した断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modified example of the NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態にかかるNAND型
フラッシュメモリセルアレイの断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a NAND flash memory cell array according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態にかかるNAND型
フラッシュメモリの製造工程を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of the NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態にかかるNAND型
フラッシュメモリの変形例を示した断面拡大図。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a modified example of the NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施の形態にかかるNAND型
フラッシュメモリのメモリセルトランジスタ部分の断面
拡大図。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a memory cell transistor portion of a NAND flash memory according to a third embodiment of the present invention.

【図9】NAND型フラッシュメモリセルアレイの等価
回路図。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a NAND flash memory cell array.

【図10】従来のNAND型フラッシュメモリセルアレ
イの平面図。
FIG. 10 is a plan view of a conventional NAND flash memory cell array.

【図11】図10中のA−A´線断面図。11 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

【図12】一つのメモリセルに4値の情報を記憶させる
場合のメモリセルトランジスタ(MT)のしきい値電圧
と4値データとの関係を示した図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between threshold voltage of a memory cell transistor (MT) and four-level data when four-level information is stored in one memory cell.

【図13】図10中のB−B´線断面図。13 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.

【図14】図13にかかるメモリセルトランジスタのし
きい値電圧の分布の変化を示した図。
FIG. 14 is a diagram showing changes in the threshold voltage distribution of the memory cell transistor according to FIG.

【図15】従来のメモリセルトランジスタの拡大断面
図。
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a conventional memory cell transistor.

【図16】従来のメモリセルトランジスタの空乏化を示
した断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing depletion of a conventional memory cell transistor.

【図17】メモリセルトランジスタのゲート電圧とセル
電流との関係を示した図。
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a gate voltage of a memory cell transistor and a cell current.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,102…p型半導体基板、 2,103…ゲート絶縁膜、 3,104…浮遊ゲート、 4,105…ゲート間絶縁膜、 5,106…制御ゲート、 6,107…n型拡散層、 7,101…メモリセルトランジスタ、 8…ドレイン側選択トランジスタ、 9…ソース側選択トランジスタ、 10,43…絶縁膜、 11…導電層、 12…ソース領域、 13,34,109…層間絶縁膜、 14,110…ビット線(BL)、 15…素子分離領域、 16…素子領域、 17…ビット線コンタクト、 21,51…シリコン酸化膜、 22,24…ポリシリコン膜、 23…ONO膜、 25…ゲート、 31…ソース線(SS)、 32…ソース線コンタクト、 33…プラグ、 41…サイドウォール、 42…単結晶シリコン層、 52…シリコン窒化膜、 61…不純物、 108選択トランジスタ、 111…第1のメモリセルトランジスタ、 112…第2のメモリセルトランジスタ、 113…側壁絶縁膜、 114…空乏層 1, 102 ... p-type semiconductor substrate, 2, 103 ... Gate insulating film, 3, 104 ... floating gate, 4, 105 ... Insulating film between gates, 5, 106 ... Control gate, 6, 107 ... N-type diffusion layer, 7, 101 ... Memory cell transistor, 8 ... Drain side selection transistor, 9 ... Source side selection transistor, 10, 43 ... Insulating film, 11 ... Conductive layer, 12 ... Source area, 13, 34, 109 ... Interlayer insulating film, 14, 110 ... Bit line (BL), 15 ... Element isolation region, 16 ... Element area, 17 ... Bit line contact, 21, 51 ... Silicon oxide film, 22, 24 ... Polysilicon film, 23 ... ONO film, 25 ... gate, 31 ... Source line (SS), 32 ... Source line contact, 33 ... plug, 41 ... Sidewall, 42 ... Single crystal silicon layer, 52 ... Silicon nitride film, 61 ... impurities, 108 selection transistor, 111 ... First memory cell transistor, 112 ... a second memory cell transistor, 113 ... Side wall insulating film, 114 ... Depletion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 祐司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 合田 晃 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F083 EP02 EP23 EP55 EP56 EP76 ER03 ER22 GA13 GA15 JA04 JA19 JA32 JA35 JA36 JA37 PR25 ZA21 ZA30 5F101 BA29 BA36 BB05 BC01 BD02 BD34 BD47 BE02 BE05 BE07 BF05 BF08 BH11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yuji Takeuchi             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Akira Goda             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office F term (reference) 5F083 EP02 EP23 EP55 EP56 EP76                       ER03 ER22 GA13 GA15 JA04                       JA19 JA32 JA35 JA36 JA37                       PR25 ZA21 ZA30                 5F101 BA29 BA36 BB05 BC01 BD02                       BD34 BD47 BE02 BE05 BE07                       BF05 BF08 BH11

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 この半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された浮
遊ゲートと、この浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介し
て積層された制御ゲートとを有し、前記半導体基板にソ
ース及びドレインが形成された複数のメモリセルトラン
ジスタと、 このメモリセルトランジスタのソースに直列接続された
ソース側選択トランジスタとを具備し、 前記各メモリセルトランジスタの少なくとも浮遊ゲート
間にシールド電極を有することを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置。
1. A semiconductor substrate, a floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a control gate stacked on the floating gate via an inter-gate insulating film, A memory cell transistor having a source and a drain formed on a semiconductor substrate; and a source-side selection transistor connected in series to the source of the memory cell transistor, wherein a shield electrode is provided between at least the floating gates of the memory cell transistors. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
【請求項2】 半導体基板と、この半導体基板上にゲー
ト絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートとこの浮遊ゲー
ト上にゲート間絶縁膜を介して積層された制御ゲートと
からなるゲートを有し、前記半導体基板にソース及びド
レインが形成された複数のメモリセルトランジスタと、 このメモリセルトランジスタのソースに直列接続された
ソース側選択トランジスタと、 前記メモリセルトランジスタ及び前記ソース側選択トラ
ンジスタ上に層間絶縁膜を介して形成されたビット線と
を具備し、 前記各メモリセルトランジスタの前記ゲート間及び前記
ゲート上にシールド電極を有することを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。
2. A gate comprising a semiconductor substrate, a floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a control gate stacked on the floating gate via an inter-gate insulating film. A plurality of memory cell transistors each having a source and a drain formed on the semiconductor substrate; a source-side selection transistor connected in series to the source of the memory cell transistor; and interlayer insulation on the memory cell transistor and the source-side selection transistor. A non-volatile semiconductor memory device comprising: a bit line formed through a film; and a shield electrode between the gates of the memory cell transistors and on the gate.
【請求項3】 半導体基板と、 この半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された浮
遊ゲートと、この浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介し
て積層された制御ゲートとを有し、前記半導体基板にソ
ース及びドレインが形成された複数のメモリセルトラン
ジスタと、 このメモリセルトランジスタのソースに直列接続された
ソース側選択トランジスタと、 前記メモリセルトランジスタを覆うように前記メモリセ
ルトランジスタ間に絶縁膜を介して埋めこまれ、前記ソ
ース側選択トランジスタのソース領域に直接接続された
導電層とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記
憶装置。
3. A semiconductor substrate, a floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a control gate stacked on the floating gate via an inter-gate insulating film, A plurality of memory cell transistors in which a source and a drain are formed on a semiconductor substrate, a source-side selection transistor connected in series to the source of the memory cell transistor, and an insulating film between the memory cell transistors so as to cover the memory cell transistors. And a conductive layer directly connected to the source region of the source side select transistor.
【請求項4】 半導体基板と、 この半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された浮
遊ゲートと、この浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介し
て積層された制御ゲートとを有し、前記半導体基板にソ
ース及びドレインが形成された複数のメモリセルトラン
ジスタと、 このメモリセルトランジスタのソースに直列接続された
ソース側選択トランジスタと、 前記メモリセルトランジスタを覆うように前記メモリセ
ルトランジスタ間に絶縁膜を介して埋めこまれた導電層
と、 この導電層及び前記ソース側選択トランジスタ上に形成
された層間絶縁膜と、 前記導電層上の層間絶縁膜を開口し導電材料が埋めこま
れているプラグと、 前記ソース側選択トランジスタのソース領域上の層間絶
縁膜を開口し導電材料が埋めこまれているコンタクト
と、 前記プラグとコンタクトとを電気的に接続している配線
層とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置。
4. A semiconductor substrate, a floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a control gate stacked on the floating gate via an inter-gate insulating film, A plurality of memory cell transistors in which a source and a drain are formed on a semiconductor substrate, a source-side selection transistor connected in series to the source of the memory cell transistor, and an insulating film between the memory cell transistors so as to cover the memory cell transistors. A conductive layer embedded through the conductive layer, an interlayer insulating film formed on the conductive layer and the source side select transistor, and a plug in which a conductive material is embedded by opening the interlayer insulating film on the conductive layer. And a contact in which a conductive material is embedded by opening an interlayer insulating film on the source region of the source side select transistor, The nonvolatile semiconductor memory device being characterized in that; and a wiring layer electrically connecting the plug contact.
【請求項5】 前記導電層は、ソース電位と同一の電位
を有することを特徴とする請求項3または請求項4記載
の不揮発性半導体記憶装置。
5. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the conductive layer has the same potential as the source potential.
【請求項6】 前記導電層は、基準電位と同一の電位を
有することを特徴とする請求項3または請求項4記載の
不揮発性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the conductive layer has the same potential as a reference potential.
【請求項7】 前記導電層は、不純物が添加されたポリ
シリコン膜、金属膜、ポリサイド膜あるいはタングステ
ンシリサイド膜のいずれかであることを特徴する請求項
3乃至請求項6のいずれか記載の不揮発性半導体記憶装
置。
7. The nonvolatile layer according to claim 3, wherein the conductive layer is any one of a polysilicon film, a metal film, a polycide film, and a tungsten silicide film to which impurities are added. Semiconductor memory device.
【請求項8】 半導体基板と、 この半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された浮
遊ゲートと、この浮遊ゲート上にゲート間絶縁膜を介し
て積層された制御ゲートとを有し、前記半導体基板にソ
ース及びドレインが形成された複数のメモリセルトラン
ジスタと、 このメモリセルトランジスタ間のソース及びドレイン上
に、前記メモリセルとの間に側壁絶縁膜を介して形成さ
れた単結晶シリコン層とを具備したことを特徴とする不
揮発性半導体記憶装置。
8. A semiconductor substrate, a floating gate formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a control gate stacked on the floating gate via an inter-gate insulating film, A plurality of memory cell transistors having a source and a drain formed on a semiconductor substrate; and a single crystal silicon layer formed on the source and the drain between the memory cell transistors with a sidewall insulating film between the memory cells and the memory cells. A non-volatile semiconductor memory device comprising:
【請求項9】 前記単結晶シリコン膜は、ソース及びド
レインと同一の電位を有することを特徴とする請求項8
記載の不揮発性半導体記憶装置。
9. The single crystal silicon film has the same potential as a source and a drain.
The nonvolatile semiconductor memory device described.
【請求項10】 前記単結晶シリコン膜の上部には、前
記ソース及びドレインと同導電型の不純物が拡散されて
いることを特徴とする請求項8または請求項9記載の不
揮発性半導体記憶装置。
10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein an impurity having the same conductivity type as that of the source and the drain is diffused in an upper portion of the single crystal silicon film.
【請求項11】 前記単結晶シリコン膜は、前記浮遊ゲ
ートと同等の膜厚を有することを特徴とする請求項8乃
至請求項10のいずれか記載の不揮発性半導体記憶装
置。
11. The non-volatile semiconductor storage device according to claim 8, wherein the single crystal silicon film has a film thickness equivalent to that of the floating gate.
【請求項12】 前記側壁絶縁膜は、シリコン酸化膜、
あるいはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜で
あることを特徴とする請求項8または請求項9記載の不
揮発性半導体記憶装置。
12. The sidewall insulating film is a silicon oxide film,
10. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 8, which is a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
【請求項13】 前記複数のメモリセルトランジスタ
は、チャネル長方向に隣接するもの同士でソースあるい
はドレインを共有してNAND型メモリセルを構成して
いることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれ
か記載の不揮発性半導体記憶装置。
13. The NAND type memory cell according to claim 1, wherein the plurality of memory cell transistors share a source or a drain with those adjacent to each other in the channel length direction to form a NAND type memory cell. 8. The nonvolatile semiconductor memory device according to any one of items 1 to 5.
【請求項14】 第1導電型の半導体基板上に、絶縁膜
を介して浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜及び制御ゲートが
積層されたメモリセルトランジスタ及び選択トランジス
タのゲートを形成する工程と、 前記ゲートをマスクにして前記半導体基板内に前記半導
体基板と逆導電型の第2導電型の不純物を拡散させメモ
リセルトランジスタ及び選択トランジスタのソース及び
ドレインを形成する工程と、 前記ゲート、ソース及びドレイン上に絶縁膜を形成する
工程と、 前記メモリセルトランジスタのソース側に形成されてい
る前記選択トランジスタのソース上の絶縁膜を除去し、
前記半導体基板を露出させる工程と、 前記絶縁膜上及び前記選択トランジスタのソース上に導
電層を形成する工程とを具備したことを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置の製造方法。
14. A step of forming a gate of a memory cell transistor and a select transistor, in which a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate are stacked on an insulating film of a first conductivity type semiconductor substrate, and the gate. Forming a source and a drain of a memory cell transistor and a select transistor by diffusing an impurity of a second conductivity type opposite to the semiconductor substrate into the semiconductor substrate using the mask as a mask; Forming an insulating film, removing the insulating film on the source of the select transistor formed on the source side of the memory cell transistor,
A method of manufacturing a non-volatile semiconductor memory device, comprising: exposing the semiconductor substrate; and forming a conductive layer on the insulating film and the source of the select transistor.
【請求項15】 第1導電型の半導体基板上に、絶縁膜
を介して浮遊ゲート、 ゲート間絶縁膜及び制御ゲートが積層されたメモリセル
トランジスタ及び選択トランジスタのゲートを形成する
工程と、 前記ゲートをマスクにして前記半導体基板内に前記半導
体基板と逆導電型の第2導電型の不純物を拡散させメモ
リセルトランジスタ及び選択トランジスタのソース及び
ドレインを形成する工程と、 前記メモリセルトランジスタのゲート、ソース及びドレ
イン上に選択的に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上に導電層を形成する工程と、 前記導電層上及び前記選択トランジスタのゲート、ソー
ス及びドレイン上に層間絶縁膜を形成する工程と、 前記導電層上の前記層間絶縁膜を開口しプラグを形成す
る工程と、 前記メモリセルトランジスタのソース側に形成されてい
る前記選択トランジスタのソース上の前記層間絶縁膜を
開口しコンタクトを形成する工程と、 前記プラグと前記コンタクトとを導電材料で埋めこみ、
更に前記プラグと前記コンタクトとを電気的に接続する
工程とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶
装置の製造方法。
15. A step of forming a gate of a memory cell transistor and a select transistor, in which a floating gate, an inter-gate insulating film and a control gate are stacked on an insulating film of a first conductivity type semiconductor substrate, and the gate. Forming a source and a drain of a memory cell transistor and a select transistor by diffusing an impurity of a second conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate into the semiconductor substrate using the mask as a mask, and a gate and a source of the memory cell transistor. And selectively forming an insulating film on the drain, forming a conductive layer on the insulating film, and forming an interlayer insulating film on the conductive layer and on the gate, source and drain of the select transistor. A step of forming a plug by opening the interlayer insulating film on the conductive layer, the memory cell transistor A step of forming the interlayer insulating film forming a contact on the source of the selection transistor formed in the source side of, embedding and the said plug contact with a conductive material,
A method of manufacturing a non-volatile semiconductor memory device, further comprising the step of electrically connecting the plug and the contact.
【請求項16】 前記導電層は、不純物が添加されたポ
リシリコン膜、金属膜、ポリサイド膜あるいはタングス
テンシリサイド膜のいずれかであることを特徴する請求
項14または請求項15記載の不揮発性半導体記憶装置
の製造方法。
16. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 14, wherein the conductive layer is any one of a polysilicon film, a metal film, a polycide film, and a tungsten silicide film to which impurities are added. Device manufacturing method.
【請求項17】 第1導電型の半導体基板上に、ゲート
絶縁膜を介して浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜及び制御ゲ
ートが積層されたメモリセルトランジスタのゲートを形
成する工程と、 前記ゲートをマスクにして前記半導体基板内に前記半導
体基板と逆導電型の第2導電型の不純物を拡散させメモ
リセルトランジスタのソース及びドレインを形成する工
程と、 前記メモリセルトランジスタのゲート、ソース及びドレ
イン上に絶縁膜を形成する工程と、 前記ソース及びドレイン上に形成されている前記絶縁膜
を除去し、前記メモリセルトランジスタの側壁に側壁絶
縁膜を形成すると同時に、前記ソース及びドレインが形
成されている領域の前記半導体基板を露出させる工程
と、 前記ソース及びドレイン上に選択エピタキシャル成長法
により単結晶シリコン層を形成する工程とを具備したこ
とを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
17. A step of forming a gate of a memory cell transistor in which a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate are stacked on a first conductivity type semiconductor substrate via a gate insulating film, and the gate is masked. Forming a source and a drain of the memory cell transistor by diffusing an impurity of a second conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate into the semiconductor substrate, and insulating the gate, the source and the drain of the memory cell transistor. A step of forming a film, removing the insulating film formed on the source and drain, forming a sidewall insulating film on a sidewall of the memory cell transistor, and at the same time, forming a sidewall insulating film on a region where the source and drain are formed. Exposing the semiconductor substrate, and forming a single layer on the source and drain by a selective epitaxial growth method. Method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device characterized by being a step of forming a silicon layer.
【請求項18】 前記単結晶シリコン層は、浮遊ゲート
と同等の膜厚を有することを特徴とする請求項17記載
の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
18. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 17, wherein the single crystal silicon layer has a film thickness equivalent to that of the floating gate.
【請求項19】 前記単結晶シリコン層を形成する工程
の後に、前記単結晶シリコン層の上部に第2導電型の不
純物を添加し拡散させる工程を具備したことを特徴とす
る請求項17または請求項18記載の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法。
19. The method according to claim 17, further comprising: after the step of forming the single crystal silicon layer, adding a second conductivity type impurity to the upper portion of the single crystal silicon layer and diffusing the impurity. Item 19. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to item 18.
【請求項20】 前記単結晶シリコン層を形成させる工
程と同一工程で前記単結晶シリコン層の上部に第2導電
型の不純物を添加し拡散させることを特徴とする請求項
17または請求項18記載の不揮発性半導体記憶装置の
製造方法。
20. The impurity of the second conductivity type is added to the upper portion of the single crystal silicon layer and diffused in the same step as the step of forming the single crystal silicon layer. Non-volatile semiconductor memory device manufacturing method.
【請求項21】 前記側壁絶縁膜は、シリコン酸化膜、
あるいはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜で形
成されることを特徴とする請求項17または請求項18
記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
21. The sidewall insulating film is a silicon oxide film,
Alternatively, it is formed of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
A method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device described.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142571A (en) * 2003-11-05 2005-06-02 Magnachip Semiconductor Ltd Nonvolatile memory element and manufacturing method therefor
JP2007519257A (en) * 2004-01-21 2007-07-12 サンディスク コーポレイション Nonvolatile memory cell using High-K material and inter-gate programming
JP2007526632A (en) * 2004-02-13 2007-09-13 サンディスク コーポレイション Shield plate to limit cross coupling between floating gates
JP2007263681A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Pressure detection device and intake path of internal combustion engine
JP2010515271A (en) * 2006-12-28 2010-05-06 サンディスク コーポレイション Shield plate manufacturing method for reducing field coupling in non-volatile memory
US7763929B2 (en) 2006-01-17 2010-07-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device comprising shield electrode on source and method for manufacturing the same
WO2021005432A1 (en) * 2019-07-05 2021-01-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device and method for producing semiconductor device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142571A (en) * 2003-11-05 2005-06-02 Magnachip Semiconductor Ltd Nonvolatile memory element and manufacturing method therefor
JP4592389B2 (en) * 2003-11-05 2010-12-01 マグナチップセミコンダクター有限会社 Nonvolatile memory device and manufacturing method thereof
JP2007519257A (en) * 2004-01-21 2007-07-12 サンディスク コーポレイション Nonvolatile memory cell using High-K material and inter-gate programming
JP2007526632A (en) * 2004-02-13 2007-09-13 サンディスク コーポレイション Shield plate to limit cross coupling between floating gates
US7763929B2 (en) 2006-01-17 2010-07-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device comprising shield electrode on source and method for manufacturing the same
JP2007263681A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Pressure detection device and intake path of internal combustion engine
JP2010515271A (en) * 2006-12-28 2010-05-06 サンディスク コーポレイション Shield plate manufacturing method for reducing field coupling in non-volatile memory
WO2021005432A1 (en) * 2019-07-05 2021-01-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device and method for producing semiconductor device

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