JP2003347439A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JP2003347439A
JP2003347439A JP2003128039A JP2003128039A JP2003347439A JP 2003347439 A JP2003347439 A JP 2003347439A JP 2003128039 A JP2003128039 A JP 2003128039A JP 2003128039 A JP2003128039 A JP 2003128039A JP 2003347439 A JP2003347439 A JP 2003347439A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high integration and high reliability by eliminating variation in the memory cell characteristics due to misalignment. <P>SOLUTION: In the semiconductor memory where a plurality of memory cells are formed while being arranged on a semiconductor substrate, an isolation trench is made at least in a part of the semiconductor substrate between respective memory cells, a part of the isolation trench is filled with an insulating film for isolation and the remainder of the isolation trench is filled with a conductive film, at least a part of the side face of the isolation trench filled with the conductive film is a part of the tunnel part of a memory cell transistor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、MOS構造の半導
体記憶装置に係わり、特に浮遊ゲート(電荷蓄積層)と
制御ゲートを有する不揮発性半導体記憶装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor memory device having a MOS structure, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate (charge storage layer) and a control gate.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性メモリの分野で、浮遊ゲートを
有するMOSFET構造のメモリセルを用いた電気的書
替え可能な不揮発性メモリ装置は、EEPROMとして
知られている。この種のEEPROMのメモリアレイ
は、互いに交差する行線と列線の各交点にメモリセルを
配置して構成される。実際のパターン上では、二つのメ
モリセルのドレインを共通にし、ここに列線がコンタク
トするようにしてコンタクト部のセル占有面積をできる
だけ小さくしている。しかし、このようにしても、二つ
のメモリセルの共通ドレイン毎に列線とのコンタクト部
を必要とし、このコンタクト部がセル占有面積の大きい
部分を占めている。
2. Description of the Related Art In the field of nonvolatile memory, an electrically rewritable nonvolatile memory device using a memory cell having a MOSFET structure having a floating gate is known as an EEPROM. A memory array of this type of EEPROM is configured by arranging a memory cell at each intersection of a row line and a column line that cross each other. On an actual pattern, the drains of the two memory cells are made common, and the column lines are brought into contact with each other so that the cell occupation area of the contact portion is made as small as possible. However, even in this case, a contact portion with the column line is required for each common drain of the two memory cells, and this contact portion occupies a large area of the cell.

【0003】これに対して最近、メモリセルを直列接続
してNANDセルを構成し、コンタクト部を大幅に減ら
すことを可能としたEEPROMが提案されている。こ
のNANDセルでは、一括して浮遊ゲートから電子を放
出する全面消去(一括消去)を行った後、選択されたメ
モリセルだけについて、浮遊ゲートに電子を注入させる
書込みを行う。全面消去時には、制御ゲートを“L”レ
ベルにして、ウエルは“H”レベルにする。選択書込み
では、ソース側のセルからドレイン側のセルへと順番に
書込んで行く。その場合、選択されたセルの電位は、ド
レインが“L”レベルから中間レベル、制御ゲートは
“H”レベルとなり、これにより浮遊ゲートに基板から
電子が注入される。
On the other hand, recently, there has been proposed an EEPROM in which memory cells are connected in series to form a NAND cell and the number of contacts can be greatly reduced. In this NAND cell, after performing the entire erasure (batch erasure) of emitting electrons from the floating gate in a lump, writing for injecting electrons into the floating gate is performed only in the selected memory cell. At the time of full erasing, the control gate is set to the "L" level and the well is set to the "H" level. In the selective writing, writing is performed in order from the cell on the source side to the cell on the drain side. In this case, the potential of the selected cell is changed from the "L" level to the intermediate level at the drain and the "H" level at the control gate, whereby electrons are injected into the floating gate from the substrate.

【0004】選択されたセルよりもドレイン側にある非
選択セルでは、ドレインに印加された電位を選択された
セルまで伝達するために、制御ゲートの電位をドレイン
に印加する電位と同程度にする必要がある。何故なら、
ドレインに印加された電圧は、制御ゲートに印加された
電圧からセルのしきい値電圧を差引いた電圧までしかソ
ース側に伝達されないからである。
In a non-selected cell located on the drain side of the selected cell, the potential of the control gate is made substantially equal to the potential applied to the drain in order to transmit the potential applied to the drain to the selected cell. There is a need. Because,
This is because the voltage applied to the drain is transmitted to the source only up to a voltage obtained by subtracting the threshold voltage of the cell from the voltage applied to the control gate.

【0005】ところが、従来提案されているNANDセ
ルでは、浮遊ゲートがチャネル領域を横切って配設され
ているため、セルのしきい値電圧は浮遊ゲートの電位に
よって一義的に決定される。従って、読出し時に、非選
択セルの制御ゲートに印加する電圧(通常Vcc)よりも
セルのしきい値電圧が高くなった場合は、非選択セルは
ONせず、選択セルのデータは読出せない。
However, in the conventionally proposed NAND cell, since the floating gate is arranged across the channel region, the threshold voltage of the cell is uniquely determined by the potential of the floating gate. Therefore, when the threshold voltage of the cell becomes higher than the voltage (normally Vcc) applied to the control gate of the non-selected cell at the time of reading, the non-selected cell is not turned on and the data of the selected cell cannot be read. .

【0006】図14に、この場合のメモリセルのしきい
値分布を示す。読出し時、非選択セルの制御ゲ−ト(C
G)にVcc=4.5〜5.5Vを印加し、書込み側,消
去側両方のメモリセルをONさせる。もし、書込み側の
メモリセルしきい値がVccより高くなる(例えば6V)
と、選択セルはONせずに読出せない。
FIG. 14 shows a threshold voltage distribution of the memory cell in this case. At the time of reading, the control gate (C
G) is applied with Vcc = 4.5-5.5 V to turn on both the write side and erase side memory cells. If the write-side memory cell threshold becomes higher than Vcc (for example, 6 V)
, The selected cell is not turned on and cannot be read.

【0007】このようにメモリセルのしきい値電圧が浮
遊ゲート電位で決定されると、書込みを行った時のしき
い値電圧のバラツキの結果、あるメモリセルのしきい値
電圧が高くなり、読出しを行う時の非選択セルの制御ゲ
ート電圧ではメモリセルがONできなくなる可能性が生
じる。
When the threshold voltage of a memory cell is determined by the floating gate potential in this way, the threshold voltage of a certain memory cell increases as a result of variations in the threshold voltage at the time of writing. There is a possibility that the memory cell cannot be turned on by the control gate voltage of the non-selected cell at the time of reading.

【0008】そこで従来、図11〜13に平面図,等価
回路図及び断面図を示すようなNANDセルが提案され
ている。即ち、素子分離領域2により分離された基板1
の領域には、ソ−ス・ドレインを構成する拡散層7が形
成されていると共に、第1のゲ−ト絶縁膜32 を介して
浮遊ゲート4(41 〜44 )、第2のゲ−ト絶縁膜3 1
及び第3のゲ−ト絶縁膜33 を介して制御ゲ−ト6(6
1 〜64 )が設けられ、層間絶縁膜8を介してビット線
9が配置されている。このNANDセルは、浮遊ゲート
4がチャネル部の一部にかかった構造を有しており、浮
遊ゲート4がチャネル領域を完全に横切っていない状
態、即ちチャネル領域をそのチャネル幅方向に関して部
分的に覆う状態とし、覆っていない部分に図11,12
に示すトランジスタ(T1 〜T4 )を形成し、メモリセ
ルの正方向のしきい値電圧がこの浮遊ゲート4が覆って
いないチャネル領域部分で決定されるようにしたことを
特徴としている。
Conventionally, FIGS.
A NAND cell as shown in a circuit diagram and a sectional view has been proposed.
ing. That is, the substrate 1 separated by the element isolation region 2
The diffusion layer 7 forming the source / drain is formed in the region of FIG.
And the first gate insulating film 3TwoThrough
Floating gate 4 (41~ 4Four), Second gate insulating film 3 1
And a third gate insulating film 3ThreeThrough the control gate 6 (6
1~ 6Four) Are provided, and a bit line is
9 are arranged. This NAND cell has a floating gate
4 has a structure that extends over a part of the channel portion.
The state that the play gate 4 does not completely cross the channel region
State, that is, the channel region is divided with respect to the channel width direction.
11 and 12 in the uncovered part.
Transistor (T1~ TFour) Form the memory cell
The threshold voltage of the floating gate 4
Not be determined by the part of the channel region
Features.

【0009】しかしながら、このセルでは次のような問
題がある。即ち、素子領域と浮遊ゲートの合わせずれが
生じると素子特性が大きく変化するという問題がある。
図11及び図13(a)に示すように、素子領域と浮遊
ゲートの合わせずれにより浮遊ゲート4とゲート絶縁膜
2 とのオーバーラップxが変化してしまい、このxの
変化により、浮遊ゲート部分のメモリセルの特性、特に
カップリング比が変化し、それによって書込み電圧,読
出し電流が大きく変化する。また、浮遊ゲートで覆って
いない部分のTr(図11,12でT1 〜T4 )の特性
もバラつき、この合わせずれのため、全体としてメモリ
セルの特性が大きく変化してしまう。
However, this cell has the following problem. In other words, there is a problem that when the misalignment between the element region and the floating gate occurs, the element characteristics greatly change.
As shown in FIG. 11 and FIG. 13 (a), the cause overlap x is the change in the floating gate 4 and the gate insulating film 3 2 by misalignment of the element region and the floating gate, by a change in the x, floating gates The characteristics of the memory cells in particular, especially the coupling ratio, change, whereby the write voltage and read current change significantly. In addition, the characteristics of Tr (T 1 to T 4 in FIGS. 11 and 12) in the portion not covered by the floating gate also vary, and due to the misalignment, the characteristics of the memory cell as a whole largely change.

【0010】また、高集積化に伴ってチャネル幅を小さ
くすると、この合わせずれはさらに大きくなり、メモリ
セルの特性に影響を与える。このため、高集積化,微細
化すると、この合わせずれの問題はさらに顕在化し、高
集積化,微細化の妨げになっていた。さらに、この合わ
せずれの問題は、NANDセルに限らずNORセルに関
しても同様に言えることである。
Further, when the channel width is reduced in accordance with the high integration, the misalignment is further increased, which affects the characteristics of the memory cell. For this reason, when the degree of integration and miniaturization are increased, the problem of misalignment becomes more apparent, which has hindered the degree of integration and miniaturization. Further, the problem of the misalignment can be similarly applied not only to the NAND cell but also to the NOR cell.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の浮
遊ゲートがチャネル部の一部にかかるメモリセルでは、
浮遊ゲートと素子領域の合わせずれにより、メモリセル
の特性が大きく変化するという問題があった。さらに、
微細化に伴いこの問題は大きくなり、微細化を妨げる大
きな要因になっている。
As described above, in the conventional memory cell in which the floating gate partially covers the channel portion,
There has been a problem that the misalignment between the floating gate and the element region greatly changes the characteristics of the memory cell. further,
This problem increases with miniaturization, and is a major factor hindering miniaturization.

【0012】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、合わせずれによるメモ
リセル特性のバラツキをなくし、高集積化,高信頼化を
はかり得る半導体記憶装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to eliminate variations in memory cell characteristics due to misalignment and achieve high integration and high reliability. Is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】(構成)上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。
(Structure) In order to solve the above-mentioned problem, the present invention employs the following structure.

【0014】即ち本発明は、半導体基板上に複数のメモ
リセルが配列形成され、各メモリセル間の少なくとも一
部の半導体基板に、該メモリセルを構成するセルトラン
ジスタのチャネル長方向に沿って素子分離用溝が形成さ
れ、この素子分離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋め
込まれ、かつ素子分離用溝の残部が導電性膜で埋め込ま
れた半導体記憶装置であって、前記導電性膜で埋め込ま
れた前記素子分離用溝の側面の少なくとも一部をトラン
ジスタのチャネル部の一部とし、そのしきい値を選択さ
れた前記セルトランジスタのゲート電極に印加する読出
し電圧よりも高く設定したことを特徴とする。
That is, according to the present invention, a plurality of memory cells are arrayed and formed on a semiconductor substrate, and an element is provided on at least a part of the semiconductor substrate between the memory cells along a channel length direction of a cell transistor constituting the memory cell. A semiconductor memory device in which an isolation groove is formed, a part of the element isolation groove is embedded with an element isolation insulating film, and the remaining part of the element isolation groove is embedded with a conductive film. At least a part of the side surface of the element isolation trench buried with a film was set as a part of a channel portion of the transistor, and a threshold value thereof was set higher than a read voltage applied to a gate electrode of the selected cell transistor. It is characterized by the following.

【0015】また本発明は、半導体基板上に第1の絶縁
膜を介して第1の導電層が、この第1の導電層上に第2
の絶縁膜を介して第2の導電層がそれぞれ形成されてな
るメモリセルを複数個接続しマトリックス状に配設して
メモリアレイを構成してなり、前記メモリセルの分離領
域の少なくとも一部の半導体基板に、該メモリセルを構
成するセルトランジスタのチャネル長方向に沿って素子
分離用溝が形成され、この素子分離用溝の一部が素子分
離用絶縁膜で埋め込まれ、かつ素子分離用溝の残部が前
記第2の導電層で埋め込まれた不揮発性半導体記憶装置
であって、前記第1の導電層は、基板表面の第1のチャ
ネル領域をチャネル幅方向に少なくとも部分的に覆い、
前記第1の導電層を電荷蓄積層、第2の導電層を制御ゲ
−トとする2準位のメモリセルを構成し、前記第2の導
電層で埋め込まれた前記素子分離用溝の側面の少なくと
も一部を第2のチャネル領域の一部とし、前記第2の導
電層をゲ−トとするトランジスタを構成し、前記第2の
導電層をゲートとするトランジスタのしきい値電圧を、
読出し時に選択された前記制御ゲートに印加する電圧よ
りも高くしたことを特徴とする。
Further, according to the present invention, a first conductive layer is provided on a semiconductor substrate via a first insulating film, and a second conductive layer is provided on the first conductive layer.
A memory array is formed by connecting a plurality of memory cells each having a second conductive layer formed thereon through an insulating film and arranging them in a matrix, and forming at least a part of an isolation region of the memory cells. An element isolation groove is formed in a semiconductor substrate along a channel length direction of a cell transistor constituting the memory cell, a part of the element isolation groove is buried with an element isolation insulating film, and the element isolation groove is formed. Is a non-volatile semiconductor memory device in which the remaining portion is embedded with the second conductive layer, wherein the first conductive layer at least partially covers a first channel region on a substrate surface in a channel width direction;
Forming a two-level memory cell having the first conductive layer as a charge storage layer and the second conductive layer as a control gate, wherein a side surface of the element isolation trench buried with the second conductive layer; At least a part of the second channel region, a transistor using the second conductive layer as a gate, and a threshold voltage of the transistor using the second conductive layer as a gate,
It is characterized in that the voltage is higher than the voltage applied to the control gate selected at the time of reading.

【0016】また本発明は、半導体基板上に第1の絶縁
膜を介して第1の導電層が、この第1の導電層上に第2
の絶縁膜を介して第2の導電層がそれぞれ形成されてな
るメモリセルを複数個接続しマトリックス状に配設して
メモリアレイを構成してなり、前記メモリセルの分離領
域の少なくとも一部の半導体基板に、該メモリセルを構
成するセルトランジスタのチャネル長方向に沿って素子
分離用溝が形成され、この素子分離用溝の一部が素子分
離用絶縁膜で埋め込まれ、かつ素子分離用溝の残部が前
記第2の導電層で埋め込まれた不揮発性半導体記憶装置
であって、前記第1の導電層は、基板表面の第1のチャ
ネル領域をチャネル幅方向に少なくとも部分的に覆い、
前記第1の導電層を電荷蓄積層、第2の導電層を制御ゲ
−トとし、2準位以上のn個の準位を記憶するメモリセ
ルを構成し、前記第2の導電層で埋め込まれた前記素子
分離用溝の側面の少なくとも一部を第2のチャネル領域
の一部とし、前記第2の導電層をゲ−トとするトランジ
スタを構成し、前記第2の導電層をゲートとするトラン
ジスタのしきい値電圧を、しきい値の低い方からn−1
番目とn番目の準位を判定する読出し時に選択された前
記制御ゲートに印加する電圧よりも高くしたことを特徴
とする。
Further, according to the present invention, a first conductive layer is provided on a semiconductor substrate via a first insulating film, and a second conductive layer is provided on the first conductive layer.
A memory array is formed by connecting a plurality of memory cells each having a second conductive layer formed thereon through an insulating film and arranging them in a matrix, and forming at least a part of an isolation region of the memory cells. An element isolation groove is formed in a semiconductor substrate along a channel length direction of a cell transistor constituting the memory cell, a part of the element isolation groove is buried with an element isolation insulating film, and the element isolation groove is formed. Is a non-volatile semiconductor memory device in which the remaining portion is embedded with the second conductive layer, wherein the first conductive layer at least partially covers a first channel region on a substrate surface in a channel width direction;
The first conductive layer is a charge storage layer, the second conductive layer is a control gate, and a memory cell for storing at least n levels of n levels is formed and buried with the second conductive layer. Forming a transistor in which at least a part of the side surface of the device isolation groove is a part of a second channel region and using the second conductive layer as a gate, wherein the second conductive layer is a gate. The threshold voltage of the transistor to be changed from the lower threshold to n−1
The voltage is higher than the voltage applied to the control gate selected at the time of reading to determine the nth and nth levels.

【0017】(作用)本発明の半導体記憶装置によれ
ば、半導体基板に形成された素子分離溝の側面をトラン
ジスタのチャネルとして用い、基板表面を浮遊ゲートを
介してメモリセルとして構成しているために、基板表面
の浮遊ゲートで覆われない部分をチャネルとする従来の
メモリセルのように、合わせずれによる特性のバラツキ
を生じることがなく、均一な特性を有するメモリセルを
得ることができる。
(Operation) According to the semiconductor memory device of the present invention, the side surface of the element isolation groove formed in the semiconductor substrate is used as a channel of a transistor, and the substrate surface is configured as a memory cell via a floating gate. In addition, unlike a conventional memory cell in which a portion of the substrate surface not covered by the floating gate has a channel, a memory cell having uniform characteristics can be obtained without causing variations in characteristics due to misalignment.

【0018】また、溝の側面をチャネルとして用いてい
るため、メモリセルの面積を増加させることなく、微細
なメモリを形成することができ、低コスト化を図ること
が可能である。
Further, since the side surface of the groove is used as a channel, a fine memory can be formed without increasing the area of the memory cell, and the cost can be reduced.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0020】図1〜図3は、本発明の実施形態に係わる
不揮発性半導体記憶装置(NAND型EEPROM)を
説明するためのもので、図1は2つのNANDセル部分
を示す平面図、図2は図1の矢視A−A′断面図(メモ
リセル部分)、図3は図1の矢視B−B′断面図であ
る。なお、図1において、M(M1 〜M8 )はメモリセ
ル、S(S1 ,S2 )は選択トランジスタをそれぞれ示
している。
1 to 3 illustrate a nonvolatile semiconductor memory device (NAND type EEPROM) according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view showing two NAND cell portions, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. 1 (memory cell portion), and FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB' of FIG. In FIG. 1, M (M 1 to M 8 ) denotes a memory cell, and S (S 1 , S 2 ) denotes a selection transistor.

【0021】図1〜3において、n型シリコン基板10
には素子分離用溝(トレンチ)11が設けられ、この素
子分離用溝(トレンチ)11には、絶縁膜12が埋め込
まれている。n型シリコン基板10の表面には第1のゲ
ート絶縁膜(トンネル酸化膜)13が形成され、このゲ
ート絶縁膜13上には、第1層導電膜からなる第1のゲ
ート電極(浮遊ゲ−ト)30(301 〜308 )が形成
されている。また、更に、第2のゲート絶縁膜を介し
て、トレンチ内を埋め込むように第2層導電膜からなる
第2のゲート電極(制御ゲ−ト)29が設けられ、その
上には層間絶縁膜24が形成されている。なお、参照数
字17は素子分離領域、18は素子領域、23はソース
・ドレイン拡散層をそれぞれ示している。
1 to 3, an n-type silicon substrate 10
Is provided with an element isolation groove (trench) 11, and an insulating film 12 is buried in the element isolation groove (trench) 11. A first gate insulating film (tunnel oxide film) 13 is formed on the surface of the n-type silicon substrate 10, and a first gate electrode (floating gate) made of a first conductive film is formed on the gate insulating film 13. g) 30 (30 1 to 30 8) is formed. Further, a second gate electrode (control gate) 29 made of a second conductive film is provided so as to fill the trench via the second gate insulating film, and an interlayer insulating film is provided thereon. 24 are formed. Reference numeral 17 denotes an element isolation region, 18 denotes an element region, and 23 denotes a source / drain diffusion layer.

【0022】以上のように、本実施形態では、基板表面
にトンネル酸化膜13を介して浮遊ゲート30、及び制
御ゲート29が形成され、素子分離に用いている溝の側
面を覆う制御ゲート29をゲート電極として含むトラン
スファートランジスタとしている。このような構造によ
り、合わせずれによるメモリセルの特性変化は抑制され
るようになっている。また、本実施形態に係わるメモリ
セルにおいては、浮遊ゲートの側壁部も浮遊ゲートと制
御ゲート間の容量として利用するために、カップリング
比を大きくでき、かつゲート幅との兼ね合いによりカッ
プリング比を制御することが出来るという特徴を有す
る。
As described above, in the present embodiment, the floating gate 30 and the control gate 29 are formed on the substrate surface via the tunnel oxide film 13, and the control gate 29 covering the side surface of the trench used for element isolation is formed. The transfer transistor is included as a gate electrode. With such a structure, a change in characteristics of the memory cell due to misalignment is suppressed. Further, in the memory cell according to the present embodiment, since the side wall of the floating gate is also used as the capacitance between the floating gate and the control gate, the coupling ratio can be increased, and the coupling ratio can be increased in consideration of the gate width. It has the characteristic that it can be controlled.

【0023】図4に、図1〜3に示すNANDセルの等
価回路の一例を示す。図4は、4つのセルを直列につな
いだものである。T1 〜T4 はトレンチ分離の側面をチ
ャネルとするトランスファートランジスタ、M1 〜M4
は基板上に形成したフローティングゲートを有するメモ
リセル部である。
FIG. 4 shows an example of an equivalent circuit of the NAND cell shown in FIGS. FIG. 4 shows four cells connected in series. T 1 to T 4 are transfer transistors each having the side surface of the trench isolation as a channel, and M 1 to M 4
Denotes a memory cell portion having a floating gate formed on a substrate.

【0024】図1〜3に示すNANDセルの各部の動作
電圧は、下記の(表1)の通りである。
The operating voltage of each part of the NAND cell shown in FIGS. 1 to 3 is as shown in the following (Table 1).

【0025】[0025]

【表1】 本実施形態のメモリセルのしきい値分布について、図1
5に示す。メモリセルのしきい値(浮遊ゲ−ト部のしき
い値)は、非選択ゲ−トに印加するVcc以上になっても
メモリセルのTr(T1 〜T4 )部がON状態になるた
め(T1 〜T4のしきい値は0〜4V程度)、しきい値
を0.5〜3.5Vの範囲に入れる必要はない。図15
では、書込み後は約1〜7Vの範囲に入っている。
[Table 1] FIG. 1 shows the threshold distribution of the memory cell according to the present embodiment.
It is shown in FIG. Of memory cell threshold (floating gate - DOO portion of threshold), the unselected gates - Tr (T 1 through T 4) of the memory cell even if the above Vcc is applied to the bets is turned ON For this reason (the threshold value of T 1 to T 4 is about 0 to 4 V), it is not necessary to set the threshold value in the range of 0.5 to 3.5 V. FIG.
Then, after writing, it is in the range of about 1 to 7V.

【0026】T1 〜T4 部のしきい値は、以下のような
範囲に設定される。しきい値の下限は、読出す時の選択
された制御ゲートに印加される電圧で決まる。この場合
は0Vである。しきい値の上限は、読出す時の非選択の
制御ゲートに印加される電圧で決まる。この場合は4.
5〜5.5Vである。即ち、しきい値を0〜4.5Vの
範囲に設定しなければならない。
The threshold values of the parts T 1 to T 4 are set in the following ranges. The lower limit of the threshold is determined by the voltage applied to the selected control gate when reading. In this case, it is 0V. The upper limit of the threshold value is determined by the voltage applied to the unselected control gate at the time of reading. In this case, 4.
5 to 5.5V. That is, the threshold value must be set in the range of 0 to 4.5V.

【0027】次に、本実施形態のメモリセルの製造工程
について、図5を参照して説明する。なお、これらの図
は、図1の矢視A−A′断面に相当している。
Next, the manufacturing process of the memory cell of this embodiment will be described with reference to FIG. These drawings correspond to the cross section taken along the line AA 'in FIG.

【0028】まず、図5(a)に示すように、例えばn
型シリコン基板(図示せず)に、例えば表面硼素濃度1
×1016cm-3のpウエル40を形成し、ゲートが形成
される領域にしきい値を調節するために適当なチャネル
インプラを行う。続いて、pウエル40の表面に、例え
ば10nmの厚さの熱酸化膜(ゲート絶縁膜)13を形
成し、ゲート電極として第1層多結晶シリコン膜30を
例えば400nmの厚さに堆積する。次いで、多結晶シ
リコン膜30上に酸化膜(図示せず)を例えば18nm
の厚さに形成した後、その上にトレンチRIE時のマス
クとなる酸化膜19をCVD法により例えば350nm
の厚さに堆積する。
First, for example, as shown in FIG.
For example, a surface silicon concentration of 1
A p-well 40 of × 10 16 cm -3 is formed, and an appropriate channel implantation is performed in a region where a gate is formed to adjust a threshold value. Subsequently, a thermal oxide film (gate insulating film) 13 having a thickness of, for example, 10 nm is formed on the surface of the p-well 40, and a first-layer polycrystalline silicon film 30 is deposited to have a thickness of, for example, 400 nm as a gate electrode. Next, an oxide film (not shown) is formed on the polycrystalline silicon film 30 by, for example, 18 nm.
After that, an oxide film 19 serving as a mask at the time of trench RIE is formed thereon by a CVD method to a thickness of, for example, 350 nm.
Deposited to a thickness of

【0029】次いで、図5(b)に示すように、フォト
リソグラフィ工程により素子分離領域形成のためのレジ
ストのパターニングを行った後、このレジストパタ−ン
(図示せず)をマスクとして用いてCVD酸化膜19、
多結晶シリコン膜30、ゲート酸化膜13を異方性エッ
チングにより選択エッチングし、更にpウエル40表面
を異方性エッチングにより選択エッチングして、素子分
離用溝(トレンチ)11を形成する。このときのエッチ
ングは、レジストパタ−ンをマスクとして用いてCVD
酸化膜19からシリコン基板10までをエッチングし、
最後にレジストパタ−ンを剥離してもよいし、レジスト
パタ−ンをマスクとして用いてCVD酸化膜19をエッ
チングした後にレジストパタ−ンを剥離し、CVD酸化
膜19をマスクとして用いて多結晶シリコン膜30、ゲ
ート酸化膜13、シリコン基板10をエッチングしても
よい。
Next, as shown in FIG. 5B, after patterning a resist for forming an element isolation region by a photolithography process, CVD oxidation is performed using this resist pattern (not shown) as a mask. Membrane 19,
The polycrystalline silicon film 30 and the gate oxide film 13 are selectively etched by anisotropic etching, and the surface of the p well 40 is selectively etched by anisotropic etching to form an element isolation trench (trench) 11. At this time, the etching is performed by CVD using a resist pattern as a mask.
Etching from the oxide film 19 to the silicon substrate 10,
Finally, the resist pattern may be stripped, or the resist pattern may be stripped after etching the CVD oxide film 19 using the resist pattern as a mask, and the polycrystalline silicon film 30 may be stripped using the CVD oxide film 19 as a mask. The gate oxide film 13 and the silicon substrate 10 may be etched.

【0030】次いで、トレンチ形成時に発生したダメー
ジを除去するために、例えば窒素雰囲気或いは不活性ガ
ス雰囲気中で熱処理を行い、またゲート酸化膜13のエ
ッジを保護する意味も含めて、例えば塩化水素或いは水
蒸気を含む酸化雰囲気中でトレンチ側壁部を熱酸化す
る。ここで、フィールド反転を防止するためにトレンチ
の側壁或いはトレンチの底に不純物を注入してもよい。
Next, in order to remove the damage generated at the time of forming the trench, a heat treatment is performed in, for example, a nitrogen atmosphere or an inert gas atmosphere. The trench side wall is thermally oxidized in an oxidizing atmosphere containing water vapor. Here, an impurity may be implanted into the side wall of the trench or the bottom of the trench to prevent field inversion.

【0031】その後、図5(c)に示すように、トレン
チを埋め込むように、例えばTEOSガスを用いたCV
D法により、SiO2 膜12を例えば1000nmの厚
さに堆積する。次いで、多結晶シリコン膜30が露出
し、トレンチの側壁のSi基板の一部が露出するまで、
酸化膜12をRIEによりエッチバックする。このと
き、多結晶シリコン膜30がエッチバックのストッパと
して働く。このエッチバックには、レジストを用いたエ
ッチバックの技術を用いてもよいし、またポリッシング
を用いてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, a CV using TEOS gas is
By the method D, the SiO 2 film 12 is deposited to a thickness of, for example, 1000 nm. Next, until the polycrystalline silicon film 30 is exposed and a part of the Si substrate on the side wall of the trench is exposed.
The oxide film 12 is etched back by RIE. At this time, the polycrystalline silicon film 30 functions as an etch-back stopper. For this etch back, an etch back technique using a resist may be used, or polishing may be used.

【0032】次に、多結晶シリコン膜30に例えば燐の
ドーピングを行い、多結晶シリコン膜30の燐濃度を1
×1020cm-3とする。この多結晶シリコンのドーピン
グは多結晶シリコン膜30を堆積した直後に行ってもよ
い。次いで、例えばB(ボロン)を30keV,1×1
13cm-2斜め60度からイオン注入し、トレンチ側壁
部のしきい値を例えば2Vになるようにする。さらに、
多結晶シリコン膜30上及びトレンチ側壁部にシリコン
酸化膜或いはONO等の酸化膜31を、例えば20nm
の厚さに形成する。このとき、例えば850〜900℃
のドライO2 中で熱酸化すると、多結晶シリコン上には
約10〜20nm厚形成されるが、トレンチ側壁部では
約40nm厚の酸化膜が成長する。この膜は、浮遊ゲー
ト上では制御ゲートとの間の容量膜として働き、トレン
チ側壁部では、トランスファートランジスタのゲート絶
縁膜になる。
Next, the polycrystalline silicon film 30 is doped with, for example, phosphorus, so that the polycrystalline silicon film 30 has a phosphorus concentration of 1%.
× 10 20 cm -3 . This polycrystalline silicon doping may be performed immediately after the polycrystalline silicon film 30 is deposited. Next, for example, B (boron) is supplied at 30 keV, 1 × 1.
Ion implantation is performed at an angle of 0 13 cm -2 at an oblique angle of 60 degrees so that the threshold value at the side wall of the trench is, for example, 2V. further,
A silicon oxide film or an oxide film 31 such as ONO is formed on the polycrystalline silicon film 30 and on the side walls of the trench by, for example, 20 nm.
Formed to a thickness of At this time, for example, 850 to 900 ° C.
When thermal oxidation in a dry O 2 for, although on the polycrystalline silicon is approximately 10~20nm thickness forming an oxide film of approximately 40nm thick trench sidewall portion is grown. This film functions as a capacitance film between the floating gate and the control gate, and serves as a gate insulating film of the transfer transistor on the side wall of the trench.

【0033】次いで、図6(a)に示すように、セル部
には制御ゲートとなる第2層多結晶シリコン膜29を、
周辺部にはゲート電極となる第2層多結晶シリコン膜
を、例えば200nmの厚さに堆積する。
Next, as shown in FIG. 6A, a second layer polycrystalline silicon film 29 serving as a control gate is formed in the cell portion.
A second-layer polycrystalline silicon film serving as a gate electrode is deposited to a thickness of, for example, 200 nm in the peripheral portion.

【0034】次いで、図6(b)に示すように、ワード
線方向のライン状レジストパターンをマスクとして用い
て、第2層多結晶シリコン膜29(20)、酸化膜3
1、第1層多結晶シリコン膜30(15)をRIEによ
り選択エッチングし、ワード線方向にメモリセル及び選
択トランジスタを分離する。そして、ソース・ドレイン
拡散層を形成し、全面をCVD酸化膜で覆い、コンタク
ト孔を開けてAl膜によりビット線28を配設すること
によりメモリセルが完成する。
Next, as shown in FIG. 6B, the second-layer polycrystalline silicon film 29 (20) and the oxide film 3 are formed using the linear resist pattern in the word line direction as a mask.
1. The first layer polycrystalline silicon film 30 (15) is selectively etched by RIE to separate a memory cell and a select transistor in the word line direction. Then, a source / drain diffusion layer is formed, the entire surface is covered with a CVD oxide film, a contact hole is opened, and a bit line 28 is provided with an Al film, thereby completing a memory cell.

【0035】次に、他の実施形態に係わるメモリセルに
ついて、図7を説明する。
Next, FIG. 7 will be described with respect to a memory cell according to another embodiment.

【0036】図7(a)に示す例では、トレンチ素子分
離(溝)に埋め込まれたSiO2 膜を、トレンチ1つお
きに深くエッチングし、溝の側壁Tr(トランスファー
トランジスタ)のチャネル部を形成する。このように制
御ゲ−ト30の片側のみSiO2 膜を深くエッチングす
ることで、両側を深くエッチングする場合に比べ、トラ
ンスファートランジスタのチャネル幅は制御性がさらに
向上する。
In the example shown in FIG. 7A, the SiO 2 film buried in the trench isolation (groove) is deeply etched every other trench to form a channel portion of the trench Tr (transfer transistor). I do. By deeply etching the SiO 2 film on only one side of the control gate 30 in this way, the controllability of the channel width of the transfer transistor is further improved as compared with the case where both sides are deeply etched.

【0037】図7(b)に示す例では、トレンチ素子分
離(溝)に埋め込まれたSiO2 膜の幅方向の約半分を
深くエッチングしている。図のように、SiO2 膜の幅
方向の約半分をトレンチの底までエッチングすること
で、チャネル幅はさらに制御性が向上する。
In the example shown in FIG. 7B, about half of the width direction of the SiO 2 film embedded in the trench isolation (groove) is deeply etched. As shown in the figure, by etching about half of the width direction of the SiO 2 film to the bottom of the trench, the controllability of the channel width is further improved.

【0038】次に、本発明の更に他の実施形態について
説明する。
Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0039】以上の実施形態に係わるメモリセルでは、
浮遊ゲートと制御ゲートとの間の絶縁膜と、トランスフ
ァートランジスタのゲート絶縁膜とを同時に形成してい
たが、この実施形態では、それらを別々に形成してい
る。
In the memory cell according to the above embodiment,
Although the insulating film between the floating gate and the control gate and the gate insulating film of the transfer transistor are formed at the same time, in this embodiment, they are formed separately.

【0040】図8(a)(b)までの工程は、図5
(a)(b)と同じ工程であるので、説明を省略する。
本実施形態では、トレンチを埋めこんだCVDSiO2
膜の12のエッチバック工程が異なる。即ち、図8
(c)に示すように、エッチバックRIEを多結晶シリ
コン膜30の側壁で止めるようにRIEを調節する。
The steps up to FIGS. 8A and 8B are described in FIG.
Since these steps are the same as steps (a) and (b), the description is omitted.
In the present embodiment, the CVD SiO 2 buried in the trench is used.
The twelve etch-back steps of the membrane are different. That is, FIG.
As shown in (c), the RIE is adjusted so that the etch-back RIE is stopped at the side wall of the polycrystalline silicon film 30.

【0041】次いで、図9(a)に示すように、浮遊ゲ
ートと制御ゲートとの間の絶縁膜となる膜、例えば20
nmの厚さのONO膜71を形成し、例えば多結晶シリ
コン膜72を50nmの厚さに堆積し、次いで耐酸化性
膜である、例えばSiN膜73を30nmの厚さに堆積
形成する。このときSiN膜73は、浮遊ゲート30上
は厚く、トレンチ上は薄く堆積する。
Next, as shown in FIG. 9A, a film serving as an insulating film between the floating gate and the control gate, for example,
An ONO film 71 having a thickness of nm is formed, for example, a polycrystalline silicon film 72 is deposited to a thickness of 50 nm, and an oxidation resistant film, for example, a SiN film 73 is deposited to a thickness of 30 nm. At this time, the SiN film 73 is deposited thick on the floating gate 30 and thin on the trench.

【0042】次いで、図9(b)に示すように、RIE
によりトレンチ素子分離上のSiN膜73を除去する。
このとき、浮遊ゲート上は厚く堆積されているため、S
iN膜73は全部除去されずに残すことができる。次
に、トレンチ素子分離上の多結晶シリコン膜72、ON
O膜71、及びトレンチ上部埋め込みSiO2 膜をエッ
チング除去する。
Next, as shown in FIG.
Removes the SiN film 73 on the trench element isolation.
At this time, since the floating gate is thickly deposited, S
The iN film 73 can be left without being entirely removed. Next, the polycrystalline silicon film 72 on the trench element isolation, ON
The O film 71 and the SiO 2 film buried in the upper part of the trench are removed by etching.

【0043】その後、図10(a)に示すように、例え
ば熱酸化により、トランスファートランジスタのゲート
酸化膜74を例えば50nmの厚さに形成する。さら
に、浮遊ゲート30の側壁部のSiN膜73を、例えば
ホットリン酸で選択的に除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 10A, a gate oxide film 74 of the transfer transistor is formed to a thickness of, for example, 50 nm by, for example, thermal oxidation. Further, the SiN film 73 on the side wall of the floating gate 30 is selectively removed with, for example, hot phosphoric acid.

【0044】次いで、図10(b)に示すように、例え
ば多結晶シリコン膜75を300nmの厚さに堆積し、
ドーピングを行う。このとき、先に形成した多結晶シリ
コン膜72と多結晶シリコン膜75とは電気的に接触
し、制御ゲートとなる。以下は、前の実施形態と同様の
工程により、メモリセル構造が得られる。
Next, as shown in FIG. 10B, for example, a polycrystalline silicon film 75 is deposited to a thickness of 300 nm.
Perform doping. At this time, the previously formed polycrystalline silicon film 72 and polycrystalline silicon film 75 are in electrical contact with each other and serve as a control gate. Hereinafter, a memory cell structure is obtained by the same steps as in the previous embodiment.

【0045】この実施形態では、浮遊ゲートと制御ゲー
トとの間の絶縁膜とトランスファーゲート絶縁膜とが別
々に形成できるため、それぞれのトランジスタの設計が
容易になるという利点がある。
In this embodiment, since the insulating film between the floating gate and the control gate and the transfer gate insulating film can be formed separately, there is an advantage that the design of each transistor is facilitated.

【0046】次に、図16及び図17を参照して本発明
の他の実施形態を示す。この実施形態では、1セルに4
つのメモリ−レベルを作る、いわゆる多値論理セルを示
している。図16に従来の4値のメモリセルのしきい値
を示す。従来のメモリセルのVthは、例えば“0”レベ
ルはVth<−1V、“1”レベルは0.5V<Vth<
1.5V、“2”レベルは2.5V<Vth<3.5V、
“3”レベルは4.5V<Vth<5.5Vである。これ
は、図14で示したのと同様に、非選択セル(CG)に
印加する電圧(この場合は6.5〜7.5V)でメモリ
セルがONしなければならないためである。読出し時の
電圧関係を下記の(表2)に示す。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, 4 cells are stored in one cell.
1 shows a so-called multi-valued logic cell, which makes up one memory level. FIG. 16 shows a threshold value of a conventional quaternary memory cell. The Vth of the conventional memory cell is, for example, Vth <-1V at "0" level and 0.5V <Vth <at "1" level.
1.5V, "2" level is 2.5V <Vth <3.5V,
The “3” level is 4.5V <Vth <5.5V. This is because the memory cell must be turned on with a voltage (in this case, 6.5 to 7.5 V) applied to the non-selected cell (CG), as shown in FIG. The following Table 2 shows the voltage relationship at the time of reading.

【0047】[0047]

【表2】 図17に、本実施形態のセルを多値論理に適用した場合
のメモリセルのしきい値を示している。メモリセルのし
きい値が非選択ワ−ドライン電圧6.5〜7.5Vより
高くなっても、トランスファーTr(T1 〜T4 )がO
Nとなるため、レベル“3”のしきい値幅を狭く制御す
る必要はなく、この例では5.5〜9V程度にとれる。
このため、レベル“1”、“2”のしきい値幅を広くと
ることが可能となる。この例では、レベル“1”が0.
5V〜1.5V、“2”レベルは3.0V〜4.5Vと
従来例に比べ0.5V広くとることが可能となる。
[Table 2] FIG. 17 shows a threshold value of a memory cell when the cell of this embodiment is applied to multi-valued logic. Even if the threshold voltage of the memory cell becomes higher than the unselected word line voltage of 6.5 to 7.5 V, the transfer Tr (T1 to T4) becomes O.
Since it is N, it is not necessary to control the threshold width of the level “3” to be narrow, and in this example, it can be set to about 5.5 to 9V.
For this reason, it is possible to increase the threshold width of the levels “1” and “2”. In this example, the level “1” is 0.
5V to 1.5V, and the "2" level is 3.0V to 4.5V, which can be 0.5V wider than the conventional example.

【0048】また、トランスファーTrのしきい値は、
この実施形態では5V以上、6.5V以下である。なぜ
なら、もし5V以下であれば、浮遊ゲ−トのしきい値が
“3”にあってもトランスファーゲ−トがONしてしま
い、“2”以下のレベルとされる。また、もし6.5V
以上であれば、非選択時にONせず、選択セルが読出せ
ない。即ち、トランスファーTrのしきい値は“2”と
“3”を判定する読出し時選択されたNANDセルの選
択された制御ゲートに印加する電圧よりも高く、選択さ
れたNANDセルの選択されていない制御ゲートに印加
する電圧よりも低くする必要がある。
The threshold value of the transfer Tr is
In this embodiment, the voltage is 5 V or more and 6.5 V or less. If the voltage is 5 V or less, the transfer gate is turned on even if the threshold value of the floating gate is "3", and the level is set to "2" or less. Also, if 6.5V
If it is above, it does not turn on when not selected and the selected cell cannot be read. That is, the threshold value of the transfer Tr is higher than the voltage applied to the selected control gate of the NAND cell selected at the time of reading which determines “2” and “3”, and the selected NAND cell is not selected. It must be lower than the voltage applied to the control gate.

【0049】本実施形態では、4値の多値論理セルを示
したが、3値、8値、16値の多値論理セルに対して
も、本発明を適用することが可能である。例えば、n値
の多値論理セルを考える。この場合のトランスファーT
rのしきい値はしきい値の低い側からn−1番目とn番
目を判定する読出し時、選択されたNANDセルの選択
された制御ゲートに印加する電圧より高く、選択された
NANDセルの非選択の制御ゲートに印加する電圧より
低い値に設定しなければならない。
In this embodiment, a quaternary multi-valued logic cell is shown. However, the present invention can be applied to ternary, octal and 16-valued multi-valued logic cells. For example, consider an n-valued multi-valued logic cell. Transfer T in this case
The threshold value of r is higher than the voltage applied to the selected control gate of the selected NAND cell at the time of reading to determine the (n-1) th and the nth from the lower side of the threshold value. It must be set to a value lower than the voltage applied to the unselected control gates.

【0050】次に、NOR型のセルの場合について示
す。
Next, the case of a NOR type cell will be described.

【0051】図18(a)は上記セルを示す平面図、図
18(b)はその等価回路図、図19(a)は図18
(a)のX−X′方向断面図、図19(b)は図18
(a)のZ−Z′方向の断面図である。図20に4値の
場合のしきい値分布を示す。
FIG. 18A is a plan view showing the above cell, FIG. 18B is an equivalent circuit diagram thereof, and FIG.
FIG. 19A is a sectional view taken along the line XX ′, and FIG.
It is sectional drawing of the ZZ 'direction of (a). FIG. 20 shows a threshold distribution in the case of four values.

【0052】この場合、トランスファーTrのしきい値
は、“2”と“3”の準位を判定する制御ゲート電圧以
上、即ち6V以上でなければならない。6V以上である
とトランスファーTrがONしてしまい正常な読出しが
できない。n値の場合についていえば、しきい値の低い
方からn−1番目とn番目を判定する読出し動作のとき
選択された制御ゲートに印加する電圧より高いしきい値
のトランスファーTrにしなければならない。
In this case, the threshold value of the transfer Tr must be equal to or higher than the control gate voltage for judging the levels of “2” and “3”, that is, 6 V or higher. If the voltage is 6 V or more, the transfer Tr is turned on and normal reading cannot be performed. In the case of the n value, the transfer Tr must have a threshold higher than the voltage applied to the control gate selected in the read operation for determining the (n-1) th and the nth from the lower threshold. .

【0053】また、図21(a)に素子構造断面図を、
(b)に等価回路図を示すように、フローティングゲー
ト部のトランジスタに直列なトランジスタを、基板に形
成した溝内にゲート電極(制御ゲート)を埋め込んで形
成することも可能である。溝部に形成されたトランジス
タはメモリセル(フローティングゲートを有する)トラ
ンジスタと直列接続している。このセルは前記図18に
示したNOR型セルに適用可能である。この場合には、
微細化の妨げになっていたソース・ドレイン間のパンチ
スルー耐性が向上し、より一層の微細化が可能になる。
FIG. 21A is a sectional view of the element structure.
As shown in the equivalent circuit diagram in FIG. 2B, a transistor in series with the transistor in the floating gate portion can be formed by burying a gate electrode (control gate) in a groove formed in the substrate. The transistor formed in the groove is connected in series to a memory cell (having a floating gate) transistor. This cell is applicable to the NOR type cell shown in FIG. In this case,
The punch-through resistance between the source and the drain, which has hindered miniaturization, is improved, and further miniaturization is possible.

【0054】なお、図21には溝部全体に制御ゲートの
ポリSiが埋められた構造を示したが、溝内の一部でも
構わない。また、フローティングゲートのポリSiが一
部溝内に形成されていても構わない。また、図22にこ
のセルをNAND型に適用した場合の等価回路図を示
す。
FIG. 21 shows a structure in which the control gate is filled with the poly-Si in the entire groove, but it may be part of the groove. Further, the poly-Si of the floating gate may be partially formed in the groove. FIG. 22 shows an equivalent circuit diagram when this cell is applied to a NAND type.

【0055】図23〜25には、フローティングゲート
トランジスタと、トランスファートランジスタが直列に
接続されたセルをソース・ドレインを共通化した、いわ
ゆるグランドアレイセルに適用した場合の実施形態を示
す。図23に平面図、図24に等価回路図、図25に図
23のA−A′断面図を示す。図23中斜線部はフロー
ティングゲートである。図25中80は溝部に埋め込ま
れた制御ゲートをゲート電極とするTrのゲート酸化膜
である。
FIGS. 23 to 25 show an embodiment in which a cell in which a floating gate transistor and a transfer transistor are connected in series is applied to a so-called ground array cell in which the source and the drain are shared. FIG. 23 is a plan view, FIG. 24 is an equivalent circuit diagram, and FIG. 25 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. The hatched portion in FIG. 23 is a floating gate. In FIG. 25, reference numeral 80 denotes a Tr gate oxide film having a control gate embedded in the trench as a gate electrode.

【0056】本実施形態の動作を説明する。動作電圧は
下記の(表3)に示す通りである。
The operation of this embodiment will be described. The operating voltages are as shown in (Table 3) below.

【表3】 図24中の○印のセルを選択した場合である。[Table 3] This is the case where the cell marked with a circle in FIG. 24 is selected.

【0057】読出しはBL1からセルを介してソースに
電流を流し検知する。消去はフローティングゲートに電
子を注入して行われる。書込みはBL及びWL2に電圧
を印加し、フローティングゲートからドレイン(図25
中のn+ )に電子を抜く。書込み時BLに5V或いは0
Vを印加し、電子を抜きさるところ、電子を抜かずに消
去状態のままを保つ。
In the read operation, a current flows from BL1 to the source via the cell and is detected. Erasing is performed by injecting electrons into the floating gate. For writing, a voltage is applied to BL and WL2, and floating gate to drain (FIG. 25)
The electron is removed to n + ). 5V or 0 at BL during writing
When V is applied to remove electrons, the erased state is maintained without removing electrons.

【0058】図26〜29に更に他の実施形態を示す。
これらのセルは図23〜26で示した実施形態のセル部
を置き換えることで実施できる。
FIGS. 26 to 29 show still another embodiment.
These cells can be implemented by replacing the cell part of the embodiment shown in FIGS.

【0059】図26は溝底部のみにフローティングゲー
トを形成し、側壁部をトランジスタとしたもの、図27
は片側のn+ 層をフローティングゲート部まで延ばした
もの、図28はフローティングゲートを基板表面に形成
したもの、図29(a)(b)はフローティングゲート
を基板表面に形成し、溝の底部にn+ 層を形成したもの
である。
FIG. 26 shows a case where a floating gate is formed only at the bottom of a groove and a side wall is a transistor.
FIG. 28 shows a structure in which the n + layer on one side is extended to the floating gate portion, FIG. 28 shows a structure in which the floating gate is formed on the substrate surface, and FIGS. 29A and 29B show a case in which the floating gate is formed on the substrate surface. An n + layer is formed.

【0060】また、図30(a)(b)はグランドアレ
イのn+ 部分を隣のセルと分離した場合の等価回路図で
ある。これらは図31(a)(b)及び図32(a)
(b)に示した断面構造で実施できる。即ち、溝の側面
部にn+ 部を形成し、ソース或いはドレインとし、溝分
離により隣りのn+ 層と分離する。これらの動作は前記
(表3)に示したものと同様である。
FIGS. 30A and 30B are equivalent circuit diagrams in the case where the n + portion of the ground array is separated from the adjacent cells. These are shown in FIGS. 31A and 31B and FIG.
This can be implemented with the cross-sectional structure shown in FIG. That is, an n + portion is formed on the side surface of the groove to serve as a source or a drain, and is separated from an adjacent n + layer by groove separation. These operations are the same as those shown in the above (Table 3).

【0061】図33には更に他の実施形態を示す。図3
4には図33に示したセルをアレイ状に配置した図を示
す。消去ゲート(EG)はCGと平行に配設している。
下記の(表4)に動作電圧を示す。
FIG. 33 shows still another embodiment. FIG.
FIG. 4 shows a diagram in which the cells shown in FIG. 33 are arranged in an array. The erase gate (EG) is provided in parallel with the CG.
The operating voltage is shown in Table 4 below.

【0062】[0062]

【表4】 program はホットエレクトロン注入でフローティングゲ
ートに電荷を注入し、Erase はフローティングゲートか
らEGにエレクトロンを抜く。このセルの場合にも、前
記図23〜29に示したよう溝の側面ゲート電極を配設
することが可能である。そうすることで、フローティン
グゲート部もコントロールゲート部も実効的なゲート長
を長くとることができ、微細化したときにもソース・ド
レイン間パンチスルー等の問題が回避できる。
[Table 4] The program injects charge into the floating gate by hot electron injection, and Erase removes electrons from the floating gate to the EG. Also in the case of this cell, it is possible to dispose the side gate electrode of the groove as shown in FIGS. By doing so, the effective gate length of both the floating gate portion and the control gate portion can be increased, and problems such as punch-through between the source and drain can be avoided even when the device is miniaturized.

【0063】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。以上の実施形態では、NANDセ
ル型EEPROMを例にとり説明したが、本発明はこれ
に限らず、各種のEEPOROM及びEPROMに適用
することができる。具体的には、制御ゲート型EEPR
OMに限らず、MNOS型のメモリセルを用いたEEP
ROMに適用することもできる。また、EEPROMで
はなく、チャネルイオン注入等により情報を固定的に書
き込んだMOSトランジスタをメモリセルとする所謂マ
スクROMに適用することも可能である。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the above embodiments, the NAND cell type EEPROM has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to various EEPROMs and EPROMs. Specifically, the control gate type EEPR
EEP using MNOS type memory cells, not limited to OM
It can also be applied to ROM. Further, the present invention can be applied to a so-called mask ROM in which a MOS transistor in which information is fixedly written by channel ion implantation or the like is used as a memory cell instead of an EEPROM.

【0064】更に、拡散層ビット線を有するグランドア
レイ型、FACE型、AND型セルに適用することが可
能である。更にまた、サブビット線を有するDINOR
型にも適用可能である。その他、本発明は、以上挙げた
以外の種々のメモリに広範に適用することができ、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施するこ
とができる。
Further, the present invention can be applied to a ground array type, a FACE type, and an AND type cell having a diffusion layer bit line. Furthermore, a DINOR having a sub-bit line
Applicable to molds. In addition, the present invention can be widely applied to various memories other than those described above, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ト
レンチ素子分離側面をトランスファートランジスタとし
て用いているため、合わせずれによる素子特性のバラツ
キ、不均一性を生じることなく、安定した特性のメモリ
セルを形成することができる。また、そのその結果、占
有面積の増加も起こらず、高密度で低コストのメモリの
実現が可能である。
As described above in detail, according to the present invention, since the trench element isolation side surface is used as a transfer transistor, the characteristics of the element can be stabilized without variation and non-uniformity due to misalignment. A memory cell can be formed. As a result, the occupation area does not increase, and a high-density and low-cost memory can be realized.

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

【図1】本発明の一実施形態に係わるメモリセルを示す
平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a memory cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の矢視A−A′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1;

【図3】図1の矢視B−B´断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1;

【図4】本発明の一実施形態に係わるメモリセルの等価
回路図。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a memory cell according to one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態に係わるメモリセルの製造
工程を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing the manufacturing process of the memory cell according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態に係わるメモリセルの製造
工程を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing the manufacturing process of the memory cell according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施形態に係わるメモリセルを示
す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a memory cell according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の更に他の実施形態に係わるメモリセル
の製造工程を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of a memory cell according to still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の更に他の実施形態に係わるメモリセル
の製造工程を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing a manufacturing process of a memory cell according to still another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の更に他の実施形態に係わるメモリセ
ルの製造工程を示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing step of a memory cell according to still another embodiment of the present invention.

【図11】従来のメモリセルの平面図。FIG. 11 is a plan view of a conventional memory cell.

【図12】従来のメモリセルの等価回路図。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of a conventional memory cell.

【図13】図10の矢視A−A′、B−B′断面図。FIG. 13 is a sectional view taken along line AA ′ and BB ′ in FIG. 10;

【図14】従来のメモリセルのしきい値分布を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a threshold distribution of a conventional memory cell.

【図15】本発明の一実施形態に係わるメモリセルのし
きい値分布を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a threshold distribution of a memory cell according to an embodiment of the present invention.

【図16】従来のメモリセルを多値論理に適用した場合
のしきい値分布を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a threshold distribution when a conventional memory cell is applied to multi-valued logic.

【図17】本発明の一実施形態に係わるメモリセルを多
値論理に適用した場合のしきい値分布を示す図。
FIG. 17 is a view showing a threshold distribution when a memory cell according to one embodiment of the present invention is applied to multi-valued logic.

【図18】本発明をNOR型セルに適用した場合の平面
図と等価回路図。
FIG. 18 is a plan view and an equivalent circuit diagram when the present invention is applied to a NOR type cell.

【図19】図18(a)のX−X′方向及びZ−Z′方
向の断面図。
FIG. 19 is a cross-sectional view in the XX ′ direction and the ZZ ′ direction of FIG.

【図20】NOR型セルにおける4値の場合のしきい値
分布を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing a threshold value distribution in the case of four values in a NOR type cell.

【図21】フローティングゲート部のトランジスタに直
列なトランジスタを、溝内に制御ゲートを埋め込んで形
成した例を示す素子構造断面図と等価回路図。
21A and 21B are an element structure cross-sectional view and an equivalent circuit diagram illustrating an example in which a transistor in series with a transistor in a floating gate portion is formed by embedding a control gate in a trench.

【図22】図21の構成をNAND型に適用した場合の
等価回路図。
FIG. 22 is an equivalent circuit diagram when the configuration in FIG. 21 is applied to a NAND type.

【図23】本発明をグランドアレイセルに適用した場合
の実施形態を示す平面図。
FIG. 23 is a plan view showing an embodiment in which the present invention is applied to a ground array cell.

【図24】本発明をグランドアレイセルに適用した場合
の実施形態を示す等価回路図。
FIG. 24 is an equivalent circuit diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a ground array cell.

【図25】図23のA−A′断面図。FIG. 25 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 23;

【図26】本発明の更に別の実施形態を示す素子構造断
面図と等価回路図。
FIG. 26 is a sectional view of an element structure and an equivalent circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図27】本発明の更に別の実施形態を示す素子構造断
面図。
FIG. 27 is an element structure sectional view showing still another embodiment of the present invention.

【図28】本発明の更に別の実施形態を示す素子構造断
面図。
FIG. 28 is an element structure sectional view showing still another embodiment of the present invention.

【図29】本発明の更に別の実施形態を示す素子構造断
面図。
FIG. 29 is a sectional view of an element structure showing still another embodiment of the present invention.

【図30】グランドアレイのn+ 部分を隣りのセルと分
離した場合の等価回路図。
FIG. 30 is an equivalent circuit diagram in a case where an n + portion of the ground array is separated from an adjacent cell.

【図31】図30の回路を実現するための素子構造断面
図。
FIG. 31 is a sectional view of an element structure for realizing the circuit of FIG. 30;

【図32】図30の回路を実現するための素子構造断面
図。
FIG. 32 is an element structure sectional view for realizing the circuit of FIG. 30;

【図33】本発明の更に他の実施形態を示す等価回路
図。
FIG. 33 is an equivalent circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図34】図33に示したセルをアレイ状に配置した
図。
FIG. 34 is a diagram in which the cells shown in FIG. 33 are arranged in an array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,40…p型ウエル、 2,17…素子分離領域 3…ゲート絶縁膜 31 …ゲート絶縁膜 32 …トンネル絶縁膜 33 …側壁絶縁膜 4,30…第1層導電膜からなる浮遊ゲート 6,29…第2導電膜からなる制御ゲート 7,23…ソース・ドレイン拡散層 8,24…層間絶縁膜 9…ビット線 11…素子分離用溝(トレンチ) 12…埋め込み絶縁膜 13…ゲート絶縁膜 20…第2層導電膜からなるゲート電極 72…ポリシリコン膜 73…SiN膜 74…トランスファーゲート絶縁膜 75…多結晶膜1, 40 ... p-type well, floating consisting 2,17 ... isolation region 3 ... gate insulating film 3 1 ... gate insulating film 3 2 ... tunnel insulating film 3 3 ... sidewall insulating films 4, 30 ... first conductive layer Gates 6, 29: Control gates made of a second conductive film 7, 23 ... Source / drain diffusion layers 8, 24 ... Interlayer insulating film 9 ... Bit line 11 ... Trench for element isolation 12 ... Buried insulating film 13 ... Gate Insulating film 20: gate electrode 72 made of second conductive film Polysilicon film 73 SiN film 74 Transfer gate insulating film 75 polycrystalline film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 EP02 EP18 EP25 EP27 EP30 EP35 EP55 EP76 EP77 ER02 ER03 ER15 ER22 JA04 JA19 JA36 NA01 PR03 PR12 PR33 PR36 PR39 ZA21 5F101 BA02 BA29 BA36 BA46 BB04 BC02 BC11 BD13 BD33 BD34 BD35 BF05 BH03 BH09 BH14 BH16    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 5F083 EP02 EP18 EP25 EP27 EP30                       EP35 EP55 EP76 EP77 ER02                       ER03 ER15 ER22 JA04 JA19                       JA36 NA01 PR03 PR12 PR33                       PR36 PR39 ZA21                 5F101 BA02 BA29 BA36 BA46 BB04                       BC02 BC11 BD13 BD33 BD34                       BD35 BF05 BH03 BH09 BH14                       BH16

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に複数のメモリセルが配列形
成され、各メモリセル間の少なくとも一部の半導体基板
に、該メモリセルを構成するセルトランジスタのチャネ
ル長方向に沿って素子分離用溝が形成され、この素子分
離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋め込まれ、かつ素
子分離用溝の残部が導電性膜で埋め込まれた半導体記憶
装置であって、 前記導電性膜で埋め込まれた前記素子分離用溝の側面の
少なくとも一部をトランジスタのチャネル部の一部と
し、そのしきい値を選択された前記セルトランジスタの
ゲート電極に印加する読出し電圧よりも高く設定したこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
A plurality of memory cells are arrayed and formed on a semiconductor substrate, and at least a part of the semiconductor substrate between the memory cells is provided with an element isolation groove along a channel length direction of a cell transistor constituting the memory cell. A semiconductor memory device in which a part of the element isolation groove is embedded with an element isolation insulating film, and the remaining part of the element isolation groove is embedded with a conductive film. At least a part of the side surface of the element isolation groove is used as a part of a channel portion of the transistor, and a threshold thereof is set higher than a read voltage applied to a gate electrode of the selected cell transistor. Semiconductor storage device.
【請求項2】半導体基板上に第1の絶縁膜を介して第1
の導電層が、この第1の導電層上に第2の絶縁膜を介し
て第2の導電層がそれぞれ形成されてなるメモリセルを
複数個接続しマトリックス状に配設してメモリアレイを
構成してなり、前記メモリセルの分離領域の少なくとも
一部の半導体基板に、該メモリセルを構成するセルトラ
ンジスタのチャネル長方向に沿って素子分離用溝が形成
され、この素子分離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋
め込まれ、かつ素子分離用溝の残部が前記第2の導電層
で埋め込まれた不揮発性半導体記憶装置であって、 前記第1の導電層は、基板表面の第1のチャネル領域を
チャネル幅方向に少なくとも部分的に覆い、前記第1の
導電層を電荷蓄積層、第2の導電層を制御ゲ−トとする
2準位のメモリセルを構成し、前記第2の導電層で埋め
込まれた前記素子分離用溝の側面の少なくとも一部を第
2のチャネル領域の一部とし、前記第2の導電層をゲ−
トとするトランジスタを構成し、前記第2の導電層をゲ
ートとするトランジスタのしきい値電圧を、読出し時に
選択された前記制御ゲートに印加する電圧よりも高くし
たことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first insulating film is formed on the semiconductor substrate via a first insulating film.
A plurality of memory cells each having a second conductive layer formed on the first conductive layer via a second insulating film are connected to each other and arranged in a matrix to form a memory array. An element isolation groove is formed in at least a part of a semiconductor substrate of an isolation region of the memory cell along a channel length direction of a cell transistor constituting the memory cell, and a part of the element isolation groove is formed. Is embedded in an insulating film for element isolation, and the remainder of the trench for element isolation is embedded in the second conductive layer, wherein the first conductive layer is formed on a first surface of a substrate surface. Forming a two-level memory cell that at least partially covers the channel region in the channel width direction, uses the first conductive layer as a charge storage layer, and uses the second conductive layer as a control gate. Device isolation embedded with a conductive layer of At least a part of the side surface of the groove is used as a part of the second channel region, and the second conductive layer is formed as a gate.
Wherein the threshold voltage of the transistor having the gate of the second conductive layer is higher than the voltage applied to the control gate selected at the time of reading. Storage device.
【請求項3】半導体基板上に第1の絶縁膜を介して第1
の導電層が、この第1の導電層上に第2の絶縁膜を介し
て第2の導電層がそれぞれ形成されてなるメモリセルを
複数個接続しマトリックス状に配設してメモリアレイを
構成してなり、前記メモリセルの分離領域の少なくとも
一部の半導体基板に、該メモリセルを構成するセルトラ
ンジスタのチャネル長方向に沿って素子分離用溝が形成
され、この素子分離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋
め込まれ、かつ素子分離用溝の残部が前記第2の導電層
で埋め込まれた不揮発性半導体記憶装置であって、 前記第1の導電層は、基板表面の第1のチャネル領域を
チャネル幅方向に少なくとも部分的に覆い、前記第1の
導電層を電荷蓄積層、第2の導電層を制御ゲ−トとし、
2準位以上のn個の準位を記憶するメモリセルを構成
し、前記第2の導電層で埋め込まれた前記素子分離用溝
の側面の少なくとも一部を第2のチャネル領域の一部と
し、前記第2の導電層をゲ−トとするトランジスタを構
成し、前記第2の導電層をゲートとするトランジスタの
しきい値電圧を、しきい値の低い方からn−1番目とn
番目の準位を判定する読出し時に選択された前記制御ゲ
ートに印加する電圧よりも高くしたことを特徴とする不
揮発性半導体記憶装置。
3. A first insulating film on a semiconductor substrate with a first insulating film interposed therebetween.
A plurality of memory cells each having a second conductive layer formed on the first conductive layer via a second insulating film are connected to each other and arranged in a matrix to form a memory array. An element isolation groove is formed in at least a part of a semiconductor substrate of an isolation region of the memory cell along a channel length direction of a cell transistor constituting the memory cell, and a part of the element isolation groove is formed. Is embedded in an insulating film for element isolation, and the remainder of the trench for element isolation is embedded in the second conductive layer, wherein the first conductive layer is formed on a first surface of a substrate surface. At least partially covering the channel region in the channel width direction, the first conductive layer as a charge storage layer, and the second conductive layer as a control gate,
A memory cell for storing n levels of two or more levels is formed, and at least a part of a side surface of the element isolation groove buried with the second conductive layer is a part of a second channel region. A transistor using the second conductive layer as a gate, and setting the threshold voltage of the transistor using the second conductive layer as a gate to the (n-1) th and nth from the lower threshold.
A non-volatile semiconductor memory device characterized in that the voltage is higher than a voltage applied to the control gate selected at the time of reading in which a third level is determined.
【請求項4】前記素子分離用溝の側面の少なくとも一部
をチャネル部とするトランジスタが、前記セルトランジ
スタとソース及びドレイン拡散層を共有していることを
特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体記憶
装置。
4. The transistor according to claim 1, wherein a transistor having at least a part of a side surface of said isolation trench as a channel portion shares a source and drain diffusion layer with said cell transistor. Or a semiconductor memory device according to any one of the above.
【請求項5】前記メモリセルは、複数個並列接続されて
NOR型セルを構成することを特徴とする請求項1〜3
の何れかに記載の半導体記憶装置。
5. The NOR type cell according to claim 1, wherein a plurality of said memory cells are connected in parallel to form a NOR type cell.
The semiconductor memory device according to any one of the above.
【請求項6】半導体基板上に複数のメモリセルが配列形
成され、各メモリセル間の少なくとも一部の半導体基板
に、該メモリセルを構成するセルトランジスタのチャネ
ル幅方向に沿って素子分離用溝が形成され、この素子分
離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋め込まれ、かつ素
子分離用溝の残部が導電性膜で埋め込まれた半導体記憶
装置であって、 前記導電性膜で埋め込まれた前記素子分離用溝の側面の
少なくとも一部をトランスファートランジスタのチャネ
ル部とし、前記セルトランジスタとトランスファートラ
ンジスタが直列接続されてなることを特徴とする半導体
記憶装置。
6. A plurality of memory cells are arrayed and formed on a semiconductor substrate, and element isolation trenches are formed in at least a part of the semiconductor substrate between the memory cells along a channel width direction of a cell transistor constituting the memory cell. A semiconductor memory device in which a part of the element isolation groove is embedded with an element isolation insulating film, and the remaining part of the element isolation groove is embedded with a conductive film. A semiconductor memory device, wherein at least a part of the side surface of the element isolation groove is used as a channel portion of a transfer transistor, and the cell transistor and the transfer transistor are connected in series.
【請求項7】半導体基板上に第1の絶縁膜を介して第1
の導電層が、この第1の導電層上に第2の絶縁膜を介し
て第2の導電層がそれぞれ形成されてなるメモリセルを
複数個接続しマトリックス状に配設してメモリアレイを
構成してなり、前記メモリセルの分離領域の少なくとも
一部の半導体基板に、該メモリセルを構成するセルトラ
ンジスタのチャネル幅方向に沿って素子分離用溝が形成
され、この素子分離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋
め込まれ、かつ素子分離用溝の残部が前記第1又は第2
の導電層で埋め込まれた不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 前記第1の導電層は、基板表面の第1のチャネル領域を
チャネル幅方向に少なくとも部分的に覆い、前記第1の
導電層を電荷蓄積層、第2の導電層を制御ゲ−トとする
2準位のセルトランジスタを構成し、前記第2の導電層
で埋め込まれた前記素子分離用溝の側面の少なくとも一
部を第2のチャネル領域の一部とし、前記第2の導電層
をゲ−トとするトランスファートランジスタを構成し、
前記セルトランジスタとトランスファートランジスタが
直列接続されてなることを特徴とする半導体記憶装置。
7. A semiconductor device comprising: a first insulating film on a semiconductor substrate;
A plurality of memory cells each having a second conductive layer formed on the first conductive layer via a second insulating film are connected to each other and arranged in a matrix to form a memory array. An element isolation groove is formed in at least a part of a semiconductor substrate of an isolation region of the memory cell along a channel width direction of a cell transistor constituting the memory cell, and a part of the element isolation groove is formed. Is filled with an element isolation insulating film, and the remaining part of the element isolation groove is the first or second element isolation groove.
A non-volatile semiconductor memory device embedded with a conductive layer, wherein the first conductive layer at least partially covers a first channel region on a substrate surface in a channel width direction; A two-level cell transistor having a charge accumulation layer and a second conductive layer as control gates is formed, and at least a part of a side surface of the element isolation groove buried with the second conductive layer is formed as a second layer. A transfer transistor having the second conductive layer as a gate as a part of the channel region of
A semiconductor memory device, wherein the cell transistor and the transfer transistor are connected in series.
【請求項8】半導体基板上に第1の絶縁膜を介して第1
の導電層が、この第1の導電層上に第2の絶縁膜を介し
て第2の導電層がそれぞれ形成されてなるメモリセルを
複数個接続しマトリックス状に配設してメモリアレイを
構成してなり、前記メモリセルの分離領域の少なくとも
一部の半導体基板に、該メモリセルを構成するセルトラ
ンジスタのチャネル幅方向に沿って素子分離用溝が形成
され、この素子分離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋
め込まれ、かつ素子分離用溝の残部が前記第1又は第2
の導電層で埋め込まれた不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 前記第1の導電層は前記素子分離用溝の一方の側面に沿
って形成され、前記第2の導電層は前記素子分離用溝の
他方の側面に沿って形成され、前記素子分離用溝の一方
の側面を第1のチャネル領域とし、前記第1の導電層を
電荷蓄積層、第2の導電層を制御ゲ−トとする2準位の
セルトランジスタを構成し、前記溝の他方の側面を第2
のチャネル領域とし、前記第2の導電層をゲ−トとする
トランスファートランジスタを構成し、前記セルトラン
ジスタとトランスファートランジスタが直列接続されて
なることを特徴とする半導体記憶装置。
8. A semiconductor device comprising: a first insulating film on a semiconductor substrate;
A plurality of memory cells each having a second conductive layer formed on the first conductive layer via a second insulating film are connected to each other and arranged in a matrix to form a memory array. An element isolation groove is formed in at least a part of a semiconductor substrate of an isolation region of the memory cell along a channel width direction of a cell transistor constituting the memory cell, and a part of the element isolation groove is formed. Is filled with an element isolation insulating film, and the remaining part of the element isolation groove is the first or second element isolation groove.
Wherein the first conductive layer is formed along one side surface of the element isolation trench, and the second conductive layer is embedded in the element isolation trench. Are formed along the other side surface, one side surface of the element isolation groove is a first channel region, the first conductive layer is a charge storage layer, and the second conductive layer is a control gate. A two-level cell transistor is formed, and the other side surface of the trench is
And a transfer transistor using the second conductive layer as a gate, wherein the cell transistor and the transfer transistor are connected in series.
【請求項9】半導体基板上に第1の絶縁膜を介して第1
の導電層が、この第1の導電層上に第2の絶縁膜を介し
て第2の導電層がそれぞれ形成されてなるメモリセルを
複数個接続しマトリックス状に配設してメモリアレイを
構成してなり、前記メモリセルの分離領域の少なくとも
一部の半導体基板に、該メモリセルを構成するセルトラ
ンジスタのチャネル幅方向に沿って素子分離用溝が形成
され、この素子分離用溝の一部が素子分離用絶縁膜で埋
め込まれ、かつ素子分離用溝の残部が前記第1又は第2
の導電層で埋め込まれた不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 前記第1の導電層は前記素子分離用溝の底部に形成さ
れ、前記第2の導電層は前記素子分離用溝内で前記第1
の導電層上に形成され、前記素子分離用溝の底部をチャ
ネル領域とし、前記第1の導電層を電荷蓄積層、第2の
導電層を制御ゲ−トとする2準位のセルトランジスタを
構成し、前記素子分離用溝の側面を第2のチャネル領域
とし、前記第2の導電層をゲ−トとするトランスファー
トランジスタを構成し、前記セルトランジスタとトラン
スファートランジスタが直列接続されてなることを特徴
とする半導体記憶装置。
9. A semiconductor device comprising: a first insulating film formed on a semiconductor substrate;
A plurality of memory cells each having a second conductive layer formed on the first conductive layer via a second insulating film are connected to each other and arranged in a matrix to form a memory array. An element isolation groove is formed in at least a part of a semiconductor substrate of an isolation region of the memory cell along a channel width direction of a cell transistor constituting the memory cell, and a part of the element isolation groove is formed. Is filled with an element isolation insulating film, and the remaining part of the element isolation groove is the first or second element isolation groove.
Wherein the first conductive layer is formed at the bottom of the element isolation groove, and the second conductive layer is formed in the element isolation groove. 1
A two-level cell transistor formed on the conductive layer having a bottom portion of the device isolation groove as a channel region, the first conductive layer as a charge storage layer, and the second conductive layer as a control gate. A transfer transistor having a side surface of the device isolation groove as a second channel region and a gate of the second conductive layer, wherein the cell transistor and the transfer transistor are connected in series. A semiconductor memory device characterized by the following.
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