JP2005072380A - Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method, and electronic card and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的にデータの書換えが可能な不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device capable of electrically rewriting data and a method for manufacturing the same.
従来より、半導体メモリの一つとして、データを電気的に書換え可能とした不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)が知られている。中でも、1ビットを記憶する単位であるメモリセルを複数個直列接続して構成されたNANDセルを有するNAND型EEPROMは、高集積化できるものとして注目されている。NAND型は、例えば、ディジタルスチルカメラの画像データを記憶するためのメモリカードに利用されている。 Conventionally, as one of semiconductor memories, a nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM) in which data can be electrically rewritten is known. In particular, a NAND-type EEPROM having a NAND cell formed by connecting a plurality of memory cells, which are units for storing 1 bit, in series is attracting attention as being highly integrated. The NAND type is used, for example, in a memory card for storing image data of a digital still camera.
NAND型EEPROMのメモリセルは、チャネル領域となる半導体基板の上に、ゲート絶縁層、電荷蓄積層、誘電体層及び制御ゲートが積層されたFET-MOS構造を有する。制御ゲートはワード線と接続されている。NANDセルは、複数個のメモリセルを隣接するもの同士でソース/ドレインが共用される形で直列接続して構成される。ソース/ドレインとは、ソースおよびドレインのうち少なくともいずれかの機能を果たす不純物領域のことである。 A memory cell of a NAND type EEPROM has a FET-MOS structure in which a gate insulating layer, a charge storage layer, a dielectric layer, and a control gate are stacked on a semiconductor substrate that becomes a channel region. The control gate is connected to the word line. A NAND cell is configured by connecting a plurality of memory cells in series so that adjacent ones share a source / drain. The source / drain is an impurity region that functions as at least one of a source and a drain.
ここで、NAND型におけるデータの書込み方式の一例を簡単に説明する。
(1)“0”の書込み
チャネル領域の電圧が0Vの状態で、“0”を書込むべきメモリセルの制御ゲートを選択してこの制御ゲートの電圧を例えば20Vにし、かつこの制御ゲート以外の制御ゲートの電圧を例えば10Vにする。選択された制御ゲートとチャネル領域との間の電位差が大きいため、上記メモリセルの電荷蓄積層にトンネル電流により電子が注入される。これにより、上記メモリセルのしきい値が正の状態(“0”が書込まれた状態)となる。
(2)“1”の書込み
チャネル領域を0Vより大きい所定電圧のフローティング状態にした後、“1”を書込むべきメモリセルの制御ゲートを選択してこの制御ゲートの電圧を“0”書込みの場合と同様に20Vにする。この制御ゲート以外の制御ゲートの電圧を例えば10Vにする。これらにより、チャネル領域は選択された制御ゲートとの容量カップリングにより電圧が上昇し、例えば8V程度になる。この場合は、“0”の書込みの場合と異なり、選択された制御ゲートとチャネル領域との間の電位差が小さいため、“1”を書込むべきメモリセルの電荷蓄積層には、トンネル電流による電子注入が起こらない。したがって、上記メモリセルのしきい値は、負の状態(“1”が書込まれた状態)に保たれる。
Here, an example of a data writing method in the NAND type will be briefly described.
(1) Writing “0”
In the state where the voltage of the channel region is 0V, the control gate of the memory cell to which “0” is to be written is selected, the voltage of this control gate is set to 20V, for example, and the voltage of the control gate other than this control gate is set to 10V, for example To do. Since the potential difference between the selected control gate and the channel region is large, electrons are injected into the charge storage layer of the memory cell by a tunnel current. As a result, the threshold value of the memory cell becomes a positive state (a state in which “0” is written).
(2) Writing “1”
After the channel region is set in a floating state with a predetermined voltage higher than 0V, the control gate of the memory cell to which “1” is to be written is selected and the voltage of this control gate is set to 20V as in the case of writing “0”. The voltage of control gates other than this control gate is set to 10V, for example. As a result, the voltage of the channel region rises due to capacitive coupling with the selected control gate, for example, about 8V. In this case, unlike the case of writing “0”, since the potential difference between the selected control gate and the channel region is small, the charge accumulation layer of the memory cell to which “1” is to be written is caused by the tunnel current. Electron injection does not occur. Therefore, the threshold value of the memory cell is maintained in a negative state (a state where “1” is written).
以上から分かるように、“0”、“1”のいずれのデータを書込む際にも制御ゲートには高電圧(例えば20V)が印加される。EEPROMの低消費電力化のためには、制御ゲートに印加する書込み電圧をできるだけ小さくする必要がある。このためにはカップリング比を大きくすればよい。 As can be seen from the above, a high voltage (for example, 20 V) is applied to the control gate when writing either “0” or “1” data. In order to reduce the power consumption of the EEPROM, it is necessary to make the write voltage applied to the control gate as small as possible. For this purpose, the coupling ratio may be increased.
ここでカップリング比について説明する。カップリング比とは、半導体基板と電荷蓄積層の間の静電容量をC1、電荷蓄積層と制御ゲートの間の静電容量をC2とした場合、C2/(C1+C2)で定義される値である。制御ゲートに印加された高電圧に基づいて電荷蓄積層と半導体基板の間に生じる電圧により、電子が電荷蓄積層に注入される。これらの間に生じる電圧が大きいと電子が電荷蓄積層に注入され易くなる。 Here, the coupling ratio will be described. The coupling ratio is a value defined by C2 / (C1 + C2), where C1 is the capacitance between the semiconductor substrate and the charge storage layer, and C2 is the capacitance between the charge storage layer and the control gate. is there. Electrons are injected into the charge storage layer by a voltage generated between the charge storage layer and the semiconductor substrate based on the high voltage applied to the control gate. If the voltage generated between them is large, electrons are easily injected into the charge storage layer.
カップリング比は、制御ゲートに印加された電圧が、電荷蓄積層に電子を注入するために、どれだけ効率的に利用されるかを示している。この比が大きいと制御ゲートに印加する電圧を下げることができる。一方、この比が小さいと制御ゲートに印加する電圧を上げなければならない。よって、カップリング比は、メモリセルへの書込みのしやすさを表す指標である。そして、上記式から分かるように、電荷蓄積層と制御ゲートの間の静電容量C2が大きくなれば、カップリング比が大きくなる。 The coupling ratio indicates how efficiently the voltage applied to the control gate is used to inject electrons into the charge storage layer. If this ratio is large, the voltage applied to the control gate can be lowered. On the other hand, if this ratio is small, the voltage applied to the control gate must be increased. Therefore, the coupling ratio is an index representing the ease of writing to the memory cell. As can be seen from the above equation, the coupling ratio increases as the capacitance C2 between the charge storage layer and the control gate increases.
静電容量C2を大きくする技術として、例えば、次の二つがある。一つは、二層構造の電荷蓄積層において、上層導電部を下層導電部よりも幅を広げることにより、制御ゲートと上層導電部とが対向する面積を大きくする(例えば特許文献1)。他の一つは、二層構造の電荷蓄積層のうち、上層導電部に幅広の溝を設けることにより、溝の内面でも制御ゲートと対向するようにして、制御ゲートと上層導電部とが対向する面積を大きくする(例えば特許文献2)。
本発明の目的は、カップリング比を大きくしかつ微細化を図ることができる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can increase the coupling ratio and can be miniaturized, and a method for manufacturing the same.
本発明の他の目的は、カップリング比のばらつきを小さくできる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same, which can reduce variations in coupling ratio.
本発明のさらに他の目的は、ノイズの影響を受けにくい不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that is less susceptible to noise and a method for manufacturing the same.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の一態様は、素子形成領域を含む半導体基板と、前記素子形成領域の上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層の上に形成された下層導電部と、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有すると共に高さが幅よりも大きい上層導電部と、を含む電荷蓄積層と、前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板の上に形成された素子分離絶縁層と、前記内側面及び前記外側面の上に形成された誘電体層と、前記誘電体層の上に形成された制御ゲートと、を備えることを特徴とする。 One aspect of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a semiconductor substrate including an element formation region, a gate insulating layer formed on the element formation region, and a lower layer conductive formed on the gate insulating layer. And an upper conductive portion having an inner surface and an outer surface constituted by a pair of rising portions formed on the lower conductive portion and spaced apart from each other and having a height greater than the width. A layer, an element isolation insulating layer formed on the semiconductor substrate so as to sandwich the element formation region, a dielectric layer formed on the inner surface and the outer surface, and an upper surface of the dielectric layer And a control gate formed on the substrate.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の他の態様は、素子形成領域を含む半導体基板と、前記素子形成領域の上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層の上に形成された下層導電部と、前記下層導電部の上に互いに間を設けて配置された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する上層導電部と、を含む電荷蓄積層と、前記外側面側であって前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板の上に形成された素子分離絶縁層と、前記内側面側に位置する前記上層導電部の底面に形成された底面高さ調節層と、前記内側面、前記外側面及び前記底面高さ調節層の上に形成された誘電体層と、前記誘電体層の上に形成された制御ゲートと、を有する複数のメモリセルを備えることを特徴とする。 Another aspect of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a semiconductor substrate including an element forming region, a gate insulating layer formed on the element forming region, and a lower layer formed on the gate insulating layer. A charge storage layer including a conductive portion and an upper conductive portion having an inner surface and an outer surface formed by a pair of rising portions disposed on the lower conductive portion and spaced apart from each other; and the outer surface side And an element isolation insulating layer formed on the semiconductor substrate so as to sandwich the element formation region, and a bottom surface height adjustment layer formed on the bottom surface of the upper conductive portion located on the inner surface side, A plurality of memory cells having a dielectric layer formed on the inner side surface, the outer side surface, and the bottom surface height adjustment layer, and a control gate formed on the dielectric layer. And
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置のさらに他の態様は、素子形成領域を含む半導体基板と、前記素子形成領域の上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層の上に形成された下層導電部と、前記下層導電部の上に互いに間を設けて配置された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する上層導電部と、を含む電荷蓄積層と、前記外側面側であって前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板の上に形成された素子分離絶縁層と、前記内側面及び前記外側面の上に形成された誘電体層と、前記外側面側で前記下層導電部と対向する位置まで延びるように前記誘電体層の上に形成された制御ゲートと、を備えることを特徴とする。 Still another aspect of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is formed on a semiconductor substrate including an element formation region, a gate insulating layer formed on the element formation region, and the gate insulating layer. A charge storage layer comprising: a lower conductive portion; and an upper conductive portion having an inner surface and an outer surface constituted by a pair of rising portions disposed on the lower conductive portion with a space therebetween, and the outer surface An element isolation insulating layer formed on the semiconductor substrate so as to sandwich the element formation region, a dielectric layer formed on the inner surface and the outer surface, and on the outer surface side And a control gate formed on the dielectric layer so as to extend to a position facing the lower conductive portion.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の一態様は、半導体基板の上にゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層の上に電荷蓄積層の構成要素となる下層導電部を形成する工程と、前記下層導電部、前記ゲート絶縁層及び前記半導体基板を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の素子形成領域の上に前記ゲート絶縁層及び前記下層導電部を残すと共に前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、前記トレンチから突き出る長さが前記トレンチ間の距離よりも大きくなるように、前記トレンチ内に素子分離絶縁層を形成する工程と、前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間が埋まらないように、前記素子分離絶縁層及び前記下層導電部の上に前記電荷蓄積層の構成要素となる上層導電部を形成する工程と、前記上層導電部のうち前記素子分離絶縁層の上面に位置する部分を除去することにより、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する前記上層導電部にパターニングする工程と、前記トレンチ内に前記素子分離絶縁層が残るように前記素子分離絶縁層をエッチングすることにより、前記一対の立上り部の前記外側面を露出する工程と、前記内側面及び前記外側面の上に誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の上に制御ゲートを形成する工程と、を備えることを特徴とする。 One aspect of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a step of forming a gate insulating layer on a semiconductor substrate, and a lower-layer conductive portion that is a component of a charge storage layer on the gate insulating layer. A step of forming and selectively etching the lower conductive portion, the gate insulating layer, and the semiconductor substrate to leave the gate insulating layer and the lower conductive portion on the element formation region of the semiconductor substrate, and Forming a trench in the semiconductor substrate so as to sandwich an element formation region; forming an element isolation insulating layer in the trench so that a length protruding from the trench is larger than a distance between the trenches; The charge accumulation on the element isolation insulating layer and the lower conductive portion so that a portion protruding from the trench of the element isolation insulating layer is not filled. Forming an upper conductive portion that is a constituent element of the upper conductive portion, and removing the portion located on the upper surface of the element isolation insulating layer from the upper conductive portion, thereby forming a space between the lower conductive portions. Patterning the upper conductive portion having an inner surface and an outer surface constituted by a pair of raised portions, and etching the element isolation insulating layer so that the element isolation insulating layer remains in the trench. Exposing the outer surfaces of the pair of rising portions, forming a dielectric layer on the inner surface and the outer surface, and forming a control gate on the dielectric layer; It is characterized by providing.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の他の態様は、複数のメモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、半導体基板の上にゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層の上に電荷蓄積層の構成要素となる下層導電部を形成する工程と、前記下層導電部、前記ゲート絶縁層及び前記半導体基板を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の素子形成領域の上に前記ゲート絶縁層及び前記下層導電部を残すと共に前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、前記トレンチから突き出るように前記トレンチ内に素子分離絶縁層を形成する工程と、前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間が埋まらないように、前記素子分離絶縁層及び前記下層導電部の上に前記電荷蓄積層の構成要素となる上層導電部を形成する工程と、前記トレンチ内に前記素子分離絶縁層が残るように前記素子分離絶縁層をエッチングすることにより前記上層導電部の外側面を露出すると共に、前記上層導電部の底面に底面高さ調節層が残るように前記底面高さ調節層をエッチングすることにより前記上層導電部の内側面を露出する工程と、前記内側面及び前記外側面の上に誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の上に制御ゲートを形成する工程と、を備えることを特徴とする。 Another aspect of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells, the step of forming a gate insulating layer on a semiconductor substrate; Forming a lower conductive portion that is a component of a charge storage layer on the gate insulating layer; and selectively etching the lower conductive portion, the gate insulating layer, and the semiconductor substrate, thereby forming the semiconductor substrate Forming a trench in the semiconductor substrate so as to leave the gate insulating layer and the lower conductive portion on the element forming region and sandwiching the element forming region; and isolating and isolating the element in the trench so as to protrude from the trench Forming the layer and the element isolation insulating layer and the lower layer so as not to fill a gap between the element isolation insulating layer and the portion protruding from the trench. Forming an upper conductive portion as a component of the charge storage layer on the electric portion; and etching the element isolation insulating layer so that the element isolation insulating layer remains in the trench Exposing the inner side surface of the upper conductive portion by etching the bottom surface height adjusting layer so that the bottom surface height adjusting layer remains on the bottom surface of the upper conductive portion, Forming a dielectric layer on a side surface and the outer surface; and forming a control gate on the dielectric layer.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法のさらに他の態様は、半導体基板の上にゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層の上に電荷蓄積層の構成要素となる下層導電部を形成する工程と、前記下層導電部、前記ゲート絶縁層及び前記半導体基板を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の素子形成領域の上に前記ゲート絶縁層及び前記下層導電部を残すと共に前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、前記トレンチから突き出るように前記トレンチ内に素子分離絶縁層を形成する工程と、前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間が埋まらないように、前記素子分離絶縁層及び前記下層導電部の上に前記電荷蓄積層の構成要素となる上層導電部を形成する工程と、前記上層導電部のうち前記素子分離絶縁層の上面に位置する部分を除去することにより、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する前記上層導電部にパターニングする工程と、前記トレンチ内に前記素子分離絶縁層が残るように、前記素子分離絶縁層の上面が前記下層導電部より下になるまで、前記素子分離絶縁層をエッチングすることにより、前記一対の立上り部の前記外側面を露出する工程と、前記内側面及び前記外側面の上に誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の上に制御ゲートを形成する工程と、を備えることを特徴とする。 Still another aspect of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a step of forming a gate insulating layer on a semiconductor substrate, and a lower conductive layer that constitutes a charge storage layer on the gate insulating layer. Forming a portion and selectively etching the lower conductive portion, the gate insulating layer, and the semiconductor substrate, thereby leaving the gate insulating layer and the lower conductive portion on the element formation region of the semiconductor substrate. And a step of forming a trench in the semiconductor substrate so as to sandwich the element formation region, a step of forming an element isolation insulating layer in the trench so as to protrude from the trench, and a part of the element isolation insulating layer from the trench An upper conductive portion serving as a component of the charge storage layer is formed on the element isolation insulating layer and the lower conductive portion so as not to fill a gap between the protruding portions. And a pair of rising portions formed on the lower conductive portion so as to be spaced apart from each other by removing a portion of the upper conductive portion located on the upper surface of the element isolation insulating layer. Patterning the upper conductive portion having a side surface and an outer surface; and until the upper surface of the element isolation insulating layer is below the lower conductive portion so that the element isolation insulating layer remains in the trench. Etching the isolation insulating layer to expose the outer surfaces of the pair of rising portions; forming a dielectric layer on the inner surface and the outer surface; and on the dielectric layer Forming a control gate.
本発明の一態様によれば、カップリング比を大きくしかつ微細化を図ることができる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することができる。 本発明の他の態様によれば、カップリング比のばらつきを小さくできる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することができる。本発明のさらに他の態様によれば、ノイズの影響を受けにくい不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device that can increase the coupling ratio and can be miniaturized and a method for manufacturing the same can be provided. According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same that can reduce the variation in the coupling ratio. According to still another aspect of the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device that is less susceptible to noise and a method for manufacturing the same.
本発明の実施形態を以下の項目に分けて説明する。
[第1実施形態]
1.第1実施形態に係るNAND型EEPROMの構造
2.第1実施形態に係るNAND型EEPROMの製造方法
(第1実施形態の製造方法1)
(第1実施形態の製造方法2)
(第1実施形態の製造方法3)
(第1実施形態の製造方法4)
[第2実施形態]
1.第2実施形態に係るNAND型EEPROMの構造
2.第2実施形態に係るNAND型EEPROMの製造方法
(第2実施形態の製造方法1)
(第2実施形態の製造方法2)
(第2実施形態の製造方法3)
[第3実施形態]
1.第3実施形態に係るNAND型EEPROMの構造
2.第3実施形態に係るNAND型EEPROMの製造方法
[電子カードおよび電子装置への適用]
なお、各実施形態を説明する図において、既に説明した図の符号で示すものと同一のものについては、同一符号を付すことにより説明を省略する。
The embodiment of the present invention will be described by dividing it into the following items.
[First Embodiment]
1. Structure of NAND-type EEPROM according to the first embodiment
2. Manufacturing method of NAND-type EEPROM according to the first embodiment
(Production method 1 of the first embodiment)
(Manufacturing method 2 of the first embodiment)
(
(Manufacturing method 4 of the first embodiment)
[Second Embodiment]
1. Structure of NAND-type EEPROM according to Second Embodiment
2. Manufacturing method of NAND-type EEPROM according to the second embodiment
(Manufacturing method 1 of 2nd Embodiment)
(Manufacturing method 2 of 2nd Embodiment)
(
[Third Embodiment]
1. Structure of NAND-type EEPROM according to the third embodiment
2. Manufacturing Method of NAND-type EEPROM according to Third Embodiment [Application to Electronic Card and Electronic Device]
Note that, in the drawings for explaining the embodiments, the same components as those shown in the drawings already described are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[第1実施形態]
第1実施形態は、スタック型の電荷蓄積層(フローティングゲート)を構成する下層導電部及び上層導電部のうち、上層導電部の高さを幅よりも大きくした点を特徴の一つとする。
1.第1実施形態に係るNAND型EEPROMの構造
図1は、第1実施形態に係るNAND型EEPROMのメモリセルアレイ1の一部を示す平面図である。メモリセルアレイ1は、選択ゲートSG1、制御ゲートCG0〜15及び選択ゲートSG2を有する。これらのゲートは、選択ゲートSG1、制御ゲートCG0〜15、選択ゲートSG2の順に並べられ、行方向に延びている。また、メモリセルアレイ1は、交互に並べられかつ列方向に延びる素子形成領域3及び素子分離絶縁層5を有する。
[First Embodiment]
One of the features of the first embodiment is that the height of the upper conductive portion of the lower conductive portion and the upper conductive portion constituting the stack type charge storage layer (floating gate) is larger than the width.
1. Structure of NAND-type EEPROM according to First Embodiment FIG. 1 is a plan view showing a part of a memory cell array 1 of the NAND-type EEPROM according to the first embodiment. The memory cell array 1 includes a selection gate SG1, control gates CG0 to CG15, and a selection gate SG2. These gates are arranged in the order of the selection gate SG1, the control gates CG0 to CG15, and the selection gate SG2, and extend in the row direction. The memory cell array 1 includes
素子形成領域3が、選択ゲートSG1、制御ゲートCG0〜15及び選択ゲートSG2と交差する箇所に、選択トランジスタTr1、メモリセルMC0〜MC15、選択トランジスタTr2が形成されている。一組のMC0〜MC15により、NANDセル7が構成される。複数のNANDセル7がマトリクス配置されたものがメモリセルアレイ1である。
A selection transistor Tr1, memory cells MC0 to MC15, and a selection transistor Tr2 are formed where the
つぎに、NANDセル7の構造について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、図1のII(a)-II(b)断面の模式図であり、NANDセル7を示している。図3は、図2のNANDセル7の等価回路図である。NANDセル7は、p−型の半導体基板9に16個のメモリセルMC0〜15が形成された構造を有する。NANDセル1は、半導体基板9中のp型ウェルに形成されていてもよい。
Next, the structure of the
メモリセルは、メモリトランジスタとも言い、データの電気的な書換えが可能な不揮発性のセルである。各メモリセルは同じ構成をしており、メモリセルMC0を例にすれば、基板9の表面に所定の間隔を設けて形成されたn+型の不純物領域11(ソース/ドレイン)と、基板9のうち不純物領域11同士の間に位置するチャネル領域13と、チャネル領域13上にゲート絶縁層15を介して形成された電荷蓄積層17と、電荷蓄積層17上に誘電体層19を介して形成された制御ゲートCG0と、を備える。不純物領域11とチャネル領域13とで素子形成領域3が構成される。電荷蓄積層17は、下層導電部21と上層導電部23が積層された構造を有する。
The memory cell is also called a memory transistor, and is a non-volatile cell in which data can be electrically rewritten. Each memory cell has the same configuration. For example, when the memory cell MC0 is taken as an example, an n + -type impurity region 11 (source / drain) formed at a predetermined interval on the surface of the
NAND7セルは、16個のメモリセルが隣接するもの同士でソース/ドレインが共用される形で直列接続されて構成される。NANDセル7を構成するメモリセルの数が16個の場合で説明しているが、メモリセルの数が8,32,64個等の場合でもよい。なお、制御ゲートCG0〜CG15は対応するワード線と接続されている。
The NAND7 cell is configured by connecting 16 memory cells in series so that adjacent memory cells share a source / drain. Although the case where the number of memory cells constituting the
選択トランジスタTr1は、メモリセルMC0側に配置されている。トランジスタTr1の一対の不純物領域11のうち、一方はメモリセルMC0と共用され、他方は共通ソース線CELSRCと接続される。トランジスタTr1は、NANDセル7と共通ソース線CELSRCとの接続および切り離しの制御をする。
The selection transistor Tr1 is disposed on the memory cell MC0 side. One of the pair of
また、メモリセルMC15側には、選択トランジスタTr2が形成されている。トランジスタTr2を構成する一対の不純物領域11のうち、一方はメモリセルMC15と共用され、他方はビット線BLと接続される。トランジスタTr2は、NANDセル7とビット線BLとの接続および切り離しの制御をする。
A selection transistor Tr2 is formed on the memory cell MC15 side. Of the pair of
最初に説明したように、第1実施形態は電荷蓄積層17の上層導電部23の高さを幅よりも大きくした点を特徴の一つとしている。以下、この点について図4及び図5を用いて詳細に説明する。図4は、図1のIV(a)-IV(b)断面の模式図である。図5は、図4の電荷蓄積層17の斜視図である。
As described first, the first embodiment is characterized in that the height of the upper
半導体基板9(例えばシリコン基板)の素子形成領域3を挟むように、半導体基板9の上に素子分離絶縁層5が形成されている。素子分離絶縁層5は、半導体基板9のトレンチ25に埋め込まれており、その一部がトレンチ25から突き出ている。素子形成領域3の上には、例えばシリコン酸化膜からなるゲート絶縁層15(トンネル酸化膜)が形成されている。
An element
ゲート絶縁層15の上には、例えばポリシリコンからなる電荷蓄積層17(フローティングゲート)が配置されている。電荷蓄積層17は、ゲート絶縁層15の上に形成された下層導電部21を有する。下層導電部21の厚みは、例えば、20〜50nmである。
On the
下層導電部21の上には、これと電気的に接続された断面が略U字型の上層導電部23が形成されている。具体的には、上層導電部23は、下層導電部21の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部27を有する。立上り部27により、上層導電部23の内側面29及び外側面31が構成される。内側面29側には上層導電部23の底面33が位置しており、外側面31側には素子分離絶縁層5が位置している。上層導電部23は、高さH(例えば0.1〜0.2μm)が幅W(例えば50〜90nm)よりも大きい。
On the lower
誘電体層19(インターポリ絶縁層)は、上層導電部23の内側面29及び外側面31の上に形成されている。誘電体層19は例えばONO膜(シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜)で構成される。誘電体層19上には、例えばポリシリコンからなる制御ゲートCGが形成されている。
The dielectric layer 19 (interpoly insulating layer) is formed on the
第1実施形態の主な効果を説明する。第1実施形態によれば、電荷蓄積層17を構成する上層導電部23の内側面29及び外側面31が制御ゲートCGと対向している。このため、電荷蓄積層17と制御ゲートCGの間の静電容量を増やすことができるので、カップリング比を大きくすることができる。したがって、制御ゲートCGに印加する書込み電圧を小さくすることが可能になるため、EEPROMの低消費電力化を図ることができる。そして、第1実施形態では、上層導電部23の高さHが幅Wよりも大きいため、電荷蓄積層17と制御ゲートCGの間の静電容量を増やすことと、EEPROMの微細化を図ること、との両立を達成できる。以上説明した効果は後で説明する第2、第3実施形態についても言える。
2.第1実施形態に係るNAND型EEPROMの製造方法
この方法には、製造方法1〜4がある。以下、順に説明する。
The main effects of the first embodiment will be described. According to the first embodiment, the
2. Manufacturing Method of NAND Type EEPROM According to First Embodiment There are manufacturing methods 1 to 4 in this method. Hereinafter, it demonstrates in order.
(第1実施形態の製造方法1)
図6〜図10は、製造方法1を工程順に示す図であり、図4の断面、つまり図1のIV(a)-IV(b)断面と対応している。図6に示すように、半導体基板9の上に、例えば熱酸化により、ゲート絶縁層15を形成する。ゲート絶縁層15の上に、例えばCVDにより、ポリシリコンからなる下層導電部21を形成する。
(Production method 1 of the first embodiment)
6 to 10 are views showing the manufacturing method 1 in the order of steps, and correspond to the cross section of FIG. 4, that is, the IV (a) -IV (b) cross section of FIG. As shown in FIG. 6, the
そして、下層導電部21の上に例えば シリコン窒化膜からなるマスク材35を形成する。マスク材35を選択的に露光し、その後現像することにより、素子分離絶縁層が形成される領域上に位置するマスク材35を除去する。このマスク材をマスクとして、ドライエッチングにより、下層導電部21、ゲート絶縁層15を選択的に除去し、さらに半導体基板9を選択的に除去する。これにより、素子形成領域3の上にゲート絶縁層15及び下層導電部21を残すと共に素子形成領域3を挟むように半導体基板9にトレンチ25が形成される。
Then, a
マスク材35の厚みが、上層導電部23の高さHに略対応し、トレンチ25間の距離Dが上層導電部23の幅Wに対応する。上層導電部23の高さは幅よりも大きいため、マスク材35の厚みは、トレンチ25間の距離Dよりも大きくされている。なお、マスク材35をマスクとして、下層導電部21及びトレンチ25を形成するので、下層導電部21の端部と素子形成領域3の端部は、横方向の位置が一致する。
The thickness of the
図7に示すように、熱酸化により、トレンチ25の側面や底面及び下層導電部21の側面に図示しない薄い酸化層を形成する。そして、例えばCVDにより、素子分離絶縁層5となるシリコン酸化層を、トレンチ25が埋まるようにマスク材35上に形成する。次に、ドライエッチングにより、素子分離絶縁層5となるシリコン酸化層を、マスク材35が露出するまでエッチバックする。エッチバックの替わりにCMP(化学的機械研磨)を用いてもよい。
As shown in FIG. 7, a thin oxide layer (not shown) is formed on the side and bottom surfaces of the
図8に示すように、マスク材35を除去する。これにより、トレンチ25に埋め込まれ、一部がトレンチ25から突き出た素子分離絶縁層5が完成する。図6の説明箇所で述べたように、マスク材35の厚みは、トレンチ25間の距離Dよりも大きくされている。このため、トレンチ25から突き出る長さがトレンチ間25の距離Dよりも大きくなるように、トレンチ内25に素子分離絶縁層5が形成されている。
As shown in FIG. 8, the
その後、素子分離絶縁層5のうちトレンチ25から突き出た部分37の間が埋まらないように、例えばCVDによりポリシリコンからなる上層導電部23を素子分離絶縁層5及び下層導電部21の上に形成する。これにより、上層導電部23は素子形成領域3に自己整合的に形成される。
Thereafter, an upper
図9に示すように、例えば、CMPにより、上層導電部23のうち素子分離絶縁層5の上面に位置する部分を除去する。これにより、下層導電部21の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部27により構成される内側面29及び外側面31を有する上層導電部23にパターニングされる。
As shown in FIG. 9, for example, a portion of the upper
図10に示すように、トレンチ25内に素子分離絶縁層5が残るように、素子分離絶縁層5を例えば反応性イオンエッチングすることにより、一対の立上り部27の外側面31を露出させる。
As shown in FIG. 10, the
そして、図4に示すように、上層導電部23及び素子分離絶縁層5を覆うように、ONO膜からなる誘電体層19を形成する。これにより、上層導電部23の内側面29及び外側面31(図10参照)の上に誘電体層19が形成される。なお、一対の立上り部27のうち、一方の立上り部と他方の立上り部のギャップG(図10参照)は、誘電体層19の厚みの2倍よりも大きくされている。これにより、上記ギャップGの箇所が誘電体膜19で埋まらないようにし、制御ゲートCGが内側面29と対向するようにしている。最後に、例えば、CVDによりポリシリコンからなる制御ゲートCGを誘電体層19上に形成する。
Then, as shown in FIG. 4, a
(第1実施形態の製造方法2)
次に製造方法2について説明する。図11〜図14は、製造方法2を工程順に示す図であり、図1のIV(a)-IV(b)断面と対応している。製造方法2によれば、図14に示すように、上層導電部23を素子分離絶縁層5側に延ばすことにより、上層導電部23の幅を下層導電部21の幅よりも大きくしている。
(Manufacturing method 2 of the first embodiment)
Next, manufacturing method 2 will be described. FIGS. 11-14 is a figure which shows the manufacturing method 2 in process order, and respond | corresponds with the IV (a) -IV (b) cross section of FIG. According to the manufacturing method 2, as shown in FIG. 14, the upper
まず図11から説明する。図11は、図7に示す構造からマスク材35を除去した状態を示している。図12に示すように、例えば、弗酸や弗化アンモニウムのような水溶液で、素子分離絶縁層5のうちトレンチ25から突き出た部分37を等方性エッチングする。これにより、突き出た部分37が細くなり、突き出た部分37の間隔が広がる。
First, FIG. 11 will be described. FIG. 11 shows a state where the
次に、図13に示すように、素子分離絶縁層5のうちトレンチ25から突き出た部分37の間が埋まらないように、例えばCVDによりポリシリコンからなる上層導電部23を素子分離絶縁層5及び下層導電部21の上に形成する。これにより、素子分離絶縁層5側に延びた上層導電部23が形成される。そして、第1実施形態の製造方法1の図9、図10、図4で説明した工程と同様の工程を経ることにより、図14に示す構造が完成する。
Next, as shown in FIG. 13, the upper
以上説明したように製造方法2によれば、上層導電部23を素子分離絶縁層5側に延ばすことができる。したがって、図14に示す構造によれば、上層導電部23の幅を下層導電部21の幅よりも大きくなるため、電荷蓄積層17と制御ゲートCGの間の静電容量をさらに大きくすることができる。
As described above, according to the manufacturing method 2, the upper
(第1実施形態の製造方法3)
製造方法3も製造方法2と同様に、上層導電部23を素子分離絶縁層5側に延ばすことができる。図15〜図19は、製造方法3を工程順に示す図であり、図1のIV(a)-IV(b)断面と対応している。
(
In the
図15は図6と対応しており、図6との違いは、マスク材35が上層マスク材39と下層マスク材41の二層構造である点である。
FIG. 15 corresponds to FIG. 6, and the difference from FIG. 6 is that the
図16に示すように、図7で説明した方法で素子分離絶縁層5を形成する。次に、図17に示すように、そして、図18に示すように、素子分離絶縁層5のうちトレンチ25から突き出た部分37を、下層マスク材41をマスクとして、エッチングすることにより、この部分37を細くする。このエッチングは図12で説明したエッチングと同じである。図19に示すように、図13で説明した方法を用いて上層導電部23を形成する。後の工程は製造方法2と同じである。
As shown in FIG. 16, the element
(第1実施形態の製造方法4)
図20及び図21は、製造方法4を工程順に示す図であり、図1のIV(a)-IV(b)断面と対応している。図21に示すように、製造方法4によれば、一対の立上り部27の間に保護層47を形成しているので、上層導電部23をCMPで研磨する際に、内側面29がダメージを受けるのを防止できる。以下、製造方法4について詳細に説明する。
(Manufacturing method 4 of the first embodiment)
20 and 21 are views showing the manufacturing method 4 in the order of steps, and correspond to the IV (a) -IV (b) cross section of FIG. As shown in FIG. 21, according to the manufacturing method 4, since the
第1実施形態の製造方法1で説明した図8の工程後、図20に示すように、例えばCVDによりシリコン酸化層からなる保護層47を、素子分離絶縁層5のうちトレンチ25から突き出た部分37の間を埋めるように、上層導電部23の上に形成する。そして、例えば反応性イオンエッチングのような異方性エッチングにより、保護層47をエッチバックして、一対の立上り部27の間に保護層47を残す。
After the step of FIG. 8 described in the manufacturing method 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 20, a portion of the element
図21に示すように、CMPにより、上層導電部23を研磨する。そして、第1実施形態の製造方法1の図10に示すように、素子分離絶縁層5をエッチングする際に、保護層47もエッチングして、一対の立上り部27の間に残した保護層47を除去する。なお、素子分離絶縁層5と保護層47とが異なる材料の場合、保護層47のエッチングを素子分離絶縁層5のエッチングと別にすればよい。後の工程は第1実施形態の製造方法1と同じである。
[第2実施形態]
1.第2実施形態に係るNAND型EEPROMの構造
図22は、第2実施形態に係るNAND型EEPROMの断面構造を示す模式図であり、図4に示す断面のような制御ゲートCGに沿った断面を示している。第2実施形態は、電荷蓄積層17を構成する上層導電部23の内側面29側に位置する上層導電部23の底面(言い換えれば、一対の立上り部27の凹んでいる箇所の底面)に底面高さ調節層43を形成した点を特徴の一つとする。これにより、カップリング比のばらつきを小さくできる。
As shown in FIG. 21, the upper
[Second Embodiment]
1. Structure of NAND-type EEPROM According to Second Embodiment FIG. 22 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a NAND-type EEPROM according to the second embodiment, and shows a cross section along the control gate CG like the cross section shown in FIG. Show. In the second embodiment, the bottom surface of the upper
まず、カップリング比のばらつきの問題について説明する。メモリセル同士においてカップリング比のばらつきが大きいと、オーバープログラムや誤書き込みが生じやすい。オーバープログラムとは、"0"書込みをしたメモリセルのしきい値が大きくなりすぎることである。NANDセルでは、一本のワード線に共通接続されたメモリセルに、一括して書込み(例えば2kバイトや512バイト分のデータの同時書込み)をすることにより、書込みの高速化を図っている。共通接続されたこれらのメモリセルのうち、"0"書き込みをするメモリセルでは"0"書込みに相当するしきい値になるまで書込み動作(書き込みパルス印加)が繰り返される。所望のしきい値に達したメモリセルに対してはビット線の電位を上げることにより前述の"1"書込みと同様の動作によりそれ以上の書込みが防止されるようになっている。しかし、特にカップリング比の高いメモリセルにおいては最初のパルスで所望のしきい値を越えてしまうことが考えられる。このような現象が起こると読出し時において非選択ワード線に与える読出し電圧が例えば4Vでも、このワード線に接続されたメモリセル(トランジスタ)を導通状態に出来ず、このメモリセルだけでなく同じNAND列に属する例えば16個のメモリセル全部が不良となる場合がある。 First, the problem of variation in coupling ratio will be described. If the variation in coupling ratio between memory cells is large, overprogramming and erroneous writing are likely to occur. Overprogramming means that the threshold value of a memory cell in which “0” is written becomes too large. In the NAND cell, the writing speed is increased by collectively writing (for example, simultaneous writing of data of 2 kbytes or 512 bytes) to the memory cells commonly connected to one word line. Among these commonly connected memory cells, the memory cell to which “0” is written repeats the write operation (write pulse application) until a threshold value corresponding to “0” write is reached. For a memory cell that has reached a desired threshold value, further writing is prevented by raising the bit line potential by the same operation as the above-described "1" writing. However, it is conceivable that a memory cell having a high coupling ratio will exceed a desired threshold value with the first pulse. When such a phenomenon occurs, even if the read voltage applied to the unselected word line at the time of reading is 4 V, for example, the memory cell (transistor) connected to this word line cannot be made conductive. For example, all 16 memory cells belonging to the column may be defective.
次に誤書込みについては前述の"1"の書込み状態において本来制御ゲートとチャネルの電位差は小さいため書込みは起こらないはずであるが、カップリング比が他のメモリセルより大きすぎるとしきい値が負の消去状態を維持できず、しきい値が上昇して"0"の書込みしきい値となってしまう現象である。そのほかにもカップリング比が他のメモリセルより大きいメモリセルでは、読出し動作の繰り返しにより消去しきい値が書込みしきい値となってしまう、いわゆるリードディスターブ不良が起こりやすい問題もある。また、カップリング比の小さなメモリセルが存在する場合は、これらのメモリセルでも所望の時間内に書込みや消去可能なようにチップの書込み電圧、消去電圧が高めに設定されてしまうため、カップリング比の高いセルは益々オーバープログラムや誤書込みがしやすくなる。 Next, for erroneous writing, writing should not occur because the potential difference between the control gate and the channel is originally small in the above-described "1" writing state, but if the coupling ratio is too large compared to other memory cells, the threshold value is negative. This is a phenomenon in which the erase state cannot be maintained, and the threshold value rises to become the write threshold value of “0”. In addition, a memory cell having a coupling ratio larger than that of other memory cells has a problem that a so-called read disturb failure is likely to occur because the erase threshold becomes a write threshold due to repeated read operations. If memory cells with a small coupling ratio exist, the chip write voltage and erase voltage are set high so that these memory cells can be written and erased within a desired time. Cells with a high ratio are more likely to be overprogrammed or miswritten.
第2実施形態によれば、カップリング比のばらつきを小さくできることを比較例と比較しながら説明する。図23は、比較例に係るNAND型EEPROMの断面構造を示す模式図であり、図22と対応する。比較例は第2実施形態と異なり、底面高さ調節層が形成されていない。 According to the second embodiment, the fact that the variation in the coupling ratio can be reduced will be described in comparison with a comparative example. FIG. 23 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a NAND-type EEPROM according to a comparative example, and corresponds to FIG. Unlike the second embodiment, the comparative example has no bottom height adjustment layer.
図22及び図23に示すように、半導体基板9の(A)で示す位置に形成されたメモリセルと、(B)で示す位置に形成されたメモリセルとでは、立上り部27の高さが異なる。これは、半導体基板9上の位置により、立上り部27の高さにばらつきが不可避的に発生するからである。
As shown in FIGS. 22 and 23, the height of the rising
このため、図23の比較例では、(A)のメモリセルのほうが(B)のメモリセルよりも、内側面29側において、電荷蓄積層17と制御ゲートCGが対向する領域が大きくなっている。したがって、電荷蓄積層17と制御ゲートCGの間の静電容量は、(A)のメモリセルのほうが(B)のメモリセルよりも大きくなる。よって、(A)のメモリセルのカップリング比が、(B)のメモリセルのそれよりも大きくなり、カップリング比にばらつきが発生する。なお、外側面31側には素子分離絶縁層5があるので、外側面31側において電荷蓄積層17と制御ゲートCGが対向する領域は、(A)のメモリセルと(B)のメモリセルとで同じである。
Therefore, in the comparative example of FIG. 23, the area where the
一方、図22に示す第2実施形態では、上層導電部23の内側面29側に底面高さ調節層43が位置し、外側面31側に素子分離絶縁層5が位置している。このため、電荷蓄積層17と制御ゲートCGとが対向する領域は、内側面29側が立上り部27の上面から底面高さ調節層43までであり、外側面31側が立上り部27の上面から素子分離絶縁層5までである。したがって、立上り部27の高さが異なっていても、内側面29側において、電荷蓄積層17と制御ゲートCGが対向する面積は、(A)のメモリセルと(B)のメモリセルとで同じにすることができる。よって、電荷蓄積層17と制御ゲートCGの間の静電容量を均一にすることができるため、カップリング比のばらつきを小さくできる。
On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 22, the bottom surface
なお、第2実施形態では、底面高さ調節層43があるために、上層導電部23の底面と制御ゲートCGの距離が比較的大きくなっている。したがって、上記底面の箇所は、キャパシタとして機能しないので、カップリング比に影響を及ぼすことはほとんどない。
In the second embodiment, since the bottom surface
ここで、第2実施形態が比較例と比べてカップリング比のばらつきを小さくできることをグラフで説明する。図24は、立上り部の高さのばらつきとカップリング比との関係を示すグラフである。図22に示す第2実施形態において、立上り部27の上面から底面高さ調節層43までの寸法が0.1μm、立上り部27の上面から素子分離絶縁層5までの寸法も0.1μmとする。誘電体層19の厚みを15nm、ゲート絶縁層(トンネル酸化膜)15の厚みを9nmとする。
Here, it will be described with a graph that the second embodiment can reduce the variation in the coupling ratio as compared with the comparative example. FIG. 24 is a graph showing the relationship between the variation in the height of the rising portion and the coupling ratio. In the second embodiment shown in FIG. 22, the dimension from the upper surface of the rising
図24に示すように、第2実施形態では、立上り部27の高さが10パーセントばらついても、カップリング比は一定であることが分かる。これに対して、比較例では、立上り部27の高さが10パーセントばらつくと、カップリング比のばらつきも大きくなる。
As shown in FIG. 24, in the second embodiment, it can be seen that the coupling ratio is constant even if the height of the rising
なお、図22に示すように、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に上層導電部23の高さが幅よりも大きくされているが、高さの値が幅の値以下でもよい。
2.第2実施形態に係るNAND型EEPROMの製造方法
(第2実施形態の製造方法1)
図25〜図28は、この製造方法1を工程順に示す図であり、図22の断面と対応している。第1実施形態の製造方法1で説明した図8の工程後、図25に示すように、例えば、CVDにより厚さ0.2〜0.4μmのシリコン酸化層45を、素子分離絶縁層5のうちトレンチ25から突き出た部分37の間を埋めるように、上層導電部23の全面に形成する。シリコン酸化層45は底面高さ調節層43となる。
As shown in FIG. 22, according to the second embodiment, the height of the upper
2. Manufacturing method of NAND-type EEPROM according to the second embodiment (Manufacturing method 1 of the second embodiment)
25 to 28 are views showing the manufacturing method 1 in the order of steps, and correspond to the cross section of FIG. After the step of FIG. 8 described in the manufacturing method 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 25, for example, a
図26に示すように、素子分離絶縁層5の上面に位置する上層導電部23が露出するまで、シリコン酸化層45を例えば反応性イオンエッチングにより除去する。これにより、トレンチ25から突き出た部分37の間を埋めるように、部分37の間に位置する上層導電部23の上に底面高さ調節層43が形成される。
As shown in FIG. 26, the
図27に示すように、例えばCMPにより、露出した上層導電部23を除去する。これにより、下層導電部21の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部27により構成される内側面29及び外側面31を有する上層導電部23にパターニングされる。一対の立上り部27の間には、底面高さ調節層43があるので、CMPの際に内側面29にダメージが与えられることはない。
As shown in FIG. 27, the exposed upper
図28に示すように、素子分離絶縁層5及び底面高さ調節層43を、例えば反応性イオンエッチングする。これにより、トレンチ25内に素子分離絶縁層5が残るように素子分離絶縁層5がエッチングされ、一対の立上り部27の外側面31が露出される。また、上層導電部23の底面に底面高さ調節層43が残るように底面高さ調節層43がエッチングされ、一対の立上り部27の内側面29が露出される。
As shown in FIG. 28, the element
半導体基板9のどの位置においても、素子分離絶縁層5がエッチングされる量は略同じなので、立上り部27の上面から素子分離絶縁層5までの距離d1は、全てのメモリセルで略同じとなる。立上り部27の上面から底面高さ調節層43までの距離d2も同じことが言える。
Since the amount of etching of the element
また、素子分離絶縁層5と底面高さ調節層43とは、同時にエッチングされるので、距離d1と距離d2とは連動している。例えば、素子分離絶縁層5が底面高さ調節層43とエッチングレートが等しければ、d2=d1+α、となる。ここで、αは、このエッチングの前の段階における素子分離絶縁層5の上面と底面高さ調節層43の上面との高さの差である。差がなければ、α=0である。一方、素子分離絶縁層5と底面高さ調節層43のエッチングレートの比がβであれば、d2=βd1+α、となる。
Further, since the element
図28の工程後、図22に示すように、内側面29、外側面31及び底面高さ調節層43の上に、第1実施形態と同様にして誘電体層19を形成する。ここで、立上り部27の上面から底面高さ調節層43までの距離d2(図28)は、誘電体層19の厚みよりも大きくされている。この理由は、距離d2が誘電体層19の厚みより小さければ、一対の立上げ部27の内側面29間の空間が誘電体層19で埋まるため、この空間に制御ゲートCGが形成できなくなるからである。最後に、誘電体層19の上に制御ゲートCGを形成する。
After the step of FIG. 28, as shown in FIG. 22, the
(第2実施形態の製造方法2)
図29〜図31は、製造方法2を工程順に示す図であり、図22の断面と対応している。製造方法2では、図30に示すように、上層導電部23のパターニング工程が先であり、底面高さ調節層43の形成工程が後である。
(Manufacturing method 2 of 2nd Embodiment)
29 to 31 are views showing the manufacturing method 2 in the order of steps, and correspond to the cross section of FIG. In the manufacturing method 2, as shown in FIG. 30, the patterning step of the upper
まず、図29、図30に示す工程を行う。これらの工程は、第1実施形態の製造方法1で説明した図8、図9に示す工程と対応する。図31に示すように、図25(第2実施形態の製造方法1)で説明した方法と同様にして、底面高さ調節層43となるシリコン酸化層45を形成する。そして、例えば、反応性イオンエッチングにより、シリコン酸化層45及び素子分離絶縁層5を除去すると、図28に示す構造を得ることができる。後の工程は第2実施形態の製造方法1と同じである。
First, the steps shown in FIGS. 29 and 30 are performed. These steps correspond to the steps shown in FIGS. 8 and 9 described in the manufacturing method 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 31, a
(第2実施形態の製造方法3)
図32は、この製造方法3により作製された第2実施形態に係るNAND型EEPROMの断面の模式図である。第1実施形態の製造方法2と同様の方法により、上層導電部23を素子分離絶縁層5側に延ばすことにより、上層導電部23の幅を下層導電部21の幅よりも大きくしている。
(
FIG. 32 is a schematic cross-sectional view of a NAND-type EEPROM according to the second embodiment manufactured by this
第2実施形態の製造方法3は、図11〜図13(第1実施形態の製造方法2)の工程後、図25〜図28の工程(第2実施形態の製造方法1)又は図30〜図31の工程(第2実施形態の製造方法2)を行う。なお、上層導電部23の幅を下層導電部21の幅よりも大きくする方法は、第1実施形態の製造方法3(図15〜図19)でもよい。
[第3実施形態]
1.第3実施形態に係るNAND型EEPROMの構造
図33は、第3実施形態に係るNAND型EEPROMの断面構造を示す模式図であり、図4に示す断面のような制御ゲートCGに沿った断面を示している。第3実施形態では、上層導電部23の外側面31側において、制御ゲートCGが下層導電部21と対向する位置まで延びるように形成されている。これにより生じる効果を詳細に説明する。
In the
[Third Embodiment]
1. Structure of NAND-type EEPROM According to Third Embodiment FIG. 33 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a NAND-type EEPROM according to the third embodiment, and shows a cross section along the control gate CG like the cross section shown in FIG. Show. In the third embodiment, the control gate CG is formed to extend to a position facing the lower layer
図34に示すように、隣り合うメモリセルMC0は素子分離絶縁層5により電気的に分離されている。しかし、メモリセルが微細化することにより、隣り合うメモリセル間の距離が短くなると、メモリセル間の干渉(ノイズ)の問題が生じる。つまり、メモリセルMC0(a)にデータを書込みする際にそのメモリセルの電荷蓄積層17に電圧変化が生じると、容量結合により隣に位置するメモリセルMC0(b)の電荷蓄積層17の電圧が変化することがある。このような変化が生じると、メモリセルMC0(b)のゲート絶縁層(トンネル酸化膜)15にかかる電界が本来意図した値と異なり、トンネル電流が変化する。この結果、メモリセルMC0(b)の電荷蓄積層17中の電荷量が所望の値とならず、メモリセルMC0(b)のしきい値が所望の値からずれて、誤書込みの状態になることがある。
As shown in FIG. 34, adjacent memory cells MC0 are electrically isolated by element
図33に示す第3実施形態では、上層導電部23の外側面31側において、制御ゲートCGが下層導電部21と対向する位置まで延びるように形成されている。したがって、制御ゲートCGにより電荷蓄積層17が静電シールドされることになる。よって、第3実施形態は、第1実施形態や第2実施形態よりも下層導電部21において、容量結合を防止する効果を高めることができる。この結果、隣り合うメモリセル同士がノイズの影響を受けにくくすることができる。
In the third embodiment shown in FIG. 33, the control gate CG is formed on the
そして、第3実施形態は、上層導電部23の幅を下層導電部21の幅よりも大きくすることにより、矢印Xで示すように、外側面31側の制御ゲートCGと、ゲート絶縁層15下の半導体基板9と、の間に素子分離絶縁層5が位置した構造にしている。このため、制御ゲートCGと半導体基板9との間に素子分離絶縁層5と誘電体層19が位置することになる。したがって、これらの間に誘電体層19のみが位置する場合(つまり図4で素子分離絶縁層5上の制御ゲートCGを下層導電部21と対向する位置まで延ばした場合)と比べて、これらの間の耐圧を維持する効果を向上させることができる。制御ゲートCGと半導体基板9との間には比較的大きな電位差が生じるので、上記構造は有用である。
In the third embodiment, the width of the upper
また、第3実施形態において、素子分離絶縁層5はトレンチ25に埋め込まれており、制御ゲートCGはトレンチ25の上面よりも上に位置する構造を有する。制御ゲートCGがトレンチ25内にまで延びていると、半導体基板9に反転層が形成され、隣接するメモリセル同士を電気的に分離できないことがある。上記構造によれば、このような事態を防止することができる。
In the third embodiment, the element
なお、図33に示すように、第3実施形態は第1実施形態と同様に上層導電部23は高さが幅よりも大きくされているが、高さの値が幅の値以下でもよい。
2.第3実施形態に係るNAND型EEPROMの製造方法
図35及び図36は、この製造方法を工程順に示す図であり、図33と対応している。図11〜図13(第1実施形態の製造方法2)又は図15〜図19(第1実施形態の製造方法3)の工程により、上層導電部23の幅を下層導電部21の幅よりも大きくする。
As shown in FIG. 33, in the third embodiment, the height of the upper
2. Manufacturing Method of NAND Type EEPROM According to Third Embodiment FIGS. 35 and 36 are diagrams showing this manufacturing method in the order of steps, and correspond to FIG. 11 to 13 (manufacturing method 2 of the first embodiment) or FIGS. 15 to 19 (
そして、図35に示すように、トレンチ25から突き出た部分37に位置する上層導電部23を、例えばCMPにより研磨する。これより、下層導電部21の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部27により構成される内側面29及び外側面31を有する上層導電部23にパターニングされる。
Then, as shown in FIG. 35, the upper
図36に示すように、トレンチ25内に素子分離絶縁層5が残るように、素子分離絶縁層5の上面が下層導電部21より下になるまで、素子分離絶縁層5を例えば反応性イオンエッチングする。これにより、一対の立上り部27の外側面31を露出させる。
As shown in FIG. 36, for example, reactive ion etching is performed on the element
その後、いままで説明してきた方法と同様に、内側面29及び外側面31の上に誘電体層19を形成し、最後に、誘電体層19の上に制御ゲートCGを形成する。
[電子カードおよび電子装置への適用]
次に、本発明の実施形態に係る電子カードおよびその電子カードを用いた電子装置について説明する。図37は、本発明の実施形態に係る電子カードおよび電子装置の構成を示す。ここでは電子装置は、携帯電子機器の一例としてのディジタルスチルカメラ101を示す。電子カードは、ディジタルスチルカメラ101の記録媒体として用いられるメモリカード119である。メモリカード119は、本発明の実施形態で説明した不揮発性半導体記憶装置が集積化され封止されたICパッケージPK1を有する。
Thereafter, in the same manner as described above, the
[Application to electronic cards and electronic devices]
Next, an electronic card according to an embodiment of the present invention and an electronic device using the electronic card will be described. FIG. 37 shows the configuration of an electronic card and an electronic device according to an embodiment of the present invention. Here, the electronic device indicates a digital
ディジタルスチルカメラ101のケースには、カードスロット102と、このカードスロット102に接続された、図示しない回路基板が収納されている。メモリカード119は、カードスロット102に取り外し可能に装着される。メモリカード119は、カードスロット102に装着されると、回路基板上の電気回路に電気的に接続される。
The case of the digital
電子カードが例えば、非接触型のICカードである場合、カードスロット102に収納し、或いは近づけることによって、回路基板上の電気回路に無線信号により接続される。
When the electronic card is, for example, a non-contact type IC card, the electronic card is connected to the electric circuit on the circuit board by a radio signal by being stored in or close to the
図38は、ディジタルスチルカメラの基本的な構成を示す。被写体からの光は、レンズ103により集光されて撮像装置104に入力される。撮像装置104は例えばCMOSイメージセンサであり、入力された光を光電変換し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号は、アナログ増幅器(AMP)により増幅された後、A/Dコンバータによりディジタル変換される。変換された信号は、カメラ信号処理回路105に入力され、例えば自動露出制御(AE)、自動ホワイトバランス制御(AWB)、及び色分離処理を行った後、輝度信号と色差信号に変換される。
FIG. 38 shows a basic configuration of a digital still camera. Light from the subject is collected by the
画像をモニターする場合、カメラ信号処理回路105から出力された信号はビデオ信号処理回路106に入力され、ビデオ信号に変換される。ビデオ信号の方式としては、例えばNTSC(National Television System Committee)を挙げることができる。ビデオ信号は、表示信号処理回路107を介して、ディジタルスチルカメラ101に取り付けられた表示部108に出力される。表示部108は例えば液晶モニターである。
When monitoring an image, the signal output from the camera
ビデオ信号は、ビデオドライバ109を介してビデオ出力端子110に与えられる。ディジタルスチルカメラ101により撮像された画像は、ビデオ出力端子110を介して、例えばテレビジョン等の画像機器に出力することができる。これにより、撮像した画像を表示部108以外でも表示することができる。撮像装置104、アナログ増幅器(AMP)、A/Dコンバータ(A/D)、カメラ信号処理回路105は、マイクロコンピュータ111により制御される。
The video signal is given to the
画像をキャプチャする場合、操作ボタン例えばシャッタボタン112を操作者が押す。これにより、マイクロコンピュータ111が、メモリコントローラ113を制御し、カメラ信号処理回路105から出力された信号がフレーム画像としてビデオメモリ114に書き込まれる。ビデオメモリ114に書き込まれたフレーム画像は、圧縮/伸張処理回路115により、所定の圧縮フォーマットに基づいて圧縮され、カードインタフェース116を介してカードスロット102に装着されているメモリカード119に記録される。
When capturing an image, the operator presses an operation button such as the
記録した画像を再生する場合、メモリカード119に記録されている画像を、カードインタフェース116を介して読み出し、圧縮/伸張処理回路115により伸張した後、ビデオメモリ114に書き込む。書き込まれた画像はビデオ信号処理回路106に入力され、画像をモニターする場合と同様に、表示部108や画像機器に映し出される。
When reproducing the recorded image, the image recorded on the
なおこの構成では、回路基板100上に、カードスロット102、撮像装置104、アナログ増幅器(AMP)、A/Dコンバータ(A/D)、カメラ信号処理回路105、ビデオ信号処理回路106、メモリコントローラ113、ビデオメモリ114、圧縮/伸張処理回路115、及びカードインタフェース116が実装される。
In this configuration, the
但しカードスロット102については、回路基板100上に実装される必要はなく、コネクタケーブル等により回路基板100に接続されるようにしてもよい。
However, the
回路基板100上には更に、電源回路117が実装される。電源回路117は、外部電源、或いは電池からの電源の供給を受け、ディジタルスチルカメラの内部で使用する内部電源電圧を発生する。電源回路117として、DC−DCコンバータを用いてもよい。内部電源電圧は、上述した各回路に供給される他、ストロボ118、表示部108にも供給される。
A
以上のように本発明の実施形態に係る電子カードは、ディジタルスチルカメラ等の携帯電子機器に用いることが可能である。更にこの電子カードは、携帯電子機器だけでなく、図39A−39Jに示すような他の各種電子機器に適用することができる。即ち、図39Aに示すビデオカメラ、図39Bに示すテレビジョン、図39Cに示すオーディオ機器、図39Dに示すゲーム機器、図39Eに示す電子楽器、図39Fに示す携帯電話、図39Gに示すパーソナルコンピュータ、図39Hに示すパーソナルディジタルアシスタント(PDA)、図39Iに示すヴォイスレコーダ、図39Jに示すPCカード等に、上記電子カードを用いることができる。 As described above, the electronic card according to the embodiment of the present invention can be used for a portable electronic device such as a digital still camera. Further, this electronic card can be applied not only to portable electronic devices but also to various other electronic devices as shown in FIGS. 39A to 39J. 39A, the television shown in FIG. 39B, the audio equipment shown in FIG. 39C, the game equipment shown in FIG. 39D, the electronic musical instrument shown in FIG. 39E, the mobile phone shown in FIG. 39F, and the personal computer shown in FIG. The electronic card can be used for a personal digital assistant (PDA) shown in FIG. 39H, a voice recorder shown in FIG. 39I, a PC card shown in FIG. 39J, and the like.
1・・・メモリセルアレイ、3・・・素子形成領域、5・・・素子分離絶縁層、7・・・NANDセル、9・・・半導体基板、11・・・不純物領域、13・・・チャネル領域、15・・・ゲート絶縁層、17・・・電荷蓄積層、19・・・誘電体層、21・・・下層導電部、23・・・上層導電部、25・・・トレンチ、27・・・立上り部、29・・・内側面、31・・・外側面、33・・・底面、35・・・マスク材、37・・・トレンチから突き出た部分、39・・・上層マスク材、41・・・下層マスク材、43・・・底面高さ調節層、45・・・シリコン酸化層、47・・・保護層、H・・・上層導電部の高さ、W・・・上層導電部の幅、D・・・トレンチ間の距離、G・・・立上り部間のギャップ、d1・・・立上り部の上面から素子分離絶縁層までの距離、d2・・・立上り部の上面から底面高さ調節層までの距離、MC0〜15・・・メモリセル、CG0〜15・・・制御ゲート、SG1,2・・・選択ゲート、BL・・・ビット線、CELSRC・・・共通ソース線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell array, 3 ... Element formation area, 5 ... Element isolation insulating layer, 7 ... NAND cell, 9 ... Semiconductor substrate, 11 ... Impurity region, 13 ...
Claims (27)
前記素子形成領域の上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上に形成された下層導電部と、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有すると共に高さが幅よりも大きい上層導電部と、を含む電荷蓄積層と、
前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板の上に形成された素子分離絶縁層と、
前記内側面及び前記外側面の上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の上に形成された制御ゲートと、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A semiconductor substrate including an element formation region;
A gate insulating layer formed on the element formation region;
It has an inner side surface and an outer side surface composed of a lower layer conductive part formed on the gate insulating layer and a pair of rising parts formed on the lower layer conductive part with a gap between each other, and has a width of A charge storage layer including a larger upper conductive portion,
An element isolation insulating layer formed on the semiconductor substrate so as to sandwich the element formation region;
A dielectric layer formed on the inner surface and the outer surface;
A control gate formed on the dielectric layer;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記素子形成領域の上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上に形成された下層導電部と、前記下層導電部の上に互いに間を設けて配置された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する上層導電部と、を含む電荷蓄積層と、
前記外側面側であって前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板の上に形成された素子分離絶縁層と、
前記内側面側に位置する前記上層導電部の底面に形成された底面高さ調節層と、
前記内側面、前記外側面及び前記底面高さ調節層の上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の上に形成された制御ゲートと、
を有する複数のメモリセルを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A semiconductor substrate including an element formation region;
A gate insulating layer formed on the element formation region;
A lower conductive layer formed on the gate insulating layer, and an upper conductive layer having an inner surface and an outer surface formed by a pair of rising portions disposed on the lower conductive portion with a space between each other; A charge storage layer comprising:
An element isolation insulating layer formed on the semiconductor substrate so as to sandwich the element formation region on the outer surface side;
A bottom surface height adjusting layer formed on the bottom surface of the upper conductive portion located on the inner surface side;
A dielectric layer formed on the inner surface, the outer surface, and the bottom surface height adjustment layer;
A control gate formed on the dielectric layer;
A non-volatile semiconductor memory device comprising a plurality of memory cells having
前記素子形成領域の上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上に形成された下層導電部と、前記下層導電部の上に互いに間を設けて配置された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する上層導電部と、を含む電荷蓄積層と、
前記外側面側であって前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板の上に形成された素子分離絶縁層と、
前記内側面及び前記外側面の上に形成された誘電体層と、
前記外側面側で前記下層導電部と対向する位置まで延びるように前記誘電体層の上に形成された制御ゲートと、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A semiconductor substrate including an element formation region;
A gate insulating layer formed on the element formation region;
A lower conductive layer formed on the gate insulating layer, and an upper conductive layer having an inner surface and an outer surface formed by a pair of rising portions disposed on the lower conductive portion with a space between each other; A charge storage layer comprising:
An element isolation insulating layer formed on the semiconductor substrate so as to sandwich the element formation region on the outer surface side;
A dielectric layer formed on the inner surface and the outer surface;
A control gate formed on the dielectric layer so as to extend to a position facing the lower conductive portion on the outer surface side;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記制御ゲートは前記トレンチの上面よりも上に位置する、
ことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。 The element isolation insulating layer is embedded in a trench of the semiconductor substrate;
The control gate is located above the upper surface of the trench;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is a non-volatile semiconductor memory device.
前記カードインタフェースに接続されたカードスロットと、
前記カードスロットに電気的に接続可能な請求項15に記載の前記電子カードと、
を備えることを特徴とする電子装置。 A card interface;
A card slot connected to the card interface;
The electronic card according to claim 15, wherein the electronic card is electrically connectable to the card slot.
An electronic device comprising:
前記ゲート絶縁層の上に電荷蓄積層の構成要素となる下層導電部を形成する工程と、
前記下層導電部、前記ゲート絶縁層及び前記半導体基板を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の素子形成領域の上に前記ゲート絶縁層及び前記下層導電部を残すと共に前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチから突き出る長さが前記トレンチ間の距離よりも大きくなるように、前記トレンチ内に素子分離絶縁層を形成する工程と、
前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間が埋まらないように、前記素子分離絶縁層及び前記下層導電部の上に前記電荷蓄積層の構成要素となる上層導電部を形成する工程と、
前記上層導電部のうち前記素子分離絶縁層の上面に位置する部分を除去することにより、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する前記上層導電部にパターニングする工程と、
前記トレンチ内に前記素子分離絶縁層が残るように前記素子分離絶縁層をエッチングすることにより、前記一対の立上り部の前記外側面を露出する工程と、
前記内側面及び前記外側面の上に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層の上に制御ゲートを形成する工程と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Forming a gate insulating layer on the semiconductor substrate;
Forming a lower conductive portion which is a component of a charge storage layer on the gate insulating layer;
By selectively etching the lower conductive layer, the gate insulating layer, and the semiconductor substrate, the gate insulating layer and the lower conductive layer are left on the element forming region of the semiconductor substrate, and the element forming region is sandwiched therebetween. Forming a trench in the semiconductor substrate,
Forming an element isolation insulating layer in the trench such that a length protruding from the trench is greater than a distance between the trenches;
Forming an upper conductive portion serving as a component of the charge storage layer on the element isolation insulating layer and the lower conductive portion so that a portion of the element isolation insulating layer protruding from the trench is not filled. When,
By removing a portion of the upper conductive portion located on the upper surface of the element isolation insulating layer, an inner surface and an outer surface constituted by a pair of rising portions formed on the lower conductive portion with a space therebetween. Patterning the upper conductive portion having side surfaces;
Exposing the outer surfaces of the pair of rising portions by etching the element isolation insulating layer so that the element isolation insulating layer remains in the trench;
Forming a dielectric layer on the inner surface and the outer surface;
Forming a control gate on the dielectric layer;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.
前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間を埋めるように、この部分に位置する前記上層導電部の上に保護層を形成する工程を含む、ことを特徴とする請求項18に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Between the step of forming the upper conductive portion and the patterning step of the upper conductive portion,
19. The method of claim 18, further comprising a step of forming a protective layer on the upper conductive portion located in the element isolation insulating layer so as to fill a portion protruding from the trench. The manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of description.
半導体基板の上にゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層の上に電荷蓄積層の構成要素となる下層導電部を形成する工程と、
前記下層導電部、前記ゲート絶縁層及び前記半導体基板を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の素子形成領域の上に前記ゲート絶縁層及び前記下層導電部を残すと共に前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチから突き出るように前記トレンチ内に素子分離絶縁層を形成する工程と、
前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間が埋まらないように、前記素子分離絶縁層及び前記下層導電部の上に前記電荷蓄積層の構成要素となる上層導電部を形成する工程と、
前記トレンチ内に前記素子分離絶縁層が残るように前記素子分離絶縁層をエッチングすることにより前記上層導電部の外側面を露出すると共に、前記上層導電部の底面に底面高さ調節層が残るように前記底面高さ調節層をエッチングすることにより前記上層導電部の内側面を露出する工程と、
前記内側面及び前記外側面の上に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層の上に制御ゲートを形成する工程と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells,
Forming a gate insulating layer on the semiconductor substrate;
Forming a lower conductive portion which is a component of a charge storage layer on the gate insulating layer;
By selectively etching the lower conductive portion, the gate insulating layer, and the semiconductor substrate, the gate insulating layer and the lower conductive portion are left on the element forming region of the semiconductor substrate and the element forming region is sandwiched therebetween. Forming a trench in the semiconductor substrate,
Forming an element isolation insulating layer in the trench so as to protrude from the trench;
Forming an upper conductive portion serving as a component of the charge storage layer on the element isolation insulating layer and the lower conductive portion so as not to fill a portion of the element isolation insulating layer protruding from the trench. When,
The outer surface of the upper conductive portion is exposed by etching the element isolation insulating layer so that the element isolation insulating layer remains in the trench, and the bottom surface height adjustment layer remains on the bottom surface of the upper conductive portion. Exposing the inner side surface of the upper conductive portion by etching the bottom surface height adjusting layer,
Forming a dielectric layer on the inner surface and the outer surface;
Forming a control gate on the dielectric layer;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.
前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間を埋めるように、この部分に位置する前記上層導電部の上に前記底面高さ調節層を形成する工程と、
前記上層導電部のうち前記素子分離絶縁層の上面に位置する部分を除去することにより、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される前記内側面及び前記外側面を有する前記上層導電部にパターニングする工程と、
を含むことを特徴とする請求項20に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Between the step of forming the upper conductive portion and the step of exposing the outer surface and the inner surface,
Forming the bottom surface height adjustment layer on the upper conductive portion located in the element isolation insulating layer so as to fill a portion protruding from the trench,
By removing a portion of the upper conductive portion located on the upper surface of the element isolation insulating layer, the inner side surface constituted by a pair of rising portions formed on the lower conductive portion with a space therebetween, and Patterning the upper conductive portion having the outer surface;
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 20, wherein
前記上層導電部のうち前記素子分離絶縁層の上面に位置する部分を除去することにより、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される前記内側面及び前記外側面を有する前記上層導電部にパターニングする工程と、
前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間を埋めるように、この部分に位置する前記上層導電部の上に前記底面高さ調節層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項20に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Between the step of forming the upper conductive portion and the step of exposing the outer surface and the inner surface,
By removing a portion of the upper conductive portion located on the upper surface of the element isolation insulating layer, the inner side surface constituted by a pair of rising portions formed on the lower conductive portion with a space therebetween, and Patterning the upper conductive portion having the outer surface;
Forming the bottom surface height adjustment layer on the upper conductive portion located in the element isolation insulating layer so as to fill a portion protruding from the trench,
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 20, wherein
前記ゲート絶縁層の上に電荷蓄積層の構成要素となる下層導電部を形成する工程と、
前記下層導電部、前記ゲート絶縁層及び前記半導体基板を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の素子形成領域の上に前記ゲート絶縁層及び前記下層導電部を残すと共に前記素子形成領域を挟むように前記半導体基板にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチから突き出るように前記トレンチ内に素子分離絶縁層を形成する工程と、
前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分の間が埋まらないように、前記素子分離絶縁層及び前記下層導電部の上に前記電荷蓄積層の構成要素となる上層導電部を形成する工程と、
前記上層導電部のうち前記素子分離絶縁層の上面に位置する部分を除去することにより、前記下層導電部の上に互いに間を設けて形成された一対の立上り部により構成される内側面及び外側面を有する前記上層導電部にパターニングする工程と、
前記トレンチ内に前記素子分離絶縁層が残るように、前記素子分離絶縁層の上面が前記下層導電部より下になるまで、前記素子分離絶縁層をエッチングすることにより、前記一対の立上り部の前記外側面を露出する工程と、
前記内側面及び前記外側面の上に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層の上に制御ゲートを形成する工程と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Forming a gate insulating layer on the semiconductor substrate;
Forming a lower conductive portion which is a component of a charge storage layer on the gate insulating layer;
By selectively etching the lower conductive layer, the gate insulating layer, and the semiconductor substrate, the gate insulating layer and the lower conductive layer are left on the element forming region of the semiconductor substrate, and the element forming region is sandwiched therebetween. Forming a trench in the semiconductor substrate,
Forming an element isolation insulating layer in the trench so as to protrude from the trench;
Forming an upper conductive portion serving as a component of the charge storage layer on the element isolation insulating layer and the lower conductive portion so as not to fill a portion of the element isolation insulating layer protruding from the trench. When,
By removing a portion of the upper conductive portion located on the upper surface of the element isolation insulating layer, an inner surface and an outer surface constituted by a pair of rising portions formed on the lower conductive portion with a space therebetween. Patterning the upper conductive portion having side surfaces;
Etching the element isolation insulating layer until the upper surface of the element isolation insulating layer is below the lower conductive portion so that the element isolation insulating layer remains in the trench, thereby Exposing the outer surface;
Forming a dielectric layer on the inner surface and the outer surface;
Forming a control gate on the dielectric layer;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.
前記素子分離絶縁層の形成工程と前記上層導電部の形成工程との間に、前記上層マスク材を除去した後、前記素子分離絶縁層のうち前記トレンチから突き出た部分を前記下層マスク材をマスクとしてエッチングにより細くし、前記下層マスク材を除去する工程を含む、ことを特徴とする請求項18〜25のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 In the step of forming the trench, the trench is formed using a mask material including an upper layer mask material and a lower layer mask material as a mask,
Between the step of forming the element isolation insulating layer and the step of forming the upper conductive layer, after removing the upper layer mask material, masking the portion of the element isolation insulating layer protruding from the trench with the lower layer mask material The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 18, further comprising: a step of thinning by etching and removing the lower layer mask material.
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