JP2005223340A - 自己整列スプリットゲート型の不揮発性半導体メモリ素子、及びその製造方法 - Google Patents

自己整列スプリットゲート型の不揮発性半導体メモリ素子、及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 自己整列されたフローティングゲートとコントロールゲート構造とを有する不揮発性スプリットゲート型メモリセルと、かかるメモリセルについて、このスプリットゲート素子の相対的長さと分離についてより向上した大きさ制御を可能にする製造工程を提供する。
【解決手段】 各コントロールゲート120は、関連したフローティングゲート104aの少なくとも一部上に延長される凸部を含み、この凸部の大きさは、除去されて中間絶縁構造内に凹領域を形成する第1犠牲ポリシリコンスペーサ114により決定される。次に、ポリシリコンスペーサ114としてこのコントロールゲート120を中間絶縁構造に隣接して形成し、このスペーサ部が凹領域に延長されてこの凸部の寸法と間隔、及びスプリットゲート電極の上部を分離させるインターポリ酸化物の厚さを決定することによって、性能向上と製造の容易性とを提供する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、スプリットゲート型メモリセル及びこのメモリセルを含む半導体素子に係り、特にフローティングゲートとコントロールゲートとが自己整列され、コントロールゲートの少なくとも一部がフローティングゲートとオーバーラップされるスプリットゲート型メモリセル、及びこのスプリットゲート型メモリセルの製造方法に関する。
該当チャンネル領域の性能を変化させるために充填するフローティングゲート、及びコントロールゲートを利用する半導体メモリセルは、多様な形態で製造される。このようなメモリセルは、不揮発性メモリアレイ及び素子を形成するために使用し、これによって電力の消費または頻繁なリフレッシュがなくても、保存されたデータを比較的長時間に保持できる。このような装置は、特に長時間に電力を得られないか、または頻繁に妨害される装置で、または少ない電力消耗が要求されるバッテリ依存装置で有用である。
その結果、このようなタイプの装置は、携帯用通信装置、マイクロプロセッサまたはマイクロコンピュータチップに挿入されているメモリブロック、そして音楽及び/または画像データを保存するために広く使用するメモリのような装置で頻繁に発見される。フローティングゲートメモリセルは、スプリットゲート型または積層されたゲート型構造でも配置されることができ、単一装置上にこの2つの構造の組み合わせを含むこともできる。
スプリットゲート型メモリセルトランジスタは、従来のフラッシュメモリより、バイト動作(8ビット記録/削除)、約1μAの比較的低いプログラミング電流、セレクトトランジスタとして使われるコントロールゲートとの干渉についての高い抵抗性、及びホットキャリアー注射を利用することによって得られる高速性などの幾つかの利点を提供する。一方、スプリットゲート型メモリセルトランジスタは、対応するフラッシュセルよりさらに大きいサイズと、それに対応するF−N(Fowler−Nordheim)トンネリングインジェクションを利用するEEPROMよりさらに低い耐久性などの幾つかの短所を有する。
米国特許出願第2002/0034846号 米国特許第6,329,685号 米国特許第6,362,048号 米国特許第6,429,472号 米国特許第6,486,508号 米国特許第6,524,915号 米国特許第6,562,673号 米国特許第6,589,842号
フローティングゲートメモリセルアレイの製造と関連した問題点は、ソース、ドレイン、コントロールゲート及びフローティングゲートを含む多様な機能性素子の配置にあった。集積度向上のためのデザインルールがこのような多様な素子の大きさ及び間隔を減少させることによって、正確かつ制御可能な整列の必要性は増加する。多様なメモリ素子の適切な相対的整列及び方向性は、生産性の向上、性能偏差の減少、最終半導体製品の信頼度の向上につながる。
自己整列は、半導体製造分野の公知技術であって、これにより、例えば所定の工程シーケンスの結果として、CMOSゲート電極及び隣接ソース/ドレイン領域などの特定素子が相互自動に整列され、多重フォトリソグラフィパターン整列についての依存必要性を避けることができる。
スプリットゲート型メモリセル状において、コントロールゲート電界効果トランジスタ(FET)は、ソース側のインジェクションセルについてのプログラミングインジェクション効率を決定するのに重要な役割を行う。コントロールゲート長Leg(WL(word−line)ポリ長ともいう)、即ち、チャンネル領域上に配置されたコントロールまたは選択ゲート長についての優秀な工程制御は、コントロールゲート装置の完全なターンオフを提供し、ミラーセルのプログラミングの間の干渉または撹乱可能性を減少させることができる。
スプリットゲート型メモリセルの製造に関する問題点は、対となるコントロールゲート長及び位置の不一致である可能性がある。図1に示したように、2つのコントロールゲートは、共通ソース領域の一側上に、ソース領域と対応するドレイン領域との間のチャンネル部上へ配置される。もし、コントロールゲート長Lcg1とLcg2とが実質的に同一でなければ、ソースとドレインとの間を流れる電流の量が相異なり、その結果、2つのミラーセルの動作が相異なるようになる。
データは、充電(プログラム)されるか、または放電(削除)される時のフローティングゲート104aの状態についての関数であって、それぞれのトランジスタを通じて流れる電流の変化を利用して、このようなスプリットゲート型メモリセル内に保存されることができる。充電(プログラム)動作の間に、例えば基板をグラウンドである0V近所に維持したままで共通ソースに相対的に高電圧、例えば8〜12Vを、対応するコントロールゲート120に中間電圧、例えば1〜3Vを、そして対応するドレイン126に相対的に低電圧、例えば0〜0.5Vを印加することによって、電子をフローティングゲート104aに注入できる。フローティングゲート104aは、それによるチャンネルホット電子注入(Channel Hot Eletron Injection:CHEI)メカニズムによって電子を蓄積することによって、トランジスタの有効しきい電圧Vthは一般的に約3V以上のレベルまで増加する。
逆に、放電(削除)動作の間に、例えば、共通ソース116、対応するドレイン126及び基板100をグラウンドである0V、またはその近所に維持させたままでコントロールゲート120に相対的に高電圧、例えば8〜12Vを印加することによってフローティングゲート104aから電子を回収できる。フローティングゲート104aが、それによるF−Nトンネリングメカニズムによってその蓄積された電子を放電させれば、トランジスタの有効しきい電圧であるVthが一般的に約1V未満に減少し、さらには0V未満のレベルまで減少できる。
一旦、プログラムされるかまたは削除された場合、図1で示したように、コントロールゲート120に約2Vの読み取り電圧を印加し、ドレイン126に約1Vを印加し、ソース116と基板100とをグラウンドである0V、またはその近くに維持することによってスプリットゲートメモリを読み取ることができる。読み取られる時、フローティングゲートが充電されれば、Vthは読み取り電圧を十分に超過してトランジスタが“オフ”となる。逆に、読み取られる時、フローティングゲートが放電されれば、Vthは十分に読み取り電圧未満となってトランジスタが“オン”となることを保証する。周知のように、最終半導体製品についての性能要求を考慮して選択したスプリットゲート型トランジスタ素子の大きさとドーピングとは、このようなトランジスタを動作させるために必要な電圧及び電流の正確な範囲を決定する。
図1に示したように、スプリットゲート型メモリセルは、共通ソース領域116の対向面上にフローティングゲート104a及び対応するコントロールゲート120が配置され、絶縁材料により互いに分離される構造を有する。また、フローティングゲート104aは、外部電流ソースから周囲の絶縁材料によって電気的に孤立される。
フローティングゲート104aとコントロールゲート120との実質的に垂直な部分の間の絶縁材料200は、ゲート間絶縁層、トンネリング絶縁体またはトンネリング酸化膜と称することができる。フローティングゲート104aと基板100との間の絶縁材料204は、カップリング絶縁体またはカップリング酸化膜と称することができる。類似して、コントロールゲート120と基板100との間の絶縁材料206は、ゲート絶縁体またはゲート酸化膜と称することができる。
例えば、絶縁材料204及び206は、製造工程中に他の段階で形成でき、それにより組成及び/または厚さにおいて多少差がありえる。フローティングゲート104aの上部側とコントロールゲート120との間の絶縁材料202は、インターポリ酸化膜(interpoly oxid:IPO)と称することができる。
これらの絶縁領域200、202、204、206のそれぞれは、順次にスプリットゲート型トランジスタのための総キャパシタンスCtotに寄与する関連キャパシタンス、即ち、Ctun、CIPO、C、Cを有する。これらのキャパシタンスは、充電(プログラム)動作の間に順次にホット電荷を生成し、それをフローティングゲートに向かわせる電界を生成するように、フローティングゲート104aに印加される電圧に影響を与えることもできる。一般的に、プログラム段階の間に、フローティングゲート104aに誘導された電圧Vfgは、方程式1によって共通ソースに印加された電圧Vに対応する。
fg=V*(C/Ctot) … (式1)
したがって、C/Ctotの大きさは、スプリットゲート型トランジスタを設計する時に考慮せねばならない因子である。C/Ctotがより高い値を有するほどフローティングゲートに誘導される電圧がより高くなり、トランジスタの電子インジェクション(プログラム)効率が増加される。
同様に、放電(削除)動作の間に、電子はトンネル絶縁層200及び/またはIPO202を通じたF−Nトンネリングにより、フローティングゲートからコントロールゲートに動く。この場合、一般的に、フローティングゲート104aに誘導された電圧Vfgは、次式2によってコントロールゲートに印加された電圧Vcgに対応する。
fg=Vcg*((Ctot−CIPO−C)/Ctot) … 式2
したがって、向上した性能のために、CIPOを増加させてフローティングゲート上の有効電圧Vfgを減少させることが望ましい。放電動作の間のVfgの減少は、電子放電(削除)効率だけでなくメモリセルの耐久性に影響を及ぼす。さらに、F−Nトンネリングメカニズムを利用する場合に、トンネル電流は絶縁層内の電子トラップにより減少されるので、装置の性能を劣化させる。この劣化は、フローティングゲートの有効電圧を増加させることによって多少抑制できる。
また、トンネリングとIPOとが有するフローティングゲートの挙動についてのキャパシタンスの寄与分Ctun及びCIPO間の関係は、次式3によってカップリング比率αで表現できる。
α=((Ctun+CIPO)/Ctot) … (式3)
特許文献1ないし8には、所定の製造工程と、それによるフローティングゲート構造とが示されて説明されており、参照としてその全文がこれに含まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされてものであり、自己整列されたフローティングゲートとコントロールゲート構造とを有する不揮発性スプリットゲート型メモリセルと、かかるメモリセルについて、このスプリットゲート素子の相対的長さと分離についてより向上した大きさ制御を可能にする製造工程を提供する。
本発明によるスプリットゲート型トランジスタの実施例は、コントロールゲート及びフローティングゲートの自己整列を提供し、トンネリング及びIPOについての制御を向上させる。これらの工程及び構造的向上は、向上したプログラム/削除効率、耐久性及び装置間の均一性といえる。
本発明によるスプリットゲート型トランジスタを形成する実施例は、基板上に第1絶縁層を形成する段階、第1絶縁層上に第1半導体層を形成する段階、第1半導体層上に第2絶縁層を形成する段階、第2絶縁層上に第3絶縁層を形成する段階、第3絶縁層をパターニング及びエッチングして実質的に垂直な側壁を有し、第2絶縁層の一部を露出させる開口を形成する段階、第1半導体層の一部を酸化させて半導体酸化物層を形成する段階、第2半導体層を蒸着する段階、非等方エッチングを利用して前記第2半導体層をエッチングして、開口の側壁に隣接するスペーサを形成し、半導体酸化物層の一部を露出させる段階、半導体酸化物層の露出された一部をエッチングして、第1絶縁層の一部を露出させる段階、第4絶縁層を、開口を充填するのに十分の厚さで蒸着する段階、第4絶縁層の上部を除去して第3絶縁層の表面を露出させ、実質的に平坦な表面を形成する段階、スペーサを実質的に維持しつつ、第3絶縁層を除去してベース構造を形成する段階、ベース構造をエッチングマスクとして使用して、第1半導体層をエッチングして第1絶縁層を露出させ、フローティングゲート構造を形成する段階、フローティングゲート構造上に絶縁層を形成する段階、ベース構造の表面に実質的に順応する第3半導体層を蒸着する段階、第3半導体層をエッチングして、それぞれが対を成すが該当フローティングゲート構造から絶縁され、それぞれの一部が少なくとも部分的に該当フローティングゲート構造の上部に配置されるように、ベース構造の側壁に隣接するコントロールゲート構造を形成する段階、第4絶縁層を蒸着してコントロールゲート構造を絶縁する段階を順次に含む。
また、不揮発性スプリットゲート型メモリセルを製造する実施例を開示しており、この実施例は、基板上に第1絶縁層を形成する段階、第1絶縁層上に第1半導体層を形成する段階、第1半導体層上に第2絶縁層を形成する段階、第2絶縁層上に第3絶縁層を形成する段階、第3絶縁層をパターニング及びエッチングして、実質的に垂直な側壁を有し、第2絶縁層の一部を露出させる開口を形成する段階、第1半導体層の一部を酸化させて半導体酸化物層を形成する段階、側壁材料層を蒸着する段階、非等方エッチングを利用して側壁材料層をエッチングして、開口の側壁に隣接するスペーサを形成し、半導体酸化物層の一部を露出させる段階、半導体酸化物層の露出された部分をエッチングして、第1半導体層の一部を露出させる段階、第1半導体層の露出された部分をエッチングして、第1絶縁層の一部を露出させる段階、第1絶縁層の露出された部分を通じてドーパント種を注入して、基板の一部にソース領域を形成する段階、開口を充填するのに十分の厚さで第4絶縁層を蒸着する段階、第4絶縁層の上部を除去して、第3絶縁層の表面を露出させて実質的に平坦な表面を形成する段階、第3絶縁層及びスペーサを除去して、凹領域を含む側壁を有する絶縁体構造を形成する段階、第2絶縁層を除去する段階、半導体酸化物層の残存部を利用して第1半導体層をエッチングして、第1絶縁層を露出させて第1導電体要素を形成する段階、第1導電体要素上に第5絶縁層を形成する段階、絶縁体構造の表面に実質的に順応し、側壁の凹領域を充填する第2半導体層を蒸着する段階、第2半導体層をエッチングして、それぞれが対を成してその一部が該当第1導電体要素の上部に配置される半導体スペーサを絶縁体構造の側壁に隣接するように形成し、第1絶縁層の一部を露出させる段階、第1絶縁層の露出部を通じてドーパント種を注入して、基板内にドレイン領域を形成する段階、第2導電体要素を絶縁させる絶縁層を形成し、ソース領域、ドレイン領域、及び前記第2導電体要素に独立された電気的接続を提供する段階を順次に含む。
また、実施例えば補償フローティングゲート及びコントロールゲートを形成する方法を開示しており、本方法は、凹領域及び凸領域を有する側壁表面を備え、この凸領域が凹領域の下部に配置される絶縁体構造を形成する段階、エッチマスクとして絶縁体構造の凸領域を利用して、半導体層をエッチングしてフローティングゲート構造を形成する段階、フローティングゲート上に絶縁層を形成して、凹領域を含む側面を有する中間絶縁体構造を形成する段階、及び側面に順応し、フローティングゲート構造の一部上に延長された凸部を含むコントロールゲート構造を中間絶縁体構造に隣接して形成する段階を含む。
本発明による製造工程の実施例は、第1ポリシリコンスペーサ114a、フローティングゲート104a上の絶縁層、及びコントロールゲート構造120の形成を制御することによって、コントロールゲートとフローティングゲートとの間に配置された絶縁材料だけでなく、フローティングゲート104aとコントロールゲート120との相対的な大きさ及び位置についての制御をより向上させる。この向上した制御は、自己整列構造と結合して、より一貫された性能と向上した効率とを有するスプリットゲート型メモリ装置を形成する方法を提供する。さらに、ゲート構造の相対的な大きさについての向上した制御は、プログラム/削除効率の増加と向上した耐久性とを有する装置の生産を可能にする。
以下、本発明によるスプリットゲート型トランジスタ構造、及びこのようなスプリットゲート型トランジスタ構造の製造方法についての実施例を、添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。しかし、周知のように、本発明は複数の他の形態で実施でき、以下に開示された実施例に限定されるものと解釈されてはならず、かえって、これらの実施例は本開示を完全にするために提供されたものであり、当業者に本発明の思想を完全に伝達する。
図面は、以下でさらに詳細に説明しようとする本発明の実施例の理解を助けるためのものであり、不当に本発明を制限するものと解釈されてはならない。特に、図面に示された多様な素子の相対的間隔、大きさ及び寸法は、実際のスケールではなく、より明確な説明のために、誇張、減縮されるか、または変形されることもある。また、当業者は、例えばフォトレジストパターン及び多層金属配線構造を含む半導体装置の製造時に一般的に使われる所定の層を省略して単純化し、明確性を向上させ、図面の数を減少させたということが分かる。
以下で使われたように、他の層または基板“上に”または“上へ”と説明された層または構造は、参照された層または基板に直接的に形成されるか、または積層される必要はなく、一つ以上の中間層を含むと理解せねばならない。類似して、層または構造が他の層または表面の“下部に”あると説明する場合には、層または構造が必ずしも参照された層または表面の下部に直接的に配置されるものではなく、一つ以上の中間層を含むことができると理解せねばならない。したがって、“隣接した”及び“傍の”という用語も、相対的な方向を説明するものと理解せねばならず、中間層または材料を含んでいると理解せねばならない。
図2A〜図2Mは、本発明による工程の実施例を示す。図2Aに示したように、例えばP型シリコンである半導体基板100を備え、例えばその上にシリコン酸化物として、一般的に約50〜150Åの厚さを有する第1絶縁層102を基板の酸化または蒸着工程により形成する。半導体基板100とは、たとえば、半導体ウエハであり、p型半導体ウエハである。次に、第1ポリシリコン層(第1半導体層)104は、一般的に500〜1500Åの厚さを有し、第1絶縁層上に形成される。意図的に、第1ポリシリコン層104は、フローティングポリまたはFポリとも称することができる。次に、第2絶縁層106は、一般的に約30〜100Åの厚さを有する薄いシリコン酸化物層であり、例えば、第1ポリシリコン層の一部を酸化させることによって、第1ポリシリコン層104上に形成する。
第3絶縁層108は、例えば、約2000〜3000Åの厚さを有するシリコン窒化物層であり、一般的に低圧CVD(LPCVD)、プラズマ強化CVD(Plasma Enhanced CVD:PECVD)のような化学気象蒸着(CVD)や、他の適切な蒸着工程を利用して第2絶縁層106上に形成する。次に、第3絶縁層108上にフォトレジスト層(図示せず)を形成し、露光及び現像して第3絶縁層の一部を露出させるフォトレジストパターンを形成する。次に、第3絶縁層108の露出部をエッチングして、第2絶縁層106の一部を露出させる開口またはトレンチ110を形成する。例えば、望ましくは、利用されたエッチング工程は、例えば第2絶縁層106についての第3絶縁層108に対して10以上の比較的高選択比を有する。
図2Bに示したように、第2絶縁層106の露出部と、さらに詳細にはポリシリコン層104の下部とは、追加的な酸化工程を経て、トレンチ110内に露出された第3絶縁層108のエッジの下部に延長され、減少された厚さを有する一定の鳥のくちばし(bird’s beak)状の領域を含むFポリ酸化物領域112(半導体酸化物層)を含む。一般的にFポリ酸化物112は、約500〜1500Åの厚さを有し、酸化する間にFポリ厚さの半分以上を消耗できる。なお、第1ポリシリコン層104の厚さは、該第1ポリシリコン層104上の露出された部分上に形成されたFポリ酸化物領域112の厚さの少なくとも約90%以上、約110%未満である。また、Fポリ酸化物領域112の下部にある第1ポリシリコン層104の厚さは、蒸着された状態の他の第1ポリシリコン層104の厚さの少なくとも40%以上である。 次に、図2Cに示したように、第3絶縁層108及びFポリ酸化物112上に、一般的に順応する第2ポリシリコン層114(第2半導体層、側壁材料層)を蒸着する。第2ポリシリコン層114は、一般的に約1500〜3000Åの厚さを有する。
次に、図2Dに示したように、この第2ポリシリコン層114は、反応性イオンエッチング(RIE)のような非等方性エッチング工程を経て、トレンチ110の側面に隣接するポリシリコンスペーサ114aを形成する。ポリシリコンスペーサ114aは、一般的に約0.15〜0.25μmの底部幅wで特性分析を行え、Fポリ酸化物112の周辺部を被覆する。トレンチ110の中央部内に形成されたポリシリコン層114の部分は、スペーサ形成中に除去され、Fポリ酸化物112の一部を露出させる。
次に、図2Eに示したように、Fポリ酸化物112の露出部を除去して、Fポリ酸化物112がスペーサ114aの下部に残存するようにFポリ104の一部を露出させる。
次に、図2Fに示したように、Fポリ104の露出部を除去して、第1絶縁層102の一部を除去できる。また、Fポリ104の露出部を除去するために利用されるエッチング工程は、トレンチ110の側壁に隣接する減少されたポリシリコンスペーサ114bを形成する特徴がある。露出されたポリシリコン領域104、114a及び第1絶縁層102についてのエッチング選択度と、第1絶縁層の相対的な厚さとは、このエッチング工程でポリシリコンスペーサ114aがどの程度除去されるか、そして底部幅wがどの程度減少するかを決定する。最終底部幅wは、0.1μm台である可能性がある。
図2Fに示したように、一旦Fポリの露出部が除去されれば、約40KeVのエネルギで約1015イオン/cmの次数を有するドーズで、n型ドーパント、例えばAsまたはPのようなドーパント種を基板に注入させて、トランジスタ用共通ソース領域116を形成する。
次に、図2Gに示したように、ソース注入を完成した後には、基板上に厚いシリコン酸化物層(図示せず:第4絶縁層)を蒸着する。このシリコン酸化物層は、トレンチ110を完全に充填できるように十分な厚さを有せねばならず、15,000Å程度に厚い可能性がある。次に、一般的に化学的機械的研磨(CMP)工程を利用してこのシリコン酸化物層の上部を除去して、第3絶縁層108の上部表面を露出させて実質的に平坦な表面を形成する。シリコン酸化物の残存部は、トレンチ110を完全に充填させる孤立された酸化物構造118(第4絶縁層)を形成する。
図2Hに示したように、酸化物構造118を形成した後に、第3絶縁層108を除去する。第3絶縁層108がシリコン窒化物である実施例において、一般的に150℃以上の熱い燐酸(HPO)水溶液を含む湿式エッチング工程を利用して除去できる。一旦、第3絶縁層108が除去されれば、減少されたポリシリコンスペーサ114bは露出されて、水酸化アンモニウム(NHOH)の水溶液を含む湿式エッチング工程を利用して除去できる。これによる構造(ベース構造)の露出部は、酸化物構造118及び第2絶縁層106の残存部を含む。
次に、図2Iに示したように、一般的にFポリ層104の一部を露出させるように、湿式エッチングまたは乾式エッチングを利用して第2絶縁層106の残存部を除去する。エッチング組成によって、減少されたポリシリコンスペーサ114bの除去と関連して第2絶縁層106の残存部を除去できる。第2絶縁層106の残存部を除去した後に、エッチングマスクとして酸化物構造118を利用して、Fポリ層104の露出部をエッチングして第1絶縁層102を露出させる。Fポリ層104の残存部は、フローティングゲート構造104a(第1導電体要素)となる。
次に、図2Jに示したように、熱酸化及び/またはCVD工程を通じて酸化物構造118の露出表面とフローティングゲート構造104a上に、一般的に約50〜150Åの厚さを有する絶縁酸化物層(第5絶縁層)を形成してフローティングゲート構造を絶縁させ、ゲート酸化膜を形成する。次に、基板上に約2000〜4000Åの厚さで第3ポリシリコン層(図示せず:第3半導体層)を蒸着し、RIEのような非等方性エッチバック工程を経て、酸化物構造118に隣接するコントロールゲート構造120(第2導電体要素)を形成する。また、ワードラインポリシリコンとも称するコントロールゲート構造120は、トンネリング酸化物200から延長して、基板100のチャンネル領域に渡って底部長Lと特徴付けることができる。この底部長Lは、蒸着されたポリシリコン層の厚さ、エッチング化学及び過剰エッチング程度により調節され、寸法制御を可能にする。一般的な底部長Lは、約0.20〜0.35μmの範囲である。
図2Kに示したように、基板100内に注入マスクとして酸化物構造118とコントロールゲート構造120とを使用して、若干ドーピングされた低濃度ドレイン(LDD)領域122を形成できる。共通ソース領域のように、LDD領域122(第1ドーズ)は、一般的にN−ドレイン領域を形成する約1013イオン/cmの減少されたドーズ、約40KeVのエネルギでAs及び/またはPである一つ以上のn型ドーパント(第1ドーパント種)を注入して形成できる。
LDD領域122を形成した後には、図2Lに示したように、基板上に酸化物層(図示せず)を蒸着して、RIEのような非等方性エッチバック工程を経て、コントロールゲート120の側面に隣接する酸化物スペーサ(第6絶縁層)124を形成する。注入マスクとして酸化物構造118、コントロールゲート構造120、及び酸化物スペーサ124を利用して、基板に一般的にAsまたはPであるn型ドーパント(第2ドーパント種)の追加的な過剰注入を行ってN+ドレイン領域126(第2ドーズ)を形成でき、一般的に共通ソース領域を形成するために使用する注入エネルギとドーズとの組み合わせに相応する組み合わせを利用する。このような高濃度のドレイン領域は、N+ビットラインジャンクションとも称する。LDD領域122へのドーパントの注入量は、N+ドレイン領域126へのドーパントの注入量に対して、1/25以下である。
図2Mに示したように、N+ドレイン領域126の形成後に、基板上に一般的に約10,000〜15,000Åの厚さを有するCVD酸化物である厚い酸化物層128を形成する。この酸化物層128は、CMP工程を利用して平坦化させて、パターニングにさらに適した表面を提供する。次に、酸化物層128上にフォトレジスト層(図示せず)を形成し、露光及び現像して、酸化物層の一部を露出させる接続パターンを形成する。次に、酸化物層128の露出部をエッチングして、ソース領域116、ドレイン領域126(図示せず)及びコントロールゲート120(図示せず)に延長される接続開口を形成する。フォトレジストパターンを除去した後に、一般的にTi及びTiNの組み合わせを含む初期バリヤー金属を含む一つ以上の導電性材料で接続開口を充填し、Wのような他の金属層を蒸着して残りの接続開口を充填した後、CMP工程により金属側の上部を除去して下地素子に電気的接続を提供する接続プラグ130を形成する。例えば、タングステンを利用した工程は、約2000〜3000Åの厚さを有するW層の蒸着を含み、次に、タングステンCMP工程を行って厚い酸化物128の上部表面を露出させ、接続開口部内にWプラグを形成する。
以上のようにして、スプリットゲート型トランジスタが形成される。ここで、フローティングゲート104aは、断面積Aを有し、コントロールゲート120は、断面積A及び凸部を有する。凸部は、ソース領域116方向にフローティングゲートの外部上に延長され、A対Aの比は、約1:2〜1:10である。
フローティングゲート104aは、ゲート長Lを有し、コントロールゲート120の凸部は、フローティングゲート104a上に距離Lほど延長され、LとLとの比は、約2:3〜1:5である。
また、コントロールゲート120の凸部の下部の底面は、厚さTIPOを有するインターポリ酸化物によりフローティングゲート104a電極から分離されている。また、コントロールゲート120の凸部以外の部分(非凸部)の下部は、厚さTtunを有するトンネリング酸化物によりフローティングゲート104aから分離された実質的に垂直な表面を含む。コントロールゲート120の非凸部の下部は、誘電体層からなるゲート酸化物部分によってLDD122から分離された実質的に水平な表面を含み、前記ゲート酸化物はTの厚さを有する。フローティングゲート104aの下部は、誘電体層からなる厚さTのカップリング酸化物部分により前記チャンネル領域から分離された実質的に垂直な表面を含む。このスプリットゲート型セル構造において、TIPO>Ttun、TIPO>T及びTIPO>Tの関係が満足される。
とTとの比は、約3:1〜1:3であることが好ましい。さらに好ましくは、TとTとの比は、約1:1である。
導電性材料で接続開口を充填した後に、基板上に、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金の他の金属層を形成する。次に、金属配線層132を形成するために、この金属層をパターニングしてエッチングする。周知のように、必要であるか、または望ましい場合、層間絶縁体(図示せず)を蒸着し、金属配線からなる第1層132へのバイアスを開口させ、導電性ビアプラグ(図示せず)及び金属配線(図示せず)からなる第2層を形成することによって、追加的な金属配線層(図示せず)を形成できる。
実施例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、当業者が特許請求の範囲で定義された本発明の思想と範囲とを逸脱せずに、特に、多様な層の組成と相対的厚さに関連した多様な変形形態の存在を認識できるということは自明である。
本発明は、コントロールゲートが共通ソース領域に対して対称なミラー対を有するスープレットゲート型メモリセル構造で、コントロールゲートの相対的な大きさ及び位置についての正確な制御に使われることができる。
本発明による実施例であって、スプリットゲート型トランジスタの垂直断面部を示す図面である。 図1に示したスプリットゲート型トランジスタを製造する方法における、所定の工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Aに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Bに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Cに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Dに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Eに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Fに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Gに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Hに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Iに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Jに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Kに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。 図2Lに続く工程段階を示す垂直断面部を示す図面である。
符号の説明
100 基板、
104a フローティングゲート、
116 ソース領域、
120 コントロールゲート、
122 LDD領域、
126 ドレイン、
128 酸化物層、
132 金属配線層、
200、202、204、206 絶縁材料。

Claims (35)

  1. a)凹領域、及びその凹領域の下部に配置された凸領域がある側壁を有する絶縁構造を形成する段階と、
    b)前記絶縁構造の凸領域をエッチングマスクとして利用して、半導体層をエッチングしてフローティングゲート構造を形成する段階と、
    c)前記フローティングゲート構造上に絶縁層を形成して、前記フローティングゲート構造を統合し、凹領域を含む側面を有する中間絶縁構造を形成する段階と、
    d)前記中間絶縁構造に隣接し、前記側面に順応しつつ、前記フローティングゲート構造の一部上に延長される突出領域を含むコントロールゲート構造を形成する段階と、を順次に含むことを特徴とするスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  2. 前記絶縁構造を形成する前に、基板内に共通ソース領域を形成する段階と、
    前記コントロールゲート構造を形成した後に、前記基板内にドレイン領域を形成する段階と、
    前記ドレイン領域を形成した後に、厚い絶縁層を形成する段階と、
    前記厚い絶縁層を通じて複数の接続開口を形成して、電気的接続が前記共通ソース、前記ドレイン及び前記コントロールゲート構造に独立的に行われる段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  3. 前記接続開口内にTi層を蒸着する段階と、
    前記接続開口内のTi層上にTiN層を蒸着する段階と、
    前記接続開口内のTiN層上にW層を蒸着する段階と、
    前記基板を平坦化して前記厚い絶縁層の表面を露出させて、前記接続開口を充填するタングステンプラグを形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  4. 前記凹領域を形成する段階は、
    窒化物層内に形成されたトレンチに、トレンチ壁に隣接して形成されるように犠牲ポリシリコンスペーサを形成する段階と、
    シリコン酸化物で前記トレンチの残余部を充填し、前記シリコン酸化物を平坦化して前記窒化物層の上部表面を露出させる段階と、
    前記窒化物層を除去する段階と、
    前記ポリシリコンスペーサを除去して前記絶縁構造を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  5. 前記凸領域を形成する段階は、
    窒化物層にトレンチを形成する段階と、
    前記窒化物層の下部に形成されたポリシリコン層の一部を酸化させて、前記窒化物層の周辺部の下に延長されるシリコン酸化物層を形成する段階と、
    前記トレンチの残余部をシリコン酸化物で充填し、前記シリコン酸化物を平坦化して前記窒化物層の上部表面を露出させる段階と、
    前記窒化物層を除去する段階と、
    前記窒化物層の下部に形成されたシリコン酸化物パッド層を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項2に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  6. 前記凸領域を形成する段階は、
    テーパ状の薄い末端部を含み、
    前記フローティングゲート構造の上部表面は前記凸領域の下部表面に順応し、前記薄い末端部は対応してフローティングゲートの厚さを増加させ、前記フローティングゲート構造上に上向きの突出領域を形成することを特徴とする請求項5に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  7. a)基板上に、実質的に垂直な側壁を有し、半導体層上に形成された絶縁層の一部を露出させるトレンチを含むマスクパターンを形成する段階と、
    b)前記側壁に隣接する第1ポリシリコンスペーサを形成する段階と、
    c)前記絶縁層の露出部及び前記絶縁層の下部に形成された半導体層の一部を除去することによって、第1ポリシリコンスペーサの一部を除去して減少されたポリシリコンスペーサを形成し、拡張されたトレンチを形成する段階と、
    d)前記拡張されたトレンチをシリコン酸化物で充電する段階と、
    e)前記マスクパターン及び前記減少されたポリシリコンスペーサを除去して、凹領域とその凹領域の下部に配置された凸領域とをそれぞれ含む側壁を有する酸化物構造を形成する段階と、
    f)前記酸化物構造をエッチングマスクで使用して半導体層の一部を除去することによって、前記凸領域の下部に配置されたフローティングゲート構造を形成する段階と、
    g)前記フローティングゲートを取り囲む絶縁構造を形成する段階と、
    h)前記凹領域に延長して、該当フローティングゲート構造上に少なくとも一部分が延長されるコントロールゲート構造を、前記酸化物構造の側壁に隣接して形成する段階と、を順次に含むことを特徴とするスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  8. 前記基板は、基板上に形成された第1絶縁層、前記第1絶縁層上に形成された第1半導体層、前記第1半導体層上に形成された第2絶縁層、及び前記第2絶縁層上に形成された第3絶縁層を含み、
    前記第3絶縁層がパターニングされ、エッチングされてマスクパターンを形成し、
    半導体酸化物層が形成されるように、前記第1半導体層の一部を酸化させて前記絶縁層が形成され、
    ポリシリコン層を蒸着し、非等方エッチングを利用してポリシリコン層をエッチングし、前記第1ポリシリコンスペーサが形成されることを特徴とする請求項7に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  9. 実質的に前記酸化物構造の表面に順応し、前記凹領域を充填する前記第2半導体層を蒸着して前記コントロールゲート構造が形成される段階と、
    前記第2半導体層を非等方エッチングして、前記酸化物構造の側壁に隣接する半導体スペーサを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項8に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  10. 前記基板は半導体ウエハであり、前記第1絶縁層はシリコン酸化物であり、前記第1半導体層はポリシリコンであり、前記第2絶縁層はシリコン酸化物であり、前記第3絶縁層はシリコン窒化物であり、前記半導体酸化層はシリコン酸化物であり、前記第2半導体層はポリシリコンであることを特徴とする請求項8に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  11. 前記半導体ウエハはp型ウエハであり、前記第1絶縁層は約50〜150Åの厚さを有するシリコン酸化物であり、前記第1半導体層は約500〜1500Åの厚さを有するポリシリコンであり、前記第2絶縁層は約30〜100Åの厚さを有するシリコン酸化物であり、前記第3絶縁層は約2000〜3000Åの厚さを有するシリコン窒化物であり、前記半導体酸化物層は約500〜1500Åの厚さを有するシリコン酸化物であり、前記第1ポリシリコンスペーサを形成するために使用するポリシリコン層は約1500〜3000Åの厚さを有し、前記第2半導体層は約2000〜4000Åの厚さを有することを特徴とする請求項10に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  12. 蒸着された状態の前記第1半導体層の厚さは、前記第1半導体層上に形成された前記半導体酸化物層の厚さの少なくとも約90%以上、約110%未満であることを特徴とする請求項11に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  13. 前記半導体酸化物層の下部に配置された前記第1半導体層の一部の厚さは、蒸着された状態の前記第1半導体層の厚さの少なくとも約40%以上であることを特徴とする請求項9に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  14. a)基板上に第1絶縁層を形成する段階と、
    b)前記第1絶縁層上に第1半導体層を形成する段階と、
    c)前記第1半導体層上に第2絶縁層を形成する段階と、
    d)前記第2絶縁層上に第3絶縁層を形成する段階と、
    e)前記第3絶縁層をパターニングしてエッチングして、実質的に垂直な側壁を有し、前記第2絶縁層の一部を露出させる開口を形成する段階と、
    f)前記第1半導体層の一部を酸化させて半導体酸化物層を形成する段階と、
    g)第2半導体層を蒸着する段階と、
    h)非等方エッチングを利用して前記第2半導体層をエッチングして、前記開口の側壁に隣接するスペーサを形成し、前記半導体酸化物層の一部を露出させる段階と、
    i)前記半導体酸化物層の露出された一部をエッチングして、前記第1半導体層の一部を露出させる段階と、
    j)前記第1半導体層の露出された一部をエッチングして、前記第1絶縁層の一部を露出させる段階と、
    k)第4絶縁層を、前記開口を充填する厚さで蒸着する段階と、
    l)前記第4絶縁層の上部を除去して前記第3絶縁層の表面を露出させ、実質的に平坦な表面を形成する段階と、
    m)前記スペーサを実質的に維持しつつ、前記第3絶縁層を除去してベース構造を形成する段階と、
    n)前記第2絶縁層を除去する段階と、
    o)前記ベース構造をエッチングマスクとして使用して、前記第1半導体層をエッチングして前記第1絶縁層を露出させ、フローティングゲート構造を形成する段階と、
    p)前記フローティングゲート構造上に絶縁層を形成する段階と、
    q)前記ベース構造の表面に実質的に順応する第3半導体層を蒸着する段階と、
    r)前記第3半導体層をエッチングして、それぞれが対を成し、該当フローティングゲート構造から絶縁され、それぞれのコントロールゲートの一部が該当フローティングゲート構造に少なくとも部分的に重なっているコントロールゲート構造を前記ベース構造の側壁に隣接して形成する段階と、
    s)第4絶縁層を蒸着して前記コントロールゲート構造を絶縁する段階を含むことを特徴とするスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  15. 前記基板は半導体ウエハであり、前記第1絶縁層はシリコン酸化物であり、前記第1半導体層はポリシリコンであり、前記第2絶縁層はシリコン酸化物であり、前記第3絶縁層はシリコン窒化物であり、前記半導体酸化物層はシリコン酸化物層であり、前記第2半導体層はポリシリコンであり、前記第4絶縁層はシリコン酸化物であり、前記第3半導体層はポリシリコンであることを特徴とする請求項14に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  16. 前記半導体ウエハはp型ウエハであり、前記第1絶縁層は約50〜150Åの厚さを有するシリコン酸化物であり、前記第1半導体層は約500〜1500Åの厚さを有するポリシリコンであり、前記第2絶縁層は約30〜100Åの厚さを有するシリコン酸化物であり、前記第3絶縁層は約2000〜3000Åの厚さを有するシリコン窒化物であり、前記半導体酸化物層は約500〜1500Åの厚さを有するシリコン酸化物であり、前記第2半導体層は約1500〜3000Åの厚さを有するポリシリコンであり、前記第4絶縁層は約15,000Åの厚さを有するシリコン酸化物であり、前記第3半導体層は約2000〜4000Åの厚さを有するポリシリコンであることを特徴とする請求項15に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  17. 蒸着された状態の前記第1半導体層の厚さは、前記第1半導体層の露出された部分上に形成された前記半導体酸化物層の厚さの少なくとも約90%以上、約110%未満である。ことを特徴とする請求項15に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  18. 前記半導体酸化物層の下部にある前記第1半導体層の一部の厚さは、蒸着された状態の前記第1半導体層の厚さの少なくとも約40%以上であることを特徴とする請求項15に記載のスプリットゲート型トランジスタの製造方法。
  19. a)基板上に第1絶縁層を形成する段階と、
    b)前記第1絶縁層上に第1半導体層を形成する段階と、
    c)前記第1半導体層上に第2絶縁層を形成する段階と、
    d)前記第2絶縁層上に第3絶縁層を形成する段階と、
    e)前記第3絶縁層をパターニングしてエッチングして、実質的に垂直な側壁を有し、前記第2絶縁層の一部を露出させる開口を形成する段階と、
    f)前記第1半導体層の一部を酸化させて半導体酸化物層を形成する段階と、
    g)側壁材料層を蒸着する段階と、
    h)非等方エッチングを利用して前記側壁材料層をエッチングして、前記開口の側壁に隣接するスペーサを形成し、前記半導体酸化物層の一部を露出させる段階と、
    i)前記半導体酸化物層の露出された部分をエッチングして、前記第1半導体層の一部を露出させる段階と、
    j)前記第1半導体層の露出された部分をエッチングして、前記第1絶縁層の一部を露出させる段階と、
    k)前記第1絶縁層の露出された部分を通じてドーパントを注入して、前記基板の一部にソース領域を形成する段階と、
    l)前記開口を充填するのに十分の厚さで第4絶縁層を蒸着する段階と、
    m)前記第4絶縁層の上部を除去して、前記第3絶縁層の表面を露出させて実質的に平坦な表面を形成する段階と、
    n)前記第3絶縁層と前記スペーサとを除去して、凹領域を含む側壁を有する絶縁体構造を形成する段階と、
    o)前記第2絶縁層を除去する段階と、
    p)前記半導体酸化物層の残存部を利用して前記第1半導体層をエッチングして、前記第1絶縁層を露出させて第1導電体要素を形成する段階と、
    q)前記第1導電体要素上に第5絶縁層を形成する段階と、
    r)前記絶縁体構造の表面に実質的に順応し、前記側壁の凹領域を充填する第2半導体層を蒸着する段階と、
    s)前記第2半導体要素をエッチングして、前記絶縁体構造の側壁に隣接し、それぞれが対を成して該当第1導電体要素を部分的に重ねる半導体スペーサを形成し、前記第1絶縁層の一部を露出させる段階と、
    t)前記第1絶縁層の露出部を通じてドーパント種を注入して、前記基板にドレイン領域を形成する段階と、
    u)第6絶縁層を蒸着して、前記第2導電体要素を絶縁する段階と、
    v)ソース領域、ドレイン領域、及び前記第2導電体要素に独立された電気的接続を提供する段階を含むことを特徴とする不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  20. k)前記第1半導体層の露出部をエッチングして前記第1絶縁層の一部を露出させる段階は、前記第1スペーサの一部も除去することによって、減少された前記第1スペーサを形成することを特徴とする請求項19に記載の不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  21. k)前記第1半導体層の露出部をエッチングする段階は、前記第1スペーサのベース幅を制御するように選択される過剰エッチング期間を含むことを特徴とする請求項19に記載の不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  22. 前記第2導電体要素は、前記第1スペーサのベース幅を制御して調節されるオーバーラップ長ほど第1導電体要素を重ねることを特徴とする請求項21に記載の不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  23. s)前記第2半導体層をエッチングして前記半導体スペーサを形成する段階は、前記半導体スペーサのベース幅を制御するために選択される過剰エッチング期間を含むことを特徴とする請求項19に記載の不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  24. 一般的にソース領域とドレイン領域との間に延長され、前記第1導電体要素と前記第2導電体要素との下部にある基板の表面領域は、チャンネル長を有するチャンネル領域として機能を行い、
    前記チャンネル長は、前記半導体スペーサのベース幅を制御して設定されることを特徴とする請求項23に記載の不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  25. t)前記基板内に前記第1絶縁層の露出部を通じてドーパント種を注入して、ドレイン領域を形成する段階は、
    t1)前記第1絶縁層の露出部を通じて第1ドーパント種を注入して、前記基板内の弱くドーピングされたドレイン領域を形成する段階、
    t2)第2側壁材料層を蒸着する段階、
    t3)非等方エッチングを利用して前記第2側壁材料層をエッチングして、前記第1絶縁層の露出部を減少させるように半導体スペーサの側壁に隣接する第2スペーサを形成する段階、
    t4)前記第1絶縁層の縮少された露出部を通じて第2ドーパント種を注入して、ドレイン領域を完成する段階を含むことを特徴とする請求項19に記載の不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  26. 前記第1ドーパント種はn型ドーパントであり、第1ドーズに注入され、前記第2ドーパント種はn型ドーパントであり、第2ドーズに注入され、前記第1ドーズへの注入量は、前記第2ドーズへの注入量に対して1/25以下であることを特徴とする請求項25に記載の不揮発性スプリットゲート型メモリセルの製造方法。
  27. 基板と、
    前記基板内に形成された共通ソース領域と、
    前記基板内に形成され、チャンネル領域によって前記ソース領域から分離されたドレイン領域と、
    前記チャンネル領域上に形成された誘電体層と、
    前記ソース領域に隣接したチャンネル領域の第1部分の上部に、前記誘電体層上に配置されたフローティングゲート電極と、
    前記ドレイン領域に隣接したチャンネル領域の第2部分の上部にある前記誘電体層上に配置され、前記フローティングゲート電極とコントロールゲート電極とがチャンネル領域を制御可能にするコントロールゲート電極とを含み、
    前記コントロールゲート電極の凸部は、フローティングゲート電極の隣接部上に延長され、前記凸部は上部及び下部を含み、前記上部は実質的に垂直な表面を備え、前記フローティングゲート電極上に第1距離ほど延長され、下部は実質的に非垂直な表面を備え、前記フローティングゲート電極上に第2距離ほど延長され、前記第1距離は前記第2距離より小さいスプリットゲート型セル構造を含むことを特徴とする半導体メモリセル。
  28. 前記コントロールゲート電極の凸部の下部の底面は、厚さTIPOを有するインターポリ酸化物により前記フローティングゲート電極から分離され、
    前記コントロールゲート電極の非凸部の下部は、厚さTtunを有するトンネリング酸化物により前記フローティングゲート電極から分離された実質的に垂直な表面を含み、
    前記コントロールゲート電極の非凸部の下部は、誘電体層からなるゲート酸化物部分によって前記チャンネル領域から分離された実質的に水平な表面を含み、前記ゲート酸化物はTの厚さを有し、
    前記フローティングゲート電極の下部は、誘電体層からなる厚さTのカップリング酸化物部分により前記チャンネル領域から分離された実質的に垂直な表面を含み、
    IPO>Ttun、TIPO>T及びTIPO>Tの関係を満足するスプリットゲート型セル構造を含むことを特徴とする請求項27に記載の半導体メモリセル。
  29. 前記フローティングゲート電極は、前記コントロールゲート電極に隣接するフローティングゲート電極の一部からの上向き凸部を含み、前記凸部は、前記インターポリ酸化膜内に延長される不揮発性スプリットゲート型セル構造を含むことを特徴とする請求項27に記載の半導体メモリセル。
  30. 基板と、
    前記基板内に配置されたソース、ドレイン、及び前記ソースとドレインとの間に配置されたチャンネルと、
    前記基板上に配置されたゲート絶縁層と、
    前記ゲート絶縁層上に形成され、前記ソース及び前記チャンネルの第1部分を被覆するフローティングゲートと、
    前記フローティングゲートの上部表面上に形成されたインターポリ酸化物層と、
    前記フローティングゲートの側面上に形成されたトンネル酸化物層と、
    前記ゲート絶縁層上に形成され、前記フローティングゲートの外部、前記ドレインの周辺部、及び前記チャンネルの第2部分を被覆し、前記インターポリ酸化物層及び前記トンネル酸化物層により、前記フローティングゲートから分離されて絶縁されたコントロールゲートを含むスプリットゲート型トランジスタ構造を備えるメモリセルを含むことを特徴とする半導体装置。
  31. 前記フローティングゲートは、断面積Aを有し、
    前記コントロールゲートは、断面積A及び凸部を有し、
    前記凸部は、前記ソース領域方向に前記フローティングゲートの外部上に延長され、
    前記A対Aの比は、約1:2〜1:10であるスプリットゲート型トランジスタ構造を備えるメモリセルを含むことを特徴とする請求項30に記載の半導体装置。
  32. 前記フローティングゲートは、ゲート長Lを有し、
    前記コントロールゲートの凸部は、前記フローティングゲート上に距離Lほど延長され、LとLとの比は、約2:3〜1:5であるスプリットゲート型トランジスタ構造を備えるメモリセルを含むことを特徴とする請求項31に記載の半導体装置。
  33. 前記コントロールゲートの凸部の下部表面は、厚さTIPOを有するインターポリ酸化物によって前記フローティングゲートから分離され、
    前記コントロールゲートの非凸部の下部は、厚さTtunを有するトンネリング酸化物により前記フローティングゲートから分離された実質的に垂直な表面を含み、
    前記コントロールゲートの非凸部の底部は、厚さTを有するゲート酸化物によって前記チャンネル間の第2部分から分離された実質的に水平な表面を含み、前記ゲート酸化物は厚さTであり、
    前記フローティングゲートの下部は、厚さTを有するカップリング酸化物により前記チャンネルの第1部分から分離された実質的に水平な表面を含み、前記カップリング酸化物は厚さTを有し、
    IPO>Ttun、TIPO>T及びTIPO>Tを満足するスプリットゲート型トランジスタ構造を備えるメモリセルを含むことを特徴とする請求項31に記載の半導体装置。
  34. 前記Tと前記Tとの比は、約3:1〜1:3であるスプリットゲート型トランジスタ構造を備えるメモリセルを含むことを特徴とする請求項33に記載の半導体装置。
  35. 前記Tと前記Tとの比は、約1:1であるスプリットゲート型トランジスタ構造を備えるメモリセルを含むことを特徴とする請求項34に記載の半導体装置。
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