JP2006013534A - Manufacturing method of semiconductor nonvolatile storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体不揮発性記憶装置の製造方法に関し、特にトランジスタのゲート電極とチャネル形成領域の間に電荷を蓄積する電荷蓄積層を有する半導体不揮発性記憶装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device having a charge storage layer for storing charges between a gate electrode of a transistor and a channel formation region.
現在、半導体不揮発性記憶装置の開発が盛んに行われており、フローティングゲート構造のフラッシュメモリを中心に、様々な構造、構成のものが研究および開発されている。このフラッシュメモリは、そのセル構成の観点からNAND型とNOR型に大きく分類される。 Currently, semiconductor non-volatile memory devices are being actively developed, and various structures and configurations have been researched and developed, centering on a flash memory having a floating gate structure. This flash memory is roughly classified into a NAND type and a NOR type from the viewpoint of the cell configuration.
上記のうち、NAND型はメモリセルを直列に複数個接続し、共通の選択トランジスタとビット線を持つ。例えばメモリセルを8個接続した場合、データ入出力用のコンタクト1/2個を8ビットのメモリセルで共有することになり、ビットあたり1/16個のコンタクトを持つこととなる。同じく、選択ゲートおよびソース線もすべて8ビットで共有している。従って、上記のようにビット当たりの面積はメモリトランジスタの占有面積に近くなり、メモリセル面積は非常に小さい。その構造によりランダムアクセスはできないが、高集積化、大容量化および低コスト化の点で有利である。AV(オーディオ、ビデオ)用あるいはデータ保存用などの用途としては、低価格、大容量のフラッシュメモリが求められており、例えばHDD(ハードディスクドライブ)などの磁気記録手段の置き換えなどに適している。 Among the above, the NAND type has a plurality of memory cells connected in series and has a common selection transistor and bit line. For example, if eight memory cells are connected, half of the data input / output contacts are shared by the 8-bit memory cells, and 1/16 contacts per bit. Similarly, the selection gate and the source line are all shared by 8 bits. Therefore, as described above, the area per bit is close to the area occupied by the memory transistor, and the memory cell area is very small. Although random access is not possible due to its structure, it is advantageous in terms of high integration, large capacity, and low cost. For applications such as AV (audio and video) or data storage, a low-priced and large-capacity flash memory is required, and is suitable for replacement of magnetic recording means such as an HDD (hard disk drive).
一方、NOR型は、その構造上ビット当たりのコンタクトが1/2個となり、NAND型に比べて集積度の点では不利となっているが、高速のランダムアクセス読み出しが可能である利点がある。高速読み出し用途として、将来的には主記憶の一部とすることも期待されている。上記のNAND型、あるいはNOR型のメモリトランジスタとしては、フローティングゲート型でも、SIOS(またはMONOS)型でもよい。 On the other hand, the NOR type has half the number of contacts per bit due to its structure, which is disadvantageous in terms of integration compared to the NAND type, but has the advantage that high-speed random access reading is possible. As a high-speed reading application, it is expected to be a part of the main memory in the future. The NAND type or NOR type memory transistor may be a floating gate type or a SIOS (or MONOS) type.
上記のNAND型およびNOR型の諸性能を比較した表を次に示す。 A table comparing various performances of the NAND type and the NOR type is shown below.
ここで、NOR型メモリセルの回路図を図15に示す。データの消去においては、コントロールゲートCGに低電圧Vcgを印加し、ソースSに高電圧Vs を印加し、ビット線Bおよび基板Subは開放とする。これにより、ファウラー・ノルドハイム型トンネル現象によりフローティングゲート中の電子を引き抜き、データを消去する。この消去は、消去セクタ毎の一括消去が可能である。 Here, a circuit diagram of the NOR type memory cell is shown in FIG. In erasing data, a low voltage Vcg is applied to the control gate CG, a high voltage Vs is applied to the source S, and the bit line B and the substrate Sub are opened. As a result, the electrons in the floating gate are extracted by the Fowler-Nordheim type tunnel phenomenon, and the data is erased. This erasing can be performed in batch for each erase sector.
一方、NAND型メモリセルは、図16に示すように、例えば8ビットのメモリトランジスタが直列に接続してNAND列を構成し、両端部に本NAND列を選択するための選択トランジスタが形成されている。NAND型メモリセルのデータの消去方法としては、NAND列すべてのコントロールゲートCGに0Vを印加し、2つの選択トランジスタの選択ゲートSG1、SG2、および基板Subに高電圧(例えば20V)を印加する。また、ソースSおよびビット線Bは開放とする。これにより、NOR型と同様にファウラー・ノルドハイム型トンネル現象によりフローティングゲート中の電子を引き抜き、NAND列全体のデータを一括消去する。 On the other hand, in the NAND type memory cell, as shown in FIG. 16, for example, 8-bit memory transistors are connected in series to form a NAND string, and selection transistors for selecting this NAND string are formed at both ends. Yes. As a method of erasing data in the NAND type memory cell, 0V is applied to the control gates CG of all NAND columns, and a high voltage (for example, 20V) is applied to the selection gates SG1 and SG2 of the two selection transistors and the substrate Sub. Further, the source S and the bit line B are opened. As a result, similarly to the NOR type, electrons in the floating gate are extracted by the Fowler-Nordheim type tunnel phenomenon, and the entire NAND string is erased at once.
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、従って、本発明は、消去電圧などの動作電圧について低電圧化が可能であり、低コスト化が可能である半導体不揮発性記憶装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. Therefore, the present invention can reduce the operating voltage such as the erasing voltage, and can reduce the cost of the semiconductor nonvolatile memory device. An object is to provide a manufacturing method.
上記の目的を達成するため、本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、電荷蓄積層を有するメモリトランジスタが接続された半導体不揮発性記憶装置の製造方法であって、ガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板上にチャネル形成領域を有する半導体層を形成する工程と、前記半導体層の上層に電荷蓄積層を形成する工程と、前記電荷蓄積層の上方にコントロールゲートを形成する工程と、前記チャネル形成領域に接続するソース・ドレイン領域を形成する工程とを有し、前記メモリトランジスタとなる薄膜トランジスタを形成する。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device to which a memory transistor having a charge storage layer is connected, and is made of glass or plastic. Forming a semiconductor layer having a channel formation region on a conductive substrate, forming a charge storage layer above the semiconductor layer, forming a control gate above the charge storage layer, and forming the channel Forming a source / drain region connected to the region, and forming a thin film transistor to be the memory transistor.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、ガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板上にチャネル形成領域を有する半導体層を形成し、半導体層の上層に電荷蓄積層を形成し、電荷蓄積層の上方にコントロールゲートを形成し、チャネル形成領域に接続するソース・ドレイン領域を形成する。これにより、コントロールゲートと半導体層中のチャネル形成領域の間に、電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなる薄膜トランジスタ(TFT)をガラスあるいはプラスチックからなる低価格な絶縁性基板上に形成することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, a semiconductor layer having a channel formation region is formed on an insulating substrate made of glass or plastic, a charge storage layer is formed above the semiconductor layer, and charge storage is performed. A control gate is formed above the layer, and source / drain regions connected to the channel formation region are formed. Accordingly, a thin film transistor (TFT) serving as a memory transistor having a charge storage layer can be formed on a low-cost insulating substrate made of glass or plastic between the control gate and the channel formation region in the semiconductor layer.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法によれば、ガラスなどの低価格な絶縁性基板上に電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなるTFT形成するので、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置を、大幅に低コスト化して製造することができる。 According to the above method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, a TFT serving as a memory transistor having a charge storage layer is formed on a low-cost insulating substrate such as glass. Therefore, a semiconductor nonvolatile memory device having a memory transistor that can operate at high speed can be manufactured at a significantly reduced cost.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、好適には、前記半導体層を形成する工程以降の工程を600℃以下で行う。これにより、低コストであるが低融点であるガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板を採用することができ、低コスト化を実現することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, the steps after the step of forming the semiconductor layer are preferably performed at 600 ° C. or lower. As a result, an insulating substrate made of glass or plastic having a low melting point but a low melting point can be employed, and cost reduction can be realized.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、好適には、前記半導体層を形成する工程が、シリコン層を形成する工程と、エキシマレーザアニール法あるいは低温固相結晶化法により前記シリコン層を結晶化する工程とを含む。これにより、TFTのチャネル形成領域となる層として、ガラス基板あるいはプラスチック基板上に形成するのに適した低い温度のプロセスにより、膜中のトラップ密度を低減してゲートスイング値を低減することができる高性能な半導体層であるポリシリコン層あるいは準単結晶シリコン層を形成することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, preferably, the step of forming the semiconductor layer includes the step of forming a silicon layer and the silicon layer by an excimer laser annealing method or a low-temperature solid-phase crystallization method. Crystallizing the layer. As a result, the trap density in the film can be reduced and the gate swing value can be reduced by a low temperature process suitable for forming a TFT channel formation region on a glass substrate or plastic substrate. A polysilicon layer or a quasi-single crystal silicon layer which is a high-performance semiconductor layer can be formed.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、さらに好適には、前記シリコン層を形成する工程が、Si2H6 、あるいはSiH4を原料としたCVD(化学的気相成長)法により形成する工程である。CVD法としては、減圧CVD法、あるいはプラズマCVD法を好ましく使用することができる。Si2H6 、あるいはSiH4を原料とした減圧CVD法、プラズマCVD法などのCVD法によれば、後のELA工程などでレーザ光を照射する際、500℃以下の低温プロセスで絶縁膜が飛散して孔が開いてしまう原因となる膜中への水素の取り込みが少ない条件でシリコン層を形成することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, more preferably, the step of forming the silicon layer includes a CVD (chemical vapor deposition) method using Si 2 H 6 or SiH 4 as a raw material. It is the process of forming by. As the CVD method, a low pressure CVD method or a plasma CVD method can be preferably used. According to a CVD method such as a low pressure CVD method or a plasma CVD method using Si 2 H 6 or SiH 4 as a raw material, an insulating film is formed at a low temperature process of 500 ° C. or lower when laser light is irradiated in a later ELA process or the like. The silicon layer can be formed under conditions where there is little uptake of hydrogen into the film, which causes scattering and opening of holes.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、さらに好適には、前記シリコン層を形成する工程が、スパッタリング法により形成する工程である。スパッタリング法によれば、500℃以下の低温プロセスでシリコン層を形成することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, more preferably, the step of forming the silicon layer is a step of forming by a sputtering method. According to the sputtering method, the silicon layer can be formed by a low temperature process of 500 ° C. or lower.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、さらに好適には、前記電荷蓄積層を形成する工程が、前記半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上層に導電体からなるフローティングゲートを形成する工程と、前記フローティングゲートの上層に中間絶縁膜を形成する工程とを含む。これにより、ゲート絶縁膜および中間絶縁膜により電荷を導電性のフローティングゲート中に閉じ込め、保持するフローティングゲート型の半導体不揮発性記憶装置とすることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, more preferably, the step of forming the charge storage layer includes a step of forming a gate insulating film on an upper layer of the semiconductor layer, and a step of forming the gate insulating film. The method includes a step of forming a floating gate made of a conductor on the upper layer, and a step of forming an intermediate insulating film on the upper layer of the floating gate. Thus, a floating gate type semiconductor nonvolatile memory device can be obtained in which charges are confined and held in the conductive floating gate by the gate insulating film and the intermediate insulating film.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、さらに好適には、前記電荷蓄積層を形成する工程が、前記半導体層の上層に電荷トラップを有する絶縁体を形成する工程である。これにより、電荷トラップを有する絶縁体中に電荷を蓄積する、例えばONO膜(酸化膜−窒化膜−酸化膜の積層絶縁膜)を有するMONOS構造、あるいはNO膜(窒化膜−酸化膜の積層絶縁膜)を有するMNOS構造などの半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention, more preferably, the step of forming the charge storage layer is a step of forming an insulator having a charge trap in an upper layer of the semiconductor layer. Thereby, for example, a MONOS structure having an ONO film (a laminated insulating film of oxide film-nitride film-oxide film) or an NO film (a laminated insulating film of nitride film-oxide film) accumulates charges in an insulator having a charge trap. A semiconductor nonvolatile memory device such as an MNOS structure having a film) can be manufactured.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、さらに好適には、前記メモリトランジスタをNOR型に接続して形成する。これにより、高速のランダムアクセス読み出しが可能で、消去セクタ毎の一括消去が可能なNOR型の半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。 More preferably, the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention is formed by connecting the memory transistor in a NOR type. As a result, a NOR type semiconductor nonvolatile memory device capable of high-speed random access reading and batch erasing for each erase sector can be manufactured.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、さらに好適には、前記メモリトランジスタをNAND型に接続して形成する。高集積化、大容量化および低コスト化の点で有利であるNAND型の半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。 More preferably, the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention is formed by connecting the memory transistors in a NAND type. A NAND-type semiconductor nonvolatile memory device that is advantageous in terms of high integration, large capacity, and low cost can be manufactured.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、さらに好適には、前記半導体層を形成する工程の前に、前記絶縁性基板上に消去ゲートを形成する工程と、前記消去ゲート上に下側ゲート絶縁膜を形成する工程とをさらに有する。これにより、消去ゲートに消去電圧(例えば正電圧)を印加することにより、データを消去することが可能となり、メモリアレイ全体あるいはブロック単位でこの消去ゲートを共有することでメモリアレイ全体あるいはブロック単位の消去セクタ毎の一括消去が可能も可能となる半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。 More preferably, the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention includes a step of forming an erase gate on the insulating substrate before the step of forming the semiconductor layer, and a step of forming on the erase gate. And forming a lower gate insulating film. Thus, it becomes possible to erase data by applying an erase voltage (for example, a positive voltage) to the erase gate, and by sharing the erase gate in the entire memory array or block unit, the entire memory array or block unit can be shared. It is possible to manufacture a semiconductor nonvolatile memory device that can perform batch erase for each erase sector.
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、電荷蓄積層を有するメモリトランジスタである第1トランジスタと、周辺回路用の第2トランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置の製造方法であって、表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板である絶縁性基板あるいはガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板上に、第1トランジスタ形成領域において前記第1トランジスタ用の第1チャネル形成領域を有する第1半導体層を形成し、第2トランジスタ形成領域において前記第2トランジスタ用の第2チャネル形成領域を有する第2半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層の上層に電荷蓄積層を形成し、前記第2半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記電荷蓄積層の上方にコントロールゲートを形成し、前記ゲート絶縁膜の上方にゲート電極を形成する工程と、前記第1チャネル形成領域に接続する第1ソース・ドレイン領域および前記第2チャネル形成領域に接続する第2ソース・ドレイン領域を形成する工程とを有する。 Furthermore, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention includes a semiconductor nonvolatile memory having a first transistor that is a memory transistor having a charge storage layer and a second transistor for a peripheral circuit. A device manufacturing method, wherein a first transistor for a first transistor is formed in a first transistor formation region on an insulating substrate which is a silicon substrate whose surface is covered with a silicon oxide film or an insulating substrate made of glass or plastic. Forming a first semiconductor layer having a channel formation region, forming a second semiconductor layer having a second channel formation region for the second transistor in the second transistor formation region, and an upper layer of the first semiconductor layer Forming a charge storage layer and forming a gate insulating film on the second semiconductor layer; and Forming a control gate above the gate insulating film and forming a gate electrode above the gate insulating film; and a first source / drain region connected to the first channel formation region and a second channel formation region connected to the second channel formation region Forming two source / drain regions.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法によれば、TFT構造のメモリトランジスタと周辺回路用トランジスタとを、同一基板上に同時に形成することができ、TFTで構成されるCMOSなどの論理ゲートなどを同一基板上に形成することで多彩で多機能なマイクロシステムオンチップを製造することが可能となる。ガラスなどの低価格な絶縁性基板上に電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなるTFT形成するので、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置を、大幅に低コスト化して製造することができる。基板として表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板を用いる場合には、ゲート絶縁膜あるいはトンネル絶縁膜の形成工程などにおいて熱酸化法などの高温プロセスを用いることが可能となり、高品質なゲート絶縁膜あるいはトンネル絶縁膜を形成することが可能である。 According to the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, a memory transistor having a TFT structure and a peripheral circuit transistor can be formed on the same substrate at the same time. By forming gates and the like on the same substrate, it is possible to manufacture a versatile and multifunctional micro system-on-chip. Since a TFT to be a memory transistor having a charge storage layer is formed on a low-cost insulating substrate such as glass, a semiconductor nonvolatile memory having a memory transistor capable of operating at a high speed, which can reduce a voltage such as an erasing voltage. The device can be manufactured at a much lower cost. When a silicon substrate whose surface is coated with a silicon oxide film is used as a substrate, it is possible to use a high-temperature process such as a thermal oxidation method in the formation process of a gate insulating film or a tunnel insulating film, and high-quality gate insulation. A film or a tunnel insulating film can be formed.
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、電荷蓄積層を有する第1トランジスタと、周辺回路用の第2トランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置の製造方法であって、第1トランジスタ形成領域において、表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板あるいはガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板上に消去ゲートを形成する工程と、前記消去ゲートの上層に下側ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記下側ゲート絶縁膜の上層に前記第1トランジスタ用の第1チャネル形成領域を有する第1半導体層を形成し、第2トランジスタ形成領域において前記基板上に前記第2トランジスタ用の第2チャネル形成領域を有する第2半導体層を形成する工程と、前記第1半導体層の上層に電荷蓄積層を形成し、前記第2半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記電荷蓄積層の上方にコントロールゲートを形成し、前記ゲート絶縁膜の上方にゲート電極を形成する工程と、前記第1チャネル形成領域に接続する第1ソース・ドレイン領域および前記第2チャネル形成領域に接続する第2ソース・ドレイン領域を形成する工程とを有する。 Furthermore, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device having a first transistor having a charge storage layer and a second transistor for a peripheral circuit. In the first transistor formation region, an erase gate is formed on a silicon substrate whose surface is covered with a silicon oxide film or an insulating substrate made of glass or plastic, and a lower gate is formed above the erase gate. Forming an insulating film; forming a first semiconductor layer having a first channel forming region for the first transistor on an upper layer of the lower gate insulating film; and forming the first semiconductor layer on the substrate in a second transistor forming region. Forming a second semiconductor layer having a second channel formation region for two transistors, and forming an electric current on the upper layer of the first semiconductor layer. Forming a storage layer, forming a gate insulating film above the second semiconductor layer, forming a control gate above the charge storage layer, and forming a gate electrode above the gate insulating film; Forming a first source / drain region connected to the first channel formation region and a second source / drain region connected to the second channel formation region.
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法によれば、TFT構造のメモリトランジスタと周辺回路用トランジスタとを、同一基板上に同時に形成することができ、メモリトランジスタとしては消去ゲートを有する構造として形成することができる。これにより、NAND型のTFTメモリトランジスタでは困難であったメモリアレイ全体あるいはブロック単位で共有する構造を有し、メモリアレイ全体あるいはブロック単位の消去セクタ毎の一括消去が可能である半導体不揮発性記憶装置を製造することができる。ガラスなどの低価格な絶縁性基板上に電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなるTFT形成するので、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置を、大幅に低コスト化して製造することができる。基板として表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板を用いる場合には、ゲート絶縁膜あるいはトンネル絶縁膜の形成工程などにおいて熱酸化法などの高温プロセスを用いることが可能となり、高品質なゲート絶縁膜あるいはトンネル絶縁膜を形成することが可能である。 According to the above method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, a memory transistor having a TFT structure and a peripheral circuit transistor can be simultaneously formed on the same substrate, and the memory transistor has an erase gate. Can be formed as Thus, a semiconductor nonvolatile memory device having a structure shared by the entire memory array or block unit, which has been difficult with the NAND type TFT memory transistor, and capable of batch erasure for each erase sector of the entire memory array or block unit Can be manufactured. Since a TFT to be a memory transistor having a charge storage layer is formed on a low-cost insulating substrate such as glass, a semiconductor nonvolatile memory having a memory transistor capable of operating at a high speed, which can reduce a voltage such as an erasing voltage. The device can be manufactured at a much lower cost. When a silicon substrate whose surface is coated with a silicon oxide film is used as a substrate, it is possible to use a high-temperature process such as a thermal oxidation method in the formation process of a gate insulating film or a tunnel insulating film, and high-quality gate insulation. A film or a tunnel insulating film can be formed.
本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法によれば、上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置を容易に製造することができ、ガラスなどの低価格な絶縁性基板上に電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなるTFT形成するので、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置を、大幅に低コスト化して製造することができる。また、半導体層の下層に下側ゲート絶縁膜を介して消去ゲートを有する構造を形成でき、メモリアレイ全体あるいはブロック単位で消去ゲートを共有する構造とすることで、メモリアレイ全体あるいはブロック単位の消去セクタ毎の一括消去が可能な、集積度の点で有利なNAND型の半導体不揮発性記憶装置を製造できる。 According to the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention can be easily manufactured, and the charge storage layer is provided on a low-cost insulating substrate such as glass. Since a TFT to be a memory transistor is formed, a semiconductor non-volatile memory device having a memory transistor capable of operating at a high speed can be manufactured at a significantly reduced cost because a voltage such as an erasing voltage can be lowered. In addition, a structure having an erase gate can be formed under the semiconductor layer through a lower gate insulating film, and the erase gate is shared by the entire memory array or block unit, thereby erasing the entire memory array or block unit. It is possible to manufacture a NAND-type semiconductor nonvolatile memory device that can be erased collectively for each sector and is advantageous in terms of integration.
以下に、本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して下記に説明する。 Embodiments of a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1実施形態
図1は本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の断面図である。図面上左側の領域にメモリトランジスタが形成されている。例えば、無アルカリガラスなどのガラス基板、あるいはプラスチック基板からなる絶縁性基板10の上層に、例えば窒化シリコンあるいは酸化シリコンからなる下地絶縁膜20が形成されており、その上層に例えばポリシリコンからなり、チャネル形成領域を有する半導体層31bが形成されている。
First Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to this embodiment. A memory transistor is formed in the left region of the drawing. For example, a
半導体層31bの上層に、例えば酸化シリコンからなる薄膜のトンネル絶縁膜22aが形成されており、その上層に、例えばポリシリコンからなるフローティングゲート32aが形成されており、その上層に例えばONO膜(酸化膜−窒化膜−酸化膜の積層体)あるいは酸化シリコン膜からなる中間絶縁膜23aが形成されており、その上層に例えばポリシリコンからなるコントロールゲート33aが形成されている。また、半導体層31b中には、チャネル形成領域に接続する図示しないソース・ドレイン拡散層が形成されている。これによりコントロールゲート33aと半導体層31b中のチャネル形成領域の間に、絶縁膜により絶縁されたフローティングゲート32aを有するTFT構造の電界効果トランジスタとなる。
A thin
上記の構造の電界効果トランジスタは、フローティングゲート32aは膜中に電荷を保持する機能を持ち、トンネル絶縁膜22aおよび中間絶縁膜23aは電荷をフローティングゲート32a中に閉じ込める役割を持つ。コントロールゲート33aおよび半導体層31b中の図示しないソース・ドレイン拡散層に適当な電圧を印加することにより、ファウラ−・ノルドハイム型トンネル電流が生じ、トンネル絶縁膜22aを通して半導体層31bからフローティングゲート32aへ電子が注入され、あるいはフローティングゲート32aから半導体層31bへ電子が放出される。フローティングゲート32a中に電荷が蓄積されると、この蓄積電荷による電界が発生するため、トランジスタの閾値電圧が変化してデータの記憶が可能となるメモリトランジスタとなる。例えば、フローティングゲート32a中に電荷を蓄積することでデータの消去を行い、また、フローティングゲート32a中に蓄積した電荷を放出することでデータを書き込みすることができる。
In the field effect transistor having the above structure, the floating
一方、図面上右側の領域には周辺回路トランジスタが形成されている。上記のメモリトランジスタが形成されている基板10の上層に、例えば窒化シリコンあるいは酸化シリコンからなる下地絶縁膜20が形成されており、その上層に例えばポリシリコンからなり、チャネル形成領域を有する半導体層31bが形成されている。半導体層31bの上層に、例えば酸化シリコンとONO膜の積層絶縁膜、あるいは酸化シリコン膜からなる薄膜のゲート絶縁膜25aが形成されており、その上層に、例えばポリシリコンからなるゲート電極33a’が形成されている。また、半導体層31b中には、チャネル形成領域に接続する図示しないソース・ドレイン拡散層が形成されている。これによりTFT構造の電界効果トランジスタとなる。
On the other hand, a peripheral circuit transistor is formed in the right region of the drawing. A
上記の半導体不揮発性記憶装置は、ガラス基板などの低価格な基板を使用することにより大幅な低コスト化を実現できる。また、ガラス基板などの絶縁性基板上に形成したTFTは、トランジスタの接合容量をほぼゼロにすることができ、また、完全空乏型であるために空乏層容量が無視できるほど小さく、ゲートスイング値は半導体層中のトラップ密度のみにより決まり、鋭い反転特性が得られ、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタとすることができる。特に、半導体層31bをポリシリコンあるいは準単結晶シリコンにより形成することで、半導体層中のトラップ密度を低減でき、ゲートスイング値を低減して消去電圧などの電圧についてさらに低電圧化が可能である。
The above-described semiconductor nonvolatile memory device can realize significant cost reduction by using a low-cost substrate such as a glass substrate. In addition, TFTs formed on an insulating substrate such as a glass substrate can make the junction capacitance of a transistor almost zero, and since it is a fully depleted type, the depletion layer capacitance is so small that it can be ignored. Is determined only by the trap density in the semiconductor layer, sharp inversion characteristics can be obtained, a voltage such as an erase voltage can be lowered, and a memory transistor that can operate at high speed can be obtained. In particular, by forming the
また、上記の半導体不揮発性記憶装置は、周辺回路トランジスタも同一基板上に形成されており、基板上に微細な回路を低コストで集積することが可能となる。TFTで構成されるCMOSなどの論理ゲートなどを同一基板上に形成することで多彩で多機能なマイクロシステムオンチップを実現できる。 In the above-described semiconductor nonvolatile memory device, peripheral circuit transistors are also formed on the same substrate, and a fine circuit can be integrated on the substrate at low cost. By forming logic gates such as CMOS composed of TFTs on the same substrate, it is possible to realize a versatile and multifunctional micro system on chip.
上記の周辺回路トランジスタのゲート電極は、ポリシリコンにより形成される場合、図2(a)に示すように、ゲート幅Wをゲート長Lおよびゲートを形成するポリシリコンの平均粒径L’よりも大きく形成されている。これにより、周辺回路トランジスタの特性を上げ、特性の均一性がよくすることができる。周辺回路用トランジスタをCMOSで形成する場合には、容易に微細ルールにより形成することができる。図2(b)はゲート幅Wが図2(a)よりも小さく、ゲート長Lおよびゲートを形成するポリシリコンの平均粒径L’と同程度の場合を示しており、周辺回路トランジスタの特性およびその均一性はよくない。 When the gate electrode of the peripheral circuit transistor is formed of polysilicon, as shown in FIG. 2A, the gate width W is set to be larger than the gate length L and the average grain size L ′ of the polysilicon forming the gate. Largely formed. As a result, the characteristics of the peripheral circuit transistor can be improved and the uniformity of the characteristics can be improved. When the peripheral circuit transistor is formed of CMOS, it can be easily formed by a fine rule. FIG. 2B shows a case where the gate width W is smaller than that of FIG. 2A and is about the same as the gate length L and the average particle diameter L ′ of the polysilicon forming the gate. And its uniformity is not good.
図3(a)は、図1に示す構造を有するメモリトランジスタをNOR型に接続した半導体不揮発性記憶装置の等価回路図である。2個のメモリトランジスタMT1 およびMT2 のコントロールゲートはn番目のワード線Wn に接続し、ソースは接地に開放(G−O)されるか、ソース電位が与えられる。また、ドレインはn番目のビット線Bn およびn+1番目のビット線Bn+1 にそれぞれ接続される。また、別の2個のメモリトランジスタMT3 およびMT4 も上記と同様にワード線、ビット線に接続されている。 FIG. 3A is an equivalent circuit diagram of a semiconductor nonvolatile memory device in which memory transistors having the structure shown in FIG. 1 are connected in a NOR type. The control gates of the two memory transistors MT 1 and MT 2 are connected to the nth word line W n , and the source is opened to the ground (G-O) or supplied with the source potential. The drain is connected to the nth bit line Bn and the (n + 1) th bit line Bn + 1 . The other two memory transistors MT 3 and MT 4 are also connected to the word line and bit line in the same manner as described above.
上記のNOR型半導体不揮発性記憶装置におけるデータ消去方法としては、図3(b)に示すように、コントロールゲートCGに低電圧Vcg を印加し、ソースSには高電圧Vs を印加し、ビット線Bは開放とする。このようにして、ファウラー・ノルドハイム型トンネル現象によりフローティングゲート中の電子を引き抜くソース消去動作によりデータ消去が可能であり、またNOR型であることからメモリアレイ全体、あるいは消去セクタ毎の一括消去することができる。 As a data erasing method in the NOR type semiconductor nonvolatile memory device, as shown in FIG. 3B, a low voltage Vcg is applied to the control gate CG, a high voltage Vs is applied to the source S, and the bit line B is open. In this way, data can be erased by a source erase operation that pulls out electrons in the floating gate due to the Fowler-Nordheim tunneling phenomenon, and since it is a NOR type, the entire memory array or erase sector can be erased collectively. Can do.
次に、上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の製造方法について説明する。まず、図4(a)に示すように、無アルカリガラスなどのガラス基板、あるいはプラスチック基板からなる絶縁性基板10を使用する。以降の工程においては、上記のガラス基板のような低融点の基板を使用する場合、工程温度を600℃以下にして行い、例えば、絶縁膜の形成においては、スパッタリング法、あるいは化学的気相成長(Chemical Vapor Deposition ;以下CVDと呼ぶ)法により行う。この絶縁性基板10上に、例えばプラズマエンハンストCVD法、あるいはスパッタリング法により酸化シリコンあるいは窒化シリコンなどを例えば窒化シリコンの場合には200nm、酸化シリコンの場合には400nmの膜厚で堆積させ、下地絶縁膜20を形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 4A, an insulating
次に、図4(b)に示すように、下地絶縁膜20の上層に、例えばスパッタリング法あるいはCVD法などによりアモルファスシリコンを膜厚40nmで堆積させ、半導体層31を形成する。特に、スパッタリング法あるいは減圧CVD法によれば、後のELA工程などでレーザ光を照射する際、絶縁膜が飛散して孔が開いてしまう原因となる膜中への水素の取り込みが少なくなるので好ましい。さらに、SiH4あるいはSi2H6 を原料とした減圧CVD法によれば、500℃以下の低温プロセスでシリコン層を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4B, amorphous silicon is deposited to a thickness of 40 nm on the
次に、図4(c)に示すように、例えばELA処理によりアモルファスシリコンの半導体層31を結晶化し、ポリシリコンの半導体層31aとする。ELA処理としては、様々なビームショット法が考えられるが、トップゲートのTFTではシリコン膜の平坦性、平滑性、および均一性が重要視され、チップ一括毎のシングルショットもしくはマルチショットが好ましい。また、基板を加熱することにより結晶性を向上させて結晶化できる。例えば400℃で300mJ/cm2 のエネルギーで5ショット、均一な2×2cm2 のエキシマレーザビームでステップ・アンド・リピートELA処理を行う。また、この結晶化は低温固相結晶化法(SPC)、あるいはSPC処理後のELA処理などによって行うこともできる。
Next, as shown in FIG. 4C, the amorphous
次に、図5(d)に示すように、レジスト膜をパターニングしてフォトリソグラフィー処理により半導体層31aをパターニングし、アイランド状に素子分離した半導体層31bを形成する。TFT構造であることから、シリコンウェハ上に形成する従来の半導体装置で通常用いられるLOCOS法などの素子分離法と比較して、容易に素子分離を行うことができる。
Next, as shown in FIG. 5D, the resist film is patterned and the
次に、図5(e)に示すように、例えばプラズマCVD法により酸化シリコンを約9nmの膜厚で堆積させ、トンネル絶縁膜22を形成する。トンネル絶縁膜22としては特に高品質な膜が要求され、低温プロセスで形成するためには、ECR(Electron Cyclotron Resonance)型のプラズマCVD法により形成することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 5E, silicon oxide is deposited to a thickness of about 9 nm by, for example, plasma CVD to form a
次に、図5(f)に示すように、トンネル絶縁膜22の上層に、例えばCVD法により導電性不純物を含有するポリシリコンを堆積させ、フローティングゲート用層32を形成する。あるいは、ポリシリコンを堆積させた後に導電性不純物をイオン注入してもよい。
Next, as shown in FIG. 5F, polysilicon containing conductive impurities is deposited on the
次に、図6(g)に示すように、メモリトランジスタ形成領域を保護するレジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程によりパターニング形成し、RIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングを施して、周辺回路トランジスタ形成領域に堆積させたフローティングゲート用層32を除去する。
Next, as shown in FIG. 6G, a resist film R1 for protecting the memory transistor formation region is patterned by a photolithography process, and etching such as RIE (reactive ion etching) is performed to form a peripheral circuit transistor. The floating
次に、図6(h)に示すように、レジスト膜R1を除去した後、例えばフローティングゲート用層32を被覆して全面に例えばCVD法によりONO膜(酸化膜−窒化膜−酸化膜の積層絶縁膜)、あるいは酸化シリコン膜を堆積させ、中間絶縁膜23を形成する。このとき、周辺回路トランジスタ形成領域ではトンネル絶縁膜22と中間絶縁膜23とが積層して、周辺回路トランジスタのゲート絶縁膜25となる。
Next, as shown in FIG. 6 (h), after removing the resist film R1, for example, a floating
次に、図6(i)に示すように、中間絶縁膜23の上層に例えばCVD法によりポリシリコンを堆積させコントロールゲート用層33を形成する。
Next, as shown in FIG. 6I, a
次に、図7(j)に示すように、メモリトランジスタのコントロールゲートおよび周辺回路トランジスタのゲート電極のパターンを有するレジスト膜R2をフォトリソグラフィー工程によりパターニング形成する。 Next, as shown in FIG. 7J, a resist film R2 having a pattern of the control gate of the memory transistor and the gate electrode of the peripheral circuit transistor is formed by patterning by a photolithography process.
次に、図7(k)に示すように、レジスト膜R2をマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、メモリトランジスタ形成領域において、コントロールゲート33a、中間絶縁膜23a、フローティングゲート32a、およびトンネル絶縁膜22aを自己整合的にパターニング形成する。同時に、周辺回路トランジスタ形成領域においては、ゲート電極33a’、ゲート絶縁膜25aを自己整合的にパターニング形成する。
Next, as shown in FIG. 7K, etching such as RIE is performed using the resist film R2 as a mask, and in the memory transistor formation region, the
次に、レジスト膜R2を除去した後、コントロールゲート33a、ゲート電極33a’をマスクとして、ソース・ドレイン拡散層形成領域に、例えばPを例えば2×1015ions/cm2 のドーズ量でイオン注入し、図示しないソース・ドレイン拡散層を形成し、さらにELA法あるいはガラスが溶融しない条件の例えばライン状走査によるRTA(Rapid Thermal Annealing )法によりアニール処理を行い、ソース・ドレイン拡散層の不純物イオンを活性化する。以上で、図1に示す装置を形成できる。この後の工程としては、コントロールゲートを被覆して層間絶縁膜を形成し、コンタクトなどを開口して、ビット線などの上層配線を形成し、所望の半導体不揮発性記憶装置とすることができる。
Next, after removing the resist film R2, using the
上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の製造方法によれば、ガラスなどの低価格な絶縁性基板上に電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなるTFT形成するので、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置を、大幅に低コスト化して製造することができる。周辺回路トランジスタを同時に同一基板上に形成しているので、TFTで構成されるCMOSなどの論理ゲートなどを同一基板上に形成でき、多彩で多機能なマイクロシステムオンチップを製造することが可能となる。 According to the manufacturing method of the semiconductor nonvolatile memory device of the present embodiment described above, since a TFT that becomes a memory transistor having a charge storage layer is formed on a low-cost insulating substrate such as glass, a voltage such as an erasing voltage is low. A semiconductor nonvolatile memory device having a memory transistor that can be voltageized and can operate at high speed can be manufactured at a significantly reduced cost. Since peripheral circuit transistors are formed on the same substrate at the same time, a logic gate such as a CMOS composed of TFTs can be formed on the same substrate, making it possible to manufacture a versatile and multifunctional micro system on chip. Become.
上記の本実施形態においては、基板として表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板を用いることも可能である。この場合、シリコン基板中にはチャネル形成領域を形成しないことから、低品質であって通常のMOSLSI用シリコン基板に比べて1/2〜1/3の価格のシリコン基板が使用可能であるので、大幅な低コスト化を実現できる。また、熱酸化法などの高温プロセスを採用できるので、高品質はゲート絶縁膜、トンネル絶縁膜を形成することが可能となる。 In the present embodiment, a silicon substrate whose surface is coated with a silicon oxide film can be used as the substrate. In this case, since a channel formation region is not formed in the silicon substrate, a silicon substrate having a low quality and a price of 1/2 to 1/3 of that of a normal MOSLSI silicon substrate can be used. Significant cost reduction can be realized. In addition, since a high-temperature process such as a thermal oxidation method can be employed, a high-quality gate insulating film and tunnel insulating film can be formed.
第2実施形態
図8は本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の断面図である。例えば、無アルカリガラスなどのガラス基板、あるいはプラスチック基板からなる絶縁性基板10の上層に、例えば窒化シリコンあるいは酸化シリコンからなる下地絶縁膜20が形成されており、その上層に例えばポリシリコンあるいは準単結晶シリコンからなり、チャネル形成領域を有する半導体層31bが形成されている。半導体層31bの上層に、例えば酸化シリコンからなる薄膜のトンネル絶縁膜(ボトム絶縁膜)22aが形成されており、その上層に、例えば窒化シリコンからなる電荷トラップ絶縁膜24aが形成されており、その上層に、例えば酸化シリコンからなるトップ絶縁膜23aが形成されている。ボトム絶縁膜22a、電荷トラップ絶縁膜24a、およびトップ絶縁膜23aから、膜中に電荷トラップ準位を有していて電荷蓄積能を有する積層絶縁膜が形成されている。トップ絶縁膜23aの上層に、例えばポリシリコンからなるコントロールゲート33aが形成されている。また、半導体層31b中には、チャネル形成領域に接続する図示しないソース・ドレイン拡散層が形成されている。これによりコントロールゲート33aと半導体層31b中のチャネル形成領域の間に、電荷蓄積能を有する積層絶縁膜を有する電界効果トランジスタであり、電荷蓄積層がONO膜であるMONOS構造のメモリトランジスタとなる。
Second Embodiment FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to this embodiment. For example, a
上記の構造の電界効果トランジスタにおいては、ボトム絶縁膜22a、電荷トラップ絶縁膜24a、およびトップ絶縁膜23aからなる積層絶縁膜は、膜中に電荷を保持する機能を持つ。コントロールゲート33aおよび半導体層31b中の図示しないソース・ドレイン拡散層に適当な電圧を印加することにより、ファウラ−・ノルドハイム型トンネル電流が生じ、ボトム絶縁膜22aを通して半導体層31bから注入された電荷が電荷トラップ絶縁膜24a中の電荷トラップ準位あるいは電荷トラップ絶縁膜24aとトップ絶縁膜23aとの界面の電荷トラップ準位などにトラップされ、あるいはこれらのトラップ準位からボトム絶縁膜22aを通して電荷が放出される。積層絶縁膜中に電荷が蓄積されると、この蓄積電荷による電界が発生するため、トランジスタの閾値電圧が変化してデータの記憶が可能となるメモリトランジスタとなる。例えば、積層絶縁膜中に電荷を蓄積することでデータの消去を行い、また、積層絶縁膜中に蓄積した電荷を放出することでデータを書き込みすることができる。
In the field effect transistor having the above structure, the laminated insulating film including the bottom insulating
上記の半導体不揮発性記憶装置は、第1実施形態同様、ガラス基板などの低価格な基板を使用することにより大幅な低コスト化を実現でき、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタとすることができる。特に、半導体層31bをポリシリコンあるいは準単結晶シリコンにより形成することで、半導体層中のトラップ密度を低減でき、ゲートスイング値を低減して消去電圧などの電圧についてさらに低電圧化が可能である。
As in the first embodiment, the above-described semiconductor nonvolatile memory device can achieve a significant cost reduction by using a low-priced substrate such as a glass substrate, and can reduce a voltage such as an erase voltage. The memory transistor can operate at high speed. In particular, by forming the
上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置は、第1実施形態の製造方法において、ポリシリコンのフローティングゲート用層に替えて例えばCVD法により窒化シリコンを堆積させて電荷トラップ絶縁膜24aを形成する他は、第1実施形態の製造方法と同様にして形成することができる。ONO膜の中間絶縁膜に替えて例えばCVD法により酸化シリコンを堆積させてトップ絶縁膜23aを形成してもよい。
In the semiconductor nonvolatile memory device of the present embodiment described above, the charge
上記の本実施形態においては、基板として表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板を用いることも可能である。この場合、シリコン基板中にはチャネル形成領域を形成しないことから、低品質であって通常のMOSLSI用シリコン基板に比べて1/2〜1/3の価格のシリコン基板が使用可能であるので、大幅な低コスト化を実現できる。また、熱酸化法などの高温プロセスを採用できるので、高品質はゲート絶縁膜、トンネル絶縁膜を形成することが可能となる。 In the present embodiment, a silicon substrate whose surface is coated with a silicon oxide film can be used as the substrate. In this case, since a channel formation region is not formed in the silicon substrate, a silicon substrate having a low quality and a price of 1/2 to 1/3 of that of a normal MOSLSI silicon substrate can be used. Significant cost reduction can be realized. In addition, since a high-temperature process such as a thermal oxidation method can be employed, a high-quality gate insulating film and tunnel insulating film can be formed.
第3実施形態
図9は本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の断面図である。電荷蓄積層として、平均粒径2〜5nmの導電体からなるナノクリスタル32cを内部に保持する絶縁体22a、23aが形成されている点を除いては、実質的に第2実施形態の半導体不揮発性記憶装置と同様であり、ガラス基板などの低価格な基板を使用することにより大幅な低コスト化を実現でき、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタとすることができる。特に、半導体層31bをポリシリコンあるいは準単結晶シリコンにより形成することで、半導体層中のトラップ密度を低減でき、ゲートスイング値を低減して消去電圧などの電圧についてさらに低電圧化が可能である。
Third Embodiment FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to this embodiment. Except for the fact that the
上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置は、第1実施形態の製造方法において、トンネル絶縁膜の形成工程から、中間絶縁膜の形成工程までの工程の替わりに、トンネル絶縁膜22aおよび中間絶縁膜23aに相当する酸化シリコン膜をまず形成し、膜中の下層からの距離が数nmのファウラー・ノルドハイム型トンネル電流が発生できるような位置となるように上面からエネルギーを制御してシリコンイオンをイオン注入して、トンネル絶縁膜22aおよび中間絶縁膜23aに相当する酸化シリコン膜中にナノクリスタル21cを形成する他は、第1実施形態の製造方法と同様にして形成することができる。
In the manufacturing method of the first embodiment, the semiconductor nonvolatile memory device of the present embodiment described above includes the
第4実施形態
図10は本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の断面図である。例えば、無アルカリガラスなどのガラス基板、あるいはプラスチック基板からなる絶縁性基板10の上層に、例えば窒化シリコンあるいは酸化シリコンからなる下地絶縁膜20が形成されており、その上層に例えばCr、Moなどの金属、あるいはポリシリコンなどの導電体からなる消去ゲート30が形成されている。その上層に、例えば酸化シリコンからなる下側ゲート絶縁膜21が形成されている。その上層に、例えばポリシリコンからなり、チャネル形成領域を有する半導体層31bが形成されている。
Fourth Embodiment FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to this embodiment. For example, a
半導体層31bの上層に、例えば酸化シリコンからなる薄膜のトンネル絶縁膜22aが形成されており、その上層に、例えばポリシリコンからなるフローティングゲート32aが形成されており、その上層に例えばONO膜(酸化膜−窒化膜−酸化膜の積層体)からなる中間絶縁膜23aが形成されており、その上層に例えばポリシリコンからなるコントロールゲート33aが形成されている。また、半導体層31b中には、チャネル形成領域に接続する図示しないソース・ドレイン拡散層が形成されている。これによりコントロールゲート33aと半導体層31b中のチャネル形成領域の間に、絶縁膜により絶縁されたフローティングゲート32aを有するTFT構造の電界効果トランジスタとなる。
A thin
上記の構造の電界効果トランジスタは、フローティングゲート32aは膜中に電荷を保持する機能を持ち、トンネル絶縁膜22aおよび中間絶縁膜23aは電荷をフローティングゲート32a中に閉じ込める役割を持つ。コントロールゲート33aおよび半導体層31b中の図示しないソース・ドレイン拡散層に適当な電圧を印加することにより、ファウラ−・ノルドハイム型トンネル電流が生じ、トンネル絶縁膜22aを通して半導体層31bからフローティングゲート32aへ電子が注入され、あるいはフローティングゲート32aから半導体層31bへ電子が放出される。フローティングゲート32a中に電荷が蓄積されると、この蓄積電荷による電界が発生するため、トランジスタの閾値電圧が変化してデータの記憶が可能となるメモリトランジスタとなる。例えば、フローティングゲート32a中に電荷を蓄積することでデータの消去を行い、また、フローティングゲート32a中に蓄積した電荷を放出することでデータを書き込みすることができる。
In the field effect transistor having the above structure, the floating
上記の半導体不揮発性記憶装置は、半導体層31bの下層に下側ゲート絶縁膜21を介して消去ゲート30を有する。消去ゲート30に消去電圧(例えば正電圧)を印加することにより、データを消去することができる。さらに、この消去ゲート30は隣接するメモリトランジスタの消去ゲートと接続して形成することで、メモリアレイ全体あるいはブロック単位で共有する構造とし、メモリアレイ全体あるいはブロック単位の消去セクタ毎の一括消去が可能である。
The semiconductor nonvolatile memory device has the erase
図11は、図10に示す構造を有するメモリトランジスタを8ビット直列に接続したNAND型の半導体不揮発性記憶装置の等価回路図である。8ビットのメモリトランジスタで構成されるNAND列の両端部には本NAND列を選択するための2個の選択トランジスタが配置されている。本NAND列のソース・ドレイン拡散層の一方はビット線Bへ、他方はソース線Sへ接続される。また、消去ゲートは8ビット間で接続して形成されている。消去ゲートは、メモリアレイ全体、あるいはブロック単位で共有する構造とすることができる。メモリトランジスタを接続する個数としては、8個に限定されず、いくつでもよい。 FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a NAND type semiconductor nonvolatile memory device in which memory transistors having the structure shown in FIG. 10 are connected in 8-bit series. Two selection transistors for selecting this NAND string are arranged at both ends of the NAND string composed of 8-bit memory transistors. One of the source / drain diffusion layers of the NAND string is connected to the bit line B and the other is connected to the source line S. The erase gate is formed by connecting between 8 bits. The erase gate can be configured to be shared by the entire memory array or in units of blocks. The number of memory transistors to be connected is not limited to eight and may be any number.
上記のNAND型半導体不揮発性記憶装置においては、データ入出力用のコンタクト1/2個を8ビットのメモリセルで共有する構成となり、ビットあたり1/16個のコンタクトを持つこととなる。同様に、選択ゲートおよびソース線もすべて8ビットで共有しており、ビット当たりの面積はメモリトランジスタの占有面積に近くなり、メモリセル面積は非常に小さくでき、高集積化、大容量化および低コスト化の点で有利となる。 In the above-mentioned NAND type semiconductor nonvolatile memory device, 1/2 contacts for data input / output are shared by 8-bit memory cells, and 1/16 contacts per bit. Similarly, the select gate and the source line are all shared by 8 bits, the area per bit is close to the area occupied by the memory transistor, the memory cell area can be very small, high integration, large capacity, and low This is advantageous in terms of cost.
上記のNAND型半導体不揮発性記憶装置におけるデータ消去方法としては、図11に示すように、NAND列すべてのコントロールゲートCGに0Vあるいは低電圧Vcgを印加し、2つの選択トランジスタの選択ゲートSG1、SG2に高電圧V1 、V2 を印加する。さらに、消去ゲートBGにも高電圧Vbgを印加する。また、ソースSおよびビット線Bは開放とする。これにより、NOR型と同様にファウラー・ノルドハイム型トンネル現象によりフローティングゲート中の電子を引き抜き、NAND列全体のデータを一括消去することができる。 As a data erasing method in the above NAND type semiconductor nonvolatile memory device, as shown in FIG. 11, 0V or a low voltage Vcg is applied to the control gates CG of all NAND columns, and the selection gates SG1, SG2 of the two selection transistors are applied. High voltages V1 and V2 are applied to. Further, the high voltage Vbg is also applied to the erase gate BG. Further, the source S and the bit line B are opened. As a result, similarly to the NOR type, the electrons in the floating gate can be drawn out by the Fowler-Nordheim type tunnel phenomenon, and the entire NAND string can be erased collectively.
かかる構造の半導体不揮発性記憶装置は、ガラス基板などの低価格な基板を使用することにより大幅な低コスト化を実現でき、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタとすることができる。特に、半導体層31bをポリシリコンあるいは準単結晶シリコンにより形成することで、半導体層中のトラップ密度を低減でき、ゲートスイング値を低減して消去電圧などの電圧についてさらに低電圧化が可能である。また、集積度の点で有利なNAND型のメモリセルを有し、消去ゲートを有することによりデータの一括消去が可能な半導体不揮発性記憶装置である。
A semiconductor non-volatile memory device having such a structure can realize a significant cost reduction by using a low-priced substrate such as a glass substrate, can reduce a voltage such as an erasing voltage, and can operate at high speed. It can be a transistor. In particular, by forming the
一般に、ソース・ドレインの下層に絶縁体(下側ゲート絶縁膜21)を介して導電体(消去ゲート30)を有する構造は、両者間に容量を発生させ、読み出し速度の低下の原因となるが、TFT構造とすることで接合容量がゼロに近く、ソース・ドレインと導電体(消去ゲート30)の間の絶縁体(下側ゲート絶縁膜21)の膜厚を厚くすることで、消去電圧は高くなるが、上記の容量を小さくすることができる。また、AV用途、データストレージ用途においては、コストおよび大容量化が優先し、読み出し速度の要求はそれほど強くない場合も多い。 In general, a structure having a conductor (erase gate 30) via an insulator (lower gate insulating film 21) below a source / drain causes a capacitance between the two and causes a decrease in reading speed. By using the TFT structure, the junction capacitance is close to zero, and by increasing the thickness of the insulator (lower gate insulating film 21) between the source / drain and the conductor (erase gate 30), the erase voltage is Although it becomes higher, the above capacity can be reduced. In AV applications and data storage applications, cost and capacity increase have priority, and the demand for read speed is often not so strong.
次に、上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の製造方法について説明する。まず、図12(a)に示すように、無アルカリガラスなどのガラス基板、あるいはプラスチック基板からなる絶縁性基板10を使用する。以降の工程においては、上記のガラス基板のような低融点の基板を使用する場合、工程温度を600℃以下にして行い、例えば、絶縁膜の形成においては、スパッタリング法、あるいは化学的気相成長(Chemical Vapor Deposition ;以下CVDと呼ぶ)法により行う。この絶縁性基板10上に、例えばCVD法により酸化シリコンあるいは窒化シリコンなどを堆積させ、下地絶縁膜20を形成する。次に、その上層に例えばスパッタリング法によりCr、Moなどの金属を堆積させ、あるいはスパッタリング法、プラズマエンハンストCVD(PECVD)法、減圧CVD法などによりポリシリコンを堆積させ、消去ゲート30を形成する。次に、その上層に、例えばスパッタリング法あるいはPECVD法(好ましくはバイアスECR(Electron Cyclotron Resonance)型のPECVD法)などにより、酸化シリコンあるいは窒化シリコンなどの絶縁体を例えば膜厚20nmで堆積させ、下側ゲート絶縁膜21を形成する。この下側ゲート絶縁膜21の膜厚が薄いほど、消去電圧を低く設定することができる。
Next, a method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 12A, an insulating
次に、図12(b)に示すように、下側ゲート絶縁膜21の上層に、例えばスパッタリング法あるいはCVD法などによりアモルファスシリコンを膜厚40nmで堆積させ、半導体層31を形成する。特に、スパッタリング法あるいは減圧CVD法によれば、後のELA工程などでレーザ光を照射する際、絶縁膜が飛散して孔が開いてしまう原因となる膜中への水素の取り込みが少なくなるので好ましい。さらに、SiH4 あるいはSi2H6 を原料とした減圧CVD法によれば、500℃以下の低温プロセスでシリコン層を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 12B, amorphous silicon is deposited in a film thickness of 40 nm on the lower
次に、図12(c)に示すように、例えばELA処理によりアモルファスシリコンの半導体層31を結晶化し、ポリシリコンの半導体層31aとする。ELA処理としては、様々なビームショット法が考えられるが、トップゲートのTFTではシリコン膜の平坦性、平滑性、および均一性が重要視され、チップ一括毎のシングルショットもしくはマルチショットが好ましい。また、下層に消去ゲート30を有しており、熱効率がよくないので、基板を加熱することにより結晶性もよくエネルギー効率もよく結晶化できる。例えば400℃で300mJ/cm2 のエネルギーで5ショット、均一な2×2cm2 のエキシマレーザビームでステップ・アンド・リピートELA処理を行う。また、この結晶化は低温固相結晶化法(SPC)、あるいはSPC処理後のELA処理などによって行うこともできる。
Next, as shown in FIG. 12C, the amorphous
次に、図13(d)に示すように、レジスト膜をパターニングしてフォトリソグラフィー処理により半導体層31aをパターニングし、アイランド状に素子分離した半導体層31bを形成する。TFT構造であることから、シリコンウェハ上に形成する従来の半導体装置で通常用いられるLOCOS法などの素子分離法と比較して、容易に素子分離を行うことができる。
Next, as shown in FIG. 13D, the resist film is patterned and the
次に、図13(e)に示すように、例えばプラズマCVD法により酸化シリコンを約9nmの膜厚で堆積させ、トンネル絶縁膜22を形成する。トンネル絶縁膜22としては特に高品質な膜が要求され、低温プロセスで形成するためには、ECR(Electron Cyclotron Resonance)型のプラズマCVD法により形成することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 13E, silicon oxide is deposited to a thickness of about 9 nm by, for example, plasma CVD to form a
次に、図13(f)に示すように、トンネル絶縁膜22の上層に、例えばCVD法により導電性不純物を含有するポリシリコンを堆積させ、フローティングゲート用層32を形成する。あるいは、ポリシリコンを堆積させた後に導電性不純物をイオン注入してもよい。次に、例えばフローティングゲート用層32を被覆して全面に例えばCVD法によりONO膜(酸化膜−窒化膜−酸化膜の積層絶縁膜)を堆積させ、中間絶縁膜23を形成する。次に、中間絶縁膜23の上層に例えばCVD法によりポリシリコンを堆積させコントロールゲート用層33を形成する。
Next, as shown in FIG. 13F, polysilicon containing conductive impurities is deposited on the
次に、フォトリソグラフィー工程によりパターニングして、コントロールゲート33a、中間絶縁膜23a、フローティングゲート32a、およびトンネル絶縁膜22aを自己整合的にパターニング形成する。次に、コントロールゲートをマスクとしてソース・ドレイン拡散層形成領域に、例えばPを例えば2×1015ions/cm2 のドーズ量でイオン注入し、図示しないソース・ドレイン拡散層を形成し、さらにELA法あるいはガラスが溶融しない条件の例えばライン状走査によるRTA(Rapid Thermal Annealing )法によりアニール処理を行い、ソース・ドレイン拡散層の不純物イオンを活性化する。以上で、図10に示す装置を形成できる。この後の工程としては、コントロールゲートを被覆して層間絶縁膜を形成し、コンタクトなどを開口して、ビット線などの上層配線を形成し、所望の半導体不揮発性記憶装置とすることができる。
Next, patterning is performed by a photolithography process to pattern the
上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の製造方法によれば、ガラスなどの低価格な絶縁性基板上に電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなるTFT形成するので、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置を、大幅に低コスト化して製造することができる。また、半導体層の下層に下側ゲート絶縁膜を介して消去ゲートを有する構造を形成でき、メモリアレイ全体あるいはブロック単位で消去ゲートを共有する構造とすることで、メモリアレイ全体あるいはブロック単位の消去セクタ毎の一括消去が可能な、集積度の点で有利なNAND型の半導体不揮発性記憶装置を製造できる。 According to the manufacturing method of the semiconductor nonvolatile memory device of the present embodiment described above, since a TFT that becomes a memory transistor having a charge storage layer is formed on a low-cost insulating substrate such as glass, a voltage such as an erasing voltage is low. A semiconductor nonvolatile memory device having a memory transistor that can be voltageized and can operate at high speed can be manufactured at a significantly reduced cost. In addition, a structure having an erase gate can be formed under the semiconductor layer through a lower gate insulating film, and the erase gate is shared by the entire memory array or block unit, thereby erasing the entire memory array or block unit. It is possible to manufacture a NAND-type semiconductor nonvolatile memory device that can be erased collectively for each sector and is advantageous in terms of integration.
上記の本実施形態においては、基板として表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板を用いることも可能である。この場合、シリコン基板中にはチャネル形成領域を形成しないことから、低品質であって通常のMOSLSI用シリコン基板に比べて1/2〜1/3の価格のシリコン基板が使用可能であるので、大幅な低コスト化を実現できる。また、熱酸化法などの高温プロセスを採用できるので、高品質はゲート絶縁膜、トンネル絶縁膜を形成することが可能となる。 In the present embodiment, a silicon substrate whose surface is coated with a silicon oxide film can be used as the substrate. In this case, since a channel formation region is not formed in the silicon substrate, a silicon substrate having a low quality and a price of 1/2 to 1/3 of that of a normal MOSLSI silicon substrate can be used. Significant cost reduction can be realized. In addition, since a high-temperature process such as a thermal oxidation method can be employed, a high-quality gate insulating film and tunnel insulating film can be formed.
第5実施形態
図14は本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の断面図である。電荷蓄積層として、例えば酸化シリコンからなる薄膜のトンネル絶縁膜(ボトム絶縁膜)22aが形成されており、その上層に、例えば窒化シリコンからなる電荷トラップ絶縁膜24aが形成されており、その上層に、例えば酸化シリコンからなるトップ絶縁膜23aが形成されている点を除いては、実質的に第4実施形態の半導体不揮発性記憶装置と同様であり、ガラス基板などの低価格な基板を使用することにより大幅な低コスト化を実現でき、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタとすることができる。特に、半導体層31bをポリシリコンあるいは準単結晶シリコンにより形成することで、半導体層中のトラップ密度を低減でき、ゲートスイング値を低減して消去電圧などの電圧についてさらに低電圧化が可能である。また、集積度の点で有利なNAND型のメモリセルを有し、消去ゲートを有することによりデータの一括消去が可能な半導体不揮発性記憶装置である。
Fifth Embodiment FIG. 14 is a sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to this embodiment. As the charge storage layer, a thin tunnel insulating film (bottom insulating film) 22a made of, for example, silicon oxide is formed, and a charge
上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置は、第4実施形態の製造方法において、ポリシリコンのフローティングゲート用層に替えて例えばCVD法により窒化シリコンを堆積させて電荷トラップ絶縁膜24aを形成する他は、第4実施形態の製造方法と同様にして形成することができる。ガラスなどの低価格な絶縁性基板上に電荷蓄積層を有するメモリトランジスタとなるTFT形成するので、消去電圧などの電圧について低電圧化が可能で、高速に動作できるメモリトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置を、大幅に低コスト化して製造することができる。また、半導体層の下層に下側ゲート絶縁膜を介して消去ゲートを有する構造を形成でき、メモリアレイ全体あるいはブロック単位で消去ゲートを共有する構造とすることで、メモリアレイ全体あるいはブロック単位の消去セクタ毎の一括消去が可能な、集積度の点で有利なNAND型の半導体不揮発性記憶装置を製造できる。
In the semiconductor nonvolatile memory device according to the present embodiment, the charge
本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、第2実施形態および第5実施形態においては、MONOS構造のメモリトランジスタとしているが、MNOS構造としてもよい。また、コントロールゲート、フローティングゲートは1層構成としているが、ポリシリコンとタングステンシリサイドの積層体であるポリサイドなどの2層構成、あるいは3層以上の多層構成としてもよい。基板としては、ガラス基板およびプラスチック基板の他に、表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板を用いることも可能である。また、ソース・ドレインは、LDD構造などの種々の構造を採用してよい。電荷の電荷蓄積層への注入は、データの書き込み、消去のどちらに相当する場合でも構わない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。 The method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the second and fifth embodiments, the memory transistor has a MONOS structure, but may have a MNOS structure. Further, although the control gate and the floating gate have a single layer structure, they may have a two-layer structure such as polycide, which is a stacked body of polysilicon and tungsten silicide, or a multilayer structure of three or more layers. As the substrate, in addition to a glass substrate and a plastic substrate, a silicon substrate whose surface is coated with a silicon oxide film can be used. Further, the source / drain may adopt various structures such as an LDD structure. The injection of charge into the charge storage layer may correspond to either data writing or erasing. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方法は、トランジスタのゲート電極とチャネル形成領域の間に電荷を蓄積する電荷蓄積層を有する半導体不揮発性記憶装置を製造する方法に適用できる。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention can be applied to a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device having a charge storage layer for storing charges between a gate electrode of a transistor and a channel formation region.
10…絶縁性基板、20…下地絶縁膜、21…下側ゲート絶縁膜、22、22a…トンネル絶縁膜(ボトム絶縁膜)、23、23a…中間絶縁膜(トップ絶縁膜)、24a…電荷蓄積絶縁膜、25、25a…ゲート絶縁膜(周辺回路トランジスタ)、30…消去ゲート、31、31a、31b…半導体層、32…フローティングゲート用層、32a…フローティングゲート、33…コントロールゲート用層、33a…コントロールゲート、33a’…ゲート電極(周辺回路トランジスタ)
DESCRIPTION OF
Claims (16)
ガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板上にチャネル形成領域を有する半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の上層に電荷蓄積層を形成する工程と、
前記電荷蓄積層の上方にコントロールゲートを形成する工程と、
前記チャネル形成領域に接続するソース・ドレイン領域を形成する工程とを有し、
前記メモリトランジスタとなる薄膜トランジスタを形成する
半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device to which a memory transistor having a charge storage layer is connected,
Forming a semiconductor layer having a channel formation region on an insulating substrate made of glass or plastic;
Forming a charge storage layer on the semiconductor layer;
Forming a control gate above the charge storage layer;
Forming a source / drain region connected to the channel formation region,
A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device, wherein a thin film transistor to be the memory transistor is formed.
請求項1記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein steps after the step of forming the semiconductor layer are performed at 600 ° C. or lower.
請求項1記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the step of forming the semiconductor layer includes a step of forming a silicon layer and a step of crystallizing the silicon layer by an excimer laser annealing method or a low-temperature solid phase crystallization method. Manufacturing method.
請求項3記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 3, wherein the step of forming the silicon layer is a step of forming by a CVD (chemical vapor deposition) method using Si 2 H 6 as a raw material.
請求項3記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 3, wherein the step of forming the silicon layer is a step of forming by a CVD (chemical vapor deposition) method using SiH 4 as a raw material.
請求項4または5に記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 4, wherein the CVD method is a low pressure CVD method or a plasma CVD method.
請求項3記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 3, wherein the step of forming the silicon layer is a step of forming by a sputtering method.
請求項1記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The step of forming the charge storage layer includes a step of forming a gate insulating film over the semiconductor layer, a step of forming a floating gate made of a conductor over the gate insulating film, and a layer over the floating gate. The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, further comprising: forming an intermediate insulating film.
請求項1記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the step of forming the charge storage layer is a step of forming an insulator having a charge trap on the semiconductor layer.
請求項8または9に記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 8, wherein the memory transistor is formed by being connected in a NOR type.
請求項8または9に記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 8, wherein the memory transistor is formed to be connected in a NAND type.
請求項8または9に記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 10. The method according to claim 8, further comprising a step of forming an erase gate on the insulating substrate and a step of forming a lower gate insulating film on the erase gate before the step of forming the semiconductor layer. Manufacturing method of semiconductor nonvolatile memory device.
表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板である絶縁性基板あるいはガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板上に、第1トランジスタ形成領域において前記第1トランジスタ用の第1チャネル形成領域を有する第1半導体層を形成し、第2トランジスタ形成領域において前記第2トランジスタ用の第2チャネル形成領域を有する第2半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層の上層に電荷蓄積層を形成し、前記第2半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記電荷蓄積層の上方にコントロールゲートを形成し、前記ゲート絶縁膜の上方にゲート電極を形成する工程と、
前記第1チャネル形成領域に接続する第1ソース・ドレイン領域および前記第2チャネル形成領域に接続する第2ソース・ドレイン領域を形成する工程と
を有する半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device having a first transistor, which is a memory transistor having a charge storage layer, and a second transistor for a peripheral circuit,
A first semiconductor having a first channel forming region for the first transistor in a first transistor forming region on an insulating substrate which is a silicon substrate whose surface is covered with a silicon oxide film or an insulating substrate made of glass or plastic. Forming a layer, and forming a second semiconductor layer having a second channel formation region for the second transistor in the second transistor formation region;
Forming a charge storage layer on the first semiconductor layer and forming a gate insulating film on the second semiconductor layer;
Forming a control gate above the charge storage layer and forming a gate electrode above the gate insulating film;
Forming a first source / drain region connected to the first channel formation region and a second source / drain region connected to the second channel formation region.
請求項13記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 Forming a charge storage layer on the first semiconductor layer; forming a tunnel insulating film on the first semiconductor layer; forming a floating gate on the tunnel insulating film; and The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 13, further comprising: forming an intermediate insulating film on an upper layer of the gate.
請求項13記載の半導体不揮発性記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device according to claim 13, wherein the step of forming a charge storage layer over the first semiconductor layer is a step of forming an insulator having a charge trap over the first semiconductor layer.
第1トランジスタ形成領域において、表面を酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板である絶縁性基板あるいはガラスあるいはプラスチックからなる絶縁性基板上に消去ゲートを形成する工程と、
前記消去ゲートの上層に下側ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記下側ゲート絶縁膜の上層に前記第1トランジスタ用の第1チャネル形成領域を有する第1半導体層を形成し、第2トランジスタ形成領域において前記基板上に前記第2トランジスタ用の第2チャネル形成領域を有する第2半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層の上層に電荷蓄積層を形成し、前記第2半導体層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記電荷蓄積層の上方にコントロールゲートを形成し、前記ゲート絶縁膜の上方にゲート電極を形成する工程と、
前記第1チャネル形成領域に接続する第1ソース・ドレイン領域および前記第2チャネル形成領域に接続する第2ソース・ドレイン領域を形成する工程と
を有する半導体不揮発性記憶装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device having a first transistor having a charge storage layer and a second transistor for a peripheral circuit,
Forming an erase gate on an insulating substrate which is a silicon substrate whose surface is covered with a silicon oxide film or an insulating substrate made of glass or plastic in the first transistor formation region;
Forming a lower gate insulating film on an upper layer of the erase gate;
A first semiconductor layer having a first channel formation region for the first transistor is formed on the lower gate insulating film, and a second channel formation for the second transistor is formed on the substrate in the second transistor formation region. Forming a second semiconductor layer having a region;
Forming a charge storage layer on the first semiconductor layer and forming a gate insulating film on the second semiconductor layer;
Forming a control gate above the charge storage layer and forming a gate electrode above the gate insulating film;
Forming a first source / drain region connected to the first channel formation region and a second source / drain region connected to the second channel formation region.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090623 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091020 |