JP2006135342A - Process for manufacturing nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Process for manufacturing nonvolatile semiconductor memory

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JP2006135342A
JP2006135342A JP2005352897A JP2005352897A JP2006135342A JP 2006135342 A JP2006135342 A JP 2006135342A JP 2005352897 A JP2005352897 A JP 2005352897A JP 2005352897 A JP2005352897 A JP 2005352897A JP 2006135342 A JP2006135342 A JP 2006135342A
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Tomoshi Shinozaki
智志 篠崎
Mitsuteru Iijima
光輝 飯島
Hideo Kurihara
英男 栗原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a stable and high-reliability nonvolatile semiconductor memory. <P>SOLUTION: Trenches 13a and 13b are formed in a p-type silicon semiconductor substrate 15, and impurity diffusion layers 12a and 12b are formed on the bottom face of the trenches 13a and 13b. A first insulating film 16a composed of a silicon oxide film, a charge-capturing film 16b composed of a silicon nitride film, and a second insulating film 16c composed of a silicon oxide film are then sequentially formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15 thus forming a gate insulating film 16 of three layer structure. A gate electrode 11 is formed on the gate insulating film 16. A protrusion 14 formed by the trenches 13a and 13b serves as the channel region of a nonvolatile semiconductor memory 10. Since effective channel length is ensured, even if the element is microfabricated, a high reliability stabilized nonvolatile semiconductor memory 10 can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は不揮発性半導体メモリの製造方法に関し、特に半導体基板とゲート電極との間に形成されるゲート絶縁膜内に電子を捕獲して情報を記憶する不揮発性半導体メモリの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory, and more particularly to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory in which information is stored by capturing electrons in a gate insulating film formed between a semiconductor substrate and a gate electrode.

電荷捕獲準位を持つ絶縁膜内に局所的に電子を捕獲して情報の書き込み/読み出しを行う不揮発性半導体メモリが提案されてきている(例えば、特許文献1参照。)。近年では、これを応用して、1メモリセルあたり2ビットの情報を記憶するようにした不揮発性半導体メモリも提案されてきている。   There has been proposed a nonvolatile semiconductor memory in which electrons are locally captured in an insulating film having a charge trapping level and information is written / read out (see, for example, Patent Document 1). In recent years, there has been proposed a nonvolatile semiconductor memory in which 2 bits of information is stored per memory cell by applying this.

図23は従来の不揮発性半導体メモリの構成例を示す図であって、(a)は書き込み動作、(b)は読み出し動作の各動作状態における概略断面図である。
不揮発性半導体メモリ200は、p型シリコン半導体基板201の表面領域に形成された1対の不純物拡散層202,203を有している。この不純物拡散層202,203は、不揮発性半導体メモリ200においてソース/ドレインとして機能する。p型シリコン半導体基板201上には、ゲート絶縁膜204が形成され、このゲート絶縁膜204上にゲート電極205が形成されている。
23A and 23B are diagrams showing a configuration example of a conventional nonvolatile semiconductor memory, in which FIG. 23A is a schematic sectional view in each operation state of a write operation, and FIG. 23B is a read operation.
The nonvolatile semiconductor memory 200 has a pair of impurity diffusion layers 202 and 203 formed in the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 201. The impurity diffusion layers 202 and 203 function as a source / drain in the nonvolatile semiconductor memory 200. A gate insulating film 204 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 201, and a gate electrode 205 is formed on the gate insulating film 204.

ゲート絶縁膜204は、シリコン酸化膜からなる第1絶縁膜204a、シリコン窒化膜からなる電荷捕獲膜204b、およびシリコン酸化膜からなる第2絶縁膜204cが順に積層された3層構造になっている。   The gate insulating film 204 has a three-layer structure in which a first insulating film 204a made of a silicon oxide film, a charge trapping film 204b made of a silicon nitride film, and a second insulating film 204c made of a silicon oxide film are sequentially stacked. .

この不揮発性半導体メモリ200における情報の書き込み/読み出しは、適当な印加電圧下で不純物拡散層202,203近傍の電荷捕獲膜204b内に形成される電荷捕獲領域に、局所的に電子が捕獲されることによって行われる。図23では、この電荷捕獲領域として、レフトビット領域206、ライトビット領域207の2つの電荷捕獲領域を示している。不揮発性半導体メモリ200は、レフトビット領域206とライトビット領域207にそれぞれ1ビット、合計2ビットの情報の書き込み/読み出しを行うことができるようになっている。   In writing / reading of information in the nonvolatile semiconductor memory 200, electrons are locally captured in a charge trapping region formed in the charge trapping film 204b near the impurity diffusion layers 202 and 203 under an appropriate applied voltage. Is done by. In FIG. 23, two charge trapping regions, a left bit region 206 and a right bit region 207, are shown as the charge trapping region. The non-volatile semiconductor memory 200 can write / read information of 1 bit in each of the left bit area 206 and the right bit area 207 for a total of 2 bits.

このような不揮発性半導体メモリ200において、レフトビット領域206に情報を書き込む場合には、例えば、不純物拡散層202,203にそれぞれ5V,0Vの電圧を印加し、ゲート電極205に8V程度の電圧を印加する。これにより、図23(a)に示したように、不純物拡散層202,203間に反転層208aが形成され、不純物拡散層202近傍で生じるチャネルホットエレクトロンが、第1絶縁膜204aを飛び越えてレフトビット領域206に捕獲される。   In such a nonvolatile semiconductor memory 200, when information is written in the left bit region 206, for example, voltages of 5V and 0V are applied to the impurity diffusion layers 202 and 203, respectively, and a voltage of about 8V is applied to the gate electrode 205. Apply. As a result, as shown in FIG. 23A, the inversion layer 208a is formed between the impurity diffusion layers 202 and 203, and channel hot electrons generated in the vicinity of the impurity diffusion layer 202 jump over the first insulating film 204a to the left. Captured in the bit region 206.

一方、レフトビット領域206から情報を読み出す場合には、情報の書き込み時とは逆方向の電圧を、不純物拡散層202,203に印加する。例えば、不純物拡散層202,203にそれぞれ0V,2Vの電圧を印加し、ゲート電極205に5V程度の電圧を印加する。   On the other hand, when information is read from the left bit region 206, a voltage in the direction opposite to that at the time of writing information is applied to the impurity diffusion layers 202 and 203. For example, voltages of 0V and 2V are applied to the impurity diffusion layers 202 and 203, respectively, and a voltage of about 5V is applied to the gate electrode 205.

ここで、レフトビット領域206に電子が捕獲されているときは、図23(b)に示したように、反転層208bが捕獲電子の影響で遮断され、不純物拡散層202,203間に電流が流れない。   Here, when electrons are trapped in the left bit region 206, as shown in FIG. 23B, the inversion layer 208b is blocked by the influence of the trapped electrons, and current flows between the impurity diffusion layers 202 and 203. Not flowing.

また、このレフトビット領域206に電子が捕獲されていないときに、レフトビット領域206の情報を読み出す場合には、これに対向するライトビット領域207の捕獲電子の有無は、読み出し動作に影響しないとされている。これは、ライトビット領域207に電子が捕獲されていれば、不純物拡散層203近傍で反転層208bが消失するが、その範囲はチャネル長に対して狭い範囲であり、電流への影響は無視できるほど小さいためである。また、ライトビット領域207に電子が捕獲されていなければ、反転層208bが消失することはなく、印加電圧に応じた電流が、不純物拡散層202,203間に流れることになる。   Further, when information is read from the left bit region 206 when no electrons are captured in the left bit region 206, the presence or absence of the trapped electrons in the right bit region 207 opposite to this does not affect the reading operation. Has been. This is because if the electrons are captured in the write bit region 207, the inversion layer 208b disappears in the vicinity of the impurity diffusion layer 203, but the range is narrow with respect to the channel length, and the influence on the current can be ignored. This is because it is so small. If electrons are not captured in the write bit region 207, the inversion layer 208b is not lost, and a current corresponding to the applied voltage flows between the impurity diffusion layers 202 and 203.

これは、レフトビット領域206とライトビット領域207における電子の保持状態が逆になっている場合も同様である。
ところで、近年では、このような不揮発性半導体メモリを含む種々の半導体素子について、更なる微細化、高性能化および高信頼性が要求されている。
特開平11−67937号公報
The same applies to the case where the electron holding states in the left bit area 206 and the right bit area 207 are reversed.
By the way, in recent years, further miniaturization, higher performance, and high reliability are required for various semiconductor elements including such a nonvolatile semiconductor memory.
JP-A-11-67937

しかし、半導体素子の微細化によってそのチャネル長が短くなると、チャネル長に対する電荷捕獲領域の長さの比率が大きくなる。そのため、一方のビット領域から情報を読み出す際に、これに対向する他方のビット領域における捕獲電子の有無の影響を無視することができなくなるという問題点があった。   However, when the channel length is shortened by miniaturization of the semiconductor element, the ratio of the length of the charge trapping region to the channel length is increased. For this reason, when reading information from one bit area, there is a problem that the influence of the presence or absence of trapped electrons in the other bit area opposite to this cannot be ignored.

図24は微細化された不揮発性半導体メモリの構成例を示す図であって、(a)は反転層が部分的に消失した状態、(b)はビット領域の位置にずれが生じた状態をそれぞれ示している。   24A and 24B are diagrams showing a configuration example of a miniaturized nonvolatile semiconductor memory, where FIG. 24A shows a state in which the inversion layer has partially disappeared, and FIG. 24B shows a state in which the position of the bit region has shifted. Each is shown.

不揮発性半導体メモリ300では、チャネル長が短くなることで、電荷捕獲膜301に形成されるレフトビット領域302とライトビット領域303との間の距離が小さくなる。   In the nonvolatile semiconductor memory 300, the distance between the left bit region 302 and the right bit region 303 formed in the charge trapping film 301 is reduced due to the channel length being shortened.

このような不揮発性半導体メモリ300において、例えば、レフトビット領域302に電子が捕獲されておらず、ライトビット領域303に電子が捕獲されているときに、レフトビット領域302の情報を読み出す場合を考える。   In such a nonvolatile semiconductor memory 300, for example, a case is considered where information is read from the left bit region 302 when electrons are not captured in the left bit region 302 and electrons are captured in the right bit region 303. .

この場合、図24(a)に示したように、チャネル領域の反転層304が、ライトビット領域303近傍で、捕獲電子の作る負電界により消失してしまう。チャネル長が短くなると、従来に比べて、この反転層304の消失範囲のチャネル長に対する比率が大きくなる。そのため、レフトビット領域302の読み出し時に、不純物拡散層305,306間に流れる電流が大きく減少し、正確な読み出し動作ができなくなるという問題が生じる可能性がある。   In this case, as shown in FIG. 24A, the inversion layer 304 in the channel region disappears in the vicinity of the write bit region 303 due to the negative electric field generated by the trapped electrons. As the channel length becomes shorter, the ratio of the disappearance range of the inversion layer 304 to the channel length becomes larger than in the prior art. For this reason, when the left bit region 302 is read, the current flowing between the impurity diffusion layers 305 and 306 is greatly reduced, which may cause a problem that an accurate read operation cannot be performed.

また、従来の構造では、電荷捕獲膜301がチャネル領域全面に対応して形成されている。そのため、書き込み時のドレイン電圧やゲート電圧が変動すると、図24(b)に示したように、電子を捕獲したライトビット領域303がレフトビット領域302側にずれてしまう場合がある。その結果、実効的なチャネル長が短くなるという問題が生じてしまう。この問題は、短チャネル長化が進んで電荷捕獲領域であるビット領域間の距離が短くなるに従って顕著になり、結果的には、図24(a)で述べたのと同様の理由で、正確な読み出し動作ができなくなることになる。   In the conventional structure, the charge trapping film 301 is formed corresponding to the entire channel region. For this reason, when the drain voltage or gate voltage at the time of writing varies, the write bit region 303 that has captured electrons may shift to the left bit region 302 side as shown in FIG. As a result, there arises a problem that the effective channel length is shortened. This problem becomes more prominent as the channel length becomes shorter and the distance between the bit regions, which are charge trapping regions, becomes shorter. As a result, for the same reason as described in FIG. This makes it impossible to perform a proper read operation.

このような問題に対し、レフトビット領域302の読み出し時の反転層304を、対向するライトビット領域303の手前でピンチオフさせることで、その消失の影響を回避することができる可能性が考えられる。しかし、この場合には、ソース/ドレイン間またはゲート電極に、高電圧を印加しなければならない。その結果、チャネルホットエレクトロンが発生し、これが電荷捕獲膜301に捕獲されると、読み出し時に誤った書き込みが行われてしまうという問題が生じる場合がある。   With respect to such a problem, it can be considered that the effect of the disappearance can be avoided by pinching off the inversion layer 304 at the time of reading the left bit region 302 in front of the opposed right bit region 303. However, in this case, a high voltage must be applied between the source / drain or the gate electrode. As a result, channel hot electrons are generated, and when this is captured by the charge trapping film 301, there may be a problem that erroneous writing is performed at the time of reading.

また、電荷捕獲領域に捕獲される電子を減らして電荷捕獲領域自体の範囲を狭くする方法も考えられるが、この場合、データ保持信頼性が低下してしまう。さらに、この場合には、捕獲電子が形成する負電界が小さくなることになる。例えばレフトビット領域302で捕獲電子あり、ライトビット領域303で捕獲電子なしという状態を想定する。このような状態では、捕獲電子が少ないと、レフトビット領域302の読み出し動作時に、レフトビット領域302近傍の反転層304が充分消失されず、電流が流れてしまうという問題が生じる場合がある。   A method of reducing the number of electrons trapped in the charge trapping region to narrow the range of the charge trapping region itself can be considered, but in this case, data retention reliability is lowered. Further, in this case, the negative electric field formed by the trapped electrons is reduced. For example, a state is assumed in which there are captured electrons in the left bit region 302 and no captured electrons in the right bit region 303. In such a state, if the number of trapped electrons is small, the inversion layer 304 in the vicinity of the left bit region 302 may not be sufficiently lost during the read operation of the left bit region 302, causing a problem that current flows.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、微細化に対しても安定でかつ信頼性の高い動作を行うことのできる不揮発性半導体メモリ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 these points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory capable of performing a stable and reliable operation against miniaturization. .

本発明では上記課題を解決するために、半導体基板とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜内に電子を捕獲する電荷捕獲領域を有する不揮発性半導体メモリの製造方法において、第1導電型の半導体基板に溝を形成し、形成された前記溝の底面部に第2導電型の不純物拡散層を形成し、前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に、電荷捕獲領域が形成される電荷捕獲膜を含むゲート絶縁膜を形成することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造方法が提供される。   In the present invention, in order to solve the above problem, in a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory having a charge trapping region for trapping electrons in a gate insulating film formed between a semiconductor substrate and a gate electrode, A groove is formed in the semiconductor substrate, a second conductivity type impurity diffusion layer is formed on a bottom surface of the formed groove, and a charge trapping region is formed on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed. A non-volatile semiconductor memory manufacturing method is provided, wherein a gate insulating film including a charge trapping film is formed.

この方法によれば、例えば図2に示す不揮発性半導体メモリ10の形成において、p型シリコン半導体基板15に溝13a,13bを形成し、この溝13a,13b底面部にn型の不純物拡散層12a,12bを形成する。そして、このp型シリコン半導体基板15上に、ゲート絶縁膜16を介してゲート電極11を形成する。これにより、溝13a,13bによって形成される凸部14をチャネル領域とする不揮発性半導体メモリ10が形成される。   According to this method, for example, in the formation of the nonvolatile semiconductor memory 10 shown in FIG. 2, the grooves 13a and 13b are formed in the p-type silicon semiconductor substrate 15, and the n-type impurity diffusion layer 12a is formed on the bottom surface of the grooves 13a and 13b. , 12b. Then, the gate electrode 11 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15 via the gate insulating film 16. Thereby, the non-volatile semiconductor memory 10 having the convex portion 14 formed by the grooves 13a and 13b as a channel region is formed.

本発明では、凸部を有する半導体基板上に、その凸部側壁部に電荷捕獲領域が形成されるゲート絶縁膜を形成する構成とする。これにより、不揮発性半導体メモリが微細化されても実効的なチャネル長が確保されるので、微細化が容易で、信頼性の高い不揮発性半導体メモリを得ることができる。   In the present invention, a gate insulating film in which a charge trapping region is formed on a side wall portion of the convex portion is formed on a semiconductor substrate having the convex portion. As a result, even if the nonvolatile semiconductor memory is miniaturized, an effective channel length is ensured, so that it is easy to miniaturize and a highly reliable nonvolatile semiconductor memory can be obtained.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図1は第1の実施の形態の不揮発性半導体メモリの平面図、図2は図1のA−A断面図、図3は図1のB−B断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the first embodiment will be described.
1 is a plan view of the nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

不揮発性半導体メモリ10は、図1に示すように、そのゲート電極11と、ソース/ドレインとして機能する不純物拡散層12a,12bとが、直交して形成されている。
この不揮発性半導体メモリ10は、図2に示すように、2つの溝13a,13bに挟まれた凸部14が形成されたp型シリコン半導体基板15を有している。そして、この溝13a,13bの底面部に、不純物拡散層12a,12bがそれぞれ形成されている。p型シリコン半導体基板15上には、ゲート絶縁膜16が形成されている。このゲート絶縁膜16は、シリコン酸化膜からなる第1絶縁膜16a、シリコン窒化膜からなる電荷捕獲膜16b、およびシリコン酸化膜からなる第2絶縁膜16cが順に積層された3層構造になっている。このゲート絶縁膜16上に、ゲート電極11が形成されている。この不揮発性半導体メモリ10では、p型シリコン半導体基板15の凸部14がそのチャネル領域となる。
As shown in FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory 10 includes a gate electrode 11 and impurity diffusion layers 12a and 12b that function as source / drains, which are orthogonal to each other.
As shown in FIG. 2, the non-volatile semiconductor memory 10 has a p-type silicon semiconductor substrate 15 on which a convex portion 14 sandwiched between two grooves 13a and 13b is formed. Impurity diffusion layers 12a and 12b are formed on the bottom surfaces of the grooves 13a and 13b, respectively. A gate insulating film 16 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15. The gate insulating film 16 has a three-layer structure in which a first insulating film 16a made of a silicon oxide film, a charge trapping film 16b made of a silicon nitride film, and a second insulating film 16c made of a silicon oxide film are sequentially stacked. Yes. A gate electrode 11 is formed on the gate insulating film 16. In the nonvolatile semiconductor memory 10, the convex portion 14 of the p-type silicon semiconductor substrate 15 becomes the channel region.

不揮発性半導体メモリ10は、図2に示したA−A断面では、ゲート電極11が、図1中横方向に連続して形成されたメモリセルのゲート絶縁膜16上に形成される。一方、図3に示すB−B断面では、図1中縦方向に連なるメモリセルのゲート電極11が、それぞれ電気的に独立して形成されている。   In the non-volatile semiconductor memory 10, the gate electrode 11 is formed on the gate insulating film 16 of the memory cell formed continuously in the horizontal direction in FIG. 1 in the AA cross section shown in FIG. 2. On the other hand, in the BB cross section shown in FIG. 3, the gate electrodes 11 of the memory cells continuous in the vertical direction in FIG. 1 are formed electrically independently.

この不揮発性半導体メモリ10では、所定の電圧印加により、電荷捕獲膜16bのうち凸部14の側壁部(側壁および側壁近傍を含む)に、情報の書き込み時に電子を捕獲する電荷捕獲領域(ビット領域)が形成される。不揮発性半導体メモリ10は、電荷捕獲領域として、図2に示した不純物拡散層12a側のレフトビット領域17a、および不純物拡散層12b側のライトビット領域17bの2つのビット領域を有している。不揮発性半導体メモリ10では、レフトビット領域17aとライトビット領域17bにそれぞれ1ビット、合計2ビットの情報の書き込み/読み出しが行われるようになっている。   In this nonvolatile semiconductor memory 10, a charge trapping region (bit region) that captures electrons when writing information on the side wall (including the side wall and the vicinity of the side wall) of the convex portion 14 of the charge trapping film 16 b by applying a predetermined voltage. ) Is formed. The nonvolatile semiconductor memory 10 has two bit regions as the charge trapping region, that is, the left bit region 17a on the impurity diffusion layer 12a side and the write bit region 17b on the impurity diffusion layer 12b side shown in FIG. In the nonvolatile semiconductor memory 10, writing / reading of information of 1 bit, 2 bits in total, is performed in the left bit region 17a and the right bit region 17b.

図4は不揮発性半導体メモリの回路構成例を示す図である。
不揮発性半導体メモリの回路は、メモリセルアレイ、ロウデコーダ、コラムデコーダ、センスアンプ、および図示しない基準電流発生回路、入出力回路、制御回路などにより構成されている。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration example of the nonvolatile semiconductor memory.
The circuit of the nonvolatile semiconductor memory includes a memory cell array, a row decoder, a column decoder, a sense amplifier, a reference current generation circuit (not shown), an input / output circuit, a control circuit, and the like.

メモリセルアレイは、複数のメモリセルM00,M01,・・・で構成され、各メモリセルM00,M01,・・・は、レフトビット領域およびライトビット領域の2つのビット領域を有している。   The memory cell array is composed of a plurality of memory cells M00, M01,..., And each memory cell M00, M01,... Has two bit areas, a left bit area and a right bit area.

各メモリセルM00,M01,・・・のゲート電極およびソース/ドレインは、ワード線WL0,WL1,・・・、およびビット線BL0,BL1,・・・、にそれぞれ接続されている。例えば、メモリセルM00のゲート電極はワード線WL0に接続され、ソース/ドレインは、ビット線BL0,BL1に接続されている。   The gate electrode and the source / drain of each of the memory cells M00, M01,... Are connected to the word lines WL0, WL1,. For example, the gate electrode of the memory cell M00 is connected to the word line WL0, and the source / drain is connected to the bit lines BL0 and BL1.

図1ないし図3に示した不揮発性半導体メモリ10における情報の書き込み/読み出し動作は、ゲート電極11およびソース/ドレインとなる不純物拡散層12a,12bに、ワード線およびビット線から所定の電圧を印加して行われる。   In the nonvolatile semiconductor memory 10 shown in FIGS. 1 to 3, a predetermined voltage is applied to the gate electrode 11 and the impurity diffusion layers 12a and 12b serving as the source / drain from the word line and the bit line. Done.

図5は第1の実施の形態の不揮発性半導体メモリの動作説明図であって、(a)は書き込み動作、(b)は読み出し動作、(c)は消去動作を説明する図である。なお、図5(a)および図5(b)は、ライトビット領域17bに電子が捕獲されている状態を示している。   FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the operation of the nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment. FIG. 5A is a diagram for explaining a write operation, FIG. 5B is a diagram for explaining a read operation, and FIG. 5A and 5B show a state in which electrons are captured in the write bit region 17b.

まず、ライトビット領域17bに情報を書き込む場合について述べる。この場合には、例えば、ソースとなる不純物拡散層12aの電圧を0V、ドレインとなる不純物拡散層12bの電圧を5V程度としてソース/ドレイン間に電位差を生じさせる。そして、ゲート電極11に10V程度の高電圧を印加する。これにより、図5(a)に示すように、不純物拡散層12a,12b間に反転層18aが形成される。そして、不純物拡散層12b近傍で生じるチャネルホットエレクトロンが、第1絶縁膜16aを飛び越えてライトビット領域17bに捕獲される。   First, a case where information is written to the write bit area 17b will be described. In this case, for example, the voltage of the impurity diffusion layer 12a serving as the source is set to 0V, and the voltage of the impurity diffusion layer 12b serving as the drain is set to about 5V to generate a potential difference between the source and drain. Then, a high voltage of about 10 V is applied to the gate electrode 11. As a result, as shown in FIG. 5A, the inversion layer 18a is formed between the impurity diffusion layers 12a and 12b. Then, channel hot electrons generated in the vicinity of the impurity diffusion layer 12b jump over the first insulating film 16a and are captured in the write bit region 17b.

ライトビット領域17bから情報を読み出す場合には、ソース/ドレイン間に、書き込みの場合と逆方向の電圧を印加する。すなわち、例えば、ドレインとなる不純物拡散層12aの電圧を2V、ソースとなる不純物拡散層12bの電圧を0V程度とし、ゲート電極11には5V程度の電圧を印加する。これにより、不純物拡散層12a,12b間に反転層18bができる。   When reading information from the write bit region 17b, a voltage in the direction opposite to that in writing is applied between the source and drain. That is, for example, the voltage of the impurity diffusion layer 12 a serving as the drain is set to 2 V, the voltage of the impurity diffusion layer 12 b serving as the source is set to about 0 V, and a voltage of about 5 V is applied to the gate electrode 11. Thereby, the inversion layer 18b is formed between the impurity diffusion layers 12a and 12b.

ここで、図5(b)に示すように、ライトビット領域17bに電子が捕獲されている場合には、その電子の負電界によってライトビット領域17b近傍には反転層18bが形成されない。その結果、ソース/ドレイン間には電流が流れない。一方、ライトビット領域17bに電子が捕獲されていない場合には、ライトビット領域17b近傍にも反転層18bが形成され(図示せず)、ソース/ドレイン間に電流が流れる。このように、不揮発性半導体メモリ10は、電荷捕獲領域における捕獲電子の有無に対応して1ビットの情報を記憶することができる。   Here, as shown in FIG. 5B, when electrons are trapped in the write bit region 17b, the inversion layer 18b is not formed in the vicinity of the write bit region 17b due to the negative electric field of the electrons. As a result, no current flows between the source / drain. On the other hand, when electrons are not captured in the write bit region 17b, an inversion layer 18b is also formed near the write bit region 17b (not shown), and a current flows between the source / drain. Thus, the nonvolatile semiconductor memory 10 can store 1-bit information corresponding to the presence or absence of trapped electrons in the charge trapping region.

レフトビット領域17aへの情報の書き込み/読み出しも、ライトビット領域17bの場合と同様に行うことができる。この場合には、ライトビット領域17bへの情報の書き込み/読み出しの際に印加する電圧の方向を逆にして印加するようにする。   Information can be written / read to / from the left bit area 17a in the same manner as in the right bit area 17b. In this case, the direction of the voltage applied when writing / reading information to / from the write bit region 17b is reversed.

また、いったん電荷捕獲領域に書き込んだ情報を消去する場合には、ゲート電極11に、例えば−10V程度の負の高電圧を印加し、p型シリコン半導体基板15には10V程度の正の高電圧を印加する。これにより、図5(c)に示すように、ライトビット領域17bに捕獲されていた電子が、FNトンネリングでp型シリコン半導体基板15内へ引き抜かれる。この際、ソース/ドレインは、オープンまたは0Vとする。レフトビット領域17aの情報を消去する場合も全く同様である。   When erasing information once written in the charge trapping region, a negative high voltage of, for example, about −10 V is applied to the gate electrode 11, and a positive high voltage of about 10 V is applied to the p-type silicon semiconductor substrate 15. Apply. As a result, as shown in FIG. 5C, electrons captured in the write bit region 17b are extracted into the p-type silicon semiconductor substrate 15 by FN tunneling. At this time, the source / drain is open or 0V. The same applies when erasing the information in the left bit area 17a.

さらに、情報を消去する別の方法として、ゲート電極11に、例えば−10V程度の負の高電圧を印加し、不純物拡散層12bに、例えば5V程度の正の電圧を印加して行う方法もある。この方法では、電圧印加の結果、不純物拡散層12b近傍に空乏層が形成され、ここで発生するホット・ホールを、ライトビット領域17bに注入することで電荷捕獲領域を中和する。この際、不純物拡散層12aは、オープンまたは0Vとする。   Further, as another method for erasing information, there is a method in which a negative high voltage of, for example, about -10 V is applied to the gate electrode 11 and a positive voltage of, for example, about 5 V is applied to the impurity diffusion layer 12b. . In this method, a depletion layer is formed in the vicinity of the impurity diffusion layer 12b as a result of voltage application, and the charge trapping region is neutralized by injecting hot holes generated here into the write bit region 17b. At this time, the impurity diffusion layer 12a is open or 0V.

この方法によりレフトビット領域17aの情報を消去する場合には、同様に、ゲート電極11に、例えば−10V程度の負の高電圧を印加し、不純物拡散層12aに、例えば5V程度の正の電圧を印加する。そして、発生するホット・ホールを、レフトビット領域17aに注入して中和するようにする。   When erasing information in the left bit region 17a by this method, similarly, a negative high voltage of, for example, about -10V is applied to the gate electrode 11, and a positive voltage of, for example, about 5V is applied to the impurity diffusion layer 12a. Apply. The generated hot holes are injected into the left bit region 17a to neutralize them.

また、レフトビット領域17aおよびライトビット領域17bの情報を同時に消去したい場合には、ゲート電極11に負の高電圧、不純物拡散層12a,12bの双方に正の電圧を印加すればよい。   Further, when it is desired to simultaneously erase the information in the left bit region 17a and the right bit region 17b, a negative high voltage may be applied to the gate electrode 11 and a positive voltage may be applied to both the impurity diffusion layers 12a and 12b.

以上説明したように、p型シリコン半導体基板15上に、ゲート絶縁膜16を介してゲート電極11が形成された不揮発性半導体メモリ10において、そのチャネル領域を凸状に形成する。そして、p型シリコン半導体基板15の凸部14側壁部のゲート絶縁膜16内に、電荷捕獲領域が形成される。これにより、素子の微細化に対しても、実効的なチャネル長を確保することができる。したがって、素子の微細化が容易で、信頼性の高い不揮発性半導体メモリを得ることができる。   As described above, in the nonvolatile semiconductor memory 10 in which the gate electrode 11 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15 via the gate insulating film 16, the channel region is formed in a convex shape. Then, a charge trapping region is formed in the gate insulating film 16 on the side wall of the convex portion 14 of the p-type silicon semiconductor substrate 15. Thereby, an effective channel length can be ensured even for miniaturization of elements. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable nonvolatile semiconductor memory in which element miniaturization is easy.

次に、上記構成の不揮発性半導体メモリ10の製造方法について説明する。
図6および図7は第1の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、図6(a)は第1のイオン注入工程、図6(b)は凸部形成工程、図6(c)は第2のイオン注入工程、図7(a)は不純物拡散層形成工程、図7(b)はゲート絶縁膜形成工程、図7(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。
Next, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory 10 having the above configuration will be described.
6 and 7 are explanatory views of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment. FIG. 6A is a first ion implantation step, and FIG. 6B is a convex portion forming step. 6C shows the second ion implantation step, FIG. 7A shows the impurity diffusion layer forming step, FIG. 7B shows the gate insulating film forming step, and FIG. 7C shows the polycide layer forming step. It is a schematic sectional drawing in a process.

まず、p型シリコン半導体基板15上に、所定のウェルを形成し、さらに、周辺回路領域の素子分離を行う(図示せず)。
次に、図6(a)に示すように、公知のイオン注入法で、p型不純物であるボロン(B)イオンを、p型シリコン半導体基板15の全面にイオン注入する。このイオン注入は、加速エネルギ30keVから90keV程度、ドーズ量5×1011ions/cm2から5×1012ions/cm2程度の条件で行う。
First, a predetermined well is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15, and further element isolation in the peripheral circuit region is performed (not shown).
Next, as shown in FIG. 6A, boron (B) ions, which are p-type impurities, are ion-implanted into the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 15 by a known ion implantation method. This ion implantation is performed under conditions of an acceleration energy of about 30 keV to 90 keV and a dose amount of about 5 × 10 11 ions / cm 2 to 5 × 10 12 ions / cm 2 .

次に、図6(b)に示すように、公知のフォトリソグラフィにより、p型シリコン半導体基板15上にフォトレジスト19を形成する。続けて、フォトレジスト19をマスクとしたエッチング法により、p型シリコン半導体基板15の一部を選択的に除去して溝13a,13bを形成する。これにより、p型シリコン半導体基板15に凸部14が形成される。   Next, as shown in FIG. 6B, a photoresist 19 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15 by known photolithography. Subsequently, a part of the p-type silicon semiconductor substrate 15 is selectively removed by etching using the photoresist 19 as a mask to form grooves 13a and 13b. Thereby, the convex part 14 is formed in the p-type silicon semiconductor substrate 15.

なお、この溝13a,13bは、ここでは、例えば、幅0.3μm程度、深さ0.15μm程度とする。ただし、この幅および深さは、単なる例であり、形成する不揮発性半導体メモリの印加電圧範囲や要求されるデータ保持特性などを考慮して、任意に設定することが可能である。   Here, the grooves 13a and 13b are, for example, about 0.3 μm wide and about 0.15 μm deep. However, these widths and depths are merely examples, and can be arbitrarily set in consideration of the applied voltage range of the nonvolatile semiconductor memory to be formed, required data retention characteristics, and the like.

次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト19をマスクとして、公知のイオン注入法で、ボロンイオンを、p型シリコン半導体基板15を傾斜させた状態で注入する。このイオン注入は、加速エネルギ30keVから90keV程度、ドーズ量5×1011ions/cm2から5×1012ions/cm2程度の条件で行う。 Next, as shown in FIG. 6C, boron ions are implanted with the p-type silicon semiconductor substrate 15 inclined by a known ion implantation method using the photoresist 19 as a mask. This ion implantation is performed under conditions of an acceleration energy of about 30 keV to 90 keV and a dose amount of about 5 × 10 11 ions / cm 2 to 5 × 10 12 ions / cm 2 .

次に、図7(a)に示すように、フォトレジスト19をマスクとして、n型不純物であるヒ素(As)を、加速エネルギ50keV程度、ドーズ量1×1015ions/cm2から5×1015ions/cm2程度の条件でイオン注入する。これにより、メモリセルのソース/ドレインおよびビット線として機能する不純物拡散層12a,12bを形成する。 Next, as shown in FIG. 7A, using the photoresist 19 as a mask, arsenic (As), which is an n-type impurity, is accelerated at an energy of about 50 keV and a dose amount of 1 × 10 15 ions / cm 2 to 5 × 10 5. Ions are implanted under conditions of about 15 ions / cm 2 . Thereby, impurity diffusion layers 12a and 12b functioning as the source / drain and bit line of the memory cell are formed.

次に、図7(b)に示すように、フォトレジスト19を除去し、露出したp型シリコン半導体基板15上に、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚10nm程度に形成し、第1絶縁膜16aを形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, the photoresist 19 is removed, and a silicon oxide film is formed to a thickness of about 10 nm on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 15 by a known thermal oxidation method. A first insulating film 16a is formed.

次いで、この第1絶縁膜16a上に、公知のCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、シリコン窒化膜を膜厚10nm程度に形成し、電荷捕獲膜16bを形成する。
その後、再び公知の熱酸化法に従い、酸素雰囲気中で温度900℃から950℃程度で、時間30分から60分程度の熱処理を加え、電荷捕獲膜16bの上部を膜厚10nm程度酸化し、第2絶縁膜16cを形成する。
Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of about 10 nm on the first insulating film 16a by a known CVD (Chemical Vapor Deposition) method to form a charge trapping film 16b.
Thereafter, according to a known thermal oxidation method, a heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at a temperature of about 900 ° C. to 950 ° C. for a time of about 30 minutes to 60 minutes to oxidize the upper portion of the charge trapping film 16b by about 10 nm. An insulating film 16c is formed.

これにより、第1絶縁膜16a、電荷捕獲膜16bおよび第2絶縁膜16cが順に積層された3層構造のゲート絶縁膜16が形成される。
次に、図7(c)に示すように、公知のCVD法により、全面に、ポリサイド層11aを形成する。このポリサイド層11aの形成は、リン(P)を2×1020atoms/cm3から6×1020atoms/cm3程度含有した多結晶シリコン膜を膜厚300nm程度、タングステンシリサイド膜を膜厚200nm程度形成して行う。
Thereby, the gate insulating film 16 having a three-layer structure in which the first insulating film 16a, the charge trapping film 16b, and the second insulating film 16c are sequentially stacked is formed.
Next, as shown in FIG. 7C, a polycide layer 11a is formed on the entire surface by a known CVD method. The polycide layer 11a is formed by forming a polycrystalline silicon film containing about 2 × 10 20 atoms / cm 3 to 6 × 10 20 atoms / cm 3 of phosphorus (P) with a thickness of about 300 nm and a tungsten silicide film with a thickness of 200 nm. Perform by forming to a certain extent.

次いで、公知のフォトリソグラフィとエッチング法でポリサイド層11aを加工し、図1ないし図3に示したゲート電極11を形成する。その後、公知の熱拡散法で不純物の活性化熱処理を行い、不純物拡散層12a,12bの拡散と活性化を行う。   Next, the polycide layer 11a is processed by a known photolithography and etching method to form the gate electrode 11 shown in FIGS. Thereafter, impurity activation heat treatment is performed by a known thermal diffusion method to diffuse and activate the impurity diffusion layers 12a and 12b.

最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。
なお、上記の説明において、図6(a)および図6(c)に示したボロンイオンのイオン注入は、チャネル領域となる凸部14における不純物濃度の調整のために行われる。そのため、これらの工程は必要に応じて行うことも可能であり、また、その順序はこれに限定されるものではない。例えば、図6(a)に示したイオン注入工程は、図7(b)に示したゲート絶縁膜16の形成後に行うこともできる。
Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.
In the above description, the boron ion ion implantation shown in FIGS. 6A and 6C is performed to adjust the impurity concentration in the convex portion 14 which becomes the channel region. Therefore, these steps can be performed as necessary, and the order thereof is not limited thereto. For example, the ion implantation process shown in FIG. 6A can be performed after the formation of the gate insulating film 16 shown in FIG.

次に、上記第1の実施の形態の変形例として、第2から第5の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、第2の実施の形態について説明する。
Next, as modifications of the first embodiment, second to fifth embodiments will be described with reference to the drawings.
First, a second embodiment will be described.

図8は第2の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は不純物拡散層形成工程、(b)はゲート絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図8において、図6および図7に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIGS. 8A and 8B are explanatory views of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the second embodiment, wherein FIG. 8A is an impurity diffusion layer forming step, FIG. 8B is a gate insulating film forming step, and FIG. 8C is a polycide layer. It is a schematic sectional drawing in each process of a formation process. In FIG. 8, the same components as those shown in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals.

まず、p型シリコン半導体基板15上に、所定のウェルを形成し、さらに、周辺回路領域の素子分離を行う(図示せず)。
次いで、図8(a)に示すように、p型シリコン半導体基板15上に、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚15nm程度に形成し、第3絶縁膜として上面部絶縁膜21を形成する。
First, a predetermined well is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15, and further element isolation in the peripheral circuit region is performed (not shown).
Next, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film is formed to a thickness of about 15 nm on the p-type silicon semiconductor substrate 15 by a known thermal oxidation method, and the upper surface insulating film 21 is used as a third insulating film. Form.

この上面部絶縁膜21の形成以降は、第1の実施の形態とほぼ同様である。すなわち、まず、公知のフォトリソグラフィにより、p型シリコン半導体基板15上にフォトレジスト19を形成する。続けて、フォトレジスト19をマスクとしたエッチング法により、上面部絶縁膜21およびp型シリコン半導体基板15の一部を選択的に除去して溝13a,13bおよび凸部14を形成する。   Subsequent to the formation of the upper surface insulating film 21 is substantially the same as that of the first embodiment. That is, first, a photoresist 19 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 15 by known photolithography. Subsequently, the upper surface insulating film 21 and a part of the p-type silicon semiconductor substrate 15 are selectively removed by an etching method using the photoresist 19 as a mask to form the grooves 13a and 13b and the protrusions 14.

その後、フォトレジスト19をマスクとして、ヒ素を、加速エネルギ50keV程度、ドーズ量1×1015ions/cm2から5×1015ions/cm2程度の条件でイオン注入し、不純物拡散層12a,12bを形成する。 Thereafter, using the photoresist 19 as a mask, arsenic is ion-implanted under conditions of an acceleration energy of about 50 keV and a dose of about 1 × 10 15 ions / cm 2 to 5 × 10 15 ions / cm 2 , and the impurity diffusion layers 12a and 12b. Form.

次に、図8(b)に示すように、フォトレジスト19を除去し、露出したp型シリコン半導体基板15上に、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚10nm程度に形成し、第1絶縁膜16aを形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, the photoresist 19 is removed, and a silicon oxide film is formed to a thickness of about 10 nm on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 15 by a known thermal oxidation method. A first insulating film 16a is formed.

次いで、この第1絶縁膜16a上に、公知のCVD法により、シリコン窒化膜を膜厚10nm程度に形成し、電荷捕獲膜16bを形成する。
その後、再び公知の熱酸化法に従い、酸素雰囲気中で温度900℃から950℃程度で、時間30分から60分程度の熱処理を加え、電荷捕獲膜16bの上部を膜厚10nm程度酸化し、第2絶縁膜16cを形成する。
Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of about 10 nm on the first insulating film 16a by a known CVD method to form a charge trapping film 16b.
Thereafter, according to a known thermal oxidation method, a heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at a temperature of about 900 ° C. to 950 ° C. for a time of about 30 minutes to 60 minutes to oxidize the upper portion of the charge trapping film 16b by about 10 nm. An insulating film 16c is formed.

これにより、凸部14上面部は、上面部絶縁膜21、電荷捕獲膜16bおよび第2絶縁膜16cの3層構造となる。一方、凸部14上面部以外の部分(凸部14側壁部および不純物拡散層12a,12b上面部)については、第1の実施の形態と同様、第1絶縁膜16a、電荷捕獲膜16bおよび第2絶縁膜16cの3層構造となる。   Thereby, the upper surface portion of the convex portion 14 has a three-layer structure of the upper surface insulating film 21, the charge trapping film 16b, and the second insulating film 16c. On the other hand, as for the portions other than the upper surface portion of the convex portion 14 (side wall portions of the convex portion 14 and upper surface portions of the impurity diffusion layers 12a and 12b), as in the first embodiment, the first insulating film 16a, the charge trapping film 16b and the first The two-insulating film 16c has a three-layer structure.

以降の工程は第1の実施の形態と同様、図8(c)に示すように、CVD法により、全面に多結晶シリコン膜およびタングステンシリサイド膜を形成してポリサイド層11aを形成する。そして、ポリサイド層11aの加工後、不純物拡散層12a,12bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the first embodiment, as shown in FIG. 8C, a polycide layer 11a is formed by forming a polycrystalline silicon film and a tungsten silicide film on the entire surface by CVD. After the polycide layer 11a is processed, the impurity diffusion layers 12a and 12b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、凸部14側壁部の第1絶縁膜16aの膜厚に比べて、凸部14上面部の上面部絶縁膜21の膜厚を厚く形成することができる。そのため、凸部14にあるチャネル領域で、電子が上面部絶縁膜21を越えて電荷捕獲膜16bに捕獲されるのが防止され、電子は凸部14側壁部の電荷捕獲膜16bに対して選択的に捕獲されるようになる。したがって、電荷捕獲膜16b内に形成される電荷捕獲領域の位置制御をより正確に行い、電荷捕獲領域を凸部14の側壁部に確実に位置させることができるので、安定で、かつ、信頼性の高い動作を行う不揮発性半導体メモリが得られる。   In the nonvolatile semiconductor memory formed in this way, the film thickness of the upper surface insulating film 21 on the upper surface portion of the convex portion 14 is formed thicker than the film thickness of the first insulating film 16a on the side wall portion of the convex portion 14. it can. This prevents electrons from being trapped by the charge trapping film 16b beyond the upper surface insulating film 21 in the channel region in the convex portion 14, and the electrons are selected with respect to the charge trapping film 16b on the side wall portion of the convex portion 14. Will be captured. Therefore, the position of the charge trapping region formed in the charge trapping film 16b can be more accurately controlled, and the charge trapping region can be surely positioned on the side wall of the convex portion 14, so that it is stable and reliable. Thus, a nonvolatile semiconductor memory that performs high operation can be obtained.

次に、第3の実施の形態について説明する。ただし、第3の実施の形態においては、第1の実施の形態における図6(a)ないし図6(c)および図7(a)に示した工程までは同様に行われる。これ以降の工程について、以下に説明する。   Next, a third embodiment will be described. However, in the third embodiment, the steps shown in FIGS. 6A to 6C and FIG. 7A in the first embodiment are similarly performed. The subsequent steps will be described below.

図9および図10は第3の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、図9(a)は第1絶縁膜および電荷捕獲膜形成工程、図9(b)は酸化膜形成工程、図9(c)は第1の酸化膜除去工程、図9(d)は電荷捕獲膜除去工程、図10(a)は第2の酸化膜除去工程、図10(b)はゲート絶縁膜形成工程、図10(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図9および図10において、図6および図7に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIG. 9 and FIG. 10 are explanatory diagrams of the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the third embodiment. FIG. 9A shows the first insulating film and charge trapping film forming step, and FIG. 9C shows the first oxide film removal process, FIG. 9D shows the charge trap film removal process, FIG. 10A shows the second oxide film removal process, and FIG. 10B. FIG. 10C is a schematic sectional view in each step of the polycide layer forming step. 9 and 10, the same components as those shown in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals.

まず、図7(a)に示したフォトレジスト19を除去した後、露出したp型シリコン半導体基板15に、図9(a)に示すように、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚10nm程度に形成し、第1絶縁膜16aを形成する。次いで、この第1絶縁膜16a上に、公知のCVD法により、シリコン窒化膜を膜厚10nm程度に形成し、電荷捕獲膜16bを形成する。   First, after removing the photoresist 19 shown in FIG. 7A, a silicon oxide film is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 15 by a known thermal oxidation method as shown in FIG. 9A. The first insulating film 16a is formed to a thickness of about 10 nm. Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of about 10 nm on the first insulating film 16a by a known CVD method to form a charge trapping film 16b.

次に、図9(b)に示すように、公知のCVD法により、全面に酸化膜31を膜厚500nm程度形成する。
次に、図9(c)に示すように、公知のCMP(Chemical Mechanical Polishing)法により、電荷捕獲膜16bのシリコン窒化膜をストッパとして、シリコン窒化膜が露出するまで、酸化膜31を除去する。
Next, as shown in FIG. 9B, an oxide film 31 having a thickness of about 500 nm is formed on the entire surface by a known CVD method.
Next, as shown in FIG. 9C, the oxide film 31 is removed by a known CMP (Chemical Mechanical Polishing) method using the silicon nitride film of the charge trapping film 16b as a stopper until the silicon nitride film is exposed. .

次に、図9(d)に示すように、リン酸溶液を用いた公知のエッチング法により、表面に露出している電荷捕獲膜16bを除去する。
次に、図10(a)に示すように、フッ化水素溶液を用いた公知のエッチング法により、溝13a,13b内部の酸化膜31を除去する。
Next, as shown in FIG. 9D, the charge trapping film 16b exposed on the surface is removed by a known etching method using a phosphoric acid solution.
Next, as shown in FIG. 10A, the oxide film 31 inside the grooves 13a and 13b is removed by a known etching method using a hydrogen fluoride solution.

次に、図10(b)に示すように、露出したp型シリコン半導体基板15に、公知の熱酸化法でシリコン酸化膜を膜厚20nm程度形成し、凸部14に第4絶縁膜として上面部絶縁膜32を形成する。その際、残存している電荷捕獲膜16bの上部も一部酸化され、膜厚2nmから5nm程度のシリコン酸化膜からなる第2絶縁膜16cが形成される。したがって、凸部14上面部には上面部絶縁膜32が形成され、凸部14の上面部以外の部分は、第1絶縁膜16a、電荷捕獲膜16bおよび第2絶縁膜16cの3層構造になる。   Next, as shown in FIG. 10B, a silicon oxide film having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 15 by a known thermal oxidation method, and the upper surface is formed as a fourth insulating film on the convex portion 14. A partial insulating film 32 is formed. At this time, the upper portion of the remaining charge trapping film 16b is also partially oxidized to form a second insulating film 16c made of a silicon oxide film having a thickness of about 2 nm to 5 nm. Accordingly, the upper surface insulating film 32 is formed on the upper surface portion of the convex portion 14, and the portion other than the upper surface portion of the convex portion 14 has a three-layer structure of the first insulating film 16a, the charge trapping film 16b, and the second insulating film 16c. Become.

以降の工程は第1の実施の形態と同様、図10(c)に示すように、ポリサイド層11aを形成して加工した後、不純物拡散層12a,12bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the first embodiment, as shown in FIG. 10C, after the polycide layer 11a is formed and processed, the impurity diffusion layers 12a and 12b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、凸部14上面部に電荷捕獲膜16bが形成されないため、チャネル領域の電子が、凸部14側壁部の電荷捕獲膜16bに選択的に捕獲される。このように、電荷捕獲領域の位置制御をより正確に行うことができるので、安定で、かつ、信頼性の高い動作を行う不揮発性半導体メモリが得られる。   In the nonvolatile semiconductor memory formed in this way, the charge trapping film 16b is not formed on the upper surface portion of the convex portion 14, so that electrons in the channel region are selectively captured by the charge trapping film 16b on the side wall portion of the convex portion 14. . As described above, since the position control of the charge trapping region can be performed more accurately, a non-volatile semiconductor memory that performs a stable and highly reliable operation can be obtained.

さらに、上面部絶縁膜32を適当な膜厚で形成することによって閾値の設定が可能である。
次に、第4の実施の形態について説明する。ただし、第4の実施の形態においては、第1の実施の形態における図6(a)ないし図6(c)および図7(b)に示した工程までは同様に行われる。これ以降の工程について、以下に説明する。
Furthermore, the threshold value can be set by forming the upper surface insulating film 32 with an appropriate film thickness.
Next, a fourth embodiment will be described. However, in the fourth embodiment, the steps shown in FIGS. 6A to 6C and FIG. 7B in the first embodiment are similarly performed. The subsequent steps will be described below.

図11は第4の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図11において、図6および図7に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIGS. 11A and 11B are explanatory views of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the fourth embodiment, in which FIG. 11A is a gate insulating film removing step, FIG. (C) is a schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. In FIG. 11, the same components as those shown in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals.

まず、図7(b)に示したゲート絶縁膜16を、図11(a)に示すように、公知のエッチング法を用いて、p型シリコン半導体基板15が露出するまで全面エッチングする。これにより、凸部14側壁部のみを、第1絶縁膜16a、電荷捕獲膜16bおよび第2絶縁膜16cの3層構造とする。   First, as shown in FIG. 11A, the entire surface of the gate insulating film 16 shown in FIG. 7B is etched using a known etching method until the p-type silicon semiconductor substrate 15 is exposed. Thereby, only the side wall portion of the convex portion 14 has a three-layer structure of the first insulating film 16a, the charge trapping film 16b, and the second insulating film 16c.

次に、図11(b)に示すように、露出したp型シリコン半導体基板15に、公知の熱酸化法を用いて、シリコン酸化膜を膜厚20nm程度形成する。これにより、凸部14上面部に上面部絶縁膜41を、溝13a,13b底面部に底面部絶縁膜42a,42bを、第4絶縁膜としてそれぞれ形成する。   Next, as shown in FIG. 11B, a silicon oxide film having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 15 using a known thermal oxidation method. As a result, the upper surface insulating film 41 is formed on the upper surface of the convex portion 14, and the bottom surface insulating films 42 a and 42 b are formed on the bottom surfaces of the grooves 13 a and 13 b as fourth insulating films.

以降の工程は第1の実施の形態と同様、図11(c)に示すように、ポリサイド層11aを形成して加工した後、不純物拡散層12a,12bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the first embodiment, as shown in FIG. 11C, after the polycide layer 11a is formed and processed, the impurity diffusion layers 12a and 12b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、凸部14側壁部に電荷捕獲膜16bが形成されている。それとともに、不純物拡散層12a,12b上面部には、3層構造の場合に比べて容量の低い底面部絶縁膜42a,42bが形成されている。そのため、ポリサイド層11aから形成される図1ないし図3に示したゲート電極11と、ソース/ドレインとなる不純物拡散層12a,12bとの間の寄生容量が減少する。これにより、高速かつ安定な不揮発性半導体メモリを得ることができる。   In the nonvolatile semiconductor memory formed as described above, the charge trapping film 16b is formed on the side wall of the convex portion 14. At the same time, bottom surface insulating films 42a and 42b having a lower capacitance than those of the three-layer structure are formed on the upper surface portions of the impurity diffusion layers 12a and 12b. Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode 11 shown in FIGS. 1 to 3 formed from the polycide layer 11a and the impurity diffusion layers 12a and 12b serving as the source / drain is reduced. Thereby, a high-speed and stable nonvolatile semiconductor memory can be obtained.

また、凸部14上面部には電荷捕獲膜16bが形成されないため、電子が凸部14側壁部の電荷捕獲膜16bに選択的に捕獲され、正確な捕獲領域の位置制御が可能である。
次に、第5の実施の形態について説明する。ただし、第5の実施の形態においては、第2の実施の形態における図8(b)に示した工程までは同様に行われる。これ以降の工程について、以下に説明する。
In addition, since the charge trapping film 16b is not formed on the upper surface of the convex portion 14, electrons are selectively captured by the charge trapping film 16b on the side wall of the convex portion 14, and accurate position control of the trapping region is possible.
Next, a fifth embodiment will be described. However, in the fifth embodiment, the processes up to the step shown in FIG. 8B in the second embodiment are similarly performed. The subsequent steps will be described below.

図12は第5の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図12において、図8に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   12A and 12B are explanatory diagrams of a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the fifth embodiment, in which FIG. 12A is a gate insulating film removing step, FIG. (C) is a schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. In FIG. 12, the same components as those shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.

まず、図8(b)のゲート絶縁膜形成工程後、図12(a)に示すように、公知のエッチング法を用いて、p型シリコン半導体基板15が露出するまで全面エッチングする。これにより、凸部14側壁部のみを、第1絶縁膜16a、電荷捕獲膜16bおよび第2絶縁膜16cの3層構造とする。このとき、凸部14上面部には、第3絶縁膜として形成されていた上面部絶縁膜21が膜厚5nm程度残る。   First, after the step of forming the gate insulating film in FIG. 8B, as shown in FIG. 12A, the entire surface is etched using a known etching method until the p-type silicon semiconductor substrate 15 is exposed. Thereby, only the side wall portion of the convex portion 14 has a three-layer structure of the first insulating film 16a, the charge trapping film 16b, and the second insulating film 16c. At this time, the upper surface portion insulating film 21 formed as the third insulating film remains on the upper surface portion of the convex portion 14 with a film thickness of about 5 nm.

次に、図12(b)に示すように、露出したp型シリコン半導体基板15に、公知の熱酸化法を用いて、シリコン酸化膜を膜厚20nm程度形成する。このとき、上面部絶縁膜21も若干酸化される。これにより、凸部14上面部には、第4絶縁膜として新たに上面部絶縁膜51が形成される。また、溝13a,13b底面部には、第4絶縁膜として底面部絶縁膜52a,52bが形成される。   Next, as shown in FIG. 12B, a silicon oxide film having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 15 using a known thermal oxidation method. At this time, the upper surface insulating film 21 is also slightly oxidized. Thereby, an upper surface insulating film 51 is newly formed on the upper surface of the convex portion 14 as a fourth insulating film. Also, bottom surface insulating films 52a and 52b are formed as fourth insulating films on the bottom surface of the grooves 13a and 13b.

以降の工程は第2の実施の形態と同様、図12(c)に示すように、ポリサイド層11aを形成して加工した後、不純物拡散層12a,12bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the second embodiment, as shown in FIG. 12C, after the polycide layer 11a is formed and processed, the impurity diffusion layers 12a and 12b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、凸部14側壁部のゲート絶縁膜、上面部絶縁膜51および底面部絶縁膜52a,52bが、それぞれ独立に形成される。したがって、上面部絶縁膜51を適当な膜厚で形成することで、閾値設定が可能である。   In the nonvolatile semiconductor memory formed as described above, the gate insulating film, the upper surface insulating film 51, and the bottom surface insulating films 52a and 52b on the side wall of the convex portion 14 are independently formed. Therefore, the threshold value can be set by forming the upper surface insulating film 51 with an appropriate film thickness.

また、不純物拡散層12a,12b上面部には、3層構造の場合に比べて容量の低い底面部絶縁膜52a,52bを形成できる。そのため、ゲート電極とソース/ドレインとの間の寄生容量が減少し、高速かつ安定な不揮発性半導体メモリを得ることができる。   In addition, bottom surface insulating films 52a and 52b having a lower capacity than that of the three-layer structure can be formed on the upper surfaces of the impurity diffusion layers 12a and 12b. Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain is reduced, and a high-speed and stable nonvolatile semiconductor memory can be obtained.

さらに、凸部14側壁部にのみ電荷捕獲膜16bが形成されるので、電荷捕獲領域の位置制御を、より正確に行うことが可能になる。
以上、第2から第5の実施の形態で説明したように、不揮発性半導体メモリのチャネル領域を凸状にし、電荷捕獲領域を凸部14側壁部のゲート絶縁膜16内に形成する。これにより、素子の微細化に対しても実効的なチャネル長が確保され、微細化が容易で、信頼性の高い不揮発性半導体メモリを得ることができる。
Furthermore, since the charge trapping film 16b is formed only on the side wall of the convex portion 14, the position control of the charge trapping region can be performed more accurately.
As described above, as described in the second to fifth embodiments, the channel region of the nonvolatile semiconductor memory is convex, and the charge trapping region is formed in the gate insulating film 16 on the side wall of the convex portion 14. As a result, an effective channel length can be ensured even for element miniaturization, and a highly reliable nonvolatile semiconductor memory that can be easily miniaturized can be obtained.

ところで、以上の説明では、不揮発性半導体メモリのチャネル領域を凸状にした場合について述べたが、チャネル領域を凹状とすることもできる。次に、凹状のチャネル領域を有する不揮発性半導体メモリを、第6の実施の形態として、その構造および製造方法について説明する。   In the above description, the case where the channel region of the nonvolatile semiconductor memory is convex has been described, but the channel region may be concave. Next, a structure and a manufacturing method of a nonvolatile semiconductor memory having a concave channel region will be described as a sixth embodiment.

図13は第6の実施の形態の不揮発性半導体メモリの構成例を示す図である。
不揮発性半導体メモリ60は、溝63が形成された凹部を有するp型シリコン半導体基板65を有している。そして、この凹部を形成している2つの凸部64a,64bに、不純物拡散層62a,62bがそれぞれ形成されている。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the nonvolatile semiconductor memory according to the sixth embodiment.
The nonvolatile semiconductor memory 60 includes a p-type silicon semiconductor substrate 65 having a recess in which a groove 63 is formed. Impurity diffusion layers 62a and 62b are formed in the two convex portions 64a and 64b forming the concave portions, respectively.

p型シリコン半導体基板65上には、ゲート絶縁膜66が形成されている。このゲート絶縁膜66は、シリコン酸化膜からなる第1絶縁膜66a、シリコン窒化膜からなる電荷捕獲膜66b、およびシリコン酸化膜からなる第2絶縁膜66cが順に積層された3層構造になっている。このゲート絶縁膜66上に、ゲート電極61が形成されている。p型シリコン半導体基板65に形成された凹部は、不揮発性半導体メモリ60のチャネル領域となる。   A gate insulating film 66 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 65. The gate insulating film 66 has a three-layer structure in which a first insulating film 66a made of a silicon oxide film, a charge trapping film 66b made of a silicon nitride film, and a second insulating film 66c made of a silicon oxide film are sequentially stacked. Yes. A gate electrode 61 is formed on the gate insulating film 66. The recess formed in the p-type silicon semiconductor substrate 65 becomes a channel region of the nonvolatile semiconductor memory 60.

このような不揮発性半導体メモリ60では、所定の電圧印加により、ゲート絶縁膜66の電荷捕獲膜66bのうち、凸部64a,64b側壁部に電荷捕獲領域が形成される。図13には、不揮発性半導体メモリ60の電荷捕獲領域として、凸部64a側のレフトビット領域67aと凸部64b側のライトビット領域67bとの2つの電荷捕獲領域を示している。不揮発性半導体メモリ60は、レフトビット領域67aとライトビット領域67bとにそれぞれ1ビットで、合計2ビットの情報の書き込み/読み出しを行うことができるようになっている。   In such a nonvolatile semiconductor memory 60, charge trapping regions are formed on the side walls of the convex portions 64a and 64b in the charge trapping film 66b of the gate insulating film 66 by applying a predetermined voltage. FIG. 13 shows two charge trapping regions, a left bit region 67a on the convex portion 64a side and a right bit region 67b on the convex portion 64b side, as charge trapping regions of the nonvolatile semiconductor memory 60. The nonvolatile semiconductor memory 60 is capable of writing / reading information of 2 bits in total with 1 bit for each of the left bit area 67a and the right bit area 67b.

図14は第6の実施の形態の不揮発性半導体メモリの動作説明図であって、(a)は書き込み動作、(b)は読み出し動作、(c)は消去動作を説明する図である。なお、図14(a)および図14(b)は、ライトビット領域67bに電子が捕獲されている状態を示している。   14A and 14B are diagrams for explaining the operation of the nonvolatile semiconductor memory according to the sixth embodiment. FIG. 14A shows a write operation, FIG. 14B shows a read operation, and FIG. 14C shows an erase operation. 14A and 14B show a state in which electrons are captured in the write bit region 67b.

まず、ライトビット領域67bに情報を書き込む場合には、ソースとなる不純物拡散層62aの電圧を0Vとし、ドレインとなる不純物拡散層62bに正の電圧を印加し、ソース/ドレイン間に電位差を生じさせる。そして、ゲート電極61に正の高電圧を印加する。これにより、図14(a)に示すように、不純物拡散層62a,62b間に反転層68aが形成される。そして、不純物拡散層62b近傍で生じるチャネルホットエレクトロンが、第1絶縁膜66aを飛び越えてライトビット領域67bに捕獲される。   First, when writing information in the write bit region 67b, the voltage of the impurity diffusion layer 62a serving as the source is set to 0V, and a positive voltage is applied to the impurity diffusion layer 62b serving as the drain, thereby generating a potential difference between the source / drain. Let Then, a positive high voltage is applied to the gate electrode 61. As a result, as shown in FIG. 14A, an inversion layer 68a is formed between the impurity diffusion layers 62a and 62b. Then, channel hot electrons generated in the vicinity of the impurity diffusion layer 62b jump over the first insulating film 66a and are captured in the write bit region 67b.

ライトビット領域67bから情報を読み出す場合には、ソース/ドレイン間に、書き込みの場合と逆方向の電圧を印加する。これにより、不純物拡散層62a,62b間に反転層68bが形成される。   When reading information from the write bit region 67b, a voltage in the direction opposite to that in writing is applied between the source and drain. Thereby, the inversion layer 68b is formed between the impurity diffusion layers 62a and 62b.

ここで、図14(b)に示すように、ライトビット領域67bに電子が捕獲されている場合には、ライトビット領域67b近傍には反転層68bが形成されず、ソース/ドレイン間には電流が流れない。一方、ライトビット領域67bに電子が捕獲されていない場合には、ライトビット領域67b近傍にも反転層68bが形成され(図示せず)、ソース/ドレイン間に電流が流れる。   Here, as shown in FIG. 14B, when electrons are trapped in the write bit region 67b, the inversion layer 68b is not formed in the vicinity of the write bit region 67b, and no current flows between the source and drain. Does not flow. On the other hand, when electrons are not captured in the write bit region 67b, an inversion layer 68b is also formed near the write bit region 67b (not shown), and a current flows between the source / drain.

レフトビット領域67aへの情報の書き込み/読み出しは、ライトビット領域67bの場合と逆方向の電圧を印加して同様に行うことができる。
また、書き込んだ情報を消去する場合には、ゲート電極61に、負の高電圧を印加し、p型シリコン半導体基板65には正の高電圧を印加する。これにより、図14(c)に示すように、ライトビット領域67bに捕獲されていた電子が、p型シリコン半導体基板65内へ引き抜かれる。この際、ソース/ドレインは、オープンまたは0Vとする。レフトビット領域67aの情報を消去する場合も全く同様である。
Information can be written / read to / from the left bit area 67a by applying a voltage in the opposite direction to that in the right bit area 67b.
When erasing the written information, a negative high voltage is applied to the gate electrode 61 and a positive high voltage is applied to the p-type silicon semiconductor substrate 65. As a result, as shown in FIG. 14C, the electrons captured in the write bit region 67 b are extracted into the p-type silicon semiconductor substrate 65. At this time, the source / drain is open or 0V. The same applies when erasing the information in the left bit area 67a.

さらに、情報を消去する別の方法として、ゲート電極61に、負の高電圧を印加し、不純物拡散層62bに、正の電圧を印加して行う方法もある。この際、不純物拡散層62aは、オープンまたは0Vとする。この方法で、レフトビット領域67aの情報を消去する場合には、同様に、ゲート電極61に、負の高電圧を印加し、不純物拡散層62aに、正の電圧を印加する。   Furthermore, as another method for erasing information, there is a method in which a negative high voltage is applied to the gate electrode 61 and a positive voltage is applied to the impurity diffusion layer 62b. At this time, the impurity diffusion layer 62a is open or 0V. When erasing information in the left bit region 67a by this method, similarly, a negative high voltage is applied to the gate electrode 61, and a positive voltage is applied to the impurity diffusion layer 62a.

また、レフトビット領域67aおよびライトビット領域67bを同時に消去する場合には、ゲート電極61に負の高電圧、不純物拡散層62a,62bの双方に正の電圧を印加する。   When erasing the left bit region 67a and the right bit region 67b simultaneously, a negative high voltage is applied to the gate electrode 61 and a positive voltage is applied to both the impurity diffusion layers 62a and 62b.

図15および図16は第6の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、図15(a)は不純物拡散層形成工程、図15(b)は凸部形成工程、図15(c)はイオン注入工程、図16(a)はゲート絶縁膜形成工程、図16(b)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。   15 and 16 are explanatory views of a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the sixth embodiment, in which FIG. 15A is an impurity diffusion layer forming step, FIG. 15B is a convex portion forming step, FIG. 15C is a schematic cross-sectional view in each step of the ion implantation step, FIG. 16A is a gate insulating film formation step, and FIG. 16B is a polycide layer formation step.

まず、p型シリコン半導体基板65上に、所定のウェルを形成し、さらに、周辺回路領域の素子分離を行う(図示せず)。
次に、図15(a)に示すように、公知のイオン注入法で、ヒ素をp型シリコン半導体基板65の全面に注入する。このイオン注入は、加速エネルギ50keV程度、ドーズ量1×1015ions/cm2から5×1015ions/cm2程度の条件で行う。これにより、メモリセルのソース/ドレインおよびビット線とするための不純物拡散層62を形成する。
First, a predetermined well is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 65, and further element isolation in the peripheral circuit region is performed (not shown).
Next, as shown in FIG. 15A, arsenic is implanted into the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 65 by a known ion implantation method. This ion implantation is performed under conditions of an acceleration energy of about 50 keV and a dose of about 1 × 10 15 ions / cm 2 to 5 × 10 15 ions / cm 2 . As a result, the impurity diffusion layer 62 for forming the source / drain and bit line of the memory cell is formed.

次に、図15(b)に示すように、公知のフォトリソグラフィにより、p型シリコン半導体基板65上にフォトレジスト69を形成する。続けて、フォトレジスト69をマスクとしたエッチング法により、p型シリコン半導体基板65の一部を選択的に除去して溝63を形成する。これにより、p型シリコン半導体基板65に、凸部64a,64bおよび不純物拡散層62a,62bを形成する。   Next, as shown in FIG. 15B, a photoresist 69 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 65 by known photolithography. Subsequently, a groove 63 is formed by selectively removing a part of the p-type silicon semiconductor substrate 65 by an etching method using the photoresist 69 as a mask. Thereby, the convex portions 64 a and 64 b and the impurity diffusion layers 62 a and 62 b are formed in the p-type silicon semiconductor substrate 65.

なお、この溝63は、ここでは、例えば、幅0.3μm程度、深さ0.15μm程度としている。この幅および深さは、単なる例であって、形成する不揮発性半導体メモリの用途などに応じて任意に設定可能である。   Here, the groove 63 has, for example, a width of about 0.3 μm and a depth of about 0.15 μm. The width and depth are merely examples, and can be arbitrarily set according to the use of the nonvolatile semiconductor memory to be formed.

次に、図15(c)に示すように、フォトレジスト69をマスクとして、公知のイオン注入法で、ボロンイオンを、p型シリコン半導体基板65を傾斜させた状態で注入する。このイオン注入は、加速エネルギ30keVから90keV程度、ドーズ量5×1011ions/cm2から5×1012ions/cm2程度の条件で行う。 Next, as shown in FIG. 15C, boron ions are implanted in a state where the p-type silicon semiconductor substrate 65 is inclined by a known ion implantation method using the photoresist 69 as a mask. This ion implantation is performed under conditions of an acceleration energy of about 30 keV to 90 keV and a dose amount of about 5 × 10 11 ions / cm 2 to 5 × 10 12 ions / cm 2 .

次に、図16(a)に示すように、フォトレジスト69を除去し、露出したp型シリコン半導体基板65上に、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚10nm程度に形成し、第1絶縁膜66aを形成する。   Next, as shown in FIG. 16A, the photoresist 69 is removed, and a silicon oxide film is formed to a thickness of about 10 nm on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 65 by a known thermal oxidation method. A first insulating film 66a is formed.

次いで、この第1絶縁膜66a上に、公知のCVD法により、シリコン窒化膜を膜厚10nm程度に形成し、電荷捕獲膜66bを形成する。
その後、再び公知の熱酸化法に従い、酸素雰囲気中で温度900℃から950℃程度で、時間30分から60分程度の熱処理を加え、電荷捕獲膜66bの上部を、膜厚10nm程度酸化し、シリコン酸化膜からなる第2絶縁膜66cを形成する。これにより、第1絶縁膜66a、電荷捕獲膜66bおよび第2絶縁膜66cからなる3層構造のゲート絶縁膜66が形成される。
Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of about 10 nm on the first insulating film 66a by a known CVD method to form a charge trapping film 66b.
Thereafter, in accordance with a known thermal oxidation method, a heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at a temperature of about 900 ° C. to 950 ° C. for a time of about 30 minutes to 60 minutes, and the upper portion of the charge trapping film 66b is oxidized by a thickness of about 10 nm. A second insulating film 66c made of an oxide film is formed. As a result, a gate insulating film 66 having a three-layer structure including the first insulating film 66a, the charge trapping film 66b, and the second insulating film 66c is formed.

次に、図16(b)に示すように、公知のCVD法により、全面に、ポリサイド層61aを形成する。このポリサイド層61aの形成は、リンを2×1020atoms/cm3から6×1020atoms/cm3程度含有した多結晶シリコン膜を膜厚300nm程度、タングステンシリサイド膜を膜厚200nm程度形成して行う。 Next, as shown in FIG. 16B, a polycide layer 61a is formed on the entire surface by a known CVD method. The polycide layer 61a is formed by forming a polycrystalline silicon film containing about 2 × 10 20 atoms / cm 3 to about 6 × 10 20 atoms / cm 3 of phosphorus and a thickness of about 300 nm and a tungsten silicide film of about 200 nm. Do it.

次いで、公知のフォトリソグラフィ法とエッチング法でポリサイド層61aを加工し、図13に示したゲート電極61を形成する。その後、公知の熱拡散法で不純物の活性化熱処理を行い、不純物拡散層62a,62bの拡散と活性化を行う。   Next, the polycide layer 61a is processed by a known photolithography method and etching method to form the gate electrode 61 shown in FIG. Thereafter, an impurity activation heat treatment is performed by a known thermal diffusion method to diffuse and activate the impurity diffusion layers 62a and 62b.

最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。
なお、上記の説明において、図15(c)に示したボロンイオンのイオン注入は、凸部64a,64bにおける不純物濃度の調整のために行われる。そのため、この工程は必要に応じて行うことができ、その順序はこれに限定されるものではない。例えば、図16(a)に示した工程で、ゲート絶縁膜66形成前に、p型シリコン半導体基板65を傾斜させた状態でボロンイオン注入することも可能である。
Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.
In the above description, the boron ion ion implantation shown in FIG. 15C is performed for adjusting the impurity concentration in the convex portions 64a and 64b. Therefore, this process can be performed as needed, and the order is not limited to this. For example, in the step shown in FIG. 16A, before forming the gate insulating film 66, boron ions can be implanted with the p-type silicon semiconductor substrate 65 tilted.

以上説明したように、不揮発性半導体メモリ60のチャネル領域を凹状にし、電荷捕獲領域を凸部64a,64b側壁部のゲート絶縁膜16内に形成する。これにより、素子の微細化に対しても実効的なチャネル長が確保され、微細化が容易で、信頼性の高い不揮発性半導体メモリを得ることができる。   As described above, the channel region of the nonvolatile semiconductor memory 60 is concave, and the charge trapping region is formed in the gate insulating film 16 on the side walls of the convex portions 64a and 64b. As a result, an effective channel length can be ensured even for element miniaturization, and a highly reliable nonvolatile semiconductor memory that can be easily miniaturized can be obtained.

次に、上記第6の実施の形態の変形例として、第7から第11の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、第7の実施の形態について説明する。
Next, as modifications of the sixth embodiment, seventh to eleventh embodiments will be described with reference to the drawings.
First, a seventh embodiment will be described.

図17は第7の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は不純物拡散層および上面部絶縁膜形成工程、(b)は凸部形成工程、(c)はゲート絶縁膜形成工程、(d)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図17において、図15および図16に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIGS. 17A and 17B are explanatory views of a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the seventh embodiment, where FIG. 17A is an impurity diffusion layer and upper surface insulating film forming step, FIG. ) Is a schematic cross-sectional view in each step of the gate insulating film forming step and (d) is a polycide layer forming step. In FIG. 17, the same components as those shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals.

まず、p型シリコン半導体基板65上に、所定のウェルを形成し、さらに、周辺回路領域の素子分離を行う(ともに図示せず)。
次に、図17(a)に示すように、公知のイオン注入法で、ヒ素をp型シリコン半導体基板65の全面に注入し、不純物拡散層62を形成する。このときのイオン注入条件としては、加速エネルギ50keV程度、ドーズ量1×1015ions/cm2から5×1015ions/cm2程度の範囲で行う。
First, a predetermined well is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 65, and further, element isolation in the peripheral circuit region is performed (both not shown).
Next, as shown in FIG. 17A, arsenic is implanted into the entire surface of the p-type silicon semiconductor substrate 65 by a known ion implantation method to form an impurity diffusion layer 62. As ion implantation conditions at this time, the acceleration energy is about 50 keV and the dose is in the range of about 1 × 10 15 ions / cm 2 to about 5 × 10 15 ions / cm 2 .

次いで、p型シリコン半導体基板65上に、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚15nm程度に形成し、第3絶縁膜として上面部絶縁膜71を形成する。
次に、図17(b)に示すように、公知のフォトリソグラフィにより、p型シリコン半導体基板65上にフォトレジスト69を形成する。続けて、フォトレジスト69をマスクとしたエッチング法により、上面部絶縁膜71およびp型シリコン半導体基板65の一部を選択的に除去して溝63を形成する。これにより、p型シリコン半導体基板65に凸部64a,64b、上面部絶縁膜71a,71bおよび不純物拡散層62a,62bを形成する。
Next, a silicon oxide film is formed to a thickness of about 15 nm on the p-type silicon semiconductor substrate 65 by a known thermal oxidation method, and an upper surface insulating film 71 is formed as a third insulating film.
Next, as shown in FIG. 17B, a photoresist 69 is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 65 by known photolithography. Subsequently, the upper surface insulating film 71 and a part of the p-type silicon semiconductor substrate 65 are selectively removed by an etching method using the photoresist 69 as a mask to form a groove 63. Thereby, the protrusions 64a and 64b, the upper surface insulating films 71a and 71b, and the impurity diffusion layers 62a and 62b are formed on the p-type silicon semiconductor substrate 65.

次に、図17(c)に示すように、フォトレジスト69を除去し、露出したp型シリコン半導体基板65上に、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚10nm程度に形成し、第1絶縁膜66aを形成する。   Next, as shown in FIG. 17C, the photoresist 69 is removed, and a silicon oxide film is formed to a thickness of about 10 nm on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 65 by a known thermal oxidation method. A first insulating film 66a is formed.

次いで、この第1絶縁膜66a上に、公知のCVD法により、シリコン窒化膜を膜厚10nm程度に形成し、電荷捕獲膜66bを形成する。
その後、再び公知の熱酸化法に従い、酸素雰囲気中で温度900℃から950℃程度で、時間30分から60分程度の熱処理を加え、シリコン窒化膜の上部を、膜厚10nm程度酸化し、第2絶縁膜66cを形成する。
Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of about 10 nm on the first insulating film 66a by a known CVD method to form a charge trapping film 66b.
Thereafter, in accordance with a known thermal oxidation method, a heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at a temperature of about 900 ° C. to 950 ° C. for a time of about 30 minutes to 60 minutes to oxidize the upper portion of the silicon nitride film by about 10 nm. An insulating film 66c is formed.

これにより、凸部64a,64b上面部は、上面部絶縁膜71a,71b上に電荷捕獲膜66bおよび第2絶縁膜66cが積層された3層構造となる。一方、凸部64,64b上面部以外の部分(凸部14側壁部および不純物拡散層12a,12b上面部)については、第6の実施の形態と同様、第1絶縁膜66a、電荷捕獲膜66bおよび第2絶縁膜66cの3層構造となる。   Thus, the upper surfaces of the convex portions 64a and 64b have a three-layer structure in which the charge trapping film 66b and the second insulating film 66c are stacked on the upper surface insulating films 71a and 71b. On the other hand, as for the portions other than the upper surface portions of the convex portions 64 and 64b (the side walls of the convex portion 14 and the upper surface portions of the impurity diffusion layers 12a and 12b), as in the sixth embodiment, the first insulating film 66a and the charge trapping film 66b. And it becomes a three-layer structure of the second insulating film 66c.

以降の工程は第6の実施の形態と同様、図17(d)に示すように、ポリサイド層61aを形成して加工した後、不純物拡散層62a,62bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the sixth embodiment, as shown in FIG. 17D, after the polycide layer 61a is formed and processed, the impurity diffusion layers 62a and 62b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、チャネル領域における第1絶縁膜66aの膜厚に比べて、上面部絶縁膜71a,71bの膜厚を厚く形成することができる。そのため、ゲート電極とソース/ドレインとの間の寄生容量が減少し、高速かつ安定な不揮発性半導体メモリを得ることができる。   In the nonvolatile semiconductor memory formed in this way, the upper surface insulating films 71a and 71b can be formed thicker than the film thickness of the first insulating film 66a in the channel region. Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain is reduced, and a high-speed and stable nonvolatile semiconductor memory can be obtained.

次に、第8の実施の形態について説明する。ただし、第8の実施の形態においては、第6の実施の形態における図15(b)に示した工程までは同様に行われる。これ以降の工程について、以下に説明する。   Next, an eighth embodiment will be described. However, in the eighth embodiment, the processes up to the step shown in FIG. 15B in the sixth embodiment are similarly performed. The subsequent steps will be described below.

図18および図19は第8の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、図18(a)は第1絶縁膜および電荷捕獲膜形成工程、図18(b)は酸化膜形成工程、図18(c)は第1の酸化膜除去工程、図18(d)は電荷捕獲膜除去工程、図19(a)は第2の酸化膜除去工程、図19(b)はゲート絶縁膜形成工程、図19(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図18および図19において、図15および図16に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIG. 18 and FIG. 19 are explanatory diagrams of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the eighth embodiment. FIG. 18A is a process for forming a first insulating film and a charge trapping film, and FIG. FIG. 18C shows a first oxide film removal process, FIG. 18D shows a charge trap film removal process, FIG. 19A shows a second oxide film removal process, and FIG. FIG. 19C is a schematic cross-sectional view in each step of the polycide layer forming step. In FIGS. 18 and 19, the same components as those shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals.

まず、図15(b)に示したフォトレジスト69を除去した後、露出したp型シリコン半導体基板65に、図18(a)に示すように、公知の熱酸化法により、シリコン酸化膜を膜厚10nm程度に形成し、第1絶縁膜66aを形成する。次いで、この第1絶縁膜66a上に、公知のCVD法により、シリコン窒化膜を膜厚10nm程度に形成し、電荷捕獲膜66bを形成する。   First, after removing the photoresist 69 shown in FIG. 15B, a silicon oxide film is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 65 by a known thermal oxidation method as shown in FIG. A first insulating film 66a is formed to a thickness of about 10 nm. Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of about 10 nm on the first insulating film 66a by a known CVD method to form a charge trapping film 66b.

次に、図18(b)に示すように、公知のCVD法により、全面に酸化膜81を膜厚700nm程度に形成する。
次に、図18(c)に示すように、公知のCMP法により、電荷捕獲膜66bのシリコン窒化膜をストッパとして、電荷捕獲膜66bが露出するまで、酸化膜81を除去する。
Next, as shown in FIG. 18B, an oxide film 81 is formed to a thickness of about 700 nm on the entire surface by a known CVD method.
Next, as shown in FIG. 18C, the oxide film 81 is removed by a known CMP method using the silicon nitride film of the charge trapping film 66b as a stopper until the charge trapping film 66b is exposed.

次に、図18(d)に示すように、リン酸溶液を用いた公知のエッチング法により、露出している電荷捕獲膜66bを除去する。
次に、図19(a)に示すように、フッ化水素溶液を用いた公知のエッチング法により、溝63内部の酸化膜81を除去する。
Next, as shown in FIG. 18D, the exposed charge trapping film 66b is removed by a known etching method using a phosphoric acid solution.
Next, as shown in FIG. 19A, the oxide film 81 inside the trench 63 is removed by a known etching method using a hydrogen fluoride solution.

次に、図19(b)に示すように、露出したp型シリコン半導体基板65に、公知の熱酸化法でシリコン酸化膜を膜厚15nm程度形成し、凸部64a,64bに第4絶縁膜として上面部絶縁膜82a,82bを形成する。その際、残存している電荷捕獲膜66b上部も一部酸化され、膜厚5nm程度の第2絶縁膜66cが形成される。   Next, as shown in FIG. 19B, a silicon oxide film having a thickness of about 15 nm is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 65 by a known thermal oxidation method, and a fourth insulating film is formed on the protrusions 64a and 64b. The upper surface insulating films 82a and 82b are formed as follows. At this time, the remaining upper portion of the charge trapping film 66b is also partially oxidized to form a second insulating film 66c having a thickness of about 5 nm.

これにより、凸部64a,64b上面部には、上面部絶縁膜82a,82bが形成され、凸部64a,64bの上面部以外の部分は、第6の実施の形態と同様、第1絶縁膜66a、電荷捕獲膜66bおよび第2絶縁膜66cの3層構造となる。   Thereby, upper surface insulating films 82a and 82b are formed on the upper surface portions of the convex portions 64a and 64b, and the portions other than the upper surface portions of the convex portions 64a and 64b are the first insulating film as in the sixth embodiment. 66a, a charge trapping film 66b, and a second insulating film 66c.

以降の工程は第6の実施の形態と同様、図19(c)に示すように、ポリサイド層61aを形成して加工した後、不純物拡散層62a,62bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the sixth embodiment, as shown in FIG. 19C, after the polycide layer 61a is formed and processed, the impurity diffusion layers 62a and 62b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、上面部絶縁膜82a,82bがシリコン酸化膜であるため、ゲート電極とソース/ドレインとの間の寄生容量が減少し、高速かつ安定な不揮発性半導体メモリを得ることができる。   In the nonvolatile semiconductor memory formed in this way, since the upper surface insulating films 82a and 82b are silicon oxide films, the parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain is reduced, and the high-speed and stable nonvolatile semiconductor is provided. Memory can be obtained.

次に、第9の実施の形態について説明する。ただし、第9の実施の形態においては、第6の実施の形態における図15(a)ないし図15(c)および図16(a)に示した工程までは同様に行われる。これ以降の工程について、以下に説明する。   Next, a ninth embodiment will be described. However, in the ninth embodiment, the steps shown in FIGS. 15A to 15C and FIG. 16A in the sixth embodiment are similarly performed. The subsequent steps will be described below.

図20は第9の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図20において、図15および図16に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIGS. 20A and 20B are explanatory diagrams of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the ninth embodiment, in which FIG. 20A is a gate insulating film removing step, FIG. 20B is a top surface insulating film and bottom surface insulating film forming step, (C) is a schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. In FIG. 20, the same components as those shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals.

まず、図16(a)に示したゲート絶縁膜66を、図20(a)に示すように、公知のエッチング法を用いて、p型シリコン半導体基板65が露出するまで全面エッチングする。これにより、凸部64a,64b側壁部を、第1絶縁膜66a、電荷捕獲膜66bおよび第2絶縁膜66cの3層構造とする。   First, as shown in FIG. 20A, the gate insulating film 66 shown in FIG. 16A is entirely etched using a known etching method until the p-type silicon semiconductor substrate 65 is exposed. Thus, the side walls of the convex portions 64a and 64b have a three-layer structure of the first insulating film 66a, the charge trapping film 66b, and the second insulating film 66c.

次に、図20(b)に示すように、露出したp型シリコン半導体基板65に、公知の熱酸化法を用いて、シリコン酸化膜を膜厚20nm程度形成する。これにより、凸部64a,64b上面部に上面部絶縁膜91a,91bを、溝63の底面部に底面部絶縁膜92を、第4絶縁膜としてそれぞれ形成する。   Next, as shown in FIG. 20B, a silicon oxide film having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 65 using a known thermal oxidation method. As a result, the upper surface insulating films 91a and 91b are formed on the upper surfaces of the convex portions 64a and 64b, and the bottom surface insulating film 92 is formed on the bottom surface of the groove 63 as a fourth insulating film.

以降の工程は第6の実施の形態と同様、図20(c)に示すように、ポリサイド層61aを形成して加工した後、不純物拡散層62a,62bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the sixth embodiment, as shown in FIG. 20C, after the polycide layer 61a is formed and processed, the impurity diffusion layers 62a and 62b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、凸部64a,64b側壁部にのみ電荷捕獲膜66bが形成される。そのため、電荷捕獲領域の位置制御を、より正確に行うことができる。   In the nonvolatile semiconductor memory thus formed, the charge trapping film 66b is formed only on the side walls of the convex portions 64a and 64b. Therefore, the position control of the charge trapping region can be performed more accurately.

また、底面部絶縁膜92をシリコン酸化膜で形成するので、ゲート電極とソース/ドレインとの間の寄生容量が減少し、高速かつ安定な不揮発性半導体メモリを得ることができる。   Further, since the bottom surface insulating film 92 is formed of a silicon oxide film, the parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain is reduced, and a high-speed and stable nonvolatile semiconductor memory can be obtained.

次に、第10の実施の形態について説明する。ただし、第10の実施の形態においては、第7の実施の形態における図17(c)に示した工程までは同様に行われる。これ以降の工程について、以下に説明する。   Next, a tenth embodiment will be described. However, in the tenth embodiment, the processes up to the step shown in FIG. 17C in the seventh embodiment are similarly performed. The subsequent steps will be described below.

図21は第10の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図21において、図17に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIGS. 21A and 21B are explanatory diagrams of a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the tenth embodiment, in which FIG. 21A is a gate insulating film removing step, FIG. 21B is a top surface insulating film and bottom surface insulating film forming step, (C) is a schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. In FIG. 21, the same components as those shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals.

まず、図17(c)のゲート絶縁膜形成工程後、図21(a)に示すように、公知のエッチング法を用いて、p型シリコン半導体基板65が露出するまで全面エッチングする。これにより、凸部64a,64b側壁部を、第1絶縁膜66a、電荷捕獲膜66bおよび第2絶縁膜66cの3層構造とする。このとき、凸部64a,64b上面部には、第3絶縁膜として形成されていた上面部絶縁膜71a,71bが膜厚5nm程度残る。   First, after the gate insulating film formation step of FIG. 17C, as shown in FIG. 21A, the entire surface is etched using a known etching method until the p-type silicon semiconductor substrate 65 is exposed. Thus, the side walls of the convex portions 64a and 64b have a three-layer structure of the first insulating film 66a, the charge trapping film 66b, and the second insulating film 66c. At this time, the upper surface insulating films 71a and 71b formed as the third insulating film remain on the upper surfaces of the convex portions 64a and 64b by about 5 nm.

次に、図21(b)に示すように、露出したp型シリコン半導体基板65に、公知の熱酸化法を用いて、シリコン酸化膜を膜厚20nm程度形成する。このとき、上面部絶縁膜71a,71bも若干酸化される。これにより、凸部64a,64bの上面部には、第4絶縁膜として新たな上面部絶縁膜101a,101bが形成される。また、溝63の底面部には、第4絶縁膜として底面部絶縁膜102が形成される。   Next, as shown in FIG. 21B, a silicon oxide film having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed p-type silicon semiconductor substrate 65 by using a known thermal oxidation method. At this time, the upper surface insulating films 71a and 71b are also slightly oxidized. As a result, new upper surface insulating films 101a and 101b are formed as the fourth insulating film on the upper surfaces of the convex portions 64a and 64b. Further, the bottom surface insulating film 102 is formed on the bottom surface of the groove 63 as a fourth insulating film.

以降の工程は第7の実施の形態と同様、図21(c)に示すように、ポリサイド層61aを形成して加工した後、不純物拡散層62a,62bを活性化する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。   In the subsequent steps, as in the seventh embodiment, as shown in FIG. 21C, after the polycide layer 61a is formed and processed, the impurity diffusion layers 62a and 62b are activated. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、凸部64a,64b側壁部のゲート絶縁膜、上面部絶縁膜101a,101bおよび底面部絶縁膜102が、それぞれ独立に形成される。したがって、上面部絶縁膜1011,101bを適当な膜厚で形成することで、閾値設定が可能である。   In the nonvolatile semiconductor memory formed as described above, the gate insulating film, the top surface insulating films 101a and 101b, and the bottom surface insulating film 102 on the side walls of the protrusions 64a and 64b are independently formed. Therefore, the threshold value can be set by forming the upper surface insulating films 1011 and 101b with appropriate thicknesses.

また、不純物拡散層62a,62b上面部には、3層構造の場合に比べて容量の低いシリコン酸化膜からなる底面部絶縁膜102が形成される。そのため、ゲート電極とソース/ドレインとの間の寄生容量が減少し、高速かつ安定な不揮発性半導体メモリを得ることができる。   Further, a bottom surface insulating film 102 made of a silicon oxide film having a lower capacity than that of the three-layer structure is formed on the upper surface portions of the impurity diffusion layers 62a and 62b. Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode and the source / drain is reduced, and a high-speed and stable nonvolatile semiconductor memory can be obtained.

さらに、凸部64a,64b側壁部にのみ電荷捕獲膜66bを形成することができるので、電荷捕獲領域の位置制御を、より正確に行うことが可能になる。
次に、第11の実施の形態について説明する。ただし、第11の実施の形態においては、第6の実施の形態における図15(a)に示した工程までは同様に行われる。これ以降の工程について、以下に説明する。
Furthermore, since the charge trapping film 66b can be formed only on the side walls of the convex portions 64a and 64b, the position control of the charge trapping region can be performed more accurately.
Next, an eleventh embodiment will be described. However, in the eleventh embodiment, the processes up to the step shown in FIG. 15A in the sixth embodiment are similarly performed. The subsequent steps will be described below.

図22は第11の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は溝形成工程、(b)はゲート絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。なお、図22において、図15に示した構成要素と同一の要素については同一の符号を付してある。   FIGS. 22A and 22B are explanatory views of the method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory according to the eleventh embodiment, in which FIG. 22A is a groove forming step, FIG. 22B is a gate insulating film forming step, and FIG. It is a schematic sectional drawing in each process of. In FIG. 22, the same components as those shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals.

まず、図15(a)に示した不純物拡散層62の形成後、公知のフォトリソグラフィ法とエッチング法により、図22(a)に示すように、p型シリコン半導体基板65に、その内部に向かって幅が狭くなるような断面台形状の溝113を形成する。   First, after the formation of the impurity diffusion layer 62 shown in FIG. 15A, the p-type silicon semiconductor substrate 65 is moved inward by a known photolithography method and etching method as shown in FIG. 22A. Thus, a trapezoidal groove 113 having a narrow width is formed.

このような溝113の形成は、例えば、フォトリソグラフィ工程において、フォトレジストを台形状に加工した後、異方性ドライエッチングを行えばよい。
以降の工程は第6の実施の形態と同様、まず、図22(b)に示すように、第1絶縁膜66a、電荷捕獲膜66bおよび第2絶縁膜66cからなる3層構造のゲート絶縁膜66を形成する。次いで、図22(c)に示すように、CVD法により、全面に多結晶シリコン膜およびタングステンシリサイド膜を形成してポリサイド層61aを形成する。そして、ポリサイド層61aを加工した後、活性化熱処理を行い、不純物拡散層62a,62bを形成する。最後に、図示しないコンタクト孔の開口、メタル配線の形成などを行う。
For example, the groove 113 may be formed by performing anisotropic dry etching after processing the photoresist into a trapezoidal shape in a photolithography process.
The subsequent steps are the same as in the sixth embodiment. First, as shown in FIG. 22B, the gate insulating film having a three-layer structure including the first insulating film 66a, the charge trapping film 66b, and the second insulating film 66c. 66 is formed. Next, as shown in FIG. 22C, a polycide layer 61a is formed by forming a polycrystalline silicon film and a tungsten silicide film on the entire surface by CVD. Then, after the polycide layer 61a is processed, activation heat treatment is performed to form impurity diffusion layers 62a and 62b. Finally, opening of contact holes (not shown), formation of metal wirings, and the like are performed.

このように形成された不揮発性半導体メモリでは、溝113の側壁の傾斜を任意に設定することができるので、ポリサイド層61aから形成されるゲート電極の加工マージンが広がり、高歩留まりで信頼性の高い不揮発性半導体メモリを製造できる。   In the nonvolatile semiconductor memory formed in this way, since the inclination of the sidewall of the groove 113 can be arbitrarily set, the processing margin of the gate electrode formed from the polycide layer 61a is widened, and the yield is high and the reliability is high. A nonvolatile semiconductor memory can be manufactured.

さらに、溝の側壁を垂直にした場合には、ポリサイド層のエッチングにおいて、その側壁部にエッチング残渣が生じてしまうことがある。しかし、この溝113のようにその側壁を傾斜させることにより、このような問題を回避することができる。   Further, when the side wall of the groove is made vertical, an etching residue may be generated on the side wall portion in the etching of the polycide layer. However, such a problem can be avoided by inclining the side wall like the groove 113.

以上、第7から第11の実施の形態で説明したように、不揮発性半導体メモリのチャネル領域を凹状にし、電荷捕獲領域を凸部14側壁部のゲート絶縁膜16内に形成することで、実効的なチャネル長が確保される。したがって、素子の微細化が容易で、信頼性の高い不揮発性半導体メモリを得ることができる。   As described above in the seventh to eleventh embodiments, the channel region of the nonvolatile semiconductor memory is made concave, and the charge trapping region is formed in the gate insulating film 16 on the side wall of the convex portion 14. Channel length is ensured. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable nonvolatile semiconductor memory in which element miniaturization is easy.

さらに、不純物拡散層62a,62bを、凹部を形成している2つの凸部64a,64bに形成するので、活性化熱処理における、注入した不純物の横方向への広がりが防止される。これにより、不純物拡散層62a,62bを精度良く形成でき、不揮発性半導体メモリの信頼性向上が図られる。   Further, since the impurity diffusion layers 62a and 62b are formed on the two convex portions 64a and 64b forming the concave portions, the lateral expansion of the implanted impurities in the activation heat treatment is prevented. Thereby, the impurity diffusion layers 62a and 62b can be formed with high accuracy, and the reliability of the nonvolatile semiconductor memory can be improved.

なお、以上の説明においては、電荷捕獲膜16b,66bとしてシリコン窒化膜を形成する構成としたが、これは、電子の捕獲が可能な他の材質で構成してもよい。また、ゲート絶縁膜16,66の構造も、上記の3層構造のほか、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との2層構造、シリコン窒化膜のみの1層構造など、電子の捕獲が可能な膜を含んだ構造とすることができる。   In the above description, the silicon nitride film is formed as the charge trapping films 16b and 66b. However, this may be made of other materials capable of capturing electrons. In addition to the above three-layer structure, the gate insulating films 16 and 66 have a structure capable of capturing electrons, such as a two-layer structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film, or a one-layer structure of only a silicon nitride film. It can be set as the structure containing.

(付記1) 半導体基板とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜内に電子を捕獲する電荷捕獲領域を有する不揮発性半導体メモリにおいて、
凸部を有する半導体基板上に形成されて、前記凸部の側壁部に電荷捕獲領域が形成されるゲート絶縁膜を有することを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
(Supplementary Note 1) In a nonvolatile semiconductor memory having a charge trapping region for trapping electrons in a gate insulating film formed between a semiconductor substrate and a gate electrode,
A non-volatile semiconductor memory comprising a gate insulating film formed on a semiconductor substrate having a projecting portion and having a charge trapping region formed on a side wall portion of the projecting portion.

(付記2) 前記ゲート絶縁膜は、シリコン窒化膜を含むことを特徴とする付記1記載の不揮発性半導体メモリ。
(付記3) 前記半導体基板の前記凸部を形成している溝の底面部に、ソースまたはドレインとなる不純物拡散層を有することを特徴とする付記1記載の不揮発性半導体メモリ。
(Supplementary note 2) The nonvolatile semiconductor memory according to supplementary note 1, wherein the gate insulating film includes a silicon nitride film.
(Additional remark 3) The non-volatile semiconductor memory of Additional remark 1 characterized by having the impurity diffusion layer used as a source or a drain in the bottom face part of the groove | channel which forms the said convex part of the said semiconductor substrate.

(付記4) 前記半導体基板の前記凸部に、ソースまたはドレインとなる不純物拡散層を有することを特徴とする付記1記載の不揮発性半導体メモリ。
(付記5) 前記凸部の上面部の前記ゲート絶縁膜の膜厚および/または前記凸部を形成している溝の底面部の前記ゲート絶縁膜の膜厚が、前記凸部の側壁部の前記ゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く形成されていることを特徴とする付記1記載の不揮発性半導体メモリ。
(Supplementary note 4) The nonvolatile semiconductor memory according to supplementary note 1, wherein an impurity diffusion layer serving as a source or a drain is provided on the convex portion of the semiconductor substrate.
(Supplementary Note 5) The film thickness of the gate insulating film on the upper surface portion of the convex portion and / or the film thickness of the gate insulating film on the bottom surface portion of the groove forming the convex portion is the thickness of the side wall portion of the convex portion. The nonvolatile semiconductor memory according to appendix 1, wherein the nonvolatile semiconductor memory is formed thicker than the gate insulating film.

(付記6) 前記凸部の側壁部の前記ゲート絶縁膜における電荷捕獲密度が、前記凸部の上面部の前記ゲート絶縁膜の電荷捕獲密度および/または前記凸部を形成している溝の底面部の前記ゲート絶縁膜の電荷捕獲密度よりも高くなるようにしたことを特徴とする付記1記載の不揮発性半導体メモリ。   (Supplementary Note 6) The charge trapping density in the gate insulating film on the side wall portion of the convex portion is equal to the charge trapping density of the gate insulating film on the upper surface portion of the convex portion and / or the bottom surface of the groove forming the convex portion. The nonvolatile semiconductor memory according to appendix 1, wherein the charge trapping density of the gate insulating film is higher than that of the gate insulating film.

(付記7) 半導体基板とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜内に電子を捕獲する電荷捕獲領域を有する不揮発性半導体メモリの製造方法において、
第1導電型の半導体基板に溝を形成し、
形成された前記溝の底面部に第2導電型の不純物拡散層を形成し、
前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に、電荷捕獲領域が形成される電荷捕獲膜を含むゲート絶縁膜を形成することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Supplementary Note 7) In a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory having a charge trapping region for trapping electrons in a gate insulating film formed between a semiconductor substrate and a gate electrode,
Forming a groove in the semiconductor substrate of the first conductivity type;
Forming a second conductivity type impurity diffusion layer on the bottom surface of the formed groove;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory, comprising: forming a gate insulating film including a charge trapping film in which a charge trapping region is formed on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed.

(付記8) 前記半導体基板に前記溝を形成する際には、前記半導体基板上に第3絶縁膜を形成した後に、前記溝を形成することを特徴とする付記7記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。   (Supplementary note 8) The nonvolatile semiconductor memory according to supplementary note 7, wherein when the groove is formed in the semiconductor substrate, the groove is formed after a third insulating film is formed on the semiconductor substrate. Production method.

(付記9) 前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に、前記電荷捕獲領域が形成される前記電荷捕獲膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成する際には、
前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に第1絶縁膜を形成し、
形成された前記第1絶縁膜上に前記電荷捕獲膜を形成し、
前記半導体基板の前記溝によって形成される凸部の上面部に形成されている前記第1絶縁膜と前記電荷捕獲膜とを除去した後、
前記凸部の上面部に第4絶縁膜を形成することを特徴とする付記7記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Supplementary Note 9) When forming the gate insulating film including the charge trapping film in which the charge trapping region is formed on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed,
Forming a first insulating film on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed;
Forming the charge trapping film on the formed first insulating film;
After removing the first insulating film and the charge trapping film formed on the upper surface portion of the convex portion formed by the groove of the semiconductor substrate,
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to appendix 7, wherein a fourth insulating film is formed on an upper surface portion of the convex portion.

(付記10) 前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に、前記電荷捕獲領域が形成される前記電荷捕獲膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成した後、
前記溝の底面部の前記ゲート絶縁膜と前記溝によって形成される凸部の上面部の前記ゲート絶縁膜とを除去し、
前記ゲート絶縁膜が除去された前記半導体基板上に第4絶縁膜を形成することを特徴とする付記7記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Supplementary Note 10) After forming the gate insulating film including the charge trapping film in which the charge trapping region is formed on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed,
Removing the gate insulating film on the bottom surface of the groove and the gate insulating film on the top surface of the convex portion formed by the groove;
8. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to appendix 7, wherein a fourth insulating film is formed on the semiconductor substrate from which the gate insulating film has been removed.

(付記11) 前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に、前記電荷捕獲領域が形成される前記電荷捕獲膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成した後、
前記溝の底面部の前記ゲート絶縁膜を除去し、
前記ゲート絶縁膜が除去された前記半導体基板上に第4絶縁膜を形成することを特徴とする付記8記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Appendix 11) After forming the gate insulating film including the charge trapping film in which the charge trapping region is formed on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed,
Removing the gate insulating film on the bottom of the trench;
9. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to appendix 8, wherein a fourth insulating film is formed on the semiconductor substrate from which the gate insulating film has been removed.

(付記12) 半導体基板とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜内に電子を捕獲する電荷捕獲領域を有する不揮発性半導体メモリの製造方法において、
第1導電型の半導体基板に第2導電型の不純物拡散層を形成し、
前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板に溝を形成し、
前記溝が形成された前記半導体基板上に、電荷捕獲領域が形成される電荷捕獲膜を含むゲート絶縁膜を形成することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Additional remark 12) In the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory which has an electric charge capture | acquisition area | region which captures an electron in the gate insulating film formed between the semiconductor substrate and the gate electrode,
Forming a second conductivity type impurity diffusion layer on the first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a groove in the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory, comprising: forming a gate insulating film including a charge trapping film in which a charge trapping region is formed on the semiconductor substrate in which the trench is formed.

(付記13) 前記半導体基板に前記溝を形成する際には、前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に第3絶縁膜を形成した後に、前記溝を形成することを特徴とする付記12記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。   (Additional remark 13) When forming the said groove | channel on the said semiconductor substrate, after forming a 3rd insulating film on the said semiconductor substrate in which the said impurity diffusion layer was formed, the said groove | channel is formed, It is characterized by the above-mentioned. 12. A method for producing a nonvolatile semiconductor memory according to 12.

(付記14) 前記溝が形成された前記半導体基板上に、前記電荷捕獲領域が形成される前記電荷捕獲膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成する際には、
前記溝が形成された前記半導体基板上に第1絶縁膜を形成し、
形成された前記第1絶縁膜上に前記電荷捕獲膜を形成し、
前記溝によって形成される凸部の上面部に形成されている前記第1絶縁膜と前記電荷捕獲膜とを除去した後、
前記凸部の上面部に第4絶縁膜を形成することを特徴とする付記12記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Supplementary Note 14) When forming the gate insulating film including the charge trapping film in which the charge trapping region is formed on the semiconductor substrate in which the trench is formed,
Forming a first insulating film on the semiconductor substrate in which the groove is formed;
Forming the charge trapping film on the formed first insulating film;
After removing the first insulating film and the charge trapping film formed on the upper surface portion of the convex portion formed by the groove,
14. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to appendix 12, wherein a fourth insulating film is formed on an upper surface portion of the convex portion.

(付記15) 前記溝が形成された前記半導体基板上に、前記電荷捕獲領域が形成される前記電荷捕獲膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成した後、
前記溝の底面部の前記ゲート絶縁膜と前記溝によって形成される凸部の上面部の前記ゲート絶縁膜とを除去し、
前記ゲート絶縁膜が除去された前記半導体基板上に第4絶縁膜を形成することを特徴とする付記12記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Supplementary Note 15) After forming the gate insulating film including the charge trapping film in which the charge trapping region is formed on the semiconductor substrate in which the trench is formed,
Removing the gate insulating film on the bottom surface of the groove and the gate insulating film on the top surface of the convex portion formed by the groove;
14. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to appendix 12, wherein a fourth insulating film is formed on the semiconductor substrate from which the gate insulating film has been removed.

(付記16) 前記溝が形成された前記半導体基板上に、前記電荷捕獲領域が形成される前記電荷捕獲膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成した後、
前記溝の底面部の前記ゲート絶縁膜を除去し、
前記ゲート絶縁膜が除去された前記半導体基板上に第4絶縁膜を形成することを特徴とする付記13記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。
(Supplementary Note 16) After forming the gate insulating film including the charge trapping film in which the charge trapping region is formed on the semiconductor substrate in which the trench is formed,
Removing the gate insulating film on the bottom of the trench;
14. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to appendix 13, wherein a fourth insulating film is formed on the semiconductor substrate from which the gate insulating film has been removed.

(付記17) 前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板に前記溝を形成する際には、前記溝を前記半導体基板内部に向かって幅が狭くなるように形成することを特徴とする付記12記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。   (Additional remark 17) When forming the said groove | channel in the said semiconductor substrate in which the said impurity diffusion layer was formed, the said groove | channel is formed so that a width | variety may become narrow toward the said semiconductor substrate inside. The manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of description.

第1の実施の形態の不揮発性半導体メモリの平面図である。1 is a plan view of a nonvolatile semiconductor memory according to a first embodiment. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図1のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 不揮発性半導体メモリの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of a non-volatile semiconductor memory. 第1の実施の形態の不揮発性半導体メモリの動作説明図であって、(a)は書き込み動作、(b)は読み出し動作、(c)は消去動作を説明する図である。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment, where (a) illustrates a write operation, (b) illustrates a read operation, and (c) illustrates an erase operation. 第1の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は第1のイオン注入工程、(b)は凸部形成工程、(c)は第2のイオン注入工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 1st Embodiment, (a) is a 1st ion implantation process, (b) is a convex part formation process, (c) is 2nd ion implantation. It is a schematic sectional drawing in each process of a process. 第1の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は不純物拡散層形成工程、(b)はゲート絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 1st Embodiment, (a) is an impurity diffusion layer formation process, (b) is a gate insulating film formation process, (c) is a polycide layer formation process. It is a schematic sectional drawing in each process. 第2の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は不純物拡散層形成工程、(b)はゲート絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 2nd Embodiment, (a) is an impurity diffusion layer formation process, (b) is a gate insulating film formation process, (c) is a polycide layer formation process. It is a schematic sectional drawing in each process. 第3の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は第1絶縁膜および電荷捕獲膜形成工程、(b)は酸化膜形成工程、(c)は第1の酸化膜除去工程、(d)は電荷捕獲膜除去工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 3rd Embodiment, (a) is a 1st insulating film and charge trap film formation process, (b) is an oxide film formation process, (c) is the 1st. FIG. 1D is a schematic cross-sectional view in each step of the charge trapping film removing step. 第3の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は第2の酸化膜除去工程、(b)はゲート絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 3rd Embodiment, (a) is a 2nd oxide film removal process, (b) is a gate insulating film formation process, (c) is polycide layer formation. It is a schematic sectional drawing in each process of a process. 第4の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 4th Embodiment, (a) is a gate insulating film removal process, (b) is an upper surface part insulating film and bottom surface part insulating film formation process, (c). These are schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. 第5の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 5th Embodiment, (a) is a gate insulating film removal process, (b) is an upper surface part insulating film and bottom surface part insulating film formation process, (c). These are schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. 第6の実施の形態の不揮発性半導体メモリの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the non-volatile semiconductor memory of 6th Embodiment. 第6の実施の形態の不揮発性半導体メモリの動作説明図であって、(a)は書き込み動作、(b)は読み出し動作、(c)は消去動作を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of a nonvolatile semiconductor memory according to a sixth embodiment, where (a) illustrates a write operation, (b) illustrates a read operation, and (c) illustrates an erase operation. 第6の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は不純物拡散層形成工程、(b)は凸部形成工程、(c)はイオン注入工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 6th Embodiment, (a) is an impurity diffusion layer formation process, (b) is a convex part formation process, (c) is each process of an ion implantation process. FIG. 第6の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜形成工程、(b)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 6th Embodiment, (a) is a gate insulating film formation process, (b) is a schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. 第7の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は不純物拡散層および上面部絶縁膜形成工程、(b)は凸部形成工程、(c)はゲート絶縁膜形成工程、(d)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 7th Embodiment, (a) is an impurity diffusion layer and an upper surface part insulating film formation process, (b) is a convex part formation process, (c) is a gate. (D) is a schematic sectional view in each step of the polycide layer forming step. 第8の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は第1絶縁膜および電荷捕獲膜形成工程、(b)は酸化膜形成工程、(c)は第1の酸化膜除去工程、(d)は電荷捕獲膜除去工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 8th Embodiment, (a) is a 1st insulating film and charge trap film formation process, (b) is an oxide film formation process, (c) is the 1st. FIG. 1D is a schematic cross-sectional view in each step of the charge trapping film removal step. 第8の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は第2の酸化膜除去工程、(b)はゲート絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 8th Embodiment, (a) is a 2nd oxide film removal process, (b) is a gate insulating film formation process, (c) is polycide layer formation. It is a schematic sectional drawing in each process of a process. 第9の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 9th Embodiment, (a) is a gate insulating film removal process, (b) is an upper surface part insulating film and bottom surface part insulating film formation process, (c). These are schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. 第10の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)はゲート絶縁膜除去工程、(b)は上面部絶縁膜および底面部絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 10th Embodiment, (a) is a gate insulating film removal process, (b) is an upper surface part insulating film and bottom surface part insulating film formation process, (c). These are schematic sectional drawing in each process of a polycide layer formation process. 第11の実施の形態の不揮発性半導体メモリの製造方法の説明図であって、(a)は溝形成工程、(b)はゲート絶縁膜形成工程、(c)はポリサイド層形成工程の各工程における概略断面図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory of 11th Embodiment, (a) is a groove | channel formation process, (b) is a gate insulating film formation process, (c) is each process of a polycide layer formation process FIG. 従来の不揮発性半導体メモリの構成例を示す図であって、(a)は書き込み動作、(b)は読み出し動作の各動作状態における概略断面図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional non-volatile semiconductor memory, (a) is write-in operation | movement, (b) is a schematic sectional drawing in each operation state of read-out operation | movement. 微細化された不揮発性半導体メモリの構成例を示す図であって、(a)は反転層が部分的に消失した状態、(b)はビット領域の位置にずれが生じた状態をそれぞれ示している。FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a configuration example of a miniaturized nonvolatile semiconductor memory, in which FIG. 1A illustrates a state in which an inversion layer is partially lost, and FIG. Yes.

符号の説明Explanation of symbols

10,60 不揮発性半導体メモリ
11,61 ゲート電極
11a,61a ポリサイド層
12a,12b,62,62a,62b 不純物拡散層
13a,13b,63,113 溝
14,64a,64b 凸部
15,65 p型シリコン半導体基板
16,66 ゲート絶縁膜
16a,66a 第1絶縁膜
16b,66b 電荷捕獲膜
16c,66c 第2絶縁膜
17a,67a レフトビット領域
17b,67b ライトビット領域
18a,18b,68a,68b 反転層
19,69 フォトレジスト
21,32,41,51,71,71a,71b,82a,82b,91a,91b,101a,101b 上面部絶縁膜
31,81 酸化膜
42a,42b,52a,52b,92,102 底面部絶縁膜
10, 60 Nonvolatile semiconductor memory 11, 61 Gate electrode 11a, 61a Polycide layer 12a, 12b, 62, 62a, 62b Impurity diffusion layer 13a, 13b, 63, 113 Groove 14, 64a, 64b Protrusion 15, 65 p-type silicon Semiconductor substrate 16, 66 Gate insulating film 16a, 66a First insulating film 16b, 66b Charge trapping film 16c, 66c Second insulating film 17a, 67a Left bit region 17b, 67b Right bit region 18a, 18b, 68a, 68b Inversion layer 19 , 69 photoresist 21, 32, 41, 51, 71, 71a, 71b, 82a, 82b, 91a, 91b, 101a, 101b upper surface insulating film 31, 81 oxide film 42a, 42b, 52a, 52b, 92, 102 bottom surface Insulation film

Claims (3)

半導体基板とゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜内に電荷捕獲領域を有する不揮発性半導体メモリの製造方法において、
第1導電型の半導体基板に溝を形成し、
形成された前記溝の底面部に第2導電型の不純物拡散層を形成し、
前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に、電荷捕獲領域が形成される電荷捕獲膜を含むゲート絶縁膜を形成することを特徴とする不揮発性半導体メモリの製造方法。
In a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory having a charge trapping region in a gate insulating film formed between a semiconductor substrate and a gate electrode,
Forming a groove in the semiconductor substrate of the first conductivity type;
Forming a second conductivity type impurity diffusion layer on the bottom surface of the formed groove;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory, comprising: forming a gate insulating film including a charge trapping film in which a charge trapping region is formed on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed.
前記半導体基板に前記溝を形成する際には、前記半導体基板上に第3絶縁膜を形成した後に、前記溝を形成することを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。   2. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein when forming the groove in the semiconductor substrate, the groove is formed after forming a third insulating film on the semiconductor substrate. 前記不純物拡散層が形成された前記半導体基板上に、前記電荷捕獲領域が形成される前記電荷捕獲膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成した後、
前記溝の底面部の前記ゲート絶縁膜と前記溝によって形成される凸部の上面部の前記ゲート絶縁膜とを除去し、
前記ゲート絶縁膜が除去された前記半導体基板上に第4絶縁膜を形成することを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリの製造方法。
After forming the gate insulating film including the charge trapping film in which the charge trapping region is formed on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed,
Removing the gate insulating film on the bottom surface of the groove and the gate insulating film on the top surface of the convex portion formed by the groove;
2. The method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein a fourth insulating film is formed on the semiconductor substrate from which the gate insulating film has been removed.
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