JP2007165856A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】不揮発性半導体記憶装置の高集積化,高耐圧化,高速化,加工容易性を同時に実現する。
【解決手段】トンネル絶縁膜上のフローティングゲート電極層,ゲート間絶縁膜,第1,及び第2コントロールゲート電極層及び金属シリサイド膜を備えるメモリセルトランジスタと、高電圧用ゲート絶縁膜21上の高電圧用ゲート電極層51,一部分を開口したゲート間絶縁膜25,第1,及び第2コントロールゲート電極層48,46及び金属シリサイド膜53を備える高電圧トランジスタと、トンネル絶縁膜20上のフローティングゲート電極層50,一部分を開口したゲート間絶縁膜25,第1,及び第2コントロールゲート電極層48,46及び金属シリサイド膜53を備える低電圧トランジスタと、メモリセルトランジスタ,高電圧トランジスタ及び低電圧トランジスタのソース・ドレイン領域上に直接、配置されるライナー絶縁膜27とを備える不揮発性半導体記憶装置。
【選択図】図32

Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、フラッシュメモリに用いる不揮発性半導体記憶装置に関する。
従来、不揮発性半導体記憶装置としては、例えば、データの書き込み・消去を電気的に行うプログラム可能なリード・オンリ・メモリ(EEPROM)が知られている。このEEPROMでは、特にNAND型の場合では、互いに交差する行方向のワード線と列方向のビット線との交点にそれぞれメモリセルが配置されて、メモリセルアレイが構成されている。メモリセルには、通常、例えば、フローティングゲートとコントロールゲートとを積層してなる積層ゲート構造のMOSトランジスタが用いられる。
NAND型フラッシュメモリは、メモリセルトランジスタが、複数個直列に接続されて、NANDストリングを形成し、そのNANDストリングの両側に選択トランジスタが配置された構造を有する。また、メモリセルの素子活性領域に対して素子分離領域が並行して配置されメモリセルアレイを構成している。
従来のフラッシュEEPROM等の不揮発性半導体記憶装置においては、メモリセルアレイ領域に対する書き込み電圧、中間電圧、消去電圧等の高電圧パルスを供給するために、高電圧回路領域が必要である。一方、通常の低電圧、高速性能の要求される低電圧回路領域も存在する。
しかしながら、低電圧回路領域においては、トランジスタの駆動能力を上昇させ、より高速性能を有するトランジスタを用いた方が有利となる。特に、低電源電圧動作の可能なフラッシュEEPROMの低電圧回路領域においては、トランジスタの駆動能力を確保することが課題となる。一方、メモリセルアレイの大容量化に伴って、メモリセル領域のワード線の抵抗を下げることによって書き込み速度、読み出し速度の向上を得ることが重要な課題となっている。NAND型フラッシュメモリにおいて、大容量化にともなうワード線の遅延の回避や高速化を実現する為の技術として、ワード線に金属シリサイド膜を形成することが一つの手段として上げられる。
低電圧回路領域においては、駆動能力を上昇させ、より高速性能を有するトランジスタを得る必要がある。また大容量のメモリセルアレイにおいて、メモリセル領域のワード線の抵抗を下げて書き込み速度、読み出し速度の向上を得るためには、ゲートや拡散層に金属サリサイド膜を形成することが一つの方法である。
しかしながら、フラッシュEEPROM等の不揮発性半導体記憶装置においては、CMOSロジック同様、全回路領域のゲートや拡散層に金属サリサイド膜を形成した場合、
書き込み電圧Vpgm 及び消去電圧Verase等の15V以上の高電圧を発生するために配置された高電圧回路領域内のトランジスタでは、接合リークの増大や接合耐圧、表面耐圧の劣化を回避することが課題となる。又、抵抗素子の抵抗が下がり、素子面積が増えることや高電圧系の周辺回路トランジスタのゲート耐圧の劣化が懸念される。その解決策として、領域を選択した金属サリサイド膜を形成する手法が挙げられるが、その場合、金属サリサイド膜の有無による加工の困難性が増加する。
特にNAND型の場合は、ANDやNORに比べて高電圧を必要とするため、接合リークや接合耐圧の問題が顕著になる。
コントロールゲート上にワード線方向に延在する溝を設け、層間絶縁膜上に金属配線を形成し、溝に金属配線を埋め込み、ポリサイドワード線抵抗を低抵抗化することによって、製造工程を複雑化することなく、ワード線を低抵抗化し、メモリの読み出し時間を短縮できる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法については、既に開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
メモリセルトランジスタの不純物拡散層の上面にシリサイド層を形成することなく、ゲート電極上にシリサイド層を形成し、ロジック領域上のゲート電極及び拡散層上にシリサイド層を形成して、高速動作化を図る半導体記憶装置及びその製造方法については、既に開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
又、メモリセルトランジスタと周辺トランジスタの両拡散層及び周辺トランジスタのゲート電極上には、金属シリサイド層が形成されていると共に、メモリセルトランジスタが、セルフアラインコンタクト構造を有することになるので、周辺トランジスタの低抵抗化を確保しつつセルサイズの面積を縮小することができる不揮発性半導体記憶装置のも提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開2000−100975号公報 特開2003−347511号公報 特開2002−217319号公報
本発明は、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現する不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
本発明の一態様によれば、(イ)第1のソース・ドレイン領域,第1のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第1のトンネル絶縁膜,第1のトンネル絶縁膜上の第1フローティングゲート電極層,第1フローティングゲート電極層上の第1のゲート間絶縁膜,第1のゲート間絶縁膜上の第1コントロールゲート電極層,第1コントロールゲート電極層上の第2コントロールゲート電極層,第2コントロールゲート電極層と電気的に接触する第1の金属シリサイド膜を備えるメモリセルトランジスタを含むセルアレイ領域と、(ロ)セルアレイ領域の周辺に配置され、第2のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の高電圧用ゲート絶縁膜,高電圧用ゲート絶縁膜上の高電圧用ゲート電極層,高電圧用ゲート電極層上の一部分を開口した第2のゲート間絶縁膜,第2のゲート間絶縁膜上の第3コントロールゲート電極層,第3コントロールゲート電極層上の第4コントロールゲート電極層,第4コントロールゲート電極層と電気的に接触する第2の金属シリサイド膜を備える高電圧トランジスタを含む高電圧回路領域と、(ハ)セルアレイ領域の周辺の高電圧回路領域とは異なる位置に配置され,第3のソース・ドレイン領域,第3のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第2のトンネル絶縁膜,第2のトンネル絶縁膜上の第2フローティングゲート電極層,第2フローティングゲート電極層上の一部分を開口した第3のゲート間絶縁膜,第3のゲート間絶縁膜上の第5コントロールゲート電極層,第5コントロールゲート電極層上の第6コントロールゲート電極層,第6コントロールゲート電極層と電気的に接触する第3の金属シリサイド膜を備える低電圧トランジスタを含む低電圧回路領域と、(ニ)第1のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域及び第3のソース・ドレイン領域上に直接、配置されるライナー絶縁膜とを備える不揮発性半導体記憶装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、(イ)第1のソース・ドレイン領域,第1のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第1のトンネル絶縁膜,第1のトンネル絶縁膜上の第1フローティングゲート電極層,第1フローティングゲート電極層上の第1のゲート間絶縁膜,第1のゲート間絶縁膜上の第1コントロールゲート電極層,第1のコントロールゲート電極層上の第2コントロールゲート電極層,第2コントロールゲート電極層と電気的に接触する第1の金属シリサイド膜を備えるメモリセルトランジスタを含むセルアレイ領域と、(ロ)前記セルアレイ領域の周辺部において、前記第1のソース・ドレイン領域が配置される半導体基板表面より低い凹部半導体表面上に配置され,第2のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の高電圧用ゲート絶縁膜,高電圧用ゲート絶縁膜上の第2フローティングゲート電極層,第2フローティングゲート電極層上の一部分を開口した第2のゲート間絶縁膜,第2のゲート間絶縁膜上の第3コントロールゲート電極層,第3コントロールゲート電極層上の第4コントロールゲート電極層,第4コントロールゲート電極層と電気的に接触する第2の金属シリサイド膜を備える高電圧トランジスタを含む高電圧回路領域と、(ハ)セルアレイ領域の周辺の高電圧回路領域とは異なる位置に配置され,第3のソース・ドレイン領域,第3のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第2のトンネル絶縁膜,第2のトンネル絶縁膜上の第3フローティングゲート電極層,第3フローティングゲート電極層上の一部分を開口した第3のゲート間絶縁膜,第3のゲート間絶縁膜上の第5コントロールゲート電極層,第5コントロールゲート電極層上の第6コントロールゲート電極層,第6コントロールゲート電極層と電気的に接触する第3の金属シリサイド膜を備える低電圧トランジスタを含む低電圧回路領域と、(ニ)第1のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域及び第3のソース・ドレイン領域上に直接配置されるライナー絶縁膜とを備え、(ホ)高電圧用ゲート絶縁膜の厚さは第1乃至第2のトンネル絶縁膜の厚さよりも厚く、かつ高電圧用ゲート絶縁膜の表面と第1乃至第2のトンネル絶縁膜の表面は平坦化されている不揮発性半導体記憶装置が提供される。
本発明の不揮発性半導体記憶装置によれば、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
次に、図面を参照して、本発明の第1乃至第6の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第1乃至第6の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
NAND型不揮発性半導体記憶装置の形成プロセスにおいては、素子分離領域(STI)形成前にすべてのゲート絶縁膜を形成する「全素子ゲート先作り」工程がある。「全素子ゲート先作り」工程では、低電圧回路領域のゲート絶縁膜は、セルアレイ領域のゲート絶縁膜と同じ膜厚になるため、製造工程が簡単になるという利点がある。一方、セルアレイ領域に対して周辺部を構成する低電圧回路領域および高電圧回路領域のゲート絶縁膜(トンネル酸化膜)を独立に形成することができる「後作り」工程がある。「後作り」工程においては、素子分離領域を周辺低電圧回路領域および高電圧回路領域のゲート絶縁膜を後から独立にゲート絶縁膜の厚さを調整しつつ形成することができる。特に、低電圧回路領域のトランジスタのゲート絶縁膜をメモリセルトランジスタのゲート絶縁膜よりも薄く、極めて薄く形成することができる。このことからトランジスタとしての相互コンダクタンスgmを高めることができ駆動能力の優れたトランジスタを形成することができるという利点がある。
本発明の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、素子分離領域(STI)形成前にすべてのゲート絶縁膜を形成する「全素子ゲート先作り」工程に相当する。
本発明の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、ワード線と各種素子のゲート電極層に金属シリサイド膜を形成することで、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
[第1の実施の形態]
(全体平面パターンブロック構成)
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の模式的ブロック構成は、例えば、図64に示すように、半導体チップ110上に配置されたセルアレイ領域120と、高電圧回路領域90と、低電圧回路領域80と、低電圧回路と高電圧回路と抵抗素子領域との混在からなるその他の回路領域100とを備える。高電圧回路領域90はセルアレイ領域120に対して書き込み電圧Vpgm、消去電圧Verase等の電源電圧に比べて相対的に高い電圧パルスを印加するための回路である。低電圧回路領域80はCMOS等の論理回路であり、相対的に高速・低消費電力性能が要求される回路領域である。その他の回路領域100には、特に低電圧回路領域80及び高電圧回路領域90に設定される回路以外の低電圧回路と高電圧回路と基準電圧等を発生するための抵抗素子領域等が配置される。
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置においては、特にセルアレイ領域120と、高電圧回路領域90と、低電圧回路領域80が関係している。更に又、セルアレイ領域120とその他の回路領域100内における低電圧回路と高電圧回路と基準電圧等を発生するための抵抗素子領域も関係している。更に又、セルアレイ領域120と、高電圧回路領域90及び低電圧回路領域80と、その他の回路領域100内における、配線領域も関係している。
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の構成についてより詳細に説明すると、図65に示すように、メモリセルアレイ130と、データ選択線ドライバ42と、ロウデコーダ43と、アドレスバッファ47と、カラムデコーダ39と、センスアンプ/データレジスタ37と、データ入出力バッファ45と、基板電位制御回路44と、制御回路35と、Vpgm発生回路41aと、Vpass発生回路41bと、Vread発生回路41cと、Vref発生回路41dから構成される。
メモリセルアレイ130は、後述するように、不揮発性メモリセルと選択トランジスタを直列又は並列接続したメモリセルブロックがマトリックス状に配列されて構成される。このメモリセルアレイ130のデータ転送線のデータをセンスし、或いは書き込みデータを保持するためにセンスアンプ/データレジスタ46が設けられている。このセンスアンプ/データレジスタ46はデータラッチを兼ねており、例えばフリップフロップ回路を主体として構成される。このセンスアンプ/データレジスタ46は、データ入出力バッファ45に接続されている。これらの接続は、アドレスバッファ47からアドレス信号を受けるカラムデコーダ39の出力によって制御される。データ入出力バッファ45に加えられたデータを、メモリセルアレイ130に書き込み、及びメモリセルアレイ130に記憶されたデータを、データ入出力バッファ45に読み出し可能となっている。メモリセルアレイ130には、メモリセルエレメントの選択を行うため、具体的にはデータ選択線及びブロック選択線の制御をするために、アドレス選択回路からなるロウデコーダ43が設けられている。
基板電位制御回路44は、メモリセルアレイ130が形成されるp型半導体基板(又はp型ウェル領域)の電位を制御するために設けられており、特に消去時に10V以上の消去電圧に昇圧されるように構成されることが望ましい。更に、メモリセルアレイ130中の選択されたメモリセルトランジスタにデータ書き込みを行う際に、電源電圧よりも昇圧された書き込み電圧Vpgmを発生するためのVpgm発生回路41aが配置されている。このVpgm発生回路41aとは別に、データ書き込み時に非選択のメモリセルに与えられる書き込み用中間電圧Vpassを発生するためのVpass発生回路41b、及びデータ読み出し時に非選択のメモリセルに与えられる読み出し用中間電圧Vread発生回路41cも設けられている。これらは、書き込み、消去、及び読み出しの各状態で、必要な電圧出力がデータ選択線ドライバ42に加えられるように、制御回路35によって制御されている。
書き込み電圧Vpgmは6V以上30V以下の電圧であり、書き込み用中間電圧Vpassは3V以上15V以下の電圧である。また、読み出し用中間電圧Vreadは1V以上9V以下の電圧で、NAND型メモリセルアレイの場合、読み出し電流を十分確保し、リードディスターブを低下させるのには、書き込みしきい値上限よりも1V程度高い電圧が望ましい。データ選択線ドライバ42は、ロウデコーダ43の出力に従って、電圧出力を、書き込み又は読み出しが必要なメモリセルトランジスタのコントロールゲート電極や選択トランジスタのゲート電極に印加するスイッチ回路である。
高電圧回路領域90とは、図2のデータ選択線ドライバ42及びロウデコーダ43であり、低電圧回路領域80とは、センスアンプ/データレジスタ37やカラムデコーダ39である。また、高電圧トランジスタとは、高電圧回路領域90に用いられるトランジスタ、または、15V以上の電圧がかかるトランジスタであり、低電圧トランジスタとは、低電圧回路領域80に用いられるトランジスタ又は、15V未満の電圧がかかるトランジスタである。
(NAND型回路構成)
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイ130における模式的回路構成は、図66に示すように、NAND型メモリセルアレイの回路構成を備える。
NANDセルユニット132は、図66に詳細に示されているように、メモリセルトランジスタM0〜M15と、選択ゲートトランジスタSG1、SG2から構成される。選択ゲートトランジスタSG1のドレインは、ビット線コンタクトCBを介して、ビット線・・・BLj-1,BLj, BLj+1・・・に対して接続され、選択ゲートトランジスタSG2のソースは、ソース線コンタクトCSを介して、共通のソース線SLに接続されている。
各メモリセルトランジスタのnソース・ドレイン領域を介して複数個のメモリセルトランジスタM0〜M15がビット線BLj-1,BLj, BLj+1が延伸する方向に直列に接続され、両端部に選択ゲートトランジスタSG1,SG2が配置され、更にこれらの選択ゲートトランジスタSG1,SG2を介して、ビット線コンタクトCB及びソース線コンタクトCSに接続されている。結果として、1つのNANDセルユニット132が構成され、これらのNANDセルユニット132は、ビット線・・・BLj-1,BLj, BLj+1・・・に直交するワード線WL0,WL1,WL2,WL3,・・・,WL14,WL15が延伸する方向に複数並列に配置されている。
(素子構造)
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、図1,図33,図34及び図35(a),(b)に示すように、第1のソース・ドレイン拡散層34,第1のソース・ドレイン拡散層34間の半導体領域上の第1のトンネル絶縁膜20,第1のトンネル絶縁膜20上の第1フローティングゲート電極層50,第1フローティングゲート電極層50上の第1のゲート間絶縁膜25,第1のゲート間絶縁膜25上の第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上の第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46と電気的に接触する第1の金属シリサイド膜53を備えるメモリセルトランジスタを含むセルアレイ領域120と、セルアレイ領域120の周辺に配置され、第2のソース・ドレイン領域36又は38,第2のソース・ドレイン領域36又は38間の半導体領域上の高電圧用ゲート絶縁膜21,高電圧用ゲート絶縁膜21上の高電圧用ゲート電極層51,高電圧用ゲート電極層51上の一部分を開口した第2のゲート間絶縁膜25,第2のゲート間絶縁膜25上の第3コントロールゲート電極層48,第3コントロールゲート電極層48上の第4コントロールゲート電極層46,第4コントロールゲート電極層46と電気的に接触する第2の金属シリサイド膜53を備える高電圧トランジスタを含む高電圧回路領域90と、セルアレイ領域120の周辺の高電圧回路領域90とは異なる位置に配置され,第3のソース・ドレイン領域36又は38,第3のソース・ドレイン領域36又は38間の半導体領域上の第2のトンネル絶縁膜20,第2のトンネル絶縁膜20上の第2フローティングゲート電極層50,第2フローティングゲート電極層50上の一部分を開口した第3のゲート間絶縁膜25,第3のゲート間絶縁膜25上の第5コントロールゲート電極層48,第5コントロールゲート電極層48上の第6コントロールゲート電極層46,第6コントロールゲート電極層46と電気的に接触する第3の金属シリサイド膜53を備える低電圧トランジスタを含む低電圧回路領域80と、第1のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域及び第3のソース・ドレイン領域上に直接、配置されるライナー絶縁膜27とを備える。
或いは又、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、第1のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域及び第3のソース・ドレイン領域の上に、更に、ライナー絶縁膜27と一部分において接触するバリア絶縁膜29を備えていても良い。
或いは又、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置において、バリア絶縁膜29は、更に、第1の金属シリサイド膜53,第2の金属シリサイド膜53,第3の金属シリサイド膜53上に配置されていても良い。
或いは又、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置において、第1乃至第3のソース・ドレイン領域が配置される半導体基板表面からバリア絶縁膜29までの高さは、第1乃至第3のゲート間絶縁膜25までの高さよりも高く設定されていても良い。
第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、メモリトランジスタ、周辺の低電圧回路領域80及び高電圧回路領域90のトランジスタはいずれもスタックゲート構造を備える。
セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタは、例えば、図33,図34に示すように、半導体基板10と、半導体基板10内に形成されたnウェル領域14及びpウェル領域12と、半導体基板10上に配置されたトンネル絶縁膜20と、トンネル絶縁膜20上に配置されるフローティングゲート電極層50と、フローティングゲート電極層50上に配置されたゲート間絶縁膜25と、ゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。第2コントロールゲート電極層46はワード線に対応することから、金属シリサイド膜53はワード線を構成する。
更に、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタに隣接して形成される選択ゲートトランジスタは、フローティングゲート電極層50と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、選択ゲートトランジスタのゲート電極となり、ワード線に平行に配置される選択ゲート線を構成する。
高電圧回路領域(HV)90は、図35(a)に示すように、例えば、半導体基板10内に形成されたpウェル領域16及びnウェル領域18と、pウェル領域16内に形成されたnMOSトランジスタと、nウェル領域18内に形成されたpMOSトランジスタとを備える。高電圧回路領域90のnMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたpウェル領域16と、pウェル領域16上に配置された高電圧用ゲート絶縁膜21と、高電圧用ゲート絶縁膜21上に配置された高電圧用ゲート電極層51と、pウェル領域16の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるnソース/ドレイン領域36と、高電圧用ゲート電極層51上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。高電圧用ゲート電極層51と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、高電圧用ゲート電極層51,高電圧用ゲート電極層51に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、高電圧回路領域90のnMOS高電圧トランジスタのゲート電極となる。同様に、高電圧回路領域90のpMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたnウェル領域18と、nウェル領域18上に配置された高電圧用ゲート絶縁膜21と、高電圧用ゲート絶縁膜21上に配置された高電圧用ゲート電極層51と、nウェル領域18の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるpソース/ドレイン領域38と、高電圧用ゲート電極層51上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上
部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。高電圧用ゲート電極層51と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、高電圧用ゲート電極層51,高電圧用ゲート電極層51に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、高電圧回路領域90のpMOS高電圧トランジスタのゲート電極となる。
低電圧回路領域(LV)80は、図35(b)に示すように、例えば、半導体基板10内に形成されたpウェル領域16及びnウェル領域18と、pウェル領域16内に形成されたnMOSトランジスタと、nウェル領域18内に形成されたpMOSトランジスタとを備える。低電圧回路領域(LV)80のnMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたpウェル領域16と、pウェル領域16上に配置され,トンネル絶縁膜20と同時に形成されたゲート絶縁膜と、トンネル絶縁膜20上に配置されたフローティングゲート電極層50と、pウェル領域16の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるnソース/ドレイン領域36と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、低電圧回路領域(LV)80のnMOS高電圧トランジスタのゲート電極となる。同様に、低電圧回路領域(LV)80のpMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたnウェル領域18と、nウェル領域18上に配置され,トンネル絶縁膜20と同時に形成されたゲート絶縁膜と、トンネル絶縁膜20上に配置されたフローティングゲート電極層50と、nウェル領域18の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるpソース/ドレイン領域38と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロール
ゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、低電圧回路領域80のpMOS高電圧トランジスタのゲート電極となる。
(製造方法)
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイにおける模式的平面パターン構成は、図1に示すように、列方向に延伸する複数の活性領域AA1,AA2,AA3,AA4,AA5,AA6,AA7,AA8,…と、列方向に延伸し, 複数の活性領域AA1,AA2,AA3,AA4,AA5,AA6,AA7,AA8,…を互いに素子分離する素子分離領域(STI)と、行方向に延伸する複数のワード線WL0,WL1,WL2,WL3,…,WLn−3,WLn−2,WLn−1,WLnと、行方向に延伸する選択ゲート線SGS,SGDとを備える。選択ゲート線SGSは、SGDであっても良い。或いは又、選択ゲート線SGDは、SGSであっても良い。更に、選択ゲート線SGS,SGDは、複数本で構成されていても良い。
図1において、I−I線は、活性領域AA2上における列方向に沿う切断線を表し、II−II線は、活性領域AA3とAA4の間の素子分離領域上における列方向に沿う切断線を表し、III−III線は、選択ゲート線SGS,SGDの間における行方向に沿う切断線を表し、IV−IV線は、ワード線WLn上における行方向に沿う切断線を表し、V−V線は、ワード線WLn−1とWLn−2の間における行方向に沿う切断線を表す。
第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造工程を図1〜図35を参照しながら説明する。
(A−1)まず、図2(a),(b)、図3(a)〜図3(c)に示すように、セルアレイ領域120にイオン注入I/Iをしてpウェル領域12,nウェル領域14を形成し、同時に、図4(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)にイオン注入I/Iをして、pウェル領域16,nウェル領域18を形成した半導体基板10を用意する。
(A−2)次に、図2(a),(b)、図3(a)〜図3(c)、図4(a),(b)に示すように、半導体基板10を高温の酸化雰囲気中にさらし、半導体基板10上にトンネル絶縁膜20を成長させる。
(A−3)次に、トンネル絶縁膜20上にメモリセルトランジスタのフローティングゲート電極材となるフローティングゲート電極層50を堆積させた後に、フローティングゲート電極層50上にストッパ膜24を堆積させる。同時に、図4(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)においても、フローティングゲート電極層50を堆積させた後に、フローティングゲート電極層50上にストッパ膜24を堆積させる。ストッパ膜24は、化学的機械研磨(CMP)で表面を研磨し、平坦化するときにストッパとして作用する膜である。
(A−4)次に、図7(a)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)において、リソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて、ストッパ膜24及びフローティングゲート電極層50を除去する。
(A−5)次に、図7(a)に示すように、半導体基板10を高温の酸化雰囲気中にさらし、高電圧トランジスタ領域(HV)において、半導体基板10上に高電圧用ゲート絶縁膜21を成長させる。
(A−6)次に、図7(a)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)において、高電圧用ゲート絶縁膜21上にポリシリコン層等からなる高電圧用ゲート電極層51を形成し、高電圧用ゲート電極層51上にストッパ膜24を堆積する。
(A−7)次に、図5(a),(b)、図6(a)〜図6(c)、図7(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて、素子分離領域(STI)を形成する予定領域のストッパ膜24及びフローティングゲート電極層50,高電圧用ゲート電極層51を除去する。
(A−8)次に、図8(a),(b)、図9(a)〜図9(c)、図10(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、ドライエッチング技術を用いて、素子分離領域(STI)を形成する予定領域のトンネル絶縁膜20, 高電圧用ゲート絶縁膜21及び半導体基板10を、素子分離領域(STI)を形成する深さまで除去する。図8(a),(b)、図9(a)〜図6(c)、図10(a),(b)から明らかなように、半導体基板10のエッチング深さは、pウェル領域12,16又はnウェル領域18の接合深さよりも深く形成される。
(A−9)次に、図11(a),(b)、図12(a)〜図12(c)、図13(a),(b)に示すように、TEOS(テトラエトキシジシラン)等の絶縁膜を、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に堆積し、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)に形成されたエッチング溝を充填し、素子分離領域(STI)40を形成する。
(A−10)次に、デバイス表面全面に堆積されたTEOS(テトラエトキシジシラン)等の絶縁膜を、化学的機械研磨(CMP)で表面を研磨し、平坦化する。
(A−11)次に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面のストッパ膜24を除去する。
(A−12)次に、図11(a),(b)、図12(a)〜図12(c)、図13(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、ゲート間絶縁膜25を形成する。ゲート間絶縁膜25の材料としては、シリコン酸化膜,窒化膜,ONO膜,アルミナ膜等を用いることができる。
(A−13)次に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に形成されたゲート間絶縁膜25上に、ポリシリコン等で形成された第1コントロールゲート電極層48を堆積する。
(A−14)次に、図14(a),(b)、図15(a)〜図15(c)、図16(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第1コントロールゲート電極層48及びゲート間絶縁膜25を除去する。この工程によって、セルアレイ領域120でメモリセルトランジスタの選択ゲートトランジスタが配置される箇所の一部に、フローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続させるための開口部を形成する。同様に、高電圧トランジスタ領域(HV)において、高電圧用ゲート電極層51と、第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続させるための開口部を形成する。同様に、低電圧トランジスタ領域(LV)において、フローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続させるための開口部を形成する。
(A−15)次に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、ポリシリコン等で形成された第1コントロールゲート電極層48及び/或いは第2コントロールゲート電極層46を堆積する。同じ材料成分である第1コントロールゲート電極層48と第2コントロールゲート電極層46を2回に分けて堆積させるのは、ゲート間絶縁膜25上にリソグラフィをするためにレジストを堆積させるとゲート間絶縁膜25が汚染される懸念があるためである。そこで、第1コントロールゲート電極層48上にレジストを堆積させて、ゲート間絶縁膜25を加工して開口部を加工することでゲート間絶縁膜25の汚染を防ぐ。
(A−16)次に、図17(a),(b)、図18(a)〜図18(c)、図19(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第2コントロールゲート電極層46, 第1コントロールゲート電極層48,ゲート間絶縁膜25,フローティングゲート電極層50,トンネル絶縁膜20を除去する。同時に、図19(a)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第2コントロールゲート電極層46, 第1コントロールゲート電極層48,ゲート間絶縁膜25,高電圧用ゲート電極層51,高電圧用ゲート絶縁膜21を除去する。図17(a)に示すように、セルアレイ領域120にフローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続し,幅の広い選択ゲート線SGD,SGSが形成される。又、フローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46がゲート間絶縁膜25を介して積層するメモリセルトランジスタが形成される。
(A−17)次に、図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等の第V族の原子をイオン注入I/Iで打ち込み,熱処理工程により、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタのnソース/ドレイン拡散層34を形成する。
(A−18)次に、図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜等で形成されるゲート間埋め込み絶縁膜26を堆積する。
図20(a)に示すように、隣接するメモリセルトランジスタの第1/第2コントロールゲート電極層48/46間はゲート間埋め込み絶縁膜26で埋め込まれる。メモリセルトランジスタの第1/第2コントロールゲート電極層48/46間には、ボイドが発生しないようにする。
(A−19)次に、図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ゲート間埋め込み絶縁膜26を除去する。
(A−20)次に、図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜等で形成されるゲート側壁絶縁膜75を堆積する。
(A−21)次に、図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ゲート側壁絶縁膜75を除去する。
図示は省略するが、ゲート側壁絶縁膜75を除去する工程は、詳細には、以下の通りである。セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面にレジストを堆積させ、リソグラフィ技術を用いて、選択ゲート線SGD,SGS間、隣接するワード線WL0,WL1,WL2,WL3,…,WLn−3,WLn−2,WLn−1,WLn間をレジストをマスクとして利用し、エッチングすることでゲート側壁絶縁膜75を除去する。その後にレジストリムーバを用いてレジストを除去する。
(A−22)次に、図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等の第V族の原子をイオン注入I/Iで打ち込み,熱処理工程により、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタのn+ソース/ドレイン拡散層32及び 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)のnソース/ドレイン領域36を形成する。
(A−23)次に、図23(a),(b)、に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、ボロン(B)等の第III族の原子をイオン注入I/Iで打ち込み,熱処理工程により、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)のpソース/ドレイン領域38を形成する。
(A−24)次に、図24(a),(b)、図25(a)〜図25(c)、図26(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜で形成されるライナー絶縁膜27を堆積する。
ライナー絶縁膜27は、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタの第2コントロールゲート電極層46, 高電圧トランジスタ領域(HV)の高電圧トランジスタの高電圧用ゲート電極層51上に配置された第2コントロールゲート電極層46及び低電圧トランジスタ領域(LV)の低電圧トランジスタのフローティングゲート電極層50上に配置された第2コントロールゲート電極層46にゲートコンタクトを取るときのエッチングストッパ膜である。
(A−25)次に、図24(a),(b)、図25(a)〜図25(c)、図26(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、ライナー絶縁膜27上にTEOS膜或いはBPSG等で形成される層間絶縁膜28を厚く堆積する。
図24(a)に示すように、隣接するメモリセルトランジスタの第1/第2コントロールゲート電極層48/46間はゲート間埋め込み絶縁膜26,ライナー絶縁膜27及び層間絶縁膜28で埋め込まれる。
(A−26)次に、図27(a),(b)、図28(a)〜図28(c)、図29(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、CMPを施し、更にドライエッチングを実施して、層間絶縁膜28を平坦化する。
(A−27)次に、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、シリサイド形成領域を開口する。配線及び抵抗となる部分には、シリサイド形成しないように窒化膜等でマスクをする。
(A−28)次に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、開口したシリサイド形成領域にのみ金属シリサイド膜53を形成する。金属シリサイド膜53はゲート電極上の全面または一部に形成される。形成される金属シリサイドとしては、コバルトシリサイド(CoSi2),ニッケルシリサイド(NiSi2)等の種々の金属シリサイドを用いることができる。
シリサイド形成領域とは、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタの第2コントロールゲート電極層46, 高電圧トランジスタ領域(HV)の高電圧トランジスタの高電圧用ゲート電極層51上に配置された第2コントロールゲート電極層46及び低電圧トランジスタ領域(LV)の低電圧トランジスタのフローティングゲート電極層50上に配置された第2コントロールゲート電極層46である。
(A−29)次に、図30(a),(b)、図31(a)〜図31(c)、図32(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜等からなるバリア絶縁膜29を堆積する。
(A−30)次に、図33、図34、図35(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、バリア絶縁膜29上に、層間絶縁膜68を堆積し、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ゲート電極上および半導体基板10上への電気的接続をするコンタクトを形成する。セルアレイ領域120においては、図33に示すように、nソース/ドレイン拡散層34及びn+ソース/ドレイン拡散層32上に、ビット線コンタクト(CB)プラグ63を形成する。高電圧トランジスタ領域(HV)においては、第2コントロールゲート電極層46及び金属シリサイド膜53上に、ゲートコンタクト(CG)プラグ69を形成し、pソース/ドレイン領域38上に、ソース/ドレインコンタクト(CS/D)プラグ67を形成する。同様に、低電圧トランジスタ領域(LV)においては、第2コントロールゲート電極層46及び金属シリサイド膜53上に、ゲートコンタクト(CG)プラグ69を形成し、pソース/ドレイン領域38上に、ソース/ドレインコンタクト(CS/D)プラグ67を形成する。
(A−31)次に、図33、図34、図35(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、
ビット線コンタクト(CB)プラグ63, ソース/ドレインコンタクト(CS/D)プラグ67及びゲートコンタクト(CG)プラグ69上に、M0メタル層64を形成し、更にM0メタル層64上にビアコンタクト(V1)65を形成して、M1メタル層66に接続する。
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、ゲート電極を先作りするために、低電圧回路領域80の低電圧トランジスタのゲート絶縁膜は、セルアレイ領域120におけるメモリセルトランジスタのトンネル絶縁膜20と同時に形成することができ、製造工程が簡単化されている。
また、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、高電圧回路領域90の高電圧トランジスタの高電圧用ゲート絶縁膜21は、トンネル絶縁膜20より厚くすることができるので、高電圧トランジスタの高耐圧化を同時に実現することが可能となる。
本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、ワード線と各種素子のゲート電極層に金属シリサイド膜を形成することで、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
[第2の実施の形態]
(素子構造)
本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、図1,図33,図34及び図63(a),(b)に示すように、第1のソース・ドレイン拡散層34,第1のソース・ドレイン拡散層34間の半導体領域上の第1のトンネル絶縁膜20,第1のトンネル絶縁膜20上の第1フローティングゲート電極層50,第1フローティングゲート電極層50上の第1のゲート間絶縁膜25,第1のゲート間絶縁膜25上の第1コントロールゲート電極層48,第1のコントロールゲート電極層48上の第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46と電気的に接触する第1の金属シリサイド膜53を備えるメモリセルトランジスタを含むセルアレイ領域120と、セルアレイ領域120の周辺部において、第1のソース・ドレイン拡散層34が配置される半導体基板表面より低い凹部半導体表面上に配置され,第2のソース・ドレイン領域36又は38,第2のソース・ドレイン領域36又は38間の半導体領域上の高電圧用ゲート絶縁膜21,高電圧用ゲート絶縁膜21上の第2フローティングゲート電極層50,第2フローティングゲート電極層50上の一部分を開口した第2のゲート間絶縁膜25,第2のゲート間絶縁膜25上の第3コントロールゲート電極層48,第3コントロールゲート電極層48上の第4コントロールゲート電極層46,第4コントロールゲート電極層46と電気的に接触する第2の金属シリサイド膜53を備える高電圧トランジスタを含む高電圧回路領域90と、セルアレイ領域120の周辺の高電圧回路領域90とは異なる位置に配置され,第3のソース・ドレイン領域36又は38,第3のソース・ドレイン領域36又は38間の半導体領域上の第2のトンネル絶縁膜20,第2のトンネル絶縁膜20上の第3フローティングゲート電極層50,第3フローティングゲート電極層50上の一部分を開口した第3のゲート間絶縁膜25,第3のゲート間絶縁膜25上の第5コントロールゲート電極層48,第5コントロールゲート電極層48上の第6コントロールゲート電極層46,第6コントロールゲート電極層46と電気的に接触する第3の金属シリサイド膜53を備える低電圧トランジスタを含む低電圧回路領域80と、第1のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域及び第3のソース・ドレイン領域上に直接配置されるライナー絶縁膜2
7とを備える。高電圧用ゲート絶縁膜21の厚さは第1乃至第2のトンネル絶縁膜20の厚さよりも厚く、かつ高電圧用ゲート絶縁膜21の表面と第1乃至第2のトンネル絶縁膜20の表面は平坦化されている。
或いは又、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、第1のソース・ドレイン領域,第2のソース・ドレイン領域及び第3のソース・ドレイン領域の上に、更に、ライナー絶縁膜27と一部分において接触するバリア絶縁膜29を備えていても良い。
或いは又、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置において、バリア絶縁膜29は、更に、第1の金属シリサイド膜53,第2の金属シリサイド膜53,第3の金属シリサイド膜53上に配置されていても良い。
或いは又、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置において、第1乃至第3のソース・ドレイン領域が配置される半導体基板表面からバリア絶縁膜29までの高さは、第1乃至第3のゲート間絶縁膜25までの高さよりも高く設定されていても良い。
第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、メモリトランジスタ、周辺の低電圧回路領域80及び高電圧回路領域90のトランジスタはいずれもスタックゲート構造を備える。
セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタは、例えば、第1の実施の形態と同様に、図33,図34に示すように表され、半導体基板10と、半導体基板10内に形成されたnウェル領域14及びpウェル領域12と、半導体基板10上に配置されたトンネル絶縁膜20と、トンネル絶縁膜20上に配置されるフローティングゲート電極層50と、フローティングゲート電極層50上に配置されたゲート間絶縁膜25と、ゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。第2コントロールゲート電極層46はワード線に対応することから、金属シリサイド膜53はワード線を構成する。
更に、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタに隣接して形成される選択ゲートトランジスタは、フローティングゲート電極層50と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、選択ゲートトランジスタのゲート電極となり、ワード線に平行に配置される選択ゲート線を構成する。
高電圧回路領域(HV)90は、図63(a)に示すように、例えば、予め半導体基板10の表面に設けられた凹部表面に形成されたpウェル領域16及びnウェル領域18と、pウェル領域16内に形成されたnMOSトランジスタと、nウェル領域18内に形成されたpMOSトランジスタとを備える。高電圧回路領域90のnMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたpウェル領域16と、pウェル領域16上に配置された高電圧用ゲート絶縁膜21と、高電圧用ゲート絶縁膜21上に配置されたフローティングゲート電極層50と、pウェル領域16の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるnソース/ドレイン領域36と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、高電圧回路領域90のnMOS高電圧トランジスタのゲート電極となる。同様に、高電圧回路領域90のpMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたnウェル領域18と、nウェル領域18上に配置された高電圧用ゲート絶縁膜21と、高電圧用ゲート絶縁膜21上に配置されたフローティングゲート電極層50と、nウェル領域18の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるpソース/ドレイン領域38と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第
2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、高電圧回路領域90のpMOS高電圧トランジスタのゲート電極となる。
低電圧回路領域(LV)80は、図63(b)に示すように、例えば、半導体基板10内に形成されたpウェル領域16及びnウェル領域18と、pウェル領域16内に形成されたnMOSトランジスタと、nウェル領域18内に形成されたpMOSトランジスタとを備える。低電圧回路領域(LV)80のnMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたpウェル領域16と、pウェル領域16上に配置され,トンネル絶縁膜20と同時に形成されたゲート絶縁膜と、トンネル絶縁膜20上に配置されたフローティングゲート電極層50と、pウェル領域16の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるnソース/ドレイン領域36と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、低電圧回路領域(LV)80のnMOS低電圧トランジスタのゲート電極となる。同様に、低電圧回路領域(LV)80のpMOSトランジスタの詳細構造は、例えば、半導体基板10内に形成されたnウェル領域18と、nウェル領域18上に配置され,トンネル絶縁膜20と同時に形成されたゲート絶縁膜と、トンネル絶縁膜20上に配置されたフローティングゲート電極層50と、nウェル領域18の表面に配置され,ソース領域およびドレイン領域のいずれかとなるpソース/ドレイン領域38と、フローティングゲート電極層50上に配置され,開口部を備えるゲート間絶縁膜25と、開口部を備えるゲート間絶縁膜25上に配置された第1コントロールゲート電極層48と、第1コントロール
ゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46と、第2コントロールゲート電極層46の上部に電気的に接触する金属シリサイド膜53とを備える。フローティングゲート電極層50と第1コントロールゲート電極層48はゲート間絶縁膜25の開口部を介して電気的に接続される。従って、フローティングゲート電極層50,フローティングゲート電極層50に接続された第1コントロールゲート電極層48,第1コントロールゲート電極層48上に配置された第2コントロールゲート電極層46,第2コントロールゲート電極層46上に配置された金属シリサイド膜53はいずれも電気的に共通となり、低電圧回路領域80のpMOS低電圧トランジスタのゲート電極となる。
(製造方法)
本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイにおける模式的平面パターン構成は、第1の実施の形態と同様に図1に示すように、列方向に延伸する複数の活性領域AA1,AA2,AA3,AA4,AA5,AA6,AA7,AA8,…と、列方向に延伸し, 複数の活性領域AA1,AA2,AA3,AA4,AA5,AA6,AA7,AA8,…を互いに素子分離する素子分離領域(STI)と、行方向に延伸する複数のワード線WL0,WL1,WL2,WL3,…,WLn−3,WLn−2,WLn−1,WLnと、行方向に延伸する選択ゲート線SGS,SGDとを備える。選択ゲート線SGSは、SGDであっても良い。或いは又、選択ゲート線SGDは、SGSであっても良い。更に、選択ゲート線SGS,SGDは、複数本で構成されていても良い。
第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造工程を図36〜図63を参照しながら説明する。
(B−1)まず、図36(a),(b)、図37(a)〜図37(c)、図38(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、半導体基板10を高温の酸化雰囲気中にさらし、半導体基板10上にシリコンの局所酸化技術(LOCOS:Local Oxidation of Silicon)に使用するパッド絶縁膜8を形成する。
(B−2)次に、図36(a),(b)、図37(a)〜図37(c)、図38(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、パッド絶縁膜8上に、LOCOS技術に使用する窒化膜6を形成する。
(B−3)次に、図38(a)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)において、リソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて、パッド絶縁膜8上の窒化膜6を剥離する。
(B−4)次に、図39(a),(b)、図40(a)〜図40(c)、図41(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面において、半導体基板10を高温の酸化雰囲気中にさらし、高電圧トランジスタ領域(HV)の半導体基板10上にLOCOS技術に使用するLOCOS絶縁膜9を形成する。
(B−5)次に、図42(a),(b)、図43(a)〜図43(c)、図44(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面において、窒化膜6,LOCOS絶縁膜9及びパッド絶縁膜8をエッチングにより除去する。結果として、図44(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)の半導体基板10の表面の高さは、セルアレイ領域120及び低電圧トランジスタ領域(LV)の半導体基板10の表面の高さに比べ、LOCOS絶縁膜9の厚さとパッド絶縁膜8の厚さの差分だけ、低く形成される。
(B−6)次に、図47(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)にイオン注入I/Iをして、pウェル領域16,nウェル領域18を形成する。
(B−7)次に、図45(a),(b)、図46(a)〜図46(c)、図47(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面において、半導体基板10を高温の酸化雰囲気中にさらし、セルアレイ領域120及び低電圧トランジスタ領域(LV)の半導体基板10上にトンネル絶縁膜20を形成し、高電圧トランジスタ領域(HV)の半導体基板10上に高電圧用ゲート絶縁膜21をトンネル絶縁膜20よりも厚く形成する。
(B−8)次に、図48(a),(b)、図49(a)〜図49(c)、図50(a),(b)に示すように、セルアレイ領域120にイオン注入I/Iをしてpウェル領域12,nウェル領域14を形成する。
(B−9)次に、図48(a),(b)、図49(a)〜図49(c)に示すように、トンネル絶縁膜20上にメモリセルトランジスタのフローティングゲート電極材となるフローティングゲート電極層50を堆積させた後に、フローティングゲート電極層50上にストッパ膜24を堆積させる。同時に、図50(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)においても、フローティングゲート電極層50を堆積させた後に、フローティングゲート電極層50上にストッパ膜24を堆積させる。ストッパ膜24は、化学的機械研磨(CMP)で表面を研磨し、平坦化するときにストッパとして作用する膜である。
(B−10)次に、図51(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて、素子分離領域(STI)を形成する予定領域のストッパ膜24及びフローティングゲート電極層50を除去する。
同時に、第1の実施の形態において示された図5(a),(b)、図6(a)〜図6(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、リソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて、素子分離領域(STI)を形成する予定領域のストッパ膜24及びフローティングゲート電極層50を除去する。
(B−11)次に、図52(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、ドライエッチング技術を用いて、素子分離領域(STI)を形成する予定領域のトンネル絶縁膜20, 高電圧用ゲート絶縁膜21及び半導体基板10を、素子分離領域(STI)を形成する深さまで除去する。
同時に、第1の実施の形態において示された図8(a),(b)、図9(a)〜図9(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、ドライエッチング技術を用いて、素子分離領域(STI)を形成する予定領域のトンネル絶縁膜20及び半導体基板10を、素子分離領域(STI)を形成する深さまで除去する。図52(a),(b)から明らかなように、半導体基板10のエッチング深さは、pウェル領域12,16又はnウェル領域18の接合深さよりも深く形成される。
(B−12)次に、TEOS(テトラエトキシジシラン)等の絶縁膜を、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に堆積し、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)に形成されたエッチング溝を充填し、素子分離領域(STI)40を形成する。
(B−13)次に、デバイス表面全面に堆積されたTEOS(テトラエトキシジシラン)等の絶縁膜を、化学的機械研磨(CMP)で表面を研磨し、平坦化する。
(B−14)次に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面のストッパ膜24を除去する。
(B−15)次に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、ゲート間絶縁膜25を形成する。ゲート間絶縁膜25の材料としては、シリコン酸化膜,窒化膜,ONO膜,アルミナ膜等を用いることができる。
(B−16)次に、図53(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に形成されたゲート間絶縁膜25上に、ポリシリコン等で形成された第1コントロールゲート電極層48を堆積する。
同時に、第1の実施の形態と同様に、セルアレイ領域120においても、ゲート間絶縁膜25上に、ポリシリコン等で形成された第1コントロールゲート電極層48を堆積する。
(B−17)次に、図54(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第1コントロールゲート電極層48及びゲート間絶縁膜25を除去する。この工程によって、高電圧トランジスタ領域(HV)において、フローティングゲート電極層50と、第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続させるための開口部を形成する。同様に、低電圧トランジスタ領域(LV)において、フローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続させるための開口部を形成する。
同時に、第1の実施の形態において示された図14(a),(b)、図15(a)〜図15(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第1コントロールゲート電極層48及びゲート間絶縁膜25を除去する。この工程によって、セルアレイ領域120でメモリセルトランジスタの選択ゲートトランジスタが配置される箇所の一部に、フローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続させるための開口部を形成する。
(B−18)次に、図55(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、ポリシリコン等で形成された第1コントロールゲート電極層48及び/或いは第2コントロールゲート電極層46を堆積する。
同時に、第1の実施の形態と同様に、セルアレイ領域120においても、ポリシリコン等で形成された第1コントロールゲート電極層48及び/或いは第2コントロールゲート電極層46を堆積する。同じ材料成分である第1コントロールゲート電極層48と第2コントロールゲート電極層46を2回に分けて堆積させるのは、ゲート間絶縁膜25上にリソグラフィをするためにレジストを堆積させるとゲート間絶縁膜25が汚染される懸念があるためである。そこで、第1コントロールゲート電極層48上にレジストを堆積させて、ゲート間絶縁膜25を加工して開口部を加工することでゲート間絶縁膜25の汚染を防ぐ。
(B−19)次に、図56(b)に示すように、低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第2コントロールゲート電極層46, 第1コントロールゲート電極層48,ゲート間絶縁膜25,フローティングゲート電極層50,トンネル絶縁膜20を除去する。同時に、図56(a)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第2コントロールゲート電極層46, 第1コントロールゲート電極層48,ゲート間絶縁膜25, フローティングゲート電極層50,高電圧用ゲート絶縁膜21を除去する。
同時に、第1の実施の形態において示された図17(a),(b)、図18(a)〜図18(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、第2コントロールゲート電極層46, 第1コントロールゲート電極層48,ゲート間絶縁膜25,フローティングゲート電極層50,トンネル絶縁膜20を除去する。
図17(a)と同様に、セルアレイ領域120において、フローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46を電気的に接続し,幅の広い選択ゲート線SGD,SGSが形成される。又、フローティングゲート電極層50と第1/第2コントロールゲート電極層48/46がゲート間絶縁膜25を介して積層するメモリセルトランジスタが形成される。
(B−20)次に、第1の実施の形態において示された図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)と同様に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等の第V族の原子をイオン注入I/Iで打ち込み,熱処理工程により、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタのnソース/ドレイン拡散層34を形成する。
(B−21)次に、第1の実施の形態において示された図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)と同様に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜等で形成されるゲート間埋め込み絶縁膜26を堆積する。
図20(a)に示すように、隣接するメモリセルトランジスタの第1/第2コントロールゲート電極層48/46間はゲート間埋め込み絶縁膜26で埋め込まれる。メモリセルトランジスタの第1/第2コントロールゲート電極層48/46間には、ボイドが発生しないようにする。
(B−22)次に、第1の実施の形態において示された図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)と同様に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ゲート間埋め込み絶縁膜26を除去する。
(B−23)次に、第1の実施の形態において示された図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)、図22(a),(b)と同様に、セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜等で形成されるゲート側壁絶縁膜75を堆積する。
(B−24)次に、図57(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ゲート側壁絶縁膜75を除去する。
同時に、第1の実施の形態において示された図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ゲート側壁絶縁膜75を除去する。
図示は省略するが、ゲート側壁絶縁膜75を除去する工程は、詳細には、以下の通りである。セルアレイ領域120, 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面にレジストを堆積させ、リソグラフィ技術を用いて、選択ゲート線SGD,SGS間、隣接するワード線WL0,WL1,WL2,WL3,…,WLn−3,WLn−2,WLn−1,WLn間をレジストをマスクとして利用し、エッチングすることでゲート側壁絶縁膜75を除去する。その後にレジストリムーバを用いてレジストを除去する。
(B−25)次に、図57(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等の第V族の原子をイオン注入I/Iで打ち込み,熱処理工程により、 高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)のnソース/ドレイン領域36を形成する。
同時に、第1の実施の形態において示された図20(a),(b)、図21(a)〜図21(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)等の第V族の原子をイオン注入I/Iで打ち込み,熱処理工程により、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタのn+ソース/ドレイン拡散層32を形成する。
(B−26)次に、図58(a),(b)、に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、ボロン(B)等の第III族の原子をイオン注入I/Iで打ち込み,熱処理工程により、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)のpソース/ドレイン領域38を形成する。
(B−27)次に、図59(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜で形成されるライナー絶縁膜27を堆積する。
同時に、第1の実施の形態において示された図24(a),(b)、図25(a)〜図25(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、デバイス表面全面に、窒化膜で形成されるライナー絶縁膜27を堆積する。
ライナー絶縁膜27は、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタの第2コントロールゲート電極層46, 高電圧トランジスタ領域(HV)の高電圧トランジスタのフローティングゲート電極層50上に配置された第2コントロールゲート電極層46及び低電圧トランジスタ領域(LV)の低電圧トランジスタのフローティングゲート電極層50上に配置された第2コントロールゲート電極層46にゲートコンタクトを取るときのエッチングストッパ膜である。
(B−28)次に、図59(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、ライナー絶縁膜27上にTEOS膜或いはBPSG等で形成される層間絶縁膜28を厚く堆積する。
同時に、第1の実施の形態において示された図24(a),(b)、図25(a)〜図25(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、ライナー絶縁膜27上にTEOS膜或いはBPSG等で形成される層間絶縁膜28を厚く堆積する。
図24(a)と同様に、隣接するメモリセルトランジスタの第1/第2コントロールゲート電極層48/46間はゲート間埋め込み絶縁膜26,ライナー絶縁膜27及び層間絶縁膜28で埋め込まれる。
(B−29)次に、図60(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、CMPを施し、更にドライエッチングを実施して、層間絶縁膜28を平坦化する。
同時に、第1の実施の形態において示された図27(a),(b)、図28(a)〜図28(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、デバイス表面全面に、CMPを施し、更にドライエッチングを実施して、層間絶縁膜28を平坦化する。
(B−30)次に、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、シリサイド形成領域を開口する。配線及び抵抗となる部分には、シリサイドを形成しないように窒化膜等でマスクをする。
(B−31)次に、図61(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、開口したシリサイド形成領域にのみ金属シリサイド膜53を形成する。
同時に、第1の実施の形態と同様に、セルアレイ領域120においても、開口したシリサイド形成領域にのみ金属シリサイド膜53を形成する。金属シリサイド膜53はゲート電極上の全面または一部に形成される。形成される金属シリサイドとしては、コバルトシリサイド(CoSi2),ニッケルシリサイド(NiSi2)等の種々の金属シリサイドを用いることができる。
シリサイド形成領域とは、セルアレイ領域120のメモリセルトランジスタの第2コントロールゲート電極層46, 高電圧トランジスタ領域(HV)の高電圧トランジスタのフローティングゲート電極層50上に配置された第2コントロールゲート電極層46及び低電圧トランジスタ領域(LV)の低電圧トランジスタのフローティングゲート電極層50上に配置された第2コントロールゲート電極層46である。
(B−32)次に、図62(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)を含むデバイス表面全面に、窒化膜等からなるバリア絶縁膜29を堆積する。
同時に、第1の実施の形態において示された図30(a),(b)、図31(a)〜図31(c)と同様に、セルアレイ領域120においても、デバイス表面全面に、窒化膜等からなるバリア絶縁膜29を堆積する。
(B−33)次に、図63(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、バリア絶縁膜29上に、層間絶縁膜68を堆積し、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ゲート電極上および半導体基板10上への電気的接続をするコンタクトを形成する。
同時に、第1の実施の形態において示された図33と同様に、セルアレイ領域120においても、nソース/ドレイン拡散層34及びn+ソース/ドレイン拡散層32上に、ビット線コンタクト(CB)プラグ63を形成する。
高電圧トランジスタ領域(HV)においては、第2コントロールゲート電極層46及び金属シリサイド膜53上に、ゲートコンタクト(CG)プラグ69を形成し、pソース/ドレイン領域38上に、ソース/ドレインコンタクト(CS/D)プラグ67を形成する。
同様に、低電圧トランジスタ領域(LV)においては、第2コントロールゲート電極層46及び金属シリサイド膜53上に、ゲートコンタクト(CG)プラグ69を形成し、pソース/ドレイン領域38上に、ソース/ドレインコンタクト(CS/D)プラグ67を形成する。
(B−34)次に、図63(a),(b)に示すように、高電圧トランジスタ領域(HV)及び低電圧トランジスタ領域(LV)において、ソース/ドレインコンタクト(CS/D)プラグ67及びゲートコンタクト(CG)プラグ69上に、M0メタル層64を形成し、更にM0メタル層64上にビアコンタクト(V1)65を形成して、M1メタル層66に接続する。
同時に、第1の実施の形態において示された図33と同様に、セルアレイ領域120においても、ビット線コンタクト(CB)プラグ63上に、M0メタル層を64形成し、更にM0メタル層64上にビアコンタクト(V1)65を形成して、M1メタル層66に接続する。
本発明の第2実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、ゲート電極を先作りするために、低電圧回路領域80の低電圧トランジスタのゲート絶縁膜は、セルアレイ領域120におけるメモリセルトランジスタのトンネル絶縁膜20と同時に形成することができ、製造工程が簡単化されている。
また、本発明の第2実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、高電圧回路領域90の高電圧トランジスタの高電圧用ゲート絶縁膜21は、トンネル絶縁膜20より厚くすることができるので、高電圧トランジスタの高耐圧化を同時に実現することが可能となる。
更に、本発明の第2実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、LOCOS技術を用いて、予め高電圧回路領域90の高電圧トランジスタを半導体基板に形成された段差部の低い部分に形成することから、高電圧用ゲート絶縁膜とトンネル絶縁膜の厚さの差に起因する段差形状を吸収し、高電圧トランジスタを、低電圧回路領域80の低電圧トランジスタ及びセルアレイ領域120におけるメモリセルトランジスタと略同じ高さに形成可能となり、全体として平坦化を実現することができる。このような平坦化を実現した不揮発性半導体記憶装置においては、段差部におけるステップカバレッジにおける配線切れや配線抵抗の増大、製造工程における製造歩留りの低下等の問題点を解消し、段差部におけるステップカバレッジの良好な、製造歩留りの高い、信頼性の向上した不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。
本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、NAND型フラッシュメモリにおいて、ワード線と各種素子のゲート電極層に金属シリサイド膜を形成することで、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
[第3の実施の形態]
(AND型回路構成)
本発明の第3の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイ130における模式的回路構成は、図67に示すように、AND型メモリセルアレイの回路構成を備える。
図67において、点線で囲まれた134がANDセルユニットを示す。ANDセルユニット134は、図67に詳細に示されているように、並列に接続されたメモリセルトランジスタM0〜M15と、選択ゲートトランジスタSG1、SG2から構成される。選択ゲートトランジスタSG1のドレインは、ビット線コンタクトCBを介して、ビット線・・・BLj-1,BLj, BLj+1・・・に接続され、選択ゲートトランジスタSG2のソースは、ソース線コンタクトCSを介して、共通のソース線SLに接続される。
ANDセルユニット134内において、メモリセルトランジスタM0〜M15の各ドレイン領域を共通接続し、又各ソース領域を共通接続している。即ち、図67に示されるようにAND型フラッシュメモリのANDセルユニット134では、メモリセルトランジスタM0〜M15が並列に接続され、その一方側に1つのビット線側選択トランジスタSG1、他方側に1つのソース線側選択トランジスタSG2が接続されている。各メモリセルトランジスタM0〜M15のゲートには、ワード線WL0〜WL15がそれぞれ1対1で接続されている。ビット線側選択トランジスタSG1のゲートには、選択ゲート線SGDが接続されている。ソース線側選択トランジスタSG2のゲートには、選択ゲート線SGSが接続されている。
本発明の第3の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、AND型フラッシュメモリにおいて、ワード線と各種素子のゲート電極層に金属シリサイド膜を形成することで、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
[第4の実施の形態]
(NOR型回路構成)
本発明の第4の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイ130における模式的回路構成は、図68に示すように、NOR型メモリセルアレイの回路構成を備える。
図68において、点線で囲まれた136がNORセルユニットを示す。NORセルユニット136内において、隣接する2つのメモリセルトランジスタの共通ソース領域はソース線コンタクトCSを介してソース線SLに接続され、共通ドレイン領域はビット線コンタクトCBを介してビット線・・・BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2・・・に接続されている。更に、ビット線・・・BLj-2,BLj-1,BLj,BLj+1,BLj+2…に直交するワード線・・・WLi-1,WLi,WLi+1…方向にNORセルユニット136が配列されており、各ワード線・・・WLi-1,WLi,WLi+1…がNORセルユニット136間で、メモリセルトランジスタのゲートを共通に接続している。NOR型回路構成による不揮発性半導体記憶装置では、NAND型構成に比べ高速読み出しができるという特徴を有する。
本発明の第4の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、NOR型フラッシュメモリにおいて、ワード線と各種素子のゲート電極層に金属シリサイド膜を形成することで、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
[第5の実施の形態]
(2トランジスタ/セル型回路構成)
本発明の第5の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイ130における模式的回路構成は、図69に示すように、2トランジスタ/セル型メモリセルアレイの回路構成を備える。
本発明の第5の実施の形態に係る半導体記憶装置の例では、2トランジスタ/セル方式の構造を基本構造としており、スタックゲート構造のメモリセルを備えている。メモリセルトランジスタMTのnソース・ドレイン領域の内、ドレイン領域はビット線コンタクトCBに接続され、メモリセルトランジスタMTのnソース・ドレイン領域の内、ソース領域は選択トランジスタSTのドレイン領域に接続されている。又、選択トランジスタSTのソース領域は、ソース線コンタクトCSに接続されている。このような2トランジスタ/セル方式のメモリセルがワード線方向に並列に配置されて、図69に示すように、メモリセルブロック33が構成される。1つのメモリセルブロック33内では、ワード線WLi-2がメモリセルトランジスタのコントロールゲート電極層に共通に接続され、ページ単位31を構成している。尚、複数のブロック内のページをまとめてページ単位とすることもあることは勿論である。更に、選択トランジスタSTのゲート電極に対しては選択ゲート線SGSが共通に接続されている。一方、ビット線BL0,BL1,BL2,…,BLn−1が延伸する方向においては、2トランジスタ/セル方式のメモリセルがソース線SLに対して折り返された回路構造が、直列に配置されている。
本発明の第5の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、2トランジスタ/セル型フラッシュメモリにおいて、ワード線と各種素子のゲート電極層に金属シリサイド膜を形成することで、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
[第6の実施の形態]
(3トランジスタ/セル型回路構成)
本発明の第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイ130における模式的回路構成は、図70に示すように、3トランジスタ/セル型メモリセルアレイの回路構成を備える。
本発明の第6の実施の形態に係る半導体記憶装置の例では、3トランジスタ/セル方式の構造を基本構造としており、スタックゲート構造のメモリセルトランジスタMTを備え、メモリセルトランジスタMTの両側には、選択トランジスタST1,ST2が配置されている。メモリセルトランジスタMTのドレイン領域はビット線側選択トランジスタST1を介してビット線コンタクトCBに接続され、メモリセルトランジスタMTのソース領域はソース線側選択トランジスタST2を介してソース線コンタクトCSに接続されている。このような3トランジスタ/セル方式のメモリセルがワード線方向に並列に配置されて、図70に示すように、メモリセルブロック33が構成される。1つのメモリセルブロック33内ではワード線WLi-2がメモリセルトランジスタMTのコントロールゲート電極層に共通に接続され、ページ単位31を構成している。尚、複数のブロック内のページをまとめてページ単位とすることもあることは勿論である。更に、ソース線側選択トランジスタST2のゲート電極に対しては選択ゲート線SGSが共通に接続され、ビット線側選択トランジスタST1のゲート電極に対しては選択ゲート線SGDが共通に接続されている。一方、ビット線BL0,BL1,BL2,…,BLn−1が延伸する方向においては、3トランジスタ/セル方式のメモリセルがソース線SLに対して折り返された回路構造が、直列に配置されている。
本発明の第6の実施の形態に係る半導体記憶装置によれば、NAND型とNOR型の中間的な動作が可能となる。
本発明の第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、3トランジスタ/セル型フラッシュメモリにおいて、ワード線と各種素子のゲート電極層に金属シリサイド膜を形成することで、メモリセルトランジスタの高速化・高集積化・加工容易性,低電圧トランジスタの高速化・加工容易性及び高電圧トランジスタの高耐圧化・高速化・加工容易性を同時に実現することができる。
[応用例]
本発明の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の動作モードは大きく分けると3つ存在する。それぞれページモード、バイトモード及びROM領域を有するEEPROMモードと呼ぶ。
ページモードとは、フラッシュメモリセルアレイ内のワード線上に存在するメモリセル列を一括してビット線を介してセンスアンプに読み出し、或いは一括してセンスアンプから書き込む動作を行う。即ち、ページ単位で読み出し、書き込みを行っている。
これに対して、バイトモードとは、フラッシュメモリセルアレイ内のワード線上に存在するメモリセルをバイト単位でセンスアンプに読み出し、或いはバイト単位でセンスアンプからメモリセルに対して書き込む動作を行う。即ち、バイト単位で読み出し、書き込みを行っている点でページモードとは異なっている。
一方、ROM領域を有するEEPROMモードとは、フラッシュメモリセルアレイ内を、フラッシュメモリ部分とROM領域を有するEEPROM部分に分割し、ROM領域を有するEEPROM部分をシステム的に切り替えて動作させて、フラッシュメモリセルアレイ内の情報をページ単位或いはバイト単位で読み出し、書き換えるという動作を行う。
上述した本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置においても、それぞれページモード、バイトモード及びROM領域を有するEEPROMモードによって動作させることができることはもちろんである。
本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置においては、様々な適用例が可能である。これらの適用例のいくつかを図71乃至図85に示す。
(適用例1)
図71は、フラッシュメモリ装置及びシステムの主要構成要素の概略的なブロック図である。図71に示すように、フラッシュメモリシステム142はホストプラットホーム144、及びユニバーサル・シリアル・バス(USB)フラッシュ装置146より構成される。
ホストプラットホーム144は、USBケーブル148を介して、USBフラッシュ装置146へ接続されている。ホストプラットホーム144は、USBホストコネクタ150を介してUSBケーブル148に接続し、USBフラッシュ装置146はUSBフラッシュ装置コネクタ152を介してUSBケーブル148に接続する。ホストプラットホーム144は、USBバス上のパケット伝送を制御するUSBホスト制御器154を有する。
USBフラッシュ装置146は、USBフラッシュ装置146の他の要素を制御し、かつUSBフラッシュ装置146のUSBバスへのインタフェースを制御するUSBフラッシュ装置制御器156と、USBフラッシュ装置コネクタ152と、本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置で構成された少なくとも一つのフラッシュメモリモジュール158を含む。
USBフラッシュ装置146がホストプラットホーム144に接続されると、標準USB列挙処理が始まる。この処理において、ホストプラットホーム144は、USBフラッシュ装置146を認知してUSBフラッシュ装置146との通信モードを選択し、エンドポイントという、転送データを格納するFIFOバッファを介して、USBフラッシュ装置146との間でデータの送受信を行う。ホストプラットホーム144は、他のエンドポイントを介してUSBフラッシュ装置146の脱着等の物理的、電気的状態の変化を認識し、受け取るべきパケットがあれば、それを受け取る。
ホストプラットホーム144は、USBホスト制御器154へ要求パケットを送ることによって、USBフラッシュ装置146からのサービスを求める。USBホスト制御器154は、USBケーブル148上にパケットを送信する。USBフラッシュ装置146がこの要求パケットを受け入れたエンドポイントを有する装置であれば、これらの要求はUSBフラッシュ装置制御器156によって受け取られる。
次に、USBフラッシュ装置制御器156は、フラッシュメモリモジュール158から、或いはフラッシュメモリモジュール158へ、データの読み出し、書き込み、或いは消去等の種々の操作を行う。それとともに、USBアドレスの取得等の基本的なUSB機能をサポートする。USBフラッシュ装置制御器156は、フラッシュメモリモジュール158の出力を制御する制御ライン160を介して、また、例えば、チップイネーブル信号CE等の種々の他の信号や読み取り書き込み信号を介して、フラッシュメモリモジュール158を制御する。また、フラッシュメモリモジュール158は、アドレスデータバス162によってもUSBフラッシュ装置制御器156に接続されている。アドレスデータバス162は、フラッシュメモリモジュール158に対する読み出し、書き込みあるいは消去のコマンドと、フラッシュメモリモジュール158のアドレス及びデータを転送する。
ホストプラットホーム144が要求した種々の操作に対する結果及び状態に関してホストプラットホーム144へ知らせるために、USBフラッシュ装置146は、状態エンドポイント(エンドポイント0)を用いて状態パケットを送信する。この処理において、ホストプラットホーム144は、状態パケットがないかをチェックし(ポーリング)、USBフラッシュ装置146は、新しい状態メッセージのパケットが存在しない場合に空パケットを、あるいは状態パケットそのものを返す。
以上、USBフラッシュ装置146の様々な機能を実現可能である。上記USBケーブル148を省略し、コネクタ間を直接接続することも可能である。
(メモリカード)
(適用例2)
一例として、半導体メモリデバイス250を含むメモリカード260は、図72に示すように構成される。半導体メモリデバイス250には、本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置が適用可能である。メモリカード260は、図72に示すように、外部デバイス(図示せず)から所定の信号を受信し、或いは外部デバイスへ所定の信号を出力するように動作可能である。
半導体メモリデバイス250を内蔵するメモリカード260に対しては、シグナルラインDAT,コマンドラインイネーブルシグナルラインCLE,アドレスラインイネーブルシグナルラインALE及びレディー/ビジーシグナルラインR/Bが接続されている。シグナルラインDATはデータ信号,アドレス信号或いはコマンド信号を転送する。コマンドラインイネーブルシグナルラインCLEは、コマンド信号がシグナルラインDAT上を転送されていることを示す信号を伝達する。アドレスラインイネーブルシグナルラインALEは、アドレス信号がシグナルラインDAT上を転送されていることを示す信号を伝達する。レディー/ビジーシグナルラインR/Bは、半導体メモリデバイス250がレディーか否かを示す信号を伝達する。
(適用例3)
メモリカード260の別の具体例は、図73に示すように、図72のメモリカードの例とは異なり、半導体メモリデバイス250に加えて、更に、半導体メモリデバイス250を制御し、かつ外部デバイスとの間で所定の信号を送受信するコントローラ276を具備している。コントローラ276は、インタフェースユニット(I/F)271,272と、マイクロプロセッサユニット(MPU)273と、バッファRAM274と、及びインタフェースユニット(I/F)272内に含まれるエラー訂正コードユニット(ECC)275とを備える。
インタフェースユニット(I/F)271は、外部デバイスとの間で所定の信号を送受信し、インタフェースユニット(I/F)272は、半導体メモリデバイス250との間で所定の信号を送受信する。マイクロプロセッサユニット(MPU)273は、論理アドレスを物理アドレスに変換する。バッファRAM274は、データを一時的に記憶する。エラー訂正コードユニット(ECC)275は、エラー訂正コードを発生する。
コマンド信号ラインCMD、クロック信号ラインCLK、及びシグナルラインDATはメモリカード260に接続されている。制御信号ラインの本数、シグナルラインDATのビット幅及びコントローラ276の回路構成は適宜修正可能である。
(適用例4)
更に別のメモリカード260の構成例は、図74に示すように、インタフェースユニット(I/F)271,272、マイクロプロセッサユニット(MPU)273、バッファRAM274、インタフェースユニット(I/F)272に含まれるエラー訂正コードユニット(ECC)275及び半導体メモリデバイス領域501をすべてワンチップ化して、システムLSIチップ507として実現している。このようなシステムLSIチップ507がメモリカード260内に搭載されている。
(適用例5)
更に別のメモリカード260の構成例は、図75に示すように、マイクロプロセッサユニット(MPU)273内に半導体メモリデバイス領域501を形成してメモリ混載MPU502を実現し、更にインタフェースユニット(I/F)271,272、バッファRAM274及びインタフェースユニット(I/F)272に含まれるエラー訂正コードユニット(ECC)275をすべてワンチップ化して、システムLSIチップ506として実現している。このようなシステムLSIチップ506がメモリカード260内に搭載されている。
(適用例6)
更に別のメモリカード260の構成例は、図76に示すように、図72或いは図73において示された半導体メモリデバイス250に代わり、NAND型フラッシュメモリとバイト型EEPROMで構成されるROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ503を利用している。
ROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ503は、図74において示されたように、コントローラ276部分と同一チップに形成して、ワンチップ化されたシステムLSIチップ507を構成しても良いことはもちろんである。更にまた、図75において示されたように、マイクロプロセッサユニット(MPU)273内に、ROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ503からなる半導体メモリ領域を形成してメモリ混載MPU502を実現し、更にインタフェースユニット(I/F)271,272、バッファRAM274をすべてワンチップ化して、システムLSIチップ506として構成しても良いことはもちろんである。
(適用例7)
図72乃至図76において示されたメモリカード260の適用例としては、図77に示すように、メモリカードホルダ280を想定することができる。メモリカードホルダ280は、本発明の第1乃至第6の実施の形態において詳細に説明された不揮発性半導体記憶装置を半導体メモリデバイス250として備えた、メモリカード260を収容することができる。メモリカードホルダ280は、電子デバイス(図示されていない)に接続され、メモリカード260と電子デバイスとのインタフェースとして動作可能である。メモリカードホルダ280は、図72乃至図76に開示されたメモリカード260内のコントローラ276、マイクロプロセッサユニット(MPU)273、バッファRAM274、エラー訂正コードユニット(ECC)275、インタフェースユニット(I/F)271,272等の複数の機能と共に、様々な機能を実行可能である。
(適用例8)
図78を参照して、更に別の適用例を説明する。メモリカード260若しくはメモリカードホルダ280を収容可能な接続装置290について、図78には開示されている。メモリカード260若しくはメモリカードホルダ280の内、いずれかに、半導体メモリデバイス250或いは半導体メモリデバイス領域501、メモリ混載MPU502、ROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ503として、本発明の第1乃至第6の実施の形態において詳細に説明された、不揮発性半導体記憶装置を備えている。メモリカード260或いはメモリカードホルダ280は接続装置290に装着され、しかも電気的に接続される。接続装置290は接続ワイヤ292及びインタフェース回路293を介して、CPU294及びバス295を備えた回路ボード291に接続される。
(適用例9)
図79を参照して、別の適用例を説明する。メモリカード260若しくはメモリカードホルダ280の内、いずれかに、半導体メモリデバイス250或いは半導体メモリデバイス領域501、メモリ混載MPU502、ROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ503として、本発明の第1乃至第6の実施の形態において詳細に説明された、不揮発性半導体記憶装置を備えている。メモリカード260或いはメモリカードホルダ280は接続装置290に対して装着され、電気的に接続される。接続装置290は、接続ワイヤ292を介して、パーソナルコンピュータ(PC)350に接続されている。
(適用例10)
図80を参照して、別の適用例を説明する。メモリカード260は、半導体メモリデバイス250或いは半導体メモリデバイス領域501、メモリ混載MPU502、ROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ503として、本発明の第1乃至第6の実施の形態において詳細に説明された、不揮発性半導体記憶装置を備えている。このようなメモリカード260をメモリカードホルダ280を内蔵するデジタルカメラ650に適用した例を図80は示している。
(ICカード)
(適用例11)
本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の別の適用例は、図81及び図85に示すように、半導体メモリデバイス250,ROM410,RAM420及びCPU430から構成されたMPU400と、プレーンターミナル600を含むIC(interface circuit:IC)カード500を構成している。ICカード500はプレーンターミナル600を介して外部デバイスと接続可能である。またプレーンターミナル600はICカード500内において、MPU400に結合される。CPU430は演算部431と制御部432とを含む。制御部432は半導体メモリデバイス250、ROM410及びRAM420に結合されている。MPU400はICカード500の一方の表面上にモールドされ、プレーンターミナル600はICカード500の他方の表面上において形成されることが望ましい。
図82において、半導体メモリデバイス250或いはROM410に対して、本発明の第1乃至第6の実施の形態において詳細に説明した不揮発性半導体記憶装置を適用することができる。また、不揮発性半導体記憶装置の動作上、ページモード、バイトモード及び擬似EEROMモードが可能である。
(適用例12)
更に別のICカード500の構成例は、図83に示すように、ROM410,RAM420,CPU430及び半導体メモリデバイス領域501をすべてワンチップ化して、システムLSIチップ508として構成する。このようなシステムLSIチップ508がICカード500内に内蔵されている。図83において、半導体メモリデバイス領域501及びROM410に対して、本発明の第1乃至第6の実施の形態において詳細に説明した不揮発性半導体記憶装置を適用することができる。また、不揮発性半導体記憶装置の動作上、ページモード、バイトモード及び擬似EEROMモードが可能である。
(適用例13)
更に別のICカード500の構成例は、図84に示すように、ROM410を半導体メモリデバイス領域501内に内蔵して、全体として、ROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ510を構成する。
更に、このROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ510,RAM420,CPU430をすべてワンチップ化して、システムLSIチップ509を構成している。このようなシステムLSIチップ509がICカード500内に内蔵されている。
(適用例14)
更に別のICカード500の構成例は、図85に示すように、図82に示した半導体メモリデバイス250において、ROM410を内蔵して、全体として、ROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ510を構成している。このようなROM領域を有するEEPROMモードのフラッシュメモリ510は、MPU400内に内蔵されている点は、図82と同様である。
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第1乃至第6の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルトランジスタの基本素子構造としては、スタックゲート型構造について開示されたが、この構造に限るものではなく、側壁コントロールゲート型構造、MONOS構造等であっても良いことは勿論である。また、製造工程においてもさまざまな変形例、変更例が可能であることも勿論である。
更に又、第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルトランジスタは、2値論理のメモリに限定されるものではない。例えば、3値以上の多値論理のメモリについても適用可能である。例えば、4値記憶の不揮発性半導体記憶装置であれば、2値記憶の不揮発性半導体記憶装置に比べ、2倍のメモリ容量を達成することができる。更に又、m値(m>3)以上の多値記憶の不揮発性半導体記憶装置についても適用可能である。
又、第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置においては、メモリセルトランジスタ,高電圧用トランジスタ,低電圧用トランジスタのゲート電極部分に金属シリサイドを形成する構造を特に説明したが、メモリセルトランジスタ,高電圧用トランジスタ,低電圧用トランジスタのいずれにおいても、ソース・ドレイン領域に金属シリサイドを形成する構造と組み合わせることも可能である。
又、第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置においては、メモリセルトランジスタ,高電圧用トランジスタ,低電圧用トランジスタのゲート電極部分に金属シリサイドを形成する構造を特に説明したが、抵抗素子領域、配線領域においても、金属シリサイドを形成する構造と組み合わせることも可能である。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
本発明の第1乃至第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイにおける模式的平面パターン構成図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、図1のI−I線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のI−I線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のII−II線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)図1のIII−III線に沿う模式的断面構造図、(b)図1のIV−IV線に沿う模式的断面構造図、(c)図1のV−V線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の製造工程の一工程を説明する図であって、(a)高電圧トランジスタ領域における高電圧トランジスタの模式的断面構造図、(b)低電圧トランジスタ領域における低電圧トランジスタの模式的断面構造図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の模式的ブロック構成図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のより詳細な模式的ブロック構成図。 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のNAND型メモリセルアレイにおける模式的回路構成図。 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のAND型メモリセルアレイにおける模式的回路構成図。 本発明の第3の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のNOR型メモリセルアレイにおける模式的回路構成図。 本発明の第4の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の2トランジスタ/セル型のメモリセルアレイにおける模式的回路構成図。 本発明の第5の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の3トランジスタ/セル型のメモリセルアレイにおける模式的回路構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の応用例の一つであって、フラッシュメモリ装置及びシステムの模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカード及びカードホルダーの模式的構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカード及びそのカードホルダーを受容可能な接続装置の模式的構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカードを内蔵し、接続ワイヤを介してパーソナルコンピュータに接続するための結合装置の模式的構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するメモリカードを内蔵可能な、デジタルカメラシステム。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するICカードの模式的構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するICカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するICカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するICカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。 本発明の第1乃至第6の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置を適用するICカードの内部構造を示す模式的ブロック構成図。
符号の説明
6…窒化膜
8…パッド絶縁膜
9…LOCOS絶縁膜
10…半導体基板
12,16…pウェル領域
14,18…nウェル領域
20…トンネル絶縁膜
21…高電圧用ゲート絶縁膜
24…ストッパ膜
25…ゲート間絶縁膜
26…ゲート間埋め込み絶縁膜
27…ライナー絶縁膜
28,68…層間絶縁膜
29…バリア絶縁膜
32…n+ソース/ドレイン拡散層
34…nソース/ドレイン拡散層
36…nソース/ドレイン領域
38…pソース/ドレイン領域
40…素子分離領域(STI)
46…第2コントロールゲート電極層
48…第1コントロールゲート電極層
50…フローティングゲート電極層
51…高電圧用ゲート電極層
53…金属シリサイド膜
63…ビット線コンタクト(CB)プラグ
64…M0メタル層
65…ビアコンタクト(V1)
66…M1メタル層
67…ソース/ドレインコンタクト(CS/D)プラグ
69…ゲートコンタクト(CG)プラグ
75…ゲート側壁絶縁膜
80…低電圧回路領域
90…高電圧回路領域
100…その他の回路領域
110…半導体チップ
120…セルアレイ領域
130…メモリセルアレイ
132…NANDセルユニット
134…ANDセルユニット
136…NORセルユニット
140…不揮発性半導体記憶装置
260…メモリカード
500…ICカード

Claims (5)

  1. 第1のソース・ドレイン領域,前記第1のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第1のトンネル絶縁膜,前記第1のトンネル絶縁膜上の第1フローティングゲート電極層,前記第1フローティングゲート電極層上の第1のゲート間絶縁膜,前記第1のゲート間絶縁膜上の第1コントロールゲート電極層,前記第1コントロールゲート電極層上の第2コントロールゲート電極層,前記第2コントロールゲート電極層と電気的に接触する第1の金属シリサイド膜を備えるメモリセルトランジスタを含むセルアレイ領域と、
    前記セルアレイ領域の周辺に配置され、第2のソース・ドレイン領域,前記第2のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の高電圧用ゲート絶縁膜,前記高電圧用ゲート絶縁膜上の高電圧用ゲート電極層,前記高電圧用ゲート電極層上の一部分を開口した第2のゲート間絶縁膜,前記第2のゲート間絶縁膜上の第3コントロールゲート電極層,前記第3コントロールゲート電極層上の第4コントロールゲート電極層,前記第4コントロールゲート電極層と電気的に接触する第2の金属シリサイド膜を備える高電圧トランジスタを含む高電圧回路領域と、
    前記セルアレイ領域の周辺の前記高電圧回路領域とは異なる位置に配置され,第3のソース・ドレイン領域,前記第3のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第2のトンネル絶縁膜,前記第2のトンネル絶縁膜上の第2フローティングゲート電極層,前記第2フローティングゲート電極層上の一部分を開口した第3のゲート間絶縁膜,前記第3のゲート間絶縁膜上の第5コントロールゲート電極層,前記第5コントロールゲート電極層上の第6コントロールゲート電極層,前記第6コントロールゲート電極層と電気的に接触する第3の金属シリサイド膜を備える低電圧トランジスタを含む低電圧回路領域と、
    前記第1のソース・ドレイン領域,前記第2のソース・ドレイン領域及び前記第3のソース・ドレイン領域上に直接、配置されるライナー絶縁膜
    とを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  2. 前記第1のソース・ドレイン領域,前記第2のソース・ドレイン領域及び前記第3のソース・ドレイン領域の上に、更に、前記ライナー絶縁膜と一部分において接触するバリア絶縁膜を備えることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  3. 前記バリア絶縁膜は、更に、前記第1の金属シリサイド膜,前記第2の金属シリサイド膜,前記第3の金属シリサイド膜上に配置されることを特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
  4. 前記第1乃至第3のソース・ドレイン領域が配置される半導体基板表面から前記バリア絶縁膜までの高さは、前記第1乃至第3のゲート間絶縁膜までの高さよりも高いことを特徴とする請求項2乃至請求項3のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
  5. 第1のソース・ドレイン領域,前記第1のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第1のトンネル絶縁膜,前記第1のトンネル絶縁膜上の第1フローティングゲート電極層,前記第1フローティングゲート電極層上の第1のゲート間絶縁膜,前記第1のゲート間絶縁膜上の第1コントロールゲート電極層,前記第1のコントロールゲート電極層上の第2コントロールゲート電極層,前記第2コントロールゲート電極層と電気的に接触する第1の金属シリサイド膜を備えるメモリセルトランジスタを含むセルアレイ領域と、
    前記セルアレイ領域の周辺部において、前記第1のソース・ドレイン領域が配置される半導体基板表面より低い凹部半導体表面上に配置され,第2のソース・ドレイン領域,前記第2のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の高電圧用ゲート絶縁膜,前記高電圧用ゲート絶縁膜上の第2フローティングゲート電極層,前記第2フローティングゲート電極層上の一部分を開口した第2のゲート間絶縁膜,前記第2のゲート間絶縁膜上の第3コントロールゲート電極層,前記第3コントロールゲート電極層上の第4コントロールゲート電極層,前記第4コントロールゲート電極層と電気的に接触する第2の金属シリサイド膜を備える高電圧トランジスタを含む高電圧回路領域と、
    前記セルアレイ領域の周辺の前記高電圧回路領域とは異なる位置に配置され,第3のソース・ドレイン領域,前記第3のソース・ドレイン領域間の半導体領域上の第2のトンネル絶縁膜,前記第2のトンネル絶縁膜上の第3フローティングゲート電極層,前記第3フローティングゲート電極層上の一部分を開口した第3のゲート間絶縁膜,前記第3のゲート間絶縁膜上の第5コントロールゲート電極層,前記第5コントロールゲート電極層上の第6コントロールゲート電極層,前記第6コントロールゲート電極層と電気的に接触する第3の金属シリサイド膜を備える低電圧トランジスタを含む低電圧回路領域と、
    前記第1のソース・ドレイン領域,前記第2のソース・ドレイン領域及び前記第3のソース・ドレイン領域上に直接配置されるライナー絶縁膜
    とを備え、前記高電圧用ゲート絶縁膜の厚さは前記第1乃至第2のトンネル絶縁膜の厚さよりも厚く、かつ前記高電圧用ゲート絶縁膜の表面と前記第1乃至第2のトンネル絶縁膜の表面は平坦化されていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
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