JP2008205187A - Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008205187A JP2008205187A JP2007039564A JP2007039564A JP2008205187A JP 2008205187 A JP2008205187 A JP 2008205187A JP 2007039564 A JP2007039564 A JP 2007039564A JP 2007039564 A JP2007039564 A JP 2007039564A JP 2008205187 A JP2008205187 A JP 2008205187A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate electrode
- floating gate
- control gate
- memory device
- semiconductor memory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 93
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 11
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 9
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 13
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- LZIAMMQBHJIZAG-UHFFFAOYSA-N 2-[di(propan-2-yl)amino]ethyl carbamimidothioate Chemical compound CC(C)N(C(C)C)CCSC(N)=N LZIAMMQBHJIZAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法に関する。本発明は、特に、浮遊ゲート電極を有し、電気的にデータの書き換えが可能な不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a manufacturing method thereof. The present invention particularly relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate electrode and capable of electrically rewriting data, and a method for manufacturing the same.
従来、不揮発性半導体記憶装置としては、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極とが積層構造になっており、かつ、電気的にデータの書き換えが可能なフラッシュメモリがある。 Conventionally, as a nonvolatile semiconductor memory device, there is a flash memory in which a floating gate electrode and a control gate electrode have a laminated structure and data can be electrically rewritten.
フラッシュメモリは、浮遊ゲート電極中に電子を注入/放出する事でメモリセルトランジスタの閾値を変化させて、書き込み/消去の状態を記憶するものである。上記浮遊ゲート電極は絶縁されているから、浮遊ゲート電極中に蓄積した電子は、その状態を保持することができ、情報が記憶されることになる。 The flash memory stores the write / erase state by changing the threshold value of the memory cell transistor by injecting / emitting electrons into the floating gate electrode. Since the floating gate electrode is insulated, the electrons accumulated in the floating gate electrode can maintain the state, and information is stored.
フラッシュメモリには、NOR型、NAND型、DINOR型等の多数の種類がある。浮遊ゲート電極中の電荷量で閾値を制御する点は、いずれのフラッシュメモリでも基本的には同じである。 There are many types of flash memory such as NOR type, NAND type, and DINOR type. The point that the threshold value is controlled by the amount of charge in the floating gate electrode is basically the same in any flash memory.
ここでは、従来技術としてNOR型のフラッシュメモリに関してメモリセルの構造および動作について説明する。 Here, the structure and operation of a memory cell will be described with respect to a NOR type flash memory as a conventional technique.
図10は、従来のNOR型フラッシュメモリセルアレイを模式的に示す平面図である。図10において、103は、ドレインコンタクト、104は、メモリセルを示している。
FIG. 10 is a plan view schematically showing a conventional NOR type flash memory cell array. In FIG. 10,
図10に示すように、上記メモリセルアレイでは、活性領域が、ストライプ状に配列され、活性領域101上には、複数のメモリセルの制御ゲート電極102が、直行配列されている。上記活性領域101上の制御ゲート電極102下には、ビット毎に独立して浮遊ゲート電極が配置され、ソース/ドレインは、上記制御ゲート電極102に対して自己整合的に形成されている。
As shown in FIG. 10, in the memory cell array, active regions are arranged in a stripe shape, and
図11Aは、図10のAA’線断面図であり、フラッシュメモリセルアレイの模式断面図である。また、図11Bは、図10のBB’線断面図であり、フラッシュメモリセルアレイの模式断面図である。 FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 10, and is a schematic cross-sectional view of the flash memory cell array. FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 10 and is a schematic cross-sectional view of the flash memory cell array.
シリコン基板105上には、トレンチ108が形成され、トレンチ108に、酸化膜109を埋込形成することにより、活性領域101を適切に分離している。また、活性領域101上には、トンネル酸化膜110が形成され、トンネル酸化膜110の上を覆うように浮遊ゲート電極111が形成されている。浮遊ゲート電極111の上面、および、側面は、ONO膜112で覆われており、ONO層112の上に制御ゲート電極102が形成されている。
A
図11Bに示すように、ソース114及びドレイン115は、制御ゲート電極102に対して自己整合的に形成されたN+拡散層からなっている。上記ソース114及びドレイン115は、ドレイン側に設けられたドレインコンタクト103を介してビット線に117接続されている一方、制御ゲート電極102は、ワード線に接続されている。
As shown in FIG. 11B, the
メモリセル104の読み出し(リード)は、例えば、ビット線117の電位を1V、制御ゲート電極102の電位を5V、および、ソース114の電位を0Vにすることで行う。また、メモリセル104への書き込みは、例えば、ビット線117の電位を4V、制御ゲート電極102の電位を9V、ソース114の電位を0Vにして、チャネルホットエレクトロン注入によって、電子を浮遊ゲート電極111に注入する事で行う。
Reading (reading) of the
また、メモリセル104に書き込まれた情報の消去は、例えば、シリコン基板105の電位を7V、制御ゲート電極102の電位を−8Vにすることで、浮遊ゲート電極111からシリコン基板105に向けて流れるFN電流で、電子を放出して行われる。
Further, erasure of information written in the
図12Aは、書き込み/消去状態のメモリセルの閾値分布の一例を示す図である。 FIG. 12A is a diagram illustrating an example of a threshold distribution of memory cells in a write / erase state.
読み出し(リード)は、リファレンスセルと各メモリセル104の電流を比較して行う。消去状態のメモリセル104に流れる電流は、リファレンスセルよりも大きい一方、書き込み状態のメモリセル104に流れる電流は、リファレンスセルよりも小さい。このことを利用すれば、2つの状態を、識別することができる。
Reading (reading) is performed by comparing the currents of the reference cell and each
近年では、1つのメモリセルに多値のデータを格納する事で大容量化したメモリセルも開発されている。 In recent years, a memory cell having a large capacity by storing multi-value data in one memory cell has been developed.
図12Bは、多値を記録できるフラッシュメモリの閾値分布の一例、正確には、4値を格納するメモリセルの閾値分布の一例を示す図である。 FIG. 12B is a diagram showing an example of a threshold distribution of a flash memory capable of recording multiple values, more precisely, an example of a threshold distribution of memory cells storing four values.
4値が書き込み可能なメモリセルの場合には、例えば、3つの異なる閾値レベルのリファレンスセルと、メモリセルの電流を比較する事で、4値を検出するようにする。この場合、各閾値とリファレンスセルの閾値の差は2値の場合に比較して小さくなる。 In the case of a four-value writable memory cell, for example, the four values are detected by comparing the current of the memory cell with three different threshold level reference cells. In this case, the difference between each threshold value and the threshold value of the reference cell is smaller than in the case of binary values.
ところがメモリセルを微細化していくと隣接セルの閾値の影響を受けて閾値が変動するといった不具合が発生する。この現象は隣接セルの浮遊ゲート同士の容量結合により生じる。例えば隣接した3つのメモリセルが消去状態であり、同じ閾値だった場合を考える。この状態で左右2つのセルを書き込み状態にすると、隣接した浮遊ゲートに電子が注入され浮遊ゲートの電位が上がる。この時に浮遊ゲート間の容量が大きいと、隣接した浮遊ゲートの電位の影響を受け浮遊ゲートの電位が上昇する為メモリセルの閾値が上昇してしまう。このような隣接セルとの浮遊ゲート間の容量結合による閾値上昇により、リファレンスセルとの電流差が変化し、リードエラーが生じる。特に多値フラッシュではリファレンスレベルと消去状態の閾値差が小さい為、浮遊ゲート間の容量結合による閾値上昇の影響は大きい。 However, when the memory cell is miniaturized, there is a problem that the threshold value fluctuates due to the influence of the threshold value of the adjacent cell. This phenomenon occurs due to capacitive coupling between floating gates of adjacent cells. For example, consider a case where three adjacent memory cells are in the erased state and have the same threshold value. In this state, when the left and right cells are set in the write state, electrons are injected into the adjacent floating gate, and the potential of the floating gate rises. If the capacitance between the floating gates is large at this time, the threshold value of the memory cell increases because the potential of the floating gate rises due to the influence of the potential of the adjacent floating gate. Due to such a threshold increase due to capacitive coupling between floating gates with adjacent cells, the current difference from the reference cell changes and a read error occurs. In particular, since the threshold difference between the reference level and the erased state is small in multi-level flash, the influence of the threshold increase due to capacitive coupling between floating gates is large.
このような課題に対して例えば特表2005-530362、特開2003-188287,特開2002-57228等では隣接した浮遊ゲート間を導電層でシールドする事で改善する方法が開示されている。前記特許はNAND型のフラッシュメモリに関しての改善方法を述べているが、NOR型のフラッシュメモリセルに関しても同様に対策が可能である。すなわち浮遊ゲートと浮遊ゲートの間に制御ゲートを埋設して浮遊ゲート間をシールドしてやればよい。
本発明者は、上記従来技術について、次に説明する課題があることを見出した。 The present inventor has found that the above-described conventional technique has the following problems.
すなわち、従来技術では、図13Aおよび図13Aの部分拡大図である13Bに示すように、隣接する第2絶縁膜に挟まれた制御ゲート電極の部分に空乏層130が発生して、上記制御ゲート電極の部分内の空乏層130により、浮遊ゲート電極間の容量Cfgが増大してしまうという課題があることを発見した。
That is, in the prior art, as shown in 13B which is a partially enlarged view of FIGS. 13A and 13A, the
そこで、本発明の課題は、浮遊ゲート電極間に位置する制御ゲート電極の部分の空乏化を大幅に抑制できて、読み出しエラーが起こりにくい不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device that can greatly suppress depletion of a portion of a control gate electrode located between floating gate electrodes and is less prone to read errors, and a method of manufacturing the same. .
上記課題を解決するため、この発明の不揮発性半導体装置は、
一方向に互いに間隔をおいて配列された複数のメモリセルを備え、
上記各メモリセルは、
半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、
上記第1絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、
上記一方向と、上記半導体基板の上面に垂直な方向とを含む断面において、上記浮遊ゲート電極の上面および側面に形成された第2絶縁膜と
を備え、
上記複数のメモリセルは、
上記断面において、上記各第2絶縁膜の上面および側面に、共通の制御ゲート電極を備え、
上記一方向に隣接する上記メモリセルの上記浮遊ゲート電極の側面に形成されて上記一方向に互いに対向している上記第2絶縁膜の部分の間に位置する上記制御ゲート電極の部分は、不純物がドープされた多結晶シリコンで形成されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a nonvolatile semiconductor device of the present invention is
Comprising a plurality of memory cells arranged in one direction and spaced from each other;
Each of the above memory cells
A first insulating film formed on the semiconductor substrate;
A floating gate electrode formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on a top surface and a side surface of the floating gate electrode in a cross section including the one direction and a direction perpendicular to the top surface of the semiconductor substrate;
The plurality of memory cells include
In the cross section, a common control gate electrode is provided on the upper surface and the side surface of each second insulating film,
The portion of the control gate electrode formed between the portions of the second insulating film formed on the side surface of the floating gate electrode of the memory cell adjacent in the one direction and facing each other in the one direction is an impurity. Is formed of doped polycrystalline silicon.
本発明によれば、上記一方向に互いに対向している上記第2絶縁膜の部分の間に位置する上記制御ゲート電極の部分は、不純物がドープされた多結晶シリコンで形成されているから、浮遊ゲート電極間に位置する制御ゲート電極の空乏化を大幅に抑制できて、情報のミスリードの可能性を低くすることができる。 According to the present invention, the portion of the control gate electrode located between the portions of the second insulating film facing each other in the one direction is formed of polycrystalline silicon doped with impurities. Depletion of the control gate electrode located between the floating gate electrodes can be significantly suppressed, and the possibility of information misread can be reduced.
また、一実施形態では、上記制御ゲート電極の上記部分の不純物濃度は、1020/cm3以上かつ1021/cm3以下である。 In one embodiment, the impurity concentration of the portion of the control gate electrode is not less than 10 20 / cm 3 and not more than 10 21 / cm 3 .
上記実施形態によれば、上記多結晶シリコンの不純物濃度は、1020/cm3以上かつ1021/cm3以下であるから、微細化されたメモリセルサイズにおいて、浮遊ゲート電極間の制御ゲート電極の空乏化を、格段に抑制することができる。そして、隣接セルの閾値に影響しないメモリセルを提供でき、読み出しエラーのない微細化に適したフラッシュメモリを提供することができる。 According to the above embodiment, since the impurity concentration of the polycrystalline silicon is 10 20 / cm 3 or more and 10 21 / cm 3 or less, the control gate electrode between the floating gate electrodes can be formed in a miniaturized memory cell size. The depletion of can be remarkably suppressed. A memory cell that does not affect the threshold value of the adjacent cell can be provided, and a flash memory suitable for miniaturization without a read error can be provided.
また、一実施形態では、上記浮遊ゲート電極は、燐または砒素を含んでいる。 In one embodiment, the floating gate electrode contains phosphorus or arsenic.
上記実施形態によれば、読み出しエラーを抑制できる。 According to the above embodiment, read errors can be suppressed.
また、本発明の不揮発性半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に、互いに一方向に離間する複数の活性領域を作成すると共に、上記各活性領域上に第1絶縁膜を形成し、
上記第1絶縁膜上に浮遊ゲート電極を形成した後、上記浮遊ゲートの上面および側面に、第2絶縁膜を形成し、
上記第2絶縁膜の上面および側面に、多結晶シリコン膜を堆積した後、上記一方向において、隣接する上記第2絶縁膜の間の領域に、不純物を注入して、その後、熱処理を行うことを特徴としている。
In addition, a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor device of the present invention includes
On the semiconductor substrate, a plurality of active regions separated from each other in one direction are formed, and a first insulating film is formed on each active region,
After forming the floating gate electrode on the first insulating film, a second insulating film is formed on the upper surface and the side surface of the floating gate,
After depositing a polycrystalline silicon film on the upper surface and side surfaces of the second insulating film, impurities are implanted into a region between the adjacent second insulating films in the one direction, and then heat treatment is performed. It is characterized by.
本発明によれば、浮遊ゲート電極間に位置する制御ゲート電極の空乏化を大幅に抑制できて、情報のミスリードの可能性を低くすることができる。 According to the present invention, the depletion of the control gate electrode positioned between the floating gate electrodes can be greatly suppressed, and the possibility of information misread can be reduced.
また、一実施形態では、上記隣接する第2絶縁膜の間の領域に、注入される不純物の体積濃度は、1020/cm3以上かつ1021/cm3以下である。 In one embodiment, the volume concentration of the impurity implanted into the region between the adjacent second insulating films is 10 20 / cm 3 or more and 10 21 / cm 3 or less.
上記実施形態によれば、微細化されたメモリセルサイズにおいて、浮遊ゲート電極間の制御ゲート電極の空乏化を、格段に抑制することができる。そして、隣接セルの閾値に影響しないメモリセルを提供でき、読み出しエラーのない微細化に適したフラッシュメモリを提供することができる。 According to the above embodiment, depletion of the control gate electrode between the floating gate electrodes can be remarkably suppressed in a miniaturized memory cell size. A memory cell that does not affect the threshold value of the adjacent cell can be provided, and a flash memory suitable for miniaturization without a read error can be provided.
また、一実施形態では、上記浮遊ゲート電極は、燐またはヒ素がドープされた多結晶シリコン膜であることを特徴とする。 In one embodiment, the floating gate electrode is a polycrystalline silicon film doped with phosphorus or arsenic.
上記実施形態によれば、読み出しエラーを抑制できる。 According to the above embodiment, read errors can be suppressed.
本発明の不揮発性半導体装置によれば、制御ゲート電極の第2絶縁膜の側面に一方向に重なる部分が、不純物がドープされた多結晶シリコンで形成されているから、浮遊ゲート電極間の制御ゲート電極の空乏化を大幅に抑制できて、読み出しを正確に行うことができる。 According to the nonvolatile semiconductor device of the present invention, since the portion of the control gate electrode that overlaps the side surface of the second insulating film in one direction is formed of polycrystalline silicon doped with impurities, the control between the floating gate electrodes is performed. Depletion of the gate electrode can be greatly suppressed, and reading can be performed accurately.
また、一実施形態の不揮発性半導体装置によれば、浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極の不純物濃度が、1020/cm3であるから、制御ゲート電極中に広がる空乏層幅Wを、(2εSiε0(2ΦF)/qNA)1/2より約3.3nmにすることができて、浮遊ゲート電極間の容量結合比Cfg/Ctotを、約0.0025と、従来の1/10以下まで急激に小さくすることができる。したがって、浮遊ゲート電極間の容量結合による閾値の上昇を、従来の1/10以下に急激に小さくすることができる。 Further, according to the nonvolatile semiconductor device of one embodiment, since the impurity concentration of the control gate electrode buried between the floating gate electrodes is 10 20 / cm 3 , the depletion layer width W spreading in the control gate electrode is reduced. , (2ε Si ε 0 (2Φ F ) / qN A ) 1/2 , and the capacitance coupling ratio Cfg / Ctot between the floating gate electrodes is about 0.0025. It can be rapidly reduced to 1/10 or less. Therefore, the increase in threshold due to capacitive coupling between the floating gate electrodes can be rapidly reduced to 1/10 or less of the conventional value.
したがって、従来とメモリセルの構造を同一にして、レイアウト、製造プロセスを大幅に変えることなく、隣接セルの浮遊ゲート電極間の容量結合による閾値変動を急激に小さくする事ができ、隣接セルの閾値の干渉を受けないメモリセルトランジタを実現することができる。そして、特に、微細化された大容量のフラッシュメモリにおいて、多値のフラッシュメモリの性能を、格段に向上させることができる。 Therefore, by making the memory cell structure the same as that of the conventional one, the threshold fluctuation due to capacitive coupling between floating gate electrodes of adjacent cells can be drastically reduced without significantly changing the layout and manufacturing process. Thus, a memory cell transistor that does not receive the interference can be realized. In particular, in a miniaturized large-capacity flash memory, the performance of the multi-value flash memory can be remarkably improved.
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態の不揮発性半導体記憶装置であるNOR型のフラッシュメモリを複数配列してなるNOR型フラッシュメモリセルアレイの平面図である。 FIG. 1 is a plan view of a NOR flash memory cell array in which a plurality of NOR flash memories which are nonvolatile semiconductor memory devices according to an embodiment of the present invention are arranged.
このフラッシュメモリセルアレイは、複数の活性領域1と、複数のメモリセルの制御ゲート電極2とを有している。上記活性領域1は、ストライプ状に配列されており、制御ゲート電極2は、活性領域1に直交するように配列されている。上記活性領域1上かつ制御ゲート電極2下には、ビット毎に独立した浮遊ゲート電極が配置されており、ソース/ドレインは、制御ゲート電極2に対して自己整合的に形成されている。尚、図1において、参照番号4は、メモリセルであり、参照番号5は、ドレインコンタクトである。このフラッシュメモリセルアレイが有する複数のメモリセル4は、制御ゲート電極2の延在方向である一方向に、互いに間隔をおくように配置されている。
This flash memory cell array has a plurality of
図2Aおよび図2Bは、フラッシュメモリセルアレイの模式断面図である。詳しくは、図2Aは、図1のAA’線断面図であり、図2Bは、図1のBB’線断面図である。尚、図2Aおよび図2Bにおいて、参照番号15は、ビット線を示している。尚、図2Aにおいて、矢印Aは、上記一方向を示している。
2A and 2B are schematic cross-sectional views of the flash memory cell array. Specifically, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 1. In FIG. 2A and FIG. 2B,
図2Aに示すように、半導体基板の一例としてのシリコン基板7の上面に、トレンチ8が形成され、トレンチ8に、酸化膜を埋込形成することにより、素子分離領域9が、形成されている。素子分離領域9は、活性領域1を分離している。
As shown in FIG. 2A, a
各メモリセル4は、第1絶縁膜としてのトンネル酸化膜19、浮遊ゲート電極10、および、第2絶縁膜としてのONO膜22を有し、上記一方向に配列された複数のメモリセル4は、共通の制御ゲート電極2を有している。
Each
トンネル酸化膜19は、活性領域1上に形成され、浮遊ゲート電極10は、トンネル酸化膜19の上を覆うように形成されている。また、ONO膜22は、図2Aに示す断面、すなわち、上記一方向およびシリコン基板7の上面に垂直な方向を含む断面(上記一方向および不揮発性半導体記憶装置の積層方向を含む断面)において、浮遊ゲート電極10の上面および側面に、浮遊ゲート電極10の上面および側面に沿うように形成されている。また、制御ゲート電極2は、図2Aに示す断面において、各ONO膜22の上面および側面に、ONO膜22を覆うように形成されている。
The
上記制御ゲート電極2上に、層間膜27が位置し、層間膜27上に、メタル配線であるビット線15が位置している。また、図2Bに11で示すソース、および、図2Bに13で示すドレインは、制御ゲート電極12に対して自己整合的に形成されたN+拡散層からなっている。上記ソース11およびドレイン13は、ドレイン13側に設けられたドレインコンタクト5を介してビット線15に接続されている。また、上記制御ゲート電極12は、図示しないワード線に接続されている。
An
図2Aを参照して、上記一方向に隣接するメモリセル4の浮遊ゲート電極10の側面に形成されて上記一方向に互いに対向しているONO膜22の部分25の間に位置する制御ゲート電極2の部分24は、不純物がドープされた多結晶シリコンで形成されている。他の言葉で言うと、制御ゲート電極2のONO層11の側面に上記一方向に重なる部分24は、不純物がドープされた多結晶シリコンで形成されている。
Referring to FIG. 2A, a control gate electrode formed on the side surface of floating
上記制御ゲート電極2の部分24において、多結晶シリコンの不純物濃度は、1020/cm3以上かつ1021/cm3以下になっている。また、上記浮遊ゲート電極10は、燐または砒素を含んでいる。
In the
図3A〜図7Bは、本発明の一実施形態の不揮発性半導体装置の製造方法を説明する図である。以下、図3A〜図7Bを用いて、本発明の不揮発性半導体装置の製造方法の一実施形態を説明する。尚、図3A〜図7Bにおいて、AA’は、図1において、AA’線断面図に相当する図であることを示し、BB’は、図1において、BB’線断面図に相当する図であることを示すものである。 3A to 7B are diagrams illustrating a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 7B. 3A to 7B, AA ′ indicates that the figure corresponds to the sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and BB ′ is the figure equivalent to the sectional view taken along the line BB ′ in FIG. It shows that there is.
先ず、図3Aに示すように、P型シリコン基板7上に、活性領域1および素子分離領域9を形成する。例えば、シリコン基板1上に、15nm程度の酸化膜30と、150nm程度のSiN膜31とを順次堆積し、フォトリソグラフィによりフォトレジストをストライプ状に残し、上記SiN膜31と、酸化膜30とを、フォトレジストをマスクにしてドライエッチで順次エッチングし、さらに、シリコン基板1をエッチングし、深さ約200nm程度のシャロートレンチ8を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, an
次に、HDP膜を堆積し(例えば、500nm)、CMPなどでSiN膜31をストッパーにしてHDP膜を研磨する。その後、SiN膜31を例えば燐酸等で除去し、活性領域1と、素子分離領域9とを形成する。このようにして、幅が200nm程度の活性領域1、および、幅が150nm程度であると共に、膜厚が350nm程度である素子分離領域9を作成する。尚、この時点において、図3Bにおいては、酸化膜30、SiN膜31が、順次形成された様子が示される。
Next, an HDP film is deposited (for example, 500 nm), and the HDP film is polished by CMP or the like using the
次に、素子分離領域9の直下及びシリコン基板1表面のP型濃度を上げるため、30keVのエネルギーのホウ素(B)を5E12/cm2注入すると共に、100keVのエネルギーのホウ素(B)を5E12/cm2注入して、熱処理を加えてドライブする。この後、シリコン基板7上に残留している酸化膜30をウェットエッチ等で除去し、図4Aに示すように、活性領域1上にトンネル酸化膜となる10nm程度の熱酸化膜40を形成し、更に、その上に浮遊ゲート電極となるリンなどがドープされた多結晶シリコン膜41(例えば膜厚:150nm)を堆積する。その後、CMPなどで多結晶シリコンを、素子分離間に埋め込む。ここで、例えば、浮遊ゲート電極の幅を、約250nm程度に設定し、浮遊ゲート電極間のスペースを、100nm程度に設定する。尚、この時点において、図4Bにおいては、熱酸化膜40、多結晶シリコン膜41が、順次形成された様子が示される。
Next, in order to increase the P-type concentration immediately below the
続いて、図5Aに示すように、ウェットエッチ法等を用いて多結晶シリコンの間に埋め込まれた酸化膜をエッチングした後、ONO膜22を形成する。酸化膜をエッチングする目的は、ゲート容量比をなるべく大きくするためである。また、酸化膜をエッチングする別の目的は、多結晶シリコンの間をエッチングしたことにより、隣接した浮遊ゲート電極間に生成された溝の部分に、後に制御ゲート電極の一部分を構成する多結晶シリコンを埋め込むための部分を形成するためである。このため、ウェットエッチ量は、浮遊ゲート電極41の側面がなるべく露出する様に実施される必要がある。尚、この時点において、図5Bにおいては、多結晶シリコン膜41、ONO膜22が、順次形成された様子が示される。
Subsequently, as shown in FIG. 5A, the
本実施形態では、基板に垂直な方向において、酸化膜の除去量は、150nmとした。また、ONO膜は、酸化膜、SiN膜、酸化膜をこの順に積層してなる膜であり、各膜の膜厚は、例えば、6nm/5nm/7nmである。ONO膜の生成方法としては、例えば、多結晶シリコンの表面を熱酸化した後、CVD法などでSiN膜を堆積し、その後HTO膜を堆積する方法がある。 In this embodiment, the removal amount of the oxide film is 150 nm in the direction perpendicular to the substrate. The ONO film is a film formed by stacking an oxide film, a SiN film, and an oxide film in this order, and the film thickness of each film is, for example, 6 nm / 5 nm / 7 nm. As a method for generating an ONO film, for example, there is a method in which after the surface of polycrystalline silicon is thermally oxidized, a SiN film is deposited by a CVD method or the like, and then an HTO film is deposited.
次に、ONO膜22上に、制御ゲート電極となる多結晶シリコン膜(例えば、200nm)を堆積する。この工程により、浮遊ゲート電極41間に、制御ゲート電極となる多結晶シリコン膜61の一部が埋設される。その後、燐(P)あるいは砒素(As)〜等の不純物を注入し、熱処理を施す。ここで不純物の注入量は、浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極となる多結晶シリコンの体積濃度が、1020〜1021/cm3となる様に設定する。本実施事例では、Pを、20KeV、3.5E15/cm2で注入した。
Next, a polycrystalline silicon film (for example, 200 nm) to be a control gate electrode is deposited on the
浮遊ゲート電極41間に埋設された制御ゲート電極となる多結晶シリコン61の膜厚は、350nmであり、体積濃度は、1020/cm3である。この後、熱処理を行う。熱処理は、注入した不純物が浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極となる多結晶シリコンの底部まで十分拡散するように行われる。本実施形態では、熱処理は、900℃で30分間継続して行った。
The
尚、別の手法として、多結晶シリコンは、燐(P)あるいは砒素(As)等の不純物が導入されたドープドシリコンを堆積して作成しても良い。この場合、例えば、LPCVD炉を用い、原料ガスとして、モノシラン(SiH4)、フォスフィン(PH3)を主に用い、成膜温度を、約600℃にすると共に、膜中リン濃度を、1020/cm3に設定して、膜厚200nmのドープドシリコンを作成する(図示せず)。 As another method, polycrystalline silicon may be formed by depositing doped silicon into which impurities such as phosphorus (P) or arsenic (As) are introduced. In this case, for example, an LPCVD furnace is used, and monosilane (SiH 4 ) and phosphine (PH 3 ) are mainly used as source gases, the film formation temperature is set to about 600 ° C., and the phosphorus concentration in the film is 10 20. Set to / cm 3 to produce doped silicon with a thickness of 200 nm (not shown).
その後、活性領域1と、垂直方向にフォトリソグラフィでフォトレジストをストライプ状に残し、フォトレジストをマスクにして多結晶シリコン、ONO膜、浮遊ゲート電極を連続的にドライエッチ等でエッチングすることで、図7A、図7Bに示す制御ゲート電極12を形成する。
After that, the photoresist is left in stripes by photolithography in the vertical direction with the
このとき、浮遊ゲート電極10は、制御ゲート電極12の下にメモリセル毎に分離されて形成される。続いて、砒素(As)を注入し(例えば、15KeV、1E15/cm2)、RTA等の熱処理(例えば950℃、10秒)を施すことで、ドレイン、ソースを形成する。その後、HTO膜等を堆積、エッチバックする事でサイドウォール70(図7B参照)を形成し、Coサリサイドをソース11/ドレイン13上及び制御ゲート電極12上に形成する。次に、層間膜27を堆積しCMPなどで平坦化した後に、ドレイン上にコンタクトプラグを形成する。その後、メタル配線を、制御ゲート電極と垂直方向にパターニングし、ビット線15となるメタル配線を形成する。このようにして、図7A、図7Bに示す不揮発性半導体装置を形成する。
At this time, the floating
上記実施形態のように、隣接した浮遊ゲート電極10間に、制御ゲート電極2の一部を埋設形成し、かつ、その制御ゲート電極2の一部(制御ゲート電極2におけるONO層22に上記一方向に重なる部分)を、不純物がドーピングされた多結晶シリコンとすれば、従来技術で問題になった浮遊ゲート電極間の制御ゲート電極の空乏化を大幅に抑制できる。
As in the above-described embodiment, a part of the
そして、特に、上記制御ゲート電極2の一部の不純物濃度を、1020/cm3〜1021/cm3にすれば、従来技術で問題になった浮遊ゲート電極間の制御ゲート電極の空乏化の抑制の効果を格段に大きくすることができる。
In particular, if the impurity concentration of a part of the
以下、このことについて、本発明者が見出した現象に基づいて詳しく説明する。 Hereinafter, this will be described in detail based on the phenomenon found by the present inventors.
浮遊ゲート電極は、制御ゲート電極、基板、ソース/ドレイン、および、隣接セルの浮遊ゲート電極と容量結合している。 The floating gate electrode is capacitively coupled to the control gate electrode, the substrate, the source / drain, and the floating gate electrode of the adjacent cell.
図8は、上記容量結合の様子を、等価回路で示したものである。 FIG. 8 shows the capacitive coupling using an equivalent circuit.
浮遊ゲート電極の電位は、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極間の容量Cono、基板間の容量Cch、ソース間の容量Cs、ドレイン間の容量Cd、隣接セルの浮遊ゲート電極との容量Cfg、制御ゲート電極の電位Vg、基板の電位Vsub、ソースの電位Vs、ドレインの電位Vd、および、隣接メモリセルの浮遊ゲート電極の電位Vfg‘およびVfg’’により決められる。 The potential of the floating gate electrode includes the capacitance Cono between the floating gate electrode and the control gate electrode, the capacitance Cch between the substrates, the capacitance Cs between the sources, the capacitance Cd between the drains, the capacitance Cfg with the floating gate electrode of the adjacent cell, and the control gate. It is determined by the potential Vg of the electrode, the potential Vsub of the substrate, the potential Vs of the source, the potential Vd of the drain, and the potentials Vfg ′ and Vfg ″ of the floating gate electrode of the adjacent memory cell.
具体的には、Vfg = (Cono/Ctot)・Vg+(Cch/Ctot)Vsub+(Cd/Ctot)・Vd+(Cs/Ctot)・Vs+(Cfg/Ctot)・Vfg’+(Cfg/Cot)・Vfg’’+Qfg/Ctotとなる。 Specifically, Vfg = (Cono / Ctot) · Vg + (Cch / Ctot) Vsub + (Cd / Ctot) · Vd + (Cs / Ctot) · Vs + (Cfg / Ctot) · Vfg '+ (Cfg / Cot) · Vfg '' + Qfg / Ctot.
ここで、Ctot=Cono+Cch+Cd+Cs+2・Cfgであり、Qfgは浮遊ゲート電極中の電荷量である。 Here, Ctot = Cono + Cch + Cd + Cs + 2 · Cfg, and Qfg is the amount of charge in the floating gate electrode.
メモリセルを微細化していくと、浮遊ゲート電極間の容量Cfgが大きくなる。浮遊ゲート電極間の容量が大きくなった場合、隣接セルの閾値が容量結合の影響を受けて変動する。 As the memory cell is miniaturized, the capacitance Cfg between the floating gate electrodes increases. When the capacitance between the floating gate electrodes becomes large, the threshold value of the adjacent cell fluctuates due to the influence of capacitive coupling.
例えば、隣接した3つのメモリセルが消去状態であり、同じ閾値だった場合を考える。この状態で左右2つのセルを書き込み状態にすると、隣接した浮遊ゲート電極に電子が注入され浮遊ゲート電極の電位が上がる。この時に浮遊ゲート電極間の容量Cfgが大きいと、隣接した浮遊ゲート電極の電位の影響を受けVfgが上昇する。すなわち、メモリセルの閾値が上昇してしまう。 For example, consider a case where three adjacent memory cells are in the erased state and have the same threshold value. In this state, when the left and right two cells are set in the write state, electrons are injected into the adjacent floating gate electrode, and the potential of the floating gate electrode rises. At this time, if the capacitance Cfg between the floating gate electrodes is large, Vfg rises due to the influence of the potential of the adjacent floating gate electrode. That is, the threshold value of the memory cell increases.
このような隣接セルとの浮遊ゲート電極間の容量結合による閾値上昇により、リファレンスセルとの電流差が変化し、リードエラーが生じる。特に、多値フラッシュメモリでは、リファレンスレベルと消去状態の閾値差が小さいため、浮遊ゲート電極間の容量結合による閾値上昇の影響が大きくなる。 Due to such an increase in threshold due to capacitive coupling between the floating gate electrodes with adjacent cells, the current difference from the reference cell changes, causing a read error. In particular, in a multi-level flash memory, since the threshold difference between the reference level and the erased state is small, the influence of the threshold increase due to capacitive coupling between the floating gate electrodes becomes large.
このことについて詳しく説明する。制御ゲート電極の材料として、多結晶シリコンを用い、多結晶シリコンへの不純物のドーピングを、ソース/ドレインへの不純物注入と同時に行い、その後の熱処理により不純物を活性化させる場合、メモリセルを微細化する際には、セルトランジスタのショートチャネル効果を抑制する要求から、ソース/ドレインのXjを、浅く形成する必要がある。 This will be described in detail. When polycrystalline silicon is used as the material for the control gate electrode, impurity doping into the polycrystalline silicon is performed simultaneously with the impurity implantation into the source / drain, and when the impurities are activated by the subsequent heat treatment, the memory cell is miniaturized. In this case, it is necessary to form the source / drain Xj shallowly in order to suppress the short channel effect of the cell transistor.
すなわち、不純物のドーピングは、低ドーズ、低エネルギーで行い、熱処理は、RTA等を用いる事で不純物の熱拡散を抑制する様にする必要がある。このため、制御ゲート電極中に導入される不純物のドーズ量は少なく、また、多結晶シリコン中に注入された不純物の熱拡散も小さくする必要がある。 That is, it is necessary to perform impurity doping with a low dose and low energy, and to perform thermal treatment to suppress the thermal diffusion of impurities by using RTA or the like. For this reason, the dose amount of the impurity introduced into the control gate electrode is small, and it is necessary to reduce the thermal diffusion of the impurity implanted into the polycrystalline silicon.
さらに、浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極部の底部は高アスペクトになっているから、浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極の底部の不純物濃度が低くなる。 Further, since the bottom of the control gate electrode portion buried between the floating gate electrodes has a high aspect, the impurity concentration at the bottom of the control gate electrode buried between the floating gate electrodes is lowered.
このため、浮遊ゲート電極間に制御ゲート電極間を埋設して浮遊ゲート電極間の電位をシールドしようとしても、浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極の下部は、不純物濃度が低いため、多結晶シリコン中に空乏層が発生して、この多結晶シリコン中の空乏層により、浮遊ゲート電極間の容量Cfgが増大してしまう。 Therefore, even if an attempt is made to shield the potential between the floating gate electrodes by embedding the gap between the control gate electrodes between the floating gate electrodes, the lower part of the control gate electrode buried between the floating gate electrodes has a low impurity concentration. A depletion layer is generated in the crystalline silicon, and the depletion layer in the polycrystalline silicon increases the capacitance Cfg between the floating gate electrodes.
このことを分かり易く説明するため、0.13μmルールのNOR型のメモリセルについて、浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極の底部の不純物濃度が1018/cm3である場合について、隣接セルの浮遊ゲート電極間容量結合による閾値変動を、具体的に、数値を用いて説明する。 In order to explain this easily, in the case of a 0.13 μm rule NOR-type memory cell, when the impurity concentration at the bottom of the control gate electrode embedded between the floating gate electrodes is 10 18 / cm 3 , the adjacent cell The threshold fluctuation due to the capacitive coupling between the floating gate electrodes will be specifically described using numerical values.
図8を参照して、各種容量を、実際の設定値付近の値、具体的には、浮遊ゲート電極制御ゲート電極間の容量Conoを、約0.18fF、浮遊ゲート電極ドレイン間の容量Cdを、約0.008fF、浮遊ゲート電極ソース間の容量Csを、約0.008fF、浮遊ゲート電極基板間の容量Cchを、0.08fFとする。 Referring to FIG. 8, various capacitances are values near the actual set value, specifically, capacitance Cono between floating gate electrode control gate electrodes is about 0.18 fF and capacitance Cd between floating gate electrode drains. , About 0.008 fF, the capacitance Cs between the floating gate electrode sources is about 0.008 fF, and the capacitance Cch between the floating gate electrode substrates is 0.08 fF.
この場合、不純物濃度NAが1018/cm3である制御ゲート電極中に広がる空乏層幅Wは、(2εSiε0(2ΦF)/qNA)1/2により約33nmとなり、この空乏層による浮遊ゲート電極間の容量Cfgは、約0.007fFになる。したがって、浮遊ゲート電極間の容量結合比Cfg/Ctotは、約0.025であるから、消去状態のメモリセルの閾値を3Vとし、この状態から左右に隣接した2つのメモリセルの閾値を3Vから6Vに上げた場合について考えると、閾値の上昇分ΔVthは、ΔVth=(6−3)×0.025×2=0.15Vと非常に大きな値になる。 In this case, the depletion layer width W spreading in the control gate electrode having an impurity concentration NA of 10 18 / cm 3 is about 33 nm due to (2ε Si ε 0 (2Φ F ) / qN A ) 1/2 , and this depletion layer The capacitance Cfg between the floating gate electrodes is about 0.007 fF. Therefore, since the capacitive coupling ratio Cfg / Ctot between the floating gate electrodes is about 0.025, the threshold value of the memory cell in the erased state is set to 3V, and the threshold value of the two memory cells adjacent to the left and right from this state is set to 3V. Considering the case where the voltage is raised to 6V, the threshold value increase ΔVth is a very large value of ΔVth = (6-3) × 0.025 × 2 = 0.15V.
したがって、従来と比較して、読み出しエラーが改善されてはいるが、いまだに、読み出しエラーが起こる可能性が存在することになる。 Therefore, although the read error is improved as compared with the conventional case, there is still a possibility that the read error occurs.
不純物濃度を、1020/cm3以上の濃度にすれば、読み出しエラーの可能性が非常に低い不揮発性半導体装置を構築することができる理由は、次のように説明することができる。 The reason why a non-volatile semiconductor device with a very low possibility of read error can be constructed if the impurity concentration is 10 20 / cm 3 or more can be explained as follows.
図9に、上記制御ゲート電極の一部の多結晶シリコンの不純物濃度と、左右に隣接した2つのメモリセルの閾値を3Vから6Vに上げた場合における、メモリセルの閾値の上昇分(ΔVth)の関係を示す。 FIG. 9 shows the impurity concentration of polycrystalline silicon as a part of the control gate electrode and the increase (ΔVth) of the threshold value of the memory cell when the threshold values of two memory cells adjacent to the left and right are increased from 3V to 6V. The relationship is shown.
尚、図9において、ΔVthは、上記容量Conoを、0.18fF、浮遊ゲート電極ドレイン間の上記容量Cdを、0.008fF、浮遊ゲート電極ソース間の上記容量Csを、0.008fF、浮遊ゲート電極基板間の上記容量Cchを、0.08fFとして、(2εSiε0(2ΦF)/qNA)1/2を用いて計算した。 In FIG. 9, ΔVth is 0.18 fF for the capacitance Cono, 0.008 fF for the capacitance Cd between the floating gate electrode drains, and 0.008 fF for the capacitance Cs between the floating gate electrode sources. The capacitance Cch between the electrode substrates was calculated as 0.08 fF using (2ε Si ε 0 (2Φ F ) / qN A ) 1/2 .
図9に示すように、不純物濃度を、1020/cm3以上の濃度にすれば、ΔVthを、0.015V以下にでき、不純物濃度が1018/cm3程度である装置と比して、ΔVthを、1/10以下に急激に小さくすることができる。 As shown in FIG. 9, when the impurity concentration is 10 20 / cm 3 or more, ΔVth can be 0.015 V or less, compared with a device having an impurity concentration of about 10 18 / cm 3 . ΔVth can be rapidly reduced to 1/10 or less.
したがって、本実施形態のように、上記制御ゲート電極2の一部(制御ゲート電極2におけるONO層22に上記一方向に重なる部分)の不純物濃度を、1020/cm3〜1021/cm3にすれば、隣接セルの閾値に殆ど影響しないメモリセルを構築することができて、読み出しエラーの可能性が非常に低くて、微細化に適した不揮発性半導体装置(例えば、フラッシュメモリ)を構築することができるのである。
Therefore, as in this embodiment, the impurity concentration of a part of the control gate electrode 2 (the part of the
尚、上記実施形態では、不揮発性半導体装置が、NOR型のフラッシュメモリであったが、この発明では、不揮発性半導体装置は、NAND型フラッシュメモリ、DINOR型フラッシュメモリ等、NOR型のフラッシュメモリ以外の不揮発性半導体装置であっても良い。 In the above embodiment, the nonvolatile semiconductor device is a NOR type flash memory. However, in the present invention, the nonvolatile semiconductor device is not a NOR type flash memory, such as a NAND type flash memory or a DINOR type flash memory. The non-volatile semiconductor device may be used.
また、上記実施形態では、不純物の注入量は、浮遊ゲート電極10間に埋設された制御ゲート電極2の多結晶シリコンの体積濃度が、1020〜1021/cm3となる様に設定されたが、この発明では、不純物の注入量は、浮遊ゲート電極間に埋設された制御ゲート電極の部分の多結晶シリコンの体積濃度が、1020/cm3よりも小さい値であっても良いし、1021/cm3よりも大きい値であっても良い。
Further, in the above embodiment, the impurity implantation amount is set so that the volume concentration of polycrystalline silicon in the
また、上記実施形態では、浮遊ゲート電極10間に埋設された制御ゲート電極2に、燐(P)を注入したが、燐の代わりに砒素(As)を注入しても良い。
In the above embodiment, phosphorus (P) is implanted into the
1 活性領域
2 制御ゲート電極
4 メモリセル
5 ドレインコンタクト
7 シリコン基板
8 トレンチ
9 素子分離領域
10 浮遊ゲート電極
11 ソース
13 ドレイン
15 ビット線
19 トンネル酸化膜
22 ONO膜
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記各メモリセルは、
半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、
上記第1絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、
上記一方向と、上記半導体基板の上面に垂直な方向とを含む断面において、上記浮遊ゲート電極の上面および側面に形成された第2絶縁膜と
を備え、
上記複数のメモリセルは、
上記断面において、上記各第2絶縁膜の上面および側面に、共通の制御ゲート電極を備え、
上記一方向に隣接する上記メモリセルの上記浮遊ゲート電極の側面に形成されて上記一方向に互いに対向している上記第2絶縁膜の部分の間に位置する上記制御ゲート電極の部分は、不純物がドープされた多結晶シリコンで形成されていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 Comprising a plurality of memory cells arranged in one direction and spaced from each other;
Each of the above memory cells
A first insulating film formed on the semiconductor substrate;
A floating gate electrode formed on the first insulating film;
A second insulating film formed on a top surface and a side surface of the floating gate electrode in a cross section including the one direction and a direction perpendicular to the top surface of the semiconductor substrate;
The plurality of memory cells include
In the cross section, a common control gate electrode is provided on the upper surface and the side surface of each second insulating film,
The portion of the control gate electrode formed between the portions of the second insulating film formed on the side surface of the floating gate electrode of the memory cell adjacent in the one direction and facing each other in the one direction is an impurity. A non-volatile semiconductor memory device, characterized by being made of polycrystalline silicon doped with.
上記制御電極の上記部分の不純物濃度は、1020/cm3以上かつ1021/cm3以下である事を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1,
The nonvolatile semiconductor memory device, wherein an impurity concentration in the portion of the control electrode is 10 20 / cm 3 or more and 10 21 / cm 3 or less.
上記浮遊ゲート電極は、燐または砒素を含んでいることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1,
The non-volatile semiconductor memory device, wherein the floating gate electrode contains phosphorus or arsenic.
上記第1絶縁膜上に浮遊ゲート電極を形成した後、上記浮遊ゲートの上面および側面に、第2絶縁膜を形成し、
上記第2絶縁膜の上面および側面に、多結晶シリコン膜を堆積した後、上記一方向において、隣接する上記第2絶縁膜の間の領域に、不純物を注入して、その後、熱処理を行うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 On the semiconductor substrate, a plurality of active regions separated from each other in one direction are formed, and a first insulating film is formed on each active region,
After forming the floating gate electrode on the first insulating film, a second insulating film is formed on the upper surface and the side surface of the floating gate,
After depositing a polycrystalline silicon film on the upper surface and side surfaces of the second insulating film, impurities are implanted into a region between the adjacent second insulating films in the one direction, and then heat treatment is performed. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device.
上記隣接する第2絶縁膜の間の領域に、注入される不純物の体積濃度は、1020/cm3以上かつ1021/cm3以下であることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4,
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, wherein the volume concentration of impurities implanted into the region between the adjacent second insulating films is 10 20 / cm 3 or more and 10 21 / cm 3 or less. .
上記浮遊ゲート電極は、燐またはヒ素がドープされた多結晶シリコン膜であることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4,
The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, wherein the floating gate electrode is a polycrystalline silicon film doped with phosphorus or arsenic.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007039564A JP2008205187A (en) | 2007-02-20 | 2007-02-20 | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007039564A JP2008205187A (en) | 2007-02-20 | 2007-02-20 | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008205187A true JP2008205187A (en) | 2008-09-04 |
Family
ID=39782374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007039564A Pending JP2008205187A (en) | 2007-02-20 | 2007-02-20 | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008205187A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101393133B1 (en) | 2011-05-23 | 2014-05-08 | 플래시 실리콘, 인코포레이션 | Field side sub-bitline nor flash array and method of fabricating the same |
US8860121B2 (en) | 2009-09-15 | 2014-10-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having upper layer portion of semiconductor substrate divided into a plurality of active areas |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0964209A (en) * | 1995-08-25 | 1997-03-07 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH1065028A (en) * | 1996-08-23 | 1998-03-06 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method |
JP2001094077A (en) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
JP2002016155A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008153501A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Renesas Technology Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
-
2007
- 2007-02-20 JP JP2007039564A patent/JP2008205187A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0964209A (en) * | 1995-08-25 | 1997-03-07 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH1065028A (en) * | 1996-08-23 | 1998-03-06 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method |
JP2001094077A (en) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
JP2002016155A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008153501A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Renesas Technology Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8860121B2 (en) | 2009-09-15 | 2014-10-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having upper layer portion of semiconductor substrate divided into a plurality of active areas |
KR101393133B1 (en) | 2011-05-23 | 2014-05-08 | 플래시 실리콘, 인코포레이션 | Field side sub-bitline nor flash array and method of fabricating the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6670671B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
US5467308A (en) | Cross-point eeprom memory array | |
US9691866B2 (en) | Memory cell having a vertical selection gate formed in an FDSOI substrate | |
US7247907B2 (en) | Bidirectional split gate NAND flash memory structure and array, method of programming, erasing and reading thereof, and method of manufacturing | |
JP4330670B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
US7391071B2 (en) | Nonvolatile memory devices with trenched side-wall transistors and method of fabricating the same | |
KR20070106923A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20070237005A1 (en) | Split gate NAND flash memory structure and array, method of programming, erasing and reading thereof, and method of manufacturing | |
JP2006191049A (en) | Nonvolatile memory device, its manufacturing method and its operating method | |
KR100932134B1 (en) | Single polypyropyrom and preparation method thereof | |
JP4843412B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
US7439133B2 (en) | Memory structure and method of manufacturing a memory array | |
JP4461042B2 (en) | Method for manufacturing nonvolatile memory | |
JPH031574A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacture thereof | |
TWI622160B (en) | Nonvolatile memory devices having single-layered floating gates | |
US7450424B2 (en) | Method for reading a memory array with a non-volatile memory structure | |
TWI513007B (en) | Memory device and methods for fabricating and operating the same | |
JP2008205187A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device | |
JP2004158614A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and data writing method thereof | |
JP4061985B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
US6392927B2 (en) | Cell array, operating method of the same and manufacturing method of the same | |
JP2006310564A (en) | Nonvolatile semiconductor memory and its manufacturing method | |
KR20070014709A (en) | Non-volatile memory device and methods of forming and operating the same | |
JPH0992739A (en) | Nonvolatile semiconductor memory, drive method and fabrication thereof | |
JP2006080567A (en) | Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120424 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120814 |