JP2009004691A - Semiconductor device - Google Patents

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Shunichi Okano
俊一 岡野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure which can increase current drive capability without increasing an occupied area of an element in a semiconductor device of a so-called Mirrorbit(R) transistor array. <P>SOLUTION: A plurality of projecting parts 23 with triangular-shaped cross-section, in which ridgelines 23c extend in a predetermined direction, are formed in parallel to one another in an upper surface of a semiconductor substrate 21. A diffusion region 22, which constitutes source/drain, is formed so as to extend in a direction orthogonal to the projecting part 23. In the upper part of the projecting parts and the diffusion region, a gate insulating film 24 which has a tunnel film which consists of oxide, a trap film which consists of nitride, and a top film which consists of oxide, is formed. The gate electrode 25 is formed so as to extend in the longitudinal direction of the projecting part 23 above two inclined surfaces 23a and 23b of the projecting part 23. Thereby, a gate area (channel area) can be increased without expanding the gate electrode 25 in a channel width direction, and current drive capability can be increased. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電界効果トランジスタを備えた半導体装置に関し、特に、高い集積度で複数のトランジスタを配列した半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a field effect transistor, and more particularly to a semiconductor device in which a plurality of transistors are arranged with high integration.

半導体装置の高集積化を目的として、半導体装置を構成するMOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)のチャネル、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース電極の構造や配置について各種の提案がなされている。MOSFETを微細化するためには、ゲート電極(及びチャネル部分)も微細化する必要があるが、これによりトランジスタの電流制御能力(電流駆動能力)の低下や、リーク電流の増大といった短チャンネル効果等の問題が生ずる。   For the purpose of high integration of semiconductor devices, various proposals have been made on the structure and arrangement of the channel, gate insulating film, gate electrode, and source electrode of a MOS field effect transistor (MOSFET) constituting the semiconductor device. In order to miniaturize the MOSFET, it is necessary to miniaturize the gate electrode (and the channel portion), which causes a short channel effect such as a decrease in transistor current control capability (current drive capability) and an increase in leakage current. Problem arises.

このような問題を起こしにくいトランジスタ構造として、フィン(Fin)型FETに関する技術が知られている(例えば特許文献1)。フィン型FETは、チャネル部分を凸状部として形成し、そのチャネル部の周囲を覆うようにゲート電極を配置することにより、トランジスタの占有面積(平面上における面積)を微細化しつつゲート電極の面積、すなわちチャネルの面積を増大させて、電流駆動能力の増大、及び短チャンネル効果の防止を図ることができる。特に、電流駆動能力の向上の観点からはチャネル幅を増大するようにフィンを形成することが有効である。   As a transistor structure that hardly causes such a problem, a technique related to a Fin type FET is known (for example, Patent Document 1). The fin-type FET has a channel portion formed as a convex portion, and a gate electrode is disposed so as to cover the periphery of the channel portion, thereby reducing the area occupied by the transistor (area on the plane) while reducing the area of the gate electrode. That is, it is possible to increase the current drive capability and prevent the short channel effect by increasing the channel area. In particular, it is effective to form fins so as to increase the channel width from the viewpoint of improving the current driving capability.

一方、フラッシュメモリの高集積化においては、フラッシュメモリを構成するトランジスタのゲート部分をMONOS構造とする技術が知られている(例えば非特許文献1)。MONOS構造は、トランジスタのゲートからチャンネルまでの部分を、上から順に、Metal(金属又は多結晶シリコン等)層−Oxide(酸化物)層−Nitride(窒化物)層−Oxide(酸化物)層−Silicon(シリコン)層からなる積層構造としたものであり、窒化物層のトラップ準位に電荷が蓄積されることにより情報が記録される。MONOS構造は、一般的なフローティングゲート構造と異なり、優れた電荷保持特性を有し、制御ゲートとフローティングゲートとの容量結合の減少、隣接ゲート間の容量結合の増大といった微細化に伴う動作不良が発生しないため、フラッシュメモリ用トランジスタの微細化に有利である。   On the other hand, for high integration of flash memory, a technique is known in which the gate portion of a transistor constituting the flash memory has a MONOS structure (for example, Non-Patent Document 1). In the MONOS structure, a metal (metal or polycrystalline silicon, etc.) layer, an oxide layer, a nitride layer, an oxide layer, and the gate from the gate of the transistor are sequentially arranged from the top. It has a laminated structure composed of a silicon (silicon) layer, and information is recorded by accumulating charges in the trap level of the nitride layer. Unlike a general floating gate structure, the MONOS structure has excellent charge retention characteristics, and malfunction due to miniaturization such as a decrease in capacitive coupling between the control gate and the floating gate and an increase in capacitive coupling between adjacent gates. Since it does not occur, it is advantageous for miniaturization of a flash memory transistor.

このMONOS構造をフィン型FETに適用したフラッシュメモリに関する技術として非特許文献1の技術がある。図1は非特許文献1に開示されたフラッシュメモリの構造を示す斜視図である。図1において、シリコン基板101の表面に凸状のフィン103が形成され、そのフィン103を覆うように、酸化物−窒化物−酸化物からなるゲート絶縁膜104が形成され、そのゲート絶縁膜104の上部にゲート電極105が形成されている。フィン103のゲート電極105を挟む部分にソース及びドレインが形成される。トランジスタのチャネルは、ゲート電極105に覆われたフィン103の表面に形成される。ゲート電極105(ワードライン)はフィン103と直交する方向、すなわち、トランジスタのチャネル幅方向に形成される。このようなMONOS構造をフィン型FETと組み合わせたフラッシュメモリは、それまでのゲート部分が平坦なフローティングゲート型フラッシュメモリよりもチャネル幅(ゲート幅)が広いため、電流駆動能力に優れ、チャンネルが複数の面でゲート電極に覆われているため、短チャンネル効果が抑制され、MONOS構造による電荷保持特性と相俟って微細化に容易に対応することができる。   As a technique related to a flash memory in which this MONOS structure is applied to a fin-type FET, there is a technique disclosed in Non-Patent Document 1. FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a flash memory disclosed in Non-Patent Document 1. FIG. In FIG. 1, a convex fin 103 is formed on the surface of a silicon substrate 101, and a gate insulating film 104 made of oxide-nitride-oxide is formed so as to cover the fin 103, and the gate insulating film 104 A gate electrode 105 is formed on the upper portion of the gate electrode 105. A source and a drain are formed in a portion of the fin 103 sandwiching the gate electrode 105. The channel of the transistor is formed on the surface of the fin 103 covered with the gate electrode 105. The gate electrode 105 (word line) is formed in a direction orthogonal to the fin 103, that is, in the channel width direction of the transistor. A flash memory in which such a MONOS structure is combined with a fin-type FET has a wider channel width (gate width) than a floating gate type flash memory having a flat gate portion so far. Therefore, the short channel effect is suppressed, and it is possible to easily cope with the miniaturization in combination with the charge retention characteristics of the MONOS structure.

また、フラッシュメモリにおいてメモリセルの動作を多値化して一つのメモリセルに記録される容量を2ビットとする技術が知られている。このようなメモリセルの多値化を可能とする半導体装置の構造として、TwinMONOS(登録商標)型のトランジスタアレイ(以下、TwinMONOS構造とも呼ぶ)や、Mirrorbit(登録商標)型トランジスタアレイ(以下、ミラービット構造とも呼ぶ)が知られている(例えば非特許文献2及び非特許文献3)。   In addition, a technique is known in which the operation of a memory cell in a flash memory is multi-valued so that the capacity recorded in one memory cell is 2 bits. As a structure of a semiconductor device that enables such multi-valued memory cells, a TwinMONOS (registered trademark) type transistor array (hereinafter also referred to as a TwinMONOS structure), a Mirrorbit (registered trademark) type transistor array (hereinafter referred to as a mirror). (Also referred to as a bit structure) is known (for example, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3).

図2はTwinMONOS構造を示す俯瞰図(模式図)であり、図3は、TwinMONOS構造を上側からみた図である。図2に示すように、TwinMONOS構造を有するフラッシュメモリ装置200は、x軸方向(チャネル幅方向)に伸びるワードゲート206の両側部に2つのコントロールゲート205が形成され、コントロールゲート205の下部に酸化物−窒化物−酸化物からなるゲート絶縁膜204が形成されている。ソース及びドレイン(拡散領域202)は、図3において斜線部202として示すように、コントロールゲート205の側部に形成され、市松模様状に配置されたコンタクト207によって上部のビットライン209と接続される。トランジスタは、チャネル長方向が図2及び図3においてy軸方向となるように形成されている。TwinMONOS構造は、ビットライン209に印加する電圧を変えることでソース及びドレインを入れ替えることができ、2つのコントロールゲート205の下のゲート絶縁膜204に別個に電荷を蓄積することができる。また、ソース及びドレインを入れ替えて閾値電圧を検出することにより、それぞれのコントロールゲート205の下のゲート絶縁膜204の電荷蓄積状態を検出することができ、単位セルあたりの記録容量を2ビットとすることができる。   FIG. 2 is a bird's-eye view (schematic diagram) showing the TwinMONOS structure, and FIG. 3 is a view of the TwinMONOS structure as viewed from above. As shown in FIG. 2, in the flash memory device 200 having the TwinMONOS structure, two control gates 205 are formed on both sides of a word gate 206 extending in the x-axis direction (channel width direction), and an oxide is formed below the control gate 205. A gate insulating film 204 made of a material-nitride-oxide is formed. The source and drain (diffusion region 202) are formed on the side portion of the control gate 205 and connected to the upper bit line 209 by a contact 207 arranged in a checkered pattern, as shown by the hatched portion 202 in FIG. . The transistor is formed so that the channel length direction is the y-axis direction in FIGS. In the TwinMONOS structure, the source and drain can be switched by changing the voltage applied to the bit line 209, and charges can be separately accumulated in the gate insulating film 204 under the two control gates 205. Also, by detecting the threshold voltage by switching the source and drain, the charge accumulation state of the gate insulating film 204 under each control gate 205 can be detected, and the recording capacity per unit cell is 2 bits. be able to.

図4は、ミラービット構造を示す斜視図であり、図5はミラービット構造のメモリセルの断面図である。図4及び図5に示すように、ミラービット構造を有するフラッシュメモリ装置は、半導体基板301の上部に拡散領域302が所定方向に伸びて形成され、この拡散領域302の上にゲート絶縁膜304を介して、ゲート電極305が形成されている。メモリセルを構成するトランジスタの断面は、図5に示すように、拡散領域302がソース及びドレインを構成し、ゲート絶縁膜304は酸化物、窒化物、酸化物の積層構造からなる。一般的なNAND型トランジスタアレイやNOR型トランジスタアレイの場合には、ゲート電極(ワードライン)はチャネル幅方向に伸び、ソース及びドレインはトランジスタのチャネル長方向で分断されている。これに対し、ミラービット構造では図4に示すように、ソース及びドレイン(拡散領域302;ビットライン)がチャネル幅方向(x軸方向)に直線状に伸び、ゲート電極305(ワードライン)がチャネル長方向(y軸方向)に直線状に伸びている。そして、隣接する拡散領域302間の印加電圧を変えることで、トランジスタのソース及びドレインを入れ替えて動作させることができる。このため、図5の斜線部に示すように、窒化物膜の拡散領域202近傍の部分に別々に電荷を蓄積することができ、所定の読み取り動作によってこれら部分への電化蓄積状態を検出できる。このように、ミラービット構造もTwinMONOS構造と同様に単位セルあたりの記憶容量を2ビットとすることができる。また、拡散領域302が直線状に伸びているため、セルごとにコンタクトを形成する必要がなく、TwinMONOS構造よりも構造が簡素となり高集積化に有利である。   FIG. 4 is a perspective view showing a mirror bit structure, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a memory cell having a mirror bit structure. As shown in FIGS. 4 and 5, in the flash memory device having a mirror bit structure, a diffusion region 302 is formed on a semiconductor substrate 301 extending in a predetermined direction, and a gate insulating film 304 is formed on the diffusion region 302. Thus, a gate electrode 305 is formed. As shown in FIG. 5, in the cross section of the transistor constituting the memory cell, the diffusion region 302 constitutes the source and drain, and the gate insulating film 304 has a stacked structure of oxide, nitride, and oxide. In the case of a general NAND type transistor array or NOR type transistor array, the gate electrode (word line) extends in the channel width direction, and the source and drain are divided in the channel length direction of the transistor. In contrast, in the mirror bit structure, as shown in FIG. 4, the source and drain (diffusion region 302; bit line) extend linearly in the channel width direction (x-axis direction), and the gate electrode 305 (word line) is the channel. It extends linearly in the long direction (y-axis direction). Then, by changing the voltage applied between adjacent diffusion regions 302, the source and drain of the transistor can be switched to operate. For this reason, as shown by the shaded portion in FIG. 5, charges can be separately accumulated in the vicinity of the diffusion region 202 of the nitride film, and the charge accumulation state in these portions can be detected by a predetermined reading operation. In this way, the mirror bit structure can also have a storage capacity of 2 bits per unit cell, similarly to the TwinMONOS structure. Further, since the diffusion region 302 extends linearly, it is not necessary to form a contact for each cell, and the structure is simpler than the TwinMONOS structure, which is advantageous for high integration.

その他、フラッシュメモリの高集積化のための技術として、ゲート絶縁膜の酸化物層の間にシリコンナノクリスタルを分散させる技術が知られている(例えば、非特許文献4)。   In addition, a technique for dispersing silicon nanocrystals between oxide layers of a gate insulating film is known as a technique for high integration of a flash memory (for example, Non-Patent Document 4).

この出願の発明に関連すると思われる先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平8−88285号公報 Suk-Kang Sung、外8名、“Fully Integrated SONOS Flash Memory Cell Array with BT-FinFET Structure”、Silicon Nanoelectronics Workshop、Kyoto、2005年 Tomoko Ogura、外6名、“Embedded Twin MONOS Flash Memories with 4ns and 15ns Fast Access Times”、2003 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers、2003年 Spansion LLC、“SpansionTM Flash Memory with MirrorbitTM Technology”、[online]、2004年、Spansion LLC、[平成19年4月6日検索]、インターネット<URL : http://www.spansion.com/technology/mirrorbit/spansion-generic-mirrorbit.pdf> Yi Shi、外3名、“Effects of traps on charge storage characteristics in metal-oxide-semiconductor memory structures based on silicon nanocrystals”、Journal of Applied Physics、1998年8月15日、Volume 84, Number 4、p.2358-2360
Prior art document information that is considered to be related to the invention of this application includes the following.
JP-A-8-88285 Suk-Kang Sung, 8 others, “Fully Integrated SONOS Flash Memory Cell Array with BT-FinFET Structure”, Silicon Nanoelectronics Workshop, Kyoto, 2005 Tomoko Ogura, 6 others, “Embedded Twin MONOS Flash Memories with 4ns and 15ns Fast Access Times”, 2003 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers, 2003 Spansion LLC, “SpansionTM Flash Memory with MirrorbitTM Technology”, [online], 2004, Spansion LLC, [April 6, 2007 search], Internet <URL: http://www.spansion.com/technology/mirrorbit /spansion-generic-mirrorbit.pdf> Yi Shi, 3 others, “Effects of traps on charge storage characteristics in metal-oxide-semiconductor memory structures based on silicon nanocrystals”, Journal of Applied Physics, August 15, 1998, Volume 84, Number 4, p.2358 -2360

ミラービット構造やTwinMONOS構造を開示する非特許文献2や非特許文献3のトランジスタは、フィン構造を有するものではない。従って、これらの構造の半導体装置を微細化(高集積化)すると、チャネル幅が小さくなって電流駆動能力の低下や、チャネル長が短くなってリーク電流の増加といった短チャンネル効果等の問題が生ずる。そこで、ミラービット構造やTwinMONOS構造でトランジスタにフィン構造を適用することを考える。   The transistors of Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 that disclose the mirror bit structure and the TwinMONOS structure do not have a fin structure. Therefore, when semiconductor devices having these structures are miniaturized (highly integrated), problems such as a short channel effect such as a decrease in channel width and a decrease in current driving capability and an increase in leakage current due to a decrease in channel length occur. . Therefore, it is considered to apply a fin structure to a transistor with a mirror bit structure or a TwinMONOS structure.

ミラービット構造でトランジスタをフィン型とする場合を考える。電流駆動能力の観点からチャネル幅を広げるべく、フィンをその長手方向がチャネル長方向(図4のy軸方向)となるように形成する必要がある。図6は、ミラービット構造でトランジスタをフィン型とした場合のゲート電極の断面を示す図である。この場合、図6に示すように、ゲート電極305をフィン303の周囲を覆うように形成する必要がある。したがって、フィン303ごとにゲート電極305を分離する必要があり。ゲート電極305のピッチは、ゲート電極305及びゲート絶縁膜304の合計の厚さをa、フィン303の幅をb、ゲート電極を分離するための分離幅dとすると、a×2+b+dだけの距離が必要となる。これに対し、従来のプレナー型のトランジスタを用いたミラービット構造では、ゲート電極のピッチは、b+dあればよい。したがって、ミラービット構造においてトランジスタをフィン型とすると、ゲート電極及びゲート絶縁膜の分の厚さだけゲート電極のピッチを長くする必要があるため、従来のプレナー型トランジスタでミラービット構造を構成する場合よりもトランジスタの占有面積が大きくなってしまう。   Consider a case where a transistor is a fin type with a mirror bit structure. In order to widen the channel width from the viewpoint of current drive capability, it is necessary to form the fin so that its longitudinal direction is the channel length direction (y-axis direction in FIG. 4). FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the gate electrode when the transistor is a fin type in the mirror bit structure. In this case, it is necessary to form the gate electrode 305 so as to cover the periphery of the fin 303 as shown in FIG. Therefore, it is necessary to separate the gate electrode 305 for each fin 303. The pitch of the gate electrode 305 is a distance of a × 2 + b + d, where a is the total thickness of the gate electrode 305 and the gate insulating film 304, b is the width of the fin 303, and d is a separation width d for separating the gate electrode. Necessary. On the other hand, in the mirror bit structure using the conventional planar type transistor, the pitch of the gate electrodes may be b + d. Therefore, if the transistor is a fin type in the mirror bit structure, the pitch of the gate electrode needs to be increased by the thickness of the gate electrode and the gate insulating film. As a result, the area occupied by the transistor becomes larger.

尚、TwinMONOS型トランジスタアレイにフィン構造を適用する場合には、電流駆動能力向上の観点から、チャネル幅を広げるべくチャネル長方向とフィンの長手方向が一致するようにフィンを形成する必要がある。図2において、フィンはその長手方向がy軸方向に延びるように形成されることとなり、フィンごとにコントロールゲート205を分離する必要がなく、ミラービット構造にフィン構造を適用する場合のような問題は生じない。しかしながら、TwinMONOS構造では、隣接するゲート電極間にコンタクトを形成する必要があり、同じ配線幅で比較すると、ミラービット構造よりも占有面積が広くなってしまう。   When a fin structure is applied to the TwinMONOS transistor array, it is necessary to form the fin so that the channel length direction and the fin longitudinal direction coincide with each other in order to increase the channel width from the viewpoint of improving the current driving capability. In FIG. 2, the fin is formed so that its longitudinal direction extends in the y-axis direction, and it is not necessary to separate the control gate 205 for each fin, and there is a problem when the fin structure is applied to the mirror bit structure. Does not occur. However, in the TwinMONOS structure, it is necessary to form a contact between adjacent gate electrodes. When compared with the same wiring width, the occupied area becomes larger than the mirror bit structure.

本発明の目的は、ミラービット型のトランジスタアレイを有する半導体装置において、トランジスタの占有面積を増大せずに、電流駆動能力を向上し、短チャンネル効果を抑制することができる構造を提供することである。   An object of the present invention is to provide a structure capable of improving a current driving capability and suppressing a short channel effect without increasing an area occupied by a transistor in a semiconductor device having a mirror bit type transistor array. is there.

本発明の一観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の上面に形成され、所定の方向に延伸するとともに所定の間隔をおいて相互に平行に配置された、長手方向に垂直な断面が三角形状の第1の突出部と、前記半導体基板の上面に所定の不純物を導入して形成された領域であって、前記第1の突出部の長手方向と直交する方向に延伸するとともに、前記第1の突出部の長手方向に所定の間隔をおいて相互に平行に配置された複数の拡散領域と、前記半導体基板の上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に、前記第1の突出部の稜線をまたいだ2つの傾斜面の一部の上方に伸びて形成されるとともに、前記第1の突出部の長手方向に直線状に伸びて形成されたゲート電極とを備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate and a cross section perpendicular to the longitudinal direction, which is formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extends in a predetermined direction, and is disposed in parallel with each other at a predetermined interval. The triangular first protrusion and a region formed by introducing predetermined impurities into the upper surface of the semiconductor substrate, extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first protrusion, and A plurality of diffusion regions arranged in parallel with each other at a predetermined interval in the longitudinal direction of the first protrusion, a gate insulating film formed on the semiconductor substrate, and on the gate insulating film, A gate electrode formed so as to extend above a part of two inclined surfaces straddling the ridge line of the first protrusion, and to extend linearly in the longitudinal direction of the first protrusion; Provided is a semiconductor device characterized by comprising

本発明では、いわゆるミラービット型トランジスタアレイを備える半導体装置において、トランジスタのチャネル部分が、断面が三角形状の第1の突出部の稜線の上方をまたいだ2つの傾斜面の上方に形成される。これにより、従来のプレナー型トランジスタよりもチャネル幅が増大して電流駆動能力が向上し、チャネルが複数の面でゲート電極に覆われて短チャネル効果が抑制される。また、ゲート電極は第1の突出部の傾斜面の上方にのみ形成されているため、チャネル幅方向に増大することはない。これにより、トランジスタの占有面積(平面状における面積)を増大することなく、電流駆動能力を向上し短チャネル効果を抑制することができ、半導体装置のさらなる微細化及び高集積化を達成することができる。   In the present invention, in a semiconductor device including a so-called mirror bit type transistor array, a channel portion of a transistor is formed above two inclined surfaces straddling the ridge line of the first protrusion having a triangular cross section. As a result, the channel width is increased as compared with the conventional planar type transistor, the current driving capability is improved, and the channel is covered with the gate electrode on a plurality of surfaces, thereby suppressing the short channel effect. Further, since the gate electrode is formed only above the inclined surface of the first protrusion, it does not increase in the channel width direction. As a result, the current driving capability can be improved and the short channel effect can be suppressed without increasing the area occupied by the transistor (planar area), and further miniaturization and higher integration of the semiconductor device can be achieved. it can.

さらに本発明の別の観点によれば、ソース及びドレイン配線となる拡散領域を半導体基板上で直線状に形成した半導体装置が提供される。これにより、拡散領域(ソース、ドレイン配線)の電流輸送方向の距離が短縮し、電気抵抗増加が抑制される。この場合、拡散領域を基板上で直線状に形成する手段として、半導体基板の上面に形成され、前記第1の突出部の長手方向と直交する方向に延伸するとともに所定の間隔をおいて相互に平行に配置された複数の第2の突出部を設け、前記拡散領域を前記第2の突出部の上部に形成することができる。このような構成によれば第2の突出部の上部に沿って拡散領域を直線状に形成することができる。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device in which diffusion regions serving as source and drain wirings are linearly formed on a semiconductor substrate. As a result, the distance in the current transport direction of the diffusion region (source and drain wiring) is shortened, and an increase in electrical resistance is suppressed. In this case, as a means for forming the diffusion region in a straight line on the substrate, the diffusion region is formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first protrusion, and is spaced from each other at a predetermined interval. A plurality of second protrusions arranged in parallel may be provided, and the diffusion region may be formed on an upper portion of the second protrusion. According to such a configuration, the diffusion region can be formed linearly along the upper portion of the second protrusion.

さらに本発明において、前記ゲート絶縁膜を、前記半導体基板側から順に酸化物からなるトンネル膜、窒化物からなるトラップ膜、酸化物からなるトップ膜の三層構造とすることができる。これにより、1つのトランジスタに複数ビットの情報を格納できる不揮発性半導体記憶装置が得られる。   Furthermore, in the present invention, the gate insulating film may have a three-layer structure of an oxide tunnel film, a nitride trap film, and an oxide top film in order from the semiconductor substrate side. Thus, a nonvolatile semiconductor memory device that can store information of a plurality of bits in one transistor is obtained.

さらに、本発明において隣接するチャネル同士を、隣接する前記第1の突出部の隣り合う傾斜面によって形成された谷状の部分によって分離するようにしてもよい。これにより、チャネル間が断面三角形状の溝によって分離され、半導体装置を微細化してもチャネル間をより確実に分離することができる。   Furthermore, in the present invention, adjacent channels may be separated by a valley-like portion formed by adjacent inclined surfaces of the adjacent first protrusions. As a result, the channels are separated by grooves having a triangular cross section, and the channels can be more reliably separated even if the semiconductor device is miniaturized.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図7は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置を示す上面図である。図13は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置を示す斜視図である。図14は、第1実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図7のE−E´線における断面図である。図15は、第1実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図7のC−C´線における断面図である。図16は、第1実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図7のD−D´線における断面図である。
(First embodiment)
FIG. 7 is a top view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 13 is a perspective view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line E-E ′ of FIG. 7, showing a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 7, showing a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. 7, showing a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment.

図7及び図13に示すように、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置20は不揮発性半導体記憶装置に関するものであり、シリコン基板上部に形成されたpウェル(以下、半導体基板と呼ぶ)21の表面に第1の突出部23が複数平行に形成されている。この第1の突出部23は、上面が2つの傾斜面(第1の傾斜面23a及び第2の傾斜面23b)によって構成され、長手方向に垂直な断面が三角形状である。図13及び図15に示すように、第1の突出部は稜線23cを備え、その稜線23cは半導体装置20のチャネル長方向(y軸方向)に延びる。隣接する第1の突出部23同士は傾斜面(第1及び第2の傾斜面23a、23b)によって接続され、隣接する稜線23cの中間の位置に谷の部分が形成されている。第1の傾斜面23a及び第2の傾斜面23bはシリコン(111)面からなり、その傾きは一定である。したがって、第1の突出部23の高さはその幅に比例する。尚、第1の突出部23の幅は、後述する第1の凸状部26のピッチによって定まり、製造プロセスにおける最小加工寸法(例えば65nm)の2倍程度とすることができる。   As shown in FIGS. 7 and 13, the semiconductor device 20 according to the first embodiment of the present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and is a p-well formed on a silicon substrate (hereinafter referred to as a semiconductor substrate). A plurality of first protrusions 23 are formed in parallel on the surface of 21. The upper surface of the first protrusion 23 is constituted by two inclined surfaces (a first inclined surface 23a and a second inclined surface 23b), and a cross section perpendicular to the longitudinal direction is triangular. As illustrated in FIGS. 13 and 15, the first protrusion includes a ridge line 23 c, and the ridge line 23 c extends in the channel length direction (y-axis direction) of the semiconductor device 20. The adjacent first protrusions 23 are connected to each other by inclined surfaces (first and second inclined surfaces 23a and 23b), and a valley portion is formed at an intermediate position between the adjacent ridge lines 23c. The first inclined surface 23a and the second inclined surface 23b are made of a silicon (111) surface, and the inclination thereof is constant. Therefore, the height of the first protrusion 23 is proportional to its width. The width of the first projecting portion 23 is determined by the pitch of the first convex portion 26 described later, and can be about twice the minimum processing dimension (for example, 65 nm) in the manufacturing process.

ゲート絶縁膜24は第1の突出部23が形成された半導体基板21の上面を一様に覆って形成され、半導体基板側21から順にトンネル酸化膜(例えば厚さ10nm程度の酸化シリコン膜)、窒化物膜(例えば厚さ10nm程度のSiN膜)、酸化物膜(例えば厚さ10nm程度の酸化シリコン膜又は酸化アルミニウム膜等)が形成され、いわゆるONO構造を有する積層ゲート構造からなる。   The gate insulating film 24 is formed so as to uniformly cover the upper surface of the semiconductor substrate 21 on which the first protrusions 23 are formed. A tunnel oxide film (for example, a silicon oxide film having a thickness of about 10 nm) is sequentially formed from the semiconductor substrate side 21. A nitride film (for example, a SiN film having a thickness of about 10 nm) and an oxide film (for example, a silicon oxide film or an aluminum oxide film having a thickness of about 10 nm) are formed, and has a stacked gate structure having a so-called ONO structure.

図7に示すように、拡散領域22は第1の突出部23が形成された半導体基板21の表面上に、第1の突出部23の稜線23cと直交する方向(チャネル幅方向;x軸方向)に伸びて形成されている。拡散領域22の幅及び隣接する拡散領域22との間隔は、製造プロセスにおける最小加工寸法(例えば65nm)程度とすることができる。拡散領域22は第1の突出部23の表面に沿って形成されているため、その長手方向(電流の輸送方向;x軸方向)については図16に示すように、半導体基板21の上下方向に屈曲している。   As shown in FIG. 7, the diffusion region 22 is formed on the surface of the semiconductor substrate 21 on which the first protrusion 23 is formed, in a direction perpendicular to the ridge line 23c of the first protrusion 23 (channel width direction; x-axis direction). ). The width of the diffusion region 22 and the interval between the adjacent diffusion regions 22 can be set to a minimum processing dimension (for example, 65 nm) in the manufacturing process. Since the diffusion region 22 is formed along the surface of the first protrusion 23, the longitudinal direction (current transport direction; x-axis direction) is in the vertical direction of the semiconductor substrate 21 as shown in FIG. It is bent.

ゲート電極25は、図7に示すように、拡散領域22の上部を通過して、チャネル長方向(y軸方向)に伸びて形成され、半導体装置20のワードラインを構成する。図13、図15、及び図16に示すように、ゲート電極25は、ゲート絶縁膜24の上に形成されており、拡散領域22及び半導体基板21と絶縁されている。ゲート電極25は、第1の突出部23の稜線23c近傍の傾斜面(第1及び第2の傾斜面23a、23b)の上方に形成されている。図15及び図16に示すように、相互に隣接するゲート電極25は、第1の傾斜面23a及び第2の傾斜面23bによって形成された谷の部分によって分離されている。ゲート電極25の幅、及び隣接するゲート電極25との分離されている部分の間隔は、製造プロセスにおける最小加工寸法(例えば65nm)と同等とすることができ、ゲート電極25のピッチは、最小加工寸法の約2倍となる。また、ゲート電極25の厚さは100nm程度とすることができる。ゲート電極25には、例えば、n型多結晶シリコン、ニッケルシリサイド、窒化タンタル、タングステン等を用いることができる。   As shown in FIG. 7, the gate electrode 25 passes through the upper part of the diffusion region 22 and extends in the channel length direction (y-axis direction), and constitutes a word line of the semiconductor device 20. As shown in FIGS. 13, 15, and 16, the gate electrode 25 is formed on the gate insulating film 24 and is insulated from the diffusion region 22 and the semiconductor substrate 21. The gate electrode 25 is formed above the inclined surfaces (first and second inclined surfaces 23a and 23b) in the vicinity of the ridge line 23c of the first protrusion 23. As shown in FIGS. 15 and 16, the gate electrodes 25 adjacent to each other are separated by a valley portion formed by the first inclined surface 23a and the second inclined surface 23b. The width of the gate electrode 25 and the interval between the parts separated from the adjacent gate electrode 25 can be made equal to the minimum processing dimension (for example, 65 nm) in the manufacturing process. Approximately twice the size. The thickness of the gate electrode 25 can be about 100 nm. For the gate electrode 25, for example, n-type polycrystalline silicon, nickel silicide, tantalum nitride, tungsten, or the like can be used.

第1実施形態に係わる半導体装置20の第1の稜線に沿って切断した断面は、図14に示す構造を備える。すなわち、半導体基板21の表面に一定のピッチをもって拡散領域22(ビットラインBL1、ビットラインBL2)が形成され、半導体基板21の上部にONO構造のゲート絶縁膜24が形成されている。さらのその上部に、チャネル長方向にゲート電極25(ワードラインWL1)が形成されている。図14の破線で囲った部分に1つのトランジスタTr11が形成され、これが半導体装置20の一つのメモリセルを構成する。   The cross section cut along the first ridgeline of the semiconductor device 20 according to the first embodiment has the structure shown in FIG. That is, diffusion regions 22 (bit lines BL 1 and bit lines BL 2) are formed on the surface of the semiconductor substrate 21 with a constant pitch, and a gate insulating film 24 having an ONO structure is formed on the semiconductor substrate 21. Furthermore, a gate electrode 25 (word line WL1) is formed in the channel length direction on the upper part. One transistor Tr11 is formed in a portion surrounded by a broken line in FIG. 14, and this constitutes one memory cell of the semiconductor device 20.

次に本実施形態に係わる半導体装置の製造工程を図8〜12を参照しつつ説明する。図8は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す斜視図であり、半導体基板21の上面に第1の凸状部26を形成した直後の様子を示す斜視図である。図9は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、異方性エッチング処理を終了した直後の様子を示す斜視図である。図10は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、ゲート絶縁膜24が形成された直後の様子を示す斜視図である。図11は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、拡散領域22が形成された直後の様子を示す斜視図である。図12は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、半導体基板22の上方に多結晶シリコン膜29が形成された直後の様子を示す斜視図である。   Next, a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a perspective view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and a perspective view showing a state immediately after the first convex portion 26 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 21. It is. FIG. 9 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the anisotropic etching process is finished. FIG. 10 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the gate insulating film 24 is formed. FIG. 11 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the diffusion region 22 is formed. FIG. 12 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the polycrystalline silicon film 29 is formed above the semiconductor substrate 22. .

まず、図8に示す構造を形成するまでの工程について説明する。上面にシリコン(100)面が露出したシリコン基板の上面にp型ウェルを形成し、これを半導体基板21とする。その後、半導体基板21の表面にフォトリソグラフィ法によりレジスト膜(図示せず)を形成し、続けて異方性イオンエッチング法等により半導体基板21を垂直方向にエッチングして、図8に示すように半導体基板21の表面に<0−11>方向(図中のy軸方向)に伸びるストライプ状の凸状部(第1の凸状部26)を形成する。尚、本明細書において、ゲート電極25が形成される方向に伸びる断面が矩形状の凸状部を、便宜上“第1の凸状部”と呼ぶ。この第1の凸状部26は上面が(100)面からなる。また、第1の凸状部26の側面は、(011)面が露出している。なお、本実施形態はこれに限られず、第1の凸状部26の方向を、前述の<0−11>方向と90度異なった<011>方向としてもよく、この場合第1の凸状部26の側面は(0−11)面からなる。   First, steps required until a structure shown in FIG. A p-type well is formed on the upper surface of the silicon substrate with the silicon (100) surface exposed on the upper surface, and this is used as the semiconductor substrate 21. Thereafter, a resist film (not shown) is formed on the surface of the semiconductor substrate 21 by photolithography, and then the semiconductor substrate 21 is etched in the vertical direction by anisotropic ion etching or the like, as shown in FIG. Striped convex portions (first convex portions 26) extending in the <0-11> direction (the y-axis direction in the drawing) are formed on the surface of the semiconductor substrate 21. In the present specification, a convex portion having a rectangular cross section extending in the direction in which the gate electrode 25 is formed is referred to as a “first convex portion” for convenience. The upper surface of the first convex portion 26 is a (100) plane. Further, the (011) plane is exposed on the side surface of the first convex portion 26. The present embodiment is not limited to this, and the direction of the first convex portion 26 may be a <011> direction that is 90 degrees different from the above-described <0-11> direction. The side surface of the portion 26 is a (0-11) plane.

次に、第1の凸状部26が形成された半導体基板21に対して、KOH(水酸化カリウム)溶液又はTMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide:水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液等の異方性エッチング剤を用いて異方性エッチングを行う。上述の異方性エッチング剤に対して、シリコン単結晶は<100>方向及び<110>方向のエッチングが早く進み、<111>方向のエッチングが特に遅くなるため、図9に示すように半導体基板21の上部に(111)面からなる2つの傾斜面が現れ、第1の突出部23が形成される。尚、本明細書において第1の突出部23の上面を構成する傾斜面を、便宜上第1の傾斜面23a及び第2の傾斜面23bと呼び、第1の突出部23の最上部に形成される稜線を稜線23cと呼ぶ。図9に示すように第1の稜線23cは、<0−11>方向に伸びる。なお、凸状部を<011>方向に形成した場合には稜線23cは<011>方向に伸びる。   Next, an anisotropic etching agent such as a KOH (potassium hydroxide) solution or a TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) solution is applied to the semiconductor substrate 21 on which the first convex portion 26 is formed. Anisotropic etching is performed using With respect to the above-mentioned anisotropic etching agent, the silicon single crystal proceeds faster in the <100> direction and the <110> direction, and the etching in the <111> direction is particularly slow. Therefore, as shown in FIG. Two inclined surfaces composed of (111) planes appear on the upper portion of 21, and a first protrusion 23 is formed. In the present specification, the inclined surfaces constituting the upper surface of the first projecting portion 23 are referred to as a first inclined surface 23a and a second inclined surface 23b for convenience, and are formed on the uppermost portion of the first projecting portion 23. The ridge line is called a ridge line 23c. As shown in FIG. 9, the first ridge line 23c extends in the <0-11> direction. When the convex portion is formed in the <011> direction, the ridge line 23c extends in the <011> direction.

次に、第1の突出部23が形成された半導体基板22の上面にゲート絶縁膜24を一様に形成する。まず、半導体基板21の上部にトンネル酸化膜(例えば酸化シリコン膜)を形成する。トンネル酸化膜は半導体基板21の熱酸化やCVD法等により形成することができる。次に、トンネル酸化膜の上部に窒化物(例えば、窒化シリコン膜等)からなる膜(トラップ層)を形成する。窒化物膜はCVD法等により形成することができる。さらに、窒化物膜の上部に酸化物(例えば酸化シリコン又は酸化アルミニウム等)からなる膜(トップ層)を形成する。トップ層は、CVD法や熱酸化法等により形成することができる。以上の処理により図10に示すように、半導体基板21の上面にゲート絶縁膜24が一様に形成される。   Next, the gate insulating film 24 is uniformly formed on the upper surface of the semiconductor substrate 22 on which the first protrusions 23 are formed. First, a tunnel oxide film (for example, a silicon oxide film) is formed on the semiconductor substrate 21. The tunnel oxide film can be formed by thermal oxidation of the semiconductor substrate 21 or a CVD method. Next, a film (trap layer) made of a nitride (eg, a silicon nitride film) is formed on the tunnel oxide film. The nitride film can be formed by a CVD method or the like. Further, a film (top layer) made of an oxide (for example, silicon oxide or aluminum oxide) is formed on the nitride film. The top layer can be formed by a CVD method, a thermal oxidation method, or the like. Through the above processing, the gate insulating film 24 is uniformly formed on the upper surface of the semiconductor substrate 21 as shown in FIG.

次に、図11に示す構造を形成するまでの工程について説明する。ゲート絶縁膜24が形成された半導体基板24の上方にマスク28(例えばレジスト膜やシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等)を形成する。その後、このマスク28を平坦化した後、フォトリソグラフィ法等により、拡散領域22を形成する部分のみマスク28を除去する。図11に示すように、マスク28が除去された部分は第1の突出部23と直交する方向に伸びて形成される。マスク28が除去された部分の幅は製造工程における最小加工寸法(例えば65nm)と同程度とすることができる。その後、マスク28が除去された部分について不純物(例えばAs+イオン)をイオン注入法等により注入することにより、半導体基板21の上面にn型半導体領域からなる拡散領域22が形成される。この際、適宜熱処理を行ってもよい。尚、上述の例ではゲート絶縁膜24を形成後に拡散領域22を形成する例を示したが、本実施形態はこれに限られず、拡散領域22を先に形成した後、ゲート絶縁膜24を形成してもよい。 Next, steps required until a structure shown in FIG. A mask 28 (for example, a resist film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, etc.) is formed above the semiconductor substrate 24 on which the gate insulating film 24 is formed. Thereafter, the mask 28 is flattened, and then the mask 28 is removed only in a portion where the diffusion region 22 is formed by a photolithography method or the like. As shown in FIG. 11, the portion where the mask 28 is removed is formed to extend in a direction perpendicular to the first protrusion 23. The width of the portion from which the mask 28 has been removed can be approximately the same as the minimum processing dimension (for example, 65 nm) in the manufacturing process. Thereafter, an impurity (for example, As + ions) is implanted into the portion where the mask 28 is removed by an ion implantation method or the like, thereby forming a diffusion region 22 made of an n-type semiconductor region on the upper surface of the semiconductor substrate 21. At this time, heat treatment may be appropriately performed. In the above example, the diffusion region 22 is formed after the gate insulating film 24 is formed. However, the present embodiment is not limited to this, and the gate insulating film 24 is formed after the diffusion region 22 is formed first. May be.

次に、図12から図13に示す構造を形成するまでの工程について説明する。上述の工程で拡散領域22を形成した後、マスク28を除去する。その後、半導体基板21の上方にCVD法等により多結晶シリコン膜29を一様に形成し、これにイオン注入法により不純物(例えばAs+イオン)を注入することにより、ゲート電極25となるべきn型多結晶シリコン膜29を形成する。これにより図12に示す構造物が形成される。 Next, steps required until a structure shown in FIGS. 12 to 13 is formed will be described. After the diffusion region 22 is formed by the above-described process, the mask 28 is removed. Thereafter, a polycrystalline silicon film 29 is uniformly formed over the semiconductor substrate 21 by CVD or the like, and an impurity (for example, As + ions) is implanted therein by ion implantation, thereby forming the gate electrode 25 n. A type polycrystalline silicon film 29 is formed. Thereby, the structure shown in FIG. 12 is formed.

次に、多結晶シリコン膜29を平坦化した後、フォトリソグラフィ法及び異方性イオンエッチング法等により、ゲート電極25が形成されるべき部分を残して、n型多結晶シリコン膜29を垂直方向にエッチングする。これにより、図13に示すように、第1の突出部23の稜線23c近傍の第1及び第2の傾斜面23a、23bの上方にゲート電極25が形成される。その後、特に図示しないが、層間絶縁膜、コンタクト及び配線層等を形成して、第1実施形態に係わる半導体装置20が完成する。   Next, after planarizing the polycrystalline silicon film 29, the n-type polycrystalline silicon film 29 is formed in the vertical direction by leaving a portion where the gate electrode 25 is to be formed by photolithography, anisotropic ion etching, or the like. Etch into. Thereby, as shown in FIG. 13, the gate electrode 25 is formed above the first and second inclined surfaces 23a and 23b in the vicinity of the ridge line 23c of the first protrusion 23. Thereafter, although not particularly shown, interlayer insulating films, contacts, wiring layers, and the like are formed, and the semiconductor device 20 according to the first embodiment is completed.

図17は、本発明の実施形態に係わる半導体装置の等価回路を示す図である。図中、WLはワードラインを表しゲート電極25がこれに対応する。また、BLはビットラインを表し拡散領域22がこれに対応する。図17に示すように、半導体装置20のメモリセルを構成するトランジスタTr11は、ゲートがワードラインWL1に接続され、ソース及びドレインはビットラインBL1、及びビットラインBL2と接続されている。トランジスタTr11は、ビットラインBL1及びビットラインBL2の電圧を入れ替えることでソース及びドレインを入れ替えて動作することができる。   FIG. 17 is a diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. In the figure, WL represents a word line, and the gate electrode 25 corresponds to this. BL represents a bit line, and the diffusion region 22 corresponds to this. As shown in FIG. 17, the transistor Tr11 constituting the memory cell of the semiconductor device 20 has a gate connected to the word line WL1, and a source and a drain connected to the bit line BL1 and the bit line BL2. The transistor Tr11 can operate by switching the source and drain by switching the voltages of the bit line BL1 and the bit line BL2.

本実施形態に係わる半導体装置の動作について、図14及び図17に示すトランジスタTr11のメモリセルを例に説明する。まず、情報の書き込みを行う場合には、ワードラインWL1に所定の書き込み電圧を印加した状態でビットラインBL1を接地し、ビットラインBL2に所定の電圧を印加する。これにより、ビットラインBL2の近傍にホットエレクトロンが生成し、ゲート絶縁膜24のトンネル酸化膜を通過してビットラインBL2近傍の窒化膜中に電子がトラップされ、情報が書き込まれる。また、ワードラインWL1に書き込み電圧を印加した状態でビットラインBL2を接地し、ビットラインBL1に所定の電圧を印加すれば、ビットラインBL1近傍の窒化膜中に電子がトラップされ、情報が書き込まれる。   The operation of the semiconductor device according to the present embodiment will be described using the memory cell of the transistor Tr11 shown in FIGS. 14 and 17 as an example. First, when writing information, the bit line BL1 is grounded while a predetermined write voltage is applied to the word line WL1, and a predetermined voltage is applied to the bit line BL2. As a result, hot electrons are generated in the vicinity of the bit line BL2, passing through the tunnel oxide film of the gate insulating film 24, trapping electrons in the nitride film in the vicinity of the bit line BL2, and writing information. If the bit line BL2 is grounded while a write voltage is applied to the word line WL1 and a predetermined voltage is applied to the bit line BL1, electrons are trapped in the nitride film near the bit line BL1 and information is written. .

次に読み取り動作は、ワードラインWL1に所定の読み取り電圧を印加するとともに、ビットラインBL1を接地し、ビットラインBL2に所定の正電圧を印加する(BL1をソース、BL2をドレインとする)。このとき、トランジスタTr11のチャネルを流れる電流量は、ビットラインBL1近傍(ソース側)の窒化膜中の電荷によって大きく影響され、ビットラインBL2側(ドレイン側)の電荷蓄積状態による影響は僅かである。したがって、トランジスタTr11が導通する場合には、ビットラインBL1(ソース側)近傍の窒化膜中に所定量の電荷が蓄積されていないことが検出され、トランジスタTr11が導通しない場合には、ビットラインBL1近傍(ソース側)の窒化膜中に所定量の電荷が蓄積されていることが検出される。また、ワードラインWL1に所定の読み取り電圧を印加した状態でビットラインBL2を接地し、ビットラインBL1に所定の正電圧を印加して(BL2をソース、BL1をドレインとして)トランジスタTr11の導通を検出することによりビットラインBL2近傍(ソース側)の窒化膜中に所定量の電荷が蓄積されているか否かが検出される。   Next, in the read operation, a predetermined read voltage is applied to the word line WL1, the bit line BL1 is grounded, and a predetermined positive voltage is applied to the bit line BL2 (BL1 is a source and BL2 is a drain). At this time, the amount of current flowing through the channel of the transistor Tr11 is greatly influenced by the charge in the nitride film in the vicinity of the bit line BL1 (source side), and is hardly affected by the charge accumulation state on the bit line BL2 side (drain side). . Therefore, when the transistor Tr11 is turned on, it is detected that a predetermined amount of charge is not accumulated in the nitride film near the bit line BL1 (source side), and when the transistor Tr11 is not turned on, the bit line BL1 is turned on. It is detected that a predetermined amount of charge is accumulated in the nitride film in the vicinity (source side). In addition, the bit line BL2 is grounded with a predetermined read voltage applied to the word line WL1, and a predetermined positive voltage is applied to the bit line BL1 (using BL2 as a source and BL1 as a drain) to detect conduction of the transistor Tr11. By doing so, it is detected whether or not a predetermined amount of charge is accumulated in the nitride film near the bit line BL2 (source side).

消去動作は、ビットラインBL1をオープンとした状態で、ワードラインWL1とビットラインBL2との間に消去電圧を印加することにより、チャンネル領域中のビットラインBL2近傍にホットホールが生成し、このホットホールを窒化物膜中に注入することにより窒化物中の電荷が中和され、情報が消去される。ビットラインBL1近傍の窒化物中にトラップされた電荷の消去は、ビットラインBL2をオープンとした状態で、ワードラインWL1とビットラインBL1との間に消去電圧を印加することにより消去される。   In the erase operation, a hot hole is generated near the bit line BL2 in the channel region by applying an erase voltage between the word line WL1 and the bit line BL2 with the bit line BL1 open. By injecting holes into the nitride film, the charges in the nitride are neutralized and information is erased. The charge trapped in the nitride in the vicinity of the bit line BL1 is erased by applying an erase voltage between the word line WL1 and the bit line BL1 with the bit line BL2 open.

図18(a)は本発明の実施形態に係わる半導体装置のゲート(チャネル)部分の断面図であり、図18(b)はフィンの断面が矩形状である比較例のゲート(チャネル)部分の断面図である。   18A is a cross-sectional view of the gate (channel) portion of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 18B is a cross-sectional view of the gate (channel) portion of the comparative example in which the fin has a rectangular shape. It is sectional drawing.

本実施形態の半導体装置20では、図18(a)に示すように、その稜線23cがチャネル長方向に伸び、断面が三角形状の第1の突出部23を設け、この稜線23c近傍の傾斜面23a、23bの上方にゲート電極25を形成している。これにより、同じ最小加工寸法で作製した半導体装置で比較すると、従来のプレナー型のトランジスタを用いる場合よりもチャネル幅が広がり、電流駆動能力が向上する。また、各傾斜面のチャネルが上方からだけでなく互いに側方からもゲート電極で制御されるため、短チャネル効果が抑制される。さらに、第1の突出部23の断面が三角形状であるため、図18(b)に示すような断面が矩形状のフィン型トランジスタを用いる場合と比較して、ゲート電極25のピッチを狭くすることができ、メモリセルの占有面積(平面状を占める面積)を小さくすることができる。   In the semiconductor device 20 of the present embodiment, as shown in FIG. 18A, the ridge line 23c extends in the channel length direction, the first protrusion 23 having a triangular cross section is provided, and an inclined surface near the ridge line 23c. A gate electrode 25 is formed above 23a and 23b. As a result, when compared with semiconductor devices manufactured with the same minimum processing dimensions, the channel width is wider than that in the case of using a conventional planar transistor, and the current driving capability is improved. Moreover, since the channels of the inclined surfaces are controlled by the gate electrodes not only from above but also from the sides, the short channel effect is suppressed. Furthermore, since the cross section of the first protrusion 23 is triangular, the pitch of the gate electrodes 25 is made narrower than when a fin type transistor having a rectangular cross section as shown in FIG. 18B is used. In addition, the area occupied by the memory cell (area occupying a planar shape) can be reduced.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係わる半導体装置は不揮発性半導体記憶装置に関するものであり、拡散領域を半導体基板の上下方向へ屈曲させずに直線状に延伸して形成したことを特徴とする。以下、図19〜図25を参照しつつ本実施形態に係わる半導体装置について説明する。
(Second Embodiment)
The semiconductor device according to the second embodiment of the present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and is characterized in that a diffusion region is formed by extending linearly without bending in the vertical direction of the semiconductor substrate. The semiconductor device according to this embodiment will be described below with reference to FIGS.

図19は、本発明の第2実施形態に係わる半導体装置を示す上面図である。図23は、本発明の第2実施形態に係わる半導体装置を示す斜視図である。図24は、第2実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図19のF−F´線における断面図である。図25は、第2実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図19のH−H´線における断面図である。尚、上記各図において、x軸方向はメモリセルを構成するトランジスタのチャネル幅方向と一致し、y軸方向はトランジスタのチャネル長方向と一致し、z軸は半導体基板の上下方向と一致する。   FIG. 19 is a top view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 23 is a perspective view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 24 is a cross-sectional view taken along line FF ′ of FIG. 19, showing a cross section of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 19, showing a cross section of the semiconductor device according to the second embodiment. In each of the above drawings, the x-axis direction coincides with the channel width direction of the transistor constituting the memory cell, the y-axis direction coincides with the channel length direction of the transistor, and the z-axis coincides with the vertical direction of the semiconductor substrate.

第2実施形態に係わる半導体装置30も不揮発性半導体記憶装置に関するものであり、図19及び図23に示すように、半導体基板31の上面に拡散領域32がチャネル幅方向(x軸方向)に伸びて形成され、ゲート電極35は、拡散領域32の上方をまたいでチャネル長方向(y軸方向)に伸びて形成されている。   The semiconductor device 30 according to the second embodiment also relates to a nonvolatile semiconductor memory device. As shown in FIGS. 19 and 23, a diffusion region 32 extends in the channel width direction (x-axis direction) on the upper surface of the semiconductor substrate 31. The gate electrode 35 extends over the diffusion region 32 and extends in the channel length direction (y-axis direction).

第2実施形態の半導体基板31の上面には、チャネル長方向(y軸方向)に伸びて形成された第1の突出部33と、チャネル幅方向(x軸方向)に伸びて形成された第2の突出部37が形成されている。本実施形態の半導体基板31はシリコン単結晶からなり、その上部は(100)面と概略平行である。第1の突出部33は、半導体基板31上に、シリコン<0−11>方向又は、シリコン<011>方向に伸び、第2の突出部37は第1の突出部と直交する方向に伸びている。図23に示すように、第1の突出部33は上面が第1及び第2の傾斜面33a及び33bによって構成され、長手方向と垂直な断面は三角形状である。また、傾斜面33a及び33bによって形成される第1の稜線33cは、チャネル長方向(y軸方向)に伸びる。図19及び図24に示すように、第2の突出部37はその上面が第3の傾斜面37a及び第4の傾斜面37bによって形成され、その稜線(便宜上、第2の稜線という。)37cはチャネル幅方向(x軸方向)に伸びる。傾斜面33a、33b、37a及び37bはシリコン(111)面からなる。   On the upper surface of the semiconductor substrate 31 of the second embodiment, a first protrusion 33 formed to extend in the channel length direction (y-axis direction) and a first protrusion formed to extend in the channel width direction (x-axis direction). Two protrusions 37 are formed. The semiconductor substrate 31 of the present embodiment is made of silicon single crystal, and the upper part thereof is substantially parallel to the (100) plane. The first protrusion 33 extends on the semiconductor substrate 31 in the silicon <0-11> direction or the silicon <011> direction, and the second protrusion 37 extends in a direction orthogonal to the first protrusion. Yes. As shown in FIG. 23, the upper surface of the first projecting portion 33 is constituted by first and second inclined surfaces 33a and 33b, and the cross section perpendicular to the longitudinal direction is triangular. In addition, the first ridge line 33c formed by the inclined surfaces 33a and 33b extends in the channel length direction (y-axis direction). As shown in FIGS. 19 and 24, the upper surface of the second protrusion 37 is formed by a third inclined surface 37a and a fourth inclined surface 37b, and its ridgeline (referred to as a second ridgeline for convenience) 37c. Extends in the channel width direction (x-axis direction). The inclined surfaces 33a, 33b, 37a and 37b are made of a silicon (111) surface.

拡散領域32は、半導体基板31の上面に第2の稜線37cの近傍にその稜線方向(例えば<011>方向)に沿って形成されている。図23に示すように、拡散領域32は第2の稜線37cから所定の深さまでにわたって形成され、稜線37c方向に伸びて形成されている。図19のH−H´線における断面は、図25に示す構造となっており、この図25に示すように、本実施形態の拡散領域32は、第1実施形態の拡散領域22とは異なり、z軸方向に屈曲することなく直線状に形成されている。これにより、ソース及びドレイン配線を兼ねる拡散領域32の電流輸送方向の長さが短くなり、配線部分の電気抵抗が低減される。   The diffusion region 32 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 31 in the vicinity of the second ridge line 37c along the ridge line direction (for example, <011> direction). As shown in FIG. 23, the diffusion region 32 is formed from the second ridge line 37c to a predetermined depth and extends in the direction of the ridge line 37c. 19 has a structure shown in FIG. 25. As shown in FIG. 25, the diffusion region 32 of the present embodiment is different from the diffusion region 22 of the first embodiment. , Formed in a straight line without bending in the z-axis direction. As a result, the length of the diffusion region 32 serving as the source and drain wirings in the current transport direction is shortened, and the electrical resistance of the wiring part is reduced.

ゲート絶縁膜34は、拡散領域32を含む半導体基板31の上に一様に形成されている。ゲート絶縁膜34の膜厚、材質等の構成は第1の実施形態のゲート絶縁膜24と同様のものを用いることができる。   The gate insulating film 34 is uniformly formed on the semiconductor substrate 31 including the diffusion region 32. The structure of the gate insulating film 34, such as the film thickness and material, can be the same as that of the gate insulating film 24 of the first embodiment.

ゲート電極35は、図19及び図24に示すように、ゲート絶縁膜34の上に形成される。図23に示すように、ゲート電極35は第1の突出部33の稜線33c近傍の傾斜面33a、33bの上方に、第1の稜線33c方向に伸びて形成されている。隣接するゲート電極35同士は、第2の突出部37と交差する部分を除き、第1の傾斜面及び第2の傾斜面によって形成される谷の部分によって分離されている。ゲート電極35の幅方向の中央の位置(図19のG−G´線)の断面は、図14と同様である。また、ゲート電極35の幅方向の中央から少し外れた位置(図19のF−F´線)の断面は図24に示すとおりであり、ゲート電極35はゲート絶縁膜34の上に形成され、拡散領域32の上方を通過するように形成されている。   The gate electrode 35 is formed on the gate insulating film 34 as shown in FIGS. As shown in FIG. 23, the gate electrode 35 is formed above the inclined surfaces 33a and 33b in the vicinity of the ridge line 33c of the first protrusion 33 so as to extend in the direction of the first ridge line 33c. Adjacent gate electrodes 35 are separated from each other by a valley portion formed by the first inclined surface and the second inclined surface except for a portion intersecting the second projecting portion 37. The cross section of the center position in the width direction of the gate electrode 35 (the GG ′ line in FIG. 19) is the same as that in FIG. Further, the cross section of the position slightly off the center in the width direction of the gate electrode 35 (the FF ′ line in FIG. 19) is as shown in FIG. 24. The gate electrode 35 is formed on the gate insulating film 34, It is formed so as to pass over the diffusion region 32.

次に、本実施形態の半導体装置30の製造方法について説明する。図20〜図22は、本実施形態の半導体装置30の製造途中の構造物を示す図である。図中、x軸はトランジスタのチャンネル幅方向を、y軸はトランジスタのチャンネル長方向を、z軸は半導体基板31の上下方向をそれぞれ示す。まず、図20に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。上面にシリコン(100)面が露出したシリコン基板にp型ウェルを形成し、これを半導体基板31とする。その後、半導体基板31の上にフォトリソグラフィ法により矩形の開口部が市松模様状に設けられたレジスト膜(図示せず)を形成し、このレジスト膜をマスクとして異方性イオンエッチング法等により半導体基板31をエッチングする。その後、レジスト膜を除去する。これにより、図20に示すように半導体基板31の表面に凹部が市松模様状に配置された凹凸が形成される。この凹凸の上面は(100)面によって形成され、凸状部(及び凹部)の側面は、(011)面及び(0−11)面が露出している。図20に示す構造物において、表面の凸状部のうち、破線36aで囲われたy軸方向に伸びる部分を、便宜上第1の凸状部36aと呼び、破線36bで囲われたx軸方向に延びる部分を、便宜上第2の凸状部36bと呼ぶ。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 30 of this embodiment will be described. 20 to 22 are views showing structures in the process of manufacturing the semiconductor device 30 of the present embodiment. In the figure, the x-axis indicates the channel width direction of the transistor, the y-axis indicates the channel length direction of the transistor, and the z-axis indicates the vertical direction of the semiconductor substrate 31. First, steps required until a structure shown in FIG. 20 is formed will be described. A p-type well is formed in a silicon substrate with the silicon (100) surface exposed on the upper surface, and this is used as a semiconductor substrate 31. Thereafter, a resist film (not shown) in which rectangular openings are provided in a checkered pattern is formed on the semiconductor substrate 31 by photolithography, and the semiconductor is formed by anisotropic ion etching or the like using this resist film as a mask. The substrate 31 is etched. Thereafter, the resist film is removed. Thereby, as shown in FIG. 20, the unevenness | corrugation by which the recessed part was arrange | positioned in the checkered pattern form on the surface of the semiconductor substrate 31 is formed. The upper surface of the unevenness is formed by the (100) surface, and the (011) surface and the (0-11) surface are exposed on the side surfaces of the convex portion (and the concave portion). In the structure shown in FIG. 20, the portion extending in the y-axis direction surrounded by the broken line 36a among the convex portions on the surface is referred to as the first convex portion 36a for convenience and the x-axis direction surrounded by the broken line 36b. The portion extending to is referred to as a second convex portion 36b for convenience.

次に、図21に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。図20に示す構造物を、KOH(水酸化カリウム)又はTMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide:水酸化テトラメチルアンモニウム)等の異方性エッチング剤を用いて異方性エッチングする。上述の異方性エッチング剤に対して<100>方向及び<110>方向のエッチングは早く進み、<111>方向のエッチングは特に遅くなるため、図21に示すように半導体基板31の上部に(111)面からなる傾斜面を有する凹凸が形成される。この工程によって、稜線33cが<0−11>方向に直線状に伸びる第1の突出部33と、稜線37cが<011>方向(第1の突出部の稜線と直交する方向)に直線状に伸びる第2の突出部37とが形成される。   Next, steps required until a structure shown in FIG. The structure shown in FIG. 20 is anisotropically etched using an anisotropic etchant such as KOH (potassium hydroxide) or TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide). Since the etching in the <100> direction and the <110> direction proceeds faster than the anisotropic etching agent described above, and the etching in the <111> direction becomes particularly slow, as shown in FIG. Irregularities having an inclined surface consisting of (111) plane are formed. By this step, the first protrusion 33 in which the ridge line 33c extends linearly in the <0-11> direction and the ridge line 37c in a straight line in the <011> direction (a direction orthogonal to the ridge line of the first protrusion). A second projecting portion 37 that extends is formed.

次に、図22に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。図21に示す構造物の上面にゲート絶縁膜34を一様に形成する。ゲート絶縁膜34は、例えば基板側から、酸化物(SiO等)、窒化物(SiN等)、酸化物(SiO等)をCVD法や熱酸化法などにより順に形成することにより作製される。   Next, steps required until a structure shown in FIG. A gate insulating film 34 is uniformly formed on the upper surface of the structure shown in FIG. The gate insulating film 34 is produced, for example, by sequentially forming an oxide (such as SiO), a nitride (such as SiN), and an oxide (such as SiO) from the substrate side by a CVD method, a thermal oxidation method, or the like.

次に、ゲート絶縁膜34の上部にマスク38を一様に形成する。このマスク38をフォトリソグラフ法などにより加工して、図22に示すように第2の稜線37c付近の部分を除去したマスク38のパターンを形成する。その後、イオン注入法により半導体基板31の第2の稜線付近の表面に不純物(例えばAs+)を注入し、拡散領域32を形成する。以上の工程により図22の構造物が形成される。なお、上述の例では、ゲート絶縁膜34の形成後にイオン注入を行って拡散領域32を形成していたが、先に拡散領域32を形成し、その後ゲート絶縁膜34を形成してもよい。 Next, a mask 38 is uniformly formed on the gate insulating film 34. The mask 38 is processed by a photolithographic method or the like to form a pattern of the mask 38 from which a portion near the second ridge line 37c is removed as shown in FIG. Thereafter, an impurity (for example, As + ) is implanted into the surface of the semiconductor substrate 31 in the vicinity of the second ridge line by ion implantation to form a diffusion region 32. The structure of FIG. 22 is formed by the above process. In the above example, the diffusion region 32 is formed by ion implantation after the gate insulating film 34 is formed. However, the diffusion region 32 may be formed first, and then the gate insulating film 34 may be formed.

次に、図22の構造物からマスク38を除去し、ゲート絶縁膜34の上に多結晶シリコン膜29を形成する。この多結晶シリコン膜に対してイオン注入を行ってn型多結晶シリコンとする。次に、このn型多結晶シリコン膜29に、第1の突出部33方向(y軸方向)に伸びる縞状のマスク(図示せず)を形成する。その後、n型多結晶シリコン膜29を異方性イオンエッチング等により垂直方向にエッチングし、第1の稜線33c近傍の上方に伸びた部分を残して他の部分を除去することにより、ゲート電極35が形成される。その後マスクを除去することにより、図23に示す構造物が完成する。その後、特に図示しないが、層間絶縁膜、コンタクト及び配線層等を形成し半導体装置30が完成する。   Next, the mask 38 is removed from the structure of FIG. 22, and a polycrystalline silicon film 29 is formed on the gate insulating film 34. Ions are implanted into this polycrystalline silicon film to form n-type polycrystalline silicon. Next, a striped mask (not shown) extending in the direction of the first protrusion 33 (y-axis direction) is formed on the n-type polycrystalline silicon film 29. Thereafter, the n-type polycrystalline silicon film 29 is etched in the vertical direction by anisotropic ion etching or the like, and the other portion is removed while leaving the portion extending in the vicinity of the first ridge line 33c, whereby the gate electrode 35 is removed. Is formed. Then, the structure shown in FIG. 23 is completed by removing the mask. Thereafter, although not particularly shown, an interlayer insulating film, a contact, a wiring layer, and the like are formed, and the semiconductor device 30 is completed.

本実施形態に係わる半導体装置30の等価回路及び読み出し並びに書き込み動作は第1実施形態に係わる半導体装置20と同様である。   The equivalent circuit and read / write operations of the semiconductor device 30 according to the present embodiment are the same as those of the semiconductor device 20 according to the first embodiment.

本実施形態の半導体装置30によれば、傾斜面33a及び33bを有する第1の突出部33が形成され、その稜線33c近傍の傾斜面の上方にゲート電極35が形成されているため、従来のプレナー型のトランジスタと比較してチャネル幅が広がり電流駆動能力を向上することができる。また、各傾斜面のチャネルが上方からだけでなく互いに側方からもゲート電極で制御されるため、短チャネル効果が抑制される。   According to the semiconductor device 30 of the present embodiment, the first protrusion 33 having the inclined surfaces 33a and 33b is formed, and the gate electrode 35 is formed above the inclined surface in the vicinity of the ridge line 33c. Compared with a planar transistor, the channel width is widened and current driving capability can be improved. Moreover, since the channels of the inclined surfaces are controlled by the gate electrodes not only from above but also from the sides, the short channel effect is suppressed.

さらに、半導体基板31の上部に形成され、その稜線37cが直線状に伸びるとともに、第1の突出部33と直交する方向に配置された第2の突出部37が設けられている。そして、拡散領域32が第2の突出部37の稜線37c付近の上部に形成されているため、拡散領域32が直線状に形成される。半導体装置30において、拡散領域32は、ソース及びドレイン配線を兼ねるため、図16に示す上下方向に屈曲した第1実施形態の拡散領域22と比較して電流輸送方向の長さが短くなる。したがって、本実施形態の半導体装置30は、第1実施形態に係わる半導体装置と比較してソース及びドレイン配線での電気抵抗増大が抑制される。   Further, a ridge line 37 c formed in the upper part of the semiconductor substrate 31 extends linearly, and a second projecting portion 37 disposed in a direction orthogonal to the first projecting portion 33 is provided. Since the diffusion region 32 is formed in the upper part of the second protrusion 37 near the ridge line 37c, the diffusion region 32 is formed in a straight line. In the semiconductor device 30, since the diffusion region 32 also serves as the source and drain wiring, the length in the current transport direction is shorter than the diffusion region 22 of the first embodiment bent in the vertical direction shown in FIG. Therefore, in the semiconductor device 30 of this embodiment, an increase in electrical resistance in the source and drain wiring is suppressed as compared with the semiconductor device according to the first embodiment.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態は、ソース及びドレイン配線を構成する拡散領域を直線状に形成するとともに、拡散領域が形成された突出部にくびれが形成されていることを特徴とする。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention is characterized in that the diffusion regions constituting the source and drain wirings are formed in a straight line, and the constriction is formed in the protruding portion where the diffusion regions are formed.

図26は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置を示す上面図である。図32は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置を示す斜視図である。図27〜図31は本発明の第3実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す斜視図である。図32は本発明の第3実施形態に係わる半導体装置の一部を示す斜視図である。上記の各図において、x軸は形成されるべきトランジスタのチャネル幅方向及びビットライン方向と一致し、y軸は形成されるべきトランジスタのチャネル長方向及びワードライン方向と一致し、z軸は半導体基板の上下方向に一致する。   FIG. 26 is a top view showing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 32 is a perspective view showing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. 27 to 31 are perspective views showing a state during the manufacture of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 32 is a perspective view showing a part of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In each of the above drawings, the x axis coincides with the channel width direction and the bit line direction of the transistor to be formed, the y axis coincides with the channel length direction and the word line direction of the transistor to be formed, and the z axis represents the semiconductor. It corresponds to the vertical direction of the substrate.

本実施形態に係わる半導体装置40を上面からみた様子は、図26に示すようにソース及びドレイン線(ビットライン)を構成する拡散領域42がx軸方向に伸びて形成され、ゲート電極45(ワードライン)がy軸方向に伸びて形成されている。図32に示すように、半導体基板41の表面には、y軸方向に伸びる第1の突出部43と、x軸方向に伸びる第2の突出部47が形成されている。第1の突出部43の上面は、第2実施形態と同様に2つの傾斜面43a、43bで形成され、最上部に稜線43cがy軸方向に伸びる。第2の突出部47はその上部に平坦部47fが形成されており、第2の突出部47の側部には内側に切れ込んだくびれ部分が形成されている。   When the semiconductor device 40 according to the present embodiment is viewed from the top, as shown in FIG. 26, the diffusion region 42 constituting the source and drain lines (bit lines) is formed extending in the x-axis direction, and the gate electrode 45 (word Line) extends in the y-axis direction. As shown in FIG. 32, a first protrusion 43 that extends in the y-axis direction and a second protrusion 47 that extends in the x-axis direction are formed on the surface of the semiconductor substrate 41. The upper surface of the first protrusion 43 is formed by two inclined surfaces 43a and 43b as in the second embodiment, and the ridge line 43c extends in the y-axis direction at the top. The second projecting portion 47 has a flat portion 47 f formed on the upper portion thereof, and a constricted portion cut inwardly is formed on a side portion of the second projecting portion 47.

拡散領域42は、図32に示すように、第2の突出部47の上部の平坦部47fからくびれ部分にかけて形成される。拡散領域42の幅方向の中央の位置(図26のJ−J´線)での断面は、図25と同様であり、拡散領域42は直線状に形成されている。ここで、半導体基板41は図25の半導体基板31に対応し、拡散領域42は図25の拡散領域32に対応し、ゲート絶縁膜44は図25のゲート絶縁膜34に対応し、ゲート電極45は図25のゲート電極35に対応している。ゲート絶縁膜44は、図32に示すように、第2の突出部47のくびれ部分を含め、半導体基板41の表面上を一様に覆って形成される。ゲート絶縁膜44は、第1実施形態と同様に、半導体基板41の上方に基板側から順に酸化物膜、窒化物膜、酸化物膜の積層物として形成され、その材質、膜厚も第1実施形態のゲート絶縁膜24と同様である。   As shown in FIG. 32, the diffusion region 42 is formed from the flat portion 47f above the second protrusion 47 to the constricted portion. The cross section at the center position in the width direction of the diffusion region 42 (the line JJ ′ in FIG. 26) is the same as that in FIG. 25, and the diffusion region 42 is formed in a straight line. Here, the semiconductor substrate 41 corresponds to the semiconductor substrate 31 of FIG. 25, the diffusion region 42 corresponds to the diffusion region 32 of FIG. 25, the gate insulating film 44 corresponds to the gate insulating film 34 of FIG. Corresponds to the gate electrode 35 of FIG. As shown in FIG. 32, the gate insulating film 44 is formed to uniformly cover the surface of the semiconductor substrate 41 including the constricted portion of the second protrusion 47. Similarly to the first embodiment, the gate insulating film 44 is formed as a laminate of an oxide film, a nitride film, and an oxide film in order from the substrate side above the semiconductor substrate 41, and the material and film thickness thereof are also the first. This is the same as the gate insulating film 24 of the embodiment.

ゲート電極45は、図32に示すように、第1の突出部43の稜線43c付近の傾斜面の上方に、y軸方向に伸びて形成されている。隣接するゲート電極間は、第2実施形態と同様に傾斜面によって形成される谷の部分によって分離されている。   As shown in FIG. 32, the gate electrode 45 is formed to extend in the y-axis direction above the inclined surface near the ridge line 43 c of the first protrusion 43. Adjacent gate electrodes are separated by a valley portion formed by an inclined surface as in the second embodiment.

次に、本実施形態に係わる半導体装置40の製造工程について説明する。まず、図27に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。上面にシリコン(100)面が露出したシリコン基板の上面にp型ウェルを形成し、これを半導体基板41とする。その後、半導体基板41の表面に例えばシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等を形成し、続けてフォトリソグラフィ法、異方性イオンエッチング法等により、<011>方向(図中のx軸方向)に伸びるストライプ状の第1のマスク48aを形成する。次に、第1のマスク48aが形成された半導体基板41に対して、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はレジスト膜等を一様に形成し、続けてフォトリソグラフィ法及び異方性イオンエッチング法等により、<0−11>方向(図中のy軸方向)に伸びるストライプ状の第2のマスク(図示せず)を形成する。そして、第1のマスク48a及び第2のマスクをマスクとして、異方性イオンエッチング法により半導体基板41を垂直方向にエッチングする。その後、第2のマスクを選択的に除去することにより、図27に示す構造物を得る。   Next, the manufacturing process of the semiconductor device 40 according to this embodiment will be described. First, steps required until a structure shown in FIG. 27 is formed will be described. A p-type well is formed on the upper surface of the silicon substrate with the silicon (100) surface exposed on the upper surface, and this is used as a semiconductor substrate 41. Thereafter, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the surface of the semiconductor substrate 41, and subsequently extends in the <011> direction (x-axis direction in the drawing) by photolithography, anisotropic ion etching, or the like. A striped first mask 48a is formed. Next, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a resist film is uniformly formed on the semiconductor substrate 41 on which the first mask 48a is formed, followed by photolithography and anisotropic ion etching. A stripe-shaped second mask (not shown) extending in the <0-11> direction (y-axis direction in the drawing) is formed by a method or the like. Then, the semiconductor substrate 41 is etched in the vertical direction by anisotropic ion etching using the first mask 48a and the second mask as a mask. Thereafter, the structure shown in FIG. 27 is obtained by selectively removing the second mask.

次に、図28に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。図27に示す構造物に対して第1のマスク48aをマスクとして、半導体基板41をKOH水溶液又はTMAH等の異方性エッチング剤を用いて、異方性エッチングを行う。これにより、図28に示すように、シリコン(111)面からなる表面構造が形成される。第1の凸状部46aにはマスクが形成されていないため、第1の凸状部46aの上面の(100)面はエッチングにより消失し、第1の突出部43にはくびれ部分は形成されない。一方、第2の凸状部46bの上面はマスク48に覆われているため(100)面のエッチングが進まず、第2の突出部47の平坦部47fとして残る。第2の突出部47の側部は、エッチングの進行に伴って2つの(111)面が現れ、図28に示すようなくびれ部分が形成される。以上の処理によって、図28に示すような構造物が形成される。   Next, steps required until a structure shown in FIG. 27, anisotropic etching is performed on the semiconductor substrate 41 using an anisotropic etching agent such as a KOH aqueous solution or TMAH using the first mask 48a as a mask. Thereby, as shown in FIG. 28, the surface structure which consists of a silicon | silicone (111) surface is formed. Since no mask is formed on the first convex portion 46a, the (100) surface of the upper surface of the first convex portion 46a disappears by etching, and no constriction is formed on the first projecting portion 43. . On the other hand, since the upper surface of the second convex portion 46 b is covered with the mask 48, the etching of the (100) surface does not proceed and remains as the flat portion 47 f of the second protrusion 47. On the side of the second protrusion 47, two (111) planes appear as the etching progresses, and a constricted portion is formed as shown in FIG. By the above processing, a structure as shown in FIG. 28 is formed.

次に、図29、図30に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。図28に示す構造物の上部に第3のマスク48bを一様に形成し、図29に示す構造物を得る。第3のマスク48bには、例えばCVD法によるシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等を用いることができる。次に、エッチバック法又はCMP法等により第3のマスク48bの上部を除去して、半導体基板41の上方に第1のマスク48aを露出させる。その後、第1のマスク48aを選択的に除去することにより第2の突出部47の平坦部47fを露出させる。この平坦部47fにイオン注入法により不純物を注入することによりn型半導体の拡散領域42を形成する。以上の工程により、図30に示す構造物が完成する。   Next, steps required until a structure shown in FIGS. 29 and 30 is formed will be described. A third mask 48b is uniformly formed on the structure shown in FIG. 28 to obtain the structure shown in FIG. For the third mask 48b, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film by a CVD method can be used. Next, the upper portion of the third mask 48 b is removed by an etch back method or a CMP method, and the first mask 48 a is exposed above the semiconductor substrate 41. Thereafter, the first mask 48a is selectively removed to expose the flat portion 47f of the second protrusion 47. An impurity region is implanted into the flat portion 47f by ion implantation to form an n-type semiconductor diffusion region 42. The structure shown in FIG. 30 is completed through the above steps.

次に、図31及び図32に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。拡散領域42が形成された半導体基板41から第3のマスク48bを除去する。その後、熱酸化法及びCVD法等により、酸化物膜(例えばシリコン酸化物からなるトンネル膜)、窒化物膜(例えばシリコン窒化膜等によるトラップ膜)、酸化物膜(例えばシリコン酸化物膜からなるトップ膜)の三層構造のゲート絶縁膜44を形成し、図31に示す構造物が完成する。   Next, steps required until a structure shown in FIGS. 31 and 32 is formed will be described. The third mask 48b is removed from the semiconductor substrate 41 on which the diffusion region 42 is formed. After that, an oxide film (for example, a tunnel film made of silicon oxide), a nitride film (for example, a trap film made of silicon nitride film), an oxide film (for example, a silicon oxide film) is formed by a thermal oxidation method or a CVD method. 31 is formed, and the structure shown in FIG. 31 is completed.

次に、半導体基板41の上方にシリコン多結晶膜を一様に形成し、イオン注入法により不純物を注入してこれをn型多結晶シリコンとする。このn型多結晶シリコンをフォトリソグラフ法及び異方性イオンエッチング法によりエッチングし、第1の突出部43の稜線43c近傍の傾斜面43a及び43bの上方を残して除去する。これにより、ゲート電極45が形成され、図32に示す構造物が完成する。その後、特に図示しないが、層間絶縁膜、コンタクト及び配線層等を形成して本実施形態に係わる半導体装置40が完成する。   Next, a silicon polycrystalline film is uniformly formed over the semiconductor substrate 41, and impurities are implanted by ion implantation to form n-type polycrystalline silicon. This n-type polycrystalline silicon is etched by a photolithographic method and an anisotropic ion etching method, and is removed leaving the upper surfaces of the inclined surfaces 43 a and 43 b in the vicinity of the ridge line 43 c of the first protrusion 43. Thereby, the gate electrode 45 is formed, and the structure shown in FIG. 32 is completed. Thereafter, although not particularly shown, an interlayer insulating film, a contact, a wiring layer, and the like are formed to complete the semiconductor device 40 according to the present embodiment.

なお、本実施形態の半導体装置40の等価回路、及び動作は第1実施形態に係わる半導体装置と同様である。   The equivalent circuit and operation of the semiconductor device 40 of this embodiment are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment.

以上のように第3実施形態の半導体装置40によれば、傾斜面43a及び43bを有する第1の突出部43が形成され、その稜線43c近傍の傾斜面の上方にゲート電極45が形成されているため、従来のプレナー型のトランジスタと比較してチャネル幅が広がり電流駆動能力を向上することができる。また、各傾斜面のチャネルが上方からだけでなく互いに側方からもゲート電極で制御されるため、短チャネル効果が抑制される。   As described above, according to the semiconductor device 40 of the third embodiment, the first protrusion 43 having the inclined surfaces 43a and 43b is formed, and the gate electrode 45 is formed above the inclined surface in the vicinity of the ridge line 43c. Therefore, the channel width is widened and current driving capability can be improved as compared with the conventional planar type transistor. Moreover, since the channels of the inclined surfaces are controlled by the gate electrodes not only from above but also from the sides, the short channel effect is suppressed.

さらに、半導体基板41の上部に形成され、その平坦部47fが直線状に伸びるとともに、第1の突出部43と直交する方向に配置された第2の突出部47が設けられている。そして、拡散領域42が第2の突出部47の平坦部47f付近の上部に形成されているため、拡散領域42が直線状に形成される。半導体装置40において、拡散領域42は、ソース及びドレイン配線を兼ねるため、図16に示す上下方向に屈曲した第1実施形態の拡散領域22と比較して電流輸送方向の長さが短くなる。したがって、本実施形態の半導体装置40は、第1実施形態に係わる半導体装置と比較してソース及びドレイン配線での電気抵抗増大が抑制される。   Furthermore, the flat part 47f is formed in the upper part of the semiconductor substrate 41, and the 2nd protrusion part 47 arrange | positioned in the direction orthogonal to the 1st protrusion part 43 is provided while extending linearly. Since the diffusion region 42 is formed in the upper part of the second protrusion 47 near the flat portion 47f, the diffusion region 42 is formed in a straight line. In the semiconductor device 40, since the diffusion region 42 serves as the source and drain wirings, the length in the current transport direction is shorter than the diffusion region 22 of the first embodiment bent in the vertical direction shown in FIG. Therefore, in the semiconductor device 40 of this embodiment, an increase in electrical resistance in the source and drain wirings is suppressed as compared with the semiconductor device according to the first embodiment.

また、本実施形態の半導体装置40は、第2の突出部47の上部に平坦部が形成されるとともに、その側部にくびれ部が形成されている。これにより、実効チャネル長が長くなり、短チャネル効果が抑制されるといった効果を奏する。   Further, in the semiconductor device 40 of the present embodiment, a flat portion is formed on the upper portion of the second protrusion 47 and a constricted portion is formed on the side thereof. As a result, the effective channel length is increased, and the short channel effect is suppressed.

(第4実施形態)
以下、図33〜図38を参照しつつ本発明の第4実施形態について説明する。図34〜図37は、本実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す斜視図である。図38は本実施形態の半導体装置の一部を示す斜視図である。尚、図33のK−K´線における断面は図25と同様である。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 33 to 38. 34 to 37 are perspective views showing a state during the manufacture of the semiconductor device according to this embodiment. FIG. 38 is a perspective view showing a part of the semiconductor device of this embodiment. The cross section taken along the line KK ′ of FIG. 33 is the same as that of FIG.

図33及び図38に示すように、本発明の第4実施形態の半導体装置50は、第3実施形態の半導体装置40と概略同様であるが、半導体基板41の表面の一部分に絶縁膜を形成し、その上にゲート絶縁膜44及びゲート電極45を形成している点で相違する。以下、第3実施形態と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。   As shown in FIGS. 33 and 38, the semiconductor device 50 according to the fourth embodiment of the present invention is substantially the same as the semiconductor device 40 according to the third embodiment, but an insulating film is formed on a part of the surface of the semiconductor substrate 41. However, the difference is that a gate insulating film 44 and a gate electrode 45 are formed thereon. Hereinafter, the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態の半導体基板41の上面には、第3実施形態と同様に、y軸方向に伸びる第1の突出部43と、x軸方向に伸び、くびれ部分を有する第2の突出部47とを備える。
図示の例では、第1の突出部43の稜線43cの高さと第2の突出部47の上部の平坦部47fの高さは略同一に形成されている。なお、本実施形態において、第1の突出部43と第2の突出部47の上部の平坦部47fの高さの関係はこれに限られず、KOH水溶液などによる異方性エッチングの処理条件(例えばエッチング時間)の調整によりシリコン<111>方向のエッチング量を変化させる、第2の突出部47の上部の平坦部47fが露出した半導体基板41に対して第3のマスク48bをマスクとして異方性イオンエッチングを行う、などの方法によって適宜調整することができる。第2の突出部47のくびれ部分には、第3のマスク48bが埋め込まれている。また、第1及び第2の突出部の上面を構成する傾斜面43a、43b、47a、47bによって形成された谷の一部も第3のマスク48bによって埋められている。このように本実施形態では、ゲート電極45が形成される傾斜面43a及び43bの稜線43c付近の一部と、第2の突出部47の上部の平坦部47fを除き、半導体基板41の表面が第3のマスク48bによって覆われ、その第3のマスク48bの上にゲート絶縁膜44が形成されている。
On the upper surface of the semiconductor substrate 41 of the present embodiment, as in the third embodiment, a first protrusion 43 extending in the y-axis direction, and a second protrusion 47 extending in the x-axis direction and having a constricted portion Is provided.
In the illustrated example, the height of the ridge line 43 c of the first projecting portion 43 and the height of the flat portion 47 f on the upper portion of the second projecting portion 47 are formed substantially the same. In the present embodiment, the height relationship between the first protrusion 43 and the upper flat portion 47f of the second protrusion 47 is not limited to this, and the conditions for anisotropic etching using an aqueous KOH solution (for example, The etching amount in the silicon <111> direction is changed by adjusting the etching time), and the third mask 48b is used as an anisotropy for the semiconductor substrate 41 where the flat portion 47f above the second protrusion 47 is exposed. It can adjust suitably by methods, such as performing ion etching. A third mask 48 b is embedded in the constricted portion of the second protrusion 47. Further, a part of the valley formed by the inclined surfaces 43a, 43b, 47a, 47b constituting the upper surfaces of the first and second protrusions is also filled with the third mask 48b. As described above, in this embodiment, the surface of the semiconductor substrate 41 is formed except for a part near the ridge line 43c of the inclined surfaces 43a and 43b where the gate electrode 45 is formed and the flat portion 47f above the second protrusion 47. Covered by the third mask 48b, a gate insulating film 44 is formed on the third mask 48b.

ゲート絶縁膜44は、半導体基板41及び第3のマスク48bの上部を覆って形成されている。ゲート絶縁膜44は下方から順に酸化物膜、窒化物膜及び酸化物膜が形成された積層構造であり、その材質及び製法は第1実施形態のゲート絶縁膜24と同様である(図14参照)。ゲート電極45は、第1の突出部43の稜線43c付近の傾斜面43a及び43bの上方、すなわち第1の突出部43のうち、第3のマスク48bで覆われていない部分の上方に形成される。   The gate insulating film 44 is formed so as to cover the top of the semiconductor substrate 41 and the third mask 48b. The gate insulating film 44 has a laminated structure in which an oxide film, a nitride film, and an oxide film are sequentially formed from below, and the material and manufacturing method thereof are the same as those of the gate insulating film 24 of the first embodiment (see FIG. 14). ). The gate electrode 45 is formed above the inclined surfaces 43a and 43b in the vicinity of the ridge line 43c of the first protrusion 43, that is, above the portion of the first protrusion 43 that is not covered with the third mask 48b. The

次に、本実施形態に係わる半導体装置50の製造工程について説明する。尚、半導体装置50の製造工程は、シリコン基板にイオン注入を行って図30に示す拡散領域42が形成された構造物を形成するところまでは第3実施形態と同様であるため、そこまでの工程についての説明は省略する。先ず、図35に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。第3実施形態と同様の工程により図30に示す構造物を形成し、その構造物の上方に、第4のマスク48cを一様に形成する(図34)。尚、第4のマスク48cには、例えばCVD法によるシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等を用いることができる。その後、第4のマスク48cの表面をエッチバック法又はCMP法によって処理して、第4のマスク48cの上部を除去し、図35に示すように第3のマスク48bを半導体基板41の表面に露出させる。   Next, the manufacturing process of the semiconductor device 50 according to this embodiment will be described. The manufacturing process of the semiconductor device 50 is the same as in the third embodiment up to the point where the silicon substrate is ion-implanted to form the structure in which the diffusion region 42 shown in FIG. 30 is formed. Description of the process is omitted. First, steps required until a structure shown in FIG. 35 is formed will be described. The structure shown in FIG. 30 is formed by the same process as that of the third embodiment, and the fourth mask 48c is uniformly formed above the structure (FIG. 34). For the fourth mask 48c, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film by a CVD method can be used. Thereafter, the surface of the fourth mask 48c is processed by an etch-back method or a CMP method to remove the upper portion of the fourth mask 48c, and the third mask 48b is formed on the surface of the semiconductor substrate 41 as shown in FIG. Expose.

次に、図36及び図37に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。第3のマスク48bが露出した半導体基板41に対して、第4のマスク48cをマスクとして異方性イオンエッチングをおこない、トランジスタのチャネルとなるべき稜線43c付近の傾斜面43a及び43bの一部を露出させ、図36に示す構造物が完成する。次に、第4のマスク48cのみを選択的に除去して、第2の突出部47の平坦部47fを表面に露出させる。続いて半導体基板41の上面にトンネル膜、トラップ膜及びトップ膜を積層してゲート絶縁膜44を形成する。以上の工程により図37に示す構造物が完成する。   Next, steps required until a structure shown in FIGS. 36 and 37 is formed will be described. The semiconductor substrate 41 from which the third mask 48b is exposed is subjected to anisotropic ion etching using the fourth mask 48c as a mask, and part of the inclined surfaces 43a and 43b in the vicinity of the ridge line 43c to be the channel of the transistor is formed. The structure shown in FIG. 36 is completed by exposing. Next, only the fourth mask 48c is selectively removed to expose the flat portion 47f of the second protrusion 47 on the surface. Subsequently, a gate insulating film 44 is formed by stacking a tunnel film, a trap film, and a top film on the upper surface of the semiconductor substrate 41. The structure shown in FIG. 37 is completed through the above steps.

次に、図38に示す構造物を形成するまでの工程について説明する。図37に示した構造物の上部にCVD法等により多結晶シリコン膜(図示せず)を形成し、イオン注入法等によりn型多結晶シリコンを形成する。その後、このn型多結晶シリコン膜をフォトリソグラフィ法、異方性イオンエッチング法等により、ゲート電極45となるべき部分を除いて除去する。これにより、図38に示すように、第1の稜線43c方向に伸びるゲート電極45が半導体基板41の上方に形成される。その後、特に図示しないが、適宜層間絶縁膜、コンタクト、配線層等を形成して本実施形態に係わる半導体装置50が完成する。   Next, steps required until a structure shown in FIG. A polycrystalline silicon film (not shown) is formed on the structure shown in FIG. 37 by CVD or the like, and n-type polycrystalline silicon is formed by ion implantation or the like. Thereafter, the n-type polycrystalline silicon film is removed by photolithography, anisotropic ion etching, etc., except for the portion to be the gate electrode 45. Thereby, as shown in FIG. 38, the gate electrode 45 extending in the direction of the first ridge line 43 c is formed above the semiconductor substrate 41. Thereafter, although not particularly illustrated, an interlayer insulating film, a contact, a wiring layer and the like are appropriately formed to complete the semiconductor device 50 according to the present embodiment.

尚、半導体装置50の等価回路及び動作は第1実施形態の半導体装置20と同様であり、その説明は省略する。   The equivalent circuit and operation of the semiconductor device 50 are the same as those of the semiconductor device 20 of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

以上のように第4実施形態の半導体装置50によれば、傾斜面43a及び43bを有する第1の突出部43が形成され、その稜線43c近傍の傾斜面の上方にゲート電極45が形成されているため、従来のプレナー型のトランジスタと比較してチャネル幅が広がり電流駆動能力を向上することができる。また、各傾斜面のチャネルが上方からだけでなく互いに側方からもゲート電極で制御されるため、短チャネル効果が抑制される。   As described above, according to the semiconductor device 50 of the fourth embodiment, the first protrusion 43 having the inclined surfaces 43a and 43b is formed, and the gate electrode 45 is formed above the inclined surface near the ridge line 43c. Therefore, the channel width is widened and current driving capability can be improved as compared with the conventional planar type transistor. Moreover, since the channels of the inclined surfaces are controlled by the gate electrodes not only from above but also from the sides, the short channel effect is suppressed.

さらに、半導体基板41の上部に形成され、その平坦部47fが直線状に伸びるとともに、第1の突出部43と直交する方向に配置された第2の突出部47が設けられている。そして、拡散領域42が第2の突出部47の平坦部47f付近の上部に形成されているため、拡散領域42が直線状に形成される。半導体装置50において、拡散領域42は、ソース及びドレイン配線を兼ねるため、図16に示す上下方向に屈曲した第1実施形態の拡散領域22と比較して電流輸送方向の長さが短くなる。したがって、本実施形態の半導体装置50は、第1実施形態に係わる半導体装置と比較してソース及びドレイン配線での電気抵抗増大が抑制される。   Furthermore, the flat part 47f is formed in the upper part of the semiconductor substrate 41, and the 2nd protrusion part 47 arrange | positioned in the direction orthogonal to the 1st protrusion part 43 is provided while extending linearly. Since the diffusion region 42 is formed in the upper part of the second protrusion 47 near the flat portion 47f, the diffusion region 42 is formed in a straight line. In the semiconductor device 50, since the diffusion region 42 also serves as a source and drain wiring, the length in the current transport direction is shorter than the diffusion region 22 of the first embodiment bent in the vertical direction shown in FIG. Therefore, in the semiconductor device 50 of this embodiment, an increase in electrical resistance in the source and drain wiring is suppressed as compared with the semiconductor device according to the first embodiment.

また、本実施形態の半導体装置50は、第2の突出部47の上部に平坦部が形成されるとともに、その側部にくびれ部が形成されている。これにより、実効チャネル長が長くなり、短チャネル効果が抑制されるといった効果を奏する。   Further, in the semiconductor device 50 of the present embodiment, a flat portion is formed on the upper portion of the second protrusion 47 and a constricted portion is formed on the side thereof. As a result, the effective channel length is increased, and the short channel effect is suppressed.

同時に、本実施形態の半導体装置50は、第2の突出部47のくびれ部分に第3のマスク48bが埋め込まれている。これにより、ゲート電極45と拡散領域42との間の、くびれ部分での容量が低減されるといった効果を奏する。   At the same time, in the semiconductor device 50 of the present embodiment, the third mask 48 b is embedded in the constricted portion of the second protrusion 47. Thereby, there is an effect that the capacitance at the constricted portion between the gate electrode 45 and the diffusion region 42 is reduced.

さらに、本実施形態の半導体装置50は、第1の突出部43を第3のマスク48bで埋め込んだ後、トランジスタのチャネルとなるべき稜線43c付近の傾斜面43a及び43bの一部を、エッチングにより露出させる。ここで、露出幅をゲート幅よりも小さくすれば、チャネル幅をゲート電極45と第1の突出部43の位置合わせ・露光幅・エッチング幅の精度ではなく、第3のマスク48bでの埋め込み・エッチング深さの精度で実現できる。なお、突出部の埋め込みとエッチングによる露出は、第1実施形態及び第2実施形態においても、突出部形成後に適宜適用可能である。   Further, in the semiconductor device 50 of the present embodiment, after the first protrusion 43 is filled with the third mask 48b, a part of the inclined surfaces 43a and 43b in the vicinity of the ridge line 43c to be the channel of the transistor is etched. Expose. Here, if the exposure width is made smaller than the gate width, the channel width is not the accuracy of the alignment / exposure width / etching width of the gate electrode 45 and the first protrusion 43, but is embedded in the third mask 48b. This can be realized with the accuracy of the etching depth. Note that the embedding of the protrusion and exposure by etching can be applied as appropriate after the protrusion is formed in the first and second embodiments.

(その他の実施形態)
上記各実施形態において、半導体基板はシリコン(100)面がその表面を構成する例に基づいて説明したが、上記の半導体基板に代えてその表面がシリコン(011)面からなるもの用いることができる。この場合、異方性エッチングを行う前の凸状部及び凹部の上面を(110)面とし、側面が(001)面及び(1−10)面からなる格子状凸状部としても本発明の第同様の構造が得られる。この凸状部をそなえる半導体基板において、第1の突出部の稜線及びトランジスタのチャネル長方向を<−110>方向またはこれと90°異なる<001>方向に形成してもよい。
(Other embodiments)
In each of the embodiments described above, the semiconductor substrate has been described based on the example in which the silicon (100) surface constitutes the surface. However, instead of the semiconductor substrate, the semiconductor substrate can be formed of the silicon (011) surface. . In this case, the upper surface of the convex portion and the concave portion before anisotropic etching is a (110) plane, and the side surface is a lattice-shaped convex portion having a (001) plane and a (1-10) plane. A similar structure is obtained. In the semiconductor substrate having this convex portion, the ridgeline of the first protrusion and the channel length direction of the transistor may be formed in the <−110> direction or a <001> direction that is 90 ° different from the <−110> direction.

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

(付記1) 半導体基板と、前記半導体基板の上面に形成され、所定の方向に延伸するとともに所定の間隔をおいて相互に平行に配置された、長手方向に垂直な断面が三角形状の第1の突出部と、前記半導体基板の上面に形成された不純物領域であって、前記第1の突出部の長手方向と直交する方向に延伸するとともに、前記第1の突出部の長手方向に所定の間隔をおいて相互に平行に配置された複数の拡散領域と、前記半導体基板の上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に、前記第1の突出部の稜線をまたいだ2つの傾斜面の一部の上方に伸びて形成されるとともに、前記第1の突出部の長手方向に直線状に伸びて形成されたゲート電極とを備えたことを特徴とする半導体装置。   (Supplementary Note 1) A semiconductor substrate and a first cross-section perpendicular to the longitudinal direction, which is formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extends in a predetermined direction, and is parallel to each other at a predetermined interval. And an impurity region formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first projecting portion and having a predetermined length in the longitudinal direction of the first projecting portion. A plurality of diffusion regions arranged in parallel to each other at intervals, a gate insulating film formed on the semiconductor substrate, and a ridgeline of the first protrusion on the gate insulating film A semiconductor device comprising: a gate electrode formed to extend above a part of two inclined surfaces and linearly extending in a longitudinal direction of the first projecting portion.

(付記2) 前記拡散領域が、直線状に延伸していることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Supplementary note 2) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein the diffusion region extends linearly.

(付記3) さらに、前記半導体基板の上面に形成され、前記第1の突出部の長手方向と直交する方向に延伸するとともに、所定の間隔をおいて相互に平行に配置された複数の第2の突出部を備え、前記拡散領域が前記第2の突出部の上部に形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Additional remark 3) Furthermore, it is formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extends in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first protrusion, and is arranged in parallel with each other at a predetermined interval. The semiconductor device according to appendix 1, wherein the diffusion region is formed above the second protrusion.

(付記4) 前記第2の突出部は、その長手方向と垂直な面の断面が三角形状であることを特徴とする付記3に記載の半導体装置。   (Supplementary note 4) The semiconductor device according to supplementary note 3, wherein the second protrusion has a triangular cross section in a plane perpendicular to the longitudinal direction thereof.

(付記5) 前記第2の突出部は、上部に平坦部を有するとともに、側部にくびれ部が形成されていることを特徴とする付記3に記載の半導体装置。   (Additional remark 5) The said 2nd protrusion part has a flat part in the upper part, and the constriction part is formed in the side part, The semiconductor device of Additional remark 3 characterized by the above-mentioned.

(付記6) 前記第2の突出部のくびれ部と前記ゲート絶縁膜との間に絶縁材料が埋め込まれていることを特徴とする付記5に記載の半導体装置。   (Additional remark 6) The semiconductor device of Additional remark 5 characterized by the insulating material being embedded between the constriction part of the said 2nd protrusion part, and the said gate insulating film.

(付記7) 前記ゲート絶縁膜が、前記半導体基板側から順に酸化物からなるトンネル膜、窒化物からなるトラップ膜、酸化物からなるトップ膜の三層構造であることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Supplementary note 7) The supplementary note 1 is characterized in that the gate insulating film has a three-layer structure of a tunnel film made of oxide, a trap film made of nitride, and a top film made of oxide in order from the semiconductor substrate side. The semiconductor device described.

(付記8) 前記ゲート電極は、隣り合う前記第1の突出部の傾斜面によって形成された谷状の部分によって、隣接するゲート電極と分離されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Additional remark 8) The said gate electrode is isolate | separated from the adjacent gate electrode by the trough-shaped part formed of the inclined surface of the adjacent said 1st protrusion part, The semiconductor of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned. apparatus.

(付記9) 隣接する前記第1の突出部の隣り合う傾斜面によって形成された谷状の部分に、絶縁材料が埋め込まれたことを特徴とする付記8に記載の半導体装置。   (Supplementary note 9) The semiconductor device according to supplementary note 8, wherein an insulating material is embedded in a valley-like portion formed by adjacent inclined surfaces of the adjacent first protrusions.

(付記10) 前記半導体基板はシリコン単結晶基板であることを特徴とする付記1記載の半導体装置。   (Supplementary note 10) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein the semiconductor substrate is a silicon single crystal substrate.

(付記11) 前記半導体基板の上面がシリコン(100)面と平行な面であることを特徴とする付記10に記載の半導体装置。   (Additional remark 11) The semiconductor device of Additional remark 10 characterized by the upper surface of the said semiconductor substrate being a surface parallel to a silicon | silicone (100) surface.

(付記12) 前記第1の突出部が前記半導体基板上の<0−11>方向又は<011>方向のいずれかに延伸して形成されていることを特徴とする付記11に記載の半導体装置。   (Additional remark 12) The said 1st protrusion part is extended | stretched and formed in either the <0-11> direction or the <011> direction on the said semiconductor substrate, The semiconductor device of Additional remark 11 characterized by the above-mentioned. .

(付記13) 前記半導体基板の上面がシリコン(110)面と平行な面であることを特徴とする付記10に記載の半導体装置。   (Additional remark 13) The semiconductor device of Additional remark 10 characterized by the upper surface of the said semiconductor substrate being a surface parallel to a silicon | silicone (110) surface.

(付記14) 前記第1の突出部が前記半導体基板上の<001>方向又は<1−10>方向に形成されていることを特徴とする付記13に記載の半導体装置。   (Supplementary note 14) The semiconductor device according to supplementary note 13, wherein the first protrusion is formed in a <001> direction or a <1-10> direction on the semiconductor substrate.

(付記15) 前記第1の突出部の上面がシリコン(111)面によって形成されていることを特徴とする付記10乃至14のいずれか一に記載の半導体装置。   (Supplementary Note 15) The semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 10 to 14, wherein an upper surface of the first protrusion is formed of a silicon (111) surface.

(付記16) 半導体基板の表面に、所定方向に平行に伸び、上部が平坦な一面によって形成された複数の第1の凸状部を形成する工程と、前記第1の凸状部が形成された半導体基板の表面を異方性エッチングして、前記半導体基板の表面に、前記第1の凸状部の長手方向に伸び、上面が2つの傾斜面によって形成された複数の第1の突出部を形成する工程と、前記第1の突出部が形成された半導体基板の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1の突出部が形成された半導体基板に不純物を注入して、前記第1の突出部の長手方向と直交する方向に、前記第1の突出部の表面に沿って平行に伸びる複数の拡散領域を形成する工程と、前記第1の突出部の稜線の上方をまたいで2つの傾斜面の一部の上方に伸び、前記第1の突出部の長手方向に直線状に延伸したゲート電極を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 16) Forming a plurality of first convex portions formed on a surface of a semiconductor substrate in parallel with a predetermined direction and having a flat upper surface, and the first convex portions are formed. A plurality of first protrusions formed by anisotropically etching the surface of the semiconductor substrate, extending in the longitudinal direction of the first convex portion, and having an upper surface formed by two inclined surfaces. Forming a gate insulating film on the semiconductor substrate on which the first protrusion is formed; implanting impurities into the semiconductor substrate on which the first protrusion is formed; Forming a plurality of diffusion regions extending in parallel along the surface of the first protrusion in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first protrusion, and straddling the ridgeline of the first protrusion. Extending over part of the two inclined surfaces, and the length of the first protrusion The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a step of forming a gate electrode extending linearly in direction.

(付記17) 半導体基板の上面に、所定方向に伸び、上部が平坦な一面からなる複数の第1の凸状部と、前記第1の凸状部と直交する方向に伸び、上部が平坦な一面からなる複数の第2の凸状部とを形成する工程と、前記第1及び第2の凸状部を有する半導体基板の上面を異方性エッチングして、前記半導体基板の表面に、前記第1の凸状部の長手方向に伸び、上面が2つの傾斜面からなるとともに、その稜線が前記第1の凸状部の長手方向に伸びる複数の第1の突出部と、前記第1の凸状部の長手方向と直交する方向に伸び、上面が2つの傾斜面からなるとともに、その稜線が前記第1の凸状部の長手方向と直交する方向に伸びる複数の第2の突出部とを形成する工程と、前記第1及び第2の突出部が形成された半導体基板の上部にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2の突出部の上面を形成する傾斜面の稜線近傍の一部に不純物を注入して拡散領域を形成する工程と、前記第1の突出部の上面を形成する傾斜面の稜線近傍の一部の上方に伸び、前記第1の突出部の長手方向に直線状に延伸したゲート電極を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 17) A plurality of first convex portions extending in a predetermined direction on a top surface of a semiconductor substrate and having a flat upper surface, and extending in a direction perpendicular to the first convex portion, the upper portion being flat. Forming a plurality of second convex portions having one surface, and anisotropically etching the upper surface of the semiconductor substrate having the first and second convex portions, A plurality of first protrusions extending in the longitudinal direction of the first convex portion, the upper surface comprising two inclined surfaces, the ridge line of which extends in the longitudinal direction of the first convex portion, and the first A plurality of second protrusions extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the convex portion, the upper surface being formed of two inclined surfaces, and the ridge line extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first convex portion; Forming a gate on the semiconductor substrate on which the first and second protrusions are formed. A step of forming an insulating film, a step of implanting impurities into a part near the ridgeline of the inclined surface forming the upper surface of the second protrusion, and forming a diffusion region; and an upper surface of the first protrusion And a step of forming a gate electrode that extends upward in the vicinity of the ridgeline of the inclined surface to be formed and linearly extends in the longitudinal direction of the first protrusion.

(付記18) 半導体基板の上面に、所定方向に伸び、上部が平坦な一面からなる複数の第1の凸状部と、前記第1の凸状部と直交する方向に伸び、上部が平坦な一面からなる複数の第2の凸状部とを形成する工程と、前記第2の凸状部の上面にマスクを形成する工程と、前記第1の凸状部及びマスクが形成された第2の凸状部を有する半導体基板の上面を異方性エッチングして、前記第1の凸状部の長手方向に断続的に伸び、上面が2つの傾斜面からなるとともに、その稜線が前記第1の凸状部の長手方向に伸びる複数の第1の突出部と、前記第1の凸状部と直交する方向に直線状に伸び、上部が平坦な一面からなるとともに長手方向に伸びる側部にくびれ部を有する複数の第2の突出部とを形成する工程と、前記第2の突出部の上部の平坦な一面に不純物を注入して拡散領域を形成する工程と、前記第1及び第2の突出部が形成された半導体基板の上部にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1の突出部の上面を形成する2つの傾斜面の稜線近傍の一部の上方に伸び、前記第1の突出部の長手方向に直線状に延伸したゲート電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 18) A plurality of first convex portions extending in a predetermined direction on a top surface of a semiconductor substrate and having a flat upper surface, and extending in a direction perpendicular to the first convex portion, and the upper portion is flat. A step of forming a plurality of second convex portions comprising one surface, a step of forming a mask on the upper surface of the second convex portion, and a second in which the first convex portions and the mask are formed. The upper surface of the semiconductor substrate having the convex portion is anisotropically etched to extend intermittently in the longitudinal direction of the first convex portion, the upper surface is composed of two inclined surfaces, and the ridge line is the first edge A plurality of first protrusions extending in the longitudinal direction of the convex portion, and a side portion extending linearly in a direction perpendicular to the first convex portion and having a flat upper portion and extending in the longitudinal direction. Forming a plurality of second projecting portions having a constricted portion; and an upper flat surface of the second projecting portion. A step of implanting impurities into one surface to form a diffusion region, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate on which the first and second protrusions are formed, and a step of forming the first protrusions And a step of forming a gate electrode extending above a part of the vicinity of the ridge line of the two inclined surfaces forming the upper surface and extending linearly in the longitudinal direction of the first protrusion. Device manufacturing method.

(付記19) 半導体基板の上面に、所定方向に伸び、上部が平坦な一面からなる複数の第1の凸状部と、前記第1の凸状部と直交する方向に伸び、上部が平坦な一面からなる複数の第2の凸状部とを形成する工程と、前記第2の凸状部の上面に第1のマスクを形成する工程と、前記第1の凸状部及び前記第1のマスクが形成された第2の凸状部を有する半導体基板の表面を異方性エッチングして、前記第1の凸状部の長手方向に断続的に伸び、上面が2つの傾斜面からなるとともにその稜線が前記第1の凸状部の長手方向に伸びる第1の突出部と、前記第1の凸状部と直交する方向に直線状に伸び、上部が平坦な一面からなるとともに長手方向に伸びる側部にくびれ部を有する複数の第2の突出部とを形成する工程と、前記第2の突出部のくびれ部及び、前記第1及び第2の突出部の傾斜面によって形成された谷の部分に絶縁物を埋め込む工程と、前記第2の突出部の上部の平坦な一面に不純物を注入して拡散領域を形成する工程と、前記第1の突出部の傾斜面の稜線近傍の一部及び、前記第2の突出部の上部の平坦な一面を露出させ、その後、半導体基板の上方にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上部であって、前記第1の突出部の前記絶縁物から突出した部分の上方に伸び、前記第1の突出部の稜線方向に直線状に延伸したゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 19) A plurality of first convex portions extending in a predetermined direction on a top surface of a semiconductor substrate and having a flat upper surface, and extending in a direction perpendicular to the first convex portion, and the upper portion being flat. Forming a plurality of second convex portions comprising one surface, forming a first mask on an upper surface of the second convex portion, the first convex portions, and the first convex portions. The surface of the semiconductor substrate having the second convex portion on which the mask is formed is anisotropically etched to intermittently extend in the longitudinal direction of the first convex portion, and the upper surface is composed of two inclined surfaces. The ridge line extends linearly in a direction perpendicular to the first projecting portion, the first projecting portion extending in the longitudinal direction of the first projecting portion, and the upper portion is formed of a flat flat surface in the longitudinal direction. Forming a plurality of second protrusions having constricted portions on the extending side portions; and A step of embedding an insulator in a valley portion formed by the constricted portion and the inclined surface of the first and second protrusions, and injecting and diffusing impurities into a flat surface on the upper portion of the second protrusion; Forming a region, exposing a portion near the ridgeline of the inclined surface of the first projecting portion and a flat surface on the upper portion of the second projecting portion, and then exposing the gate insulating film above the semiconductor substrate And extending above the portion of the first protrusion protruding from the insulator and extending linearly in the ridge line direction of the first protrusion. And a step of forming a gate electrode.

図1は、従来のフィン型FETを用いた不揮発性半導体記憶装置の一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a nonvolatile semiconductor memory device using a conventional fin-type FET. 図2は、TwinMONOS(登録商標)型のトランジスタアレイの構造を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a TwinMONOS (registered trademark) type transistor array. 図3は、図2に示したTwinMONOS型のトランジスタアレイを示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing the TwinMONOS type transistor array shown in FIG. 図4は、ミラービット(登録商標)型のトランジスタアレイの構造を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a mirror bit (registered trademark) type transistor array. 図5は、ミラービット型のトランジスタアレイの構造の断面を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the structure of a mirror bit type transistor array. 図6は、ミラービット構造においてトランジスタをフィン型としたときに生じる問題を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a problem that occurs when a transistor is a fin type in a mirror bit structure. 図7は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置を示す上面図である。FIG. 7 is a top view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す斜視図であり、半導体基板上面に第1の凸状部を形成した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after forming the first convex portion on the upper surface of the semiconductor substrate. 図9は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、異方性エッチング処理を終了した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 9 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the anisotropic etching process is finished. 図10は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、ゲート絶縁膜が形成された直後の様子を示す斜視図である。FIG. 10 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the gate insulating film is formed. 図11は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、拡散領域が形成された直後の様子を示す斜視図である。FIG. 11 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the diffusion region is formed. 図12は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、半導体基板の上方に多結晶シリコン膜が形成された直後の様子を示す斜視図である。FIG. 12 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the polycrystalline silicon film is formed above the semiconductor substrate. 図13は、本発明の第1実施形態に係わる半導体装置を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図14は、第1実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図7のE−E´線における断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line E-E ′ of FIG. 7, showing a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図7のC−C´線における断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 7, showing a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment. 図16は、第1実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図7のD−D´線における断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. 7, showing a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment. 図17は、本発明の実施形態に係わる半導体装置の等価回路を示す図であるFIG. 17 is a diagram showing an equivalent circuit of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図18(a)は、本発明の実施形態に係わる半導体装置のゲート電極をチャネル幅方向に切断した断面を示す図であり、図18(b)は比較例の半導体装置のゲート電極をチャネル幅方向に切断した断面を示す図である。FIG. 18A is a diagram showing a cross section of the gate electrode of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention cut in the channel width direction, and FIG. 18B is a diagram showing the channel width of the gate electrode of the semiconductor device of the comparative example. It is a figure which shows the cross section cut | disconnected in the direction. 図19は、本発明の第2実施形態に係わる半導体装置を示す上面図である。FIG. 19 is a top view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図20は、本発明の第2実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、表面に第1及び第2の凸状部を形成した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 20 is a view showing a state during the manufacture of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the first and second convex portions are formed on the surface. 図21は、本発明の第2実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、異方性エッチングにより表面に傾斜面を形成した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 21 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after forming an inclined surface on the surface by anisotropic etching. 図22は、本発明の第2実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、拡散領域を形成した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 22 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after forming the diffusion region. 図23は、本発明の第2実施形態に係わる半導体装置を示す斜視図である。FIG. 23 is a perspective view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図24は、第2実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図19のF−F´線における断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view taken along line FF ′ of FIG. 19, showing a cross section of the semiconductor device according to the second embodiment. 図25は、第2実施形態に係わる半導体装置の断面を示し、図19のH−H´線における断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 19, showing a cross section of the semiconductor device according to the second embodiment. 図26は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置を示す上面図である。FIG. 26 is a top view showing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. 図27は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、第2の凸状部の上に第1のマスクを形成した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 27 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after forming the first mask on the second convex portion. is there. 図28は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、異方性エッチングにより傾斜面が形成された直後の様子を示す斜視図である。FIG. 28 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the inclined surface is formed by anisotropic etching. 図29は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、表面に第2のマスクを形成した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 29 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after forming the second mask on the surface. 図30は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、拡散領域が形成された直後の様子を示す斜視図である。FIG. 30 is a view showing a state in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the diffusion region is formed. 図31は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、ゲート絶縁膜が形成された直後の様子を示す斜視図である。FIG. 31 is a view showing a state during the manufacture of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after the gate insulating film is formed. 図32は、本発明の第3実施形態に係わる半導体装置を示す斜視図である。FIG. 32 is a perspective view showing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. 図33は、本発明の第4実施形態に係わる半導体装置を示す上面図である。FIG. 33 is a top view showing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. 図34は、本発明の第4実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、拡散領域形成後に第1のマスクが形成された直後の様子を示す図である。FIG. 34 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and is a view showing a state immediately after the first mask is formed after forming the diffusion region. 図35は、本発明の第4実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、平坦化処理により第2のマスクの表面を露出させた直後の様子を示す図である。FIG. 35 is a diagram showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and is a diagram showing a state immediately after the surface of the second mask is exposed by the planarization process. 図36は、本発明の第4実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、第2のマスクをエッチングした直後の様子を示す斜視図である。FIG. 36 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after etching the second mask. 図37は、本発明の第4実施形態に係わる半導体装置の製造途中の様子を示す図であり、ゲート絶縁膜を形成した直後の様子を示す斜視図である。FIG. 37 is a view showing a state in the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state immediately after forming the gate insulating film. 図38は、本発明の第4実施形態に係わる半導体装置を示す斜視図である。FIG. 38 is a perspective view showing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

21、31、41、101、201、301、311…半導体基板、22、32、42、102、202、302…拡散領域、23、33、43…第1の突出部、37、47…第2の突出部、23a、33a、43a…第1の傾斜面、23b、33b、43b…第2の傾斜面、37a、47a…第3の傾斜面、37b、47b…第4の傾斜面、23c、33c、43c…第1の稜線、37c…第2の稜線、47f…平坦部、24、34、44、104、204、304…ゲート絶縁膜、25、35、45、105、205、305…ゲート電極、26a、36a、46a…第1の凸状部、36b、46b…第2の凸状部、28、38…マスク、48a…第1のマスク、48b…第3のマスク、48c…第4のマスク。   21, 31, 41, 101, 201, 301, 311 ... semiconductor substrate, 22, 32, 42, 102, 202, 302 ... diffusion region, 23, 33, 43 ... first protrusion, 37, 47 ... second 23a, 33a, 43a ... first slope, 23b, 33b, 43b ... second slope, 37a, 47a ... third slope, 37b, 47b ... fourth slope, 23c, 33c, 43c ... first ridge line, 37c ... second ridge line, 47f ... flat part, 24, 34, 44, 104, 204, 304 ... gate insulating film, 25, 35, 45, 105, 205, 305 ... gate Electrode, 26a, 36a, 46a ... first convex portion, 36b, 46b ... second convex portion, 28, 38 ... mask, 48a ... first mask, 48b ... third mask, 48c ... fourth mask of.

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板の上面に形成され、所定の方向に延伸するとともに所定の間隔をおいて相互に平行に配置された、長手方向に垂直な断面が三角形状の第1の突出部と、
前記半導体基板の上面に形成された不純物領域であって、前記第1の突出部の長手方向と直交する方向に延伸するとともに、前記第1の突出部の長手方向に所定の間隔をおいて相互に平行に配置された複数の拡散領域と、
前記半導体基板の上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記第1の突出部の稜線をまたいだ2つの傾斜面の一部の上方に伸びて形成されるとともに、前記第1の突出部の長手方向に直線状に伸びて形成されたゲート電極とを備えたことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A first protrusion having a triangular cross section perpendicular to the longitudinal direction, formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extending in a predetermined direction and arranged in parallel with each other at a predetermined interval;
An impurity region formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first protrusion, and spaced from each other at a predetermined interval in the longitudinal direction of the first protrusion. A plurality of diffusion regions arranged in parallel with
A gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
It is formed on the gate insulating film so as to extend above a part of two inclined surfaces straddling the ridge line of the first protrusion, and linearly extends in the longitudinal direction of the first protrusion. A semiconductor device comprising: a gate electrode formed in the same manner.
前記拡散領域が、直線状に延伸していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion region extends linearly. さらに、前記半導体基板の上面に形成され、前記第1の突出部の長手方向と直交する方向に延伸するとともに、所定の間隔をおいて相互に平行に配置された複数の第2の突出部を備え、前記拡散領域が前記第2の突出部の上部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   Furthermore, a plurality of second protrusions formed on the upper surface of the semiconductor substrate, extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first protrusions, and arranged in parallel to each other at a predetermined interval are provided. The semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion region is formed on an upper portion of the second protrusion. 前記ゲート絶縁膜が、前記半導体基板側から順に酸化物からなるトンネル膜、窒化物からなるトラップ膜、酸化物からなるトップ膜の三層構造であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor according to claim 1, wherein the gate insulating film has a three-layer structure of a tunnel film made of an oxide, a trap film made of a nitride, and a top film made of an oxide in order from the semiconductor substrate side. apparatus. 前記ゲート電極は、隣り合う前記第1の突出部の傾斜面によって形成された谷状の部分によって、隣接するゲート電極と分離されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode is separated from an adjacent gate electrode by a valley-shaped portion formed by an inclined surface of the adjacent first projecting portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI463667B (en) * 2012-04-30 2014-12-01 Broadcom Corp Semiconductor device with semiconductor fins and floating gate

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