JP2010212286A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents

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昇 大池
Toshitake Yaegashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To most principally microfabricate an element by forming a channel region of a nonvolatile element on the slope of the surface of a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: A nonvolatile semiconductor storage device includes: a semiconductor substrate having an element forming region 13 segmented by an element isolation region and having a surface formed so that the surface continuously repeats unevenness; a tunnel insulating film 14 formed in the element forming region; floating gates 15 formed via the tunnel insulating film 14 so as to continue to recess and concave portions adjacent in the element forming region and a slope between the recess and concave portions via the tunnel insulating film; an inter-gate insulating film 16 formed on the floating gate; a control gate 11 formed on the inter-gate insulating film; and a diffusion layer 17 formed in the recess portion so as to be adjacent to the floating gate. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、EEPROMなどの不揮発性半導体記憶装置に係り、特にNAND型フラッシュメモリのメモリセルの構造に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device such as an EEPROM, and more particularly to a structure of a memory cell of a NAND flash memory.

EEPROMなどのメモリセルは通常、半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートとを積層したMISFET構造を有する。このメモリセルは、電荷蓄積層に電荷を注入した状態と、電荷を放出した状態とのしきい値の差によりデータを不揮発に記憶する。電荷の注入及び放出は、電荷蓄積層と基板チャネルとの間のトンネル絶縁膜を介して流れるトンネル電流によって行われる。EEPROMのなかで、複数のメモリセルを直列接続してNANDセルユニットを構成するいわゆるNAND型EEPROM(NANDフラッシュメモリ)は、NOR型EEPROM(NOR フラッシュメモリ)と比べて、選択トランジスタの数が少なくて済む。よって、NANDフラッシュメモリはNOR フラッシュメモリより高密度化が可能である。   Memory cells such as EEPROM usually have a MISFET structure in which a charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor substrate. This memory cell stores data in a nonvolatile manner by a difference in threshold value between a state where charges are injected into the charge storage layer and a state where charges are discharged. Charge injection and emission are performed by a tunnel current flowing through a tunnel insulating film between the charge storage layer and the substrate channel. The so-called NAND type EEPROM (NAND flash memory), in which a NAND cell unit is configured by connecting multiple memory cells in series in the EEPROM, has fewer select transistors than the NOR type EEPROM (NOR flash memory). That's it. Therefore, NAND flash memory can be more dense than NOR flash memory.

NANDフラッシュメモリにおける消去動作は、電荷蓄積層と基板チャネルとの間のトンネル絶縁膜にトンネル電流を流し、予め電荷蓄積層に蓄積されている電子電荷を逃がすことにより行われる。NANDフラッシュメモリでは、単位時間に消去されるメモリセルの数を増やすために、複数のメモリセルで同時に消去が行われる。すなわち、複数のメモリセルが形成されている半導体ウェル領域に、10V 以上、例えば20V の正極性の電圧を印加することにより、複数のメモリセルの電荷蓄積層から半導体ウェル領域に電子が引き抜かれる。一方、書き込みは、電荷蓄積層に電子を注入することにより行われる。具体的には、チャネルの電位を0Vに保ち、半導体ウェル領域よりも充放電容量の小さいメモリセルのゲート電極に18V〜20V程度の正の電圧を印加して書込みを行なう。これにより、半導体ウェル領域を充放電する場合よりも電力が削減でき、かつ書き込み動作速度が高速化できる。   The erase operation in the NAND flash memory is performed by passing a tunnel current through a tunnel insulating film between the charge storage layer and the substrate channel, and releasing the electronic charge stored in the charge storage layer in advance. In NAND flash memory, in order to increase the number of memory cells to be erased per unit time, erasing is simultaneously performed on a plurality of memory cells. That is, by applying a positive voltage of 10 V or more, for example, 20 V, to the semiconductor well region where the plurality of memory cells are formed, electrons are extracted from the charge storage layers of the plurality of memory cells to the semiconductor well region. On the other hand, writing is performed by injecting electrons into the charge storage layer. Specifically, the channel potential is kept at 0V, and writing is performed by applying a positive voltage of about 18V to 20V to the gate electrode of the memory cell having a charge / discharge capacity smaller than that of the semiconductor well region. As a result, the power can be reduced and the writing operation speed can be increased as compared with the case where the semiconductor well region is charged / discharged.

ところで、NANDフラッシュメモリを始めとする不揮発性半導体記憶装置において、これまで大容量化はメモリセルを微細化することにより達成されてきた。しかしながら、従来のメモリセル構造では、メモリセルを微細化するとチャネル領域も微細化される。その結果、短チャネル効果によるいわゆるS値の劣化や、パンチスルーなどの問題が生じる。   Incidentally, in a nonvolatile semiconductor memory device such as a NAND flash memory, the increase in capacity has been achieved so far by miniaturizing memory cells. However, in the conventional memory cell structure, when the memory cell is miniaturized, the channel region is also miniaturized. As a result, problems such as so-called S value deterioration due to the short channel effect and punch-through occur.

なお、特許文献1には、基板にトレンチを形成し、トレンチの傾斜部分がチャネルの一部となるように基板上部にゲートパターンを形成するトランジスタの製造方法が開示されている。また、特許文献2には、シリコン基板に溝を形成し、溝の斜面上にゲート電極を形成するトランジスタの製造方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a transistor in which a trench is formed in a substrate, and a gate pattern is formed on the substrate so that an inclined portion of the trench becomes a part of a channel. Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a transistor in which a groove is formed in a silicon substrate and a gate electrode is formed on the slope of the groove.

特開2006−128613号公報JP 2006-128613 A 特開2007−220734号公報JP 2007-220734 A

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、メモリセルの大容量化が容易に図れるとともに、短チャネル効果が抑制できる不揮発性半導体記憶装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can easily increase the capacity of a memory cell and suppress the short channel effect. is there.

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートと、前記浮遊ゲート上に形成されたゲート間絶縁膜と、前記ゲート間絶縁膜上に形成された制御ゲートと、前記浮遊ゲートに隣接するように前記凹部に形成されたソース/ドレイン拡散層とを具備したことを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness, and tunnel insulation formed on the element formation region A film, a floating gate formed through the tunnel insulating film so as to continue over the adjacent concave portion and convex portion of the element formation region, and the slope between them, and formed on the floating gate And a control gate formed on the inter-gate insulating film, and a source / drain diffusion layer formed in the recess so as to be adjacent to the floating gate. .

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートと、前記浮遊ゲート上に形成されたゲート間絶縁膜と、前記ゲート間絶縁膜上に形成された制御ゲートと、前記浮遊ゲートに隣接するように前記凹部及び前記凸部のそれぞれに形成されたソース/ドレイン拡散層とを具備したことを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness, and tunnel insulation formed on the element formation region A film, a floating gate formed through the tunnel insulating film so as to continue over the adjacent concave portion and convex portion of the element formation region, and the slope between them, and formed on the floating gate An inter-gate insulating film, a control gate formed on the inter-gate insulating film, and a source / drain diffusion layer formed in each of the concave portion and the convex portion so as to be adjacent to the floating gate. It is characterized by that.

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された電荷捕獲膜と、前記電荷捕獲層上に形成されたブロック絶縁膜と、前記ブロック絶縁膜上に形成された制御ゲートと、前記電荷捕獲膜に隣接するように前記凹部に形成されたソース/ドレイン拡散層とを具備したことを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness, and tunnel insulation formed on the element formation region A charge trapping film formed through the tunnel insulating film so as to continue over the film, the recesses adjacent to each other in the element formation region, the protrusions, and the slopes therebetween, and the charge trapping layer A block insulating film formed on the block insulating film, a control gate formed on the block insulating film, and a source / drain diffusion layer formed in the recess so as to be adjacent to the charge trapping film. To do.

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された電荷捕獲膜と、前記電荷捕獲層上に形成されたブロック絶縁膜と、前記ブロック絶縁膜上に形成された制御ゲートと、前記電荷捕獲膜に隣接するように前記凹部及び前記凸部のそれぞれに形成されたソース/ドレイン拡散層とを具備したことを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness, and tunnel insulation formed on the element formation region A charge trapping film formed through the tunnel insulating film so as to continue over the film, the recesses adjacent to each other in the element formation region, the protrusions, and the slopes therebetween, and the charge trapping layer A block insulating film formed on the block insulating film, a control gate formed on the block insulating film, and a source / drain diffusion layer formed on each of the concave portion and the convex portion so as to be adjacent to the charge trapping film. It is characterized by having.

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された電荷捕獲膜と、前記電荷捕獲層上に形成され、前記素子形成領域の凸部上の部分に比べて前記素子形成領域の凹部上の部分における膜厚が厚くされたブロック絶縁膜と、前記ブロック絶縁膜上に形成された制御ゲートと、前記電荷捕獲膜に隣接するように前記凹部に形成されたソース/ドレイン拡散層とを具備したことを特徴とする。   The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes a semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness, and tunnel insulation formed on the element formation region A charge trapping film formed through the tunnel insulating film so as to continue over the film, the recesses adjacent to each other in the element formation region, the protrusions, and the slopes therebetween, and the charge trapping layer And a control gate formed on the block insulating film, wherein a film thickness in a portion on the concave portion of the element forming region is increased compared to a portion on the convex portion of the element forming region. And a source / drain diffusion layer formed in the recess so as to be adjacent to the charge trapping film.

本発明によれば、メモリセルの大容量化が容易に図れるとともに、短チャネル効果が抑制できる不揮発性半導体記憶装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of easily increasing the capacity of a memory cell and suppressing the short channel effect.

第1の実施形態のNANDフラッシュメモリのメモリセルアレイの平面図。1 is a plan view of a memory cell array of a NAND flash memory according to a first embodiment. 図1中のA−A線に沿った素子構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the element structure along the AA line in FIG. 第2の実施形態のNANDフラッシュメモリのメモリセルアレイの断面図。Sectional drawing of the memory cell array of the NAND flash memory of 2nd Embodiment. 第1、第2の実施形態に係るNANDフラッシュメモリの製造方法の最初の工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the first process of the manufacturing method of the NAND flash memory which concerns on 1st, 2nd embodiment. 図4に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of following FIG. 図5に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of following FIG. 図6に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of following FIG. 図7に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of following FIG. 図8に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of following FIG. 図9に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process of following FIG. 図10に続く工程を示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 10. 図11に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process following FIG. 図12に続く工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the process following FIG. 第3の実施形態のNANDフラッシュメモリのメモリセルアレイの断面図。Sectional drawing of the memory cell array of the NAND flash memory of 3rd Embodiment. 第4の実施形態のNANDフラッシュメモリのメモリセルアレイの断面図。Sectional drawing of the memory cell array of the NAND flash memory of 4th Embodiment. 第5の実施形態のNANDフラッシュメモリのメモリセルアレイの断面図。Sectional drawing of the memory cell array of the NAND flash memory of 5th Embodiment. 第3、第4、第5の実施形態に係るNANDフラッシュメモリの製造方法の最初の工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the first process of the manufacturing method of the NAND flash memory which concerns on 3rd, 4th, 5th embodiment. 図17に続く工程を示す断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a step that follows FIG. 17. 図18に続く工程を示す断面図。FIG. 19 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 18. 図19に続く工程を示す断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 19. 図20に続く工程を示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 20. 図21に続く工程を示す断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a step that follows FIG. 21. 図22に続く工程を示す断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view showing a step that follows FIG. 22. 図23に続く工程を示す断面図。FIG. 24 is a cross-sectional view showing a step that follows FIG. 23. 図24に続く工程を示す断面図。FIG. 25 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 24. 図25に続く工程を示す断面図。FIG. 26 is a cross-sectional view showing a step following FIG. 25.

以下、図面を参照して本発明を実施の形態により説明する。なお、種々の実施形態の説明に際し、対応する箇所には同じ符号を付して重複する説明は避ける。   The present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of various embodiments, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and redundant description is avoided.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の不揮発性半導体記憶装置を、浮遊ゲート型(FG)型のメモリセルトランジスタを有するNANDフラッシュメモリに実施した場合のメモリセルアレイの平面図である。図1において、ワード線(WL)方向に複数の制御ゲート11が互いに平行に延長して形成されており、さらにビット線(BL)方向には、トレンチ型の素子分離領域(STI )12によって区画された複数の素子形成領域13が互いに平行にかつワード線方向と交差する方向に延長して形成されている。そして、複数の各素子形成領域13では、制御ゲート11と交差する位置に不揮発性トランジスタからなるメモリセルトランジスタがそれぞれ形成されている。これらのメモリセルトランジスタは、ビット線方向で直列に接続されてNANDセルユニットを構成している。なお、実際のNANDセルユニットは、直列接続された複数個のメモリセルトランジスタからなる直列回路の一端側及び他端側にそれぞれ接続された選択トランジスタを有するが、図1ではこの選択トランジスタは図示を省略している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a memory cell array when the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is implemented in a NAND flash memory having a floating gate type (FG) type memory cell transistor. In FIG. 1, a plurality of control gates 11 are formed extending in parallel to each other in the word line (WL) direction, and further partitioned by trench type element isolation regions (STI) 12 in the bit line (BL) direction. The plurality of element forming regions 13 are formed to extend in parallel to each other and in a direction crossing the word line direction. In each of the plurality of element formation regions 13, memory cell transistors made of nonvolatile transistors are formed at positions intersecting with the control gate 11. These memory cell transistors are connected in series in the bit line direction to form a NAND cell unit. Note that an actual NAND cell unit has selection transistors connected to one end side and the other end side of a series circuit composed of a plurality of memory cell transistors connected in series, but this selection transistor is not shown in FIG. Omitted.

図2は図1中のA−A線に沿った素子構造を示す断面図であり、NANDセルユニットを構成する複数個のメモリセルトランジスタをビット線方向で切断した状態を示している。シリコン半導体基板上には、図1中に示される素子分離領域12によって区画された例えばp型の素子形成領域13が形成されている。この素子形成領域13は、図2に示すように、表面が凹凸を連続的に繰り返し、隣接する凹部と凸部の間に斜面を有するように形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the element structure along the line AA in FIG. 1, and shows a state in which a plurality of memory cell transistors constituting the NAND cell unit are cut in the bit line direction. On the silicon semiconductor substrate, for example, a p-type element formation region 13 defined by the element isolation region 12 shown in FIG. 1 is formed. As shown in FIG. 2, the element formation region 13 is formed so that the surface repeats unevenness continuously and has an inclined surface between adjacent recesses.

そして、素子形成領域13の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、例えばシリコン酸化膜等からなるトンネル絶縁膜14を介して浮遊ゲート15が形成されている。すなわち、浮遊ゲート15は、凹凸形状を持つ素子形成領域13の丸まった角部を覆うように形成されている。また、浮遊ゲート15の上面は、シリコン半導体基板の主平面に対して平行になっている。さらに各浮遊ゲート15上にはゲート間絶縁膜16が形成されており、さらにゲート間絶縁膜16上には制御ゲート11が形成されている。制御ゲート11の下面も、シリコン半導体基板の主平面に対して平行になっている。浮遊ゲート15及び制御ゲート11は例えばポリシリコンにより構成されており、各制御ゲート11はワード線として機能する。また、浮遊ゲート15に隣接するように、素子形成領域13の各凹部にはn型の拡散層17が形成されている。 Then, a floating gate 15 is formed through a tunnel insulating film 14 made of, for example, a silicon oxide film so as to continue over the adjacent concave portions and convex portions of the element forming region 13 and the slope between them. Yes. That is, the floating gate 15 is formed so as to cover the rounded corners of the element forming region 13 having an uneven shape. The upper surface of the floating gate 15 is parallel to the main plane of the silicon semiconductor substrate. Further, an inter-gate insulating film 16 is formed on each floating gate 15, and a control gate 11 is formed on the inter-gate insulating film 16. The lower surface of the control gate 11 is also parallel to the main plane of the silicon semiconductor substrate. The floating gate 15 and the control gate 11 are made of, for example, polysilicon, and each control gate 11 functions as a word line. Also, so as to be adjacent to the floating gate 15, each recess of the element formation regions 13 are formed n + -type diffusion layer 17.

一般的なNANDフラッシュメモリは、平坦な半導体基板上にメモリセルトランジスタを直列に配置した構造を有する。しかし、本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域13の斜面の領域にチャネル領域が位置するようにメモリセルトランジスタが配置されている。素子形成領域13の各凹部に形成された拡散層17は、各メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の一方を構成する。各メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の他方は、隣接する制御ゲート11のフリンジ電界により素子形成領域13の各凸部に生成される反転層により構成される。   A general NAND flash memory has a structure in which memory cell transistors are arranged in series on a flat semiconductor substrate. However, in the NAND flash memory of the present embodiment, the memory cell transistors are arranged so that the channel region is located in the region of the slope of the element formation region 13 having a periodic uneven shape. The diffusion layer 17 formed in each recess of the element formation region 13 constitutes one of the source / drain diffusion layers of each memory cell transistor. The other of the source / drain diffusion layers of each memory cell transistor is constituted by an inversion layer generated on each convex portion of the element formation region 13 by the fringe electric field of the adjacent control gate 11.

これは、制御ゲート11の下面から素子形成領域13の各凸部までの距離が、制御ゲート11の下面から素子形成領域13の各凹部までの距離と近いことによる。メモリセルトランジスタを動作させるためには、制御ゲート11に電圧を加える。この際、素子形成領域13の各凸部は制御ゲート11からの電界が強いため、素子形成領域13の各凸部には反転層が形成される。一方、素子形成領域13の各凹部は制御ゲート11からの電界が弱いため、素子形成領域13の各凹部には反転層が形成されない。そのため、素子形成領域13の各凹部には拡散層17が形成されている。   This is because the distance from the lower surface of the control gate 11 to each convex portion of the element forming region 13 is close to the distance from the lower surface of the control gate 11 to each concave portion of the element forming region 13. In order to operate the memory cell transistor, a voltage is applied to the control gate 11. At this time, since each convex portion of the element forming region 13 has a strong electric field from the control gate 11, an inversion layer is formed on each convex portion of the element forming region 13. On the other hand, since the electric field from the control gate 11 is weak in each recess of the element formation region 13, no inversion layer is formed in each recess of the element formation region 13. Therefore, a diffusion layer 17 is formed in each recess of the element formation region 13.

このようにメモリセルトランジスタのチャネル領域を周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域に配置することにより、制御ゲート11の加工寸法よりもチャネル長を長くすることができ、その結果、短チャネル効果を抑制することができる。例えば、(001)面のシリコン半導体基板表面を異方性エッチング技術によりエッチングして、側面のファセット(微小面)として(111)面を選択した場合、制御ゲート11の加工寸法(図2中のL)に対して、実効チャネル長は約1.73Lとなる。   Thus, by arranging the channel region of the memory cell transistor on the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape, the channel length can be made longer than the processing dimension of the control gate 11, and as a result. The short channel effect can be suppressed. For example, when the (001) plane of the silicon semiconductor substrate is etched by anisotropic etching and the (111) plane is selected as the side facet (small plane), the processing dimensions of the control gate 11 (in FIG. 2) L), the effective channel length is about 1.73L.

ここで、素子形成領域13の凹部及び凸部の両方に深い拡散層を形成すると実効チャネル長を伸ばした効果を活かせない。例えば、素子形成領域13の各凸部に形成された拡散層の底部が拡散層17の上面より低くなってしまうと、これら拡散層間の距離は制御ゲート11の加工寸法Lになってしまうからである。そこで、本実施形態のように凸部には拡散層を形成しないで、制御ゲートにバイアスを印加することにより生じるフリンジ電界により反転層を形成するほうが良い。   Here, if a deep diffusion layer is formed in both the concave and convex portions of the element formation region 13, the effect of extending the effective channel length cannot be utilized. For example, if the bottom of the diffusion layer formed on each convex portion of the element formation region 13 is lower than the upper surface of the diffusion layer 17, the distance between these diffusion layers becomes the processing dimension L of the control gate 11. is there. Therefore, it is better to form an inversion layer by a fringe electric field generated by applying a bias to the control gate without forming a diffusion layer on the convex portion as in this embodiment.

さらに、本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、凹凸形状を持つ素子形成領域13の丸まった角部を覆うように浮遊ゲート15が形成されている。これにより、制御ゲート11に制御電圧を印加した際に、素子形成領域13の角部に電気力線が集中するので、従来に比べて書き込み特性が格段に向上する。   Furthermore, in the NAND flash memory according to the present embodiment, the floating gate 15 is formed so as to cover the rounded corners of the element forming region 13 having the uneven shape. As a result, when a control voltage is applied to the control gate 11, electric lines of force concentrate on the corners of the element formation region 13, so that the writing characteristics are remarkably improved as compared with the conventional case.

このように、本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域にメモリセルトランジスタのチャネル領域を配置したことにより、短チャネル効果を回避すると同時に書き込み消去特性を向上できる。また、メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層である拡散層17は、素子形成領域13の各凹部にのみ形成されており、素子形成領域13の各凸部には形成されていない。この結果、素子形成領域13の凹凸両部に拡散層が形成されることにより発生するパンチスルーや短チャネル効果を回避できる。   As described above, in the NAND flash memory according to the present embodiment, the channel region of the memory cell transistor is arranged on the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape, thereby avoiding the short channel effect and simultaneously writing and erasing. The characteristics can be improved. Further, the diffusion layer 17 which is the source / drain diffusion layer of the memory cell transistor is formed only in each concave portion of the element forming region 13 and is not formed in each convex portion of the element forming region 13. As a result, it is possible to avoid punch-through and short channel effects that occur when the diffusion layers are formed on both the concave and convex portions of the element formation region 13.

(第2の実施の形態)
図3は、本発明の不揮発性半導体記憶装置を、浮遊ゲート型(FG)型のメモリセルトランジスタを有するNANDフラッシュメモリに実施した場合のメモリセルアレイの断面図であり、図1の平面図中のA−A線に沿った素子構造を示している。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a memory cell array when the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is implemented in a NAND flash memory having floating gate (FG) type memory cell transistors, and is a plan view of FIG. The element structure along the AA line is shown.

本実施形態のNANDフラッシュメモリが図2に示す第1の実施形態のものと異なる点は、素子形成領域13の各凸部にn型の拡散層18を形成したことである。 The NAND flash memory of this embodiment is different from that of the first embodiment shown in FIG. 2 in that an n + type diffusion layer 18 is formed on each convex portion of the element formation region 13.

すなわち、第2の実施の形態のNANDフラッシュメモリでは、浮遊ゲート15に隣接するように、素子形成領域13の各凹部及び各凸部にn型の拡散層17、18が形成されている。n型の拡散層17、18の一方はメモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の一方を構成し、他方はソース/ドレイン拡散層の他方を構成する。 That is, in the NAND flash memory according to the second embodiment, n + -type diffusion layers 17 and 18 are formed in each concave portion and each convex portion of the element forming region 13 so as to be adjacent to the floating gate 15. One of the n + -type diffusion layers 17 and 18 constitutes one of the source / drain diffusion layers of the memory cell transistor, and the other constitutes the other of the source / drain diffusion layers.

本実施形態のNANDフラッシュメモリにおいても、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域にメモリセルトランジスタのチャネル領域を配置したことにより、短チャネル効果を回避すると同時に書き込み消去特性を向上できる。また、素子形成領域13の各凹部及び各凸部にn型の拡散層17、18が形成されているので、第1の実施形態の場合よりもセル電流を増やすことが可能となる。 Even in the NAND flash memory of this embodiment, the channel region of the memory cell transistor is arranged on the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape, thereby improving the write / erase characteristics while avoiding the short channel effect. it can. In addition, since the n + -type diffusion layers 17 and 18 are formed in the concave portions and the convex portions of the element forming region 13, the cell current can be increased as compared with the case of the first embodiment.

なお、短チャネル効果を回避する点から、n型の拡散層18の底面はn型の拡散層17の上面よりも高いことが好ましい。 Incidentally, from the viewpoint of avoiding the short channel effect, the bottom surface of the n + -type diffusion layer 18 is preferably higher than the top surface of the n + -type diffusion layer 17.

次に、第1、第2の実施形態に係るNANDフラッシュメモリの製造方法を図4〜図13を参照して説明する。図4〜図13の各図(a)は図1中のA−A線に沿った断面を示し、各図(b)は図1中のB−B線に沿った断面を示している。なお、実際のNANDフラッシュメモリの製造プロセスでは、メモリセルアレイ部分と周辺回路部分とで数種類のトランジスタを作り分ける必要があるが、本発明は、主にメモリセルトランジスタ(メモリセルアレイ)に対して効果があるので、作り分けの製造工程については説明を省略する。また、本発明は素子形成領域(AA)や制御ゲートの加工を行なう工程であるいわゆるフロント・エンド・プロセスに特徴があるので、コンタクトや配線を形成する工程であるいわゆるバック・エンド・プロセスについても説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the NAND flash memory according to the first and second embodiments will be described with reference to FIGS. Each of FIG. 4A to FIG. 13A shows a cross section along the line AA in FIG. 1, and FIG. 4B shows a cross section along the line BB in FIG. In the actual NAND flash memory manufacturing process, it is necessary to make several types of transistors separately for the memory cell array portion and the peripheral circuit portion. However, the present invention is mainly effective for the memory cell transistor (memory cell array). Therefore, the description of the manufacturing process that is made separately will be omitted. In addition, the present invention is characterized by a so-called front end process which is a process for processing an element formation area (AA) and a control gate, and therefore also for a so-called back end process which is a process for forming a contact and wiring. Description is omitted.

まず、図4(a)、(b)に示すように、シリコン半導体基板20上にストライプ状のエッチング用パターニングを形成した後、例えばKOH(水酸化カリウム)を用いたウェットエッチングやCDE により異方性エッチングして、基板表面を凹凸状に加工する。続いて、図5(a)、(b)に示すように、例えば、ラジカル酸化プロセスにより、基板20上にシリコン酸化膜からなるトンネル酸化膜14を成膜する。この酸化方法を選択した場合、基板20の凹凸部分の表面及び側面には同程度の膜厚の酸化膜が形成される。   First, as shown in FIGS. 4A and 4B, a stripe-shaped etching pattern is formed on the silicon semiconductor substrate 20, and then anisotropically, for example, by wet etching using KOH (potassium hydroxide) or CDE. Etching is performed to process the surface of the substrate into irregularities. Subsequently, as shown in FIGS. 5A and 5B, a tunnel oxide film 14 made of a silicon oxide film is formed on the substrate 20 by, for example, a radical oxidation process. When this oxidation method is selected, an oxide film having the same film thickness is formed on the surface and side surfaces of the uneven portion of the substrate 20.

次に、図6(a)、(b)に示すように、浮遊ゲート用のポリシリコン膜15aを100nm 程度、シリコン窒化膜(Pad-SiN )21を50nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)22を200nm 程度、シリコン窒化膜(SiN )23を50nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)24を200nm 程度、順次成膜する。なお、ポリシリコン膜15aは堆積する膜厚を調整し、ポリシリコン膜15aの上面がほぼ平坦になるように形成することが好ましい。その後、LPCVD によりアモルファスシリコン膜25を50nm程度堆積する。その後、フォトレジスト26を塗布し、リソグラフィーを行ってフォトレジスト26を素子分離領域の延長方向と平行する方向にストライプ状にパターニングする。 Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, the polysilicon film 15a for floating gate is about 100 nm, the silicon nitride film (Pad-SiN) 21 is about 50 nm, and the silicon oxide film (SiO 2 ) 22 is used. About 200 nm, a silicon nitride film (SiN) 23 about 50 nm, and a silicon oxide film (SiO 2 ) 24 about 200 nm. The polysilicon film 15a is preferably formed so that the deposited film thickness is adjusted so that the upper surface of the polysilicon film 15a is substantially flat. Thereafter, an amorphous silicon film 25 is deposited to about 50 nm by LPCVD. Thereafter, a photoresist 26 is applied and lithography is performed to pattern the photoresist 26 in a stripe shape in a direction parallel to the extending direction of the element isolation region.

次に側壁加工プロセスを行う。先ず、図7(a)、(b)に示すように、アモルファスシリコン膜25及びシリコン酸化膜24をRIE により加工後、残ったシリコン酸化膜24のスリミング(Sliming)を行い、アモルファスシリコン膜27を側壁に形成する。   Next, a sidewall processing process is performed. First, as shown in FIGS. 7A and 7B, after the amorphous silicon film 25 and the silicon oxide film 24 are processed by RIE, the remaining silicon oxide film 24 is slimmed to form the amorphous silicon film 27. Form on the side wall.

続いて、シリコン酸化膜24をウェット処理により除去した後、図8(a)、(b)に示すように、アモルファスシリコン膜27をマスクに用いて、シリコン窒化膜23、シリコン酸化膜22、シリコン窒化膜21、ポリシリコン膜15a、トンネル酸化膜14及びシリコン半導体基板20の順にエッチングする。以上の工程により、シリコン半導体基板20には複数の素子形成領域13が形成され、素子形成領域13相互間にはSTI 用の溝28が形成される。   Subsequently, after the silicon oxide film 24 is removed by wet processing, as shown in FIGS. 8A and 8B, the silicon nitride film 23, the silicon oxide film 22, and the silicon are used by using the amorphous silicon film 27 as a mask. The nitride film 21, the polysilicon film 15a, the tunnel oxide film 14, and the silicon semiconductor substrate 20 are etched in this order. Through the above process, a plurality of element formation regions 13 are formed in the silicon semiconductor substrate 20, and STI grooves 28 are formed between the element formation regions 13.

その後、埋め込み性の良いシリコン酸化膜(SiO2)29でSTI 用の溝28を埋め込み、 CMP にて研磨する。この研磨の際、シリコン窒化膜(Pad-SiN )21がCMP ストッパーとして用いられる。次に、図9(a)、(b)に示すように、B−B断面におけるポリシリコン膜15a相互間のシリコン酸化膜29をエッチングして落とし込み、その後、シリコン窒化膜21を燐酸などの薬液で除去する。 Thereafter, the trench 28 for STI is filled with a silicon oxide film (SiO 2 ) 29 having a good filling property and polished by CMP. In this polishing, a silicon nitride film (Pad-SiN) 21 is used as a CMP stopper. Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, the silicon oxide film 29 between the polysilicon films 15a in the BB cross section is etched and dropped, and then the silicon nitride film 21 is treated with a chemical solution such as phosphoric acid. Remove with.

続いて、図10(a)、(b)に示すように、IPD 膜(Inter Poly Dielectric)30を成膜し、制御ゲート用のポリシリコン膜31を成膜する。次に、AA工程と同様に側壁加工プロセスを行う。先ずAA工程と同様に、シリコン窒化膜(Pad-SiN )32を50nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)33を200nm 程度、シリコン窒化膜(SiN )34を50nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)35を200nm 程度、順次成膜する。その後、LPCVD によりアモルファスシリコン膜36を50nm程度堆積した後、フォトレジスト37を塗布し、リソグラフィーを行ってフォトレジスト37を素子分離領域の延長方向と交差する方向にストライプ状にパターニングする。ここで、図10(a)の断面に示すように、フォトレジスト37のパターンの中心は素子形成領域13の各凸部の中心と一致するように形成する。 Subsequently, as shown in FIGS. 10A and 10B, an IPD film (Inter Poly Dielectric) 30 is formed, and a polysilicon film 31 for a control gate is formed. Next, a sidewall processing process is performed as in the AA process. First, similarly to the AA process, the silicon nitride film (Pad-SiN) 32 is about 50 nm, the silicon oxide film (SiO 2 ) 33 is about 200 nm, the silicon nitride film (SiN) 34 is about 50 nm, and the silicon oxide film (SiO 2 ). 35 are sequentially formed to a thickness of about 200 nm. Thereafter, after depositing an amorphous silicon film 36 by about 50 nm by LPCVD, a photoresist 37 is applied, and lithography is performed to pattern the photoresist 37 in a stripe shape in a direction crossing the extending direction of the element isolation region. Here, as shown in the cross section of FIG. 10A, the center of the pattern of the photoresist 37 is formed so as to coincide with the center of each convex portion of the element forming region 13.

次に、図11(a)、(b)に示すように、アモルファスシリコン膜36及びシリコン酸化膜35をRIE により加工後、残ったシリコン酸化膜35のスリミング(Sliming)を行う。その後、シリコン酸化膜35の側壁にアモルファスシリコン膜38を形成する。その結果、アモルファスシリコン膜38は凹凸形状を持つ素子形成領域13の丸まった角部上に形成される。ここで、AA工程での側壁加工プロセスとは異なり、真材であるシリコン酸化膜35は除去せずにそのまま残した状態でRIE 加工を行う。   Next, as shown in FIGS. 11A and 11B, after the amorphous silicon film 36 and the silicon oxide film 35 are processed by RIE, the remaining silicon oxide film 35 is slimmed. Thereafter, an amorphous silicon film 38 is formed on the sidewall of the silicon oxide film 35. As a result, the amorphous silicon film 38 is formed on the rounded corners of the element forming region 13 having an uneven shape. Here, unlike the side wall processing process in the AA process, the RIE processing is performed in a state where the silicon oxide film 35 which is a true material is left without being removed.

このとき、RIE の材料によるエッチング・レートの選択比を調整することにより、図12(a)、(b)に示すように、シリコン酸化膜35が残されていた領域に、ポリシリコン膜15aが一部残った状態でエッチングされる。同時に、IPD 膜30及びポリシリコン膜31が個々のメモリセルトランジスタ毎に分離されてゲート間絶縁膜16及び制御ゲート11が形成される。この後、シリコン窒化膜32及びポリシリコン膜15aをマスクとして拡散層のイオン注入を行う。これにより、素子形成領域13の各凸部にはイオンが届かないため、素子形成領域13の各凹部にのみn型の拡散層17が形成される。 At this time, the polysilicon film 15a is formed in the region where the silicon oxide film 35 is left, as shown in FIGS. 12A and 12B, by adjusting the etching rate selection ratio of the RIE material. Etching is performed with a portion remaining. At the same time, the IPD film 30 and the polysilicon film 31 are separated for each memory cell transistor, and the intergate insulating film 16 and the control gate 11 are formed. Thereafter, ion implantation of the diffusion layer is performed using the silicon nitride film 32 and the polysilicon film 15a as a mask. As a result, ions do not reach each convex portion of the element forming region 13, so that the n + -type diffusion layer 17 is formed only in each concave portion of the element forming region 13.

このとき、イオン注入の際の加速電圧、もしくは素子形成領域13の各凸部上に残されているポリシリコン膜15aの部分の膜厚を変えることにより、第2の実施形態のNANDフラッシュメモリのように素子形成領域13の各凹部及び各凸部にn型の拡散層17、18(図3に図示)を同時に形成することができる。さらに、n型の拡散層17の底部をn型の拡散層18の上面よりも高くすることも可能となる。これにより、セル電流を増やすことが可能となる。 At this time, by changing the acceleration voltage at the time of ion implantation or the film thickness of the polysilicon film 15a remaining on each convex portion of the element formation region 13, the NAND flash memory according to the second embodiment is changed. As described above, n + -type diffusion layers 17 and 18 (shown in FIG. 3) can be simultaneously formed in the concave portions and the convex portions of the element forming region 13. Further, the bottom of the n + -type diffusion layer 17 can be made higher than the upper surface of the n + -type diffusion layer 18. As a result, the cell current can be increased.

続いて、図13(a)、(b)に示すように、シリコン窒化膜32及び各凸部上のポリシリコン膜15aをRIE にて除去することにより、ポリシリコン膜15aを個々のメモリセルトランジスタ毎に分離して浮遊ゲート15を形成する。この後は、層間絶縁膜の堆積、コンタクト及び配線を形成することにより、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域にチャネル領域が位置する浮遊ゲート型(FG)型のメモリセルトランジスタを有するNANDフラッシュメモリが完成する。   Subsequently, as shown in FIGS. 13A and 13B, the silicon nitride film 32 and the polysilicon film 15a on each convex portion are removed by RIE, so that the polysilicon film 15a is separated into individual memory cell transistors. The floating gate 15 is formed separately for each. After this, floating gate type (FG) type memory cells in which the channel region is located in the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape by depositing an interlayer insulating film, forming contacts and wiring. A NAND flash memory having a transistor is completed.

(第3の実施の形態)
図14は、本発明の不揮発性半導体記憶装置を、MONOS 型のメモリセルトランジスタを有するNANDフラッシュメモリに実施した場合のメモリセルアレイの素子構造を示す断面図である。なお、本実施形態のメモリセルアレイの平面図は図1と同様であり、図14は図1中のA−A線に沿った素子構造を示している。
(Third embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the element structure of a memory cell array when the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is implemented in a NAND flash memory having a MONOS type memory cell transistor. The plan view of the memory cell array of the present embodiment is the same as FIG. 1, and FIG. 14 shows the element structure along the line AA in FIG.

シリコン半導体基板上には、図1中に示される素子分離領域12によって区画された例えばp型の素子形成領域13が形成されている。この素子形成領域13は、図14に示すように、表面が凹凸を連続的に繰り返し、隣接する凹部と凸部の間に斜面を有するように形成されている。そして、素子形成領域13の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、トンネル絶縁膜14を介して例えばシリコン窒化膜等で構成された電荷捕獲膜(チャージトラップ膜)41が形成されている。   On the silicon semiconductor substrate, for example, a p-type element formation region 13 defined by the element isolation region 12 shown in FIG. 1 is formed. As shown in FIG. 14, the element formation region 13 is formed so that the surface continuously repeats unevenness and has a slope between adjacent concave portions. Then, a charge trapping film (charged) composed of, for example, a silicon nitride film is provided through the tunnel insulating film 14 so as to continue over the adjacent concave portions and convex portions of the element forming region 13 and the inclined surface therebetween. Trap film) 41 is formed.

すなわち、電荷捕獲膜41は、凹凸形状を持つ素子形成領域13の丸まった角部を覆うように形成されている。さらに各電荷捕獲膜41上には一様の厚さのブロック絶縁膜42が形成されており、さらにブロック絶縁膜42上には制御ゲート11が形成されている。ブロック絶縁膜42は例えばAl203 等の高誘電体膜により構成され、制御ゲート11は例えばポリシリコン等の導電体膜で構成されており、各制御ゲート11はワード線として機能する。また、電荷捕獲膜41に隣接するように、素子形成領域13の各凹部にはn型の拡散層17が形成されている。 That is, the charge trapping film 41 is formed so as to cover the rounded corners of the element forming region 13 having an uneven shape. Further, a block insulating film 42 having a uniform thickness is formed on each charge trapping film 41, and the control gate 11 is formed on the block insulating film 42. The block insulating film 42 is made of a high dielectric film such as Al 2 O 3 , and the control gate 11 is made of a conductive film such as polysilicon, and each control gate 11 functions as a word line. Further, an n + -type diffusion layer 17 is formed in each recess of the element formation region 13 so as to be adjacent to the charge trapping film 41.

本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域13の斜面の領域にチャネル領域が位置するようにメモリセルトランジスタが配置されている。素子形成領域13の各凹部に形成された拡散層17は、各メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の一方を構成する。各メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の他方は、隣接する制御ゲート11のフリンジ電界により素子形成領域13の各凸部に生成される反転層により構成される。   In the NAND flash memory according to the present embodiment, the memory cell transistors are arranged so that the channel region is located in the region of the slope of the element formation region 13 having a periodic uneven shape. The diffusion layer 17 formed in each recess of the element formation region 13 constitutes one of the source / drain diffusion layers of each memory cell transistor. The other of the source / drain diffusion layers of each memory cell transistor is constituted by an inversion layer generated on each convex portion of the element formation region 13 by the fringe electric field of the adjacent control gate 11.

このようにメモリセルトランジスタのチャネル領域を周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域に配置することにより、制御ゲート11の加工寸法よりもチャネル長を長くすることができ、その結果、短チャネル効果を抑制することができる。ここで、素子形成領域13の凹部及び凸部の両方に深い拡散層を形成すると実効チャネル長を伸ばした効果を活かせないので、本実施形態のように凸部には拡散層を形成しないで、制御ゲートにバイアスを印加することにより生じるフリンジ電界により反転層を形成するほうが良い。   Thus, by arranging the channel region of the memory cell transistor on the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape, the channel length can be made longer than the processing dimension of the control gate 11, and as a result. The short channel effect can be suppressed. Here, if a deep diffusion layer is formed in both the concave portion and the convex portion of the element forming region 13, the effect of extending the effective channel length cannot be utilized. Therefore, the diffusion layer is not formed in the convex portion as in the present embodiment. It is better to form the inversion layer by a fringe electric field generated by applying a bias to the control gate.

さらに、本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、凹凸形状を持つ素子形成領域13の丸まった角部を覆うように電荷捕獲膜41が形成されている。これにより、制御ゲート11に制御電圧を印加した際に、素子形成領域13の角部に電気力線が集中するので、従来に比べて書き込み特性が格段に向上する。   Furthermore, in the NAND flash memory according to the present embodiment, the charge trapping film 41 is formed so as to cover the rounded corners of the element forming region 13 having an uneven shape. As a result, when a control voltage is applied to the control gate 11, electric lines of force concentrate on the corners of the element formation region 13, so that the writing characteristics are remarkably improved as compared with the conventional case.

このように、本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域にメモリセルトランジスタのチャネル領域を配置したことにより、短チャネル効果を回避すると同時に書き込み消去特性を向上できる。また、メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層である拡散層17は、素子形成領域13の各凹部にのみ形成されており、素子形成領域13の各凸部には形成されていない。この結果、素子形成領域13の凹凸両部に拡散層が形成されることにより発生するパンチスルーや短チャネル効果を回避できる。   As described above, in the NAND flash memory according to the present embodiment, the channel region of the memory cell transistor is arranged on the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape, thereby avoiding the short channel effect and simultaneously writing and erasing. The characteristics can be improved. Further, the diffusion layer 17 which is the source / drain diffusion layer of the memory cell transistor is formed only in each concave portion of the element forming region 13 and is not formed in each convex portion of the element forming region 13. As a result, it is possible to avoid punch-through and short channel effects that occur when the diffusion layers are formed on both the concave and convex portions of the element formation region 13.

また、ブロック絶縁膜42が一様の膜厚に形成されている。ここで、ブロック絶縁膜42の上面がシリコン基板の主平面と平行になるように形成してしまうと、ブロック絶縁膜42の膜厚は素子形成領域13の各凸部で薄く、各凹部で厚くなってしまう。すると、素子形成領域13の各凹部付近では、制御ゲート11から電荷捕獲膜41に加わる電界が弱くなり十分に書き込みが行われない。さらに、電荷捕獲膜41は通常、絶縁膜であるため、素子形成領域13の各凸部付近で捕獲された電子が、各凹部付近まで移動することはない。その結果、書き込み不良等が発生してしまう。   The block insulating film 42 is formed with a uniform film thickness. Here, if the upper surface of the block insulating film 42 is formed so as to be parallel to the main plane of the silicon substrate, the film thickness of the block insulating film 42 is thin at each convex portion of the element forming region 13 and thick at each concave portion. turn into. Then, in the vicinity of each recess in the element formation region 13, the electric field applied from the control gate 11 to the charge trapping film 41 becomes weak, and sufficient writing is not performed. Furthermore, since the charge trapping film 41 is usually an insulating film, electrons captured in the vicinity of each convex portion of the element formation region 13 do not move to the vicinity of each concave portion. As a result, a write failure or the like occurs.

一方、ブロック絶縁膜42が一様の膜厚に形成されていれば、素子形成領域13の各凹部付近で制御ゲート11から電荷捕獲膜41に加わる電界が弱くなることがない。その結果、メモリセル動作の信頼性を高めることができる。   On the other hand, if the block insulating film 42 is formed to have a uniform thickness, the electric field applied from the control gate 11 to the charge trapping film 41 in the vicinity of each recess in the element formation region 13 will not be weakened. As a result, the reliability of the memory cell operation can be improved.

(第4の実施の形態)
図15は、本発明の不揮発性半導体記憶装置を、MONOS 型のメモリセルトランジスタを有するNANDフラッシュメモリに実施した場合のメモリセルアレイの断面図であり、図1の平面図中のA−A線に沿った素子構造を示している。
(Fourth embodiment)
FIG. 15 is a cross-sectional view of a memory cell array when the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is implemented in a NAND flash memory having a MONOS type memory cell transistor, and is taken along line AA in the plan view of FIG. The element structure along is shown.

本実施形態のNANDフラッシュメモリが図14に示す第3の実施形態のものと異なる点は、素子形成領域13の各凸部にn型の拡散層18を形成したことである。 The NAND flash memory of this embodiment is different from that of the third embodiment shown in FIG. 14 in that an n + -type diffusion layer 18 is formed on each convex portion of the element formation region 13.

なお、先に述べたように、短チャネル効果を回避する点から、n型の拡散層18の底面はn型の拡散層17の上面よりも高くすることが好ましい。 Incidentally, as mentioned above, from the viewpoint of avoiding the short channel effect, the bottom surface of the n + -type diffusion layer 18 is preferably higher than the upper surface of the n + -type diffusion layer 17.

すなわち、第4の実施の形態のNANDフラッシュメモリでは、電荷捕獲膜41に隣接するように、素子形成領域13の各凹部及び各凸部にn型の拡散層17、18が形成されている。n型の拡散層17、18の一方はメモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の一方を構成し、他方はソース/ドレイン拡散層の他方を構成する。 That is, in the NAND flash memory according to the fourth embodiment, the n + -type diffusion layers 17 and 18 are formed in the concave portions and the convex portions of the element forming region 13 so as to be adjacent to the charge trapping film 41. . One of the n + -type diffusion layers 17 and 18 constitutes one of the source / drain diffusion layers of the memory cell transistor, and the other constitutes the other of the source / drain diffusion layers.

本実施形態のNANDフラッシュメモリにおいても、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域にメモリセルトランジスタのチャネル領域を配置したことにより、短チャネル効果を回避すると同時に書き込み消去特性を向上できる。また、素子形成領域13の各凹部及び各凸部にn型の拡散層17、18が形成されているので、第3の実施形態の場合よりもセル電流を増やすことが可能となる。 Even in the NAND flash memory of this embodiment, the channel region of the memory cell transistor is arranged on the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape, thereby improving the write / erase characteristics while avoiding the short channel effect. it can. In addition, since the n + -type diffusion layers 17 and 18 are formed in the concave portions and the convex portions of the element forming region 13, the cell current can be increased as compared with the case of the third embodiment.

(第5の実施の形態)
図16は、本発明の不揮発性半導体記憶装置を、MONOS 型のメモリセルトランジスタを有するNANDフラッシュメモリに実施した場合のメモリセルアレイの断面図であり、図1の平面図中のA−A線に沿った素子構造を示している。
(Fifth embodiment)
16 is a cross-sectional view of a memory cell array when the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is implemented in a NAND flash memory having a MONOS type memory cell transistor, and is taken along line AA in the plan view of FIG. The element structure along is shown.

本実施形態の場合にも、素子形成領域13の各凹部にのみn型の拡散層17が形成されている。この拡散層17は、各メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の一方を構成する。各メモリセルトランジスタのソース/ドレイン拡散層の他方は、隣接する制御ゲート11のフリンジ電界により素子形成領域13の各凸部に生成される反転層により構成される。 Also in the present embodiment, the n + -type diffusion layer 17 is formed only in each recess of the element formation region 13. This diffusion layer 17 constitutes one of the source / drain diffusion layers of each memory cell transistor. The other of the source / drain diffusion layers of each memory cell transistor is constituted by an inversion layer generated on each convex portion of the element formation region 13 by the fringe electric field of the adjacent control gate 11.

これは、制御ゲート11の下面から素子形成領域13の各凸部までの距離が、制御ゲート11の下面から素子形成領域13の各凹部までの距離と近いことによる。メモリセルトランジスタを動作させるためには、制御ゲート11に電圧を加える。この際、素子形成領域13の各凸部は制御ゲート11からの電界が強いため、素子形成領域13の各凸部には反転層が形成される。一方、素子形成領域13の各凹部は制御ゲート11からの電界が弱いため、素子形成領域13の各凹部に反転層が形成されない。そのため、素子形成領域13の各凹部に拡散層17が形成されている。   This is because the distance from the lower surface of the control gate 11 to each convex portion of the element forming region 13 is close to the distance from the lower surface of the control gate 11 to each concave portion of the element forming region 13. In order to operate the memory cell transistor, a voltage is applied to the control gate 11. At this time, since each convex portion of the element forming region 13 has a strong electric field from the control gate 11, an inversion layer is formed on each convex portion of the element forming region 13. On the other hand, since the electric field from the control gate 11 is weak in each recess in the element formation region 13, no inversion layer is formed in each recess in the element formation region 13. Therefore, a diffusion layer 17 is formed in each recess of the element formation region 13.

図14に示す第3の実施形態のNANDフラッシュメモリでは、各メモリセルトランジスタのブロック絶縁膜42が一様の厚さにされている。これに対して、本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、各メモリセルトランジスタのブロック絶縁膜42は、素子形成領域13の凸部上の部分に比べて凹部上の部分における膜厚が連続して厚くなるように膜変調されている。   In the NAND flash memory of the third embodiment shown in FIG. 14, the block insulating film 42 of each memory cell transistor has a uniform thickness. On the other hand, in the NAND flash memory according to the present embodiment, the block insulating film 42 of each memory cell transistor is continuously thicker in the portion on the concave portion than the portion on the convex portion of the element forming region 13. The film is modulated so that

本実施形態のNANDフラッシュメモリにおいても、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域にメモリセルトランジスタのチャネル領域を配置したことにより、短チャネル効果を回避すると同時に書き込み消去特性を向上できる。しかも、本実施形態のNANDフラッシュメモリでは、メモリセルトランジスタのブロック絶縁膜42は、素子形成領域13の凸部上の部分に比べて凹部上の部分における膜厚が厚くなるように膜変調されているので、制御ゲート11を隣接メモリセルトランジスタの電荷捕獲膜41から遠ざけることができて、セル間干渉を弱めることができる。また、局所的にブロック絶縁膜42が厚くなるので、Back Tunneling効果を抑制でき、消去特性を改善できる。   Even in the NAND flash memory of this embodiment, the channel region of the memory cell transistor is arranged on the slope region of the element formation region having a periodic uneven shape, thereby improving the write / erase characteristics while avoiding the short channel effect. it can. Moreover, in the NAND flash memory according to the present embodiment, the block insulating film 42 of the memory cell transistor is film-modulated so that the film thickness in the portion on the concave portion is larger than the portion on the convex portion in the element forming region 13. Therefore, the control gate 11 can be moved away from the charge trapping film 41 of the adjacent memory cell transistor, and inter-cell interference can be weakened. In addition, since the block insulating film 42 is locally thick, the Back Tunneling effect can be suppressed and the erasing characteristics can be improved.

なお、素子形成領域13の各凹部付近では、制御ゲート11から電荷捕獲膜41に加わる電界が弱くなる。しかし、全体のブロック絶縁膜42の膜厚を薄くすることにより、素子形成領域13の各凹部付近の電界を強くすることができる。   Note that the electric field applied from the control gate 11 to the charge trapping film 41 is weak in the vicinity of each recess in the element formation region 13. However, by reducing the thickness of the entire block insulating film 42, the electric field in the vicinity of each recess in the element formation region 13 can be increased.

次に、第3、第4、第5の各実施形態に係るNANDフラッシュメモリの製造方法を図17〜図26を参照して説明する。図17〜図26の各図(a)は図1中のA−A線に沿った断面を示し、各図(b)は図1中のB−B線に沿った断面を示している。なお、実際のNANDフラッシュメモリの製造プロセスでは、メモリセルアレイ部分と周辺回路部分とで数種類のトランジスタを作り分ける必要があるが、本発明は、主にメモリセルトランジスタ(メモリセルアレイ)に対して効果があるので、作り分けの製造工程については説明を省略する。また、本発明は素子形成領域(AA)や制御ゲートの加工を行なう工程であるいわゆるフロント・エンド・プロセスに特徴があるので、コンタクトや配線を形成する工程であるいわゆるバック・エンド・プロセスについても説明を省略する。   Next, a method for manufacturing a NAND flash memory according to the third, fourth, and fifth embodiments will be described with reference to FIGS. Each figure (a) of Drawing 17-Drawing 26 shows a section which met an AA line in Drawing 1, and each figure (b) shows a section along a BB line in Drawing 1. In the actual NAND flash memory manufacturing process, it is necessary to make several types of transistors separately for the memory cell array portion and the peripheral circuit portion. However, the present invention is mainly effective for the memory cell transistor (memory cell array). Therefore, the description of the manufacturing process that is made separately will be omitted. In addition, the present invention is characterized by a so-called front end process which is a process for processing an element formation area (AA) and a control gate, and therefore also for a so-called back end process which is a process for forming a contact and wiring. Description is omitted.

まず、図17(a)、(b)に示すように、シリコン半導体基板20上にストライプ状のエッチング用パターニングを形成した後、例えばKOH を用いたウェットエッチングやCDE により異方性エッチングして、基板表面を凹凸状に加工する。続いて、図18(a)、(b)に示すように、ラジカル酸化プロセスにより、基板20上にシリコン酸化膜からなるトンネル酸化膜14を4nm 程度成膜する。この酸化方法を選択した場合、基板20の凹凸部分の表面及び側面には同程度の膜厚の酸化膜が形成される。続いて、電荷捕獲膜用のシリコン窒化膜(SiN )41aを5nm 程度、シリコン酸化膜(Pad-SiO2)43を5nm 程度、順次成膜し、その後、LPCVD によりアモルファスシリコン膜44を50nm程度堆積する。なお、アモルファスシリコン膜44の上面を平坦化すれば、後の工程における加工マージンが向上する。 First, as shown in FIGS. 17A and 17B, after forming a striped etching pattern on the silicon semiconductor substrate 20, anisotropic etching is performed by wet etching using CDH or CDE, for example. The substrate surface is processed into an uneven shape. Subsequently, as shown in FIGS. 18A and 18B, a tunnel oxide film 14 made of a silicon oxide film is formed on the substrate 20 by about 4 nm by a radical oxidation process. When this oxidation method is selected, an oxide film having the same film thickness is formed on the surface and side surfaces of the uneven portion of the substrate 20. Subsequently, a silicon nitride film (SiN) 41a for charge trapping film is sequentially formed to a thickness of about 5 nm and a silicon oxide film (Pad-SiO 2 ) 43 is sequentially formed to a thickness of about 5 nm, and then an amorphous silicon film 44 is deposited by LPCVD to a thickness of about 50 nm. To do. Note that if the upper surface of the amorphous silicon film 44 is planarized, a processing margin in a later process is improved.

続いて、図19(a)、(b)に示すように、シリコン窒化膜(Pad-SiN )45を70nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)46を200nm 程度、シリコン窒化膜(SiN )47を50nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)48を200nm 程度、順次成膜し、その後、LPCVD によりアモルファスシリコン膜49を80nm程度堆積した後、フォトレジスト50を塗布し、リソグラフィーを行ってフォトレジスト50を素子分離領域の延長方向と平行する方向にストライプ状にパターニングする。 Subsequently, as shown in FIGS. 19A and 19B, the silicon nitride film (Pad-SiN) 45 is about 70 nm, the silicon oxide film (SiO 2 ) 46 is about 200 nm, and the silicon nitride film (SiN) 47 is formed. About 50 nm, a silicon oxide film (SiO 2 ) 48 is sequentially formed to a thickness of about 200 nm, and then an amorphous silicon film 49 is deposited to a thickness of about 80 nm by LPCVD. Then, a photoresist 50 is applied, and lithography is performed to form the photoresist 50. Patterning is performed in a stripe shape in a direction parallel to the extending direction of the element isolation region.

次に側壁加工プロセスを行う。先ず、図20(a)、(b)に示すように、アモルファスシリコン膜49及びシリコン酸化膜48をRIE により加工する。その後、残ったシリコン酸化膜48のスリミング(Sliming)を行い、アモルファスシリコン膜51を側壁に形成する。続いて、シリコン酸化膜48をウェット処理により除去した後、図21(a)、(b)に示すように、アモルファスシリコン膜51をマスクに用いて、シリコン窒化膜47、シリコン酸化膜46、シリコン窒化膜45、アモルファスシリコン膜44、シリコン酸化膜43、シリコン窒化膜41a、トンネル酸化膜14及びシリコン半導体基板20の順にエッチングする。以上の工程により、シリコン半導体基板20には複数の素子形成領域13が形成され、素子形成領域13相互間にはSTI 用の溝52が形成される。   Next, a sidewall processing process is performed. First, as shown in FIGS. 20A and 20B, the amorphous silicon film 49 and the silicon oxide film 48 are processed by RIE. Thereafter, the remaining silicon oxide film 48 is slimmed to form an amorphous silicon film 51 on the side wall. Subsequently, after the silicon oxide film 48 is removed by wet processing, as shown in FIGS. 21A and 21B, the amorphous silicon film 51 is used as a mask, and the silicon nitride film 47, silicon oxide film 46, silicon The nitride film 45, the amorphous silicon film 44, the silicon oxide film 43, the silicon nitride film 41a, the tunnel oxide film 14, and the silicon semiconductor substrate 20 are etched in this order. Through the above steps, a plurality of element formation regions 13 are formed in the silicon semiconductor substrate 20, and STI grooves 52 are formed between the element formation regions 13.

その後、埋め込み性の良いシリコン酸化膜(SiO2)53でSTI 用の溝52を埋め込み、 CMP にて研磨する。この研磨の際、シリコン窒化膜(Pad-SiN )45がCMP ストッパーとして用いられる。 After that, the STI trench 52 is filled with a silicon oxide film (SiO 2 ) 53 having a good filling property and polished by CMP. During this polishing, a silicon nitride film (Pad-SiN) 45 is used as a CMP stopper.

次に、図22(a)、(b)に示すように、素子形成領域13相互間のシリコン酸化膜53をエッチングして落とし込む。その後、シリコン窒化膜45、アモルファスシリコン膜44、シリコン酸化膜43を燐酸などの薬液で除去する。続いて、ブロック絶縁膜用の高誘電体膜、例えばAl203 膜54を10nm程度成膜する。ここでAl203 膜54の成膜条件を選択することで、図16に示す第5の実施形態のNANDフラッシュメモリのようにブロック絶縁膜を変調させることができる。 Next, as shown in FIGS. 22A and 22B, the silicon oxide film 53 between the element formation regions 13 is etched and dropped. Thereafter, the silicon nitride film 45, the amorphous silicon film 44, and the silicon oxide film 43 are removed with a chemical solution such as phosphoric acid. Subsequently, a high dielectric film for the block insulating film, for example, an Al 2 O 3 film 54 is formed to a thickness of about 10 nm. Here, by selecting the film forming conditions of the Al 2 O 3 film 54, the block insulating film can be modulated as in the NAND flash memory of the fifth embodiment shown in FIG.

その後、AA工程と同様に側壁加工プロセスを行う。図23(a)、(b)に示すように、アモルファスポリシリコン膜55を50nm程度、シリコン窒化膜(Pad-SiN )56を70nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)57を150nm 程度、シリコン窒化膜(SiN )58を50nm程度、シリコン酸化膜(SiO2)59を150nm 程度、順次成膜する。その後、LPCVD によりアモルファスシリコン膜60を80nm程度堆積した後、フォトレジスト61を塗布し、リソグラフィーを行ってフォトレジスト61を素子分離領域の延長方向と交差する方向にストライプ状にパターニングする。ここで、図23(a)の断面に示すように、フォトレジスト61のパターンの中心は素子形成領域13の各凸部の中心と一致するように形成する。 Thereafter, a sidewall processing process is performed in the same manner as the AA process. As shown in FIGS. 23A and 23B, the amorphous polysilicon film 55 is about 50 nm, the silicon nitride film (Pad-SiN) 56 is about 70 nm, the silicon oxide film (SiO 2 ) 57 is about 150 nm, and silicon nitride. film (SiN) 58 to 50nm approximately, silicon oxide film (SiO 2) 59 to 150nm approximately, successively formed. Thereafter, after depositing an amorphous silicon film 60 by about 80 nm by LPCVD, a photoresist 61 is applied, and lithography is performed to pattern the photoresist 61 in a stripe shape in a direction intersecting with the extending direction of the element isolation region. Here, as shown in the cross section of FIG. 23A, the center of the pattern of the photoresist 61 is formed so as to coincide with the center of each convex portion of the element forming region 13.

次に、図24(a)、(b)に示すように、RIE によりアモルファスシリコン膜60及びシリコン酸化膜59を加工した後、残ったシリコン酸化膜59のスリミング(Sliming)を行う。その後、シリコン酸化膜59の側壁にアモルファスシリコン膜62を形成する。その結果、アモルファスシリコン膜62は凹凸形状を持つ素子形成領域13の丸まった角部上に形成される。ここで、AA工程での側壁加工プロセスとは異なり、真材であるシリコン酸化膜59は除去せずにそのまま残した状態でRIE 加工を行う。   Next, as shown in FIGS. 24A and 24B, after the amorphous silicon film 60 and the silicon oxide film 59 are processed by RIE, the remaining silicon oxide film 59 is slimmed. Thereafter, an amorphous silicon film 62 is formed on the side wall of the silicon oxide film 59. As a result, the amorphous silicon film 62 is formed on the rounded corners of the element forming region 13 having an uneven shape. Here, unlike the side wall processing process in the AA process, the RIE processing is performed in a state where the silicon oxide film 59 which is a true material is left without being removed.

このとき、RIE の材料によるエッチング・レートの選択比を調整することにより、図25(a)、(b)に示すように、シリコン酸化膜59が残されていた領域に、Al203 膜54が一部残った状態でエッチングされる。同時に、アモルファスポリシリコン膜55が個々のメモリセルトランジスタ毎に分離されて制御ゲート11が形成される。この後、シリコン窒化膜56、41aをマスクとして拡散層のイオン注入を行う。 At this time, by adjusting the etching rate selection ratio of the RIE material, as shown in FIGS. 25A and 25B, the Al 2 0 3 film is formed in the region where the silicon oxide film 59 is left. Etching is performed with a portion 54 remaining. At the same time, the amorphous polysilicon film 55 is separated for each memory cell transistor, and the control gate 11 is formed. Thereafter, ion implantation of the diffusion layer is performed using the silicon nitride films 56 and 41a as a mask.

これにより、素子形成領域13の各凸部にはイオンが届かないため、素子形成領域13の各凹部にのみn型の拡散層17が形成される。このとき、イオン注入の際の加速電圧、もしくは素子形成領域13の各凸部上に残されているAl203 膜54の部分の膜厚を変えることにより、第4の実施形態のNANDフラッシュメモリのように素子形成領域13の各凹部及び各凸部にn型の拡散層17、18(図15に図示)を同時に形成することができる。さらに、n型の拡散層17、18で拡散深さを異ならせることも可能となる。n型の拡散層17、18を形成する場合には、先に述べたように、短チャネル効果を回避する点から、拡散層18の底面は拡散層17の上面より高くすることが好ましい。拡散層17、18の両方を形成することにより、セル電流を増やすことが可能となる。 As a result, ions do not reach each convex portion of the element forming region 13, so that the n + -type diffusion layer 17 is formed only in each concave portion of the element forming region 13. At this time, the NAND flash of the fourth embodiment is changed by changing the acceleration voltage at the time of ion implantation or the film thickness of the Al 2 O 3 film 54 remaining on each convex portion of the element formation region 13. Like the memory, n + -type diffusion layers 17 and 18 (shown in FIG. 15) can be simultaneously formed in each concave portion and each convex portion of the element formation region 13. Further, the diffusion depths of the n + -type diffusion layers 17 and 18 can be made different. When the n + -type diffusion layers 17 and 18 are formed, the bottom surface of the diffusion layer 18 is preferably higher than the upper surface of the diffusion layer 17 in order to avoid the short channel effect as described above. By forming both of the diffusion layers 17 and 18, the cell current can be increased.

続いて、図26(a)、(b)に示すように、シリコン窒化膜56、各凸部上のAl203 膜54及びシリコン窒化膜41aをRIE にて除去することにより、Al203 膜54及びシリコン窒化膜41aを個々のメモリセルトランジスタ毎に分離してブロック絶縁膜42及び電荷捕獲膜41を形成する。この後は、層間絶縁膜の堆積、コンタクト及び配線を形成することにより、周期的な凹凸の形状を持つ素子形成領域の斜面の領域にチャネル領域が位置するMONOS 型のメモリセルトランジスタを有するNANDフラッシュメモリが完成する。 Subsequently, as shown in FIGS. 26A and 26B, the silicon nitride film 56, the Al 2 O 3 film 54 on each convex portion, and the silicon nitride film 41a are removed by RIE, whereby Al 2 0. The block insulating film 42 and the charge trapping film 41 are formed by separating the three films 54 and the silicon nitride film 41a for each memory cell transistor. After this, a NAND flash having a MONOS type memory cell transistor in which the channel region is located in the slope region of the element forming region having a periodic uneven shape by depositing an interlayer insulating film, forming a contact and wiring. The memory is complete.

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することができる。また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出し得る。例えば実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも1つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not deviate from the summary. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, at least one of the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. When at least one of the effects obtained is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

11…制御ゲート、12…素子分離領域、13…素子形成領域、14…トンネル絶縁膜、15…浮遊ゲート、16…ゲート間絶縁膜、17、18…拡散層、41…電荷捕獲膜、42…ブロック絶縁膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Control gate, 12 ... Element isolation region, 13 ... Element formation region, 14 ... Tunnel insulating film, 15 ... Floating gate, 16 ... Inter-gate insulating film, 17, 18 ... Diffusion layer, 41 ... Charge trapping film, 42 ... Block insulation film.

Claims (5)

素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、
前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、
前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートと、
前記浮遊ゲート上に形成されたゲート間絶縁膜と、
前記ゲート間絶縁膜上に形成された制御ゲートと、
前記浮遊ゲートに隣接するように前記凹部に形成されたソース/ドレイン拡散層
とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness;
A tunnel insulating film formed on the element formation region;
A floating gate formed through the tunnel insulating film so as to be continuous over the concave portion and the convex portion adjacent to each other in the element formation region and the slope between them;
An inter-gate insulating film formed on the floating gate;
A control gate formed on the inter-gate insulating film;
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a source / drain diffusion layer formed in the recess so as to be adjacent to the floating gate.
素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、
前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、
前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートと、
前記浮遊ゲート上に形成されたゲート間絶縁膜と、
前記ゲート間絶縁膜上に形成された制御ゲートと、
前記浮遊ゲートに隣接するように前記凹部及び前記凸部のそれぞれに形成されたソース/ドレイン拡散層
とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness;
A tunnel insulating film formed on the element formation region;
A floating gate formed through the tunnel insulating film so as to be continuous over the concave portion and the convex portion adjacent to each other in the element formation region and the slope between them;
An inter-gate insulating film formed on the floating gate;
A control gate formed on the inter-gate insulating film;
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a source / drain diffusion layer formed in each of the concave portion and the convex portion so as to be adjacent to the floating gate.
素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、
前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、
前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された電荷捕獲膜と、
前記電荷捕獲層上に形成されたブロック絶縁膜と、
前記ブロック絶縁膜上に形成された制御ゲートと、
前記電荷捕獲膜に隣接するように前記凹部に形成されたソース/ドレイン拡散層
とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness;
A tunnel insulating film formed on the element formation region;
A charge trapping film formed through the tunnel insulating film so as to be continuous over the concave portion and the convex portion adjacent to each other in the element formation region and the slope between them;
A block insulating film formed on the charge trapping layer;
A control gate formed on the block insulating film;
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a source / drain diffusion layer formed in the recess so as to be adjacent to the charge trapping film.
素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、
前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、
前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された電荷捕獲膜と、
前記電荷捕獲層上に形成されたブロック絶縁膜と、
前記ブロック絶縁膜上に形成された制御ゲートと、
前記電荷捕獲膜に隣接するように前記凹部及び前記凸部のそれぞれに形成されたソース/ドレイン拡散層
とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness;
A tunnel insulating film formed on the element formation region;
A charge trapping film formed through the tunnel insulating film so as to be continuous over the concave portion and the convex portion adjacent to each other in the element formation region and the slope between them;
A block insulating film formed on the charge trapping layer;
A control gate formed on the block insulating film;
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a source / drain diffusion layer formed in each of the concave portion and the convex portion so as to be adjacent to the charge trapping film.
素子分離領域によって区画され、表面が凹凸を連続的に繰り返すように形成された素子形成領域を有する半導体基板と、
前記素子形成領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、
前記素子形成領域の互いに隣り合う凹部上と凸部上及びその間の斜面上に渡って連続するように、前記トンネル絶縁膜を介して形成された電荷捕獲膜と、
前記電荷捕獲層上に形成され、前記素子形成領域の凸部上の部分に比べて前記素子形成領域の凹部上の部分における膜厚が厚くされたブロック絶縁膜と、
前記ブロック絶縁膜上に形成された制御ゲートと、
前記電荷捕獲膜に隣接するように前記凹部に形成されたソース/ドレイン拡散層
とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate having an element formation region that is partitioned by an element isolation region and formed so that the surface continuously repeats unevenness;
A tunnel insulating film formed on the element formation region;
A charge trapping film formed through the tunnel insulating film so as to be continuous over the concave portion and the convex portion adjacent to each other in the element formation region and the slope between them;
A block insulating film formed on the charge trapping layer and having a greater thickness in a portion on the concave portion of the element forming region than on a portion on the convex portion of the element forming region;
A control gate formed on the block insulating film;
A non-volatile semiconductor memory device comprising: a source / drain diffusion layer formed in the recess so as to be adjacent to the charge trapping film.
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