JP2011066348A - Three-dimensional laminate nonvolatile semiconductor memory, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3次元積層不揮発性半導体メモリ(3D-stacked nonvolatile semiconductor memory)に係わり、特に、制御ゲート電極の角部に曲率を有した3次元積層不揮発性半導体メモリ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory, and more particularly to a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory having a curvature at a corner of a control gate electrode and a method for manufacturing the same.
3次元構造により大容量化を図りビットコストを抑える技術としてBiCS(Bit Cost Scalable)技術が知られている。 A BiCS (Bit Cost Scalable) technique is known as a technique for increasing the capacity by a three-dimensional structure and suppressing the bit cost.
BiCS技術が適用された不揮発性半導体メモリ(以下において、BiCSメモリと記載)は、単なる3次元構造ではなく、デバイス構造及びプロセス技術の工夫により、積層数(number of stacked layers)の増加に比例してビットコストが低減するビットコストスケーラビリティを可能にすることを特徴とする。 Non-volatile semiconductor memory to which BiCS technology is applied (hereinafter referred to as BiCS memory) is not just a three-dimensional structure, but is proportional to an increase in the number of stacked layers due to device structure and process technology. It enables bit cost scalability that reduces bit cost.
BiCSメモリのセルストリングを垂直方向に切った際の断面において、制御ゲート電極の角部は、ほぼ直角となっている(例えば、特許文献1参照)。 In the cross section when the cell string of the BiCS memory is cut in the vertical direction, the corners of the control gate electrode are substantially perpendicular (see, for example, Patent Document 1).
書き込み動作時、制御ゲート電極の角部近傍に形成されたトンネル絶縁膜には、強い電界が掛かるため、制御ゲート電極の角部近傍に形成された電荷蓄積膜に電子が局所的に保持されてしまう。そのため、電荷蓄積膜内の電荷密度は、不均一となってしまう。この場合、制御ゲート電極の角部近傍に形成された電荷蓄積膜に保持されている電子は、チャネルをオン・オフした時に電荷蓄積膜内を移動することで制御ゲート電極の影響下から外れやすい。その結果、メモリセルのしきい値が変化してしまうため、Data Retention 特性が劣化してしまうという問題がある。 During a write operation, a strong electric field is applied to the tunnel insulating film formed near the corner of the control gate electrode, so that electrons are locally held in the charge storage film formed near the corner of the control gate electrode. End up. For this reason, the charge density in the charge storage film becomes non-uniform. In this case, electrons held in the charge storage film formed in the vicinity of the corner of the control gate electrode easily move out of the influence of the control gate electrode by moving in the charge storage film when the channel is turned on / off. . As a result, the threshold value of the memory cell changes, and there is a problem that the Data Retention characteristic is deteriorated.
更に、制御ゲート電極の角部に電界が集中することで、制御ゲート電極の角部近傍に形成された絶縁膜の絶縁性が劣化してしまい、Endurance特性が劣化してしまうという問題もある。 Furthermore, when the electric field concentrates on the corner of the control gate electrode, the insulating property of the insulating film formed in the vicinity of the corner of the control gate electrode is deteriorated, and the endurance characteristic is also deteriorated.
本発明は、制御ゲート電極の角部に曲率を有するよう形成し、制御ゲート電極の角部近傍に形成されたトンネル絶縁膜に掛かる電界の緩和をはかる3次元積層不揮発性半導体メモリ及びその製造方法を提案することにある。 The present invention relates to a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory formed so as to have a curvature at a corner of a control gate electrode and to alleviate an electric field applied to a tunnel insulating film formed in the vicinity of the corner of the control gate electrode, and a method for manufacturing the same Is to propose.
本発明の例に係る3次元積層不揮発性半導体メモリは、半導体層と、前記半導体層上に形成され、前記半導体層に対して垂直な柱状の半導体領域と、前記半導体領域の側面に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜の側面に形成される電荷蓄積膜と、前記電荷蓄積膜の側面に形成される第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜の側面に接し、前記半導体層に対して平行で平板状に形成された複数の制御ゲート電極と、前記第2の絶縁膜及び制御ゲート電極それぞれの表面に形成された第3の絶縁膜とを具備し、前記半導体領域を介して対向する前記第3の絶縁膜の距離は、前記半導体領域を介して対向する前記第1の制御ゲート電極の距離より長く形成され、前記制御ゲート電極の角部は、曲率を有している。 A three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory according to an example of the present invention is formed on a semiconductor layer, a columnar semiconductor region formed on the semiconductor layer and perpendicular to the semiconductor layer, and on a side surface of the semiconductor region. A first insulating film; a charge storage film formed on a side surface of the first insulating film; a second insulating film formed on a side surface of the charge storage film; and a side surface of the second insulating film. A plurality of control gate electrodes formed in contact with and parallel to the semiconductor layer, and a third insulating film formed on the surface of each of the second insulating film and the control gate electrode, The distance between the third insulating films opposed via the semiconductor region is longer than the distance between the first control gate electrodes opposed via the semiconductor region, and the corner of the control gate electrode has a curvature. have.
本発明の例に係る3次元積層不揮発性半導体メモリの製造方法は、半導体層の表面に制御ゲート電極と第1の絶縁膜が交互に積層された積層膜を形成する工程と、前記積層膜をエッチングして前記半導体層が露出するホールを形成する工程と、前記ホールの内壁に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜の内壁に電荷蓄積膜を形成する工程と、
前記電荷蓄積膜の内壁に第3の絶縁膜を形成する工程と、前記第3の絶縁膜の内壁に前記ホールを埋め込むように半導体領域を形成する工程とを具備し、前記ホールを形成する工程の後から前記電荷蓄積膜を形成するまでの間に、前記制御ゲート電極の前記半導体領域側の角部を丸める工程とを更に有する。
A method of manufacturing a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory according to an example of the present invention includes a step of forming a stacked film in which control gate electrodes and first insulating films are alternately stacked on a surface of a semiconductor layer, Etching to form a hole exposing the semiconductor layer; forming a second insulating film on the inner wall of the hole; forming a charge storage film on the inner wall of the second insulating film;
Forming a third insulating film on the inner wall of the charge storage film; and forming a semiconductor region so as to fill the hole in the inner wall of the third insulating film, and forming the hole And a step of rounding corners of the control gate electrode on the semiconductor region side after the formation of the charge storage film.
本発明の例に係る3次元積層不揮発性半導体メモリの製造方法は、半導体層の表面に制御ゲート電極と第1の絶縁膜が交互に積層された積層膜を形成する工程と、前記積層膜をエッチングして前記半導体層が露出するホールを形成する工程と、前記ホール内の積層膜表面に前記半導体層から遠いほど厚膜の第2の絶縁膜を形成する工程と、前記制御ゲート電極、第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜をエッチングし、前記制御ゲート電極の角部を丸める工程と、前記ホールの内壁に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜の内壁に電荷蓄積膜を形成する工程と、前記電荷蓄積膜の内壁に第3の絶縁膜を形成する工程と、前記第3の絶縁膜の内壁に前記ホールを埋め込むように半導体領域を形成する工程とを具備する。 A method of manufacturing a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory according to an example of the present invention includes a step of forming a stacked film in which control gate electrodes and first insulating films are alternately stacked on a surface of a semiconductor layer, Etching to form a hole in which the semiconductor layer is exposed; forming a second insulating film having a thicker film on the surface of the stacked film in the hole; the farther from the semiconductor layer, the control gate electrode, Etching a first insulating film and a second insulating film, rounding corners of the control gate electrode, forming a second insulating film on an inner wall of the hole, and an inner wall of the second insulating film Forming a charge storage film on the substrate, forming a third insulating film on the inner wall of the charge storage film, and forming a semiconductor region so as to embed the hole in the inner wall of the third insulating film; It comprises.
本発明によれば、ゲート電極の角部に曲率を有するよう形成することで、ゲート電極の角部近傍に形成されたトンネル絶縁膜に掛かる電界が緩和する。 According to the present invention, the electric field applied to the tunnel insulating film formed near the corner of the gate electrode is relaxed by forming the corner of the gate electrode to have a curvature.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1. 実施形態
(1) 第1の実施形態
(1−1) デバイス構造
図1(a)は、BiCSメモリ内の1つのメモリセルを示した鳥瞰図である。図1(b)は、図1(a)のA−A線に沿った断面図である。また、メモリセルのチャネル幅は、50nm程度であるとし、隣接したメモリセルとの間隔も50nm程度であるとする。
1. Embodiment
(1) First Embodiment (1-1) Device Structure FIG. 1A is a bird's-eye view showing one memory cell in a BiCS memory. FIG.1 (b) is sectional drawing along the AA line of Fig.1 (a). Further, it is assumed that the channel width of the memory cell is about 50 nm and the interval between adjacent memory cells is also about 50 nm.
図1のメモリセルは、円柱状の半導体領域101の外周に、トンネル絶縁膜102(第1の絶縁膜)、絶縁膜で形成された電荷蓄積膜103、電荷ブロック膜104(第2の絶縁膜)が順に形成されている。更に、その外周にセル間絶縁膜106(第3の絶縁膜)で互いに隔離された制御ゲート電極105が形成される。そのため、第1の実施形態におけるメモリセルはMONOS構造となっている。
1 includes a tunnel insulating film 102 (first insulating film), a
また、図1(b)に示すように、半導体領域101を介して対向する制御ゲート電極105間の距離は、半導体領域101を介して対向するセル間絶縁膜106間の距離と比較して広い。そのため、制御ゲート電極105は、セル間絶縁膜106と比較して半導体領域101内に張り出して形成されている。以下、この半導体領域101内に張り出した部分を制御ゲート電極105の端部と定義する。
Further, as shown in FIG. 1B, the distance between the
図1では省略されているが、半導体領域101の下部は、ソース拡散層及びソース線側セレクトゲート線を介して半導体基板と接続され、半導体領域101の上部は、ビット線と接続されている。
Although omitted in FIG. 1, the lower portion of the
半導体領域101は、例えば、シリコンを主成分とする。
The
トンネル絶縁膜102は、例えば、シリコンと酸素を主成分とするシリコン酸化膜、又は、シリコンと酸素と窒素を主成分とするシリコン酸窒化膜であり、膜厚は、例えば、2nm〜7nmである。
The
電荷蓄積膜103は、例えば、シリコンと窒素を主成分とするシリコン窒化膜であり、膜厚は、例えば、1nm〜9nmである。
The
電荷ブロック膜104は、例えば、アルミニウムと酸素を主成分とするアルミナ膜、又は、シリコンと酸素を主成分とするシリコン酸化膜、又は、シリコンと酸素と窒素を主成分とするシリコン酸窒化膜であり、膜厚は、例えば、8nm〜20nmである。
The
更に、制御ゲート電極105は、例えば、不純物がドープされたシリコン膜、又は、窒化タンタルである。
Further, the
セル間絶縁膜106は、例えば、シリコンと酸素を主成分とするシリコン酸化膜である。
The inter-cell
第1の実施形態の制御ゲート電極105の端部において、その角部は、曲率を有している。つまり、制御ゲート電極105の角部は、丸まった構造となる。このことにより、制御ゲート電極105の角部近傍のトンネル絶縁膜102に電界が集中することを緩和できる。そのため、書き込み動作時において、制御ゲート電極105の角部近傍に形成された電荷蓄積膜103に電子が局在してしまうことを抑制できる。従って、チャネルをオン・オフした時などに電荷蓄積膜内を電子が移動しても制御ゲート電極105の影響下から抜けてしまう電子数が少なくなり、メモリセルのしきい値の変動を抑制できる。その結果、Data Retentionの劣化が抑制できる。
In the end portion of the
更に、制御ゲート電極105の角部近傍に形成されたトンネル絶縁膜102への電界が緩和されることで、トンネル絶縁膜102の絶縁性の劣化が抑制されるという特徴も有する。
Furthermore, since the electric field applied to the
(1−2) 製造方法
以下、図2〜7を用いて、第1の実施形態に係わるBiCSメモリの製造方法について説明する。
(1-2) Manufacturing Method Hereinafter, a manufacturing method of the BiCS memory according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
また、図2(a)〜図7(a)それぞれは、BiCSメモリのセルユニットが形成される領域を垂直方向に切った断面図を示しており、図2(b)〜図7(b)それぞれは、図2(a)〜図7(a)で示された領域の平面図を示している。 2 (a) to 7 (a) are cross-sectional views in which the region where the cell unit of the BiCS memory is formed is cut in the vertical direction, and FIGS. 2 (b) to 7 (b). Each shows a plan view of the region shown in FIGS. 2 (a) to 7 (a).
まず、図2に示すように、半導体層100の表面に、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、シリコン酸化膜からなり、厚さ50nmのセル間絶縁膜106と不純物をドーピングしたシリコン膜からなり、厚さ50nmの制御ゲート電極105を交互に堆積して、多重積層構造を形成する。図2では制御ゲート電極105が2層の場合について示しているが、この多重積層構造が何層形成してもよい。また、半導体層100内には、ソース拡散層及びソース線側セレクトゲート線が形成されているとする。
First, as shown in FIG. 2, the surface of the
また、制御ゲート電極105はタングステンとシリコンのシリサイドでもよい。この場合のエッチング薬液はシリコン膜と同じでよい。
The
次に、図3に示すように、例えば、レジストマスクを用いたRIE(Reactive Ion Etching)法によって、制御ゲート電極105とセル間絶縁膜106を選択的にエッチングし、半導体層100の表面を露出させる。これにより、多重積層構造に例えば、直径60nm程度の円柱状の溝111を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, for example, the
次に、図4に示すように、RIE法によるエッチングの後、例えば、希フッ酸(dHF)薬液を用いて洗浄する。この際、円柱状の溝111に面したセル間絶縁膜106が削られてしまい、制御ゲート電極105の端部と比較すると円柱状の溝111に面したセル間絶縁膜が、窪んだ構造となる。また、更に、希フッ酸を用いたウェットエッチングによって、セル間絶縁膜106をエッチングし、更に窪むように形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 4, after etching by the RIE method, for example, cleaning is performed using a dilute hydrofluoric acid (dHF) chemical solution. At this time, the inter-cell insulating
次に、図5に示すように、例えば、KOH又はNaOHなどをエッチャントとして制御ゲート電極105をウェットエッチングする。この等方的なウェットエッチングにより、制御ゲート電極105の角部が丸められ、曲率を有するようになる。
Next, as shown in FIG. 5, the
次に、図6に示すように、円柱状の溝111の内壁に、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)法によって、アルミニウムと酸素を主成分とするアルミナ膜からなり、厚さ15nmの電荷ブロック膜104を堆積し、その後、シリコン窒化膜からなり、厚さ3nmの電荷蓄積膜103を堆積し、その後、シリコン酸化膜からなり、厚さ5nmのトンネル絶縁膜102を堆積する。
Next, as shown in FIG. 6, on the inner wall of the
次に、図7に示すように、レジストマスクを用いたRIE法によって、円柱状の溝111の底面部に形成されたトンネル絶縁膜102、電荷蓄積膜103、電荷ブロック膜104を選択的にエッチングし、半導体層100の表面を露出させる。その後、例えば、CVD法によって、チャネル領域となる不純物をドーピングしたシリコン膜107を堆積した後、600℃の窒素雰囲気で熱処理を行う。その後、周知の技術を用いて配線層等を形成して、第1の実施形態に係わるBiCSメモリが完成する。
Next, as shown in FIG. 7, the
ここで、制御ゲート電極105の角部を丸める他の製造方法として、熱燐酸を用いて制御ゲート電極105及びセル間絶縁膜106の両方を同時にエッチングしても良い。この場合、制御ゲート電極105よりもセル間絶縁膜106のエッチングレートが高いため、一回の工程で制御ゲート電極105の角部を丸めることが可能である。
Here, as another manufacturing method for rounding the corners of the
更に、制御ゲート電極105の角部を丸めるための他の製造方法として、先ず、希フッ酸薬液を用いたエッチングによって、セル間絶縁膜106をエッチングする。その後、高温酸素雰囲気、又は、ラジカル酸素雰囲気で酸化処理を行い、制御ゲート電極105の角部を酸化させる。その後、希フッ酸を用いたウェットエッチングによって制御ゲート電極105の角部を丸めてもよい。この場合、高温酸化処理を入れることにより、セル間絶縁膜106の酸化物濃度が高くなる。そのため、セル間絶縁膜106の絶縁耐圧が向上するという特徴を有する。
Further, as another manufacturing method for rounding the corners of the
更に、制御ゲート電極105の角部を丸めるための他の製造方法として、電荷ブロック膜104を形成した後に、高温酸素雰囲気、または、ラジカル酸素雰囲気で酸化処理を行う。この酸化処理によって制御ゲート電極105の角部には、シリコン酸化膜が形成され、制御ゲート電極105の角部は丸まる。従って、制御ゲート電極105の電荷ブロック膜104が厚く形成されるため、角部の絶縁性が改善されるという特徴を有する。
Furthermore, as another manufacturing method for rounding the corners of the
(2) 第2の実施形態
(2−1) デバイス構造
図8(a)は、BiCSメモリの一つのメモリセルを示した鳥瞰図である。図8(b)は、また、メモリセルトランジスタのチャネル幅は、50nm程度であるとし、隣接したメモリセルとの間隔も50nm程度であるとする。
(2) Second Embodiment (2-1) Device Structure FIG. 8A is a bird's-eye view showing one memory cell of a BiCS memory. In FIG. 8B, the channel width of the memory cell transistor is assumed to be about 50 nm, and the distance between adjacent memory cells is assumed to be about 50 nm.
図8のメモリセルは、縦方向に、円柱状の半導体領域201が形成される。そして、半導体領域201の外周に、トンネル絶縁膜202、電荷蓄積膜203、電荷ブロック膜204が順に形成されている。更に、その外周にセル間絶縁膜206で互いに隔離された制御ゲート電極205が形成される。
In the memory cell of FIG. 8, a
ここで、半導体領域201、トンネル絶縁膜202、電荷蓄積膜203、電荷ブロック膜204、制御ゲート電極205及びセル間絶縁膜206の構成は、第1の実施形態と同様であるとするため、その詳細な説明を省略する。
Here, since the configurations of the
また、図8(b)に示すように、半導体領域201を介して対向する制御ゲート電極205間の距離は、半導体領域201を介して対向するセル間絶縁膜206間の距離と比較して広い。そのため、制御ゲート電極205は、セル間絶縁膜206と比較して半導体層内に張り出して形成されている。以下、第1の実施形態と同様にこの半導体領域201内に張り出した部分を制御ゲート電極205の端部と定義する。
Further, as shown in FIG. 8B, the distance between the
第2の実施形態において、制御ゲート電極205の端部全体が曲率を有する構造となっている。そのため、制御ゲート電極205の端部は、丸まった構造となる。
In the second embodiment, the entire end portion of the
上記のような構造にすることで、第1の実施形態と同様に、メモリセルの角部に電界が集中することが緩和される。そのため、制御ゲート電極205の角部近傍に形成された電荷蓄積膜203に電子が局在してしまうことを抑制できる。また、制御ゲート電極205の端部全体が曲率を有するため、トンネル絶縁膜202に掛かる電界が均一化される。従って、メモリセルの電荷蓄積膜203内の電荷密度が均一化される。その結果、Data Retentionの劣化が抑制される。
By adopting the structure as described above, the concentration of the electric field at the corners of the memory cell is mitigated as in the first embodiment. Therefore, it is possible to suppress the localization of electrons in the
更に、第1の実施形態と同様に、制御ゲート電極205の角部近傍に形成されたトンネル絶縁膜202の絶縁性の劣化が抑制されるという特徴も有する。
Further, as in the first embodiment, there is a feature that the deterioration of the insulating property of the
ここで、BiCSメモリにおいて、メモリセルの集積度を上げるために、円柱状に形成された半導体層のホール径を小さくする必要がある。しかしながら従来の制御ゲート電極205では、ホール径を小さくするにつれメモリセル内のトンネル絶縁膜に対して強い電界が掛かる。そのため、メモリセルからデータを読み出す際の弱い電圧を制御ゲート電極205に印加しても強い電界がトンネル絶縁膜に掛かってしまい、誤書き込みをしてしまうという問題がある。
Here, in the BiCS memory, in order to increase the degree of integration of the memory cells, it is necessary to reduce the hole diameter of the semiconductor layer formed in a columnar shape. However, in the conventional
しかしながら、第2の実施形態において、制御ゲート電極205の端部全体を丸めることにより、制御ゲート電極205の端部を四角く形成する従来と比較して、半導体領域201近傍のトンネル絶縁膜202の平均電界を弱めることができる。
However, in the second embodiment, the average of the
ここで、図9は、制御ゲート電極205の全体を丸めた場合に、導体間絶縁膜中の電界強度を計算した結果を示している。
Here, FIG. 9 shows a result of calculating the electric field strength in the inter-conductor insulating film when the entire
図9(a)に示すように、制御ゲート電極205の曲率をR、導体間の距離(トンネル絶縁膜202、電荷蓄積層203、ブロック絶縁膜204の膜厚の和)をToXで表し、制御ゲート電極205近傍の電界強度を基準とし、それを1とした場合の電界強度と膜厚方向の相対位置X/ToXとする。図9(b)は、電界強度比と膜厚方向の総体位置との関係を示している。図9(b)で示されるように、曲率を設けることにより、X/ToX=1での電界強度は小さくなる。また、図9(b)では、曲率を大きくするほど電界強度が小さくなることも示されている。
As shown in FIG. 9A, the curvature of the
また、図10は、導体間絶縁膜中の電界強度における半導体領域201のホール径依存度を計算した結果を示している。図10(a)に示すように、半導体領域201のホール半径をR´、導体間の距離(トンネル絶縁膜202、電荷蓄積層203、ブロック絶縁膜204の膜厚の和)をToXで表す。図10(b)は、R´/ToX=5を基準とし、膜厚方向の相対位置X/ToX=1のときの半導体領域201近傍の電界強度とR´/Toxとの関係を示している。図10(b)で示されているように、メモリホール径R´が小さくなるほどチャネルシリコン近傍の電界強度が強くなる。
FIG. 10 shows the calculation result of the hole diameter dependence of the
従って、第2の実施形態において、制御ゲート電極205の端部全体を丸めることにより、半導体領域201のホール径を小さくしても、メモリセルからデータを読み出す際、誤書き込みを起こさなくなり、メモリの集積度を向上させることができるという特徴も有する。
Therefore, in the second embodiment, even when the hole diameter of the
(2−2) 変形例
以下、第2の実施形態に係わる変形例について説明する。
(2-2) Modification Hereinafter, a modification according to the second embodiment will be described.
図11(a)は、BiCSメモリ内の一つのメモリセルを示した鳥瞰図である。図11(b)は、図11(a)のA−A線に沿ったメモリセルの断面図である。 FIG. 11A is a bird's eye view showing one memory cell in the BiCS memory. FIG. 11B is a cross-sectional view of the memory cell along the line AA in FIG.
第2の実施形態に係わる変形例において、制御ゲート電極205の端部は、端部の中心に向かうほど曲率の小さい構造となっている。つまり、端部の中心がより平たい構造となっている。このことにより、第2の実施形態と同様にメモリセルの角部に電界が集中することが抑制される。そのため、制御ゲート電極205の角部近傍に形成された電荷蓄積膜203に電子が局在してしまうことが抑制できる。また、制御ゲート電極205の端部は、全体に曲率を有する構造となっており、トンネル絶縁膜202に掛かる電界が均一化される。従って、メモリセルの電荷蓄積膜203内の電荷密度が均一化される。その結果、Data Retentionの劣化が抑制される。
In the modification according to the second embodiment, the end of the
また、制御ゲート電極205の角部付近に形成されたトンネル絶縁膜202の劣化も抑制されるため、メモリセルのEndurance特性が向上する。
In addition, since the deterioration of the
第2の実施形態に係わる変形例において、制御ゲート電極205の端部は、端部の中心に向かうほど曲率の小さい構造となっている。そのため、制御ゲート電極205の端部を四角く形成する従来と比較して半導体層と対向している制御ゲート電極205表面積が縮小される。その結果、制御ゲート電極205からトンネル絶縁膜202に掛かる電界を従来と比較して弱めることができる。従って、第2の実施形態と同様に、半導体領域201のホール径を小さくしても、メモリセルからデータを読み出す際、誤書き込みを起こさなくなり、メモリの集積度を向上させることができるという特徴も有する。
In the modification according to the second embodiment, the end of the
ここで参考のため、制御ゲート電極205の曲率が変化する場合に、導体間絶縁膜中の電界強度を計算した結果を図12で説明する。図12(a)で示すように、内側の制御ゲート電極205の曲率を図面のx方向にa、y方向にbとし、b/aで曲率の変化を示すこととする。そのため、b/aが大きいほど電極端部の中心に向かうほど曲率が大きくなることを意味する。また、導体間の距離(トンネル絶縁膜202、電荷蓄積層203、ブロック絶縁膜204の膜厚の和)をToxで表す。図12(b)は、平行平板の時の電界を基準としたチャネルシリコン近傍(X/ToX=1)の絶縁膜平均電界強度と曲率b/aとの関係を示している。図12(b)からわかるように、b/aが小さいほど、つまり、中心に向かうほど曲率が大きくなるほど、電界強度が小さくなることが示されている。
For reference, the result of calculating the electric field strength in the inter-conductor insulating film when the curvature of the
(2−3) 製造方法
以下、図13〜18を用いて、第2の実施形態に係わるBiCSメモリの製造方法について説明する。
(2-3) Manufacturing Method Hereinafter, a manufacturing method of the BiCS memory according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
また、図13(a)〜図18(a)は、図8のA−A線に沿った断面図を示しており、図13(b)〜図18(b)それぞれは、BiCSメモリの平面図を示している。 FIGS. 13A to 18A are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 8, and FIGS. 13B to 18B are plan views of the BiCS memory. The figure is shown.
まず、図13に示すように、半導体層200の表面に、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、シリコン酸化膜からなり、厚さ50nmのセル間絶縁膜206と不純物をドーピングしたシリコン膜からなり、厚さ50nmの制御ゲート電極205を交互に堆積して、多重積層構造を形成する。また、図13において、半導体層100内には、選択ゲートトランジスタも含まれている。更に、図13ではシリコン膜が2層の場合について示しているが、この多重積層構造を何層形成してもよい。
First, as shown in FIG. 13, the surface of the
次に、図14に示すように、例えば、レジストマスクを用いたRIE(Reactive Ion Etching)法によって、制御ゲート電極205とセル間絶縁膜206を選択的にエッチングし、半導体層200の表面を露出させる。これにより、多重積層構造に例えば、直径60nm程度の円柱状の溝211を形成する。
Next, as shown in FIG. 14, for example, the
次に、図15に示すように、例えば、高温酸素雰囲気、又は、ラジカル酸素雰囲気で酸化処理を行う。制御ゲート電極205に酸化処理を行うことで、制御ゲート電極205の端部は、丸まり、更に、円柱状の溝211に面した領域にはシリコン酸化膜208が形成される。
Next, as shown in FIG. 15, for example, oxidation treatment is performed in a high-temperature oxygen atmosphere or a radical oxygen atmosphere. By subjecting the
次に、図16に示すように、例えば、希フッ酸薬液を用いたウェットエッチングによって、セル間絶縁膜206をエッチングすると共に、シリコン酸化膜208をエッチングして取り除く。また、この際、セル間絶縁膜206が円柱状の溝211と接する面は、制御ゲート電極205の端部と比較して窪む構造となる。
Next, as shown in FIG. 16, for example, the inter-cell insulating
また、第2の実施形態の変形例のような構造にする場合、酸化処理の時間を短くし、ウェットエッチング時間を短くし、それを繰り返すことで形成することが可能である。 Further, in the case of a structure like the modified example of the second embodiment, it can be formed by shortening the oxidation treatment time, shortening the wet etching time, and repeating it.
次に、図17に示すように、円筒状の溝211の内壁に、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)法によって、アルミニウムと酸素を主成分とするアルミナ膜からなり、厚さ15nmの電荷ブロック膜204を積層し、その後、シリコン窒化膜からなり、厚さ3nmの電荷蓄積膜203を積層し、その後、シリコン酸化膜からなり、厚さ5nmのトンネル絶縁膜202を堆積する。
Next, as shown in FIG. 17, on the inner wall of the
次に、図18に示すように、レジストマスクを用いたRIE法によって、円柱状の溝211の底面部に形成されたトンネル絶縁膜202、電荷蓄積膜203、電荷ブロック膜204を選択的にエッチングし、半導体層200の表面を露出する。その後、例えば、CVD法によって、チャネル領域となる不純物をドーピングしたシリコン膜207を堆積した後、600℃の窒素雰囲気で熱処理を行う。その後、周知の技術を用いて配線層等を形成して、第2の実施形態に係わるBiCSメモリが完成する。
Next, as shown in FIG. 18, the
(3) 第3の実施形態
一括加工型BiCSメモリにおいて、半導体層上に複数の素子分離絶縁膜及び電極膜を交互に積層した後、メモリセルを設置するためのメモリホールを形成する。この工程において、完全に垂直なメモリホールを形成することは困難である。そのため、半導体基板側でホール径が小さく、逆側となるビット線側でホール径が大きくなる、順テーパ形状のメモリホールが形成される。このような順テーパ形状のメモリホール内にメモリセルが形成されるため、半導体層側に形成されたメモリセルとビット線側に形成されたメモリセルとでは、トンネル絶縁膜に掛かる電界がそれぞれ異なる。そのため、メモリセルのしきい値がそれぞればらつくと共に、書き込み及び消去動作におけるトンネル絶縁膜の劣化速度がばらつく。その結果、電荷保持特性がばらつくという問題がある。
(3) Third Embodiment In a batch-processed BiCS memory, a plurality of element isolation insulating films and electrode films are alternately stacked on a semiconductor layer, and then a memory hole for installing a memory cell is formed. In this process, it is difficult to form a completely vertical memory hole. Therefore, a forward tapered memory hole is formed in which the hole diameter is small on the semiconductor substrate side and the hole diameter is large on the opposite bit line side. Since the memory cell is formed in the forward tapered memory hole, the electric field applied to the tunnel insulating film is different between the memory cell formed on the semiconductor layer side and the memory cell formed on the bit line side. . For this reason, the threshold values of the memory cells vary, and the deterioration rate of the tunnel insulating film in the write and erase operations varies. As a result, there is a problem that the charge retention characteristics vary.
(3−1) デバイス構造
図19(a)は、BiCSメモリのセルストリングの一部を表した断面図である。図16(b)は、図19(a)において、ビット線側(半導体層上部)に近いメモリセルを拡大したものを示しており、図19(c)は、図19(a)において、半導体基板側(半導体層下部)に近いメモリセルを拡大したものを示している。また、メモリセルのチャネル幅は、50nm程度であるとし、隣接したメモリセルとの間隔も50nm程度であるとする。
(3-1) Device Structure FIG. 19A is a cross-sectional view showing a part of a cell string of a BiCS memory. FIG. 16B shows an enlarged view of the memory cell close to the bit line side (the upper part of the semiconductor layer) in FIG. 19A, and FIG. 19C shows the semiconductor in FIG. An enlarged memory cell close to the substrate side (lower semiconductor layer) is shown. Further, it is assumed that the channel width of the memory cell is about 50 nm and the interval between adjacent memory cells is also about 50 nm.
図19のメモリセルは、縦方向に細長い円柱状の半導体領域301が形成される。そして、半導体領域301の外周に、トンネル絶縁膜302、電荷蓄積膜303、電荷ブロック膜304が順に形成されている。更に、その外周にセル間絶縁膜306で互いに隔離された制御ゲート電極305が形成される。
In the memory cell of FIG. 19, a
ここで、半導体領域301、トンネル絶縁膜302、電荷蓄積膜303、電荷ブロック膜304、制御ゲート電極305、セル間絶縁膜306の構成は、第1の実施形態と同様であるとするため、その詳細な説明を省略する。
Here, since the configurations of the
また、図19(b)、(c)に示すように、半導体領域301を介して対向する制御ゲート電極305間の距離は、半導体領域301を介して対向するセル間絶縁膜306間の距離と比較して広い。そのため、制御ゲート電極305は、セル間絶縁膜306と比較して半導体層内に張り出して形成されている。以下、第1、第2の実施形態と同様にこの半導体領域301内に張り出した部分を制御ゲート電極305の端部と定義する。
Further, as shown in FIGS. 19B and 19C, the distance between the
第3の実施形態において、第1及び第2の実施形態と同様に、制御ゲート電極305の端部において、角部又は全ての領域にわたり、曲率を有している。そのため、制御ゲート電極305の端部は、丸まった構造となる。このことにより、制御ゲート電極305の角部近傍の半導体領域101に電界が集中することが緩和できる。そのため、書き込み動作時において、制御ゲート電極305の角部近傍に形成された電荷蓄積膜103に電子が局在してしまうことを抑制できる。従って、メモリセルの電荷蓄積膜内の電荷密度が均一化される。その結果、Data Retentionの劣化が抑制される。更に、メモリセルの角部の電界が緩和されるため、制御ゲート電極305の角部近傍に形成されたトンネル絶縁膜の絶縁性の劣化が抑制されるため、メモリセルのEndurance特性が向上する。また、制御ゲート電極305の端部全体が曲率を有するため、トンネル絶縁膜302に掛かる電界が均一化される。従って、メモリセルの電荷蓄積膜303内の電荷密度が均一化される。その結果、Data Retentionの劣化が抑制される。
In the third embodiment, as in the first and second embodiments, the end of the
BiCSメモリにおいて、半導体領域301は、上部でホール径が小さく、下部でホール径が大きくなる順テーパ形状となる。このような構造の場合、半導体層の上部に形成されたメモリセルのチャネル領域に掛かる電界は、半導体領域301の下部に形成されたメモリセルのチャネル領域に掛かる電界と比較して弱くなる。
In the BiCS memory, the
そこで、第3の実施形態において、半導体領域301の上部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305の端部は、角部のみに曲率を持たせるよう形成し、半導体領域301の下部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305の端部は、端部全体に曲率を持たせるよう形成する。つまり、半導体領域301上部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305ほどその端部の曲率は、小さくなる。
Therefore, in the third embodiment, the end portion of the
上記のような構造にすることによって、半導体領域301の下部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305からトンネル絶縁膜302に掛かる電界は、半導体領域301の上部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305からトンネル絶縁膜302に掛かる電界と比較して弱くなる。従って、半導体領域301のホール径がテーパ形状に形成されることに起因する電界の違いを低減することができる。そのため、メモリセルのしきい値のばらつきを低減することができる。その結果、書き込み動作時、書き込み電圧を印加する回数が減少するため、高速書き込みを行うことが出来るという特徴を有する。
With the above-described structure, the electric field applied to the
更に、上部と下部に形成されたメモリセルのトンネル絶縁膜に掛かる電界が均一化されるため、書き込み及び消去動作における絶縁膜の劣化速度のばらつきが低減されると共に、電荷保持特性が維持されるという特徴も有する。 Furthermore, since the electric field applied to the tunnel insulating film of the memory cell formed on the upper and lower portions is made uniform, variation in the deterioration rate of the insulating film in the write and erase operations is reduced, and the charge retention characteristic is maintained. It also has the feature.
(3−2) 変形例
以下、第3の実施形態に係わる変形例について図面を参照しながら説明する。
(3-2) Modified Examples Hereinafter, modified examples according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
図17(a)は、BiCSメモリのNANDストリングの一部を表した断面図である。図17(b)は、図17(a)において、ビット線側(半導体層の上部)に近いメモリセルを拡大したものを示しており、図17(c)は、図17(a)において、半導体基板側(半導体層の下部)に近いメモリセルを拡大したものを示している。また、メモリセルの構造は、第3の実施形態と同様である。 FIG. 17A is a cross-sectional view showing a part of the NAND string of the BiCS memory. FIG. 17B shows an enlarged memory cell close to the bit line side (upper part of the semiconductor layer) in FIG. 17A, and FIG. 17C shows the memory cell in FIG. The memory cell close to the semiconductor substrate side (lower part of the semiconductor layer) is shown enlarged. The structure of the memory cell is the same as that of the third embodiment.
第3の実施形態に係わる変形例において、半導体領域301の上部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305の端部は、端部全体に曲率を持たせ、且つ、端部の中心に向かうほど曲率が小さくなるよう形成する。更に、半導体領域301の下部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305の端部は、端部全体に曲率を持たせ、且つ、端部の中心に向かうほど曲率が大きくなるよう形成する。つまり、半導体領域301の上部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305ほどその端部の曲率は、小さくなる。
In the modification according to the third embodiment, the end portion of the
また、第2の実施形態と同様に、制御ゲート電極305の端部を四角く形成する従来と比較して半導体層と対向している制御ゲート電極305の表面積が小さくなる。その結果、制御ゲート電極305から絶縁膜に掛かる電界を従来と比較して弱めることができる。従って、半導体領域301のホール径を小さくしても、メモリセルからデータを読み出す際、誤書き込みを起こさなくなり、メモリの集積度を向上させることができるという特徴を有する。
Further, as in the second embodiment, the surface area of the
また、第3の実施形態と同様に半導体領域301の下部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305からトンネル絶縁膜302に掛かる電界は、半導体領域301の上部に形成されたメモリセルの制御ゲート電極305からトンネル絶縁膜302に掛かる電界と比較して弱くなる。従って、半導体領域301のホール径がテーパ形状に形成されることに起因する電界の違いを低減することができる。そのため、メモリセルのしきい値のばらつきを低減することができる。その結果、書き込み動作時、書き込み電圧を印加する回数が減少するため、高速書き込みを行うことが出来るという特徴を有する。
Similarly to the third embodiment, the electric field applied to the
更に、上部と下部に形成されたメモリセルのトンネル絶縁膜に掛かる電界が均一化されるため、書き込み及び消去動作における絶縁膜の劣化速度のばらつきが低減されると共に、電荷保持特性が維持されるという特徴も有する。 Furthermore, since the electric field applied to the tunnel insulating film of the memory cell formed on the upper and lower portions is made uniform, variation in the deterioration rate of the insulating film in the write and erase operations is reduced, and the charge retention characteristic is maintained. It also has the feature.
(3−3) 製造方法
以下、図21〜図26を用いて、第3の実施形態に係わるBiCSメモリの製造方法について説明する。
(3-3) Manufacturing Method A BiCS memory manufacturing method according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS.
また、図21(a)〜図26(a)それぞれは、BiCSメモリのNANDストリングの一部を表した断面図を示しており、図21(b)〜図26(b)それぞれは、半導体層から離れた領域のメモリセルを拡大した断面図を示しており、図21(c)〜図26(c)それぞれは、半導体層に近い領域のメモリセルを拡大した断面図を示している
まず、図21に示すように、半導体層300の表面に、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、シリコン酸化膜からなり、厚さ50nmのセル間絶縁膜306と不純物をドーピングしたシリコン膜からなり、厚さ50nmの制御ゲート電極305を交互に堆積して、多重積層構造を形成する。
FIGS. 21A to 26A are cross-sectional views showing a part of the NAND string of the BiCS memory, and FIGS. 21B to 26B are semiconductor layers. FIG. 21 (c) to FIG. 26 (c) each show an enlarged cross-sectional view of a memory cell in a region close to the semiconductor layer. As shown in FIG. 21, the surface of the
次に、図22に示すように、例えば、レジストマスクを用いたRIE(Reactive Ion Etching)法によって、制御ゲート電極305とセル間絶縁膜306を選択的にエッチングし、半導体層300の表面を露出させる。これにより、多重積層構造に例えば、直径60nm程度の円筒状の溝311を形成する。
Next, as shown in FIG. 22, for example, the
次に、図23に示すように、ローディングがあるPECVD法、又は、スパッタ法を用いて、円筒状の溝311内にシリコン窒化膜312を形成する。この際、図23(b)、(c)で示すように、シリコン窒化膜312は、半導体層300に近い領域で薄く形成され、半導体層300から離れた領域で厚く形成される。
Next, as shown in FIG. 23, a
次に、図24に示すように、熱燐酸を用いたウェットエッチングによって、シリコン窒化膜312、制御ゲート電極305、セル間絶縁膜306がエッチングされる。この際、半導体層300に近い領域に形成されたシリコン窒化膜312の膜厚は薄い。そのため、制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306が熱燐酸に晒される時間が半導体層から離れた領域に形成された制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306と比較して長くなる。従って、半導体層300に近い領域に形成された制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306は、半導体層300から離れた制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306よりもエッチングされる。その結果、半導体層300に近い領域に形成された制御ゲート電極305の端部は、半導体層300から離れた制御ゲート電極305よりも曲率が大きくなる。
Next, as shown in FIG. 24, the
次に、図25に示すように、円筒状の溝311の内壁に、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)法によって、アルミニウムと酸素を主成分とするアルミナ膜からなり、厚さ15nmの電荷ブロック膜304を堆積し、その後、シリコン窒化膜からなり、厚さ3nmの電荷蓄積膜303を堆積し、その後、シリコン酸化膜からなり、厚さ5nmのトンネル絶縁膜302を堆積する。
Next, as shown in FIG. 25, the inner wall of the
次に、図26に示すように、レジストマスクを用いたRIE法によって、円筒状の溝311の底面部に形成されたトンネル絶縁膜302、電荷蓄積膜303、電荷ブロック膜304を選択的にエッチングし、半導体層300の表面を露出する。その後、例えば、CVD法によって、チャネル領域となる不純物をドーピングしたシリコン膜307を堆積した後、600℃の窒素雰囲気で熱処理を行う。その後、周知の技術を用いて配線層等を形成して、第3の実施形態に係わるBiCSメモリが完成する。
Next, as shown in FIG. 26, the
(3−4) 変形例の製造方法
第3の実施形態に係わるBiCSメモリの製造方法と図22までは同様であるため説明を省略する。
(3-4) Manufacturing Method of Modification Since the manufacturing method of the BiCS memory according to the third embodiment is the same up to FIG.
次に、図27に示すように、ALD法を用いて、円筒状の溝311内にシリコン窒化膜312を形成する。この際、図27(b)、(c)で示すように、シリコン窒化膜312は、図23と比較して、メモリホール内に均一に形成される。
Next, as shown in FIG. 27, a
その後、RIE法によって、円筒状の溝311内に形成したシリコン窒化膜312の表面をエッチングする。この際、上部が下部よりも多くエッチングされるため、図28に示すように、シリコン窒化膜312は、半導体層300に近い領域で厚く形成され、半導体300から離れた領域で薄く形成される。
Thereafter, the surface of the
次に、図29に示すように、熱燐酸を用いたウェットエッチングによって、シリコン窒化膜312、制御ゲート電極305、セル間絶縁膜306がエッチングされる。この際、半導体層300から離れた領域に形成されたシリコン窒化膜312の膜厚は薄い。そのため、制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306が熱燐酸に晒される時間が半導体層から離れた領域に形成された制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306と比較して長くなる。従って、半導体層300から離れた領域に形成された制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306は、半導体層300に近い制御ゲート電極305及びセル間絶縁膜306よりもエッチングされる。その結果、半導体層300から離れた領域に形成された制御ゲート電極305の曲率は、半導体層300に近い制御ゲート電極305よりも曲率が小さくなる。
Next, as shown in FIG. 29, the
その後、第3の実施形態に係わるBiCSメモリの製造方法の図25以降の説明と同様に形成することで、第3の実施形態の変形例に係わるBiCSメモリが完成する。 Thereafter, the BiCS memory according to the modified example of the third embodiment is completed by forming the BiCS memory according to the third embodiment in the same manner as described in FIG.
3. 適用例
本発明の実施形態において、メモリセルのチャネル幅は、50nm程度であるとし、隣接したメモリセルとの間隔も50nm程度であるとしたが、メモリセルのチャネル幅及び隣接したメモリセルとの間隔は、これらの値よりも大きくても小さくても本発明を適用することができる。
3. Application examples
In the embodiment of the present invention, the channel width of the memory cell is about 50 nm, and the interval between adjacent memory cells is also about 50 nm. However, the channel width of the memory cell and the interval between adjacent memory cells are The present invention can be applied whether the value is larger or smaller than these values.
4. むすび
本発明によれば、制御ゲート電極の角部に曲率を有するように形成することで、制御ゲート電極の角部近傍に形成されたトンネル絶縁膜に掛かる電界が緩和する。
4). Conclusion
According to the present invention, the electric field applied to the tunnel insulating film formed near the corner of the control gate electrode is relaxed by forming the corner of the control gate electrode to have a curvature.
本発明の例は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The example of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying each component without departing from the scope of the invention. Various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements disclosed in the above-described embodiments, or constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.
100: 半導体層、 101: 半導体領域、 102: トンネル絶縁膜、 103: 電荷蓄積膜、 104: 電荷ブロック膜、 105: 制御ゲート電極、 106: セル間絶縁膜、 107: シリコン膜、 111: 円柱状の溝、 200: 半導体層、 201: 半導体領域、 202: トンネル絶縁膜、 203: 電荷蓄積膜、 204: 電荷ブロック膜、 205: 制御ゲート電極、 206: セル間絶縁膜、 207: シリコン膜、 208: シリコン酸化膜、 211: 円柱状の溝、 300: 半導体層、 301: 半導体領域、 302: トンネル絶縁膜、 303: 電荷蓄積膜、 304: 電荷ブロック膜、 305: 制御ゲート電極、 306: セル間絶縁膜、 307: シリコン膜、 311: 円柱状の溝、 312: シリコン窒化膜。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Semiconductor layer, 101: Semiconductor region, 102: Tunnel insulating film, 103: Charge storage film, 104: Charge block film, 105: Control gate electrode, 106: Inter-cell insulating film, 107: Silicon film, 111: Column shape , 200: semiconductor layer, 201: semiconductor region, 202: tunnel insulating film, 203: charge storage film, 204: charge block film, 205: control gate electrode, 206: inter-cell insulating film, 207: silicon film, 208 : Silicon oxide film, 211: cylindrical groove, 300: semiconductor layer, 301: semiconductor region, 302: tunnel insulating film, 303: charge storage film, 304: charge block film, 305: control gate electrode, 306: between cells Insulating film, 307: Silicon film, 311: Cylinder Groove, 312: silicon nitride film.
Claims (8)
前記半導体層上に形成され、前記半導体層に対して垂直な柱状の半導体領域と、
前記半導体領域の側面に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜の側面に形成される電荷蓄積膜と、
前記電荷蓄積膜の側面に形成される第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜の側面に接し、前記半導体層に対して平行で平板状に形成された複数の制御ゲート電極と、
前記第2の絶縁膜及び制御ゲート電極それぞれの表面に形成された第3の絶縁膜と
を具備し、
前記半導体領域を介して対向する前記第3の絶縁膜の距離は、前記半導体領域を介して対向する前記制御ゲート電極の距離より長く形成され、
前記制御ゲート電極の角部は、曲率を有していることを特徴とする3次元積層不揮発性半導体メモリ。 A semiconductor layer;
A columnar semiconductor region formed on the semiconductor layer and perpendicular to the semiconductor layer;
A first insulating film formed on a side surface of the semiconductor region;
A charge storage film formed on a side surface of the first insulating film;
A second insulating film formed on a side surface of the charge storage film;
A plurality of control gate electrodes in contact with a side surface of the second insulating film and formed in a flat plate shape parallel to the semiconductor layer;
A third insulating film formed on the surface of each of the second insulating film and the control gate electrode;
The distance of the third insulating film facing through the semiconductor region is formed longer than the distance of the control gate electrode facing through the semiconductor region,
The three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein corners of the control gate electrode have a curvature.
前記積層膜をエッチングして前記半導体層が露出するホールを形成する工程と、
前記ホールの内壁に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜の内壁に電荷蓄積膜を形成する工程と、
前記電荷蓄積膜の内壁に第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜の内壁に前記ホールを埋め込むように半導体領域を形成する工程と
を具備し、
前記ホールを形成する工程の後から前記電荷蓄積膜を形成するまでの間に、
前記制御ゲート電極の前記半導体領域側の角部を丸める工程と
を更に有することを特徴とする3次元積層不揮発性半導体メモリの製造方法。 Forming a laminated film in which control gate electrodes and first insulating films are alternately laminated on the surface of the semiconductor layer;
Etching the laminated film to form a hole exposing the semiconductor layer;
Forming a second insulating film on the inner wall of the hole;
Forming a charge storage film on the inner wall of the second insulating film;
Forming a third insulating film on the inner wall of the charge storage film;
Forming a semiconductor region so as to fill the hole in the inner wall of the third insulating film,
Between the step of forming the hole and the formation of the charge storage film,
And a step of rounding corners of the control gate electrode on the semiconductor region side. A method for manufacturing a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory, comprising:
前記積層膜をエッチングして前記半導体層が露出するホールを形成する工程と、
前記ホール内の積層膜表面に前記ホールの上部と下部で異なる厚膜を有する第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記制御ゲート電極、第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜をエッチングし、前記制御ゲート電極の角部を丸める工程と、
前記ホールの内壁に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜の内壁に電荷蓄積膜を形成する工程と、
前記電荷蓄積膜の内壁に第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜の内壁に前記ホールを埋め込むように半導体領域を形成する工程と
を具備することを特徴とする3次元積層不揮発性半導体メモリの製造方法。 Forming a laminated film in which control gate electrodes and first insulating films are alternately laminated on the surface of the semiconductor layer;
Etching the laminated film to form a hole exposing the semiconductor layer;
Forming a second insulating film having different thicknesses on the top and bottom of the hole on the surface of the laminated film in the hole;
Etching the control gate electrode, the first insulating film and the second insulating film, and rounding corners of the control gate electrode;
Forming a second insulating film on the inner wall of the hole;
Forming a charge storage film on the inner wall of the second insulating film;
Forming a third insulating film on the inner wall of the charge storage film;
Forming a semiconductor region so as to embed the hole in the inner wall of the third insulating film. A method of manufacturing a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory, comprising:
を特徴とする請求項6に記載の3次元積層不揮発性半導体メモリの製造方法。 The three-dimensional stack according to claim 6, wherein the second insulating film formed on the stacked surface in the hole is formed to be a thick film at an upper part of the hole and to be a thin film at a lower part. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory.
を特徴とする請求項6に記載の3次元積層不揮発性半導体メモリの製造方法。 The three-dimensional laminate according to claim 6, wherein the second insulating film formed on the laminate surface in the hole is formed to be a thin film at an upper portion of the hole and to be a thick film at a lower portion. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory.
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013115436A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Samsung Electronics Co Ltd | Three-dimensional semiconductor device |
KR20140033938A (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-19 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device method for manufacturing the same |
JP2014057067A (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Samsung Electronics Co Ltd | Three-dimensional semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
US9130054B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-09-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory devices and methods of fabricating the same |
US9209295B2 (en) | 2011-12-06 | 2015-12-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device and method for manufacturing the same |
US9281414B2 (en) | 2013-03-19 | 2016-03-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical cell-type semiconductor device having protective pattern |
KR20160038161A (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor Device and Method of fabricating the same |
US9425207B2 (en) | 2014-07-03 | 2016-08-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Memory device with different memory film diameters in the same laminate level |
US9620511B2 (en) | 2013-07-08 | 2017-04-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical semiconductor device |
WO2017099220A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 株式会社 東芝 | Semiconductor device, and method for manufacturing same |
US9748337B2 (en) | 2015-03-12 | 2017-08-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device |
US10032935B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-07-24 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device with charge-diffusion-less transistors |
US10263008B2 (en) | 2015-07-14 | 2019-04-16 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
JP2020155691A (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | キオクシア株式会社 | Semiconductor storage device |
CN113497059A (en) * | 2020-03-19 | 2021-10-12 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
-
2009
- 2009-09-18 JP JP2009217887A patent/JP2011066348A/en not_active Withdrawn
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013115436A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Samsung Electronics Co Ltd | Three-dimensional semiconductor device |
US9209295B2 (en) | 2011-12-06 | 2015-12-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device and method for manufacturing the same |
US9130054B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-09-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory devices and methods of fabricating the same |
US10109747B2 (en) | 2012-07-31 | 2018-10-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory devices and methods of fabricating the same |
KR20140033938A (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-19 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device method for manufacturing the same |
JP2014057067A (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Samsung Electronics Co Ltd | Three-dimensional semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
KR102031179B1 (en) | 2012-09-11 | 2019-11-08 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device Method for manufacturing the same |
US9281414B2 (en) | 2013-03-19 | 2016-03-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical cell-type semiconductor device having protective pattern |
US9899412B2 (en) | 2013-07-08 | 2018-02-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical semiconductor device |
US9620511B2 (en) | 2013-07-08 | 2017-04-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical semiconductor device |
US9425207B2 (en) | 2014-07-03 | 2016-08-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Memory device with different memory film diameters in the same laminate level |
KR20160038161A (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor Device and Method of fabricating the same |
KR102248419B1 (en) | 2014-09-29 | 2021-05-07 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor Device and Method of fabricating the same |
US9653565B2 (en) | 2014-09-29 | 2017-05-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of fabricating the same |
US9748337B2 (en) | 2015-03-12 | 2017-08-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device |
US10263008B2 (en) | 2015-07-14 | 2019-04-16 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
WO2017099220A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 株式会社 東芝 | Semiconductor device, and method for manufacturing same |
CN109478552A (en) * | 2015-12-09 | 2019-03-15 | 东芝存储器株式会社 | Semiconductor device and its manufacturing method |
TWI645474B (en) * | 2015-12-09 | 2018-12-21 | 東芝記憶體股份有限公司 | Semiconductor device and its manufacturing method |
JPWO2017099220A1 (en) * | 2015-12-09 | 2018-10-04 | 東芝メモリ株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US10658376B2 (en) | 2015-12-09 | 2020-05-19 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor device including a blocking layer having a varying thickness |
CN109478552B (en) * | 2015-12-09 | 2023-08-01 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US10032935B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-07-24 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device with charge-diffusion-less transistors |
JP2020155691A (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | キオクシア株式会社 | Semiconductor storage device |
CN113497059A (en) * | 2020-03-19 | 2021-10-12 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
CN113497059B (en) * | 2020-03-19 | 2024-02-13 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a memory cell having a memory cell with a memory cell having a memory cell |
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