JP2011142227A - Semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device.
NAND型フラッシュメモリのメモリセルは、一般に、基板上に順に形成されたゲート絶縁膜、浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜、及び制御ゲートにより構成される。このようなメモリセルでは、メモリセルの縮小に伴い、電荷1個当たりの閾値電圧(Vth)等の特性の変動が大きくなるため、電荷保持特性(リテンション特性)の劣化が深刻な問題となる。 A memory cell of a NAND flash memory is generally composed of a gate insulating film, a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate that are sequentially formed on a substrate. In such a memory cell, characteristics such as a threshold voltage (Vth) per charge increase as the memory cell shrinks, and deterioration of charge retention characteristics (retention characteristics) becomes a serious problem.
上記のようなメモリセルでは更に、セルサイズの縮小に伴い、浮遊ゲートと制御ゲートとの容量結合比(Cr)が低下する。これに伴い、メモリセルへの書き込み時にゲート間絶縁膜に印加される電界強度が大きくなり、キャリアが浮遊ゲートからゲート間絶縁膜を通じて抜け出てしまう。その結果、メモリセルへの十分な書き込みができないことが問題となる。 In the memory cell as described above, the capacity coupling ratio (Cr) between the floating gate and the control gate is further reduced as the cell size is reduced. As a result, the electric field strength applied to the inter-gate insulating film at the time of writing into the memory cell increases, and carriers escape from the floating gate through the inter-gate insulating film. As a result, there is a problem that sufficient writing to the memory cell cannot be performed.
よって、NAND型フラッシュメモリのメモリセルでは、浮遊ゲート内のキャリア保持を安定化することや、浮遊ゲート内に多くのキャリアを捕獲することが必要とされる。 Therefore, in the memory cell of the NAND flash memory, it is necessary to stabilize carrier retention in the floating gate and capture a large number of carriers in the floating gate.
なお、特許文献1及び2には、複数の浮遊ゲートと、これらの浮遊ゲート間に形成された絶縁膜とを備える半導体記憶装置の例が記載されている。また、特許文献3には、絶縁膜を包含する浮遊ゲートを備える半導体記憶装置の例が記載されている。
本発明は、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having excellent writing characteristics and data retention characteristics.
本発明の一の態様は、例えば、基板と、前記基板上に順に形成された、FN(Fowler -Nordheim)トンネル膜として機能するゲート絶縁膜と、浮遊ゲートと、電荷ブロック膜として機能するゲート間絶縁膜と、制御ゲートとを含むメモリセルトランジスタとを備え、前記メモリセルトランジスタは更に、前記浮遊ゲートに上下を挟まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層を含み、前記浮遊ゲートは、前記電荷トラップ層の上面と、下面と、互いに対向する1組の側面とを覆っていることを特徴とする半導体記憶装置である。 One embodiment of the present invention includes, for example, a substrate, a gate insulating film functioning as an FN (Fowler-Nordheim) tunnel film, a floating gate, and a gate functioning as a charge blocking film, which are sequentially formed on the substrate. A memory cell transistor including an insulating film and a control gate, wherein the memory cell transistor further includes a charge trap layer formed to be sandwiched between the floating gate and having a function of trapping charges; In the semiconductor memory device, the gate covers an upper surface and a lower surface of the charge trap layer and a set of side surfaces facing each other.
本発明の別の態様は、例えば、基板と、前記基板上に順に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート電極とを含む選択又は周辺トランジスタとを備え、前記ゲート絶縁膜は、前記基板上に形成された第1絶縁膜を含み、前記ゲート電極は、前記第1絶縁膜上に順に形成された第1電極層と、第2絶縁膜と、第2電極層とを含み、前記第1電極層と前記第2電極層は、前記第2絶縁膜に設けられた開口部により電気的に導通されており、前記選択又は周辺トランジスタは更に、前記第1電極層に上下を挟まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層を含み、前記第1電極層は、前記電荷トラップ層の上面と、下面と、互いに対向する1組の側面とを覆っていることを特徴とする半導体記憶装置である。 Another aspect of the present invention includes, for example, a substrate, a gate insulating film sequentially formed on the substrate, and a selection or peripheral transistor including a gate electrode, and the gate insulating film is formed on the substrate. The gate electrode includes a first electrode layer, a second insulating film, and a second electrode layer formed in order on the first insulating film, and the first electrode layer And the second electrode layer is electrically connected through an opening provided in the second insulating film, and the selection or peripheral transistor is further formed to be sandwiched between the first electrode layer and the first electrode layer, A semiconductor memory including a charge trap layer having a function of trapping charges, wherein the first electrode layer covers an upper surface, a lower surface, and a pair of side surfaces facing each other. Device.
本発明によれば、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device having excellent write characteristics and data retention characteristics.
本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の半導体記憶装置の構成を概略的に示す平面図である。図1の半導体記憶装置は、NAND型フラッシュメモリとなっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the semiconductor memory device of the first embodiment. The semiconductor memory device of FIG. 1 is a NAND flash memory.
図1では、メモリセルアレイ領域がRCで示され、選択トランジスタ領域がRSで示されている。図1には更に、基板の表面に平行な第1の方向に伸びるビット線BLと、基板の表面に平行な第2の方向に伸びるワード線WL及び選択線SGが示されている。第1及び第2の方向は、それぞれ矢印X及びYで示されており、互いに直交している。
In FIG. 1, the memory cell array region is indicated by R C and the select transistor region is indicated by
メモリセルアレイ領域RCでは、ビット線BLとワード線WLとの各交点PCに、メモリセルトランジスタ(メモリセル)が設けられている。一方、選択トランジスタ領域RSでは、ビット線BLと選択線SGとの各交点PSに、選択トランジスタが設けられている。メモリセルトランジスタは、ビット線BL及びワード線WLに電気的に接続されており、選択トランジスタは、ビット線BL及び選択線SGに電気的に接続されている。 In the memory cell array region R C, at each intersection P C between the bit line BL and a word line WL, the memory cell transistor (memory cell) is provided. On the other hand, in the selection transistor region R S , a selection transistor is provided at each intersection P S between the bit line BL and the selection line SG. The memory cell transistor is electrically connected to the bit line BL and the word line WL, and the selection transistor is electrically connected to the bit line BL and the selection line SG.
図1には更に、素子分離領域R1と、活性領域(素子領域)R2が示されている。素子分離領域R1と活性領域R2は、共にX方向に伸びており、Y方向に沿って基板の表面に交互に設けられている。メモリセルトランジスタと選択トランジスタは、いずれも活性領域R2上に形成されている。 FIG. 1 further shows an element isolation region R 1 and an active region (element region) R 2 . Both the element isolation region R 1 and the active region R 2 extend in the X direction, and are alternately provided on the surface of the substrate along the Y direction. Select transistor and the memory cell transistors are both formed on the active region R 2.
以下、メモリセルトランジスタは、単にセルトランジスタと表記する。 Hereinafter, the memory cell transistor is simply referred to as a cell transistor.
図2は、第1実施形態の半導体記憶装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。 FIG. 2 is a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device of the first embodiment.
図2(A)は、図1に示すメモリセルアレイ領域RCの一部を抜き出した平面図である。また、図2(B)及び(C)は、図2(A)に示すX1線及びX2線に沿ったGC(Gate Conductor)断面図であり、前者はGC中央部の断面、後者はGC端部の断面を表す。また、図2(D)及び(E)は、図2(A)に示すY1線及びY2線に沿ったAA(Active Area)断面図であり、前者はAA中央部の断面、後者はAA端部の断面を表す。 FIG. 2A is a plan view showing a part of the memory cell array region RC shown in FIG. 2 (B) and 2 (C) are GC (Gate Conductor) cross-sectional views taken along lines X 1 and X 2 shown in FIG. 2 (A). The former is a cross-section at the center of GC, and the latter is The cross section of GC end part is represented. 2 (D) and 2 (E) are AA (Active Area) cross-sectional views along line Y 1 and line Y 2 shown in FIG. 2 (A). The former is a cross-section at the center of AA, and the latter is The cross section of an AA edge part is represented.
図2(B)〜(E)には、基板101上に形成された複数のセルトランジスタ201が示されている。基板101は例えば、シリコン基板等の半導体基板である。基板101は、p型基板でもn型基板でも構わないが、本実施形態ではp型基板とする。
2B to 2E show a plurality of
各セルトランジスタ201は、図2(B)〜(E)に示すように、基板101上に順に形成されたゲート絶縁膜111と、浮遊ゲート112と、ゲート間絶縁膜113と、制御ゲート114とを含んでいる。
As shown in FIGS. 2B to 2E, each
ゲート絶縁膜111は、FN(Fowler-Nordheim)トンネル膜として機能するトンネル絶縁膜である。FNトンネル膜とは、FNトンネリングによる電荷の透過が支配的となる厚さを有する絶縁膜である。ゲート絶縁膜111の厚さは、EOT(Equivalent Oxide Thickness)換算、即ち、シリコン酸化膜厚換算の実効膜厚で、例えば3nm以上、好ましくは3〜5nmである。ゲート絶縁膜111は適宜、TOX膜と表記する。
The
浮遊ゲート112は、電荷を蓄積するための電荷蓄積膜として機能する。浮遊ゲート112は例えば、不純物がドープされたポリシリコン層である。当該不純物は例えば、リン等のn型不純物であり、その不純物濃度は例えば、1×1020cm−3である。ただし、採用する不純物の導電型、種類、濃度は、これらに限定されるものではない。また、浮遊ゲート112は、ポリシリコン層等の半導体層でも、メタル層等の導電層でも構わない。浮遊ゲート112は適宜、FG層と表記する。
The floating
ゲート間絶縁膜113は、基板101から浮遊ゲート112に注入された電荷が、制御ゲート114へと通り抜けるのをブロックする電荷ブロック膜として機能する。本実施形態のゲート間絶縁膜113の厚さは、EOT換算の実効膜厚で、ゲート絶縁膜111の厚さよりも厚くなっている。ゲート間絶縁膜113は適宜、IPD(Inter Poly-Si Dielectric)膜と表記する。
The inter-gate
制御ゲート114は、セルトランジスタ201の電位を制御するための制御電極として機能する。制御ゲート114は例えば、ポリシリコン層である。制御ゲート114は、図2(A)では、ワード線WLとして示されている。制御ゲート114は適宜、CG層と表記する。
The
なお、ゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114は、図2(D)及び(E)に示すように、Y方向に沿って並んだセルトランジスタ201間にまたがるよう形成される。
Note that the inter-gate
そして、各セルトランジスタ201は更に、図2(B)〜(E)に示すように、浮遊ゲート112に上下を挟まれ周囲を取り囲まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層121を含んでいる。
Further, as shown in FIGS. 2B to 2E, each
そのため、本実施形態では、基板101から浮遊ゲート112に電荷が注入されると、当該電荷の一部が、電荷トラップ層121にトラップされることとなる。これは、別言すれば、各セルトランジスタ201の電荷蓄積層が、浮遊ゲート112及び電荷トラップ層121で構成されていると言える。
Therefore, in this embodiment, when charge is injected from the
これにより、本実施形態では、電荷蓄積層が浮遊ゲート112のみで構成される場合と比べ、電荷蓄積層内のキャリア保持が安定する。よって、本実施形態によれば、セルトランジスタ201の電荷保持特性(リテンション特性)が改善される。
Thereby, in the present embodiment, carrier retention in the charge storage layer is stabilized as compared with the case where the charge storage layer is configured by only the floating
また、本実施形態では、電荷蓄積層が浮遊ゲート112のみで構成される場合と比べ、電荷蓄積層内のキャリア濃度を高めることが可能となり、その結果、電荷蓄積層内により多くのキャリアを捕獲することが可能となる。よって、本実施形態によれば、セルトランジスタ201の書き込み特性が改善される。
Further, in the present embodiment, it is possible to increase the carrier concentration in the charge storage layer as compared with the case where the charge storage layer is composed of only the floating
このように、本実施形態では、浮遊ゲート112に上下を挟まれ周囲を取り囲まれるよう、各セルトランジスタ201に電荷トラップ層121を設けることで、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた微細な半導体記憶装置を実現することが可能となる。
As described above, in this embodiment, a fine semiconductor memory excellent in writing characteristics and data retention characteristics is provided by providing the
なお、電荷トラップ層121の例としては、シリコン窒化膜(Si3N4)、ハフニウム酸化膜(HfO2)、アルミニウム酸化膜(Al2O3)等の絶縁膜が挙げられる。電荷トラップ層121は適宜、CT層と表記する。
Examples of the
図2(B)〜(C)には更に、基板101内にセルトランジスタ201を挟むよう形成された拡散層131と、基板101上にセルトランジスタ201を覆うよう形成された層間絶縁膜132と、基板101上に形成され、セルトランジスタ201間に介在している素子分離絶縁膜133が示されている。拡散層131は、セルトランジスタ201のソース/ドレイン拡散層として機能する。また、素子分離絶縁膜133上には、図2(D)及び(E)に示すように、セルトランジスタ201間にまたがるよう形成されたゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114が積層されている。
2B to 2C, a
ここで、浮遊ゲート112及び電荷トラップ層121の形状について説明する。
Here, the shapes of the floating
本実施形態では、図2(B)〜(E)に示すように、電荷トラップ層121は、X方向に伸びる棒状の形状を有しており、浮遊ゲート112は、電荷トラップ層121の周囲を取り囲むよう、X方向に伸びる筒状の形状を有している。図2(D)及び(E)には、これら棒及び筒の断面形状が示されている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 2B to 2E, the
よって、各セルトランジスタ201の浮遊ゲート112は、図2(B)を見ると上層部と下層部に分断されているように見えるものの、実際には、図2(C)に示す側壁部により、上層部と下層部が連結されている。よって、各セルトランジスタ201の浮遊ゲート112は、その全体が一続きの部材で形成されている。これにより、各セルトランジスタ201の浮遊ゲート112の電位は、空乏層などの影響を無視すれば、その全体でほぼ一様となる。
Therefore, although the floating
図2(B)では、電荷トラップ層121の、互いに対向する1組の側面が、S1,S2で示されている。一方、図2(D)及び図2(E)では、電荷トラップ層121の、互いに対向するもう1組の側面が、S3,S4で示されている。側面S1及びS2は、X方向に垂直な側面となっており、X方向を向いており、側面S3及びS4は、Y方向に垂直な側面となっており、Y方向を向いている。
In FIG. 2B, a pair of side surfaces of the
本実施形態では、上述のように、電荷トラップ層121は、X方向に伸びる棒状の形状を有しており、浮遊ゲート112は、電荷トラップ層121の周囲を取り囲むよう、X方向に伸びる筒状の形状を有している。その結果、図2(B)〜(E)に示すように、浮遊ゲート112は、電荷トラップ層121の上面、下面、及びY方向に垂直な1組の側面S3,S4を覆っている。一方、側面S1及びS2は、図2(B)に示すように、浮遊ゲート112には覆われておらず、セルトランジスタ201の側方に設けられた絶縁膜(層間絶縁膜132)に接している。
In the present embodiment, as described above, the
ここで、直接トンネル膜とFNトンネル膜について説明する。 Here, the direct tunnel film and the FN tunnel film will be described.
図3は、直接トンネル膜とFNトンネル膜について説明するための概念図である。図3における横方向は、絶縁膜の厚さ方向を表し、図3における縦方向は、絶縁膜の内部及び外部における電位の高さ方向を表す。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the direct tunnel film and the FN tunnel film. The horizontal direction in FIG. 3 represents the thickness direction of the insulating film, and the vertical direction in FIG. 3 represents the height direction of the potential inside and outside the insulating film.
図3(A)には、膜厚の薄い絶縁膜が示されている。図3(A)に示す絶縁膜は、直接トンネル膜に相当する。直接トンネル膜とは、直接トンネリングによる電荷の透過が支配的となる厚さを有する絶縁膜である。直接トンネル膜の近傍に位置する電荷は、矢印Aで示すように、ある確率で直接トンネリングを起こし、直接トンネル膜を透過する。 FIG. 3A shows a thin insulating film. The insulating film illustrated in FIG. 3A directly corresponds to a tunnel film. The direct tunnel film is an insulating film having a thickness in which charge transmission by direct tunneling is dominant. As indicated by an arrow A, the charges located in the vicinity of the direct tunnel film cause direct tunneling with a certain probability and directly pass through the tunnel film.
一方、図3(B)には、膜厚の厚い絶縁膜が示されている。図3(B)に示す絶縁膜は、FNトンネル膜に相当する。FNトンネル膜とは、上述の通り、FNトンネリングによる電荷の透過が支配的となる厚さを有する絶縁膜である。FNトンネル膜の近傍に位置する電荷が、直接トンネリングによりFNトンネル膜を透過する確率は低い。しかしながら、FNトンネル膜に電界を印加すると、FNトンネル膜のポテンシャル障壁が傾き、障壁が薄くなる。これにより、FNトンネル膜の近傍に位置する電荷は、矢印Bで示すように、FNトンネリングを起こし、FNトンネル膜を透過するようになる。 On the other hand, FIG. 3B shows a thick insulating film. The insulating film illustrated in FIG. 3B corresponds to an FN tunnel film. As described above, the FN tunnel film is an insulating film having a thickness in which charge transmission by FN tunneling is dominant. There is a low probability that charges located in the vicinity of the FN tunnel film pass through the FN tunnel film by direct tunneling. However, when an electric field is applied to the FN tunnel film, the potential barrier of the FN tunnel film is inclined and the barrier becomes thin. As a result, the charges located near the FN tunnel film cause FN tunneling and pass through the FN tunnel film as indicated by an arrow B.
図4は、直接トンネル電流とFNトンネル電流の実測値を示したグラフである。図4における横軸は、n+polyによるnMOSFETに印加するゲート電圧[V]を表し、図4における縦軸は、当該nMOSFETにおけるゲート電流の電流密度[μA/cm2]を表す。 FIG. 4 is a graph showing measured values of the direct tunnel current and the FN tunnel current. The horizontal axis in FIG. 4 represents the gate voltage [V] applied to the nMOSFET by n + poly, and the vertical axis in FIG. 4 represents the current density [μA / cm 2 ] of the gate current in the nMOSFET.
図4には、nMOSFETのゲート絶縁膜(TOX膜(トンネル絶縁膜))の実効膜厚が2.58nm、3.65nm、4.55nm、5.70nmの場合に関し、直接トンネル電流とFNトンネル電流とを含むゲート電流の実測値と、FNトンネル電流の理論値が示されている。 FIG. 4 shows the direct tunnel current and the FN tunnel current when the effective thickness of the gate insulating film (TOX film (tunnel insulating film)) of the nMOSFET is 2.58 nm, 3.65 nm, 4.55 nm, and 5.70 nm. And the theoretical value of the FN tunnel current is shown.
図4によれば、TOX膜の実効膜厚が3.65nm、4.55nm、5.70nmの場合には、ゲート電流は、ゲート電流が流れ始めるゲート電圧以上のほぼ全ゲート電圧領域において、FNトンネル電流におおむね一致している。一方、TOX膜の実効膜厚が2.58nmの場合には、ゲート電流は、上記ゲート電圧領域における所定の電圧以上の領域内に限り、FNトンネル電流に一致している。 According to FIG. 4, when the effective film thickness of the TOX film is 3.65 nm, 4.55 nm, and 5.70 nm, the gate current is almost equal to the FN in the entire gate voltage region above the gate voltage at which the gate current starts to flow. It almost matches the tunnel current. On the other hand, when the effective film thickness of the TOX film is 2.58 nm, the gate current coincides with the FN tunnel current only in a region having a predetermined voltage or higher in the gate voltage region.
このことから、実効膜厚がおおむね3nm以上の絶縁膜では、FNトンネリングによる電荷の透過が支配的となることが解る。よって、実効膜厚が3nm以上の絶縁膜は、FNトンネル膜とみなすことができる。よって、本実施形態では、ゲート絶縁膜111の実効膜厚を、3nm以上に設定する。これにより、ゲート絶縁膜111は、FNトンネル膜となる。
From this, it can be seen that in an insulating film having an effective film thickness of about 3 nm or more, charge transmission by FN tunneling is dominant. Therefore, an insulating film having an effective film thickness of 3 nm or more can be regarded as an FN tunnel film. Therefore, in this embodiment, the effective film thickness of the
なお、図4に示すグラフの詳細については、「A. Gupta et al., IEEE Trans. Electron Device Lett. 18 (1977) 580.」を参照されたい。 For details of the graph shown in FIG. 4, refer to “A. Gupta et al., IEEE Trans. Electron Device Lett. 18 (1977) 580.”.
以上のように、本実施形態では、浮遊ゲート112に上下を挟まれ周囲を取り囲まれるよう、各セルトランジスタ201に電荷トラップ層121を設ける。これにより、各セルトランジスタ201の電荷蓄積層が、浮遊ゲート112及び電荷トラップ層121で構成される。これにより、各セルトランジスタ201の電荷蓄積層が浮遊ゲート112のみで構成される場合と比べ、電荷蓄積層内のキャリア保持が安定し、セルトランジスタ201の電荷保持特性(リテンション特性)が改善される。更には、電荷蓄積層内により多くのキャリアを捕獲することが可能となり、セルトランジスタ201の書き込み特性が改善される。
As described above, in this embodiment, the
よって、本実施形態によれば、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a semiconductor memory device having excellent writing characteristics and data retention characteristics.
以下、本発明の第2〜第13実施形態について説明する。これらの実施形態は、第1実施形態の変形例であり、これらの実施形態については、第1実施形態との相違点を中心に説明する。 Hereinafter, second to thirteenth embodiments of the present invention will be described. These embodiments are modifications of the first embodiment, and these embodiments will be described with a focus on differences from the first embodiment.
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態の半導体記憶装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device of the second embodiment.
第1実施形態では、図2(D)及び(E)に示すように、素子分離絶縁膜133の上面の高さが、浮遊ゲート112の上面の高さと等しくなっている。その結果、素子分離絶縁膜133上におけるゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114の下面の高さがそれぞれ、浮遊ゲート112上におけるゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114の下面の高さと等しくなっている。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2D and 2E, the height of the upper surface of the element
一方、第2実施形態では、図5(D)及び(E)に示すように、素子分離絶縁膜133の上面の高さが、浮遊ゲート112の上面の高さよりも低くなっている。その結果、素子分離絶縁膜133上におけるゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114の下面の高さがそれぞれ、浮遊ゲート112上におけるゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114の下面の高さよりも低くなっており、ゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114が、Y方向に隣接するセルトランジスタ201間に落とし込まれている。これにより、第2実施形態では、第1実施形態に比べ、浮遊ゲート112と制御ゲート114との容量結合が大きくなっている。
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIGS. 5D and 5E, the height of the upper surface of the element
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。 According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to realize a semiconductor memory device having excellent write characteristics and data retention characteristics.
また、第2実施形態によれば、ゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114をセルトランジスタ201間に落とし込むことで、浮遊ゲート112と制御ゲート114との容量結合を増大させることが可能となる。
Further, according to the second embodiment, the capacitive coupling between the floating
なお、第2実施形態の上記落とし込み構造は、後述の第3実施形態や第4実施形態にも適用可能である。 Note that the dropping structure of the second embodiment can also be applied to third and fourth embodiments described later.
(第3実施形態)
図6は、第3実施形態の半導体記憶装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device of the third embodiment.
第1実施形態では、図2(B)〜(E)に示すように、浮遊ゲート112が、電荷トラップ層121の上面、下面、及びY方向に垂直な1組の側面S3,S4を覆っている。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2B to 2E, the floating
これに対し、第3実施形態では、図6(B)〜(E)に示すように、浮遊ゲート112が、電荷トラップ層121の上面と、下面と、X方向に垂直な1組の側面S1,S2と、Y方向に垂直な1組の側面S3,S4とを覆っている。即ち、浮遊ゲート112は、電荷トラップ層121の全表面を覆っている。これにより、第3実施形態では、第1実施形態と同様、セルトランジスタ201の電荷保持特性及び書き込み特性が改善される。
In contrast, in the third embodiment, as shown in FIGS. 6B to 6E, the floating
よって、第3実施形態によれば、第1実施形態と同様、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。 Therefore, according to the third embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to realize a semiconductor memory device having excellent write characteristics and data retention characteristics.
なお、第1実施形態と第3実施形態とを比較すると、第1実施形態のセルトランジスタ201には、後述するように、第3実施形態のセルトランジスタ201よりも製造が容易という利点がある。
When comparing the first embodiment and the third embodiment, the
(第4実施形態)
図7は、第4実施形態の半導体記憶装置の構成を示す平面図及び側方断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a plan view and a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device of the fourth embodiment.
第1実施形態では、図2(B)〜(E)に示すように、電荷トラップ層121は、X方向に伸びる棒状の形状を有しており、浮遊ゲート112は、電荷トラップ層121の周囲を取り囲むよう、X方向に伸びる筒状の形状を有している。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2B to 2E, the
これに対し、第4実施形態では、図7(B)〜(E)に示すように、電荷トラップ層121は、Y方向に伸びる棒状の形状を有しており、浮遊ゲート112は、電荷トラップ層121の周囲を取り囲むよう、Y方向に伸びる筒状の形状を有している。その結果、図7(B)〜(E)に示すように、浮遊ゲート112は、電荷トラップ層121の上面、下面、及びX方向に垂直な1組の側面S1,S2を覆っている。一方、側面S3及びS4は、図7(D)に示すように、浮遊ゲート112には覆われておらず、セルトランジスタ201の側方に設けられた絶縁膜(素子分離絶縁膜133)に接している。これにより、第4実施形態では、第1実施形態と同様、セルトランジスタ201の電荷保持特性及び書き込み特性が改善される。
On the other hand, in the fourth embodiment, as shown in FIGS. 7B to 7E, the
よって、第4実施形態によれば、第1実施形態と同様、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。 Therefore, according to the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to realize a semiconductor memory device having excellent write characteristics and data retention characteristics.
なお、第1、第3、第4実施形態を比較すると、第1及び第4実施形態のセルトランジスタ201には、後述するように、第3実施形態のセルトランジスタ201よりも製造が容易という利点がある。また、第1実施形態のセルトランジスタ201には、後述するように、第4実施形態のセルトランジスタ201よりも製造が容易という利点がある。
When comparing the first, third, and fourth embodiments, the
(第5実施形態)
図8及び図9は、第5実施形態の半導体記憶装置の製造方法を示す側方断面図である。第5実施形態では、図2に示す半導体記憶装置を製造する方法の一例を説明する。
(Fifth embodiment)
8 and 9 are side sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor memory device of the fifth embodiment. In the fifth embodiment, an example of a method for manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. 2 will be described.
まず、図8(A)に示すように、基板101上に、セルトランジスタ201のゲート絶縁膜111の材料となるゲート絶縁材301を形成する。次に、ゲート絶縁材301上に、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112の材料となる第1の浮遊ゲート材302Aを形成する(図8(A))。
First, as illustrated in FIG. 8A, a
次に、第1の浮遊ゲート材302A上に、セルトランジスタ201の電荷トラップ層121の材料となる電荷トラップ材311を形成する(図8(A))。次に、電荷トラップ材311上に、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112の材料となる第2の浮遊ゲート材302Bを形成する(図8(A))。
Next, a
本実施形態では、第1及び第2の浮遊ゲート材302A,Bは、リンをドープしたポリシリコンとするが、その他の半導体や導電体としても構わない。また、電荷トラップ材311としては、過剰にシリコンを含むシリコン窒化膜など、電子や正孔を捕獲する効果のある任意の物質を採用可能である。
In the present embodiment, the first and second floating
次に、図8(A)に示すように、第2の浮遊ゲート材302B上にマスク層321を堆積する。
Next, as shown in FIG. 8A, a
マスク層321の材料は、第1の浮遊ゲート材302A、電荷トラップ材311、第2の浮遊ゲート材302Bのエッチング加工時に剥離されにくい物質である必要があるが、当該材料は、エッチング加工時に用いるRIE(Reactive Ion Etching)の諸条件を加味し適切な材料を選べばよい。本実施形態では、マスク層321の材料は、シリコン酸化膜とする。
The material of the
次に、マスク層321上にレジスト膜を堆積し、リソグラフィにより当該レジスト膜のパターニングを行う。次に、当該レジスト膜を利用したRIEにより、マスク層321、第2の浮遊ゲート材302B、電荷トラップ材311、及び第1の浮遊ゲート材302Aのエッチング加工を行う(図8(B))。次に、上記レジスト膜を除去する。
Next, a resist film is deposited on the
上記エッチング加工により、マスク層321、第2の浮遊ゲート材302B、電荷トラップ材311、及び第1の浮遊ゲート材302Aを貫通し、X方向に伸びる複数の溝T1が形成される(図8(B))。溝T1内には、マスク層321、第2の浮遊ゲート材302B、電荷トラップ材311、及び第1の浮遊ゲート材302Aの側面が露出する(図8(B))。
By the etching process, a plurality of trenches T 1 extending in the X direction through the
次に、図8(C)に示すように、等方性エッチングにより、電荷トラップ材311の上記側面から、電荷トラップ材311のエッチング加工を行う。これにより、電荷トラップ材311の一部が除去され、電荷トラップ材311の側面に空洞C1が形成される。
Next, as shown in FIG. 8C, the
次に、図9(A)に示すように、浮遊ゲート112の材料となる第3の浮遊ゲート材302Cの選択堆積を行い、空洞C1に、第3の浮遊ゲート材302Cを埋め込む。これにより、第1の浮遊ゲート材302Aと第2の浮遊ゲート材302Bが、第3の浮遊ゲート材302Cにより接続される。
Next, as shown in FIG. 9 (A), it performs a selective deposition of the third floating
本実施形態では、第3の浮遊ゲート材302Cは、第1の浮遊ゲート材302Aと第2の浮遊ゲート材302Bとを電気的に接続すべく、リンをドープしたポリシリコンとするが、その他の半導体や導電体としても構わない。第3の浮遊ゲート材302Cは例えば、不純物をドープしないポリシリコンとし、第1及び第2の浮遊ゲート材302A,Bから第3の浮遊ゲート材302Cに不純物を拡散させることで、第3の浮遊ゲート材302Cに不純物をドープしてもよい。
In this embodiment, the third floating
次に、図9(B)に示すように、マスク層321を利用したRIEにより、溝T1の底部のゲート絶縁材301と、基板101の一部のエッチング加工を行う。これにより、溝T1が、素子分離絶縁膜133(図2)の形成用の素子分離溝に加工される。また、このエッチング加工により、図9(B)に示すように、第3の浮遊ゲート材302Cにおける、溝T1に突き出た部分が除去され、第3の浮遊ゲート材302Cの形状が整えられる。
Next, as shown in FIG. 9B, the
次に、図9(C)に示すように、溝T1を、シリコン酸化膜等の適当な絶縁膜で埋め込む。これにより、基板101上に素子分離絶縁膜133が形成される(図9(C))。
Next, as shown in FIG. 9C, the trench T 1 is filled with an appropriate insulating film such as a silicon oxide film. Thus, an element
本実施形態ではその後、マスク層321を除去し、必要に応じて素子分離絶縁膜133の上面の高さを調整する。更には、第2の浮遊ゲート材302B及び素子分離絶縁膜133上に、セルトランジスタ201のゲート間絶縁膜113(図2)の材料となるゲート間絶縁材と、セルトランジスタ201の制御ゲート114(図2)の材料となる制御ゲート材とを順に形成する。更には、制御ゲート材、ゲート間絶縁材、第2の浮遊ゲート材302B、電荷トラップ材311、第1の浮遊ゲート材302A、及びゲート電極材301のエッチング加工を行い、基板101上にセルトランジスタ201を形成する。このようにして、図2に示す半導体記憶装置が製造される。
In this embodiment, thereafter, the
以上のように、本実施形態では、基板101上に第1の浮遊ゲート材302A、電荷トラップ材311、及び第2の浮遊ゲート材302Bを順に形成し、電荷トラップ材311の側面に空洞C1を形成し、空洞C1内に第3の浮遊ゲート材302Cを埋め込む。これにより、浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造が実現される。よって、本実施形態によれば、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the first floating
(第6実施形態)
図10及び図11は、第6実施形態の半導体記憶装置の製造方法を示す側方断面図である。第6実施形態では、図2に示す半導体記憶装置を製造する方法の別の例を説明する。
(Sixth embodiment)
10 and 11 are side sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor memory device according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, another example of a method for manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. 2 will be described.
第6実施形態の図10(A)から図11(C)に示す工程は、それぞれ第5実施形態の図8(A)から図9(C)に示す工程と同様に行われる。ただし、第5実施形態の図9(A)の工程では、第3の浮遊ゲート材302Cを選択堆積で形成するのに対し、第6実施形態の図11(A)の工程では、第3の浮遊ゲート材302Cを等方的なデポジッションにより形成する。よって、第5実施形態では、第3の浮遊ゲート材302Cは、第1及び第2の浮遊ゲート材302A,Bの表面のみに形成されるのに対し、第6実施形態では、第3の浮遊ゲート材302Cは、基板101の全面を覆うように形成される。
The processes shown in FIGS. 10A to 11C of the sixth embodiment are performed in the same manner as the processes shown in FIGS. 8A to 9C of the fifth embodiment, respectively. However, in the process of FIG. 9A of the fifth embodiment, the third floating
そして、第6実施形態では、図11(B)の工程におけるエッチング加工により、第3の浮遊ゲート材302Cにおける、空洞C1の外部の余分な部分を除去し、第3の浮遊ゲート材302Cの形状を整える。
In the sixth embodiment, by the etching process in the step of FIG. 11B, an extra portion outside the cavity C 1 in the third floating
以上のように、本実施形態では、第5実施形態と同様、基板101上に第1の浮遊ゲート材302A、電荷トラップ材311、及び第2の浮遊ゲート材302Bを順に形成し、電荷トラップ材311の側面に空洞C1を形成し、空洞C1内に第3の浮遊ゲート材302Cを埋め込む。これにより、浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造が実現される。よって、本実施形態によれば、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。
As described above, in this embodiment, as in the fifth embodiment, the first floating
なお、第5実施形態の選択堆積には、浮遊ゲート112の形状の制御が容易という利点がある。一方、第6実施形態の等方的なデポジッションには、第3の浮遊ゲート材302Cへの不純物のドープが容易という利点がある。
The selective deposition of the fifth embodiment has an advantage that the shape of the floating
(第7実施形態)
図12及び図13は、第7実施形態の半導体記憶装置の製造方法を示す側方断面図である。第7実施形態では、図5に示す半導体記憶装置を製造する方法の一例を説明する。図5では、ゲート間絶縁間113及び制御ゲート114が、セルトランジスタ201間に落とし込まれている。
(Seventh embodiment)
12 and 13 are side sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor memory device of the seventh embodiment. In the seventh embodiment, an example of a method for manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. 5 will be described. In FIG. 5, the
本実施形態ではまず、図12(A)及び(B)の工程を、図8(A)から図9(C)の工程(又は図10(A)から図11(C)の工程)と同様に行う。 In this embodiment, first, the processes of FIGS. 12A and 12B are the same as the processes of FIGS. 8A to 9C (or the processes of FIGS. 10A to 11C). To do.
次に、図12(C)に示すように、マスク層321を除去すると共に、素子分離絶縁膜133の落とし込みを行う。これにより、素子分離絶縁膜133の上面SAの高さが、第2の浮遊ゲート材302Bの上面SBの高さよりも低くなる。
Next, as shown in FIG. 12C, the
次に、図13(A)に示すように、第2の浮遊ゲート材302B及び素子分離絶縁膜133上に、セルトランジスタ201のゲート間絶縁膜113の材料となるゲート間絶縁材303を形成する。これにより、ゲート間絶縁材303が、セルトランジスタ201間に落とし込まれる。
Next, as shown in FIG. 13A, an inter-gate
次に、図13(B)に示すように、ゲート間絶縁材303上に、セルトランジスタ201の制御ゲート114の材料となる制御ゲート材304を形成する。これにより、制御ゲート材304が、セルトランジスタ201間に落とし込まれる。
Next, as illustrated in FIG. 13B, a
本実施形態ではその後、制御ゲート材304、ゲート間絶縁材303、第2の浮遊ゲート材302B、電荷トラップ材311、第1の浮遊ゲート材302A、及びゲート電極材301のエッチング加工を行い、基板101上にセルトランジスタ201を形成する。このようにして、図5に示す半導体記憶装置が製造される。
In this embodiment, thereafter, the
以上のように、本実施形態では、第5実施形態と同様、基板101上に第1の浮遊ゲート材302A、電荷トラップ材311、及び第2の浮遊ゲート材302Bを順に形成し、電荷トラップ材311の側面に空洞C1を形成し、空洞C1内に第3の浮遊ゲート材302Cを埋め込む。これにより、浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造が実現される。よって、本実施形態によれば、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。
As described above, in this embodiment, as in the fifth embodiment, the first floating
また、本実施形態によれば、ゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114をセルトランジスタ201間に落とし込むことで、浮遊ゲート112と制御ゲート114との容量結合を増大させることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the capacitive coupling between the floating
(第8実施形態)
図14から図17は、第8実施形態の半導体記憶装置の製造方法を示す側方断面図である。第8実施形態では、図6に示す半導体記憶装置を製造する方法の一例を説明する。
(Eighth embodiment)
14 to 17 are side sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the eighth embodiment. In the eighth embodiment, an example of a method for manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. 6 will be described.
本実施形態ではまず、第7実施形態と同様に、図12(A)から図13(B)の工程を行う。図14(A)には、図13(B)の工程が行われた半導体記憶装置のAA断面が示されている。また、図14(B)には、図14(A)に示すQ線上における半導体記憶装置のGC断面が示されている。 In the present embodiment, first, similarly to the seventh embodiment, the processes of FIGS. 12A to 13B are performed. FIG. 14A shows an AA cross section of the semiconductor memory device in which the step of FIG. 13B is performed. FIG. 14B shows a GC cross section of the semiconductor memory device on the Q line shown in FIG.
本実施形態では次に、図14(C)に示すように、制御ゲート材304上にマスク層322を堆積する。
In the present embodiment, next, as shown in FIG. 14C, a
次に、マスク層322上にレジスト膜を堆積し、リソグラフィにより当該レジスト膜のパターニングを行う。次に、当該レジスト膜を利用したRIEにより、マスク層322及び制御ゲート材304のエッチング加工を行う(図14(C))。この際、第2の浮遊ゲート材302Bが露出しなければ、ゲート間絶縁材303の一部が削られても構わない。
Next, a resist film is deposited on the
上記エッチング加工により、マスク層322及び制御ゲート材304を貫通し、Y方向に伸びる複数の溝T2が形成される(図14(C))。溝T2内には、マスク層322及び制御ゲート材304の側面が露出する(図14(C))。
By the etching process, a plurality of trenches T 2 that penetrate the
次に、図15(A)に示すように、マスク層322及び制御ゲート材304の上記側面に、側壁膜331を形成する。
Next, as shown in FIG. 15A, a
マスク層322及び側壁膜331の材料は、制御ゲート材304やゲート間絶縁材303等のエッチング加工時に耐性のあるものであれば、任意の材料を採用可能であるが、本実施形態では、これらの材料として、シリコン酸化膜を採用する。
Any material can be used for the
次に、図15(B)に示すように、マスク層322及び側壁膜331を利用したRIEにより、溝T2の底部のゲート間絶縁材303、第2の浮遊ゲート材302B、電荷トラップ材311、及び第1の浮遊ゲート材302Aのエッチング加工を行う。当該エッチング加工により、溝T2内には、ゲート間絶縁材303、第2の浮遊ゲート材302B、電荷トラップ材311、及び第1の浮遊ゲート材302Aの側面が露出する(図15(B))。
Next, as shown in FIG. 15 (B), by RIE using the
次に、図15(C)に示すように、等方性エッチングにより、電荷トラップ材311の上記側面から、電荷トラップ材311のエッチング加工を行う。これにより、電荷トラップ材311の一部が除去され、電荷トラップ材311の側面に空洞C2が形成される。
Next, as shown in FIG. 15C, the
次に、図16(A)に示すように、浮遊ゲート112の材料となる第4の浮遊ゲート材302Dの選択堆積を行い、空洞C2に、第4の浮遊ゲート材302Dを埋め込む。これにより、第1の浮遊ゲート材302Aと第2の浮遊ゲート材302Bが、第3及び第4の浮遊ゲート材302C,Dにより接続される。なお、第4の浮遊ゲート材302Dは、選択堆積の代わりに等方的なデポジッションで形成しても構わない。
Next, as shown in FIG. 16 (A), it performs a selective deposition of the fourth floating
本実施形態では、第4の浮遊ゲート材302Dは、第1の浮遊ゲート材302Aと第2の浮遊ゲート材302Bとを電気的に接続すべく、リンをドープしたポリシリコンとするが、その他の半導体や導電体としても構わない。第4の浮遊ゲート材302Dは例えば、不純物をドープしないポリシリコンとし、第1及び第2の浮遊ゲート材302A,Bから第4の浮遊ゲート材302Dに不純物を拡散させることで、第4の浮遊ゲート材302Dに不純物をドープしてもよい。
In this embodiment, the fourth floating
次に、図16(B)に示すように、側壁膜331を除去する。次に、図17(A)に示すように、マスク層322を利用したRIEにより、溝T2に突き出たゲート間絶縁材303、及び第1、第2、第4の浮遊ゲート材302A,B,Dのエッチング加工を行う。これにより、ゲート間絶縁材303、及び第1、第2、第4の浮遊ゲート材302A,B,Dの形状が整えられ、溝T2が図17(A)に示す形状に加工される。次に、図17(B)に示すように、マスク層322を除去する。
Next, as shown in FIG. 16B, the
本実施形態ではその後、セルトランジスタ201の側壁絶縁膜や、図6に示す拡散層131及び層間絶縁膜132が形成される。このようにして、図6に示す半導体記憶装置が製造される。
In this embodiment, the sidewall insulating film of the
以上のように、本実施形態では、基板101上に第1の浮遊ゲート材302A、電荷トラップ材311、及び第2の浮遊ゲート材302Bを順に形成し、電荷トラップ材311の側面に空洞C1,C2を形成し、空洞C1,C2内にそれぞれ第3及び第4の浮遊ゲート材302C,Dを埋め込む。これにより、浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の全表面を覆う構造が実現される。よって、本実施形態によれば、書き込み特性及びデータ保持特性に優れた半導体記憶装置を実現することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the first floating
なお、第5から第7実施形態では、空洞C1が、本発明の半導体記憶装置の製造方法における空洞に相当し、第3の浮遊ゲート材302Cが、本発明の半導体記憶装置の製造方法における第3の浮遊ゲート材に相当する。
In the fifth to seventh embodiments, the cavity C 1 corresponds to a cavity in the method for manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, and the third floating
これに対し、第8実施形態では、空洞C1,C2が、本発明の半導体記憶装置の製造方法における空洞に相当し、第3及び第4の浮遊ゲート材302C,Dが、本発明の半導体記憶装置の製造方法における第3の浮遊ゲート材に相当する。
On the other hand, in the eighth embodiment, the cavities C 1 and C 2 correspond to the cavities in the method of manufacturing a semiconductor memory device of the present invention, and the third and fourth floating
なお、第8実施形態では、空洞C1を形成する工程(図8(C))と、空洞C1内に第3の浮遊ゲート材302Cを埋め込む工程(図9(A))を省略しても構わない。これにより、図7に示す半導体記憶装置を製造することができる。この場合には、空洞C2が、本発明の半導体記憶装置の製造方法における空洞に相当し、第4の浮遊ゲート材302Dが、本発明の半導体記憶装置の製造方法における第3の浮遊ゲート材に相当する。
In the eighth embodiment, the step of forming the cavity C 1 (FIG. 8C) and the step of embedding the third floating
また、第8実施形態では、ゲート間絶縁材303及び制御ゲート材304が、セルトランジスタ201間に落とし込まれているが(図14(A))、ゲート間絶縁材303及び制御ゲート材304は、セルトランジスタ201間に落とし込まなくても構わない。
In the eighth embodiment, the inter-gate
(第9実施形態)
図18は、第9実施形態の半導体記憶装置の構成を示す側方断面図である。
(Ninth embodiment)
FIG. 18 is a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device according to the ninth embodiment.
図18(A)は、図1に示すI断面におけるGC断面図となっている。図18(A)には、基板101上に形成されたセルトランジスタ201及び選択トランジスタ202が示されている。
FIG. 18A is a GC cross-sectional view of the I cross section shown in FIG. FIG. 18A shows the
図18(B)及び(C)は、選択トランジスタ202の構成を示す側方断面図である。図18(B)及び(C)は、図18(A)に示すα断面及びβ断面におけるAA断面図となっている。
18B and 18C are side sectional views showing the configuration of the
選択トランジスタ202は、図18(A)〜(C)に示すように、基板101上に順に形成されたゲート絶縁膜141及びゲート電極142を含んでいる。そして、ゲート絶縁膜141は、基板101上に形成された第1絶縁膜151を含んでおり、ゲート電極142は、第1絶縁膜151上に順に形成された第1電極層152、第2絶縁膜153、及び第2電極層154を含んでいる。また、第1電極層152と第2電極層154は、第2絶縁膜153に設けられた開口部Hにより電気的に導通されている(図18(A))。
As shown in FIGS. 18A to 18C, the
図18(A)に示すように、選択トランジスタ202の第2絶縁膜153には開口部Hが設けられており、選択トランジスタ202の中央部(SG中央部)では、第2絶縁膜153が除去され、端部(SG端部)では、第2絶縁膜153が残存している。
As shown in FIG. 18A, an opening H is provided in the second
そのため、SG端部では、図18(B)に示すように、第2電極層154が、第2絶縁膜153を介して、第1電極層152及び素子分離絶縁膜133上に形成されている。一方、SG中央部では、図18(C)に示すように、第2電極層154が、第2絶縁膜153を介さずに、第1電極層152及び素子分離絶縁膜133上に形成されており、第1電極層152と第2電極層154がダイレクトに接触している。
Therefore, at the SG end portion, as shown in FIG. 18B, the
そして、選択トランジスタ202は更に、図18(A)〜(C)に示すように、第1電極層152に上下を挟まれ周囲を取り囲まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層155を含んでいる。
Further, as shown in FIGS. 18A to 18C, the
電荷トラップ層155は、図18(A)〜(C)に示すように、X方向に伸びる棒状の形状を有しており、第1電極層152は、電荷トラップ層155の周囲を取り囲むよう、X方向に伸びる筒状の形状を有している。図18(B)及び(C)には、これら棒及び筒の断面形状が示されている。
As shown in FIGS. 18A to 18C, the
よって、各選択トランジスタ202の第1電極層152は、図18(A)を見ると上層部と下層部に分断されているように見えるものの、実際には、図18(B)及び(C)に示す側壁部により、上層部と下層部が連結されている。よって、各選択トランジスタ202の第1及び第2電極層152,154は、その全体が一続きの部材で形成されている。これにより、各選択トランジスタ202の第1及び第2電極層152,154の電位は、空乏層などの影響を無視すれば、その全体でほぼ一様となる。図18(B)及び(C)では、電荷トラップ層155の、互いに対向する1組の側面が、S5及びS6で示されている。
Therefore, although the
本実施形態では、上述のように、電荷トラップ層155は、X方向に伸びる棒状の形状を有しており、第1電極層152は、電荷トラップ層155の周囲を取り囲むよう、X方向に伸びる筒状の形状を有している。その結果、図18(A)〜(C)に示すように、第1電極層152は、電荷トラップ層155の上面、下面、及びY方向に垂直な1組の側面S5及びS6を覆っている。
In the present embodiment, as described above, the
以上のように、本実施形態では、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲んでいるのと同様、選択トランジスタ202の第1電極層152が電荷トラップ層155の上下を挟み周囲を取り囲んでいる。
As described above, in the present embodiment, the
このようなセルトランジスタ201及び選択トランジスタ202の構造は、第1絶縁膜151、第1電極層152、第2絶縁膜153、第2電極層154、電荷トラップ層155がそれぞれ、ゲート絶縁膜111、浮遊ゲート112、ゲート間絶縁膜113、制御ゲート114、電荷トラップ層114と同じ材料層から形成されることに起因する。
Such a structure of the
即ち、第1絶縁膜151は、ゲート絶縁膜111及び第1絶縁膜151を形成するための共通の絶縁材層を基板101上に形成し、当該絶縁材層をエッチングによりゲート絶縁膜111及び第1絶縁膜151に加工することで形成され、第1電極層152、第2絶縁膜153、第2電極層154、及び電荷トラップ層155も同様に形成される。
That is, the first insulating
その結果、第1絶縁膜151、第1電極層152、第2絶縁膜153、第2電極層154、及び電荷トラップ層155の厚さはそれぞれ、ゲート絶縁膜111、浮遊ゲート112、ゲート間絶縁膜113、制御ゲート114、及び電荷トラップ層121の厚さと等しくなっている。なお、浮遊ゲート112の厚さは、ゲート絶縁膜111の上面からゲート間絶縁膜113の下面までの幅を意味し、第1電極層152の厚さは、第1絶縁膜151の上面から第2絶縁膜153の下面までの幅を意味する。
As a result, the thicknesses of the first insulating
このように、本実施形態では、選択トランジスタ202の第1電極層152が電荷トラップ層155の上下を挟み周囲を取り囲んでいる。一方、本実施形態では、選択トランジスタ202に電荷トラップ層155を設けないことも考えられる。しかしながら、この場合には、電荷トラップ層155の除去工程が必要となり、半導体記憶装置の製造工程が複雑化することや、電荷トラップ層155の除去により、選択トランジスタ202を構成する材料の膜質が悪化することが問題となる。また、第1電極層152を、浮遊ゲート絶縁膜112と異なる材料層から形成することも考えられるが、この場合でも同様に、半導体記憶装置の製造工程が複雑化すること等が問題となる。
Thus, in the present embodiment, the
一方、本実施形態によれば、これらの問題を回避できるため、特性の良好な選択トランジスタ202を容易に製造することが可能となる。
On the other hand, according to the present embodiment, since these problems can be avoided, it is possible to easily manufacture the
特に、本実施形態では、第1絶縁膜151、第1電極層152、第2絶縁膜153、第2電極層154、及び電荷トラップ層155をそれぞれ、ゲート絶縁膜111、浮遊ゲート112、ゲート間絶縁膜113、制御ゲート114、及び電荷トラップ層121と同じ材料層から形成するため、セルトランジスタ201の製造工程と選択トランジスタ202の製造工程の大部分が共通化される。これにより、本実施形態では、比較的少ない製造工程数でセルトランジスタ201及び選択トランジスタ202を安価に製造することが可能となる。
In particular, in this embodiment, the first insulating
以上のように、本実施形態によれば、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しつつ、選択トランジスタ202の特性を良好にし且つ製造を容易にすることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the floating
なお、第5実施形態(図8及び図9)の半導体記憶装置の製造方法では、第1絶縁膜151、第1電極層152、第2絶縁膜153、第2電極層154、及び電荷トラップ層155はそれぞれ、ゲート絶縁材301、浮遊ゲート材302(302A〜C)、ゲート間絶縁材303、制御ゲート材304、及び電荷トラップ材311から形成される。これは、第6〜第8実施形態でも同様である。ただし、第8実施形態では、第1電極層152は、第1〜第4の浮遊ゲート材302A〜Dから形成される。
In the method of manufacturing the semiconductor memory device of the fifth embodiment (FIGS. 8 and 9), the first insulating
また、選択トランジスタ202は、第5から第8実施形態で説明したセルトランジスタ201の作製方法と同様の方法で作製可能である。ただし、選択トランジスタ202を作製する際には、ゲート間絶縁材303の形成工程と制御ゲート材304の形成工程との間に、ゲート間絶縁材303に開口部Hを形成する必要がある。開口部Hは、ゲート間絶縁材303上に制御ゲート材304の下位層を形成し、ゲート間絶縁材303及び上記下位層を貫通する開口部Hを形成し、開口部が形成された上記下位層上に制御ゲート材304の上位層を形成することで形成しても構わない。
The
以上のように、本実施形態では、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲んでいるのと同様、選択トランジスタ202の第1電極層152が電荷トラップ層155の上下を挟み周囲を取り囲んでいる。これにより、セルトランジスタ201の製造工程と選択トランジスタ202の製造工程の多くを共通化することが可能となる。よって、本実施形態によれば、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しつつ、選択トランジスタ202の特性を良好にし且つ製造を容易にすることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、選択トランジスタ202の第1電極層152が電荷トラップ層155の上下を挟み周囲を取り囲む構造は、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しない場合にも採用可能である。
Note that the structure in which the
また、第1電極層152は、第4実施形態の浮遊ゲート112と同様、電荷トラップ層155の上面、下面、及びX方向に垂直な1組の側面を覆っていてもよい。
The
また、第1電極層152は、第3実施形態の浮遊ゲート112と同様、電荷トラップ層155の上面、下面、及び互いに対向する2組の側面を覆っていてもよい。
The
また、第2絶縁膜153及び第2電極層154は、第2実施形態のゲート間絶縁膜113及び制御ゲート114と同様、選択トランジスタ202間に落とし込まれていても構わない。
Further, the second
(第10実施形態)
図19は、第10実施形態の半導体記憶装置の構成を示す側方断面図である。
(10th Embodiment)
FIG. 19 is a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device according to the tenth embodiment.
第9実施形態では、図18(A)に示すように、開口部Hは、第2絶縁膜153を貫通するよう形成され、その底部が第1電極層152の上層部で形成されている。
In the ninth embodiment, as shown in FIG. 18A, the opening H is formed so as to penetrate the second
これに対し、第10実施形態では、図19(A)に示すように、開口部Hは、第2絶縁膜153及び第1電極層152の上層部を貫通するよう形成され、その底部が電荷トラップ層155及び第1電極層152の側壁部で形成されている。よって、図19(B)では、第1電極層152が電荷トラップ155の上下を挟み周囲を取り囲んでいるのに対し、図19(C)では、第1電極層152が電荷トラップ層155の下面及び側面のみを覆っている。
On the other hand, in the tenth embodiment, as shown in FIG. 19A, the opening H is formed so as to penetrate the upper layer portion of the second
第10実施形態には、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして開口部Hを形成できるという利点がある。
The tenth embodiment has an advantage that the opening H can be formed using the
第10実施形態では、第9実施形態と同様に、選択トランジスタ202の第1電極層152が電荷トラップ層155の上下を挟み周囲を取り囲んでいる。これにより、セルトランジスタ201の製造工程と選択トランジスタ202の製造工程の多くを共通化することが可能となる。よって、第10実施形態によれば、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しつつ、選択トランジスタ202の特性を良好にし且つ製造を容易にすることが可能となる。
In the tenth embodiment, as in the ninth embodiment, the
また、第10実施形態では、開口部Hを形成する際に、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして利用することが可能となる。
In the tenth embodiment, when the opening H is formed, the
(第11実施形態)
図20は、第11実施形態の半導体記憶装置の構成を示す側方断面図である。
(Eleventh embodiment)
FIG. 20 is a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device according to the eleventh embodiment.
第11実施形態では、図20(A)に示すように、開口部Hは、第2絶縁膜153、第1電極層152の上層部、及び電荷トラップ層155を貫通するよう形成され、その底部が第1電極層152の下層部で形成されている。よって、図20(B)では、第1電極層152が電荷トラップ155の上下を挟み周囲を取り囲んでいるのに対し、図20(C)では、第1電極層152の下層部と第2電極層154がダイレクトに接触している。
In the eleventh embodiment, as shown in FIG. 20A, the opening H is formed so as to penetrate the second
第11実施形態には、第10実施形態と同様、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして開口部Hを形成できるという利点がある。第11実施形態では、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして開口部Hを形成した後、開口部Hの底部の電荷トラップ層155を除去し、開口部Hの内部に第1電極層152の下層部を露出させる。
As in the tenth embodiment, the eleventh embodiment has an advantage that the opening H can be formed using the
第11実施形態では、第9及び第10実施形態と同様に、選択トランジスタ202の第1電極層152が電荷トラップ層155の上下を挟み周囲を取り囲んでいる。これにより、セルトランジスタ201の製造工程と選択トランジスタ202の製造工程の多くを共通化することが可能となる。よって、第11実施形態によれば、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しつつ、選択トランジスタ202の特性を良好にし且つ製造を容易にすることが可能となる。
In the eleventh embodiment, as in the ninth and tenth embodiments, the
また、第11実施形態では、第10実施形態と同様、開口部Hを形成する際に、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして利用することが可能となる。
In the eleventh embodiment, as in the tenth embodiment, the
(第12実施形態)
図21は、第12実施形態の半導体記憶装置の構成を示す側方断面図である。
(Twelfth embodiment)
FIG. 21 is a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device according to the twelfth embodiment.
第12実施形態では、図21(A)に示すように、開口部Hは、第2絶縁膜153及び第1電極層152の上層部を貫通するよう形成されている。そして、第12実施形態では、図21(A)に示すように、電荷トラップ層155が完全に除去されている。よって、図21(B)では、第1電極層152が第2電極層155の上下を挟み周囲を取り囲んでおり、図21(C)では、第1電極層152の下層部と第2電極層154がダイレクトに接触している。
In the twelfth embodiment, as shown in FIG. 21A, the opening H is formed so as to penetrate the upper insulating layer of the second
第12実施形態には、第10及び第11実施形態と同様、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして開口部Hを形成できるという利点がある。第12実施形態では、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして開口部Hを形成した後、開口部Hを利用して電荷トラップ層155を完全に除去し、開口部Hの内部に第1電極層152の下層部を露出させる。
As in the tenth and eleventh embodiments, the twelfth embodiment has an advantage that the opening H can be formed using the
第12実施形態では、第9から第11実施形態とは異なり、選択トランジスタ202の電荷トラップ層155が完全に除去されてしまう。しかしながら、第12実施形態では、開口部Hが形成されるまで電荷トラップ層155が存在したことに起因して、第9から第11実施形態と同様、選択トランジスタ202の第1電極層152の厚さが、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112の厚さと等しくなっている。
In the twelfth embodiment, unlike the ninth to eleventh embodiments, the
このように、第12実施形態では、電荷トラップ層155を利用して選択トランジスタ202を製造することで、セルトランジスタ201の製造工程と選択トランジスタ202の製造工程の多くを共通化することが可能となる。よって、第12実施形態によれば、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しつつ、選択トランジスタ202の特性を良好にし且つ製造を容易にすることが可能となる。
Thus, in the twelfth embodiment, by manufacturing the
また、第12実施形態では、第10及び第11実施形態と同様、開口部Hを形成する際に、電荷トラップ層155をエッチングストッパとして利用することが可能となる。
In the twelfth embodiment, as in the tenth and eleventh embodiments, the
(第13実施形態)
図22は、第13実施形態の半導体記憶装置の構成を示す側方断面図である。
(13th Embodiment)
FIG. 22 is a side sectional view showing the configuration of the semiconductor memory device according to the thirteenth embodiment.
図22(A)には、図18(A)と同様、セルトランジスタ201及び選択トランジスタ202の構成が示されている。また、図22(B)及び(C)にはそれぞれ、周辺トランジスタであるLV(低電圧駆動)トランジスタ203及びHV(高電圧駆動)トランジスタ204の構成が示されている。
FIG. 22A shows the structure of the
LVトランジスタ203は、図22(B)に示すように、基板101上に順に形成されたゲート絶縁膜161及びゲート電極162を含んでいる。そして、LVトランジスタ203のゲート絶縁膜161は、基板101上に形成された第1絶縁膜171を含んでおり、ゲート電極162は、第1絶縁膜171上に順に形成された第1電極層172、第2絶縁膜173、及び第2電極層174を含んでいる。また、第1電極層172と第2電極層174は、第2絶縁膜173に設けられた開口部H1により電気的に導通されている(図22(B))。
As shown in FIG. 22B, the
そして、LVトランジスタ203は更に、図22(B)に示すように、第1電極層172に上下を挟まれ周囲を取り囲まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層175を含んでいる。
Further, as shown in FIG. 22B, the
選択トランジスタ202の場合と同様、電荷トラップ層175は、基板101の表面に平行な所定の方向に伸びる棒状の形状を有しており、第1電極層172は、電荷トラップ層175の周囲を取り囲むよう、上記所定の方向に伸びる筒状の形状を有している。その結果、第1電極層172は、電荷トラップ層175の上面、下面、及び互いに対向する1組の側面を覆っている。
As in the case of the
また、HVトランジスタ204は、図22(C)に示すように、基板101上に順に形成されたゲート絶縁膜181及びゲート電極182を含んでいる。そして、HVトランジスタ204のゲート絶縁膜181は、基板101上に形成された第1絶縁膜191を含んでおり、ゲート電極182は、第1絶縁膜191上に順に形成された第1電極層192、第2絶縁膜193、及び第2電極層194を含んでいる。また、第1電極層192と第2電極層194は、第2絶縁膜193に設けられた開口部H2により電気的に導通されている(図22(C))。
Further, as shown in FIG. 22C, the
そして、HVトランジスタ204は更に、図22(C)に示すように、第1電極層192に上下を挟まれ周囲を取り囲まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層195を含んでいる。
Further, as shown in FIG. 22C, the
選択トランジスタ202やLVトランジスタ203の場合と同様、電荷トラップ層195は、基板101の表面に平行な所定の方向に伸びる棒状の形状を有しており、第1電極層192は、電荷トラップ層195の周囲を取り囲むよう、上記所定の方向に伸びる筒状の形状を有している。その結果、第1電極層192は、電荷トラップ層195の上面、下面、及び互いに対向する1組の側面を覆っている。
As in the case of the
以上のように、本実施形態では、LVトランジスタ203の第1電極層172が電荷トラップ層175の上下を挟み周囲を取り囲んでおり、HVトランジスタ204の第1電極層192が電荷トラップ層195の上下を挟み周囲を取り囲んでいる。これは、LVトランジスタ203やHVトランジスタ204が、選択トランジスタ202と同様、セルトランジスタ201と同じ材料層から形成されることに起因する。よって、本実施形態によれば、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しつつ、LVトランジスタ203及びHVトランジスタ204の特性を良好にし且つ製造を容易にすることが可能となる。
As described above, in this embodiment, the
なお、HVトランジスタ204のゲート絶縁膜181は、一般に、セルトランジスタ201のゲート絶縁膜111よりも、実効膜厚を厚くする必要がある。そこで、本実施形態では、HVトランジスタ204のゲート絶縁膜181については、セルトランジスタ201のゲート絶縁膜111との作り分けを行い、セルトランジスタ201のゲート絶縁膜111よりも実効膜厚を厚くする(図22(C))。
Note that the
HVトランジスタ204のゲート絶縁膜181は、以下のように作製可能である。
The
まず、セルトランジスタ201のゲート絶縁膜111用の絶縁材層を形成する前に、HVトランジスタ204のゲート絶縁膜181用の絶縁材層を形成する。次に、HVトランジスタ204の形成予定領域以外からHVトランジスタ204用の絶縁材層を除去する。次に、セルトランジスタ201のゲート絶縁膜111用の絶縁材層を形成し、セルトランジスタ201、選択トランジスタ202、LVトランジスタ203、及びHVトランジスタ204の形成予定領域以外から当該絶縁材層を除去する。これにより、これらのトランジスタのゲート絶縁膜111,141,146,181が形成され、ゲート絶縁膜181の膜厚は、その他のゲート絶縁膜111,141,161の膜厚よりも厚くなる。
First, before forming the insulating material layer for the
なお、本実施形態では、HVトランジスタ204のゲート絶縁膜181に加えて、LVトランジスタ203のゲート絶縁膜161も、セルトランジスタ201のゲート絶縁膜111よりも実効膜厚を厚くしてもよい。ただし、この場合には、HVトランジスタ204のゲート絶縁膜181は、LVトランジスタ203のゲート絶縁膜161よりも実効膜厚を厚くする必要がある。
In this embodiment, in addition to the
なお、ゲート絶縁膜161,181以外のLV及びHVトランジスタ203,204の各層は、選択トランジスタ202の場合と同様の方法で作製可能である。例えば、第5実施形態(図8及び図9)の半導体記憶装置の製造方法では、第1電極層172,192、第2絶縁膜173,193、第2電極層174,194、及び電荷トラップ層175,195はそれぞれ、ゲート絶縁材301、浮遊ゲート材302(302A〜C)、ゲート間絶縁材303、制御ゲート材304、及び電荷トラップ材311から形成される。これは、第6〜第8実施形態でも同様である。ただし、第8実施形態では、第1電極層172,192は、第1〜第4の浮遊ゲート材302A〜Dから形成される。
The layers of the LV and
また、LV及びHVトランジスタ203,204は、第5から第8実施形態で説明したセルトランジスタ201の作製方法と同様の方法で作製可能である。ただし、LV及びHVトランジスタ203,204を作製する際には、ゲート間絶縁材303の形成工程と制御ゲート材304の形成工程との間に、ゲート間絶縁材303に開口部H1,H2を形成する必要がある。開口部H1,H2は、ゲート間絶縁材303上に制御ゲート材304の下位層を形成し、ゲート間絶縁材303及び上記下位層を貫通する開口部H1,H2を形成し、開口部が形成された上記下位層上に制御ゲート材304の上位層を形成することで形成しても構わない。
Further, the LV and
以上のように、本実施形態では、LVトランジスタ203の第1電極層172が電荷トラップ層175の上下を挟み周囲を取り囲んでおり、HVトランジスタ204の第1電極層192が電荷トラップ層195の上下を挟み周囲を取り囲んでいる。よって、本実施形態によれば、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の周囲を取り囲む構造を採用しつつ、LVトランジスタ203やHVトランジスタ204の特性を良好にし且つ製造を容易にすることが可能となる。
As described above, in this embodiment, the
なお、LVトランジスタ203の第1電極層172が電荷トラップ層175の上下を挟み周囲を取り囲む構造や、HVトランジスタ204の第1電極層192が電荷トラップ層195の上下を挟み周囲を取り囲む構造は、セルトランジスタ201の浮遊ゲート112が電荷トラップ層121の上下を挟み周囲を取り囲む構造を採用しない場合にも採用可能である。
The structure in which the
また、第1電極層172は、電荷トラップ層175の上面、下面、及び互いに対向する2組の側面を覆っていてもよい。同様に、第1電極層192は、電荷トラップ層195の上面、下面、及び互いに対向する2組の側面を覆っていてもよい。
The
また、開口部H1,H2の形状は、第10から第12実施形態における開口部Hの形状と同じ形状としても構わない。即ち、開口部H1,H2を形成する際には、電荷トラップ層175,195をエッチングストッパとして利用しても構わない。また、開口部H1,H2を利用して、電荷トラップ層175,195を部分的又は完全に除去しても構わない。 The shapes of the openings H 1 and H 2 may be the same as the shapes of the openings H in the tenth to twelfth embodiments. That is, when forming the openings H 1 and H 2 , the charge trap layers 175 and 195 may be used as etching stoppers. Further, the charge trap layers 175 and 195 may be partially or completely removed using the openings H 1 and H 2 .
特に、周辺トランジスタ(203,204)は一般に、選択トランジスタ202よりもゲート長が長いため、電荷トラップ層175,195を完全に除去することが困難な場合があると考えられる。その場合には、電荷トラップ層175,195が部分的に残存してしまっても構わない。
In particular, since the peripheral transistors (203, 204) generally have a longer gate length than the
以上、本発明の具体的な態様の例を、第1〜第13実施形態により説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although the example of the specific aspect of this invention was demonstrated by 1st-13th embodiment, this invention is not limited to these embodiment.
101 基板
111 ゲート絶縁膜
112 浮遊ゲート
113 ゲート間絶縁膜
114 制御ゲート
121 電荷トラップ層
131 拡散層
132 層間絶縁膜
133 素子分離絶縁膜
141、161、181 ゲート絶縁膜
142、162、182 ゲート電極
151、171、191 第1絶縁膜
152、172、192 第1電極層
153、173、193 第2絶縁膜
154、174、194 第2電極層
155、175、195 電荷トラップ層
201 セルトランジスタ
202 選択トランジスタ
203 LVトランジスタ
204 HVトランジスタ
301 ゲート絶縁材
302 浮遊ゲート材
302A 第1の浮遊ゲート材
302B 第2の浮遊ゲート材
303C 第3の浮遊ゲート材
304D 第4の浮遊ゲート材
303 ゲート間絶縁材
304 制御ゲート材
311 電荷トラップ材
321 マスク層
322 マスク層
331 側壁膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板上に順に形成された、FN(Fowler-Nordheim)トンネル膜として機能するゲート絶縁膜と、浮遊ゲートと、電荷ブロック膜として機能するゲート間絶縁膜と、制御ゲートとを含むメモリセルトランジスタとを備え、
前記メモリセルトランジスタは更に、前記浮遊ゲートに上下を挟まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層を含み、
前記浮遊ゲートは、前記電荷トラップ層の上面と、下面と、互いに対向する1組の側面とを覆っていることを特徴とする半導体記憶装置。 A substrate,
A memory cell transistor formed in order on the substrate, including a gate insulating film functioning as an FN (Fowler-Nordheim) tunnel film, a floating gate, an inter-gate insulating film functioning as a charge blocking film, and a control gate With
The memory cell transistor further includes a charge trap layer formed to be sandwiched between the floating gate and having a function of trapping charges,
The semiconductor memory device, wherein the floating gate covers an upper surface and a lower surface of the charge trap layer and a set of side surfaces facing each other.
前記基板の表面に平行な第1の方向に延伸し、前記メモリセルトランジスタに電気的に接続されているビット線と、
前記基板の表面に平行な第2の方向に延伸し、前記メモリセルトランジスタに電気的に接続されているワード線とを備え、
前記電荷トラップ層の前記浮遊ゲートに覆われた互いに対向する1組の側面は、前記ワード線の延伸方向を向いていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 Furthermore,
A bit line extending in a first direction parallel to the surface of the substrate and electrically connected to the memory cell transistor;
A word line extending in a second direction parallel to the surface of the substrate and electrically connected to the memory cell transistor;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a pair of side surfaces facing each other covered by the floating gate of the charge trapping layer are oriented in an extending direction of the word line.
前記基板上に順に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート電極とを含む選択又は周辺トランジスタとを備え、
前記ゲート絶縁膜は、前記基板上に形成された第1絶縁膜を含み、
前記ゲート電極は、前記第1絶縁膜上に順に形成された第1電極層と、第2絶縁膜と、第2電極層とを含み、前記第1電極層と前記第2電極層は、前記第2絶縁膜に設けられた開口部により電気的に導通されており、
前記選択又は周辺トランジスタは更に、前記第1電極層に上下を挟まれるよう形成され、電荷をトラップする機能を有する電荷トラップ層を含み、
前記第1電極層は、前記電荷トラップ層の上面と、下面と、互いに対向する1組の側面とを覆っていることを特徴とする半導体記憶装置。 A substrate,
A selection or peripheral transistor including a gate insulating film sequentially formed on the substrate, and a gate electrode;
The gate insulating film includes a first insulating film formed on the substrate,
The gate electrode includes a first electrode layer, a second insulating film, and a second electrode layer sequentially formed on the first insulating film, and the first electrode layer and the second electrode layer are Electrically connected through an opening provided in the second insulating film;
The selection or peripheral transistor further includes a charge trap layer formed to be sandwiched between the first electrode layer and having a function of trapping charges,
The semiconductor memory device, wherein the first electrode layer covers an upper surface and a lower surface of the charge trap layer and a set of side surfaces facing each other.
前記基板上に順に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート電極とを含む選択又は周辺トランジスタを備え、
前記ゲート絶縁膜は、前記基板上に形成された第1絶縁膜を含み、
前記ゲート電極は、前記第1絶縁膜上に順に形成された第1電極層と、第2絶縁膜と、第2電極層とを含み、前記第1電極層と前記第2電極層は、前記第2絶縁膜に設けられた開口部により電気的に導通されており、
前記選択又は周辺トランジスタの前記第1電極層の厚さは、前記メモリセルトランジスタの前記浮遊ゲートの厚さと等しいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 Furthermore,
A selection or peripheral transistor including a gate insulating film formed in order on the substrate and a gate electrode;
The gate insulating film includes a first insulating film formed on the substrate,
The gate electrode includes a first electrode layer, a second insulating film, and a second electrode layer sequentially formed on the first insulating film, and the first electrode layer and the second electrode layer are Electrically connected through an opening provided in the second insulating film;
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a thickness of the first electrode layer of the selection or peripheral transistor is equal to a thickness of the floating gate of the memory cell transistor. 5.
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