JP2013201215A - Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing the same - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013201215A JP2013201215A JP2012067723A JP2012067723A JP2013201215A JP 2013201215 A JP2013201215 A JP 2013201215A JP 2012067723 A JP2012067723 A JP 2012067723A JP 2012067723 A JP2012067723 A JP 2012067723A JP 2013201215 A JP2013201215 A JP 2013201215A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- insulating film
- charge storage
- semiconductor
- semiconductor layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.
従来のNAND型フラッシュメモリ装置のメモリセルトランジスタは、活性領域上にトンネル絶縁膜を介して電荷蓄積層とゲート間絶縁膜と制御ゲート電極とが積層されたスタックゲート構造を有している。近年では、ビット密度向上によるコストダウンのために急激な素子サイズの微細化が進んだ結果、セルサイズは物理限界に達しかけている。そのため、さらに高いビット密度を達成する手段としてメモリセルを3次元的に積層した積層型のNAND型フラッシュメモリ装置が注目されている。 A memory cell transistor of a conventional NAND flash memory device has a stack gate structure in which a charge storage layer, an inter-gate insulating film, and a control gate electrode are stacked on an active region via a tunnel insulating film. In recent years, the cell size has reached the physical limit as a result of the rapid miniaturization of the element size in order to reduce the cost by improving the bit density. Therefore, a stacked NAND flash memory device in which memory cells are three-dimensionally stacked is attracting attention as means for achieving a higher bit density.
積層型のNAND型フラッシュメモリ装置において、所定の導電型の不純物を含む絶縁膜を、半導体膜と層間絶縁膜との積層体がフィン状に加工された積層体間に埋め込み、熱処理を行って、不純物をフィン状の積層体の半導体膜に固相拡散させる方法が提案されている。 In a stacked NAND flash memory device, an insulating film containing impurities of a predetermined conductivity type is embedded between stacked bodies in which a stacked body of a semiconductor film and an interlayer insulating film is processed into a fin shape, and heat treatment is performed. A method for solid-phase diffusion of impurities in a semiconductor film of a fin-like laminate has been proposed.
しかしながら、積層型のNAND型フラッシュメモリ装置の製造方法では、不純物の拡散はそれ以降に行われる熱工程でも進行してしまい、所望の濃度の不純物を所望の領域に拡散させるように制御する技術は提案されていなかった。また、積層型のNAND型フラッシュメモリ装置には、ある単位の構造(たとえばメモリセルアレイ層)を高さ方向に繰り返し積層させた構造のものがある。このような場合には、1層目の半導体膜に上記の方法で固相拡散させた後に、2層目以降の半導体膜にも上記の方法で固相拡散させるが、このように異なるタイミングで不純物を含む絶縁膜の形成が行われる場合に、それ以降の熱工程で各半導体膜へ拡散される不純物の濃度の制御方法についても、従来では提案されていなかった。 However, in the manufacturing method of the stacked NAND flash memory device, the diffusion of impurities proceeds even in a subsequent thermal process, and a technique for controlling the diffusion of a desired concentration of impurities in a desired region is a technique. It was not proposed. In addition, some stacked NAND flash memory devices have a structure in which a unit structure (for example, a memory cell array layer) is repeatedly stacked in the height direction. In such a case, after the solid phase diffusion is performed on the first layer semiconductor film by the above method, the second layer and subsequent semiconductor films are also solid phase diffused by the above method. In the case where an insulating film containing impurities is formed, a method for controlling the concentration of impurities diffused into each semiconductor film in the subsequent thermal process has not been proposed.
本発明の一つの実施形態は、所望の濃度の不純物を所望の領域に制御よく拡散させることができる不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same, which can diffuse impurities having a desired concentration into a desired region in a controlled manner.
本発明の一つの実施形態によれば、活性領域となる第1半導体層上にメモリセルが形成される第1メモリ層と、活性領域となる第2半導体層上にメモリセルが形成される第2メモリ層と、が積層される不揮発性半導体記憶装置が提供される。前記第1半導体層の前記第2メモリ層配置側の主面は、不純物原子を含む第1拡散源層に、第1絶縁膜を介して設けられる。また、前記第2半導体層の前記第1メモリ層配置側の主面は、前記不純物原子を含む第2拡散源層に、第2絶縁膜を介して配置される。 According to one embodiment of the present invention, a first memory layer in which a memory cell is formed on a first semiconductor layer that is an active region and a memory cell that is formed on a second semiconductor layer that is an active region. A nonvolatile semiconductor memory device in which two memory layers are stacked is provided. The main surface of the first semiconductor layer on the second memory layer arrangement side is provided on the first diffusion source layer containing impurity atoms via the first insulating film. The main surface of the second semiconductor layer on the first memory layer arrangement side is arranged on the second diffusion source layer containing the impurity atoms via a second insulating film.
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態で用いられる不揮発性半導体記憶装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合がある。さらに、以下では、実施形態に使用される不揮発性半導体記憶装置の構造について説明した後、各実施形態について説明する。 Exemplary embodiments of a nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments. In addition, the cross-sectional views of the nonvolatile semiconductor memory devices used in the following embodiments are schematic, and the relationship between layer thickness and width, the ratio of the thickness of each layer, and the like may differ from the actual ones. . Furthermore, in the following, after describing the structure of the nonvolatile semiconductor memory device used in the embodiment, each embodiment will be described.
図1は、実施形態で使用される不揮発性半導体記憶装置の構造の一例を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1の活性領域の延在方向に沿った断面図である。また、図3は、活性領域の延在方向に垂直な方向の断面図であり、(a)は図2のA−A断面図であり、(b)は図2のB−B断面図であり、(c)は図2のC−C断面図である。なお、以下では、活性領域の延在方向をX方向とし、高さ方向をZ方向とし、X方向とZ方向に垂直な方向をY方向とする。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the structure of a nonvolatile semiconductor memory device used in the embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view along the extending direction of the active region in FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the extending direction of the active region, (a) is a cross-sectional view along AA in FIG. 2, and (b) is a cross-sectional view along BB in FIG. (C) is CC sectional drawing of FIG. In the following description, the extending direction of the active region is the X direction, the height direction is the Z direction, and the direction perpendicular to the X direction and the Z direction is the Y direction.
不揮発性半導体記憶装置は、ベースとなる絶縁膜30上に、X方向に延在し、チャネルを形成し、ボディとなるシート状の半導体層11,21が上下に配置され、その間にトンネル絶縁膜12を介して半導体層11の上面に配置される電荷蓄積層13と、トンネル絶縁膜22を介して半導体層21の下面に配置される電荷蓄積層23とが層間絶縁膜31を介して上下に積層されている。これら半導体層11,21、トンネル絶縁膜12,22および電荷蓄積層13,23は、図3(a)に示されるように、X方向に延在する埋込絶縁膜15,25を介してY方向に互いに絶縁分離されている。
In the nonvolatile semiconductor memory device, sheet-
電荷蓄積層13,23の積層構造体は、NAND配列を形成するように、半導体層11,21のX方向に所定の間隔で複数形成されている。各電荷蓄積層13,23の積層構造体のX方向の両側には、ゲート間絶縁膜32を介してY方向に延在する制御ゲート33が形成されている。制御ゲート33は、上下の電荷蓄積層13,23に側面からカップリングするように、これら電荷蓄積層13,23に共通に設けられている。制御ゲート33とトンネル絶縁膜22との間には、マスク膜33mが設けられている。そして、下側の半導体層11、トンネル絶縁膜12、電荷蓄積層13、ゲート間絶縁膜32および電荷蓄積層13のX方向両側に設けられる一対の制御ゲート33が、下側のメモリセルMC1の構成に含まれる。また、上側の半導体層21、トンネル絶縁膜22、電荷蓄積層23、ゲート間絶縁膜32および電荷蓄積層23のX方向両側に設けられる一対の制御ゲート33が、上側のメモリセルMC2の構成に含まれる。
A plurality of stacked structures of the
X方向に配列される電荷蓄積層13,23の積層構造体の列の両端の制御ゲート33に隣接する位置には、ダミーのメモリセルDM1,DM2を介して選択ゲートトランジスタST11,ST12,ST21,ST22を形成する選択ゲート16,26が配置されている。選択ゲート16は、半導体層11の上面上にトンネル絶縁膜12を介して配置され、選択ゲート26は、半導体層21の下面上にトンネル絶縁膜22を介して配置される。そして、選択ゲート16,26は、層間絶縁膜31を介して上下に積層されている。選択ゲート16にはY方向に隣接する選択ゲート16間に配置される埋込絶縁膜15を貫通するようにY方向に延在する選択ゲート線17が埋め込まれ、選択ゲート26にはY方向に隣接する選択ゲート線17間に配置される埋込絶縁膜25を貫通するようにY方向に延在する選択ゲート線27とマスク膜27mとが埋め込まれている。これら選択ゲート線17,27は、層間絶縁膜34を介して互いに絶縁分離されている。
Select gate transistors ST11, ST12, ST21, and ST21 are arranged at positions adjacent to the
以上のように、X方向に延在するシート状の半導体層11の上面上に、直列に接続された所定の数のメモリセルMC1を含むNANDストリングNSと、NANDストリングNSのX方向の両端にダミーのメモリセルDM1を介して配置される一対の選択ゲートトランジスタST11,ST12と、を有するNANDセルユニットNU11,NU12,・・・が形成される。そして、これらのNANDセルユニットNU11,NU12,・・・がY方向に埋込絶縁膜15を介して所定の間隔で複数配置されることによって、下側のメモリセルアレイ層CA11が形成される。
As described above, the NAND string NS including the predetermined number of memory cells MC1 connected in series on the upper surface of the sheet-
同様に、X方向に延在するシート状の半導体層21の下面上に、直列に接続された所定の数のメモリセルMC2を含むNANDストリングNSと、NANDストリングNSのX方向の両端にダミーのメモリセルDM2を介して配置される一対の選択ゲートトランジスタST21,ST22と、を有するNANDセルユニットNU21,NU22,・・・が形成される。そして、このNANDセルユニットNU21,NU22,・・・がY方向に埋込絶縁膜25を介して所定の間隔で複数配置されることによって、上側のメモリセルアレイ層CA21が形成される。
Similarly, on the lower surface of the sheet-
そして、上下に層間絶縁膜31を介して配置されるメモリセルMC間で制御ゲート33は共有され、また、Y方向に埋込絶縁膜15,25を介して隣接して配置されるメモリセルMC間でも制御ゲート33は共有される。
The
層間絶縁膜31,34を介して上下に積層されるNANDセルユニットNU11,NU21の半導体層11,21のX方向の一方の端部には、これらに共通の上下に延在し、図示しないビット線に接続されるビット線コンタクト35が形成されている。また、同じくNANDセルユニットNU11,NU21の半導体層11,21のX方向の他方の端部には、これらに共通の上下に延在し、図示しないソース線に接続されるソース線コンタクト36が形成されている。なお、ビット線コンタクト35とソース線コンタクト36とは、層間絶縁膜31,34を介して上下に配置される他のNANDセルユニットの組にも同じように設けられている。さらに、制御ゲート33と選択ゲート線17,27は、メモリセルアレイ層CA11,CA12が形成される領域からY方向に延在して形成され、その一方の端部には、それぞれワード線コンタクト37と選択ゲート線コンタクト38とが接続されている。ここでは、上側の選択ゲート線27と下側の選択ゲート線17とは層間絶縁膜34を介して上下に積層された構造を有しているので、下側の選択ゲート線17が露出するように階段状の構造となっている。
One end in the X direction of the semiconductor layers 11 and 21 of the NAND cell units NU11 and NU21 stacked up and down via the
そして、このような層間絶縁膜31を介して積層される上下のメモリセルアレイ層CA11,CA12の組み合わせを、以下では、メモリセルアレイ群CAGと呼ぶことにする。
A combination of the upper and lower memory cell array layers CA11 and CA12 stacked via the
ここで、半導体層11,21の材料は、たとえばSi,Ge,SiGe,SiSn,PbS,GaAs,InP,GaP,GaN,ZnSeまたはInGaAsPなどの中から選択することができる。また、半導体膜11,21は、単結晶半導体で構成されてもよいし、多結晶半導体から構成されてもよい。
Here, the material of the semiconductor layers 11 and 21 can be selected from, for example, Si, Ge, SiGe, SiSn, PbS, GaAs, InP, GaP, GaN, ZnSe, or InGaAsP. The
トンネル絶縁膜12,22として、シリコン酸化膜などを用いることができ、電荷蓄積層13,23として、PまたはB等の不純物をドープしたアモルファスシリコン膜や多結晶シリコン膜、シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層膜(ONO膜)、Al2O3やHfOなどのHigh−k膜、シリコン窒化膜などを用いることができる。また、ゲート間絶縁膜32として、シリコン酸化膜などを用いることができ、制御ゲート33と選択ゲート16,26と選択ゲート線17,27として、W,TaN,WN,TiAlN,TiN,WSi,CoSi,NiSi,PrSi,NiPtSi,PtSi,Pt,Ruなどの金属膜やRuO2,Bドープ多結晶シリコン膜、Pドープ多結晶シリコン膜、またはこれらの積層膜などを用いることができる。
As the
このような構成の不揮発性半導体記憶装置では、上下のNANDセルユニットNU1,NU2の上下に対応するメモリセルMC1,MC2の電荷蓄積層13,23は、両側の制御ゲート33(ワード線)とのカップリングによって同時に駆動され、共通のビット線と接続される。これに対し、選択ゲートトランジスタST11,ST12,ST21,ST22は、上下のビット線に対してそれぞれ独立して設けられ、いずれか一方が選択状態にされることにより、NANDセルユニットNU1,NU2を選択的にアクティブにすることができる。 In the nonvolatile semiconductor memory device having such a configuration, the charge storage layers 13 and 23 of the memory cells MC1 and MC2 corresponding to the upper and lower NAND cell units NU1 and NU2 are connected to the control gates 33 (word lines) on both sides. They are simultaneously driven by coupling and connected to a common bit line. On the other hand, the selection gate transistors ST11, ST12, ST21, and ST22 are provided independently for the upper and lower bit lines, and one of the selection gate transistors ST11, ST12, ST21, and ST22 is selected to select the NAND cell units NU1 and NU2. Can be activated actively.
図4は、不揮発性半導体記憶装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。この図では、図2に示される活性領域の延在方向に沿った位置での断面を示している。この不揮発性半導体記憶装置は、図1〜図3で説明したメモリセルアレイ群CAGをZ方向に、層間絶縁膜51,52を介して3層積層させた構造を有する。すなわち、メモリセルアレイ層CA11,CA12を含むメモリセルアレイ群CAG1上に、層間絶縁膜51を介してメモリセルアレイ層CA21,CA22を含むメモリセルアレイ群CAG2が形成され、メモリセルアレイ群CAG2上に、層間絶縁膜52を介してメモリセルアレイ層CA31,CA32を含むメモリセルアレイ群CAG3が形成されている。ただし、この例では、上のメモリセルアレイ群ほどビット線コンタクトとソース線コンタクトの形成位置が内側に位置するように配置される。なお、この例では、メモリセルアレイ群CAGを3層積層させている場合を例示しているが、積層数はこれに限定されるものではない。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device. This figure shows a cross section at a position along the extending direction of the active region shown in FIG. This nonvolatile semiconductor memory device has a structure in which three memory cell array groups CAG described with reference to FIGS. 1 to 3 are stacked in the Z direction via
このように、メモリセルアレイ群CAG1〜CAG3を複数積層させることで、不揮発性半導体記憶装置の記憶密度を高めることが可能になる。なお、図4では、最下層のメモリセルアレイ層CA11のチャネル(ボディ)にポリシリコンを含む半導体層を用いてSOI構造とすることによって、シリコン基板などの半導体基板にSTI(Shallow Trench Isolation)を形成する必要が無く、より積層化に向いたセル構造としているが、最下層のメモリセルアレイ層CA11のチャネルとなる半導体層を、半導体基板とすることも可能である。 Thus, by stacking a plurality of memory cell array groups CAG1 to CAG3, it is possible to increase the storage density of the nonvolatile semiconductor memory device. In FIG. 4, STI (Shallow Trench Isolation) is formed on a semiconductor substrate such as a silicon substrate by forming an SOI structure using a semiconductor layer containing polysilicon in the channel (body) of the lowermost memory cell array layer CA11. However, the semiconductor layer serving as the channel of the lowermost memory cell array layer CA11 may be a semiconductor substrate.
(第1の実施形態)
図5は、第1の実施形態による不揮発性半導体記憶装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。この不揮発性半導体記憶装置は、図4の不揮発性半導体記憶装置において、絶縁膜30と、メモリセルアレイ群CAG1〜CAG3間に設けられる層間絶縁膜51,52と、が積層構造となっている。具体的には、各メモリセルアレイ群CAG1〜CAG3を構成する活性領域となる半導体層に接する層間絶縁膜は、半導体層に拡散させる所定の導電型の不純物を含む絶縁膜を用いた拡散源層(不純物含有絶縁層)と、拡散源層と半導体層との間に設けられる絶縁膜と、の積層膜によって構成される。絶縁膜は、不純物を含まないことが望ましいが、拡散源層に比して不純物濃度が低ければよい。
(First embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment. This nonvolatile semiconductor memory device has a stacked structure of the insulating
たとえば、メモリセルアレイ群CAG1のメモリセルアレイ層CA11の半導体層11の下部に設けられる層間絶縁膜は、不純物を含む拡散源層101と、拡散源層101と半導体層11の間に設けられる絶縁膜102と、の積層膜によって構成される。また、メモリセルアレイ群CAG1,CAG2の間では、メモリセルアレイ層CA12の半導体層21上に、絶縁膜111、拡散源層112および絶縁膜113が順に積層された構造の層間絶縁膜が設けられ、絶縁膜113上にメモリセルアレイ層CA21の半導体層201が形成される。さらに、メモリセルアレイ群CAG2,CAG3の間では、メモリセルアレイ層CA22の半導体層202上に、絶縁膜121、拡散源層122および絶縁膜123が順に積層された構造の層間絶縁膜が設けられ、絶縁膜123上にメモリセルアレイ層CA31の半導体層203が形成される。
For example, the interlayer insulating film provided below the
拡散源層101,112,122に含まれる所定の導電型の不純物の濃度と、各絶縁膜102,111,113,121,123の厚さは、後述するように不揮発性半導体記憶装置の製造工程で加えられる熱によって、各絶縁膜102,111,113,121,123を介して接する各半導体層11,21,201,202,203に所望の濃度の不純物が拡散されるように、適宜調整される。一般的に、下層のメモリセルアレイ層CAに比して、上層のメモリセルアレイ層CAほど、熱を受ける時間が少ないので、拡散源層から不純物が拡散する距離が短くなる。逆に、下層のメモリセルアレイ層CAほど、熱を受ける時間が多くなるので、拡散源層から不純物が拡散する距離が長くなる。そのため、上層に行くほど、絶縁膜の厚さを薄くしたり、拡散源層に含まれる不純物濃度を高くしたりすることによって、下層の拡散源層から不純物の半導体層への拡散を抑え、上層の拡散源層から不純物の半導体層への拡散を促進するようにすることが望ましい。また、絶縁膜102,111,113,121,123は、拡散源層101,112,122から半導体層11,21,201,202,203への不純物原子の拡散を制御する機能を有する。
The concentration of impurities of a predetermined conductivity type included in the diffusion source layers 101, 112, and 122 and the thicknesses of the insulating
ここで、拡散源層101,112,122としてBSG(Boron doped Silicate Glass)やBPSG(Boron Phosphorus doped Silicate Glass)、PSG(Phosphorus doped Silicate Glass)などの絶縁材料を用いることができる。また、絶縁膜102,111,113,121,123として、シリコン酸化膜などの酸化膜やシリコン窒化膜などの窒化膜などを用いることができる。酸化膜の場合には、1nmオーダで厚さを制御することで、不純物を拡散させる深さと、深さ方向の不純物の濃度と、を制御することができる。また、窒化膜の場合には、絶縁膜102,111,113,121,123の厚さを薄くして拡散源層101,112,122中の不純物を半導体層11,21,201,202,203に拡散させる場合に使用することができる。
Here, as the diffusion source layers 101, 112, and 122, an insulating material such as BSG (Boron doped Silicate Glass), BPSG (Boron Phosphorus doped Silicate Glass), or PSG (Phosphorus doped Silicate Glass) can be used. As the insulating
つぎに、このような構造の不揮発性半導体記憶装置の製造方法について説明する。図6−1〜図6−13は、第1の実施形態による不揮発性半導体記憶装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device having such a structure will be described. 6A to 6C are cross-sectional views schematically showing an example of the procedure of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
まず、図6−1に示されるように、シリコン基板などの図示しない半導体基板上に不揮発性半導体記憶装置を駆動する図示しない周辺回路を形成する。ついで、周辺回路を形成した半導体基板上に、たとえばBSGやBPSG,PSGなどを用いた拡散源層101と、たとえばSiO2を用いた絶縁膜102と、を順に形成し、その上にチャネルとなるポリシリコンを用いた半導体層11、SiO2を用いたトンネル絶縁膜12、ポリシリコンを用いた電荷蓄積層形成層13Aを順次積層する。トンネル絶縁膜12は、ポリシリコンを用いた半導体層11上に形成されるため、熱酸化膜ではなく、CVD(Chemical Vapor Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて形成することができる。なお、この例では半導体層11は、成膜によって形成しているが、半導体基板をそのまま利用してもよい。
First, as shown in FIG. 6A, a peripheral circuit (not shown) for driving the nonvolatile semiconductor memory device is formed on a semiconductor substrate (not shown) such as a silicon substrate. Next, a
ついで、リソグラフィ技術とRIE(Reactive Ion Etching)法などのエッチング技術とを用いて、半導体層11にAA(活性領域)パターンを形成するためのX方向に延在する図示しないトレンチをY方向に所定の間隔で、拡散源層101から電荷蓄積層形成層13Aまでの積層体に形成する。これによって、ラインアンドスペース状の電荷蓄積層形成層13A、トンネル絶縁膜12、半導体層11、絶縁膜102および拡散源層101からなる積層体が形成される。
Next, a not-shown trench extending in the X direction for forming an AA (active area) pattern in the
ついで、AAパターン加工により形成されたトレンチを、SiO2を用いた図示しない埋込絶縁膜で埋め、電荷蓄積層形成層13Aを形成するポリシリコンをストッパとしてCMP(Chemical Mechanical Polishing)法による平坦化を行い、さらにエッチバックによって埋込絶縁膜の上面を後退させる。
Next, the trench formed by AA pattern processing is filled with a buried insulating film (not shown) using SiO 2, and planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing) method using polysilicon forming the charge storage
その後、埋込絶縁膜および電荷蓄積層形成層13Aの上に上層と下層のメモリセルアレイ層を分離する層間絶縁膜31を形成し、その上にポリシリコンを用いた電荷蓄積層形成層23Aを形成する。続いて、電荷蓄積層形成層23Aの上に、材質の異なるマスク膜43,44を形成する。マスク膜43としてたとえばSiNを用いることができ、マスク膜44としてたとえばSiO2を用いることができる。
Thereafter, an
その後、リソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、メモリセルを形成する領域では制御ゲートの形成位置が開口するようにパターン43a,44aを形成し、選択ゲートを形成する領域では、選択ゲートの形成位置が覆われるようにパターン43b,44bを形成する。なお、パターン43a,43b,44a,44bは、Y方向に延在する形状を有する。
Thereafter, using lithography technology and etching technology, the
ついで、図6−2に示されるように、マスク膜43,44をマスクとして用いたRIE法によって、電荷蓄積層形成層23Aから電荷蓄積層形成層13Aまでの積層体をトンネル絶縁膜12の上まで選択的にエッチングし、制御ゲート形成用溝55を形成する。これにより、電荷蓄積層形成層13Aは、メモリセルの形成領域では電荷蓄積層13となり、選択ゲートの形成領域では選択ゲート形成層16Aとなる。また、電荷蓄積層形成層23Aは、メモリセルの形成領域では電荷蓄積層形成層23Bとなり、選択ゲートの形成領域では選択ゲート形成層26Aとなる。このエッチングは、下層のトンネル絶縁膜12と高い選択比を有する条件でエッチングを行い、下層の半導体層11がエッチングされないようにすることが望ましい。
Next, as shown in FIG. 6B, the stacked body from the charge storage
続いて、図6−3に示されるように、制御ゲート形成用溝55を形成した積層体上にSiO2を用いたゲート間絶縁膜32をコンフォーマルに成膜したのち、制御ゲート形成用溝55内に制御ゲート形成層33Aを埋め込む。制御ゲート形成層33Aとしては、ポリシリコンまたはメタル(Wなど)を用いることができる。また、制御ゲート形成層33Aは、残されたマスク膜43の上面よりも高くなるように形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 6-3, the
ついで、図6−4に示されるように、RIE法を用いて制御ゲート形成層33Aに対しエッチバックを行うことで、制御ゲート33を形成する。ここでは、制御ゲート33の上面が電荷蓄積層形成層23Bの上面よりも若干低くなるようにエッチバックを行う。
Next, as shown in FIG. 6-4, the
その後、図6−5に示されるように、CVD酸化膜や塗布酸化膜などを用いたマスク膜33mと絶縁膜39とをエッチバックした領域に埋め込み、マスク膜43をストッパとしてCMP法を用いて上面を平坦化する。さらに、図6−6に示されるように、選択ゲート形成層16A,26AにEI(Etching Inter Poly)溝に相当する選択ゲート形成層26B、層間絶縁膜31および選択ゲート形成層16Aに至る選択ゲート線形成用溝17AをRIE法などのエッチング技術によって加工する。これによって、選択ゲート形成層16Aは、選択ゲート16となる。このとき、図示しないロウデコーダ部のトランジスタを形成する加工を同時に行ってもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 6-5, the
ついで、図6−7に示されるように、選択ゲート線形成用溝17Aに選択ゲート線17を埋め込むように形成した後、RIE法などの方法によって、選択ゲート線17の上面が層間絶縁膜31の上面よりも高くならないようにエッチバックする。続いて、選択ゲート線形成用溝17Aに層間絶縁膜34を埋め込むように形成した後、RIE法などの方法によってエッチバックする。たとえば、層間絶縁膜34の厚さが層間絶縁膜31の厚さとほぼ同じとなるように、エッチバックすることができる。さらに、選択ゲート線形成用溝17Aに選択ゲート線27を埋め込み、選択ゲート形成層26A上面とほぼ同じ高さとなるようにRIE法などの方法でエッチバックする。このとき、選択ゲート線17,27としては、制御ゲート33と同様、ポリシリコンまたはメタル(Wなど)を用いることができる。そして、選択ゲート線形成用溝17A内の選択ゲート線27の上のエッチバックされた部分には、マスク膜27mおよびキャップ絶縁膜39Aが埋め込まれ、その上面はマスク膜43をストッパとするCMP法によって平坦化される。
Next, as shown in FIG. 6-7, after the
その後、図6−8に示されるように、電荷蓄積層形成層23Bまたは制御ゲート33をストッパとしてCMP法による平坦化を実施し、その上にSiO2を用いたトンネル絶縁膜22A、チャネルとなるポリシリコンを用いた半導体層21Aを順次成膜する。
Thereafter, as shown in FIGS. 6-8, planarization is performed by CMP using the charge storage
その後、図6−9に示されるように、半導体層21A上に、SiO2を用いた絶縁膜111と、所定の濃度のBを含むBSGやBPSG、または所定の濃度のPを含むPSGやBPSGなどを用いた拡散源層112と、SiO2を用いた絶縁膜113と、を順にCVD法などの成膜法によって積層させる。
After that, as shown in FIG. 6-9, the insulating
なお、ここでは、絶縁膜111、不純物を所定の濃度で含む拡散源層112および絶縁膜113を順に積層させる場合を示しているが、不純物を含まない絶縁膜(たとえば、SiO2膜)を、たとえば図6−9の絶縁膜111、拡散源層112および絶縁膜113を積層させた厚さと同じ厚さで形成し、この絶縁膜の厚さ方向の中心付近にイオン注入によって所定の濃度の不純物原子を導入するようにしてもよい。
Note that here, the insulating
その後、メモリセル列と、このメモリセル列のX方向両端に配置される選択ゲートトランジスタからなるNANDセルユニットのX方向両端に貫通孔を形成し、コンタクトを形成する。コンタクトの材料としては、一般的なポリシリコンやメタル(Wなど)を用いることができる。これによって、2層のメモリセルアレイ層CA11,CA12を有するメモリセルアレイ群CAG1が形成される。 Thereafter, through holes are formed at both ends in the X direction of the NAND cell unit composed of the memory cell row and select gate transistors arranged at both ends in the X direction of the memory cell row to form contacts. As the contact material, general polysilicon or metal (W or the like) can be used. As a result, a memory cell array group CAG1 having two memory cell array layers CA11 and CA12 is formed.
ついで、図6−10に示されるように、絶縁膜113上にメモリセルアレイ層CA21,CA22を有する2層目のメモリセルアレイ群CAG2を形成する。ここでは、チャネルとなるポリシリコンを用いた半導体層201、SiO2を用いたトンネル絶縁膜212、ポリシリコンを用いた電荷蓄積層形成層213Aを順次積層する。その後、リソグラフィ技術とRIE法などのエッチング技術とを用いて、電荷蓄積層形成層213A、トンネル絶縁膜212、半導体層201、絶縁膜113、拡散源層112、絶縁膜111、半導体層21A、トンネル絶縁膜22A、電荷蓄積層形成層23Bおよび選択ゲート形成層26Aに対して半導体層21A,201にAAパターンを形成するためのX方向に延在する図示しないトレンチをY方向に所定の間隔で形成する。これによって、電荷蓄積層形成層23Bは電荷蓄積層23となり、この電荷蓄積層23に対して第1のトンネル絶縁膜22および半導体層21が自己整合的に形成される。また、選択ゲート形成層26Aは選択ゲート26となる。その後、トレンチに図示しない埋込絶縁膜を埋め込む。そして、図6−11に示されるように、メモリセルアレイ層CA21,CA22を有する2層目のメモリセルアレイ群CAG2が、図6−1〜図6−10に示した方法と同様の方法で形成される。ただし、メモリセルアレイ層CA21の活性領域となる半導体層201は、絶縁膜113上に形成される。
Next, as shown in FIG. 6-10, a second-layer memory cell array group CAG2 having memory cell array layers CA21 and CA22 is formed on the insulating
その後、図6−12に示されるように、メモリセルアレイ群CAG2の上層のメモリセルアレイ層CA22の活性領域となる半導体層202上に、SiO2を用いた絶縁膜121、所定の濃度のBを含むBSGやBPSG、または所定の濃度のPを含むPSGやBPSGなどを用いた拡散源層122、SiO2を用いた絶縁膜123を順に積層させる。
After that, as shown in FIG. 6-12, the insulating
ついで、メモリセル列と、このメモリセル列のX方向両端に配置される選択ゲートトランジスタからなるNANDセルユニットのX方向両端に貫通孔を形成し、コンタクトを形成する。コンタクト35〜38の材料としては、一般的なポリシリコンやメタル(Wなど)を用いることができる。
Next, through holes are formed at both ends in the X direction of the NAND cell unit composed of the memory cell row and select gate transistors arranged at both ends in the X direction of the memory cell row to form contacts. As a material of the
その後、図6−13に示されるように、絶縁膜123上にメモリセルアレイ層CA31,CA32を有する3層目のメモリセルアレイ群CAG3を形成する。メモリセルアレイ群CAG3の形成方法は、図6−1〜図6−10に示した方法と同様であるので省略する。そして、3層目のメモリセルアレイ群CAG3の上側のメモリセルアレイ層CA32の半導体層204上に、図示しないがSiO2を用いた絶縁膜、所定の濃度のBを含むBSGやBPSG、または所定の濃度のPを含むPSGやBPSGなどを用いた拡散源層を形成する。そして、メモリセル列と、このメモリセル列のX方向両端に配置される選択ゲートトランジスタからなるNANDセルユニットのX方向両端に貫通孔を形成し、コンタクトを形成する。以上によって、不揮発性半導体記憶装置が製造される。
Thereafter, as shown in FIG. 6-13, a third-layer memory cell array group CAG3 having memory cell array layers CA31 and CA32 is formed on the insulating
以上までの処理工程で加えられる熱によって、図6−1で形成された拡散源層101中の不純物原子、図6−9で形成された拡散源層112中の不純物原子、そして図6−12で形成された拡散源層122中の不純物原子は、絶縁膜102,111,113,121,123を通過し半導体層11,21,201,202,203へと拡散していくが、熱工程を多く経ている拡散源層(つまり、下層の拡散源層)中の不純物原子ほど拡散する距離が長くなり、熱工程をあまり経ない拡散源層(つまり、上層の拡散源層)中の不純物原子ほど拡散する距離が短くなる。そこで、各拡散源層を形成してから不揮発性半導体記憶装置の製造工程が終了するまでの間に、各拡散源層から各半導体層へと拡散する不純物原子の量を測定によって予め求めておき、最終的な半導体層の不純物濃度が所望の値となるように、拡散源層中の不純物濃度または絶縁膜の厚さを定めることができる。
Due to the heat applied in the above processing steps, the impurity atoms in the
第1の実施形態では、層間絶縁膜を挟んで電荷蓄積層が対向するようにメモリセルアレイ層が配置された構造のメモリセルアレイ群を層間絶縁膜を介して高さ方向に複数積層させた不揮発性半導体記憶装置において、活性領域となる半導体層に導入する所定の導電型の不純物を含む拡散源層を、上記半導体層に絶縁膜を介して配置するようにした。これによって、不純物濃度が所望の濃度に制御された活性領域となる半導体層を得ることができるという効果を有する。 In the first embodiment, a nonvolatile memory in which a plurality of memory cell array groups having a structure in which memory cell array layers are arranged so that charge storage layers face each other with an interlayer insulating film interposed therebetween are stacked in the height direction via the interlayer insulating film In the semiconductor memory device, a diffusion source layer containing an impurity of a predetermined conductivity type to be introduced into a semiconductor layer serving as an active region is disposed on the semiconductor layer via an insulating film. This has an effect that a semiconductor layer that becomes an active region whose impurity concentration is controlled to a desired concentration can be obtained.
また、活性領域となる半導体層に絶縁膜を介して不純物を含む拡散源層を配置したので、不揮発性半導体記憶装置の製造工程で受ける熱によって、拡散源層中の不純物を所望の濃度で半導体層中に拡散させることができるという効果も有する。さらに、上層に形成する絶縁膜の厚さと拡散源層中の不純物濃度を制御することで、各半導体層中への不純物の拡散を制御性よく行うことができるという効果も有する。 In addition, since the diffusion source layer containing impurities is arranged in the semiconductor layer serving as the active region through the insulating film, the impurities in the diffusion source layer are formed at a desired concentration by the heat received in the manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device. It also has the effect of being able to diffuse into the layer. Furthermore, by controlling the thickness of the insulating film formed in the upper layer and the impurity concentration in the diffusion source layer, there is an effect that the impurity can be diffused into each semiconductor layer with good controllability.
また、活性領域となる半導体層にイオン注入法で不純物を導入する方法では、たとえば、図4の層間絶縁膜51の下の半導体層21に不純物を導入する場合には、半導体層21内にのみ不純物を導入することは難しく、トンネル絶縁膜22にダメージを与え、メモリセルの動作に影響を与えてしまう場合があった。しかし、上記した実施形態による方法では、トンネル絶縁膜22にダメージを与えることなく半導体層21に不純物を導入することができる。
Further, in the method of introducing impurities into the semiconductor layer serving as the active region by ion implantation, for example, when introducing impurities into the
さらに、不純物を含む半導体層を加工する際に、半導体層に不純物が周囲よりも多く導入されている領域があると、RIE法などのエッチング時に加工条件に乱れが生じ、過剰にエッチングされてしまう。しかし、上記した実施形態による方法では、不純物を含まない半導体層を形成し、その後の熱工程で拡散源層から不純物を半導体層に拡散させるようにしたので、上記のような問題を解決することができる。 Furthermore, when processing a semiconductor layer containing impurities, if there is a region in which more impurities are introduced than the surroundings in the semiconductor layer, the processing conditions are disturbed during etching such as the RIE method, resulting in excessive etching. . However, in the method according to the above-described embodiment, the semiconductor layer not containing impurities is formed, and the impurities are diffused from the diffusion source layer into the semiconductor layer in the subsequent thermal process. Can do.
(第2の実施形態)
図7は、第2の実施形態による不揮発性半導体記憶装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。この不揮発性半導体記憶装置は、第1の実施形態の不揮発性半導体記憶装置において、各拡散源層101,112,122の不純物濃度を一定とし、絶縁膜102,111,113,121,123の厚さを上層に行くほど薄くしている。このような構成によって、活性領域となる各半導体層11,21,201,202,203の不純物濃度を均一(一定)としている。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. This nonvolatile semiconductor memory device is the same as the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment, with the diffusion source layers 101, 112, 122 having a constant impurity concentration, and the insulating
このような不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、第1の実施形態で説明したものと同様であるのでその説明を省略する。ただし、上記したように、どの高さの拡散源層101,112,122の不純物濃度も同じとし、絶縁膜102,111,113,121,123の厚さを下層から上層に行くにしたがって、薄くするようにしている。これは、下層のメモリセルアレイ層ほどより高温またはより長時間の熱処理を受けることになるので、下層の絶縁膜ほど厚くすることで、より高温またはより長時間の熱処理による拡散を行わせても絶縁膜を介して配置される半導体層へ必要以上に不純物が拡散しないようにするものである。つまり、上層側のメモリセルアレイ層の形成時における成膜および熱工程によって、下層ほどより高温またはより長時間の熱処理を受けるため、絶縁膜102,111,113,121,123の厚さを上層ほど薄くすることで、最終的な半導体層11,21,201,202,203への不純物原子の拡散を均一とし、各半導体層11,21,201,202,203の不純物濃度を同一にすることができる。
Since the manufacturing method of such a nonvolatile semiconductor memory device is the same as that described in the first embodiment, the description thereof is omitted. However, as described above, the impurity concentration of the diffusion source layers 101, 112, and 122 at any height is the same, and the thicknesses of the insulating
各拡散源層101,112,122の不純物濃度と、各絶縁膜102,111,113,121,123の厚さは、各半導体層11,21,201,202,203の最終的な不純物濃度が所定値となるように予め実験によって求められる。
The impurity concentration of each
第2の実施形態によれば、各高さの拡散源層101,112,122に含まれる不純物濃度を一定とし、下層から上層に向かうにつれて絶縁膜102,111,113,121,123の厚さを薄くするようにしたので、各拡散源層101,112,122の形成後に受ける熱工程によって半導体層11,21,201,202,203へと拡散する不純物の量をほぼ同じとすることができ、最終的に均一な濃度を有する不揮発性半導体記憶装置を得ることができるという効果を有する。
According to the second embodiment, the impurity concentration contained in the diffusion source layers 101, 112, and 122 at each height is made constant, and the thicknesses of the insulating
(第3の実施形態)
図8は、第3の実施形態による不揮発性半導体記憶装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。この不揮発性半導体記憶装置は、第1の実施形態の不揮発性半導体記憶装置において、各絶縁膜102,111,113,121,123の厚さを一定とし、拡散源層101,112,122の不純物濃度を上層に行くほど高くしている。このような構成によって、活性領域となる各半導体層11,21,201,202,203の不純物濃度を均一(一定)としている。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment. This non-volatile semiconductor memory device is the same as the non-volatile semiconductor memory device of the first embodiment, with the insulating
このような不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、第1の実施形態で説明したものと同様であるのでその説明を省略する。ただし、上記したように、どの高さの絶縁膜102,111,113,121,123の厚さも同じとし、拡散源層101,112,122中の不純物濃度を下層から上層に行くにしたがって、高くするようにしている。これは、下層のメモリセルアレイ層ほどより高温またはより長時間の熱処理を受けることになるので、下層の拡散源層ほど不純物濃度を低くすることで、より高温またはより長時間の熱処理による拡散を行わせても絶縁膜を介して配置される半導体層へ必要以上に不純物が拡散しないようにするものである。つまり、上層側のメモリセルアレイ層の形成時における成膜および熱工程によって、下層ほどより高温またはより長時間の熱処理を受けるため、拡散源層101,112,122中の不純物濃度を上層に行くほど高くすることで、最終的な半導体層11,21,201,202,203への不純物原子の拡散を均一とし、各半導体層11,21,201,202,203の不純物濃度を同一にすることができる。
Since the manufacturing method of such a nonvolatile semiconductor memory device is the same as that described in the first embodiment, the description thereof is omitted. However, as described above, the thicknesses of the insulating
各拡散源層101,112,122の不純物濃度と、各絶縁膜102,111,113,121,123の厚さは、各半導体層11,21,201,202,203の最終的な不純物濃度が所定値となるように予め実験によって求められる。
The impurity concentration of each
第3の実施形態によれば、各高さの絶縁膜102,111,113,121,123の厚さを一定とし、下層から上層に向かうにつれて拡散源層101,112,122に含まれる不純物濃度を高くするようにしたので、各拡散源層101,112,122で受ける熱工程によって半導体層11,21,201,202,203へと拡散する不純物の量をほぼ同じとすることができ、最終的に均一な濃度を有する不揮発性半導体記憶装置を得ることができるという効果を有する。
According to the third embodiment, the thicknesses of the insulating
また、上記した例では、図1〜図3に示されるメモリセルアレイ群CAGが絶縁膜、拡散源層および絶縁膜が積層された層間絶縁膜を介して複数積層される構造の不揮発性半導体記憶装置について説明した。しかし、たとえば、メモリセルアレイ層CA11の上に、電荷蓄積層13を対向させずにメモリセルアレイ層CA12を上記層間絶縁膜を介して配置させるような構造の不揮発性半導体記憶装置に対しても、上記した実施形態を適用することができる。つまり、メモリセルアレイ層CA11を絶縁膜、拡散源層および絶縁膜が積層された層間絶縁膜を介して複数積層される構造の不揮発性半導体記憶装置の活性領域となる半導体層に不純物を拡散させる場合にも上記した実施形態を適用することができる。また、上記した例では、半導体層上にトンネル絶縁膜を介して電荷蓄積層が配置され、電荷蓄積層の両側にゲート間絶縁膜を介して制御ゲートが配置される構造のメモリセルを有する不揮発性半導体記憶装置について説明したが、活性領域となる半導体層上にメモリセルが形成された構造を単位とし、この単位を高さ方向に複数積層させて形成される不揮発性半導体記憶装置に対しても、上記した実施形態を適用することができる。
In the above example, the nonvolatile semiconductor memory device having a structure in which a plurality of the memory cell array groups CAG shown in FIGS. 1 to 3 are stacked via an interlayer insulating film in which an insulating film, a diffusion source layer, and an insulating film are stacked. Explained. However, for example, the nonvolatile semiconductor memory device having a structure in which the memory cell array layer CA12 is disposed on the memory cell array layer CA11 without the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11,21,21A,201,202,203,204…半導体層、12,22,22A…トンネル絶縁膜、13,23…電荷蓄積層、13A…電荷蓄積層形成層、15,25…埋込絶縁膜、16,26…選択ゲート、16A,26A,26B…選択ゲート形成層、17,27…選択ゲート線、17A…選択ゲート線形成用溝、23A,23B…電荷蓄積層形成層、31,34…層間絶縁膜、32…ゲート間絶縁膜、33…制御ゲート、33A…制御ゲート形成層、55…制御ゲート形成用溝、101,112,122…拡散源層、102,111,113,121,123…絶縁膜、CA,CA11,CA12,CA21,CA22,CA31,CA32…メモリセルアレイ層、CAG,CAG1〜CAG3…メモリセルアレイ群。
11, 21, 21 A, 201, 202, 203, 204... Semiconductor layer, 12, 22, 22 A ... Tunnel insulating film, 13, 23... Charge storage layer, 13
Claims (6)
前記第1メモリ層は、シート状の前記第1半導体層の前記第2メモリ層配置側の主面上に、第1トンネル絶縁膜を介して前記第1半導体層の長手方向に所定の間隔で設けられる第1電荷蓄積層を有し、
前記第2メモリ層は、シート状の前記第2半導体層の前記第1メモリ層配置側の主面上に、第2トンネル絶縁膜を介して前記第1電荷蓄積層の形成位置に対応して設けられる第2電荷蓄積層を有し、
前記第1電荷蓄積層と前記第2電荷蓄積層とは、層間絶縁膜を介して設けられ、
前記第1電荷蓄積層、前記層間絶縁膜および前記第2電荷蓄積層の積層体の前記長手方向の両側にゲート間絶縁膜を介して制御ゲートが設けられる不揮発性半導体記憶装置であって、
前記第1半導体層の前記第2メモリ層配置側の主面とは反対の面は、不純物原子を含む第1拡散源層に、第1絶縁膜を介して配置され、
前記第2半導体層の前記第1メモリ層配置側の主面とは反対の面は、前記不純物原子を含む第2拡散源層に、第2絶縁膜を介して配置され、
前記第2絶縁膜の厚さは、前記第1絶縁膜の厚さに比して薄く、
前記第2拡散源層の前記不純物濃度は、前記第1拡散源層の前記不純物濃度に比して高いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A first memory layer in which a memory cell is formed on a first semiconductor layer serving as an active region, and a second memory layer in which a memory cell is formed on a second semiconductor layer serving as an active region are stacked,
The first memory layer is formed on the main surface of the sheet-like first semiconductor layer on the second memory layer arrangement side at a predetermined interval in the longitudinal direction of the first semiconductor layer via a first tunnel insulating film. A first charge storage layer provided;
The second memory layer corresponds to a formation position of the first charge storage layer on a main surface of the sheet-like second semiconductor layer on the first memory layer arrangement side via a second tunnel insulating film. A second charge storage layer provided;
The first charge storage layer and the second charge storage layer are provided via an interlayer insulating film,
A non-volatile semiconductor memory device in which control gates are provided on both sides in the longitudinal direction of the stacked body of the first charge storage layer, the interlayer insulating film, and the second charge storage layer through an inter-gate insulating film,
The surface of the first semiconductor layer opposite to the main surface on the second memory layer disposition side is disposed on the first diffusion source layer containing impurity atoms via the first insulating film,
The surface of the second semiconductor layer opposite to the main surface on the first memory layer arrangement side is arranged on the second diffusion source layer containing the impurity atoms via a second insulating film,
The thickness of the second insulating film is smaller than the thickness of the first insulating film,
The nonvolatile semiconductor memory device, wherein the impurity concentration of the second diffusion source layer is higher than the impurity concentration of the first diffusion source layer.
前記第1半導体層の前記第2メモリ層配置側の主面は、不純物原子を含む第1拡散源層に、第1絶縁膜を介して配置され、
前記第2半導体層の前記第1メモリ層配置側の主面は、前記不純物原子を含む第2拡散源層に、第2絶縁膜を介して配置されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 Nonvolatile in which a first memory layer in which a memory cell is formed on a first semiconductor layer serving as an active region and a second memory layer in which a memory cell is formed on a second semiconductor layer serving as an active region are stacked In a semiconductor memory device,
The main surface of the first semiconductor layer on the second memory layer arrangement side is arranged on the first diffusion source layer containing impurity atoms via the first insulating film,
The main surface of the second semiconductor layer on the first memory layer arrangement side is arranged on the second diffusion source layer containing the impurity atoms with a second insulating film interposed therebetween. .
前記第2メモリ層は、シート状の前記第2半導体層の前記第1メモリ層配置側の主面上に、第2トンネル絶縁膜を介して前記第1電荷蓄積層の形成位置に対応して設けられる第2電荷蓄積層を有し、
前記第1電荷蓄積層と前記第2電荷蓄積層とは、層間絶縁膜を介して設けられ、
前記第1電荷蓄積層、前記層間絶縁膜および前記第2電荷蓄積層の積層体の前記長手方向の両側にゲート間絶縁膜を介して制御ゲートが設けられることを特徴とする請求項2から4のいずれか1つに記載の不揮発性半導体記憶装置。 The first memory layer is formed on the main surface of the sheet-like first semiconductor layer on the second memory layer arrangement side at a predetermined interval in the longitudinal direction of the first semiconductor layer via a first tunnel insulating film. A first charge storage layer provided;
The second memory layer corresponds to a formation position of the first charge storage layer on a main surface of the sheet-like second semiconductor layer on the first memory layer arrangement side via a second tunnel insulating film. A second charge storage layer provided;
The first charge storage layer and the second charge storage layer are provided via an interlayer insulating film,
5. A control gate is provided on both sides in the longitudinal direction of the laminate of the first charge storage layer, the interlayer insulating film, and the second charge storage layer via an inter-gate insulating film. The nonvolatile semiconductor memory device according to any one of the above.
前記第1絶縁膜上に活性領域となる第1半導体層を形成する工程と、
前記第1半導体層上に第1トンネル絶縁膜と第1電荷蓄積層を順に形成する工程と、
前記第1電荷蓄積層上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に第2電荷蓄積層を形成する工程と、
前記第2電荷蓄積層から前記第1トンネル絶縁膜に至る溝を所定の方向に所定の間隔で形成する工程と、
前記溝の内面をコンフォーマルに被覆するようにゲート間絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート間絶縁膜で被覆された前記溝内に制御ゲートを埋め込む工程と、
前記第2電荷蓄積層と制御ゲートの上面に第2トンネル絶縁膜を形成する工程と、
前記第2トンネル絶縁膜上に活性領域となる第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層上に第2絶縁膜と、前記不純物原子を含む第2拡散源層を順に形成する工程と、
を含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 Forming a first diffusion source layer containing impurity atoms and a first insulating film on the substrate in order;
Forming a first semiconductor layer serving as an active region on the first insulating film;
Forming a first tunnel insulating film and a first charge storage layer in order on the first semiconductor layer;
Forming an interlayer insulating film on the first charge storage layer;
Forming a second charge storage layer on the interlayer insulating film;
Forming a groove from the second charge storage layer to the first tunnel insulating film in a predetermined direction at a predetermined interval;
Forming an inter-gate insulating film so as to conformally cover the inner surface of the groove;
Embedding a control gate in the trench covered with the inter-gate insulating film;
Forming a second tunnel insulating film on the top surfaces of the second charge storage layer and the control gate;
Forming a second semiconductor layer serving as an active region on the second tunnel insulating film;
Forming a second insulating film and a second diffusion source layer containing the impurity atoms in order on the second semiconductor layer;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012067723A JP2013201215A (en) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012067723A JP2013201215A (en) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013201215A true JP2013201215A (en) | 2013-10-03 |
Family
ID=49521238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012067723A Pending JP2013201215A (en) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Nonvolatile semiconductor memory device and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013201215A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
-
2012
- 2012-03-23 JP JP2012067723A patent/JP2013201215A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102416028B1 (en) | Three-dimensional semiconductor memory device and method for fabricating the same | |
US11056506B2 (en) | Semiconductor device including stack structure and trenches | |
US10249631B2 (en) | Split gate non-volatile flash memory cell having metal gates | |
US10644024B2 (en) | Transistor, semiconductor device, memory device and fabrication the same | |
TWI605573B (en) | Method of forming split-gate memory cell array along with low and high voltage logic devices | |
US7999309B2 (en) | Semiconductor device | |
US8642409B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US10062581B2 (en) | Methods of forming an isolation structure and methods of manufacturing a semiconductor device including the same | |
US8324051B2 (en) | Methods of manufacturing NOR-type nonvolatile memory devices including impurity expansion regions | |
US20120280303A1 (en) | Non-volatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
US20130161722A1 (en) | Semiconductor devices and methods of manufacturing the same | |
US8759177B2 (en) | Pattern forming method | |
US9929178B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
TW201724221A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
TWI424571B (en) | Electronic device including channel regions lying at different elevations and processes of forming the same | |
TW202125771A (en) | Memory device and method for fabricating the same | |
KR100655439B1 (en) | Nand flash memory device and method of fabricating the same | |
KR20200062353A (en) | 3D memory device including multilevel drain select gate isolation and manufacturing method thereof | |
TWI743784B (en) | Processes for forming 3-dimensional horizontal nor memory arrays | |
TWI777378B (en) | Three-dimensional memory device and manufacturing method thereof | |
JP2013045837A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device and manufacturing method of the same | |
US10074560B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2013197482A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device manufacturing method and nonvolatile semiconductor storage device | |
US20180218950A1 (en) | Semiconductor device including a field effect transistor and method for manufacturing the same | |
CN105762187A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof |