JP3441140B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP3441140B2
JP3441140B2 JP34914093A JP34914093A JP3441140B2 JP 3441140 B2 JP3441140 B2 JP 3441140B2 JP 34914093 A JP34914093 A JP 34914093A JP 34914093 A JP34914093 A JP 34914093A JP 3441140 B2 JP3441140 B2 JP 3441140B2
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cell
nand cell
nand
gate
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哲郎 遠藤
晋 首藤
誠一 有留
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/10Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the top-view layout
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に係わ
り、例えば電荷蓄積層と制御ゲートを積層した不揮発性
メモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device using a nonvolatile memory cell in which a charge storage layer and a control gate are laminated.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体記憶装置の一種として、半
導体基板上に絶縁膜を介して浮遊ゲート(電荷蓄積層)
と制御ゲートを積層した不揮発性半導体メモリセルを用
いた不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)が注目さ
れている。このEEPROMでは、ワード線とビット線
の各交差部にメモリセルを配置することにより、メモリ
セルはマトリッリス状に配置される。このとき、一般に
制御ゲートによってワード線を形成し、Al配線を各セ
ルのドレイン部にコンタクトすることによってビット線
を形成する。しかし、マトリックス状にメモリセルをつ
なぎ合せたEEPROMにおいては、その微細化によっ
て種々の問題点が起こっている。
2. Description of the Related Art Recently, as a kind of semiconductor memory device, a floating gate (charge storage layer) is formed on a semiconductor substrate via an insulating film.
A non-volatile semiconductor memory device (EEPROM) using a non-volatile semiconductor memory cell in which a control gate and a control gate are stacked has attracted attention. In this EEPROM, the memory cells are arranged in a matrix form by arranging the memory cells at each intersection of the word line and the bit line. At this time, a word line is generally formed by the control gate, and a bit line is formed by contacting the Al wiring with the drain portion of each cell. However, in the EEPROM in which memory cells are connected in a matrix, various problems occur due to miniaturization.

【0003】例えば、NANDセル型EEPROMを例
にとって説明を以下に行う。NANDセル型EEPRO
Mは、複数のメモリセルを直列に接続してNANDセル
を構成したものであり、各メモリセルの制御ゲートは、
素子分離を挟んで隣り側のメモリセルと共通化されワー
ド線となっている。また、各NANDセルのドレイン側
には選択トランジスタを介して配線が接続されており、
この配線はワード線と直交する方向に共通化されてビッ
ト線を構成している。さらに、各NANDセルのソース
側は、選択トランジスタを介してワード線と平行方向の
ソース線に接続されている。
For example, a NAND cell type EEPROM will be described below as an example. NAND cell type EEPRO
M is a NAND cell configured by connecting a plurality of memory cells in series, and the control gate of each memory cell is
The word line is shared by the memory cells on the adjacent sides with the element isolation interposed therebetween. In addition, wiring is connected to the drain side of each NAND cell via a selection transistor,
This wiring is shared in the direction orthogonal to the word line to form a bit line. Further, the source side of each NAND cell is connected to the source line in the direction parallel to the word line via the selection transistor.

【0004】ここで、マトリックスを組んでいるNAN
Dセルアレイにおいては、各々のNANDセルのドレイ
ンへのコンタクト部(ビット線コンタクト部)は、ワー
ド線方向に隣り合ったNANDセルに対して真横に位置
している。コンタクト部ではPEPのずれを見越して余
裕を設ける必要があり、コンタクト部の拡散層領域は大
きくせざるを得ない。このため、隣り合うビット線コン
タクト部の拡散層領域は隣接するビット線間隔以上に近
づくことになり、この部分での耐圧によりワード線方向
に隣り合うNANDセル間の耐圧が律速し、ワード線方
向の素子分離領域の微細化が困難になるという欠点があ
った。
Here, the NAN forming the matrix
In the D cell array, the contact portion (bit line contact portion) to the drain of each NAND cell is located directly beside the NAND cells adjacent in the word line direction. It is necessary to provide a margin in the contact portion in anticipation of the PEP shift, and the diffusion layer region of the contact portion must be increased. For this reason, the diffusion layer regions of the adjacent bit line contact portions become closer than the space between the adjacent bit lines, and the breakdown voltage between the adjacent NAND cells in the word line direction determines the rate of breakdown due to the breakdown voltage in this portion. However, there is a drawback that it becomes difficult to miniaturize the element isolation region.

【0005】このような問題は、複数のメモリセルが直
列接続されてメモリセルユニットを構成する他の半導体
記憶装置、例えばNAND型DRAMセルにおいても同
様に生じる。例えば、NAND型DRAMセルのビット
線コンタクト位置に関しては特開平4-147490号公報の第
3図,第13図,第14図に示すように、従来は、隣接
するビット線コンタクトは、ワード線方向に平行に配置
されている。
Such a problem similarly occurs in another semiconductor memory device in which a plurality of memory cells are connected in series to form a memory cell unit, for example, a NAND type DRAM cell. For example, regarding the bit line contact position of a NAND type DRAM cell, as shown in FIGS. 3, 13, and 14 of Japanese Patent Laid-Open No. 4-147490, conventionally, adjacent bit line contacts are arranged in the word line direction. Are arranged in parallel with.

【0006】また、NANDセル型EEPROMにおい
ては、各々のNANDセルは同じカラムに属するもの同
士でビット線を共有し、同じロウに属するもの同士でソ
ース線を共用する形でアレイを構成している。このと
き、従来の場合には、共通ソース線の部分には素子分離
領域がなく、隣り合う同一ロウに属するNANDセルの
ソース側選択トランジスタのソース拡散層がつながって
いるような構造になっており、素子分離領域は共通ソー
ス線によって分断されている。
In the NAND cell type EEPROM, each NAND cell belongs to the same column to share a bit line, and those belonging to the same row share a source line to form an array. . At this time, in the conventional case, there is no element isolation region in the portion of the common source line, and the structure is such that the source diffusion layers of the source side select transistors of the NAND cells belonging to the same adjacent row are connected. The element isolation region is divided by the common source line.

【0007】このような構成においては、素子分離領域
の端がソース側選択トランジスタにかかることがあり、
これが選択トランジスタの耐圧を落とす原因となってい
た。図6に従来のNANDセルアレイを示すが、図中破
線のように共通ソース線の屈曲部がだれると、この部分
がソース側選択トランジスタにかかることになる。これ
を防止するために、共通ソースとソース側選択トランジ
スタのゲート間距離を長くすることは、集積度の低下に
つながる。
In such a structure, the edge of the element isolation region may reach the source side select transistor,
This has been a cause of lowering the withstand voltage of the select transistor. FIG. 6 shows a conventional NAND cell array, but if the bent portion of the common source line is sagged as indicated by the broken line in the figure, this portion will be applied to the source side select transistor. In order to prevent this, increasing the distance between the common source and the gates of the source side select transistors leads to a reduction in the degree of integration.

【0008】また、素子分離領域形成のためのレジスト
パターン形成のプロセスにおいて、位相シフト法を用い
る場合にも、共通ソース線のところで位相シフタがアブ
ノーマル配置となるため、位相シフト法が用いにくいと
いう欠点があった。
Further, even when the phase shift method is used in the process of forming the resist pattern for forming the element isolation region, the phase shifter is abnormally arranged at the common source line, and thus the phase shift method is difficult to use. was there.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、マト
リックス状にアレイを組んだNANDセル型の半導体記
憶装置においては、隣接するビット線コンタクトの部分
でメモリセル間の耐圧が律速され、これによりメモリセ
ル間の素子分離領域の縮小(ワード線方向)が困難にな
るという問題があった。
As described above, in the conventional NAND cell type semiconductor memory device in which the arrays are arranged in a matrix, the withstand voltage between the memory cells is rate-controlled between the adjacent bit line contacts. There is a problem that it is difficult to reduce the element isolation region between the memory cells (in the word line direction).

【0010】また、メモリセル同士を分けている素子分
離領域が共通ソース線のところで途切れており、NAN
Dセルを用いた場合は素子分離領域の端がソース側選択
トランジスタにかかることがあり、これが選択トランジ
スタの耐圧を落とす原因となっていた。
Further, the element isolation region separating the memory cells from each other is interrupted at the common source line, and the NAN
When the D cell is used, the edge of the element isolation region sometimes touches the source side select transistor, which has been a cause of lowering the withstand voltage of the select transistor.

【0011】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ワード線方向のメモリ
セル間の素子分離領域の縮小を可能とし、集積度の向上
をはかり得る半導体記憶装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is a semiconductor capable of reducing an element isolation region between memory cells in the word line direction and improving the degree of integration. A storage device is provided.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations.

【0014】即ち、本発明は、半導体基板上に電荷蓄積
層と制御ゲートを積層した不揮発性メモリセルが複数個
直列に接続されてNANDセルユニットを構成する半導
体記憶装置において、前記NANDセルユニットの選択
トランジスタの拡散層に接続されるビット線コンタクト
は、ビット線となる配線が前記拡散層に直接接続して形
成され、隣接するもの同士でビット線方向に交互にずら
してレイアウトされ、 前記選択トランジスタのゲート電
極と前記ビット線との交差部が、隣接するもの同士でビ
ット線方向に交互にずらしてレイアウトされ、 同じビッ
ト線に係わる前記ビット線コンタクト及び前記交差部が
同一方向にずらされていることを特徴とする。
That is, the present invention provides a semiconductor memory device in which a plurality of nonvolatile memory cells having a charge storage layer and a control gate stacked on a semiconductor substrate are connected in series to form a NAND cell unit. bit line contact connected to the diffusion layer of the selection transistor, a wiring serving as a bit line is formed by connecting directly to the diffusion layer, it is laid out alternately shifted on the bit line direction in adjacent ones, the selection transistor Gate of
If the intersection of the pole and the bit line is
Tsu in the door line direction by shifting alternately been laid, the same bit
The bit line contact and
It is characterized in that they are shifted in the same direction .

【0015】[0015]

【0016】また、本発明は、半導体基板上に複数のメ
モリセルが直列に接続されてNANDセルユニットを構
成する半導体記憶装置において、前記NANDセルユニ
ットの選択トランジスタの拡散層に接続されるビット線
コンタクトは、ビット線となる配線が前記拡散層に直接
接続して形成され、隣接するもの同士でビット線方向に
交互にずらしてレイアウトされ、前記選択トランジスタ
のゲート電極と前記ビット線との交差部が、隣接するも
の同士でビット線方向に交互にずらしてレイアウトさ
れ、同じビット線に係わる前記ビット線コンタクト及び
前記交差部が同一方向にずらされていることを特徴とす
る。
Further, according to the present invention, in a semiconductor memory device in which a plurality of memory cells are connected in series on a semiconductor substrate to form a NAND cell unit, a bit line connected to a diffusion layer of a selection transistor of the NAND cell unit. The contact is formed by connecting a wiring to be a bit line directly to the diffusion layer, and is laid out so that adjacent ones are alternately shifted in the bit line direction.
The intersection of the gate electrode and the bit line is adjacent
Are laid out alternately with each other in the bit line direction.
The bit line contacts associated with the same bit line and
The intersecting portions are shifted in the same direction .

【0017】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。メモリセルは、不揮発性メ
モリセルでもよいし、他のメモリセル、例えばDRA
M、特にNAND型DRAMセルでもよい。
The preferred embodiments of the present invention are as follows. The memory cell may be a non-volatile memory cell or another memory cell such as DRA.
It may be M, especially a NAND type DRAM cell.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、ビット線コンタクト部を、各
セル毎にビット線方向にずらして配置することにより、
コンタクト間距離が長くなりコンタクト間耐圧が向上す
る。このため、メモリセル間のワード線方向の素子分離
領域の縮小が可能となり、集積度の向上をはかることが
できる。
According to the present invention, by arranging the bit line contact portions so as to be shifted in the bit line direction for each cell,
The distance between contacts becomes longer and the breakdown voltage between contacts improves. Therefore, the element isolation region between the memory cells in the word line direction can be reduced, and the degree of integration can be improved.

【0019】またこの手段は、特にNANDセルに用い
ると有効である。即ち、コンタクト部をずらすことによ
り、NANDセルのビット線方向の長さは長くなるが、
同じ耐圧を実現する素子分離領域のワード線方向の長さ
は短くなる。このため、ビット線コンタクト部をずらす
ことにより、素子分離領域の面積はビット線方向には増
大し、ワード線方向には減少する。NANDセルでは、
複数のメモリセルを直列接続していることからワード線
方向に比してビット線方向の長さが格段に長いので、素
子分離領域では、ビット線方向の面積増大に比してワー
ド線方向の面積減少の方が遥かに大きい。従って、NA
NDセルアレイ全体としては、素子分離領域の大幅な面
積縮小が可能となる。このNANDセルは、NAND型
EEPROMでもよいし、その他のセル、例えばNAN
D型DRAMのようなセルでもよい。
This means is particularly effective when used in a NAND cell. That is, by shifting the contact portion, the length of the NAND cell in the bit line direction increases,
The length in the word line direction of the element isolation region that realizes the same breakdown voltage is shortened. Therefore, by shifting the bit line contact portion, the area of the element isolation region increases in the bit line direction and decreases in the word line direction. For NAND cells,
Since a plurality of memory cells are connected in series, the length in the bit line direction is significantly longer than that in the word line direction. The area reduction is much larger. Therefore, NA
In the entire ND cell array, the area of the element isolation region can be greatly reduced. This NAND cell may be a NAND type EEPROM, or may be another cell such as NAN.
A cell such as a D-type DRAM may be used.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (実施例1)図1は、本発明の第1の実施例に係わるN
ANDセル型EEPROMのアレイ構成を示す平面図で
ある。図中1はビット線、2はビット線コンタクト、3
はソース線、4はメモリセル、5はドレイン側選択トラ
ンジスタ、6はソース側選択トランジスタを示してい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows the N according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an array configuration of an AND cell type EEPROM. In the figure, 1 is a bit line, 2 is a bit line contact, 3
Is a source line, 4 is a memory cell, 5 is a drain side selection transistor, and 6 is a source side selection transistor.

【0022】メモリセル4は、半導体基板上にトンネル
酸化膜(例えば10nm)を介してp型ポリシリコンか
らなる浮遊ゲート(電荷蓄積層)FGを形成し、その上
にゲート酸化膜(例えば膜厚20nm)を介してポリシ
リコンからなる制御ゲートCGを形成したものである。
制御ゲートCGはワード線となる。このメモリセル4を
8個直列に接続し、さらにその前後に選択トランジスタ
5,6を接続して1つのNANDセルとする。
In the memory cell 4, a floating gate (charge storage layer) FG made of p-type polysilicon is formed on a semiconductor substrate via a tunnel oxide film (for example, 10 nm), and a gate oxide film (for example, film thickness) is formed thereon. The control gate CG made of polysilicon is formed with a thickness of 20 nm).
The control gate CG becomes a word line. Eight memory cells 4 are connected in series, and select transistors 5 and 6 are connected before and after the memory cells 4 to form one NAND cell.

【0023】そして、上側の選択トランジスタ5のドレ
イン部にコンタクト(ビット線コンタクト)2をとり、
ワード線と直交する方向のAl配線を行い、これをビッ
ト線(BL)1とする。下側の選択トランジスタ6のソ
ース部は、ワード線と平行方向のソース線3に接続す
る。
Then, a contact (bit line contact) 2 is made to the drain portion of the upper selection transistor 5,
Al wiring is formed in a direction orthogonal to the word line, and this is referred to as bit line (BL) 1. The source portion of the lower select transistor 6 is connected to the source line 3 parallel to the word line.

【0024】ここで本実施例では、ビット線コンタクト
2をワード線方向に揃えるのではなく、ビット線方向に
交互にずらしている。このようにすることで、各コンタ
クト間距離は、従来のようにコンタクトをとるよりも、
より小さい素子分離領域で実現が可能である。なお、参
考のために図7に、従来のNAND型EEPROMのア
レイ平面図を示す。この図に示すように、ビット線コン
タクト2がワード線方向に揃えて配置されている。
Here, in this embodiment, the bit line contacts 2 are not aligned in the word line direction but are alternately shifted in the bit line direction. By doing in this way, the distance between each contact is
It can be realized with a smaller element isolation region. For reference, FIG. 7 shows a plan view of an array of a conventional NAND type EEPROM. As shown in this figure, the bit line contacts 2 are aligned in the word line direction.

【0025】本実施例のように構成した場合のセル縮小
を見積もってみる。まず、素子分離幅をL1 ,NAND
セルのビット線方向の長さをL2 ,セルの幅をL3 とす
る。従来のNANDセルアレイだと、素子分離領域を含
めた1つのNANDセルの面積S1 は、図7に示すよう
に、 S1 =(L1 +L3 )×L2 となる。本実施例のNANDセルアレイだと、図1に示
すように、 S2 =(L1 cos θ+L3 )×(L2 +L1 sin θ) となる。従ってL1 ,L2 ,L3 ,θを、例えばL1 =
1.8μm,L2 =16μm,L3 =0.7μm,θ=
45°とすると、本実施例と従来例との面積の差は、 S1 −S2 =40.0−34.0=6.0 となり、6.0μm2 だけ縮小される。
The cell reduction in the case of the configuration of this embodiment will be estimated. First, the element isolation width is L1, NAND
The length of the cell in the bit line direction is L2, and the width of the cell is L3. In the conventional NAND cell array, the area S1 of one NAND cell including the element isolation region is S1 = (L1 + L3) .times.L2 as shown in FIG. In the NAND cell array of this embodiment, as shown in FIG. 1, S2 = (L1 cos θ + L3) × (L2 + L1 sin θ). Therefore, L1, L2, L3, and θ are, for example, L1 =
1.8 μm, L2 = 16 μm, L3 = 0.7 μm, θ =
If the angle is 45 °, the area difference between the present embodiment and the conventional example is S1−S2 = 40.0−34.0 = 6.0, which is reduced by 6.0 μm 2 .

【0026】なお、上記説明では、従来例のL1 を隣接
ビット線間の長さ、実施例のL1 を隣接ビット線のコン
タクト中心間を結ぶ長さとしたが、より正確に見積もる
には従来例のL1'を隣接ビット線コンタクト間の長さ、
実施例のL1'を隣接ビット線コンタクトのエッジ間最短
長として計算すればよい。 (実施例2)図2は、本発明の第2の実施例に係わるE
EPROMのアレイ構成を示す平面図である。なお、図
1と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は
省略する。
In the above description, L1 in the conventional example is the length between the adjacent bit lines, and L1 in the example is the length connecting the contact centers of the adjacent bit lines. However, for more accurate estimation, the L1 in the conventional example is used. L1 'is the length between adjacent bit line contacts,
L1 ′ in the embodiment may be calculated as the shortest length between the edges of the adjacent bit line contacts. (Embodiment 2) FIG. 2 shows an E according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an array configuration of EPROM. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0027】この実施例は、ビット線コンタクト2を交
互にずらしたことに合わせて、制御ゲートCG及び選択
ゲートSGを交互に曲げて配設したことにある。このよ
うな構成にすれば、ビット線コンタクト2から選択ゲー
トSGD までの距離を各々のNANDセルで等しく(コ
ンタクトから選択トランジスタまでの抵抗を等しく)す
ることができるので、セル特性の均一化に有効である。
In this embodiment, the control gates CG and the selection gates SG are alternately bent so that the bit line contacts 2 are alternately shifted. With such a configuration, the distance from the bit line contact 2 to the selection gate SGD can be made equal in each NAND cell (the resistance from the contact to the selection transistor is equal), which is effective in uniformizing the cell characteristics. Is.

【0028】また、本実施例では、ソース線として共通
ソース線(拡散層)3を用いる代わりに、後述する実施
例で説明するようにソースコンタクトを設けてワード線
方向に隣接するソースを接続している。勿論これも、第
1の実施例と同様に共通ソース線3を設けてもよい。
In the present embodiment, instead of using the common source line (diffusion layer) 3 as the source line, a source contact is provided to connect the sources adjacent in the word line direction, as will be described later in the embodiment. ing. Of course, also in this case, the common source line 3 may be provided as in the first embodiment.

【0029】なお、第1及び第2の実施例におけるレイ
アウトは、セルフアラインコンタクトプロセスを適用す
るにも適している。また、第1,第2の実施例ではNA
NDセルを用いたが、これに限らず不揮発性メモリセル
を用いたEEPROMに適用することができる。前記従
来の技術で述べた特開平4-147940号公報に示された構成
のNAND型セルに対しても、本発明の実施例を適用す
ることができる。 (実施例3)図3は本発明の第3の実施例に係わるNA
NDセル型EEPROMのアレイ構成を示す平面図であ
り、図4(a)(b)はその矢視A−A′,B−B′の
断面図である。また、図5はNANDセルの等価回路で
ある。
The layouts of the first and second embodiments are also suitable for applying the self-aligned contact process. Also, in the first and second embodiments, NA
Although the ND cell is used, the present invention is not limited to this and can be applied to an EEPROM using a non-volatile memory cell. The embodiment of the present invention can be applied to the NAND type cell having the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-147940 described in the above-mentioned conventional technique. (Embodiment 3) FIG. 3 shows an NA according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a plan view showing an array configuration of an ND cell type EEPROM, and FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views taken along arrows AA ′ and BB ′. Further, FIG. 5 is an equivalent circuit of a NAND cell.

【0030】この実施例では、4個のメモリセルM1 〜
M4 がそれらのソース,ドレイン拡散層を隣接するもの
同士で共用する形で直列接線されていてNANDセルを
構成している。このようなNANDセルがマトリックス
配列されてNANDセルアレイが構成される。
In this embodiment, four memory cells M1 ...
M4 is connected in series in such a manner that the source and drain diffusion layers are shared by adjacent ones to form a NAND cell. Such NAND cells are arranged in a matrix to form a NAND cell array.

【0031】NANDセルの一端のドレイン側は、選択
ゲートSGD を介してビット線BLに接続され、他端の
ソースは選択ゲートSGS を通じてポリシリコン配線等
からる共通ソース線(接地線)に接続されている。各メ
モリセルの制御ゲートCG1〜CG4 は、ビット線BL
と交差する方向に配設されてワード線WLとなる。
The drain side at one end of the NAND cell is connected to the bit line BL via the select gate SGD, and the source at the other end is connected to the common source line (ground line) composed of polysilicon wiring or the like through the select gate SGS. ing. The control gates CG1 to CG4 of each memory cell are connected to the bit line BL.
The word lines WL are arranged in a direction intersecting with.

【0032】この実施例では、4個のメモリセルで1つ
のNANDセルを構成しているが、一般に2のn乗個
(n=1,2,…)のメモリセルで1つのNANDセル
を構成することができる。
In this embodiment, four memory cells form one NAND cell, but in general, 2 n (n = 1, 2, ...) Memory cells form one NAND cell. can do.

【0033】具体的なメモリセル構造は、図4(a)
(b)に示す通りである。n型シリコン基板11にp型
ウェル11′が形成され、このp型ウェル11′にメモ
リセルが配列形成されている。周辺回路は、メモリセル
とは別のp型ウェルに形成されることになる。p型ウェ
ル11′の素子分離絶縁膜12で囲まれた領域に4個の
メモリセルと2個の選択ゲートが形成されている。
A specific memory cell structure is shown in FIG.
This is as shown in (b). A p-type well 11 'is formed on the n-type silicon substrate 11, and memory cells are arrayed in the p-type well 11'. The peripheral circuit will be formed in a p-type well different from the memory cell. Four memory cells and two select gates are formed in a region surrounded by the element isolation insulating film 12 of the p-type well 11 '.

【0034】各メモリセルは、p型ウェル11′上に5
〜20nmの熱酸化膜からなる第1ゲート絶縁膜131
を介して形成された50〜400nmの第1層多結晶シ
リコンにより浮遊ゲート14(142 〜145 )が形成
され、この上に15〜40nmの熱酸化膜からなる第2
ゲート絶縁膜15を介して形成された100〜400n
mの第2層多結晶シリコンにより制御ゲート16(16
1 〜165 )が形成されている。各メモリセルのソー
ス,ドレイン拡散層となるn型層19は、隣接するもの
同士で共用する形で、4個のメモリセルが直列接続され
ている。
Each memory cell has five p-type wells 11 '.
1st gate insulating film 13 1 consisting of a thermal oxide film of ˜20 nm
Is the floating gate 14 by a first layer polysilicon 50~400nm formed through a (14 2 to 14 5) is formed, the second consisting of a thermal oxide film 15~40nm on this
100 to 400n formed through the gate insulating film 15
control gate 16 (16
1 to 16 5 ) are formed. The n-type layer 19 serving as the source / drain diffusion layer of each memory cell is shared by adjacent ones, and four memory cells are connected in series.

【0035】NANDセルのソース側端部には、p型ウ
ェル11′上に5〜40nmの熱酸化膜からなるゲート
絶縁膜132 を介して第1層多結晶シリコンにより形成
されたゲート電極141 を持つ選択ゲート(SGD
と、ゲート電極146 を持つ選択ゲート(SGS )が形
成されている。ここで、ゲート絶縁膜132 は第1のゲ
ート絶縁膜131 と同じでもよい。ゲート電極141
146 には第2多結晶シリコンによる配線161 と16
6 が重ねて配設されている。これらゲート電極141
配線161 及び146 と166 は、所定間隔毎にスルー
ホールで接続されて低抵抗化される。
At the end of the NAND cell on the source side, the gate electrode 14 formed of the first-layer polycrystalline silicon is formed on the p-type well 11 'with the gate insulating film 13 2 made of a thermal oxide film of 5 to 40 nm interposed therebetween. Select gate with 1 (SG D )
And a select gate (SG S ) having a gate electrode 14 6 is formed. Here, the gate insulating film 13 2 may be the same as the first gate insulating film 13 1 . Wirings 16 1 and 16 made of the second polycrystalline silicon are used for the gate electrodes 14 1 and 14 6.
6 are stacked. The gate electrode 14 1 and the wirings 16 1 and 14 6 and 16 6 are connected by through holes at predetermined intervals to reduce the resistance.

【0036】ここで、各メモリセルの浮遊ゲート142
〜145 と制御ゲート162 〜165 、及び選択ゲート
のゲート電極141 ,146 、配線161 ,166 は、
チャンネル長方向については同一エッチングマスクを用
いてパターニングして揃えられている。ソース,ドレイ
ン拡散層となるn型層19は、これらの電極をマスクと
して、砒素又はリンのイオン注入により形成されてい
る。
Here, the floating gate 14 2 of each memory cell is
-14 5 and the control gate 16 2-16 5, and the gate electrode 14 1 of the selection gate, 14 6, lines 16 1, 16 6,
The channel length direction is patterned and aligned using the same etching mask. The n-type layer 19 serving as a source / drain diffusion layer is formed by ion implantation of arsenic or phosphorus using these electrodes as a mask.

【0037】素子形成された基板上は、CVD絶縁膜1
7により覆われ、この上に第3層多結晶シリコンにより
共通ソース線20が形成され、ソース拡散層とはコンタ
クトホール21により接続される。またさらにこの上
は、CVD絶縁膜17′により覆われこの上にAl膜に
よりビット線18が配設される。
The CVD insulating film 1 is formed on the substrate on which the elements are formed.
7, a common source line 20 is formed of third-layer polycrystalline silicon, and is connected to the source diffusion layer by a contact hole 21. Furthermore, the bit line 18 is covered with a CVD insulating film 17 'and covered with an Al film.

【0038】このように構成されたNANDセルアレイ
の動作は、従来のものと全く同様である。しかし、この
実施例の構造では、ソース側選択ゲートの信頼性を従来
の場合に比べて向上させることができる。
The operation of the NAND cell array thus constructed is exactly the same as the conventional one. However, in the structure of this embodiment, the reliability of the source side select gate can be improved as compared with the conventional case.

【0039】従来の場合には、前記図6に示すように共
通ソース線によりNANDセルを分離している素子分離
領域が分断されている。素子分離領域が共通ソース線に
より切れている部分は、実際の場合には破線のように丸
まっており、この丸みを帯びた部分がソース側選択ゲー
トにかかってしまい、これにより耐圧が劣化する。この
傾向は、素子が微細化されソース側選択ゲートから共通
ソース線までの距離が縮まるにつれて顕著になる。
In the conventional case, as shown in FIG. 6, the element isolation region separating the NAND cells is divided by the common source line. In the actual case, the part where the element isolation region is cut off by the common source line is rounded like a broken line, and this rounded part is applied to the source side select gate, which deteriorates the breakdown voltage. This tendency becomes remarkable as the element is miniaturized and the distance from the source side select gate to the common source line is shortened.

【0040】これに対し本実施例の場合には、素子分離
領域が共通ソース線20により分断されないので、上記
のような問題は起こらず、従来のものに対してソース側
選択ゲートの耐圧が改善される。また本実施例では、素
子分離領域が分断されることなく連続していることか
ら、素子分離領域形成のためのレジストパターンをライ
ン&スペースに近いパターンで形成することができる。
このため、位相シフト法を効果的に用いることが可能と
なり、パターン精度の向上をはかることも可能となる。
On the other hand, in the case of this embodiment, since the element isolation region is not divided by the common source line 20, the above problem does not occur and the breakdown voltage of the source side select gate is improved as compared with the conventional one. To be done. Further, in this embodiment, since the element isolation regions are continuous without being divided, a resist pattern for forming the element isolation regions can be formed in a pattern close to lines and spaces.
Therefore, the phase shift method can be effectively used, and the pattern accuracy can be improved.

【0041】なお、本実施例では共通ソース線として第
3多結晶シリコン線を用いたが、これは別に第2層Al
線等でもよいし、またビット線の材質を変えることによ
り第1層Al配線でもよい。また、実施例ではNAND
セルを用いたが、これに限らず不揮発性メモリセルを用
いたEEPROMに適用することができる。
In this embodiment, the third polycrystalline silicon line is used as the common source line, but this is not the same as the second layer Al.
A wire or the like may be used, or the first layer Al wiring may be used by changing the material of the bit line. In the embodiment, the NAND
Although the cell is used, the present invention is not limited to this and can be applied to an EEPROM using a non-volatile memory cell.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、メ
モリセルにおけるビット線コンタクトを、隣接するもの
同士でビット線方向に交互にずらしてレイアウトするこ
とにより、メモリセル間の素子分離領域の縮小を可能と
し、集積度の向上をはかり得る半導体記憶装置を実現す
ることが可能となる。
As described above in detail , according to the present invention, the bit line contacts in the memory cells are laid out by alternately arranging adjacent bit lines in the bit line direction so that the element isolation regions between the memory cells can be separated from each other. It is possible to realize a semiconductor memory device capable of reducing the size and improving the degree of integration.

【0043】[0043]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例に係わるEEPROMのアレイ構
成を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an array configuration of an EEPROM according to a first embodiment.

【図2】第2の実施例に係わるEEPROMのアレイ構
成を示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing an array configuration of an EEPROM according to a second embodiment.

【図3】第3の実施例に係わるEEPROMのアレイ構
成を示す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing an array configuration of an EEPROM according to a third embodiment.

【図4】図3のNANDセルの矢視A−A′,B−B′
の断面図。
FIG. 4 is a view of the NAND cell of FIG. 3 taken along arrows AA ′ and BB ′.
Sectional view of.

【図5】図3のNANDセルの等価回路図。5 is an equivalent circuit diagram of the NAND cell of FIG.

【図6】従来のNANDセルのアレイ構成を示す平面
図。
FIG. 6 is a plan view showing an array configuration of a conventional NAND cell.

【図7】従来のNANDセルのアレイ構成を示す平面
図。
FIG. 7 is a plan view showing an array configuration of a conventional NAND cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ビット線(BL) 2…ビット線コンタクト 3…ソース線 4…メモリセル 5…ドレイン側選択トランジスタ 6…ソース側選択トランジスタ CG(CG1 〜CG8 )…制御ゲート FG…浮遊ゲート(電荷蓄積層) SG(SGD ,SGS )…選択ゲート 1 ... Bit line (BL) 2 ... Bit line contact 3 ... Source line 4 ... Memory cell 5 ... Drain side selection transistor 6 ... Source side selection transistor CG (CG1 to CG8) ... Control gate FG ... Floating gate (charge storage layer) SG (SGD, SGS) ... Selection gate

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−198822(JP,A) 特開 平5−275659(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-198822 (JP, A) JP-A-5-275659 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21 / 8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートを
積層した不揮発性メモリセルが複数個直列に接続されて
NANDセルユニットを構成する半導体記憶装置におい
て、 前記NANDセルユニットの選択トランジスタの拡散層
に接続されるビット線コンタクトは、ビット線となる配
線が前記拡散層に直接接続して形成され、隣接するもの
同士でビット線方向に交互にずらしてレイアウトされ、 前記選択トランジスタのゲート電極と前記ビット線との
交差部が、隣接するもの同士でビット線方向に交互にず
らしてレイアウトされ、 同じビット線に係わる前記ビット線コンタクト及び前記
交差部が同一方向にずらされている ことを特徴とする半
導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device in which a plurality of nonvolatile memory cells, each having a charge storage layer and a control gate stacked on a semiconductor substrate, are connected in series to form a NAND cell unit, wherein diffusion of a selection transistor of the NAND cell unit is performed. The bit line contact connected to the layer is formed by connecting a wiring to be a bit line directly to the diffusion layer, and is laid out by alternately arranging adjacent ones in the bit line direction alternately with the gate electrode of the selection transistor. With the bit line
The intersections do not alternate between adjacent ones in the bit line direction.
And the bit line contact and the bit line contact relating to the same bit line.
A semiconductor memory device, wherein the intersections are shifted in the same direction .
【請求項2】半導体基板上に複数のメモリセルが直列に
接続されてNANDセルユニットを構成する半導体記憶
装置において、 前記NANDセルユニットの選択トランジスタの拡散層
に接続されるビット線コンタクトは、ビット線となる配
線が前記拡散層に直接接続して形成され、隣接するもの
同士でビット線方向に交互にずらしてレイアウトされ、 前記選択トランジスタのゲート電極と前記ビット線との
交差部が、隣接するもの同士でビット線方向に交互にず
らしてレイアウトされ、 同じビット線に係わる前記ビット線コンタクト及び前記
交差部が同一方向にずらされている ことを特徴とする半
導体記憶装置。
2. In a semiconductor memory device in which a plurality of memory cells are connected in series on a semiconductor substrate to form a NAND cell unit, a bit line contact connected to a diffusion layer of a selection transistor of the NAND cell unit is a bit line contact. Wirings to be lines are formed so as to be directly connected to the diffusion layer, and adjacent ones are laid out by alternately shifting in the bit line direction, and the gate electrodes of the selection transistors and the bit lines are arranged .
The intersections do not alternate between adjacent ones in the bit line direction.
And the bit line contact and the bit line contact relating to the same bit line.
A semiconductor memory device, wherein the intersections are shifted in the same direction .
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