JP3531708B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3531708B2 JP05813297A JP5813297A JP3531708B2 JP 3531708 B2 JP3531708 B2 JP 3531708B2 JP 05813297 A JP05813297 A JP 05813297A JP 5813297 A JP5813297 A JP 5813297A JP 3531708 B2 JP3531708 B2 JP 3531708B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、より詳細には、同一半導体基板上に
メモリセルトランジスタ(以下セルトランジスタと称す
る)として、NAND型とNOR型のセルトランジスタ
が混在した半導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more specifically, a memory cell transistor (hereinafter referred to as a cell transistor) having NAND type and NOR type cell transistors is formed on the same semiconductor substrate. The present invention relates to a mixed semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】マスクROMのメモリセル方式として、
従来よりNAND型ROMとNOR型ROMが知られて
いる。NAND型ROMは、複数のセルトランジスタを
直列接続したトランジスタ列を複数構成し、これらトラ
ンジスタ列において、ROMデータに応じてエンハンス
メント型のトランジスタとデプレッション型のトランジ
スタとを配置させることにより、ROMデータの書き込
みが行われる。
2. Description of the Related Art As a mask ROM memory cell system,
Conventionally, NAND type ROM and NOR type ROM are known. In a NAND-type ROM, a plurality of transistor rows in which a plurality of cell transistors are connected in series are configured, and enhancement type transistors and depletion type transistors are arranged in these transistor rows according to ROM data, thereby writing ROM data. Is done.

【0003】NOR型ROMは、複数のセルトランジス
タがビット線に対して並列接続された複数のトランジス
タ列を構成し、これらトランジスタ列において、ROM
データに応じて選択されたトランジスタの閾値電圧を電
源電圧以上に設定してROMデータの書き込みが行われ
る。
The NOR type ROM constitutes a plurality of transistor rows in which a plurality of cell transistors are connected in parallel to a bit line, and in these transistor rows, the ROM is formed.
ROM data is written by setting the threshold voltage of the transistor selected according to the data to the power supply voltage or higher.

【0004】一般に、NAND型ROMは高集積化に優
れているものの高速化に劣っている。逆に、NOR型R
OMは高速化に優れているが、高集積化は劣っている。
NOR型ROMが高集積化に劣っているのは以下の理由
による。一般に、NOR型ROMは2個のセルトランジ
スタに対して1個の割合で、配線を接続するためのコン
タクト孔が必要となり、コンタクト孔を形成するための
領域及びコンタクト孔形成の際のマスク合わせマージン
を確保しなければならないため、メモリセルの微細化が
困難だからである。
Generally, a NAND type ROM is excellent in high integration but inferior in high speed operation. On the contrary, NOR type R
OM is excellent in high speed, but inferior in high integration.
The reason why NOR type ROM is inferior in high integration is as follows. In general, NOR type ROM requires a contact hole for connecting wiring at a rate of one for two cell transistors, and a region for forming the contact hole and a mask alignment margin at the time of forming the contact hole. This is because it is difficult to miniaturize the memory cell because it has to be secured.

【0005】そこで、高集積化のためには、主にNAN
D型ROMが広く使用されて来た。その理由は、NAN
D型ROMは、複数のセルトランジスタを直列接続して
複数のトランジスタ列を構成するため、トランジスタ列
の両端にコンタクト孔を形成すれば済み、直列接続する
トランジスタの数を多くすればするほど高集積化が図れ
るからである。
Therefore, for high integration, NAN is mainly used.
D-type ROM has been widely used. The reason is NAN
Since the D-type ROM has a plurality of cell transistors connected in series to form a plurality of transistor rows, it suffices to form contact holes at both ends of the transistor rows, and the higher the number of transistors connected in series, the higher the degree of integration. This is because it can be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年では、さ
らなるメモリセルの高集積化が要請されており、NAN
D型ROMを用いて、更に高集積化を図るためには、素
子分離領域の寸法シフトや段差を低減する必要がある。
However, in recent years, there has been a demand for higher integration of memory cells.
In order to achieve higher integration by using the D-type ROM, it is necessary to reduce the dimensional shift and step difference in the element isolation region.

【0007】このような要請に答えんとするメモリセル
の一従来例として、素子分離膜を形成することなく素子
分離を可能とし、これにより素子分離領域の段差を低減
するとともに、配線を接続するためのコンタクト孔をメ
モリセルごとに形成せず、NAND型ROMとNOR型
ROMの両方の長所を備えた高密度NOR型ROM(以
下第1従来例という)である。
As a conventional example of a memory cell that meets such a demand, element isolation can be performed without forming an element isolation film, thereby reducing the step in the element isolation region and connecting wiring. A high density NOR type ROM (hereinafter referred to as a first conventional example) having advantages of both a NAND type ROM and a NOR type ROM without forming a contact hole for each memory cell.

【0008】図54に従って第1従来例の高密度NOR
型ROMを今少し説明する。半導体基板201上のメモリ
セル形成領域に、ソース/ドレイン領域及びビットライ
ンとなる高濃度拡散層202、203が複数本平行に形成され
ており、この半導体基板201上にゲート絶縁膜204を介し
て、ビットラインとなる高濃度拡散層202,203に直交す
るようにゲート電極(ワードライン)205が複数本配設
されている。また、ゲート電極205及び高濃度拡散層20
2、203が形成されていない領域には、ソース/ドレイン
領域202とは異なる導電型を有する不純物がイオン注入
されており、この領域206をセルトランジスタとセルト
ランジスタとの間の素子分離手段として機能させてい
る。なお、同図中記号イ、ロは一つのセルトランジスタ
の領域を示している。
According to FIG. 54, a high density NOR of the first conventional example
The type ROM will now be explained a little. In the memory cell formation region on the semiconductor substrate 201, a plurality of high-concentration diffusion layers 202 and 203 to be source / drain regions and bit lines are formed in parallel, and a gate insulating film 204 is formed on the semiconductor substrate 201 with a gate insulating film 204 interposed therebetween. A plurality of gate electrodes (word lines) 205 are arranged so as to be orthogonal to the high-concentration diffusion layers 202 and 203 which will be the bit lines. In addition, the gate electrode 205 and the high concentration diffusion layer 20
An impurity having a conductivity type different from that of the source / drain region 202 is ion-implanted in the region where the regions 2 and 203 are not formed, and this region 206 functions as an element isolation means between the cell transistors. I am letting you. The symbols a and b in the figure indicate the regions of one cell transistor.

【0009】このような構成のメモリセルにおいては、
LOCOS膜のような素子分離膜が形成されていないた
め、半導体基板201表面は平坦である。このため、通常
用いられる加工限界以下のピッチでゲート電極205を配
置させることができる。しかも、このゲート電極205を
マスクとして用いて素子分離領域206に自己整合的にイ
オン注入できるため、メモリセルの高集積化に大きな効
果がある。
In the memory cell having such a structure,
Since the element isolation film such as the LOCOS film is not formed, the surface of the semiconductor substrate 201 is flat. Therefore, the gate electrodes 205 can be arranged at a pitch equal to or less than the normally used processing limit. In addition, since the gate electrode 205 can be used as a mask to perform ion implantation in the element isolation region 206 in a self-aligned manner, it has a great effect on high integration of the memory cell.

【0010】しかしながら、このような高密度NOR型
ROMにおいても、高集積化を図るためには、上記従来
のNAND型ROMと同様にまだまだ限界がある。この
ようなNAND型ROMや高密度NOR型ROMにおい
て、更に高集積化を図るための手法として、ゲート電極
を多層構造にしたり、素子分離領域を設けない手法を講
じることが考えられる。
However, even in such a high density NOR type ROM, there is still a limit in achieving high integration, as in the conventional NAND type ROM. In such a NAND type ROM or high density NOR type ROM, as a method for achieving higher integration, it is conceivable to adopt a method in which the gate electrode has a multilayer structure or a device isolation region is not provided.

【0011】前者の手法を講じたものとして、特開昭5
3−41188号公報で提案された従来例があり(以下
第2従来例という)、後者の手法を講じたものとして、
特開昭63−131568号公報で提案された従来例が
ある(以下第3従来例という)。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 5 (1993) discloses the former method.
There is a conventional example proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-41188 (hereinafter referred to as a second conventional example), and the latter method is taken as follows.
There is a conventional example proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-131568 (hereinafter referred to as a third conventional example).

【0012】図55は特開昭53−41188号公報で
提案された従来例を示す。この従来例は、NAND型の
ROMに適用したものである。同図に示すように、半導
体基板301上に第1のゲート酸化膜304を形成した後に、
その上に、水平方向に所定距離隔てて複数の第1のゲー
ト電極305を配設し、第1のMIS形トランジスタを形
成する。更に、第1のゲート電極305を形成した後に、
これを覆うようにして第2のゲート酸化膜306を半導体
基板301の全面に形成し、その上に第2のゲート電極307
を配設して、第2のMIS形トランジスタを形成する。
この半導体装置は、第1のゲート電極305間に第2のゲ
ート電極307を配設するものであるので、その分、平面
視における各セルトランジスタの占有面積を上記第1従
来例のものの1/2にできる。このため、メモリセルの
集積度を2倍にできる。
FIG. 55 shows a conventional example proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 53-41188. This conventional example is applied to a NAND type ROM. As shown in the figure, after forming the first gate oxide film 304 on the semiconductor substrate 301,
A plurality of first gate electrodes 305 are arranged on the substrate at a predetermined distance in the horizontal direction to form a first MIS transistor. Furthermore, after forming the first gate electrode 305,
A second gate oxide film 306 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 301 so as to cover it, and a second gate electrode 307 is formed thereon.
To form a second MIS transistor.
In this semiconductor device, since the second gate electrode 307 is arranged between the first gate electrodes 305, the area occupied by each cell transistor in plan view is 1 / th that of the first conventional example. Can be 2. Therefore, the integration degree of the memory cells can be doubled.

【0013】図56は特開昭63−131568号公報
で提案された従来例を示す。この従来例は、NOR型R
OMに適用したものである。半導体基板401上にソース
領域402とドレイン領域403をチャネル長分離して平行に
形成した後、ソース領域402、ドレイン領域403及びその
間に形成されるチャネル領域404に直交するようにして
ゲート電極405を形成してある。このゲート電極も水平
方向に所定距離隔てて複数配設されている。なお、406
はゲート絶縁膜である。この従来例によれば、ゲート電
極405間に素子分離領域が存在しないため、その分、配
線間のピッチを小さくできるので、メモリセルの高集積
化が図れる。
FIG. 56 shows a conventional example proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-131568. This conventional example is a NOR type R
It is applied to OM. After forming the source region 402 and the drain region 403 in parallel on the semiconductor substrate 401 with the channel length separated, the gate electrode 405 is formed so as to be orthogonal to the source region 402, the drain region 403, and the channel region 404 formed therebetween. Has been formed. A plurality of gate electrodes are also arranged in the horizontal direction at a predetermined distance. 406
Is a gate insulating film. According to this conventional example, since the element isolation region does not exist between the gate electrodes 405, the pitch between the wirings can be reduced by that much, so that the memory cell can be highly integrated.

【0014】しかるに、上記第2従来例及び第3従来例
いずれにおいても、近年の高集積化の要請に答えるには
限界があった。また、第2従来例によれば、段差が大き
くなるため、膜切れ等を発生し易く、その分、製造技術
が複雑になるため、製造能率の向上を図る上でネックに
なる。
However, in both the second conventional example and the third conventional example, there is a limit in meeting the recent demand for higher integration. Further, according to the second conventional example, since the step becomes large, film breakage and the like are likely to occur, and the manufacturing technique becomes complicated accordingly, which is a bottleneck in improving the manufacturing efficiency.

【0015】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、メモリセルの更なる高集積化を図ることが
できる新規な半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a novel semiconductor device capable of further increasing the integration density of a memory cell and a manufacturing method thereof.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
トランジスタが半導体基板上にマトリクス状に形成され
たメモリセル部を有する半導体装置であって、該半導体
基板上に絶縁膜を介してゲート電極を兼用する複数のワ
ードラインが第1の方向に互いに平行に形成され、該半
導体基板の該ワードラインの下方に位置する部分に該ト
ランジスタのチャネル領域が全て互いに接するように形
成され、該トランジスタは少なくとも大きさの異なる4
種類の閾値電圧を有することを特徴としており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
The semiconductor device of the present invention comprises:
A semiconductor device having a memory cell portion in which transistors are formed in a matrix on a semiconductor substrate, and a plurality of word lines also serving as gate electrodes are parallel to each other in a first direction on the semiconductor substrate via an insulating film. And a channel region of the transistor is in contact with each other in a portion of the semiconductor substrate located below the word line, the transistor having at least different sizes.
It is characterized by having different kinds of threshold voltages, whereby the above-mentioned object is achieved.

【0017】好ましくは、前記ワードラインと直交する
第2の方向に配設された前記チャネル領域が全て互いに
接するように形成する。
Preferably, the channel regions arranged in the second direction orthogonal to the word lines are all in contact with each other.

【0018】また、本発明の半導体装置は、トランジス
タが半導体基板上にマトリクス状に形成されたメモリセ
ル部を有する半導体装置であって、該半導体基板上に絶
縁膜を介して第1の方向に複数本平行に形成されたワー
ドラインと、該ワードラインをゲート電極とし、該ワー
ドラインと直交する第2の方向に直列接続された複数の
トランジスタを備えてなり、該第1の方向に複数列配設
された第1トランジスタ列と、該第1トランジスタ列の
各トランジスタと該ゲート電極を共用し、かつ該各トラ
ンジスタのチャネル領域をソース/ドレインとし、閾値
電圧が互いに異なる複数のトランジスタを備え、該複数
のトランジスタが該第1トランジスタ列間において並列
に接続された第2のトランジスタ列とを備え、該第2ト
ランジスタ列の全てのトランジスタの閾値電圧は該第1
トランジスタ列のトランジスタの閾値電圧よりも高くな
っており、そのことにより上記目的が達成される。
Further, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a memory cell portion in which transistors are formed in a matrix on a semiconductor substrate, and in the first direction via an insulating film on the semiconductor substrate. A plurality of word lines formed in parallel and a plurality of transistors connected in series in a second direction orthogonal to the word lines with the word lines serving as gate electrodes are provided, and a plurality of columns are arranged in the first direction. A first transistor array arranged, and a plurality of transistors sharing the gate electrode with each transistor of the first transistor array, using a channel region of each transistor as a source / drain, and having threshold voltages different from each other, A second transistor array in which the plurality of transistors are connected in parallel between the first transistor array, and all of the second transistor array are provided. The threshold voltage of the transistor first
It is higher than the threshold voltage of the transistors in the transistor array, which achieves the above object.

【0019】好ましくは、前記半導体基板の第2の方向
に複数本の溝が互いに平行に形成され、前記第1トラン
ジスタ列の各トランジスタのチャネル領域又は前記第2
トランジスタ列の各トランジスタのチャネル領域のいず
れか一方を、該溝間の半導体基板上面及び溝底面に形成
し、他方を溝側壁に形成する。
Preferably, a plurality of trenches are formed in parallel with each other in the second direction of the semiconductor substrate, the channel region of each transistor of the first transistor row or the second
One of the channel regions of each transistor in the transistor row is formed on the upper surface and the bottom surface of the semiconductor substrate between the grooves, and the other is formed on the side wall of the groove.

【0020】また、好ましくは、前記ワードラインが第
1ワードラインと第2ワードラインを備えてなり、半導
体基板の第1の方向に複数本の溝が互いに平行に形成さ
れ、該第1ワードライン又は第2ワードラインのいずれ
か一方が、絶縁膜を介して該溝間の半導体基板上面及び
溝底面に形成され、他方が溝側壁に形成されており、前
記第1トランジスタ列の各トランジスタのチャネル領域
及び前記第2トランジスタ列の各トランジスタのチャネ
ル領域を、該溝間の半導体基板上面、溝側壁及び溝底面
に形成して前記第2の方向に延在させる。
Also, preferably, the word line comprises a first word line and a second word line, and a plurality of grooves are formed in parallel with each other in a first direction of the semiconductor substrate, and the first word line is formed. Alternatively, one of the second word lines is formed on the upper surface and the bottom surface of the semiconductor substrate between the trenches via the insulating film, and the other is formed on the sidewall of the trench, and the channel of each transistor of the first transistor row is formed. A region and a channel region of each transistor of the second transistor row are formed on the upper surface of the semiconductor substrate between the trenches, the trench sidewall and the trench bottom surface, and extend in the second direction.

【0021】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上の第2の方向にNAND側のセルトランジ
スタのチャネル領域が複数本平行に延在され、該NAN
D側のセルトランジスタのチャネル領域間それぞれに該
第2の方向に延在するNOR側のセルトランジスタのチ
ャネル部が形成され、該NAND側のセルトランジスタ
のチャネル領域が該NOR側のセルトランジスタのソー
ス/ドレインとなる半導体装置の製造方法であって、該
半導体基板上の該第2の方向と直交する第1の方向に第
1ゲート絶縁膜を介して該NAND側のセルトランジス
タ及びNOR側のセルトランジスタのゲート電極となる
第1ゲート電極を複数本平行に形成する工程と、該半導
体基板上の該第1ゲート電極間それぞれに第2ゲート絶
縁膜を介して該NAND側のセルトランジスタ及びNO
R側のセルトランジスタのゲート電極となる第2ゲート
電極を形成する工程と、該NAND側のセルトランジス
タと該NOR側のセルトランジスタで構成されるメモリ
セル領域の引き出し電極となる高濃度拡散層を形成する
ためのイオン注入をメモリセル領域端に行う工程と、該
メモリセル領域にイオンを注入して該NAND側のセル
トランジスタのソース/ドレイン領域を形成する工程
と、該引き出し電極と該メモリセル領域端とを接続する
工程と、該NOR側のセルトランジスタの閾値電圧をコ
ントロールするために該セルトランジスタのチャネル領
域にイオンを注入する工程と、該NAND側のセルトラ
ンジスタの閾値電圧をコントロールするために該セルト
ランジスタのチャネル領域にイオンを注入する工程と、
該NAND側のセルトランジスタにデータを書き込むた
めに、該セルトランジスタの該チャネル領域にイオンを
注入する工程と、該NOR側のセルトランジスタにデー
タを書き込むために、該セルトランジスタの該チャネル
領域にイオンを注入する工程とを包含し、上記の各工程
を任意の工程順で行うことを特徴としており、そのこと
により上記目的が達成される。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
A plurality of channel regions of NAND-side cell transistors extend in parallel in a second direction on the semiconductor substrate,
A channel portion of the NOR-side cell transistor extending in the second direction is formed between the channel regions of the D-side cell transistors, and the channel region of the NAND-side cell transistor is the source of the NOR-side cell transistor. A method of manufacturing a semiconductor device to be a / drain, comprising: a NAND-side cell transistor and a NOR-side cell in a first direction orthogonal to the second direction on the semiconductor substrate via a first gate insulating film. A step of forming a plurality of first gate electrodes which are gate electrodes of the transistors in parallel, and a cell transistor on the NAND side and a NO transistor on the semiconductor substrate via the second gate insulating film between the first gate electrodes.
A step of forming a second gate electrode to be a gate electrode of the R-side cell transistor, and a high-concentration diffusion layer to be a lead-out electrode of a memory cell region composed of the NAND-side cell transistor and the NOR-side cell transistor. Forming a source / drain region of a cell transistor on the NAND side by implanting ions into the memory cell region, forming a source / drain region of the NAND side cell transistor; Connecting the region end, implanting ions into the channel region of the cell transistor on the NOR side to control the threshold voltage of the cell transistor on the NOR side, and controlling the threshold voltage of the cell transistor on the NAND side Implanting ions into the channel region of the cell transistor,
Implanting ions into the channel region of the cell transistor to write data into the NAND side cell transistor; and implanting ions into the channel region of the cell transistor to write data into the NOR side cell transistor. And the steps of injecting are carried out, and each of the above steps is performed in an arbitrary step order, whereby the above object is achieved.

【0022】好ましくは、前記半導体基板の前記第2の
方向に複数本の溝を互いに平行に形成し、該溝間の半導
体基板上面、溝底面及び溝側壁にイオンを注入し、該溝
間の半導体基板上面及び溝底面に前記NAND側のセル
トランジスタのチャネル領域又はNOR側のセルトラン
ジスタのチャネル領域のいずれか一方を形成し、他方を
溝側壁に形成する工程を更に含み、この工程及び前記各
工程を任意の順に行う。
Preferably, a plurality of grooves are formed in parallel with each other in the second direction of the semiconductor substrate, and ions are implanted into the upper surface of the semiconductor substrate, the groove bottom surface and the groove side wall between the grooves, and between the grooves. The method further includes a step of forming one of a channel region of the cell transistor on the NAND side and a channel region of the cell transistor on the NOR side on the upper surface of the semiconductor substrate and the bottom surface of the groove, and forming the other on the side wall of the groove. The steps are performed in any order.

【0023】また、好ましくは、前記半導体基板の前記
第1の方向に複数本の溝を互いに平行に形成し、前記第
1ゲート電極又は第2ゲート電極のいずれか一方を、絶
縁膜を介して該溝間の半導体基板上面及び溝底面に形成
し、他方を溝側壁に形成し、前記NAND側のセルトラ
ンジスタのチャネル領域及び前記NOR側のセルトラン
ジスタのチャネル領域を、該溝間の半導体基板上面、溝
側壁及び溝底面に形成する工程を更に含み、この工程及
び前記各工程を任意の順に行う。
Further, preferably, a plurality of grooves are formed in parallel with each other in the first direction of the semiconductor substrate, and one of the first gate electrode and the second gate electrode is provided with an insulating film interposed therebetween. The semiconductor substrate upper surface and the groove bottom surface between the grooves are formed, and the other is formed on the groove side wall, and the channel region of the NAND side cell transistor and the NOR side cell transistor is formed on the semiconductor substrate upper surface between the grooves. Further, the method further includes a step of forming on the groove side wall and the groove bottom surface, and this step and each of the steps are performed in an arbitrary order.

【0024】なお、本発明の半導体装置の製造方法にお
いて、各工程を任意の順に行うとは、文字通り、各工程
を任意の順番で行うことの他に、いずれかの複数の工程
を同時に行うことも含むことを意味している。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, performing each step in any order literally means performing each step in any order, as well as performing any of a plurality of steps at the same time. Is also meant to include.

【0025】(作用)本発明の半導体装置は、NAND
型とNOR型のセルトランジスタを混在させ、しかも各
セルトランジスタのチャネル領域(チャネル部)が互い
に接するように半導体基板上のメモリセル領域に配設す
るものであるため、ワードラインの配線方向である第1
の方向及びこれと直交する第2の方向におけるセルトラ
ンジスタの集積度、即ちメモリセルの高集積化が図れ
る。
(Operation) The semiconductor device of the present invention is a NAND
Type and NOR type cell transistors are mixed and are arranged in the memory cell region on the semiconductor substrate so that the channel regions (channel portions) of the respective cell transistors are in contact with each other. First
It is possible to achieve the degree of integration of the cell transistors, that is, the degree of integration of the memory cell in the second direction and the second direction orthogonal to the direction.

【0026】このため、例えばゲート電極を兼用するワ
ードラインとして、上記第1従来例の隣接するワードラ
イン間にもう1本のワードラインを配線し、この第1ワ
ードラインと従来の配線パターンで配線される第2ワー
ドラインを、各セルトランジスタのゲート電極としてそ
れぞれ兼用させる構成によれば、セルトランジスタの第
2の方向における占有長さを1/2にできる。また、N
AND側のセルトランジスタのチャネル領域をNOR側
のセルトランジスタのソース/ドレインとして用いてい
るので、セルトランジスタの第1の方向における占有長
さを第2の方向に対応して、第1従来例の1/2にする
ことが可能である。このため、本発明の半導体装置によ
れば、第1従来例のものに比べてメモリセルの集積度を
4倍にすることが可能になる。また、第2従来例に対し
ては集積度をその半分の約2倍に向上できる。
Therefore, for example, as a word line which also serves as a gate electrode, another word line is wired between adjacent word lines of the first conventional example, and the first word line and the conventional wiring pattern are wired. According to the configuration in which the second word line is also used as the gate electrode of each cell transistor, the occupied length of the cell transistor in the second direction can be halved. Also, N
Since the channel region of the cell transistor on the AND side is used as the source / drain of the cell transistor on the NOR side, the occupation length of the cell transistor in the first direction corresponds to that in the second direction, and the channel length of the first conventional example is It can be halved. Therefore, according to the semiconductor device of the present invention, the degree of integration of the memory cells can be increased four times as compared with that of the first conventional example. Further, the integration degree can be improved to about twice that of the second conventional example.

【0027】また、例えばNOR側のセルトランジスタ
に多値情報を記憶させれば、メモリセルの高集積化が一
層図れる。例えば、NOR側のセルトランジスタの閾値
電圧を選択的に異ならせ、4値とすれば、1層ポリシリ
コンプロセスの第1従来例と比較して、集積度は4倍か
ら6倍になる。即ち、4値とすれば、通常の2値の場合
に比べて2倍の情報を記憶できるので、更にNOR側の
セルトランジスタで2倍の高集積化を図ることができ
る。このため、本発明によれば、第1従来例と比較して
4倍の集積度を更に6倍(4倍+2倍=6倍)に引き上
げることができる。同様に、2層ポリシリコンプロセス
の第2従来例と比較すれば、集積度は2倍から3倍へと
なる。更に、多値レベルを多段に設定すれば、更なる高
集積化が図れる。
Further, if the multi-valued information is stored in the cell transistor on the NOR side, for example, the memory cell can be highly integrated. For example, if the threshold voltage of the cell transistor on the NOR side is selectively changed to have four values, the integration degree is 4 to 6 times that of the first conventional example of the single-layer polysilicon process. That is, with four values, twice as much information can be stored as in the case of a normal binary value, so that the cell transistor on the NOR side can be further doubled and highly integrated. Therefore, according to the present invention, the integration degree of 4 times can be further increased to 6 times (4 times + 2 times = 6 times) as compared with the first conventional example. Similarly, as compared with the second conventional example of the two-layer polysilicon process, the degree of integration is doubled to tripled. Furthermore, if the multilevel levels are set in multiple stages, further high integration can be achieved.

【0028】また、半導体基板上に複数の溝を形成し、
この溝間の半導体基板上面、溝底面及び溝側壁(溝側
面)にセルトランジスタのチャネル領域を形成する構成
によれば、その分、同一の平面視領域当たりにより多く
のセルトランジスタを配設できるので、メモリセルの集
積度を更に一層向上できる。
Further, a plurality of grooves are formed on the semiconductor substrate,
According to the configuration in which the channel region of the cell transistor is formed on the upper surface of the semiconductor substrate between the grooves, the groove bottom surface, and the groove side wall (groove side surface), more cell transistors can be arranged in the same plan view area. Further, the degree of integration of memory cells can be further improved.

【0029】また、第1ワードライン又は第2ワードラ
インのいずれか一方を、絶縁膜を介して該溝間の半導体
基板上面及び溝底面に形成し、他方を溝側壁に形成する
構成によれば、平面視における配線ピッチを更に小さく
できるので、高集積化をより一層図ることができる。
Further, according to the structure, one of the first word line and the second word line is formed on the upper surface of the semiconductor substrate and the bottom surface of the groove between the grooves via the insulating film, and the other is formed on the side wall of the groove. Since the wiring pitch in plan view can be further reduced, higher integration can be further achieved.

【0030】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、上記各工程を任意の順に行うことができるので、
例えば、データ書き込みのためのイオン注入工程を1枚
のマスク用いてNAND側とNOR側で同時に行うもの
とすれば、1回の注入工程で済むので、工程の簡略化が
図れ、その分、半導体装置の製造能率を向上できる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the above steps can be performed in an arbitrary order,
For example, if the ion implantation process for writing data is performed simultaneously on the NAND side and the NOR side using one mask, only one implantation process is required, so that the process can be simplified. The manufacturing efficiency of the device can be improved.

【0031】また、本発明が適用されるマスクROMの
ROMデータの書き込みは、後工程にすればするほど、
ROMデータ書き込み後の工程が短くなるので、上記工
程中の最後にこの工程を実行すればよい。
Further, the writing of the ROM data of the mask ROM to which the present invention is applied is performed in a later step,
Since the process after writing the ROM data is shortened, this process may be performed at the end of the above process.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】(実施形態1)図1〜図5は本発明半導体
装置の実施形態1を示す。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 5 show a first embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【0034】本実施形態1の半導体装置は、上記従来の
高密度NOR型ROMメモリセルとは異なり、副ビット
ラインに当たる高濃度拡散配線部が無く、代わりにNA
ND型ROMのセルトランジスタ90を配置する構成をと
っている。即ち、NOR側のセルトランジスタ100とN
AND側のセルトランジスタ90をメモリセル領域110
に混在させる構成をとっている。
Unlike the conventional high-density NOR ROM memory cell described above, the semiconductor device of the first embodiment does not have a high-concentration diffusion wiring portion corresponding to a sub-bit line, and instead has an NA.
The cell transistor 90 of the ND type ROM is arranged. That is, the NOR-side cell transistor 100 and N
The cell transistor 90 on the AND side is set to the memory cell area 110.
It has a configuration to be mixed in.

【0035】図示するように、本実施形態1では、ワー
ドラインを兼用するゲート電極をメモリセル領域に2層
配設している。即ち、水平方向に1層目のゲート電極7
が所定間隔を隔てて互いに平行に形成され、隣接する各
ゲート電極7間に2層目のゲート電極10がそれぞれ配
設されている。従って、両ゲート電極7、10は互いに
平行になっている。なお、本発明でいう、2つのゲート
電極7、10が互いに平行とは、両ゲート電極7、10
が所定間隔をおいて互いに平行である場合のみならず、
両ゲート電極7、10の隣接する端縁部同士が鉛直方向
に重畳している場合も含む概念である。
As shown in the drawing, in the first embodiment, two layers of gate electrodes also serving as word lines are arranged in the memory cell region. That is, the gate electrode 7 of the first layer in the horizontal direction
Are formed in parallel with each other at a predetermined interval, and the second-layer gate electrode 10 is provided between each adjacent gate electrodes 7. Therefore, both gate electrodes 7 and 10 are parallel to each other. In the present invention, the two gate electrodes 7 and 10 are parallel to each other.
Not only when they are parallel to each other with a predetermined interval,
This is a concept including a case where adjacent edge portions of both gate electrodes 7 and 10 are vertically overlapped with each other.

【0036】そして、NAND側のセルトランジスタ9
0のチャネル部91を、2層のゲート電極7、10を用
いることで、複数個直接接続して配置し、従来配線とし
てのみ用いていた領域をメモリセルとして活用してい
る。
Then, the cell transistor 9 on the NAND side
By using the gate electrodes 7 and 10 of two layers, a plurality of 0 channel portions 91 are directly connected and arranged, and the region used only as a conventional wiring is utilized as a memory cell.

【0037】加えて、NAND側のセルトランジスタ9
0のチャネル部91間に、同じゲート電極を共用するN
OR側のセルトランジスタ100のチャネル部101を配置し
てある。このため、メモリセル領域において、ゲート電
極7、10の下の半導体基板1面の全てを各セルトラン
ジスタのチャネル領域として利用する構成になってい
る。従って、メモリセルの高集積化が図れるようになっ
ている。
In addition, the cell transistor 9 on the NAND side
N sharing the same gate electrode between 0 channel portions 91
The channel portion 101 of the OR-side cell transistor 100 is arranged. Therefore, in the memory cell region, the entire surface of the semiconductor substrate 1 below the gate electrodes 7 and 10 is used as the channel region of each cell transistor. Therefore, high integration of the memory cell can be achieved.

【0038】図1及び図2に基づき、今少し全体構成を
説明すると、メモリセル領域110には、図上左右方向に
相当する第1の方向に第1ワードラインを兼用する複数
本の第1ゲート電極7が互いに平行に配設されている。
そして、第1ゲート電極7間には、第2ワードラインを
兼用する第2ゲート電極10がそれぞれ配設されてい
る。
The overall structure will now be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the memory cell region 110, a plurality of first word lines that also serve as the first word lines in the first direction corresponding to the left-right direction in the drawing are used. The gate electrodes 7 are arranged in parallel with each other.
Then, the second gate electrodes 10 which also serve as the second word lines are provided between the first gate electrodes 7.

【0039】また、メモリセル領域110の第1の方向と
直交する第2の方向における両側部には、複数本の選択
線71、72が第1の方向にそれぞれ配設されている。
一方の選択線71…はビットラインBL側に配設され、
他方の選択線72…はグランドラインGL側に配線され
ている。各選択線71、72には選択線用トランジスタ
73が接続されている。このような構成により、選択線
トランジスタ73により選択線71、72を選択し、か
つワードラインを選択すると、所定のアドレス領域にあ
るセルトランジスタが選択される構成になっている。
A plurality of select lines 71 and 72 are arranged in the first direction on both sides of the memory cell region 110 in the second direction orthogonal to the first direction.
One select line 71 ... Is arranged on the bit line BL side,
The other selection lines 72 ... Are wired on the ground line GL side. A selection line transistor 73 is connected to each of the selection lines 71 and 72. With such a configuration, when the selection lines 71 and 72 are selected by the selection line transistor 73 and the word line is selected, the cell transistor in a predetermined address region is selected.

【0040】図1及び図2に示すように、NAND側の
セルトランジスタ90のチャネル部91は第2の方向に
延在し、隣接するチャネル部91間においてNOR側の
セルトランジスタ100のチャネル部101が第2の方向に延
在している。チャネル部91のビットラインBL側端部
は引き出し電極5に接続されている(図2参照)。ま
た、図1に示すように、NAND側のセルトランジスタ
90のチャネル部91はNOR側のセルトランジスタ10
0のソース/ドレインを兼用している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the channel portion 91 of the cell transistor 90 on the NAND side extends in the second direction, and the channel portion 101 of the cell transistor 100 on the NOR side is provided between the adjacent channel portions 91. Extend in the second direction. The end of the channel portion 91 on the bit line BL side is connected to the extraction electrode 5 (see FIG. 2). Further, as shown in FIG. 1, the channel portion 91 of the cell transistor 90 on the NAND side is the cell transistor 10 on the NOR side.
The source / drain of 0 is also used.

【0041】ここで、NOR側の全てのセルトランジス
タ100の閾値電圧VthはNAND側のセルトランジス
タ90の閾値電圧Vthよりも高くなっている。なお、
上記半導体装置の詳細な構成については、後述の製造工
程において明らかにされる。
Here, the threshold voltage Vth of all the cell transistors 100 on the NOR side is higher than the threshold voltage Vth of the cell transistor 90 on the NAND side. In addition,
The detailed configuration of the semiconductor device will be clarified in the manufacturing process described later.

【0042】次に、図3及び表1に基づき、ROMデー
タ情報の書き込み動作について説明する。
Next, the writing operation of the ROM data information will be described with reference to FIG. 3 and Table 1.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】まず、NAND側のセルトランジスタ90
は(1)デプレッション型か、(2)エンハンスメント
型かを選択し、一方NOR側のセルトランジスタ100に
おいては、NAND側のセルトランジスタ90に用いた
エンハンスメント型のトランジスタよりも高い閾値電圧
Vthに全てのセルトランシスタを設定しておき
(3)、更にその中から選択的に閾値電圧Vthをほぼ
電源電圧以上に設定して(4)、完全OFFのトランジ
スタを作ることにより行う。
First, the cell transistor 90 on the NAND side
Selects (1) depletion type or (2) enhancement type. On the other hand, in the NOR side cell transistor 100, all of the threshold voltage Vth higher than that of the enhancement type transistor used for the NAND side cell transistor 90 is set. The cell transistor is set (3), and the threshold voltage Vth is selectively set to a voltage equal to or higher than the power supply voltage (4) to make a transistor of complete OFF.

【0045】次に、表1、図3及び図4に基づきROM
データ情報の読み出しについて説明する。読み出す前は
全てのワードラインは”M”レベルに設定する。この状
態ではNAND側のセルトランジスタ90は全てON状
態であり、NOR側のセルトランジスタ100は全てOF
F状態となっている。
ROM based on Table 1, FIG. 3 and FIG.
The reading of data information will be described. Before reading, all word lines are set to "M" level. In this state, all the cell transistors 90 on the NAND side are in the ON state, and all the cell transistors 100 on the NOR side are OF.
It is in the F state.

【0046】NAND側のセルトランジスタ90の読み
出し時には、図3及び図4に示すように、選択したワー
ドラインを”L”レベルに設定する。すると、読み出す
NAND側セルトランジスタ列のビットラインBLとグ
ランドラインGL間で、読み出すセルトランジスタ90
が、(2)エンハンスメント型ならば導通せず、(1)
デプレッション型ならば導通するので、読み出しができ
る。
When reading the cell transistor 90 on the NAND side, as shown in FIGS. 3 and 4, the selected word line is set to the “L” level. Then, the cell transistor 90 to be read is provided between the bit line BL and the ground line GL of the NAND-side cell transistor column to be read.
However, if it is (2) the enhancement type, it will not conduct, and (1)
If it is a depletion type, it is conductive and can be read.

【0047】次に、NOR側のセルトランジスタ100の
読み出し時には、図3及び図5に示すように、選択した
ワードラインを”H”レベルに設定する。すると、読み
出すNOR側のセルトランシスタ列のビットラインBL
とグランドラインGL間で、読み出すセルトランシスタ
100が、(4)完全OFFの高閾値電圧Vthトランジ
スタならば導通せず、(3)中間レベルの閾値電圧Vt
hを持つトランジスタならば導通するので、ROMデー
タ情報の読み出しができる。この時NAND側のセルト
ランジスタ90は全てONなので配線と見なすことがで
きる。
Next, when reading the cell transistor 100 on the NOR side, as shown in FIGS. 3 and 5, the selected word line is set to the "H" level. Then, the bit line BL of the cell transistor column on the NOR side to be read
Read between cell and ground line GL
If 100 is (4) a high threshold voltage Vth transistor that is completely OFF, it does not conduct, and (3) an intermediate level threshold voltage Vt.
Since a transistor having h is conductive, ROM data information can be read. At this time, since all the cell transistors 90 on the NAND side are ON, it can be regarded as a wiring.

【0048】なお、上記の説明ではNAND側のセルト
ランジスタ列のビットラインBLとNOR側のセルトラ
ンジスタ列のビットラインBLを別のビットラインの様
に表現したが、実際は選択線71、72で電流パスを選
ぶことで、兼用して用いている(図4及び図5参照)。
In the above description, the bit line BL of the NAND-side cell transistor column and the bit line BL of the NOR-side cell transistor column are expressed as different bit lines. By selecting a path, they are also used (see FIGS. 4 and 5).

【0049】次に、図6〜図12に基づき実施形態1の
半導体装置の製造工程について説明する。まず、図6に
示すように、半導体基板1上に酸化膜2を形成する。続
いて、その上に、半導体基板1と逆導電型の不純物のイ
オン注入マスクとして、レジストパターン3を形成す
る。次に、このレジストパターン3の上方から半導体基
板1にイオン4の注入を行う。これにより、図7に示す
ように、イオン注入領域にソース/ドレイン領域5が形
成される。このソース/ドレイン領域5は、図2に示す
NAND側のセルトランジスタからの引き出し電極5と
なる。
Next, the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 6, the oxide film 2 is formed on the semiconductor substrate 1. Then, a resist pattern 3 is formed thereon as an ion implantation mask of impurities having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1. Next, ions 4 are implanted into the semiconductor substrate 1 from above the resist pattern 3. Thereby, as shown in FIG. 7, source / drain regions 5 are formed in the ion-implanted region. The source / drain region 5 becomes the extraction electrode 5 from the NAND-side cell transistor shown in FIG.

【0050】ここで、上記のイオン注入は、例えば、前
記セルトランジスタがNMOS構造であれば、砒素イオ
ン(As+)を1015cm-2台の注入量で行う。注入エ
ネルギについては、例えば、40keVで行う。
Here, for example, if the cell transistor has an NMOS structure, the above-mentioned ion implantation is performed by implanting arsenic ions (As + ) in the order of 10 15 cm -2 . The implantation energy is, for example, 40 keV.

【0051】次に、酸化膜2及びレジストパターン3を
取り除き、図7に示すように、半導体基板1上に膜厚5
〜30nm程度の第1のゲート酸化膜6を形成する。続
いて、ゲート酸化膜6上に第1のワードラインとなる複
数本の第1のゲート電極7を互いに平行に形成する。こ
こで、第1のゲート電極7としては、例えば、200〜300
nm厚のN+PolySi膜、或いは100nm厚の下層N
+PolySi膜と100nm厚の上層タングステンシ
リサイド膜とからなる2層構造のものが用いられる。
Next, the oxide film 2 and the resist pattern 3 are removed, and a film thickness of 5 is formed on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG.
A first gate oxide film 6 having a thickness of about 30 nm is formed. Then, a plurality of first gate electrodes 7 to be the first word lines are formed in parallel with each other on the gate oxide film 6. Here, as the first gate electrode 7, for example, 200 to 300
nm thick N + PolySi film or 100 nm thick lower layer N
A two-layer structure having a + PolySi film and an upper tungsten silicide film with a thickness of 100 nm is used.

【0052】次に、図8に示すように、第1のゲート電
極7を覆うようにして半導体基板1上に絶縁膜を形成す
る。この絶縁膜はゲート電極間絶縁膜8及び第2のゲー
ト絶縁膜9となる。続いて、ゲート電極間絶縁膜8及び
第2のゲート絶縁膜9を介して半導体基板1上に第2の
ワードラインとなる複数本の第2のゲート電極10を互
いに平行に形成する。図8及び図2に示すように、これ
らの第2のゲート電極10は、第1のゲート電極8間に
配設され、第1のゲート電極7に平行になっている。こ
こで、第2のゲート電極10としては、例えば、200
〜300nm厚のN+PolySi膜、或いは100nm厚の
下層N+PolySi膜と100nm厚の上層タングステン
シリサイド膜とからなる2層構造のものが用いられる。
Next, as shown in FIG. 8, an insulating film is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the first gate electrode 7. This insulating film becomes the inter-gate electrode insulating film 8 and the second gate insulating film 9. Then, a plurality of second gate electrodes 10 to be second word lines are formed in parallel with each other on the semiconductor substrate 1 with the inter-gate electrode insulating film 8 and the second gate insulating film 9 interposed therebetween. As shown in FIGS. 8 and 2, these second gate electrodes 10 are arranged between the first gate electrodes 8 and are parallel to the first gate electrodes 7. Here, as the second gate electrode 10, for example, 200
An N + PolySi film having a thickness of up to 300 nm or a two-layer structure including a lower layer N + PolySi film having a thickness of 100 nm and an upper tungsten silicide film having a thickness of 100 nm is used.

【0053】なお、第1のゲート電極7と第2のゲート
電極10のイオン注入阻止能は、同一になるように、膜
の材料と膜厚を選んで設定しておくことが望ましい。即
ち、こうしておけば、後工程のROMデーター書き込み
イオン注入時に、第1のゲート電極7に接続されたNA
ND側のセルトランジスタ90及びNOR側のセルトラ
ンジスタ100と、第2のゲート電極10に接続されたN
AND側のセルトランジスタ90及びNOR側のセルト
ランジスタ100へのイオン注入工程を同時に行うことが
でき、その分、工程数を削減できるので、製造能率の向
上が図れるからである。
It is desirable that the film material and the film thickness are selected and set so that the ion implantation blocking capabilities of the first gate electrode 7 and the second gate electrode 10 are the same. That is, by doing so, the NA connected to the first gate electrode 7 at the time of the ROM data writing ion implantation in the subsequent process.
The cell transistor 90 on the ND side and the cell transistor 100 on the NOR side, and the N connected to the second gate electrode 10.
This is because the ion implantation process can be performed simultaneously on the AND-side cell transistor 90 and the NOR-side cell transistor 100, and the number of processes can be reduced by that amount, so that the manufacturing efficiency can be improved.

【0054】また、ゲート電極7、10の形成方法とし
ては、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング
手法以外に、埋め込みエッチバック等の手法を用い、セ
ルフアラインで形成することも可能である。この手法に
よれば、第1ゲート電極7と第2ゲート電極10が重な
り合うことが防げ、後工程のROMデーター書き込みイ
オン注入時に、重なり部分で注入不足となる不良を防止
できる利点がある。
As a method of forming the gate electrodes 7 and 10, it is possible to use a method such as buried etchback or the like, in addition to the usual photolithography and dry etching methods, to form them by self-alignment. According to this method, it is possible to prevent the first gate electrode 7 and the second gate electrode 10 from overlapping with each other, and it is possible to prevent a defect of insufficient implantation at the overlapping portion during the ROM data writing ion implantation in a later step.

【0055】次に、全てのNOR側のセルトランジスタ
の閾値電圧Vthを予め中間レベルに上げておくため
に、図9(b)〜(d)に示すように、第1のゲート電
極7及び第2のゲート電極10下の半導体基板1内の領
域(NOR側のセルトランジスタ100のチャネル部101)
に対し、半導体基板1と同一導電型のイオン11の注入
を行う。このとき、図9(a)、(c)に示すように、
NAND型のセルトランジスタ100はレジストパターン
12で覆っておく。
Next, in order to raise the threshold voltage Vth of all the NOR-side cell transistors to the intermediate level in advance, as shown in FIGS. 9B to 9D, the first gate electrode 7 and the first gate electrode 7 are formed. Region in the semiconductor substrate 1 below the second gate electrode 10 (channel portion 101 of the cell transistor 100 on the NOR side)
On the other hand, ions 11 of the same conductivity type as the semiconductor substrate 1 are implanted. At this time, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (c),
The NAND type cell transistor 100 is covered with the resist pattern 12.

【0056】ここで、チャネル部101へのイオン注入
は、例えば、セルトランジスタがNM0S構造であれ
ば、ボロンイオン(B+)を1012cm-2台の注入量で
行う。注入エネルギについては、例えば、140keV
で行う。
Here, the ion implantation into the channel portion 101 is carried out, for example, in the case where the cell transistor has the NM0S structure, with boron ion (B + ) being implanted at a dose of 10 12 cm −2 . The implantation energy is, for example, 140 keV
Done in.

【0057】このとき、図9(d)に示すように、第1
のゲート電極7と第2のゲート電極10にアライメント
ずれがあり、1層目と2層目のゲート電極間にスペース
13が生じた場合、そのスペース13のメモリセルのパ
ンチスルー(素子分離)耐圧が問題となる。
At this time, as shown in FIG. 9D, the first
If there is a misalignment between the gate electrode 7 and the second gate electrode 10 of the above and a space 13 is generated between the gate electrodes of the first and second layers, the punch-through (element isolation) breakdown voltage of the memory cell in the space 13 Is a problem.

【0058】この問題は、以下の手段を講じることによ
り簡単に解消できる。即ち、前記の閾値電圧Vthを予
め高くするイオン注入工程において、比較的高い注入エ
ネルギでゲート電極7、10を通してチャネル部にイオ
ン注入11を行うと同時に、ゲート電極7、10を通過
しない低い注入エネルギでゲート電極のない領域に、パ
ンチスルー防止イオン注入14を行えば良い。ここで、
パンチスルー防止イオン注入は、例えば、セルトランジ
スタがNMOS構造であれば、ボロンイオン(B+)を
1012〜1013cm-2台の注入量で行う。注入エネルギ
については、例えば、20〜50keVで行う。
This problem can be easily solved by taking the following means. That is, in the ion implantation step of increasing the threshold voltage Vth in advance, ion implantation 11 is performed into the channel portion through the gate electrodes 7 and 10 at a relatively high implantation energy, and at the same time, low implantation energy that does not pass through the gate electrodes 7 and 10. Then, punch-through prevention ion implantation 14 may be performed in the region where there is no gate electrode. here,
The punch-through prevention ion implantation is performed by implanting boron ions (B + ) in the order of 10 12 to 10 13 cm −2 if the cell transistor has an NMOS structure, for example. The implantation energy is, for example, 20 to 50 keV.

【0059】また、NAND側のセルトランジスタから
の引き出し電極5間のパンチスルー耐圧も問題となる
が、上記の方法を用いることで1回のマスク工程でこれ
らのイオン注入工程を同時にできる。よって、本実施形
態1の製造工程によれば、NOR側のセルトランジスタ
の閾値電圧Vthをコントロールするためのイオン注入
と、パンチスルー防止のためのイオン注入を同時に行う
ことでマスク工程が1回減るので、工程が簡略化された
低コストプロセスが得られる。
Further, although the punch-through breakdown voltage between the extraction electrodes 5 from the cell transistor on the NAND side also poses a problem, these ion implantation steps can be simultaneously performed by one mask step by using the above method. Therefore, according to the manufacturing process of the first embodiment, the mask process is reduced by one by simultaneously performing the ion implantation for controlling the threshold voltage Vth of the cell transistor on the NOR side and the ion implantation for preventing punch-through. Therefore, a low-cost process with a simplified process can be obtained.

【0060】また、本実施形態1では高密度化のため、
選択線に接続された側のトランジスタの素子分離に、イ
オン注入による素子分離を用いた例を示しているが、素
子分離酸化膜を用いて素子分離を行うことも可能である
(図2参照)。
Further, in the first embodiment, in order to increase the density,
An example is shown in which element isolation by ion implantation is used for element isolation of the transistor connected to the select line, but element isolation can also be performed using an element isolation oxide film (see FIG. 2). .

【0061】次に、図10に示すように、選択的にエン
ハンスメント型あるいはデプレッション型のトランジス
タを選択することでROMデータを書き込むNAND側
のセルトランジスタ90に対し、予め全てのセルトラン
ジスタのデプレッション化を行うためのイオン注入15
をチャネル部91に行う。このとき、半導体基板1上に
はレジストパターン17が形成されている。なお、この
図10に示す工程は、図9に示す上記工程と順序が逆に
なっても良い。
Next, as shown in FIG. 10, by selectively selecting enhancement-type or depletion-type transistors, all the cell transistors are depleted in advance with respect to the NAND-side cell transistor 90 in which ROM data is written. Ion implantation for performing 15
To the channel section 91. At this time, the resist pattern 17 is formed on the semiconductor substrate 1. The order of the steps shown in FIG. 10 may be reversed from that of the steps shown in FIG.

【0062】ここで、イオン注入15には、例えば、N
M0S構造のセルトランジスタであれば、リンイオン
(P+)を1012〜1013cm-2台の注入量で行う。注
入エネルギについては、例えば、300〜400keVで行
う。
Here, for the ion implantation 15, for example, N
In the case of the cell transistor having the M0S structure, phosphorus ions (P + ) are implanted with a dose of 10 12 to 10 13 cm -2 . The implantation energy is, for example, 300 to 400 keV.

【0063】このとき、図10(a)、(d)に示すよ
うに、同時にNAND側のセルトランジスタ90のソー
ス/ドレインを形成するためのイオン注入16を行い、
引き出し電極5の拡散部とメモリセルの領域端のソース
/ドレイン部18を接続しても良い(図11(a)参
照)。ソース/ドレインを形成するためのイオン注入
は、例えば、NAND側のセルトランジスタ90がNM
OS構造であれば、砒素イオン(AS+)を1015cm
-2台の注入量で行う。注入エネルギについては、例え
ば、40keVで行う。
At this time, as shown in FIGS. 10A and 10D, at the same time, ion implantation 16 for forming the source / drain of the cell transistor 90 on the NAND side is performed,
The diffusion portion of the extraction electrode 5 may be connected to the source / drain portion 18 at the end of the memory cell region (see FIG. 11A). Ion implantation for forming the source / drain is performed, for example, when the cell transistor 90 on the NAND side is NM.
With the OS structure, arsenic ion (AS + ) is 10 15 cm
-Two injections. The implantation energy is, for example, 40 keV.

【0064】本実施形態1では、1回のマスク工程で、
高い注入エネルギでゲート電極7、10を通してチャネ
ル部にデプレッション化イオン注入15を行うと同時
に、ゲート電極7、10を通過しない低い注入エネルギ
ーでゲート電極のない領域に、ソース/ドレインイオン
注入16を行うので、セルフアラインでそれぞれの注入
工程ができる。このため、マスク工程が1回減るので、
工程簡略化された低コストプロセスが得られる。
In the first embodiment, the mask process is performed once.
Depletion ion implantation 15 is performed on the channel portion through the gate electrodes 7 and 10 with high implantation energy, and at the same time, source / drain ion implantation 16 is performed onto the region without the gate electrode with low implantation energy that does not pass through the gate electrodes 7 and 10. Therefore, each injection process can be performed by self-alignment. Therefore, the mask process is reduced once,
A low-cost process with a simplified process is obtained.

【0065】上記の引き出し電極5の拡散部とメモリセ
ルの領域端のソース/ドレイン部18との接続は、熱処
理工程を経て行うことも可能である。図11(a)は熱
処理工程を経て上記の接続を行った状態を示している。
The diffusion portion of the extraction electrode 5 and the source / drain portion 18 at the end of the memory cell region may be connected by a heat treatment process. FIG. 11A shows a state in which the above connection is performed through a heat treatment process.

【0066】本実施形態1の製造方法によれば、図10
(d)に示すように、1層目と2層目のゲート電極7、
10間のアライメントずれに対して十分マージンを持っ
た製造方法を提供できる。即ち、第1のゲート電極7と
第2のゲ一卜電極10にアライメントずれがあり、1層
目と2層目のゲート電極7、10間にスペース19が生
じた場合(図11(b)参照)、そのスペース19によ
ってセルトランジスタ間の接続が行えないという問題が
ある。
According to the manufacturing method of Embodiment 1, FIG.
As shown in (d), the first and second gate electrodes 7,
It is possible to provide a manufacturing method that has a sufficient margin with respect to misalignment between the ten. That is, when there is a misalignment between the first gate electrode 7 and the second gate electrode 10 and a space 19 is generated between the gate electrodes 7 and 10 of the first and second layers (FIG. 11B). However, there is a problem that connection between the cell transistors cannot be performed due to the space 19.

【0067】しかしながら、上記の方法によれば、ゲー
ト電極を通過しない比較的低い注入エネルギでゲート電
極のないスペース19に、ソース/ドレインを形成する
ためのイオン注入16が行われる。よって、図11
(b)に示すように、NAND側のセルトランジスタ9
0間が半導体基板1に注入されたソース/ドレイン領域
20で接続されるので、セルトランジスタ間が非接続と
なる不良を防止できる。
However, according to the above method, the ion implantation 16 for forming the source / drain is performed in the space 19 without the gate electrode with a relatively low implantation energy which does not pass through the gate electrode. Therefore, FIG.
As shown in (b), the NAND-side cell transistor 9
Since the 0s are connected by the source / drain regions 20 injected into the semiconductor substrate 1, it is possible to prevent a defect in which the cell transistors are not connected.

【0068】また、よりゲート長の小さなセルトランジ
スタを得るため、このソース/ドレインを形成するため
のイオン注入工程を、第2のゲート電極10にサイドウ
ォール絶縁膜等のゲート電極間の絶縁膜を形成してから
行うことも有効である。即ち、このようにすれば、ゲー
ト電極間の絶縁膜の膜厚分だけゲート電極下の拡散を抑
えられるからである。
In order to obtain a cell transistor having a smaller gate length, an ion implantation process for forming the source / drain is performed, and the second gate electrode 10 is provided with an insulating film such as a sidewall insulating film between the gate electrodes. It is also effective to perform after forming. That is, in this way, diffusion under the gate electrodes can be suppressed by the thickness of the insulating film between the gate electrodes.

【0069】次に、図12(a)、(b)に示すよう
に、R0Mデータの書き込みは、NAND側のセルトラ
ンジスタ90とNOR側のセルトランジスタ100とで同
時に行う。具体的には、まず、R0Mデータ書き込み注
入マスクとして、図12(a)、(b)に示すレジスト
パターン21を半導体基板1上に形成する。続いて、N
AND側のセルトランジスタ90はデプレッション型の
ものを、半導体基板1と同一導電型のイオン22(×印
で示すもの)を注入することにより、エンハンスメント
型に変換する(△印と×印が重なっている領域)。
Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the writing of the R0M data is simultaneously performed by the cell transistor 90 on the NAND side and the cell transistor 100 on the NOR side. Specifically, first, a resist pattern 21 shown in FIGS. 12A and 12B is formed on the semiconductor substrate 1 as an R0M data write implantation mask. Then, N
The cell transistor 90 on the AND side is a depletion type and is converted into an enhancement type by implanting ions 22 (denoted by a mark X) of the same conductivity type as the semiconductor substrate 1 (the mark Δ and a mark X overlap each other). Area).

【0070】一方、NOR側のセルトランジスタ100に
おいては、半導体基板1と同一導電型のイオン22(×
印で示すもの)の注入により選択的に閾値電圧Vthを
ほぼ電源電圧以上に設定して常時OFFのトランジスタ
を設定することで行う(×が二重に重なっている領
域)。
On the other hand, in the cell transistor 100 on the NOR side, the ions 22 (×
(Indicated by a mark), the threshold voltage Vth is selectively set to be substantially equal to or higher than the power supply voltage by setting a transistor that is always OFF (region in which x is doubled).

【0071】ここで、ROMデータ書き込みのための注
入条件は、例えば、セルトランジスタがNMOS構造で
あれば、ボロンイオン(B+)を1013cm-2台の注入
量で行う。注入エネルギについては、例えば、140〜180
keVで行う。
Here, the implantation condition for writing the ROM data is, for example, if the cell transistor has an NMOS structure, boron ions (B + ) are implanted at a dose of 10 13 cm −2 . Regarding the injection energy, for example, 140 to 180
Perform with keV.

【0072】このとき、例えば、NMOS構造であれ
ば、ROMデータ書き込み注入がボロンイオン(B+
のみとなるので、さらに層間絶縁膜を積層した後、コン
タクトホールを開口した後、或いは、金属配線形成後等
の工程で、高いエネルギの注入を用いて行うことができ
る。このような高エネルギ注入によれば、その分、製造
能率の向上が図れるので、半導体装置の低コスト化に寄
与できる利点がある。
At this time, for example, in the case of the NMOS structure, the ROM data write implantation is boron ion (B + ).
Therefore, high energy injection can be used in a process such as after laminating an interlayer insulating film, opening a contact hole, or after forming a metal wiring. With such high energy implantation, the manufacturing efficiency can be improved accordingly, and there is an advantage that it can contribute to the cost reduction of the semiconductor device.

【0073】本実施形態1において、NOR側のセルト
ランジスタ100の閾値電圧Vthを多値とすれば、メモ
リセルの高集積化が更に図れる。一つの例として、NO
R側のセルトランジスタの閾値電圧Vthを選択的に異
ならせ、4値とすれば、従来の1層ポリシリコンプロセ
スと比較して、集積度は4倍から6倍へとなり、2層ポ
リシリコンプロセスと比較すれば、集積度は2倍から3
倍へとなる。更に、多値レベルを多段に設定すれば、更
なる高集積化が図れる。
In the first embodiment, if the threshold voltage Vth of the NOR-side cell transistor 100 is multivalued, the memory cell can be highly integrated. As an example, NO
If the threshold voltage Vth of the cell transistor on the R side is selectively changed to have four values, the integration degree is increased from 4 times to 6 times as compared with the conventional 1-layer polysilicon process, and the 2-layer polysilicon process is obtained. Compared with
Doubled. Furthermore, if the multilevel levels are set in multiple stages, further high integration can be achieved.

【0074】かかる閾値電圧Vthが多値のNOR側の
セルトランジスタ100を製造するには、例えば図12の
ROMデータ書き込みのための注入工程において、閾値
電圧Vthが異なるごとにイオン注入量を変えて、複数
回行えば良い。
To manufacture the NOR-side cell transistor 100 having a multi-valued threshold voltage Vth, for example, in the implantation process for writing ROM data in FIG. 12, the ion implantation amount is changed for each different threshold voltage Vth. , You can do it multiple times.

【0075】また、ROMデータの書き込みは後工程に
するほど、ROM入れ後の工程が短くなり、製造能率の
向上が図れるので、更に層間絶縁膜を積層した後、コン
タクトホールを開口した後、或いは、金属配線形成後等
の工程で、高いエネルギの注入を用いて行うと、より望
ましいものになる。
Further, as the writing of ROM data is performed in a later step, the step after inserting the ROM is shortened and the manufacturing efficiency can be improved. Therefore, after further laminating an interlayer insulating film, opening a contact hole, or It is more desirable to use high energy implantation in a step such as after forming metal wiring.

【0076】更にこの場合、層間絶縁膜で表面が平坦化
されるので、後工程のROMデータ書き込みイオン注入
時に、第1ゲート電極7と第2ゲート電極10が重なり
合っている場合でも、重なり部分で注入不足となる不良
を緩和することができる。
Further, in this case, since the surface is flattened by the interlayer insulating film, even when the first gate electrode 7 and the second gate electrode 10 are overlapped with each other at the time of the ROM data writing ion implantation in the subsequent step, the overlapped portion is generated. It is possible to mitigate defects that cause insufficient injection.

【0077】上記一連の工程を経た後、金属配線との層
間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成、金属配線の
形成、保護膜形成工程等を経て、半導体装置の前半工程
が完了し、更に、後半工程のアセンブリ工程を行って、
本実施形態1の半導体装置が作製される。
After the above series of steps, the first half step of the semiconductor device is completed through the steps of forming an interlayer insulating film with a metal wiring, forming a contact hole, forming a metal wiring, forming a protective film, and the like. Perform the assembly process of the second half process,
The semiconductor device according to the first embodiment is manufactured.

【0078】(実施形態2)次に、本発明半導体装置の
実施形態2について説明する。この実施形態2の半導体
装置の構成は、上記実施形態1の半導体装置の構成と同
一であり、ROMデータの書き込み工程が異なってい
る。以下に異なる工程を図13〜図15に基づき説明す
る。但し、図13は実施形態1の図9(c)で示される
工程に、図14及び図15は実施形態1の図12(c)
で示される工程にそれぞれ対応している。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described. The configuration of the semiconductor device of the second embodiment is the same as the configuration of the semiconductor device of the first embodiment, but the ROM data writing process is different. The different steps will be described below with reference to FIGS. However, FIG. 13 shows the process shown in FIG. 9C of the first embodiment, and FIGS. 14 and 15 show FIG. 12C of the first embodiment.
Corresponds to each of the steps indicated by.

【0079】実施形態1で示した第2のゲート電極10
の形成後に、図13に示すように、NOR側のセルトラ
ンジスタ100の閾値電圧Vthをあらかじめ中間レベル
に上げておくため、半導体基板1と同一導電型のイオン
11の注入を行う。この工程までは実施形態1の工程と
同一である。
Second gate electrode 10 shown in the first embodiment
13, the ion 11 of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 1 is implanted in order to raise the threshold voltage Vth of the NOR-side cell transistor 100 to an intermediate level in advance, as shown in FIG. The steps up to this step are the same as those of the first embodiment.

【0080】次に、本実施形態2では、図10に示すN
AND側のセルトランジスタ90の閾値電圧Vthを予
め下げ、デプレッション化しておく工程において、実施
形態1の工程とは異なり、デプレッション化のためのイ
オン注入は行わず、セルトランジスタ90のソース/ド
レインを形成するためのイオン注入のみ行う。このと
き、図13に示すように、上記同様に半導体基板1上に
レジストパターン12が形成されている。
Next, in the second embodiment, N shown in FIG.
In the process of lowering the threshold voltage Vth of the cell transistor 90 on the AND side in advance and depleting it, unlike the process of the first embodiment, ion implantation for depletion is not performed and the source / drain of the cell transistor 90 is formed. Ion implantation is performed only for this purpose. At this time, as shown in FIG. 13, the resist pattern 12 is formed on the semiconductor substrate 1 similarly to the above.

【0081】続いて、図14に示すように、まずNAN
D側のセルトランジスタ90に対するROMデータの書
き込みは、ROMデータ書き込み注入マスクとしてレジ
ストパターン30を半導体基板1上に形成し、NAND
側のセルトランジスタ90は工ンハンスメント型のもの
を、半導体基板1と逆導電型のイオン31(△印で示す
もの)を注入し、デフレッション型に変換する。このと
き、NOR側のセルトランジスタ100のチャネル部101は
レジストパターン30で覆っておく。
Then, as shown in FIG.
To write ROM data to the D-side cell transistor 90, a resist pattern 30 is formed on the semiconductor substrate 1 as a ROM data write injection mask, and a NAND
The cell transistor 90 on the side is of the enhancement type and is converted into the deflection type by implanting ions 31 (denoted by a triangle) of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1. At this time, the channel portion 101 of the cell transistor 100 on the NOR side is covered with the resist pattern 30.

【0082】ここで、NAND側のROMデータ書き込
みのためのイオン注入条件は、例えば、セルトランジス
タ90がNMOS構造であれば、リンイオン(P+)を
1012〜1013cm-2台の注入量で行う。注入エネルギ
については、例えば、300〜400keVで行う。
Here, the ion implantation conditions for writing ROM data on the NAND side are, for example, if the cell transistor 90 has an NMOS structure, phosphorus ion (P + ) is implanted at a dose of 10 12 to 10 13 cm -2. Done in. The implantation energy is, for example, 300 to 400 keV.

【0083】一方、N0R側のセルトランジスタ100に
対するROMデータの書き込みは、図15に示すよう
に、ROMデータ書き込み注入マスクとしてレジストパ
ターン32を半導体基板1上に形成し、NOR側のセル
トランジスタ100に、半導体基板1と同一導電型のイオ
ン33(×印で示すもの)を注入し、これにより選択的
に閾値電圧Vthをほぼ電源電圧以上に設定して常時O
FFのトランジスタを設定することで行う(×が二重に
重なっている領域)。このとき、NAND側のセルトラ
ンジスタ90のチャネル部91はレジストパターン32
で覆っておく。
On the other hand, in writing ROM data to the cell transistor 100 on the N0R side, as shown in FIG. 15, a resist pattern 32 is formed on the semiconductor substrate 1 as a mask for writing and writing ROM data, and the cell transistor 100 on the NOR side is formed. , Ions of the same conductivity type as the semiconductor substrate 1 (indicated by X) are implanted, thereby selectively setting the threshold voltage Vth to approximately the power supply voltage or higher, and keeping the O level at all times.
This is done by setting the transistor of FF (the area where x is double overlapped). At this time, the channel portion 91 of the NAND-side cell transistor 90 has the resist pattern 32.
Cover with.

【0084】ここで、NOR側のROMデータ書き込み
のためのイオン注入条件は、例えば、セルトランジスタ
100がNMOS構造であれば、ボロンイオン(B+)を1
13cm-2台の注入量で行う。注入エネルギーについて
は、例えば、140〜180keVで行う。
Here, the ion implantation conditions for writing the ROM data on the NOR side are, for example, cell transistors.
If 100 is an NMOS structure, 1 boron ion (B + )
The injection amount is 0 13 cm -2 . The implantation energy is, for example, 140 to 180 keV.

【0085】本実施形態2の半導体装置においても、上
記実施形態1の半導体装置同様の高集積化を図ることが
できる。更に、本実施形態2によれば、実施形態1に比
べて以下の点で有利である。即ち、NAND側のエンハ
ンスメント型のセルトランジスタの作製方法が、実施形
態1ではエンハンスメント型→デプレッション型→エン
ハンスメント型と、一旦エンハンスメント型のセルトラ
ンジスタをデプレッション型に変換してから、再度元の
エンハンスメント型に戻している。これに対して、本実
施形態2では初めからエンハンスメント型のセルトラン
ジスタのままである。よって、本実施形態2によれば、
その分、製造工程を簡略化できるので、製造条件の種々
のバラツキに起因する特性のバラツキが少ない。このた
め、安定した特性を有するセルトランジスタが得られる
利点がある。
Also in the semiconductor device of the second embodiment, high integration can be achieved as in the semiconductor device of the first embodiment. Furthermore, the second embodiment is advantageous over the first embodiment in the following points. That is, the method of manufacturing the enhancement-type cell transistor on the NAND side is the enhancement type → depletion type → enhancement type in the first embodiment. The enhancement-type cell transistor is once converted to the depletion type, and then the original enhancement type is changed again. Are returning. On the other hand, in the second embodiment, the enhancement-type cell transistor remains the same from the beginning. Therefore, according to the second embodiment,
As a result, the manufacturing process can be simplified, so that there are few variations in characteristics due to various variations in manufacturing conditions. Therefore, there is an advantage that a cell transistor having stable characteristics can be obtained.

【0086】(実施形態3)図16は本発明半導体装置
の実施形態3を示す。また、図17はその製造工程を示
す。但し、図17は上記実施形態1の図11(a)で示
す工程に対応するものである。なお、図17において、
図11(a)と対応する部分には同一の符号を付して具
体的な説明は省略する。
(Third Embodiment) FIG. 16 shows a third embodiment of the semiconductor device of the present invention. In addition, FIG. 17 shows the manufacturing process. However, FIG. 17 corresponds to the step shown in FIG. 11A of the first embodiment. In addition, in FIG.
Portions corresponding to those in FIG. 11A are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0087】図17と図11(a)とを対比してみれば
明かなように、本実施形態3においては、メモリセル選
択線が1層目ゲート電極7と2層目ゲート電極10とを
交互に配置して構成されているので、配線間のスペース
をそのプロセスの最小加工線幅以下に設定できる。即
ち、配線ピッチを上記実施形態1のものよりも狭くでき
るので、その分、より一層の高集積化が図れる利点があ
る。
As is clear from a comparison between FIG. 17 and FIG. 11A, in the third embodiment, the memory cell selection line includes the first-layer gate electrode 7 and the second-layer gate electrode 10. Since they are arranged alternately, the space between the wirings can be set to be equal to or less than the minimum processing line width of the process. That is, the wiring pitch can be made narrower than that of the first embodiment, and accordingly there is an advantage that higher integration can be achieved.

【0088】(実施形態4)図18〜図20は本発明半
導体装置の実施形態4を示す。この半導体装置は、メモ
リセルを選択する選択トランジスタ73をデプレッショ
ン型のトランジスタとしたものである。即ち、図18に
示すように、メモリセル領域外において、第1の方向に
配設された複数の選択線71、72の下方に相当する半
導体基板1上には、各選択線について複数のデプレッシ
ョン型のトランジスタ73(メッシュで表示)が接続さ
れている。これらの選択トランジスタ73は、NAND
側のセルトランジスタの形成工程において、同時に作製
される。
(Embodiment 4) FIGS. 18 to 20 show Embodiment 4 of the semiconductor device of the present invention. In this semiconductor device, the selection transistor 73 for selecting a memory cell is a depletion type transistor. That is, as shown in FIG. 18, outside the memory cell region, on the semiconductor substrate 1 below the plurality of select lines 71 and 72 arranged in the first direction, a plurality of depletions are provided for each select line. Type transistor 73 (indicated by a mesh) is connected. These selection transistors 73 are NAND
It is manufactured at the same time in the process of forming the side cell transistor.

【0089】以下に図19及び図20に基づきその製造
工程を説明する。但し、図19及び図20は、図18の
E−E’断面に対して、工程順に示した図であり、図1
9及び図20は、それぞれ実施形態1の図10(a)及
び図11(a)の工程に対応する図である。
The manufacturing process will be described below with reference to FIGS. 19 and 20. However, FIGS. 19 and 20 are views showing the EE ′ cross section of FIG. 18 in the order of steps, and FIG.
9 and 20 are diagrams corresponding to the steps of FIG. 10A and FIG. 11A of the first embodiment, respectively.

【0090】まず、実施形態1の図6に示すように、半
導体基板1上に酸化膜2を形成する。続いて、半導体基
板1と逆導電型の不純物のイオン注入マスクとして、レ
ジストパターン3を形成し、このレジストパターン3を
通してソース/ドレインを形成するためのイオン4の注
入を行い、半導体基板1上に、図7に示すようなソース
/ドレイン領域5を形成する。そして、このソース/ド
レイン領域5を、図2に示すNAND側のセルトランジ
スタからの引き出し電極5とする。続いて、上記の図7
〜図9で示される工程を行う。
First, as shown in FIG. 6 of the first embodiment, the oxide film 2 is formed on the semiconductor substrate 1. Subsequently, a resist pattern 3 is formed as an ion implantation mask of impurities having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1, and ions 4 for forming a source / drain are implanted through the resist pattern 3 to form an ion on the semiconductor substrate 1. , Source / drain regions 5 as shown in FIG. 7 are formed. The source / drain region 5 is used as the extraction electrode 5 from the NAND-side cell transistor shown in FIG. Continuing with FIG.
~ Perform the steps shown in FIG.

【0091】次に、セルトランジスタのデプレッション
化のためのイオン注入15を行い、これと同時にNAN
D側のセルトランジスタのソース/ドレインを形成する
ためのイオン注入16を行う。ここで、本実施形態4で
は、イオン注入16の際のイオン注入マスクとなるレジ
ストパターンを、実施形態1のものとは異なり、デプレ
ッション型選択トランジスタを同時に形成できるものに
パターン変更されている(図18参照)。このため、図
19及び図20に示すように、上記同様のイオン注入工
程を行うことにより、デプレッション型の選択線トラン
ジスタ73が工程を増やすことなくなく形成できる。
Next, ion implantation 15 for depletion of the cell transistor is performed, and at the same time, NAN is performed.
Ion implantation 16 is performed to form the source / drain of the D-side cell transistor. Here, in the fourth embodiment, the resist pattern serving as an ion implantation mask at the time of the ion implantation 16 is different from that of the first embodiment so that the depletion type select transistor can be simultaneously formed (FIG. 18). Therefore, as shown in FIGS. 19 and 20, by performing the same ion implantation step as described above, the depletion type select line transistor 73 can be formed without increasing the steps.

【0092】以下、ROMデータの書き込み等の以降の
工程は実施形態1と同様の手順で行われる。
The subsequent steps, such as writing ROM data, are performed in the same procedure as in the first embodiment.

【0093】本実施形態4によれば、レジストパターン
を変更するだけで、選択線トランジスタ73を形成する
工程を、NAND側のセルトランジスタをデプレッショ
ン型に変換する工程と同時に行うことができる。このた
め、実施形態1のものに比べて、マスク工程が1回減る
ので、工程が簡略化された低コストプロセスが得られ
る。
According to the fourth embodiment, the step of forming the select line transistor 73 can be performed simultaneously with the step of converting the cell transistor on the NAND side into the depletion type, only by changing the resist pattern. Therefore, the number of masking steps is reduced by one compared with that of the first embodiment, so that a low-cost process in which the steps are simplified can be obtained.

【0094】(実施形態5)図21は本発明半導体装置
の実施形態5を示す。本実施形態5では、NAND側の
セルトランジスタ90の1層目と2層目のゲート電極
7、10が必ず離れるように半導体基板1上に配置し、
NAND側のセルトランジスタ90のソース/ドレイン
を形成するためのイオン注入を全てのセルトランジスタ
90に行う構成をとっている。なお、図21は上記実施
形態3の図17の工程に対応するものであり、図18の
D−D′線による断面図に相当するものである。
(Fifth Embodiment) FIG. 21 shows a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the first-layer and second-layer gate electrodes 7 and 10 of the NAND-side cell transistor 90 are arranged on the semiconductor substrate 1 so as to be separated from each other.
Ion implantation for forming the source / drain of the cell transistor 90 on the NAND side is performed in all the cell transistors 90. Note that FIG. 21 corresponds to the step of FIG. 17 of the third embodiment and corresponds to a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. 18.

【0095】本実施形態5によれば、1層目と2層目の
ゲート電極7、10との間に隙間gが形成されており、
この隙間gを通して半導体基板1上にNAND側のセル
トランジスタ90のソース/ドレインを形成するための
イオン注入15を確実に行うことができる。このため、
本実施形態5によれば、安定した読み出し電流が得られ
る半導体装置を実現できる。
According to the fifth embodiment, the gap g is formed between the first-layer and second-layer gate electrodes 7 and 10.
Ion implantation 15 for forming the source / drain of the cell transistor 90 on the NAND side can be reliably performed on the semiconductor substrate 1 through the gap g. For this reason,
According to the fifth embodiment, a semiconductor device that can obtain a stable read current can be realized.

【0096】(実施形態6)図22は本発明半導体装置
の実施形態6を示す。本実施形態6では、実施形態5の
構成を実施形態4のものに適用している。即ち、デプレ
ッション型の選択線トランジスタ73をNAND側のセ
ルトランジスタ90の形成工程において同時に形成する
実施形態4の構成において、1層目と2層目のゲート電
極7、10との間に隙間を形成し、この隙間を通して半
導体基板1上にNAND側のセルトランジスタ90のソ
ース/ドレインを形成するためのイオン注入を行う構成
を採用している。
(Sixth Embodiment) FIG. 22 shows a sixth embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the sixth embodiment, the configuration of the fifth embodiment is applied to that of the fourth embodiment. That is, in the configuration of the fourth embodiment in which the depletion type select line transistor 73 is simultaneously formed in the process of forming the cell transistor 90 on the NAND side, a gap is formed between the first-layer and second-layer gate electrodes 7 and 10. However, a configuration is adopted in which ion implantation is performed to form the source / drain of the cell transistor 90 on the NAND side on the semiconductor substrate 1 through this gap.

【0097】本実施形態6によれば、実施形態4で説明
した効果と実施形態5で説明した効果の両方を奏するこ
とができる半導体装置を実現できる。
According to the sixth embodiment, it is possible to realize a semiconductor device capable of exhibiting both the effects described in the fourth embodiment and the effects described in the fifth embodiment.

【0098】なお、図22は実施形態4の図20の工程
に対応する図であり、対応する部分に同一の符号を付
し、具体的な説明は省略する。
FIG. 22 is a diagram corresponding to the process of FIG. 20 of the fourth embodiment, the corresponding parts are designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted.

【0099】(実施形態7)図23は本発明半導体装置
の実施形態7を示す。この実施形態7では、第1のゲー
ト電極7の形成後に、引き出し電極5が形成される点
で、上記実施形態1と異なっている。以下にその工程を
説明する。
(Embodiment 7) FIG. 23 shows Embodiment 7 of the semiconductor device of the present invention. The seventh embodiment differs from the first embodiment in that the lead electrode 5 is formed after the first gate electrode 7 is formed. The process will be described below.

【0100】まず、図23に示すように、半導体基板1
上に膜厚5〜30nm程度の第1のゲート酸化膜6を形
成し、このゲート酸化膜6の上に複数本のゲート電極7
を互いに平行に第1の方向に形成する。ゲート電極7と
しては、上記同様に200〜300nm厚のN+PolySi
膜、或いは100nm厚の下層N+PolySi膜と100n
m厚の上層タングステンシリサイド膜とからなる2層構
造のものが用いられる。
First, as shown in FIG. 23, the semiconductor substrate 1
A first gate oxide film 6 having a film thickness of about 5 to 30 nm is formed thereon, and a plurality of gate electrodes 7 are formed on the gate oxide film 6.
Are formed parallel to each other in a first direction. As the gate electrode 7, as in the above, 200-300 nm thick N + PolySi
Film or 100 nm thick lower N + PolySi film and 100 n
A two-layer structure having an m-thick upper layer tungsten silicide film is used.

【0101】続いて、半導体基板1及び第1のゲート電
極7上に、半導体基板1と逆導電型の不純物のイオン注
入マスクとして、レジストパターン3を形成する。続い
て、このレジストパターン3の上方よりソース/ドレイ
ンを形成するためのイオン4を注入して、半導体基板1
上にソース/ドレイン領域5を形成し、これをNAND
側のセルトランジスタからの引き出し電極5とする。
Subsequently, a resist pattern 3 is formed on the semiconductor substrate 1 and the first gate electrode 7 as an ion implantation mask of impurities having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1. Subsequently, ions 4 for forming source / drain are implanted from above the resist pattern 3 to form the semiconductor substrate 1
Form the source / drain regions 5 on top and use this for NAND
It is used as the extraction electrode 5 from the side cell transistor.

【0102】続いて、第2のゲート電極9が形成され、
その後、上記実施形態1のものと同様の工程を経て、本
実施形態7の半導体装置が作製される。
Subsequently, the second gate electrode 9 is formed,
Then, the semiconductor device of the seventh embodiment is manufactured through the same steps as those of the first embodiment.

【0103】(実施形態8)図24は本発明半導体装置
の実施形態8を示す。本実施形態8では、ゲート電極を
1層構造としている。即ち、図24に示すように、半導
体基板1上にはゲート酸化膜6を介して上記第1のゲー
ト電極7同様のゲート電極7'が複数本形成されてい
る。
(Embodiment 8) FIG. 24 shows Embodiment 8 of the semiconductor device of the present invention. In the eighth embodiment, the gate electrode has a one-layer structure. That is, as shown in FIG. 24, a plurality of gate electrodes 7 ′ similar to the first gate electrode 7 are formed on the semiconductor substrate 1 with the gate oxide film 6 interposed therebetween.

【0104】本実施形態8の半導体装置によれば、ゲー
ト電極が1層であるため、実施形態1〜6のものに比べ
て高集積化では劣るが、工程数が削減されるので、その
分、製法が簡単であり、製造能率の向上が図れる利点が
ある。
According to the semiconductor device of the eighth embodiment, since the gate electrode is a single layer, it is inferior to the ones of the first to sixth embodiments in high integration, but the number of steps is reduced, and accordingly, the amount is reduced. The manufacturing method is simple, and the manufacturing efficiency can be improved.

【0105】なお、図24は実施形態1の図11(a)
の工程に対応する図であり、対応する部分に同一の符号
を付し、具体的な説明については省略する。
Note that FIG. 24 is the same as FIG. 11A of the first embodiment.
It is a figure corresponding to a process of, and the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding part and a specific description is abbreviate | omitted.

【0106】以下に上記各実施形態のものより更に高集
積化を図った本発明半導体装置の他の実施形態について
説明する。以下に説明する実施形態は、いずれも半導体
基板1に、1層目と2層目のゲート電極7、10の配設
方向に直交する第2の方向に延びる溝42を形成し、こ
の溝42の底面及び側面にもセルトランジスタを形成
し、これにより高集積化を更に図った構成を採用してい
る。以下にこのタイプの実施形態を順を追って説明す
る。
Another embodiment of the semiconductor device of the present invention, which has higher integration than those of the above embodiments, will be described below. In each of the embodiments described below, a groove 42 extending in a second direction orthogonal to the arrangement direction of the first-layer and second-layer gate electrodes 7 and 10 is formed in the semiconductor substrate 1, and the groove 42 is formed. Cell transistors are also formed on the bottom surface and side surfaces of the cell, thereby adopting a configuration in which higher integration is achieved. In the following, embodiments of this type will be described step by step.

【0107】(実施形態9)図25〜40は本発明半導
体装置の実施形態9を示す。半導体基板41上には、第
2の方向に延びる複数本の溝42が形成されている。溝
42を含む半導体基板41には、第1ゲート絶縁膜43
を介して溝42の方向と直交する第1の方向に延びる第
1のゲート電極(第1ワードライン)44が複数本平行
に形成されている。また、溝42を含む半導体基板41
上の第1ゲート電極44間には、第2ゲート絶縁膜45
を介して複数本の第2のゲート電極46(第2ワードラ
イン)が第1のゲート電極44と平行に形成されてい
る。
(Ninth Embodiment) FIGS. 25 to 40 show a ninth embodiment of the semiconductor device of the present invention. A plurality of grooves 42 extending in the second direction are formed on the semiconductor substrate 41. The semiconductor substrate 41 including the groove 42 includes a first gate insulating film 43.
A plurality of first gate electrodes (first word lines) 44 extending in a first direction orthogonal to the direction of the groove 42 are formed in parallel with each other. In addition, the semiconductor substrate 41 including the groove 42
A second gate insulating film 45 is formed between the upper first gate electrodes 44.
A plurality of second gate electrodes 46 (second word lines) are formed in parallel with the first gate electrodes 44 via the.

【0108】第1のゲート電極44の下にはNAND側
の第1セルトランジスタ90のチャネル部91が形成さ
れている。より具体的には、半導体基板41上面の溝4
2間に位置する部分及び溝42の底面に形成されてい
る。溝42の側壁(溝側面)には、NOR側の第3セル
トランジスタ100のチャネル部101が形成されている。一
方、第2のゲート電極46の下にはNAND側の第2セ
ルトランジスタ90のチャネル部91が形成されてい
る。より具体的には、半導体基板41上面の溝42間に
位置する部分及び溝42の底面に形成されている。溝4
2の側壁には、NOR側の第4トランジスタのチャネル
部が形成されている。
Below the first gate electrode 44, the channel portion 91 of the first cell transistor 90 on the NAND side is formed. More specifically, the groove 4 on the upper surface of the semiconductor substrate 41
It is formed on the bottom of the groove 42 and the portion located between the two. On the side wall (groove side surface) of the groove 42, the channel portion 101 of the NOR-side third cell transistor 100 is formed. On the other hand, below the second gate electrode 46, the channel section 91 of the second cell transistor 90 on the NAND side is formed. More specifically, it is formed on a portion of the upper surface of the semiconductor substrate 41 located between the grooves 42 and on the bottom surface of the groove 42. Groove 4
A channel portion of the NOR-side fourth transistor is formed on the sidewall of 2.

【0109】このように、実施形態9の半導体装置にお
いても、メモリセル領域にNAND側のセルトランジス
タ90とNOR側のセルトランジスタ100とを混在させ
た構成をとっており、溝42を形成した分、同一の平面
視面積当たりのセルトランジスタのチャネル部を形成す
るのための領域が増加しているので、結局、上記の各実
施形態のものよりも更に高集積化を図ることができる。
As described above, also in the semiconductor device of Embodiment 9, the NAND-side cell transistor 90 and the NOR-side cell transistor 100 are mixed in the memory cell region, and the groove 42 is formed. Since the area for forming the channel portion of the cell transistor per the same planar view area is increased, eventually, higher integration can be achieved as compared with each of the above embodiments.

【0110】以下に図26〜図40に基づき実施形態9
の半導体装置の製造工程について説明する。まず、図2
6に示すように、半導体基板41に公知のエッチング法
により、溝42を複数本平行に第2の方向に形成する。
ここで、溝42の深さは、後の工程でこの溝42の側壁
に形成するNOR側の前記第3及び第4のセルトランジ
スタ100のチャネル部101のチャネル長に相当する深さに
形成することが好ましく、例えば、0.3〜1.0μm
程度とする。溝42の形成には、図26に示すレジスト
パターン47又は酸化膜48をエッチングマスクとして
用いる。
Embodiment 9 will be described below with reference to FIGS.
The manufacturing process of the semiconductor device will be described. First, FIG.
As shown in FIG. 6, a plurality of grooves 42 are formed in parallel in the second direction on the semiconductor substrate 41 by a known etching method.
Here, the depth of the groove 42 is formed to a depth corresponding to the channel length of the channel portion 101 of the NOR-side third and fourth cell transistors 100 formed on the sidewall of the groove 42 in a later step. Preferably, for example, 0.3 to 1.0 μm
The degree. In forming the groove 42, the resist pattern 47 or the oxide film 48 shown in FIG. 26 is used as an etching mask.

【0111】次に、図27(a)に示すように、溝42
の内壁に酸化膜49を形成し、続いて図27(b)に示
すように、溝42の側壁に形成される第3及び第4のセ
ルトランジスタのチャネル部の閾値電圧Vthをコント
ロールするため、メモリセル部以外の領域をレジストパ
ターン50でマスクし、この状態で半導体基板41にイ
オンを注入する。具体的には、半導体基板41と同じ導
電型の、例えばボロンイオン51を1012cm-2台程度
の注入量で行う。注入エネルギについては、例えば、2
0〜50keVで行う。また、半導体基板41の溝42
の側面に対して、15〜60°程度の角度で2方向から
斜め注入を行う。より具体的には、注入角度は、溝42
の幅と深さに対応して、溝42の側壁にのみ注入される
条件を選ぶ。このとき、溝42間の半導体基板41上面
は酸化膜48が形成されているためイオンは注入されな
い。また、溝42の底面も隣接する凸部(溝42間の半
導体基板41上面)により遮蔽されるので、イオンは注
入されない。なお、半導体基板41に対して法線方向に
ある角度、例えば、15〜60°程度の角度で斜め注入
を行いながら、半導体基板41がその法線方向を回転軸
として回転させられると、溝の側壁と溝の底面にもイオ
ンが注入される。そのような例として、後述する図35
に示されるイオン注入がある。
Next, as shown in FIG. 27A, the groove 42
27B, an oxide film 49 is formed on the inner wall thereof, and subsequently, as shown in FIG. 27B, in order to control the threshold voltage Vth of the channel portions of the third and fourth cell transistors formed on the sidewalls of the groove 42, Regions other than the memory cell portion are masked with the resist pattern 50, and ions are implanted into the semiconductor substrate 41 in this state. Specifically, the same conductivity type as the semiconductor substrate 41, for example, boron ions 51 is implanted with a dose of about 10 12 cm -2 . Regarding the implantation energy, for example, 2
It is performed at 0 to 50 keV. In addition, the groove 42 of the semiconductor substrate 41
Is obliquely injected from two directions at an angle of about 15 to 60 ° with respect to the side surface. More specifically, the implantation angle depends on the groove 42.
Depending on the width and depth of the groove 42, the condition for implanting only into the sidewall of the groove 42 is selected. At this time, since the oxide film 48 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 41 between the grooves 42, ions are not implanted. Further, since the bottom surface of the groove 42 is also shielded by the adjacent convex portion (the upper surface of the semiconductor substrate 41 between the grooves 42), ions are not implanted. When the semiconductor substrate 41 is rotated about the normal direction as a rotation axis while performing oblique implantation at an angle in the normal direction to the semiconductor substrate 41, for example, at an angle of about 15 to 60 °, Ions are also implanted into the side walls and the bottom of the groove. As such an example, FIG.
There is ion implantation shown in.

【0112】次に、図28に示すように、酸化膜48を
除去し、溝42の側壁にサイドウォール絶縁膜52を形
成する。続いて、図29に示すように、溝42間の半導
体基板41上面及び溝42の底面に形成される前記第1
及び第2のセルトランジスタ90のチャネル部91の閾
値電圧Vthをコントロールするため、メモリセル部以
外の領域をレジストパターン53でマスクし(同図
(b)参照)、この状態で、半導体基板41と逆導電型
の、例えばリンイオン54を注入する。より具体的に
は、1013cm-2台程度の注入量で行う。注入エネルギ
については、例えば、20〜50keVで行う。注入角
度は半導体基板41の法線方向に0°程度の角度とす
る。このとき、溝42の側壁はイオン注入の影となるの
で、ここにはリンイオン54は注入されない。
Next, as shown in FIG. 28, the oxide film 48 is removed and a sidewall insulating film 52 is formed on the sidewall of the groove 42. Subsequently, as shown in FIG. 29, the first substrate formed on the upper surface of the semiconductor substrate 41 between the grooves 42 and on the bottom surface of the groove 42.
Also, in order to control the threshold voltage Vth of the channel portion 91 of the second cell transistor 90, regions other than the memory cell portion are masked with the resist pattern 53 (see FIG. 7B), and in this state, the semiconductor substrate 41 is formed. For example, phosphorus ions 54 of opposite conductivity type are implanted. More specifically, the implantation amount is about 10 13 cm −2 . The implantation energy is, for example, 20 to 50 keV. The implantation angle is about 0 ° in the direction normal to the semiconductor substrate 41. At this time, since the side wall of the groove 42 becomes a shadow of the ion implantation, phosphorus ions 54 are not implanted here.

【0113】このように、NAND側のセルトランジス
タ90の全てのチャネル部91の閾値電圧Vthを予め
低い値に設定しておくと、後工程のROMデータの書き
込み工程において、ボロンイオンを用いたイオン注入が
行え、しかも深い位置への注入が比較的簡単に行えるの
で、製造能率の向上に寄与できる。
Thus, if the threshold voltage Vth of all the channel portions 91 of the cell transistor 90 on the NAND side is set to a low value in advance, ions using boron ions will be used in the later ROM data writing step. Since the injection can be performed and the injection into the deep position can be performed relatively easily, the manufacturing efficiency can be improved.

【0114】次にメモリセル部からの引き出し電極59
(図25参照)を形成する。具体的には、図30に示す
ように、半導体基板41と逆導電型の高濃度のイオン5
5を注入して引き出し電極59を形成する。このイオン
55の注入は、1015cm-2台程度の注入量で行う。こ
のとき、同図(b)に示すように、チャネル部領域はレ
ジストパターン56でマスクしておく。
Next, an extraction electrode 59 from the memory cell section
(See FIG. 25). Specifically, as shown in FIG. 30, high-concentration ions 5 of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate 41 are used.
5 is injected to form the extraction electrode 59. The implantation of the ions 55 is performed with a dose of about 10 15 cm -2 . At this time, the channel region is masked with the resist pattern 56 as shown in FIG.

【0115】次に、図31に示すように、サイドウォー
ル絶縁膜52を除去し、膜厚5〜30nm程度の第1ゲ
ート酸化膜43を形成する。続いて、図32に示すよう
に、第1ゲート酸化膜43を介して第1のゲート電極4
4を第1の方向に複数本互いに平行に形成する。図32
(a)に示すように、第1のゲート電極44は溝42内
に入り込んでいる。
Next, as shown in FIG. 31, the sidewall insulating film 52 is removed and a first gate oxide film 43 having a film thickness of about 5 to 30 nm is formed. Subsequently, as shown in FIG. 32, the first gate electrode 4 is formed through the first gate oxide film 43.
4 are formed in parallel with each other in the first direction. Figure 32
As shown in (a), the first gate electrode 44 enters the groove 42.

【0116】次に、図33に示すように、膜厚5〜30
nm程度の第2のゲート酸化膜45を形成し、このゲー
ト酸化膜45を介して第1のゲート電極44間に第2の
ゲート電極46を複数本互いに平行に第1の方向に形成
する。ここで、第1及び第2のゲート電極44、46と
しては、例えば200〜300nm厚のN+PolySi膜或
いは100nm厚の下層N+PolySi膜と100nm厚の
上層タングステンシリサイド膜とからなる2層構造のも
のが用いられる。この点、上記の実施形態のものと同様
である。
Next, as shown in FIG. 33, the film thickness is 5 to 30.
A second gate oxide film 45 having a thickness of about nm is formed, and a plurality of second gate electrodes 46 are formed in parallel in the first direction between the first gate electrodes 44 with the gate oxide film 45 interposed therebetween. Here, as the first and second gate electrodes 44 and 46, for example, a two-layer structure including an N + PolySi film having a thickness of 200 to 300 nm or a lower N + PolySi film having a thickness of 100 nm and an upper tungsten silicide film having a thickness of 100 nm is used. What is used. This point is the same as that of the above-mentioned embodiment.

【0117】次に、図34に示すように、NAND側の
セルトランジスタのチャネル端と上記の引き出し電極5
9を接続するために、半導体基板41に対する法線方向
に0°程度の角度でイオン58(注入されたイオンは、
△印で示されている)を注入する。より具体的には、半
導体基板41と逆導電型の高濃度のイオン58を1015
cm-2台程度の注入量で行う。このとき、チャネル部以
外の領域はレジストパターン60でマスクされている。
また、溝42の側壁に形成されるNOR側のセルトラン
ジスタのチャネル部にはこのイオン58は注入されな
い。側壁はイオン注入の影になっているからである。
Next, as shown in FIG. 34, the channel end of the cell transistor on the NAND side and the extraction electrode 5 described above.
9 are connected to each other at an angle of about 0 ° in the normal direction to the semiconductor substrate 41 (the implanted ions are
Inject (marked with Δ). More specifically, the high-concentration ions 58 of the conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 41 are applied 10 15
The injection amount is about cm -2 . At this time, the region other than the channel portion is masked with the resist pattern 60.
The ions 58 are not implanted into the channel portion of the NOR-side cell transistor formed on the side wall of the groove 42. This is because the side wall is behind the ion implantation.

【0118】また、このとき、図35(b)及び図36
(b)に示すように、第1のゲート電極44と第2のゲ
ート電極46とにアライメントずれがあり、ゲート電極
44、46間にスペース61が発生した場合を想定す
る。かかる場合には、溝42の側壁に形成されるNOR
側のセルトランジスタ100のチャネル部101の素子分離
と、NAND側のセルトランジスタ90のチャネル部9
1のチャネル間の接続が問題になる。
At this time, FIG. 35 (b) and FIG.
As shown in (b), it is assumed that there is a misalignment between the first gate electrode 44 and the second gate electrode 46 and a space 61 is generated between the gate electrodes 44 and 46. In such a case, the NOR formed on the side wall of the groove 42
Element isolation of the channel portion 101 of the side cell transistor 100 and the channel portion 9 of the NAND side cell transistor 90.
The connection between one channel becomes a problem.

【0119】ここで、本実施形態9では、NOR側のセ
ルトランジスタ100のチャネル部101の素子分離特性を向
上するために、図35に示すように、メモリセル部以外
の領域をレジストパターン62でマスクし、半導体基板
41と同じ導電型の、例えばボロンイオン200を上記の
条件で注入している。つまりボロンイオン51が注入さ
れている所に、ボロンイオン200がさらに注入される。
このため、素子分離は確実に行われる。また、レジスト
パターン62は選択線側の選択線間の溝42の側壁部6
3(図25参照)にも開口しているので、ここにも素子
分離のためのイオンが注入される。従って、溝42の上
面と底面との間の素子分離も同時に行われる。
Here, in the ninth embodiment, in order to improve the element isolation characteristics of the channel portion 101 of the cell transistor 100 on the NOR side, as shown in FIG. 35, a region other than the memory cell portion is formed with a resist pattern 62. For example, boron ions 200, which have the same conductivity type as the semiconductor substrate 41 and are masked, are implanted under the above conditions. That is, the boron ions 200 are further implanted where the boron ions 51 are implanted.
Therefore, element isolation is surely performed. The resist pattern 62 is formed on the side wall 6 of the groove 42 between the select lines on the select line side.
3 (see FIG. 25) is also opened, so that ions for element isolation are also implanted here. Therefore, element isolation between the upper surface and the bottom surface of the groove 42 is simultaneously performed.

【0120】一方、図36に示すように、NAND側の
セルトランジスタ90のチャネル部91のチャネル間の
接続は、上記のイオン58(△印)の注入により、スペ
ース61にもソース/ドレインを形成するためのイオン
が注入されるので、チャネル間の接続が確実に行われ
る。また、このときのイオン58の注入量は、上記のよ
うに1015cm-2であるので、この注入により溝42上
面と底面との素子分離のために行われる前記イオン注入
はキャンセルされる。
On the other hand, as shown in FIG. 36, in the connection between the channels of the channel portion 91 of the cell transistor 90 on the NAND side, the source / drain is also formed in the space 61 by the implantation of the ions 58 (marked with Δ). Since the ions for implantation are implanted, the connection between the channels is surely made. Further, since the implantation amount of the ions 58 at this time is 10 15 cm -2 as described above, this implantation cancels the ion implantation performed for element isolation between the upper surface and the bottom surface of the groove 42.

【0121】続いて、後工程の熱処理工程を経て、図3
7及び図38に示すように、半導体基板41と異なる導
電型の高濃度拡散層64が形成され、NAND側のセル
トランジスタ90のチャネル端と引出電極59とが接続
される。但し、図37は第1のゲート電極44と第2の
ゲート電極46にアライメントずれに起因するスペース
が発生していない状態を示し、図38はアライメントず
れに起因するスペース61が発生している状態を示して
いる。
Subsequently, after a heat treatment process as a post process, FIG.
7 and 38, a high-concentration diffusion layer 64 of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 41 is formed, and the channel end of the cell transistor 90 on the NAND side and the extraction electrode 59 are connected. However, FIG. 37 shows a state in which a space due to misalignment is not generated in the first gate electrode 44 and the second gate electrode 46, and FIG. 38 is a state in which a space 61 is caused due to misalignment. Is shown.

【0122】次に、ROMデータの書き込みをNAND
側のセルトランジスタ90のチャネル部91について行
う。この書き込みは、図39に示すように、まず書き込
まれるROMデータに応じてパターニングされた書き込
み用レジストパターン65を形成し、このレジストパタ
ーン65の上方より半導体基板41と同じ導電型のイオ
ン、例えば、ボロンイオンを用いて、比較的低い注入エ
ネルギで溝42上面のNAND側のセルトランジスタ9
0のチャネル部91にイオン66を注入してROMデー
タの書き込みを行う。これに対して、溝42底面のNA
ND側のセルトランジスタ90のチャネル部91には、
比較的高い注入エネルギでイオン67を注入してROM
データの書き込みを行う。ここで、溝42上面及び溝4
2底面に対するイオン注入は、注入深さが異なるため、
一方の注入が他方に影響を及ぼすことがない。
Next, write ROM data to the NAND
The channel portion 91 of the side cell transistor 90 is performed. For this writing, as shown in FIG. 39, first, a writing resist pattern 65 patterned according to the ROM data to be written is formed, and from above the resist pattern 65, ions of the same conductivity type as the semiconductor substrate 41, for example, By using boron ions, the cell transistor 9 on the NAND side on the upper surface of the groove 42 is relatively low in implantation energy.
Ions 66 are implanted into the 0 channel portion 91 to write ROM data. On the other hand, the NA of the bottom of the groove 42
In the channel portion 91 of the cell transistor 90 on the ND side,
ROM by implanting ions 67 with relatively high implantation energy
Write data. Here, the upper surface of the groove 42 and the groove 4
2 In ion implantation for the bottom surface, because the implantation depth is different,
Injection of one does not affect the other.

【0123】続いて、ROMデータの書き込みをNOR
側のセルトランジスタ100のチャネル部101について行
う。この書き込みは、図40に示すように、まず書き込
まれるROMデータに応じてパターニングされた書き込
み用レジストパターン68を形成し、このレジストパタ
ーン68の上方より半導体基板41と同じ導電型のイオ
ン、例えば、ボロンイオンを用いて、溝42上面に対す
る注入エネルギと、溝42底面に対する注入エネルギと
の中間の注入エネルギで、溝42の側壁にイオン69を
注入して行う。この注入に関しても、上記の注入とは、
その注入深さが異なるので、他方に影響を及ぼすことが
ない。
Then, write the ROM data to NOR.
This is performed for the channel portion 101 of the cell transistor 100 on the side. For this writing, as shown in FIG. 40, first, a writing resist pattern 68 patterned according to the ROM data to be written is formed, and from above the resist pattern 68, ions of the same conductivity type as the semiconductor substrate 41, for example, Ion 69 is implanted into the sidewall of the groove 42 by using boron ions with an implantation energy intermediate between the implantation energy for the upper surface of the groove 42 and the implantation energy for the bottom surface of the groove 42. Also regarding this injection, the above injection is
Since the implantation depth is different, it does not affect the other.

【0124】このように、ROMデータの書き込み時に
溝42の上面、底面及び側壁に行われるイオン注入は、
いずれも一方の注入が他方に影響を及ぼすことがないの
で、溝42の各部に対するROMデータの書き込みを精
度よく行える。
As described above, the ion implantation performed on the upper surface, the lower surface and the side wall of the groove 42 at the time of writing the ROM data is as follows.
In either case, the implantation of one does not affect the other, so that the ROM data can be accurately written in each part of the groove 42.

【0125】次に、層間絶縁膜の形成、コンタクトホー
ルの形成、金属配線の形成、保護膜の形成といった一連
の工程を経て、本実施形態9の半導体装置の前半工程が
終了する。その後、後半工程であるアセンブリ工程が行
われ、これで図25に示す本実施形態9の半導体装置が
作製される。
Next, after a series of steps such as formation of an interlayer insulating film, formation of contact holes, formation of metal wiring, and formation of a protective film, the first half step of the semiconductor device of the ninth embodiment is completed. After that, an assembly process, which is the latter half process, is performed, whereby the semiconductor device of Embodiment 9 shown in FIG. 25 is manufactured.

【0126】(実施形態10)図41及び図42は本発
明半導体装置の実施形態10を示す。この実施形態10
の半導体装置は、上記実施形態9の半導体装置と同一構
造であるが、以下に説明するようにその製造工程が異な
っている。但し、図41は上記実施形態9の図39で示
されるROMデータの書き込み工程に対応し、図42は
図40で示されるROMデータの書き込み工程に対応し
ている。
(Embodiment 10) FIGS. 41 and 42 show Embodiment 10 of the semiconductor device of the present invention. This Embodiment 10
This semiconductor device has the same structure as the semiconductor device of the ninth embodiment, but the manufacturing process thereof is different as described below. However, FIG. 41 corresponds to the ROM data writing step shown in FIG. 39 of the ninth embodiment, and FIG. 42 corresponds to the ROM data writing step shown in FIG.

【0127】本実施形態10では、図41及び図42に
示すように、第1のゲート電極44及び第2のゲート電
極46を覆うようにして半導体基板41上に層間絶縁膜
70を積層形成し、続いてこの層間絶縁膜70にコンタ
クトホールを開口した後、又は更に金属配線を形成した
後等の後工程で、上記よりも高エネルギでイオン注入を
行うことにより溝42の上面、底面及び側壁に対するR
OMデータの書き込みを行っている。
In the tenth embodiment, as shown in FIGS. 41 and 42, an interlayer insulating film 70 is laminated on the semiconductor substrate 41 so as to cover the first gate electrode 44 and the second gate electrode 46. Then, after the contact hole is opened in the interlayer insulating film 70 or after the metal wiring is further formed, ion implantation is performed with higher energy than the above, so that the upper surface, the bottom surface and the side wall of the groove 42 are formed. R for
Writing OM data.

【0128】なお、実施形態9と対応する部分について
は同一の符号を付し、具体的な説明は省略する。
The parts corresponding to those of the ninth embodiment are designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted.

【0129】ここで、ROMデータの書き込みは、後工
程にすればするほど、ROMデータの書き込み後の工程
が短くなり、その分、製造能率の向上が図れるので、本
実施形態10によれば、実施形態9の場合に比べて、製
造能率の向上が図れる利点がある。
Here, as the writing of the ROM data is performed in a later step, the step after the writing of the ROM data is shortened, and the manufacturing efficiency can be improved accordingly. Therefore, according to the tenth embodiment. Compared with the case of the ninth embodiment, there is an advantage that the manufacturing efficiency can be improved.

【0130】(実施形態11)図43〜図46は本発明
半導体装置の実施形態11を示す。この実施形態11の
半導体装置は、第1のゲート電極44と第2のゲート電
極46の厚みが上記各実施形態のものよりも薄くなった
構造になっている。但し、図43は上記実施形態9の図
32で示される第1のゲート電極の形成工程に対応し、
図44は図33で示される第2のゲート電極の形成工程
に対応している。また、図45は図39で示されるRO
Mデータの書き込み工程に対応し、図46は、図40で
示されるROMデータの書き込み工程に対応している。
それぞれ対応する部分には同一の符号を付してある。
(Embodiment 11) FIGS. 43 to 46 show Embodiment 11 of the semiconductor device of the present invention. The semiconductor device of the eleventh embodiment has a structure in which the thickness of the first gate electrode 44 and the second gate electrode 46 is thinner than that of each of the above-described embodiments. However, FIG. 43 corresponds to the step of forming the first gate electrode shown in FIG. 32 of the ninth embodiment,
FIG. 44 corresponds to the step of forming the second gate electrode shown in FIG. Further, FIG. 45 shows the RO shown in FIG.
This corresponds to the M data writing process, and FIG. 46 corresponds to the ROM data writing process shown in FIG.
Corresponding parts are designated by the same reference numerals.

【0131】本実施形態11では、特にゲート電極4
4、46の厚みに対して溝42の幅が広く、ゲート電極
44、46が完全に平坦化できない場合を示している
(図43(a)、図44(a)参照)。このため、本実
施形態11では、図28及び図29で示される半導体基
板41と逆導電型のイオン注入工程を省略し、図45に
示すROMデータの書き込みをNAND側のセルトラン
ジスタ90のチャネル部91に行う際に、マスク165
を用いてリンイオン等の半導体基板41と逆導電型のイ
オン71を注入してROMデータの書き込みを行ってい
る。ここで、溝42の上面と溝42の底面のゲート電極
膜厚は、例えば図43(a)に示すように略等しくなっ
ているので、1回のイオン注入で溝42上面のNAND
側のセルトランジスタ90のチャネル部91と、溝42
底面のNAND側のセルトランジスタ90のチャネル部
91に対するROMデータの書き込みを同時に行うこと
ができる。このため、本実施形態11によれば、工程数
の削減が図れるので、その分、製造能率を向上できる。
In the eleventh embodiment, particularly the gate electrode 4
This shows the case where the width of the groove 42 is wider than the thicknesses of 4 and 46 and the gate electrodes 44 and 46 cannot be completely flattened (see FIGS. 43A and 44A). Therefore, in the eleventh embodiment, the ion implantation step of the conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 41 shown in FIGS. 28 and 29 is omitted, and the writing of ROM data shown in FIG. 45 is performed in the channel section of the cell transistor 90 on the NAND side. Mask 165 when done at 91
Is used to implant ROM data by injecting ions 71 of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate 41 such as phosphorus ions. Here, since the gate electrode film thicknesses of the upper surface of the groove 42 and the bottom surface of the groove 42 are substantially equal to each other as shown in FIG. 43A, the NAND of the upper surface of the groove 42 is formed by one ion implantation.
Channel portion 91 of the side cell transistor 90 and the groove 42
It is possible to simultaneously write the ROM data to the channel portion 91 of the cell transistor 90 on the NAND side on the bottom surface. Therefore, according to the eleventh embodiment, the number of steps can be reduced, and the manufacturing efficiency can be improved accordingly.

【0132】なお、NOR側のセルトランジスタ100の
チャネル部101に対するROMデータの書き込みは、図
46に示すように、ROMデータに対応してパターニン
グされたレジストパターン68を形成し、上記同様にし
て、例えばボロンイオンをイオン69注入して行う。
For writing ROM data to the channel portion 101 of the cell transistor 100 on the NOR side, as shown in FIG. 46, a resist pattern 68 patterned corresponding to the ROM data is formed, and in the same manner as above, For example, ion implantation of boron ions 69 is performed.

【0133】本実施形態11においても、NAND側の
セルトランジスタ90のチャネル部91に対するイオン
注入深さと、NOR側のセルトランジスタ100のチャネ
ル部101に対するイオン注入深さは異なるので、一方の
影響が他方に及ぶことがないので、上記実施形態8同様
にROMデータの書き込みを精度よく行える。
Also in the eleventh embodiment, since the ion implantation depth into the channel portion 91 of the NAND side cell transistor 90 and the ion implantation depth into the channel portion 101 of the NOR side cell transistor 100 are different, the influence of one influences the other. Therefore, the ROM data can be accurately written as in the eighth embodiment.

【0134】なお、実施形態9と対応する部分について
は同一の符号を付し、具体的な説明については省略す
る。
The parts corresponding to those of the ninth embodiment are designated by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.

【0135】(実施形態12)図47は本発明半導体装
置の実施形態12を示す。本実施形態12では、第1の
ゲート電極44と第2のゲート電極46との間にスペー
ス61が存在する半導体装置を想定している。本実施形
態12においても、上記の実施形態9と同様に、このス
ペース61にソース/ドレインを形成するためのイオン
58を注入することにより、高濃度拡散層64が形成さ
れ、チャネル間の接続が確実に行われる。
(Embodiment 12) FIG. 47 shows Embodiment 12 of the semiconductor device of the present invention. The twelfth embodiment assumes a semiconductor device in which a space 61 exists between the first gate electrode 44 and the second gate electrode 46. In the twelfth embodiment as well, similar to the ninth embodiment, by implanting the ions 58 for forming the source / drain into the space 61, the high-concentration diffusion layer 64 is formed and the connection between the channels is established. Definitely done.

【0136】(実施形態13)図48は本発明半導体装
置の実施形態13を示す。本実施形態13においても、
実施形態12と同様に第1のゲート電極44と第2のゲ
ート電極46との間にスペース61が存在し、このスペ
ース61にソース/ドレイン領域となる高濃度拡散層6
4が形成されている。
(Embodiment 13) FIG. 48 shows Embodiment 13 of the semiconductor device of the present invention. Also in the thirteenth embodiment,
Similar to the twelfth embodiment, a space 61 exists between the first gate electrode 44 and the second gate electrode 46, and the high-concentration diffusion layer 6 serving as the source / drain region is formed in the space 61.
4 are formed.

【0137】本実施形態13では、以下の点で溝42を
有する上記各実施形態のものとは異なっている。即ち、
本実施形態13では、図30で示される引き出し電極形
成工程を省略し、図34に示されるソース/ドレイン領
域形成工程で引き出し電極59を同時に形成している。
The thirteenth embodiment differs from the thirteenth embodiment having the groove 42 in the following points. That is,
In the thirteenth embodiment, the extraction electrode forming step shown in FIG. 30 is omitted, and the extraction electrode 59 is simultaneously formed in the source / drain region forming step shown in FIG.

【0138】なお、図47ではメモリセル領域端のソー
ス/ドレイン領域を引き出し電極としているが、本実施
形態13では、デプレッション型のセルトランジスタで
引き出し電極配線が形成されている。
Although the source / drain regions at the ends of the memory cell region are used as the extraction electrodes in FIG. 47, in the thirteenth embodiment, the extraction electrode wiring is formed by the depletion type cell transistor.

【0139】(実施形態14)図49は本発明半導体装
置の実施形態14を示す。本実施形態14の半導体装置
は、実施形態9〜実施形態13の半導体装置とは異な
り、ゲート電極が1層になっている。但し、図49は図
47で示されるROMデータ書き込みイオン注入前の工
程に対応している。
(Fourteenth Embodiment) FIG. 49 shows a fourteenth embodiment of the semiconductor device of the present invention. The semiconductor device of Embodiment 14 is different from the semiconductor devices of Embodiments 9 to 13 in that the gate electrode has one layer. However, FIG. 49 corresponds to the step before the ROM data writing ion implantation shown in FIG.

【0140】本実施形態14によれば、ゲート電極が1
層であるため、実施形態9〜13のものに比べて高集積
化を図る上で劣るものの、製造工程が簡単になり、製造
能率を向上できる利点がある。
According to the fourteenth embodiment, the number of gate electrodes is 1.
Since it is a layer, it is inferior to those of the ninth to thirteenth embodiments in achieving higher integration, but has an advantage that the manufacturing process is simplified and the manufacturing efficiency can be improved.

【0141】(実施形態15)図50及び図51は本発
明半導体装置の実施形態15を示す。この実施形態15
の半導体装置は、以下の点が実施形態9の半導体装置と
異なる他は同一構造になっている。従って、対応する部
分については同一の符号を付して説明を省略し、以下に
異なる部分についてのみ説明する。
(Fifteenth Embodiment) FIGS. 50 and 51 show a fifteenth embodiment of the semiconductor device of the present invention. This Embodiment 15
This semiconductor device has the same structure as the semiconductor device of the ninth embodiment except for the following points. Therefore, the corresponding parts will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and only different parts will be described below.

【0142】図51に示すように、第1のゲート電極4
4下の溝42の側壁には、NAND側の第1セルトラン
ジスタ90のチャネル部が形勢されており、溝42間の
半導体基板41上面及び溝42の底面にNOR側の第3
セルトランジスタ100のチャネル部が形勢されている。
また、第2ゲート電極46下の溝42の側壁にNAND
側の第2セルトランジスタ90のチャネル部91が形成
されており、溝42間の半導体基板41上面及び溝42
の底面にNOR側の第4セルトランジスタ100のチャネ
ル部101が形勢されている。即ち、本実施形態14の半
導体装置は、NAND側のセルトランジスタ90のチャ
ネル部91とNOR側のセルトランジスタ100のチャネ
ル部101の溝42に対する形成位置が、実施形態9のも
のとは逆になっている。
As shown in FIG. 51, the first gate electrode 4
The channel portion of the first cell transistor 90 on the NAND side is formed on the side wall of the trench 42 below the third trench 41 on the upper surface of the semiconductor substrate 41 between the trenches 42 and the bottom surface of the trench 42 on the NOR side.
The channel portion of the cell transistor 100 is activated.
In addition, a NAND is formed on the sidewall of the groove 42 below the second gate electrode 46.
The channel portion 91 of the second cell transistor 90 on the side is formed, and the upper surface of the semiconductor substrate 41 between the grooves 42 and the groove 42 are formed.
The channel portion 101 of the NOR-side fourth cell transistor 100 is formed on the bottom surface of the. That is, in the semiconductor device of Embodiment 14, the formation positions of the channel portion 91 of the NAND-side cell transistor 90 and the channel portion 101 of the NOR-side cell transistor 100 with respect to the groove 42 are opposite to those of the ninth embodiment. ing.

【0143】本実施形態15の半導体装置においても、
上記実施形態9のものと同様の効果を奏することができ
る。
Also in the semiconductor device of the fifteenth embodiment,
It is possible to obtain the same effect as that of the ninth embodiment.

【0144】(実施形態16)図52及び図53は本発
明半導体装置の実施形態16を示す。本実施形態16で
は、第1ワードラインとなる第1のゲート電極44を溝
42の両側壁に形成し、溝42の底面及び溝42間の半
導体基板41上面に第2ワードラインとなる第2のゲー
ト電極46、46'を形成し、これによりメモリセルの
高集積化を図る構成をとっている。
(Sixteenth Embodiment) FIGS. 52 and 53 show a semiconductor device according to a sixteenth embodiment of the present invention. In the sixteenth embodiment, the first gate electrode 44 that becomes the first word line is formed on both side walls of the groove 42, and the second word line that becomes the second word line is formed on the bottom surface of the groove 42 and the upper surface of the semiconductor substrate 41 between the grooves 42. The gate electrodes 46 and 46 'are formed to thereby increase the integration of the memory cell.

【0145】今少し具体的に説明すると、まず本実施形
態16では、上記実施形態9〜15とは異なり、溝42
が第1の方向に形成されている。加えて、各溝42の両
側壁には第1のゲート絶縁膜43、43を介して第1ワ
ードラインとなるサイドウォールゲート電極(第1ゲー
ト電極)44、44が形成されている。また、溝42の
底面には、第2のゲート絶縁膜45を介して第2ワード
ラインとなる底面ゲート電極(第2ゲート電極)46が
立設されている。同様に、溝42間の半導体基板41上
面にも第2のゲート絶縁膜45を介して第2ワードライ
ンとなる上面ゲート電極46が形成されている。
More specifically, the sixteenth embodiment is different from the ninth to fifteenth embodiments in that the groove 42 is first described.
Are formed in the first direction. In addition, sidewall gate electrodes (first gate electrodes) 44, 44 which will be the first word lines are formed on both side walls of each groove 42 via the first gate insulating films 43, 43. Further, on the bottom surface of the groove 42, a bottom surface gate electrode (second gate electrode) 46 to be a second word line is erected via a second gate insulating film 45. Similarly, on the upper surface of the semiconductor substrate 41 between the trenches 42, the upper surface gate electrode 46 to be the second word line is formed via the second gate insulating film 45.

【0146】加えて、第1の方向と直交する第2の方向
には、NAND側のセルトランジスタ90のチャネル部
91とNOR側のセルトランジスタ100のチャネル部101
が溝42間の半導体基板41上面、側壁及び底面にわた
って交互に形成されている。
In addition, in the second direction orthogonal to the first direction, the channel portion 91 of the cell transistor 90 on the NAND side and the channel portion 101 of the cell transistor 100 on the NOR side are provided.
Are alternately formed over the upper surface, sidewalls and bottom surface of the semiconductor substrate 41 between the grooves 42.

【0147】本実施形態16においても、上記実施形態
9と同様に、実施形態1のものに比べてメモリセルの一
層の高集積化が図れる。
In the sixteenth embodiment, as in the ninth embodiment, the memory cells can be further highly integrated as compared with the first embodiment.

【0148】(その他の実施形態)図示する実施形態の
全容は以上の通りであるが、本発明方法においては、上
記各実施形態で説明した工程順に限定されるものではな
く、各工程を任意の順番で行うことができる。
(Other Embodiments) Although the overall contents of the illustrated embodiment are as described above, the method of the present invention is not limited to the order of the steps described in each of the above-mentioned embodiments, and each step may be arbitrarily performed. It can be done in order.

【0149】[0149]

【発明の効果】以上の本発明によれば、NAND型とN
OR型のセルトランジスタを混在させ、しかも各セルト
ランジスタのチャネル領域が互いに接するように半導体
基板上のメモリセル領域に配設するものであるため、ワ
ードラインの配線方向である第1の方向及びこれと直交
する第2の方向におけるセルトランジスタの集積度、即
ちメモリセルの高集積化が図れる。よって、本発明によ
れば、マスクROMを含む半導体装置の大容量化、ある
いはチップ縮小によるコスト削減を大幅に向上できる。
As described above, according to the present invention, the NAND type and the N type are used.
Since the OR-type cell transistors are mixed and are arranged in the memory cell region on the semiconductor substrate so that the channel regions of the cell transistors are in contact with each other, the first direction which is the wiring direction of the word line and this The degree of integration of the cell transistors in the second direction orthogonal to, that is, high integration of the memory cells can be achieved. Therefore, according to the present invention, it is possible to significantly improve the capacity reduction of the semiconductor device including the mask ROM or the cost reduction due to the chip reduction.

【0150】また、NOR側のセルトランジスタに多値
情報を記憶させることにより、メモリセルの高集積化が
一層図れる。
By storing multi-valued information in the cell transistor on the NOR side, higher integration of the memory cell can be further achieved.

【0151】また、特に請求項4記載の半導体装置によ
れば、半導体基板上に複数の溝を形成し、この溝間の半
導体基板上面、溝底面及び溝側壁にセルトランジスタの
チャネル領域を形成する構成をとるので、その分、同一
の平面視領域当たりにより多くのセルトランジスタを配
設できるので、メモリセルの集積度を更に一層向上でき
る。
In particular, according to the semiconductor device of the fourth aspect, a plurality of grooves are formed on the semiconductor substrate, and the channel region of the cell transistor is formed on the semiconductor substrate upper surface, groove bottom surface and groove side wall between the grooves. Since the configuration is adopted, more cell transistors can be provided for the same area in plan view, and thus the degree of integration of the memory cells can be further improved.

【0152】また、特に請求項5記載の半導体装置によ
れば、第1ワードライン又は第2ワードラインのいずれ
か一方を、絶縁膜を介して該溝間の半導体基板上面及び
溝底面に形成し、他方を溝側壁に形成する構成によれ
ば、平面視における配線ピッチを更に小さくできるの
で、高集積化をより一層図ることができる。
In particular, according to the semiconductor device of the fifth aspect, either the first word line or the second word line is formed on the upper surface of the semiconductor substrate and the bottom surface of the groove between the grooves with an insulating film interposed therebetween. According to the structure in which the other side is formed on the side wall of the groove, the wiring pitch in plan view can be further reduced, so that high integration can be further achieved.

【0153】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、上記各工程を任意の順に行うことができるので、
例えば、データ書き込みのためのイオン注入工程を1枚
のマスク用いてNAND側とNOR側で同時に行うもの
とすれば、1回の注入工程で済むので、工程の簡略化が
図れ、その分、半導体装置の製造能率を向上できる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the above steps can be performed in an arbitrary order,
For example, if the ion implantation process for writing data is performed simultaneously on the NAND side and the NOR side using one mask, only one implantation process is required, so that the process can be simplified. The manufacturing efficiency of the device can be improved.

【0154】また、本発明が適用されるマスクROMの
ROMデータの書き込みは、後工程にすればするほど、
ROMデータ書き込み後の工程が短くなるので、上記工
程中の最後にこの工程を実行すれば、製造能率の向上を
図ることができる。
Further, the writing of the ROM data of the mask ROM to which the present invention is applied is performed in a later step,
Since the process after writing the ROM data is shortened, if this process is performed at the end of the above process, the manufacturing efficiency can be improved.

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

【図1】実施形態1に係る本発明半導体装置の等価回路
図。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device of the present invention according to a first embodiment.

【図2】実施形態1に係る本発明半導体装置の平面図。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図3】実施形態1に係る本発明半導体装置のセルトラ
ンジスタのセル電流特性を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing cell current characteristics of the cell transistor of the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図4】実施形態1に係る本発明半導体装置のNAND
側のセルトランジスタの読み出し動作を説明する動作説
明図。
FIG. 4 is a NAND of the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram illustrating a read operation of the cell transistor on the side.

【図5】実施形態1に係る本発明半導体装置のNOR側
のセルトランジスタの読み出し動作を説明する動作説明
図。
FIG. 5 is an operation explanatory diagram illustrating a read operation of the NOR-side cell transistor of the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図6】図2のA−A′線断面を示す、実施形態1に係
る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
6A to 6C are process diagrams showing a cross-section taken along the line AA 'in FIG. 2 and showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図7】図2のA−A′線断面を示す、実施形態1に係
る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 7 is a process diagram showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment, showing the cross section along the line AA ′ in FIG. 2;

【図8】図2のA−A′線断面を示す、実施形態1に係
る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 8 is a process diagram showing a cross-section taken along the line AA ′ of FIG. 2, showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図9】(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ図
2のA−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断
面、B−B′線断面を示す、実施形態1に係る本発明半
導体装置の製造方法を示す工程図。
9 (a), (b), (c) and (d) are cross sections taken along line AA ', line BB', line CC 'and line BB' of FIG. 2, respectively. 4A to 4C are process diagrams showing a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図10】(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ
図2のA−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断
面、B−B′線断面を示す、実施形態1に係る本発明半
導体装置の製造方法を示す工程図。
10 (a), (b), (c) and (d) are cross sections taken along the line AA ', line BB', line CC 'and line BB' of FIG. 2, respectively. 4A to 4C are process diagrams showing a cross-sectional view showing a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図11】(a)、(b)は共に図2のA−A′線断面
を示す、実施形態1に係る本発明半導体装置の製造方法
を示す工程図。
11A and 11B are process diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the first embodiment, both showing the cross section along the line AA ′ of FIG. 2.

【図12】(a)、(b)、(c)はそれぞれ図2のA
−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断面を示
す、実施形態1に係る本発明半導体装置の製造方法を示
す工程図。
12 (a), (b), and (c) are A of FIG. 2, respectively.
6A to 6C are process diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, showing the cross section along the line A-A ', the cross section along the line BB', and the cross section along the line CC '.

【図13】図2のC−C′線断面を示す、実施形態2に
係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 13 is a process diagram showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the second embodiment, which shows the cross section along the line CC ′ of FIG. 2;

【図14】図2のC−C′線断面を示す、実施形態2に
係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 14 is a process diagram showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, which is taken along the line CC ′ of FIG. 2;

【図15】図2のC−C′線断面を示す、実施形態2に
係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 15 is a process diagram showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the second embodiment, showing the cross section along the line CC ′ of FIG. 2;

【図16】実施形態3に係る本発明半導体装置の平面
図。
FIG. 16 is a plan view of the semiconductor device of the present invention according to the third embodiment.

【図17】図16のD−D′線断面を示す、実施形態2
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
17 is a second embodiment showing a cross section taken along line DD ′ of FIG.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図18】実施形態4に係る本発明半導体装置の平面
図。
FIG. 18 is a plan view of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図19】図18のE−E′線断面を示す、実施形態4
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 19 is a fourth embodiment showing a cross section taken along line EE ′ of FIG. 18;
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図20】図18のE−E′線断面を示す、実施形態4
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
20 is a cross-sectional view taken along line EE ′ of FIG. 18, showing Embodiment 4;
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図21】図16のD−D′線断面を示す、実施形態5
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 21 is a fifth embodiment showing a cross section taken along line DD ′ of FIG. 16;
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図22】図18のE−E′線断面を示す、実施形態6
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 22 is a sixth embodiment showing a cross section taken along line EE ′ of FIG. 18;
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図23】(a)、(b)はそれぞれ図2のA−A′線
断面、B−B′線断面を示す、実施形態7に係る本発明
半導体装置の製造方法を示す工程図。
23A and 23B are process diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the seventh embodiment, showing the AA ′ line cross section and the BB ′ line cross section of FIG. 2, respectively.

【図24】実施形態8に係る本発明半導体装置の製造方
法を示す工程図。
FIG. 24 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention according to the eighth embodiment.

【図25】実施形態9に係る本発明半導体装置の平面
図。
FIG. 25 is a plan view of a semiconductor device of the present invention according to Embodiment 9.

【図26】図25のA−A′線断面を示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
26 is a ninth embodiment showing a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 25.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図27】(a)、(b)はそれぞれ図25のA−A′
線断面、B−B′線断面を示す、実施形態9に係る本発
明半導体装置の製造方法を示す工程図。
27 (a) and (b) are respectively AA ′ of FIG.
FIG. 11 is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to Embodiment 9, showing a line cross section and a BB ′ line cross section.

【図28】図25のA−A′線断面を示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 28 is a ninth embodiment showing a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 25.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図29】(a)、(b)はそれぞれ図25のA−A′
線断面、B−B′線断面を示す、実施形態9に係る本発
明半導体装置の製造方法を示す工程図。
29 (a) and (b) are respectively AA ′ of FIG.
FIG. 11 is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to Embodiment 9, showing a line cross section and a BB ′ line cross section.

【図30】(a)、(b)はそれぞれ図25のA−A′
線断面、B−B′線断面を示す、実施形態9に係る本発
明半導体装置の製造方法を示す工程図。
30 (a) and 30 (b) are each AA 'in FIG.
FIG. 11 is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to Embodiment 9, showing a line cross section and a BB ′ line cross section.

【図31】図25のA−A′線断面を示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
31 is a ninth embodiment showing a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 25.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図32】(a)、(b)はそれぞれ図25のA−A′
線断面、B−B′線断面を示す、実施形態9に係る本発
明半導体装置の製造方法を示す工程図。
32 (a) and (b) are respectively AA ′ of FIG.
FIG. 11 is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to Embodiment 9, showing a line cross section and a BB ′ line cross section.

【図33】(a)、(b)はそれぞれ図25のC−C′
線断面、B−B′線断面を示す、実施形態9に係る本発
明半導体装置の製造方法を示す工程図。
33 (a) and (b) are respectively CC 'of FIG.
FIG. 11 is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to Embodiment 9, showing a line cross section and a BB ′ line cross section.

【図34】図25のB−B′線断面を示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
34 is a ninth embodiment showing a section taken along line BB ′ of FIG. 25. FIG.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図35】(b)は図25のB−B′線断面を、(a)
は(b)のD−D′線断面をそれぞれ示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 35 (b) is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
9A and 9B show sectional views taken along line DD ′ of FIG.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図36】(b)は図25のB−B′線断面を、(a)
は(b)のD−D′線断面をそれぞれ示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 36 (b) is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
9A and 9B show sectional views taken along line DD ′ of FIG.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図37】図25のB−B′線断面を示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 37 is a ninth embodiment showing a cross section taken along the line BB ′ of FIG. 25.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図38】(b)は図25のB−B′線断面を、(a)
は(b)のD−D′線断面をそれぞれ示す、実施形態9
に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
38 (b) is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 25 (a).
9A and 9B show sectional views taken along line DD ′ of FIG.
4A to 4D are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to the first embodiment.

【図39】(a)、(b)、(c)はそれぞれ図25の
A−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断面を示
す、実施形態9に係る本発明半導体装置の製造方法を示
す工程図。
FIGS. 39 (a), (b), and (c) are sectional views taken along the line AA ′, BB ′, and CC ′ of FIG. 25, respectively, according to the ninth embodiment of the present invention. 8A to 8C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device.

【図40】(a)、(b)、(c)はそれぞれ図25の
A−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断面を示
す、実施形態9に係る本発明半導体装置の製造方法を示
す工程図。
FIGS. 40 (a), (b), and (c) are cross-sectional views taken along the line AA ′, the line BB ′, and the line CC ′ of FIG. 25, respectively. 8A to 8C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device.

【図41】(a)、(b)、(c)はそれぞれ図25の
A−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断面を示
す、実施形態10に係る本発明半導体装置の製造方法を
示す工程図。
41 (a), (b), (c) are cross-sectional views taken along line AA ′, BB ′, and CC ′ of FIG. 25, respectively, according to the tenth embodiment of the present invention. 8A to 8C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device.

【図42】(a)、(b)、(c)はそれぞれ図25の
A−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断面を示
す、実施形態10に係る本発明半導体装置の製造方法を
示す工程図。
42 (a), (b), (c) are cross-sectional views taken along line AA ′, BB ′, and CC ′ of FIG. 25, respectively, according to the present invention. 8A to 8C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device.

【図43】(a)、(b)はそれぞれ図25のA−A′
線断面、B−B′線断面を示す、実施形態11に係る本
発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
43 (a) and (b) are respectively AA ′ of FIG.
13A to 13C are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the eleventh embodiment, showing a line cross section and a BB ′ line cross section.

【図44】(a)、(b)はそれぞれ図25のC−C′
線断面、B−B′線断面を示す、実施形態11に係る本
発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
44 (a) and (b) are respectively CC 'of FIG.
13A to 13C are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the eleventh embodiment, showing a line cross section and a BB ′ line cross section.

【図45】(a)、(b)、(c)はそれぞれ図25の
A−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断面を示
す、実施形態11に係る本発明半導体装置の製造方法を
示す工程図。
FIGS. 45 (a), (b) and (c) are cross-sectional views taken along the line AA ′, the line BB ′ and the line CC ′ of FIG. 25, respectively. 8A to 8C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device.

【図46】(a)、(b)、(c)はそれぞれ図25の
A−A′線断面、B−B′線断面、C−C′線断面を示
す、実施形態11に係る本発明半導体装置の製造方法を
示す工程図。
FIGS. 46 (a), (b), and (c) are cross-sectional views taken along line AA ′, BB ′, and CC ′ of FIG. 25, respectively, according to an embodiment of the present invention. 8A to 8C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device.

【図47】図25のB−B′線断面を示す、実施形態1
2に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
FIG. 47 is a first embodiment showing a cross section taken along the line BB ′ of FIG. 25.
6A to 6C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to No. 2.

【図48】図25のB−B′線断面を示す、実施形態1
3に係る本発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
48 is a first embodiment showing a cross section taken along line BB ′ of FIG.
6A to 6C are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention according to No. 3.

【図49】実施形態14に係る本発明半導体装置の製造
方法を示す工程図。
FIG. 49 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention according to the fourteenth embodiment.

【図50】実施形態15に係る本発明半導体装置の平面
図。
FIG. 50 is a plan view of the semiconductor device of the present invention according to the fifteenth embodiment.

【図51】(a)、(b)はそれぞれ図50のE−E′
線断面、F−F′線断面を示す、実施形態15に係る本
発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
51 (a) and 51 (b) are each EE 'of FIG.
16A and 16B are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the fifteenth embodiment, showing a line cross section and a line FF ′ cross section.

【図52】実施形態15に係る本発明半導体装置の平面
図。
52 is a plan view of the semiconductor device of the present invention according to the fifteenth embodiment. FIG.

【図53】(a)、(b)はそれぞれ図52のG−G′
線断面、H−H′線断面を示す、実施形態16に係る本
発明半導体装置の製造方法を示す工程図。
53 (a) and (b) are respectively GG 'of FIG. 52.
16A and 16B are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention according to the sixteenth embodiment, showing the line section and the HH 'line section.

【図54】第1従来例を示す、(a)は平面図、
(b)、(c)、(d)はそれぞれ(a)のB−B′線
断面図、C−C′線断面図、D−D′線断面図。
FIG. 54 shows a first conventional example, (a) is a plan view,
(B), (c), (d) is a BB 'line sectional view, a CC' line sectional view, and a DD 'line sectional view of (a), respectively.

【図55】第2従来例を示す、(a)は平面図、
(b)、(c)はそれぞれ(a)のA−A′線断面図、
B−B′線断面図。
FIG. 55 is a plan view showing a second conventional example,
(B) and (c) are cross-sectional views taken along the line AA ′ of (a),
BB 'sectional view taken on the line.

【図56】第3従来例を示す、(a)は平面図、
(b)、(c)はそれぞれ(a)のA−B線断面図、C
−D線断面図。
FIG. 56 is a plan view showing a third conventional example,
(B) and (c) are cross-sectional views taken along the line AB of (a), respectively.
-D line sectional view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、41 半導体基板 7、44 第1のゲート電極(第1のワードライン) 10、46 第2のゲート電極(第2のワードライン) 42 溝 90 NAND側のセルトランジスタ 91 NAND側のセルトランジスタのチャネル部 100 NAND側のセルトランジスタ 101 NAND側のセルトランジスタのチャネル部 110 メモリセル領域 1, 41 Semiconductor substrate 7, 44 First gate electrode (first word line) 10, 46 Second gate electrode (second word line) 42 groove 90 NAND-side cell transistor 91 Channel part of cell transistor on NAND side 100 NAND cell transistor 101 Channel part of cell transistor on NAND side 110 memory cell area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−97395(JP,A) 特開 平6−318683(JP,A) 特開 平8−274191(JP,A) 特開 平9−167806(JP,A) 特開 平7−142610(JP,A) 特開 平5−102436(JP,A) 特開 平4−226071(JP,A) 特開 平4−354159(JP,A) 特開 平5−235308(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/112 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-6-97395 (JP, A) JP-A-6-318683 (JP, A) JP-A-8-274191 (JP, A) JP-A-9- 167806 (JP, A) JP-A-7-142610 (JP, A) JP-A-5-102436 (JP, A) JP-A-4-226071 (JP, A) JP-A-4-354159 (JP, A) JP-A-5-235308 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/112

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トランジスタが半導体基板上にマトリク
ス状に形成されたメモリセル部を有する半導体装置であ
って、 該半導体基板上に絶縁膜を介してゲート電極を兼用する
複数のワードラインが第1の方向に互いに平行に形成さ
れ、該半導体基板の該ワードラインの下方に位置する部
分に該トランジスタのチャネル領域が全て互いに接する
ように形成され、該トランジスタは少なくとも大きさの
異なる4種類の閾値電圧を有することを特徴とする半導
体装置。
1. A semiconductor device having a memory cell portion in which transistors are formed in a matrix on a semiconductor substrate, wherein a plurality of word lines also serving as gate electrodes are formed on the semiconductor substrate via an insulating film. Are formed parallel to each other, and the channel regions of the transistor are all in contact with each other in a portion located below the word line of the semiconductor substrate, and the transistor has at least four types of threshold voltages having different sizes. A semiconductor device comprising:
【請求項2】 前記ワードラインと直交する第2の方向
に配設された前記チャネル領域が全て互いに接するよう
に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel regions arranged in a second direction orthogonal to the word lines are all in contact with each other.
【請求項3】 トランジスタが半導体基板上にマトリク
ス状に形成されたメモリセル部を有する半導体装置であ
って、 該半導体基板上に絶縁膜を介して第1の方向に複数本平
行に形成されたワードラインと、 該ワードラインをゲート電極とし、該ワードラインと直
交する第2の方向に直列接続された複数のトランジスタ
を備えてなり、該第1の方向に複数列配設された第1ト
ランジスタ列と、 該第1トランジスタ列の各トランジスタと該ゲート電極
を共用し、かつ該各トランジスタのチャネル領域をソー
ス/ドレインとし、閾値電圧が互いに異なる複数のトラ
ンジスタを備え、該複数のトランジスタが該第1トラン
ジスタ列間において並列に接続された第2のトランジス
タ列とを備え、該第2トランジスタ列の全てのトランジ
スタの閾値電圧は該第1トランジスタ列のトランジスタ
の閾値電圧よりも高くなっていることを特徴とする半導
体装置。
3. A semiconductor device having transistors, each of which has memory cell portions formed in a matrix on a semiconductor substrate, wherein a plurality of transistors are formed in parallel in a first direction with an insulating film interposed therebetween. A first transistor having a word line and a plurality of transistors connected in series in a second direction orthogonal to the word line and having a gate electrode as the gate electrode, the first transistor being arranged in a plurality of columns in the first direction A column, a plurality of transistors sharing the gate electrode with each transistor of the first transistor column, having a channel region of each transistor as a source / drain, and having different threshold voltages from each other. A second transistor array connected in parallel between one transistor array, and threshold voltages of all transistors in the second transistor array Is higher than the threshold voltage of the transistors in the first transistor row.
【請求項4】 前記半導体基板の第2の方向に複数本の
溝が互いに平行に形成され、前記第1トランジスタ列の
各トランジスタのチャネル領域又は前記第2トランジス
タ列の各トランジスタのチャネル領域のいずれか一方
が、該溝間の半導体基板上面及び溝底面に形成され、他
方が溝側壁に形成されていることを特徴とする請求項
1、請求項2又は請求項3記載の半導体装置。
4. A plurality of trenches are formed in parallel with each other in the second direction of the semiconductor substrate, and each of the channel region of each transistor of the first transistor row or the channel region of each transistor of the second transistor row is formed. 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein one of them is formed on a top surface and a bottom surface of the semiconductor substrate between the grooves, and the other is formed on a side wall of the groove.
【請求項5】 前記ワードラインが第1ワードラインと
第2ワードラインを備えてなり、半導体基板の第1の方
向に複数本の溝が互いに平行に形成され、該第1ワード
ライン又は第2ワードラインのいずれか一方が、絶縁膜
を介して該溝間の半導体基板上面及び溝底面に形成さ
れ、他方が溝側壁に形成されており、前記第1トランジ
スタ列の各トランジスタのチャネル領域及び前記第2ト
ランジスタ列の各トランジスタのチャネル領域が、該溝
間の半導体基板上面、溝側壁及び溝底面に形成されて前
記第2の方向に延在していることを特徴とする請求項
1、請求項2又は請求項3記載の半導体装置。
5. The word line comprises a first word line and a second word line, and a plurality of grooves are formed parallel to each other in a first direction of a semiconductor substrate, and the first word line or the second word line is formed. One of the word lines is formed on the upper surface of the semiconductor substrate and the bottom surface of the groove between the trenches via the insulating film, and the other is formed on the sidewall of the trench, and the channel region of each transistor of the first transistor row and the The channel region of each transistor of the second transistor row is formed on the upper surface of the semiconductor substrate between the grooves, on the side wall of the groove and on the bottom surface of the groove, and extends in the second direction. The semiconductor device according to claim 2 or claim 3.
【請求項6】 半導体基板上の第2の方向にNAND側
のセルトランジスタのチャネル領域が複数本平行に延在
され、該NAND側のセルトランジスタのチャネル領域
間それぞれに該第2の方向に延在するNOR側のセルト
ランジスタのチャネル部が形成され、該NAND側のセ
ルトランジスタのチャネル領域が該NOR側のセルトラ
ンジスタのソース/ドレインとなる半導体装置の製造方
法であって、 該半導体基板上の該第2の方向と直交する第1の方向に
第1ゲート絶縁膜を介して該NAND側のセルトランジ
スタ及びNOR側のセルトランジスタのゲート電極とな
る第1ゲート電極を複数本平行に形成する工程と、 該半導体基板上の該第1ゲート電極間それぞれに第2ゲ
ート絶縁膜を介して該NAND側のセルトランジスタ及
びNOR側のセルトランジスタのゲート電極となる第2
ゲート電極を形成する工程と、 該NAND側のセルトランジスタと該NOR側のセルト
ランジスタで構成されるメモリセル領域の引き出し電極
となる高濃度拡散層を形成するためのイオン注入をメモ
リセル領域端に行う工程と、 該メモリセル領域にイオンを注入して該NAND側のセ
ルトランジスタのソース/ドレイン領域を形成する工程
と、 該引き出し電極と該メモリセル領域端とを接続する工程
と、 該NOR側のセルトランジスタの閾値電圧をコントロー
ルするために該セルトランジスタのチャネル領域にイオ
ンを注入する工程と、 該NAND側のセルトランジスタの閾値電圧をコントロ
ールするために該セルトランジスタのチャネル領域にイ
オンを注入する工程と、 該NAND側のセルトランジスタにデータを書き込むた
めに、該セルトランジスタの該チャネル領域にイオンを
注入する工程と、 該NOR側のセルトランジスタにデータを書き込むため
に、該セルトランジスタの該チャネル領域にイオンを注
入する工程とを包含し、上記の各工程を任意の工程順で
行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A plurality of channel regions of NAND-side cell transistors extend in parallel in a second direction on a semiconductor substrate, and extend in the second direction between channel regions of the NAND-side cell transistors. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a channel portion of an existing NOR-side cell transistor is formed, and a channel region of the NAND-side cell transistor serves as a source / drain of the NOR-side cell transistor, the method comprising: A step of forming a plurality of first gate electrodes, which are gate electrodes of the NAND-side cell transistor and the NOR-side cell transistor, in parallel through a first gate insulating film in a first direction orthogonal to the second direction. And a NAND-side cell transistor and NOR between the first gate electrodes on the semiconductor substrate via a second gate insulating film. Second to the gate electrode of the cell transistor
A step of forming a gate electrode, and ion implantation for forming a high-concentration diffusion layer to be a lead-out electrode of a memory cell region composed of the NAND-side cell transistor and the NOR-side cell transistor at the end of the memory cell region A step of performing, a step of implanting ions into the memory cell area to form a source / drain area of a cell transistor on the NAND side, a step of connecting the extraction electrode and the end of the memory cell area, a step of connecting the NOR side Implanting ions into the channel region of the cell transistor to control the threshold voltage of the cell transistor, and implanting ions into the channel region of the cell transistor to control the threshold voltage of the NAND side cell transistor And the step of writing data to the cell transistor on the NAND side. A step of implanting ions into the channel region of the cell transistor, and a step of implanting ions into the channel region of the cell transistor in order to write data to the cell transistor on the NOR side. A method of manufacturing a semiconductor device, which is performed in an arbitrary process order.
【請求項7】 前記半導体基板の前記第2の方向に複数
本の溝を互いに平行に形成し、該溝間の半導体基板上
面、溝底面及び溝側壁にイオンを注入し、該溝間の半導
体基板上面及び溝底面に前記NAND側のセルトランジ
スタのチャネル領域又はNOR側のセルトランジスタの
チャネル領域のいずれか一方を形成し、他方を溝側壁に
形成する工程を更に含み、この工程及び前記各工程を任
意の順に行うことを特徴とする請求項6記載の半導体装
置の製造方法。
7. A plurality of grooves are formed in parallel with each other in the second direction of the semiconductor substrate, and ions are implanted into the upper surface of the semiconductor substrate, the groove bottom surface and the groove side wall between the grooves, and the semiconductor between the grooves is formed. The method further includes the step of forming one of the channel region of the NAND-side cell transistor and the channel region of the NOR-side cell transistor on the upper surface of the substrate and the bottom surface of the groove, and forming the other on the side wall of the groove. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the steps are performed in an arbitrary order.
【請求項8】 前記半導体基板の前記第1の方向に複数
本の溝を互いに平行に形成し、前記第1ゲート電極又は
第2ゲート電極のいずれか一方を、絶縁膜を介して該溝
間の半導体基板上面及び溝底面に形成し、他方を溝側壁
に形成し、前記NAND側のセルトランジスタのチャネ
ル領域及び前記NOR側のセルトランジスタのチャネル
領域を、該溝間の半導体基板上面、溝側壁及び溝底面に
形成する工程を更に含み、この工程及び前記各工程を任
意の順に行うことを特徴とする請求項6記載の半導体装
置の製造方法。
8. A plurality of trenches are formed in parallel with each other in the first direction of the semiconductor substrate, and one of the first gate electrode and the second gate electrode is provided between the trenches with an insulating film interposed therebetween. Of the semiconductor substrate upper surface and the groove bottom surface, and the other is formed on the groove side wall, and the NAND side cell transistor channel region and the NOR side cell transistor channel region are formed between the semiconductor substrate upper surface and the groove side wall. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising a step of forming on the bottom surface of the groove, and performing this step and each step in an arbitrary order.
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