JP4903873B2 - Nonvolatile memory cell array having floating gate formed from spacers in substrate trench and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、一般に不揮発性フラッシュメモリシステムに関し、特に、基板トレンチを利用するメモリセルアレイを形成してアレイ全体の大きさを低減する構造およびプロセスに関する。 The present invention relates generally to non-volatile flash memory systems, and more particularly to a structure and process for forming a memory cell array utilizing substrate trenches to reduce the overall size of the array.
商業的に成功を収めた多数の不揮発性メモリ製品が存在し、特に、小型形状のファクタカードの形で今日使用されるこれらのメモリ製品ではフラッシュEEPROM(電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリ)セルアレイが用いられている。NORまたはNANDアーキテクチャを有するアレイが、一般に使用されている。メモリセルアレイを含む1つまたは複数の集積回路チップが、一般にコントローラチップと組み合わされて、完成したメモリシステムを形成する。前述したものとは別に、コントローラ機能の一部またはすべてを、メモリセルアレイのすべてまたは一部を含む同じチップ上で実行することができる。 There are a large number of commercially successful non-volatile memory products, especially those that are used today in the form of small form factor cards with flash EEPROM (electrically erasable and programmable read-only). Memory) cell array is used. Arrays having a NOR or NAND architecture are commonly used. One or more integrated circuit chips including a memory cell array are typically combined with a controller chip to form a complete memory system. Apart from the foregoing, some or all of the controller functions can be performed on the same chip including all or part of the memory cell array.
1つのタイプのNORアレイでは、各メモリセルは、ソース拡散部とドレイン拡散部との間に「分割チャネル」を有する。セルのフローティングゲートが一方のチャネル部にわたって配置され、ワード線(コントロールゲートとも呼ばれている)がフローティングゲートにわたると共に他方のチャネル部にわたって配置されている。この配置によって、2つの直列トランジスタを備える1つのセルが効果的に形成され、一方のトランジスタ(メモリトランジスタ)は、チャネルのトランジスタ部分の中を流れることができる電流量を制御するフローティングゲートの電荷量とワード線の電圧とを組み合わされたものであり、他方のトランジスタ(選択トランジスタ)は、トランジスタのゲートとして機能するワード線を有する。ワード線は、フローティングゲートの行にわたって延在する。このようなセル、メモリシステムにおけるそれらセルの利用およびそれらセルの製造方法の例が、米国特許第5,070,032号(特許文献1)、第5,095,344号(特許文献2)、第5,315,541号(特許文献3)、第5,343,063号(特許文献4)、第5,661,053号(特許文献5)、および第6,281,075号(特許文献6)に記載されている。 In one type of NOR array, each memory cell has a “split channel” between the source and drain diffusions. A floating gate of the cell is arranged over one channel portion, and a word line (also called a control gate) is arranged over the floating gate and the other channel portion. This arrangement effectively forms a cell with two series transistors, one transistor (memory transistor) having a floating gate charge that controls the amount of current that can flow in the transistor portion of the channel. And the voltage of the word line, and the other transistor (select transistor) has a word line that functions as the gate of the transistor. The word line extends over the row of floating gates. Examples of such cells and their use in memory systems and methods for manufacturing such cells are described in US Pat. Nos. 5,070,032 (Patent Document 1), 5,095,344 (Patent Document 2), 5,315,541 (Patent Document 3), 5,343,063 (Patent Document 4), 5,661,053 (Patent Document 5), and 6,281,075 (Patent Document) 6).
この分割チャネルフラッシュEEPROMセルの変更によって、フローティングゲートとワード線との間に配置されたステアリングゲートが追加される。1つのアレイの個々のステアリングゲートが、ワード線に対して垂直にフローティングゲートの1つの列にわたって延在する。この結果、1つの選択セルの読み出しまたはプログラミングを行う際に、2つの機能を同時に実行する必要があるワード線の負担が軽減される。これら2つの機能として、(1)選択トランジスタのゲートとしての機能があり、したがって、選択トランジスタのオン/オフを行うための適切な電圧が必要となり、(2)ワード線とフローティングゲートとの間で電界(容量性)結合を介して所望のレベルに合わせてフローティングゲートの電圧を駆動する機能がある。これらの機能の双方を単一の電圧で最適に実行することは困難である場合が多い。ステアリングゲートの追加によって、この追加されたステアリングゲートが機能(2)を実行する一方で、ワード線は機能(1)のみを実行する必要がある。1つのフラッシュEEPROMアレイにおけるステアリングゲートの使用が、例えば、米国特許第5,313,421号(特許文献7)および第6,222,762号(特許文献8)に記載されている。 By changing the divided channel flash EEPROM cell, a steering gate disposed between the floating gate and the word line is added. The individual steering gates of an array extend over one column of floating gates perpendicular to the word lines. As a result, when reading or programming one selected cell, the burden on the word line that needs to execute two functions simultaneously is reduced. As these two functions, (1) there is a function as a gate of the selection transistor, therefore, an appropriate voltage for turning on / off the selection transistor is required, and (2) between the word line and the floating gate. There is a function of driving the voltage of the floating gate to a desired level via electric field (capacitive) coupling. It is often difficult to optimally perform both of these functions at a single voltage. With the addition of the steering gate, the added steering gate performs function (2), while the word line only needs to perform function (1). The use of steering gates in a single flash EEPROM array is described, for example, in US Pat. Nos. 5,313,421 and 6,222,762.
集積回路領域を効率的に利用する1つの具体的なタイプのメモリセルには、2つのフローティングゲートが含まれ、各フローティングゲートは、2進(フローティングゲート当たり1ビット)または多数のプログラミング状態(フローティングゲート当たり2ビット以上)で処理することができる。ソース拡散部とドレイン拡散部との間の基板チャネルにわたって2つのフローティングゲートが配置され、ソース拡散部とドレイン拡散部との間に選択トランジスタが配置されている。フローティングゲートの個々の列に沿って1つのステアリングゲートが設けられ、フローティングゲートの個々の行に沿って1つのワード線がステアリングゲート上にわたって設けられている。読み出しまたはプログラミングを行うために所定のフローティングゲートにアクセスする場合、たとえどのような電荷レベルが一方のフローティングゲートに存在していても、関心対象のフローティングゲートを含むセルの他方のフローティングゲートにわたるステアリングゲートは、その他方のフローティングゲートの下でチャネルをオンに転換するのに十分に高くなるまで上げられる。この動作によって、同一のメモリセル内の関心対象のフローティングゲートの読み出しまたはプログラミングを行う際に、1つのファクタとしての他方のフローティングゲートが効果的に除去される。例えば、セル状態の読み出しに使用することができるセル中を流れる電流量は、この場合、関心対象のフローティングゲート上の電荷量の関数となるが、同一セル内の他方のフローティングゲートの電荷量の関数とはならない。 One specific type of memory cell that efficiently utilizes the integrated circuit area includes two floating gates, each floating gate being binary (one bit per floating gate) or multiple programming states (floating 2 bits or more per gate). Two floating gates are disposed over the substrate channel between the source diffusion portion and the drain diffusion portion, and a selection transistor is disposed between the source diffusion portion and the drain diffusion portion. One steering gate is provided along each column of floating gates, and one word line is provided over the steering gate along each row of floating gates. When accessing a given floating gate for reading or programming, a steering gate over the other floating gate of the cell containing the floating gate of interest no matter what charge level is present in one floating gate Is raised until it is high enough to switch the channel on under the other floating gate. This operation effectively removes the other floating gate as a factor when reading or programming the floating gate of interest within the same memory cell. For example, the amount of current flowing through the cell that can be used to read the cell state is in this case a function of the amount of charge on the floating gate of interest, but the amount of charge on the other floating gate in the same cell. It is not a function.
したがって、デュアルフローティングゲートメモリセルを有するアレイおよび動作技術の例が、米国特許第5,712,180号(特許文献9)、第6,103,573号(特許文献10)、および第6,151,248号(特許文献11)に記載されている。デュアルフローティングゲートメモリセルアレイは、通常、半導体基板の表面全体に形成される。しかし、米国特許第6,151,248号(特許文献11)は、さらに、主として図6および図7について、基板表面のトレンチ内に、トレンチに隣接する基板の表面領域に沿って形成されたメモリセルについて説明している。米国特許第6,936,887号(特許文献12)は、また、基板トレンチ内に部分的に形成されたメモリセルアレイについて説明している。 Thus, examples of arrays and operating techniques having dual floating gate memory cells are disclosed in US Pat. Nos. 5,712,180, 6,103,573, and 10,151. 248 (Patent Document 11). The dual floating gate memory cell array is usually formed on the entire surface of the semiconductor substrate. However, U.S. Pat. No. 6,151,248 further discloses a memory formed mainly in FIGS. 6 and 7 in the trench on the substrate surface along the surface area of the substrate adjacent to the trench. The cell is described. US Pat. No. 6,936,887 also describes a memory cell array partially formed in a substrate trench.
NANDアレイでは、16や32などの3つ以上のメモリセルの連続列が、個々のビット線と基準電位との間で1つまたは複数の選択トランジスタと接続されてセル列を形成する。多数のこれらの列にわたって、行方向にセルにわたってワード線が延在する。プログラミング中、列内の残りのセルを強くオンに転換することによって列内の個々のセルの読み出しとベリファイとが行われるので、列中を流れる電流はアドレス指定されたセルに格納された電荷レベルに依存する。メモリシステムの一部としてのNANDアーキテクチャのアレイおよびその動作の例が、米国特許第5,570,315号(特許文献13)、第5,774,397号(特許文献14)、第6,046,935号(特許文献15)、第6,522,580号(特許文献16)、第6,888,755号(特許文献17)、および第6,925,007号(特許文献18)において見出される。 In a NAND array, successive columns of three or more memory cells, such as 16 and 32, are connected to one or more select transistors between individual bit lines and a reference potential to form a cell column. A number of these columns extend word lines across cells in the row direction. During programming, the individual cells in the column are read and verified by strongly turning on the remaining cells in the column so that the current flowing in the column is the charge level stored in the addressed cell. Depends on. An example of an array of NAND architectures and their operation as part of a memory system is shown in US Pat. Nos. 5,570,315, 5,774,397, and 14,046. , 935 (patent document 15), 6,522,580 (patent document 16), 6,888,755 (patent document 17), and 6,925,007 (patent document 18). It is.
ゲート誘電体を介してフローティングゲート上に基板から電子を注入する種々のプログラミング技術が存在する。最も通常に行われるプログラミングメカニズムが、ブラウンとブリュワーにより編集された本「不揮発性半導体メモリ技術」、IEEEプレス、第1.2節、9〜25ページ(1998年)(a book edited by Brown and Brewer, "Nonvolatile Semiconductor Memory Technology," IEEE Press, section 1.2, page 9-25 (1998)) (非特許文献1)に記載されている。「ファウラー−ノードハイムトンネリング」(Fowler-Nordheim tunneling) (第1.2.1節)と呼ばれている1つの技術によって、コントロールゲートと基板チャネルとの間の電圧差により確立される高い電界の影響下で、電子が、フローティングゲート誘電体のトンネルの中を通される。他の技術、一般に「熱電子注入」(第1.2.3節)と呼ばれるドレイン領域でのチャネル熱電子注入によって、セルのドレインに隣接するフローティングゲートの領域内にセルのチャネルから電子が注入される。「ソース側注入」(第1.2.4節)と呼ばれているさらに他の技術では、ドレインからチャネル領域で電子注入を行う条件をつくりだすように、メモリセルチャネルの長さに沿って基板面の電位が制御される。ソース側注入については、カミヤらの論文「高いゲート注入効率を有するEPROMセル」,IEDM技術ダイジェスト,1982年,741〜744ページ(Kamiya et al., "EPROM Cell with High Gate Injection Efficiency," IEDM Technical Digest, 1982, pages 741-744) (非特許文献2)と、米国特許第4,622,656号(特許文献19)および第5,313,421号(特許文献7)にも記載がある。オグラらによる「EEPROM/フラッシュのためのバリスティック直接注入による低圧、低電流、高速プログラムステップ分割ゲートセル」,IEDM,1998年,987〜990ページ(Ogura et al., "Low Voltage, Low Current, High Speed Program Step Split Gate Cell with Ballistic Direct Injection for EEPROM/Flash", IEDM 1998, pages 987-990)(非特許文献3)に記載されているように、「バリスティック注入」と呼ばれている他のプログラミング技術では、短いチャネル内に高い電界が生成され、電荷蓄積素子上へ直接電子が加速される。 There are various programming techniques for injecting electrons from the substrate onto the floating gate via the gate dielectric. The most commonly used programming mechanism is the book "Nonvolatile Semiconductor Memory Technology" edited by Brown and Brewer, IEEE Press, Section 1.2, pages 9-25 (1998) (a book edited by Brown and Brewer , "Nonvolatile Semiconductor Memory Technology," IEEE Press, section 1.2, page 9-25 (1998)) (Non-Patent Document 1). One technique, called “Fowler-Nordheim tunneling” (Section 1.2.1), provides a high electric field established by the voltage difference between the control gate and the substrate channel. Under influence, electrons are passed through a tunnel of floating gate dielectric. Another technique, commonly referred to as “thermoelectron injection” (Section 1.2.3), injects electrons from the cell channel into the floating gate region adjacent to the cell drain by channel thermionic injection in the drain region. Is done. Yet another technique, referred to as “source-side injection” (section 1.2.4), is that the substrate along the length of the memory cell channel so as to create conditions for electron injection from the drain into the channel region. The surface potential is controlled. Regarding source-side injection, Kamiya et al., “EPROM Cell with High Gate Injection Efficiency”, IEDM Technology Digest, 1982, pages 741-744 (Kamiya et al., “EPROM Cell with High Gate Injection Efficiency,” IEDM Technical Digest, 1982, pages 741-744) (Non-Patent Document 2) and US Pat. Nos. 4,622,656 (Patent Document 19) and 5,313,421 (Patent Document 7). Ogra et al., “Low Voltage, Low Current, High Speed Programmed Step-Division Gate Cell with Ballistic Direct Injection for EEPROM / Flash”, IEDM, 1998, 987-990 (Ogura et al., “Low Voltage, Low Current, High Speed Program Step Split Gate Cell with Ballistic Direct Injection for EEPROM / Flash ", IEDM 1998, pages 987-990) (Non-Patent Document 3) In programming techniques, a high electric field is generated in a short channel and electrons are accelerated directly onto the charge storage element.
フローティングゲート電荷蓄積素子から電荷を除去してメモリセルを消去する2つの技術のうちの1つが、主として、前述した2つのタイプのメモリセルアレイの双方で用いられている。一方の技術は、ソース、ドレイン、基板およびフローティングゲートと基板との間の誘電体層の一部を貫通して電子にトンネリングを生じさせる他のゲートに適正な電圧を印加することによって基板に対する消去を行うものである。 One of two techniques for erasing a memory cell by removing charge from a floating gate charge storage element is mainly used in both of the two types of memory cell arrays described above. One technique erases the substrate by applying the proper voltage to the source, drain, substrate and other gates that tunnel through the dielectric layer between the floating gate and the substrate, causing electrons to tunnel. Is to do.
もう一方の消去技術は、フローティングゲートから別のゲートへこれらゲート間に配置されたトンネル誘電体層を貫通して電子を移動するものである。前述した第1のタイプのセルでは、その目的のために第3のゲートが設けられる。ステアリングゲートの利用に起因して3つのゲートをすでに有する前述した第2のタイプのセルでは、第4のゲートを追加する必要なく、ワード線のレベルに合わせてフローティングゲートは消去される。この後者の技術は、ワード線が実行する第2の機能を元に戻して追加するものではあるが、これらの機能は異なる時点に実行されるため、この2つの機能に起因して妥協を行う必要が回避されることになる。いずれの消去技術を利用する場合にも、1回の「フラッシュ」で同時消去される最小数のセルのブロックに、多数のメモリセルが一体にグループ化される。1つのアプローチでは、1ディスクセクタに格納されるユーザデータ量、すなわち512バイトとともに若干のオーバーヘッドデータの格納に十分なメモリセルが個々のブロックに含まれる。一度に多くのブロックの消去、欠陥の管理、および他のフラッシュEEPROMシステムの特徴が、米国特許第5,297,148号(特許文献20)に記載されている。他のアプローチでは、個々にプログラミングおよび読み出しの実行が可能である8、16またはそれより多いホストセクタに相当するデータに等しい数千バイトのユーザデータの保持に十分なセルが個々のグループに含まれる。そのような大きなブロックメモリを動作する例が、米国特許第6,968,421号(特許文献21)に記載されている。 Another erase technique is to move electrons from a floating gate to another gate through a tunnel dielectric layer disposed between the gates. In the first type of cell described above, a third gate is provided for that purpose. In the above-described second type cell, which already has three gates due to the use of the steering gate, the floating gate is erased according to the level of the word line without the need to add a fourth gate. This latter technique undoes and adds the second function performed by the word line, but since these functions are performed at different times, a compromise is made due to these two functions. The need will be avoided. Regardless of which erasing technique is used, a large number of memory cells are grouped together in a block of the minimum number of cells that are simultaneously erased in one “flash”. In one approach, each block contains enough memory cells to store some overhead data with 512 bytes of user data stored in one disk sector. Erasing many blocks at once, defect management, and other flash EEPROM system features are described in US Pat. No. 5,297,148. In another approach, each group contains enough cells to hold thousands of bytes of user data equal to data corresponding to 8, 16 or more host sectors that can be individually programmed and read. . An example of operating such a large block memory is described in US Pat. No. 6,968,421.
電気的に導電性のフローティングゲートの代わりに、いくつかのフラッシュメモリが、電子を捕獲する非導電性誘電体材料を利用している。いずれの場合も、個々のメモリセルは、1つまたは複数の電荷蓄積素子を含む。誘電体の使用例は、前述した米国特許第6,925,007号(特許文献18)およびその中で参照された文献で説明されている。誘電体トラップ電荷メモリセルの場合には、2つ以上の電荷蓄積素子が、隔置された誘電体の1つの連続層の2つ以上の領域として形成され得る。適切な電荷蓄積誘電体材料の1つの例は、3層酸化物−窒化物−酸化物(ONO)の複合材料である。他の例は、シリコンリッチ二酸化ケイ素材料の1つの層である。ほとんどすべての集積回路用アプリケーションの場合のように、フラッシュEEPROMシステムの場合にも、何らかの集積回路機能の実現に必要なシリコン基板面積の縮小に対する圧力が存在する。所定の大きさのメモリカードと他のタイプのパッケージとの記憶容量を増加するために、シリコン基板の所定の面積に格納することができるデジタルデータ量の増加、あるいは容量の増加と大きさの減少の双方が絶えず求められている。データの記憶密度を高める他の方法として、メモリセル当たり2つ以上のビットデータを格納する方法がある。この方法は、メモリセルしきい値電圧範囲のウィンドウを3以上の状態に分割することにより達成される。このような4状態を使用することにより、個々の電荷蓄積素子が、電荷蓄積素子当たり2ビットのデータ、3ビットのデータを格納する8状態等の格納が可能となる。多状態フラッシュEEPROMの構造と動作が、米国特許第5,043,940号(特許文献22)および第5,172,338号(特許文献23)に例として記載されている。 Instead of electrically conductive floating gates, some flash memories utilize non-conductive dielectric materials that capture electrons. In either case, each individual memory cell includes one or more charge storage elements. Examples of the use of dielectrics are described in the aforementioned US Pat. No. 6,925,007 (Patent Document 18) and the documents referenced therein. In the case of a dielectric trapped charge memory cell, two or more charge storage elements can be formed as two or more regions of one continuous layer of spaced dielectric. One example of a suitable charge storage dielectric material is a three-layer oxide-nitride-oxide (ONO) composite material. Another example is one layer of silicon rich silicon dioxide material. As in almost all integrated circuit applications, there is pressure on the reduction of the silicon substrate area required to implement some integrated circuit function in the case of flash EEPROM systems. Increase the amount of digital data that can be stored in a given area of a silicon substrate, or increase the capacity and decrease the size, in order to increase the storage capacity of a given size memory card and other types of packages Both are constantly being sought. As another method of increasing the data storage density, there is a method of storing two or more bit data per memory cell. This method is accomplished by dividing the window of the memory cell threshold voltage range into three or more states. By using such four states, each charge storage element can store, for example, eight states in which 2-bit data and 3-bit data are stored per charge storage element. The structure and operation of a multi-state flash EEPROM is described by way of example in US Pat. Nos. 5,043,940 and 5,172,338.
フローティングゲート電荷蓄積素子メモリセルアレイが、トレンチに隣接する基板表面に重なることなく、フローティングゲートがゲート誘電体をそれらの間に有して、側壁に沿って配置されたトレンチまたは空洞を使用して形成される。すなわち、フローティングゲートは、平面図でトレンチの領域内に残る。これは、フローティングゲートとしてスペーサを利用することによってなされることが好ましく、導電性にドープされたポリシリコンなどのフローティングゲート材料の層を、アレイ上およびトレンチ内に等方的に成膜し、次いで、トレンチ側壁に沿って残るスペーサを除いて、成膜されたフローティングゲート材料をすべて異方的にエッチングする。このとき、導電性コントロールゲートをフローティングゲートスペーサ間でトレンチ内に形成することができ、および/またはメモリセルに所望の正確な構成に依存して、選択トランジスタをトレンチに隣接する基板表面領域に配置することができる。 A floating gate charge storage device memory cell array is formed using trenches or cavities arranged along sidewalls with a floating gate having a gate dielectric between them without overlapping the substrate surface adjacent to the trench Is done. That is, the floating gate remains in the trench region in plan view. This is preferably done by utilizing spacers as floating gates, and isotropically depositing a layer of floating gate material, such as conductively doped polysilicon, on the array and in the trenches. All of the deposited floating gate material is anisotropically etched except for the spacers remaining along the trench sidewalls. At this time, a conductive control gate can be formed in the trench between the floating gate spacers and / or depending on the exact configuration desired for the memory cell, the select transistor is placed in the substrate surface area adjacent to the trench can do.
この構造の全体的な利点として、基板表面領域を効率的に使用することが挙げられる。メモリセルチャネル長の大部分をトレンチ壁に沿って垂直に置き、それにより、各メモリセルに必要な基板表面領域の量を低減する。ソース領域およびドレイン領域は、フローティングゲート間のトレンチの底に注入されてもよい。このフローティングゲート構造、およびフローティングゲートを形成する方法は、フラッシュメモリアレイの種々様々なタイプで使用されてもよい。そのような各セルが、デュアルフローティングゲートメモリセルのNORアレイを形成するために使用されるならば、例えば、隣接するトレンチの側壁に沿って2つのフローティングゲートから形成し、選択トランジスタを基板表面内で側壁間に形成する。メモリセルトランジスタの連続列を、NANDアレイを形成するために使用するならば、接続拡散部がフローティングゲート間でトレンチの底に、また隣接するトレンチ間で基板表面に沿った状態で、トレンチ側壁に沿って形成する。 The overall advantage of this structure is the efficient use of the substrate surface area. The majority of the memory cell channel length is placed vertically along the trench wall, thereby reducing the amount of substrate surface area required for each memory cell. The source and drain regions may be implanted at the bottom of the trench between the floating gates. This floating gate structure and the method of forming the floating gate may be used in a wide variety of types of flash memory arrays. If each such cell is used to form a NOR array of dual floating gate memory cells, for example, it is formed from two floating gates along the sidewalls of adjacent trenches, and a select transistor is formed within the substrate surface. And formed between the side walls. If a continuous column of memory cell transistors is used to form a NAND array, the connection diffusion is on the trench sidewall with the floating gate between the floating gates and along the substrate surface between adjacent trenches. Form along.
基板トレンチの壁に沿ったフローティングゲートのこの位置決めの具体的な1つの利点は、メモリアーキテクチャでは、適切な場合に、フローティングゲートを、効率を高めてバリスティック注入によってプログラムすることができるということである。すなわち、電子を、トレンチ間の基板チャネル長に沿って、および直接線経路でフローティングゲート上に基板表面に平行に加速して、基板トレンチ側壁と、フローティングゲートと側壁との間にはさまれたトンネル誘電体との間の界面に垂直またはほぼ垂直の角度で衝突することができる。したがって、散乱メカニズムによって電子の方向を変える必要はなく、より通常のソース側注入および熱電子注入プログラムメカニズムを使用する間に散乱が生じる。トレンチから、および基板表面に沿ってフローティングゲートを包まないようにすることによって、また選択ゲートのVTよりわずかに高い選択ゲートに電圧を印加することによって、トンネル酸化物バリアを克服するのに十分な運動エネルギーにチャネル電子を加速する高い横電場を生成する。これらの熱電子の多くは、熱電子の運動量の方向を変えるために、最初に散乱する必要なしに、トンネル酸化物に影響を及ぼす。フローティングゲートにかかる高電圧は、また、電子がチャネル領域を横断する場合、フローティングゲートへの経路に沿って電子の加速を促進することができる。フローティングゲートを形成するトレンチの壁は、基板表面に垂直とすることができ、それは、バリスティック注入による効率的なプログラミングに最適であり、メモリセルの大きさを最小限にすることを可能にするが、これは必要条件ではない。基板表面に異方的にエッチングすることによって、垂直側壁を有する基板トレンチを都合よく形成する。 One particular advantage of this positioning of the floating gate along the wall of the substrate trench is that in memory architectures, where appropriate, the floating gate can be programmed with ballistic implantation with increased efficiency. is there. That is, electrons were accelerated along the substrate channel length between the trenches and on the floating gate in a direct line path parallel to the substrate surface and sandwiched between the substrate trench sidewall and the floating gate and sidewall It can collide with the interface between the tunnel dielectric at a normal or near normal angle. Thus, there is no need to change the direction of electrons by the scattering mechanism, and scattering occurs while using the more common source side injection and thermionic injection program mechanisms. Enough to overcome the tunnel oxide barrier by not enveloping the floating gate from the trench and along the substrate surface, and by applying a voltage to the select gate slightly higher than the VT of the select gate Generates a high transverse electric field that accelerates the channel electrons to kinetic energy. Many of these thermionics affect the tunnel oxide without having to first scatter to change the direction of thermionic momentum. The high voltage across the floating gate can also facilitate acceleration of the electrons along the path to the floating gate when electrons traverse the channel region. The walls of the trench that forms the floating gate can be perpendicular to the substrate surface, which is ideal for efficient programming by ballistic implantation and allows the memory cell size to be minimized. But this is not a requirement. A substrate trench having vertical sidewalls is conveniently formed by anisotropically etching the substrate surface.
メモリセル電荷蓄積素子としてフローティングゲートを形成するより、誘電性電荷トラップ材料を代用してもよい。例えば、同じスペーサ技術を使用して、ONOの中央窒化物層を成膜することができる。窒化物スペーサの両側にあるように酸化物の一定の厚みの層を形成して、ONO構造をもたらす。前述したのとは別に、シリコンリッチ二酸化ケイ素のスペーサを導電性フローティングゲートと同様に形成することができ、フローティングゲートの両側に設けられた誘電体層を、そのような誘電性スペーサ上に形成する必要はない。 Instead of forming a floating gate as the memory cell charge storage element, a dielectric charge trapping material may be substituted. For example, the same spacer technique can be used to deposit a central nitride layer of ONO. A constant thickness layer of oxide is formed on both sides of the nitride spacer, resulting in an ONO structure. Apart from the foregoing, silicon-rich silicon dioxide spacers can be formed in the same way as conductive floating gates, and dielectric layers provided on both sides of the floating gates are formed on such dielectric spacers. There is no need.
本発明の追加の態様、利点、実施形態および特徴は、本発明の例示の実施例についての以下の説明に含まれ、添付図面と関連してこの説明を行うべきである。 Additional aspects, advantages, embodiments and features of the present invention are included in the following description of exemplary embodiments of the present invention and should be described in conjunction with the accompanying drawings.
本願明細書で参照される全ての特許、特許出願、論文、本の一部、他の出版物、文献および事物は、すべての目的のためにその全体が本願明細書において参照により援用されている。援用される出版物、文献または事物と本願明細書との間での用語の定義または使用における、いずれの矛盾または抵触の範囲では本願明細書のものが有効である。 All patents, patent applications, papers, book portions, other publications, literature and things referred to herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes. . To the extent of any inconsistency or conflict in definition or use of terms between the incorporated publications, documents or things and this specification, those of this specification are valid.
メモリシステム
本発明の種々の態様を具現化するメモリシステムの例を図1のブロック図により一般的に示す。多数の個々にアドレス指定可能なメモリセル11が、行と列とからなるピッチが等しいアレイに配置されているが、セルの他の物理的配置構成も確かに可能である。本願明細書でセルアレイ11の列に沿って延在するように示されているビット線は、線15を介してビット線デコーダおよびドライバ回路13と電気的に接続される。この説明ではセルアレイ11の行に沿って延在するように示されているワード線は、線17を介してワード線デコーダおよびドライバ回路19と電気的に接続される。ステアリングゲートは、アレイ11のメモリセルの列に沿って延在し、線23を介してステアリングゲートデコーダおよびドライバ回路21と電気的に接続される。デコーダ13、19,21の各々は、メモリコントローラ27からバス25を介してメモリセルアドレスを受ける。デコーダおよびドライバ回路も、それぞれの制御信号線および状態信号線29、31、33を介してコントローラ27と接続される。ステアリングゲートとビット線とに印加される電圧は、デコーダとドライバ回路13および21とを互いに接続するバス22を介して調整される。
Memory System An example of a memory system embodying various aspects of the present invention is generally illustrated by the block diagram of FIG. Although a large number of individually
コントローラ27は、線35を介してホスト装置(図示せず)と接続可能である。このホスト装置は、パーソナルコンピュータ、ノートブック形コンピュータ、デジタルカメラ、オーディオプレイヤ、その他の種々の手持式電子装置などであってもよい。図1のメモリシステムは、PCMCIA、コンパクトフラッシュ(登録商標)協会、MMC(登録商標)協会、SDグループなどから出されているいくつかの現行の物理規格および電気規格のうちの1つの規格に準拠するカードの形で一般に実装される。カードフォーマットの形で実装されるとき、線35は、ホスト装置の相補型コネクタとインターフェイスを行うカード上のコネクタで終端する。多くのカードの電気的インターフェイスは、ATA規格に準拠しているが、その場合、メモリシステムは、あたかも磁気ディスク駆動装置でもあるかのようにホストには見える。その他のメモリカード用インターフェイス規格も存在する。カードフォーマットの1つの代替例として、図1に示すタイプのメモリシステムをホスト装置内に永久に埋設する。
The
バス25を介してアドレス指定されたとき、デコーダおよびドライバ回路13、19、21は、それぞれの制御線および状態線29、31、33の制御信号に従って、アレイ11のそれぞれの線に適正な電圧を発生させ、プログラミング機能、読み出し機能および消去機能を実行する。電圧レベルと他のアレイのパラメータとを含むいずれの状態信号も、同じ制御線および状態線29、31、33を介してアレイ11によりコントローラ27へ出力される。回路13内の複数のセンス増幅器は、アレイ11内でアドレス指定されたメモリセルの状態を示す電流レベルまたは電圧レベルを受け、読み出し動作中に線41を介してこれらの状態に関する情報をコントローラ27に提供する。多数のメモリセルの状態を同時に読み出すことを可能にするために通常多数のセンス増幅器が使用される。読み出し動作中およびプログラム動作中、1行のセルが、回路13、21によって選択されるアドレス指定された行内の複数のセルにアクセスするように通常、回路19を介して一度にアドレス指定される。一般に、多くの各行内のすべてのセルは、消去動作中、同時消去されるように1つのブロックとして一括してアドレス指定される。
When addressed via the bus 25, the decoder and
ビット線デコーダおよびドライバ回路13は、線15を介してグローバルビット線に接続され、グローバルビット線は、アレイのソース領域およびドレイン領域に選択的に接続される。個々のメモリセルの列のソースおよびドレインは、バス25を介して供給されるアドレスおよび線19を介して供給される制御信号に応じて、読み出しまたはプログラミング用の適切なプログラミング電圧に接続される。
Bit line decoder and
ステアリング線デコーダおよびドライバ回路21は、線23を介してステアリングゲートに接続され、ステアリング線を個々に選択し、バス25でもたらされるアドレス、線33の制御信号、およびドライバおよびセンス増幅器13からのデータに応じて、ステアリング線の電圧を制御することができる。
Steering line decoder and
選択ゲートデコーダおよびドライバ回路19は、個々に1行のセルアレイを選択するために、ワード線に接続される。そのとき、選択された行内の個々のセルは、ビット線、ステアリングゲートデコーダ、およびドライバ回路13、21による読み出しまたは書き込みが可能とされる。
The selection gate decoder and
図1に示すようなメモリシステムの動作については、前述した背景技術の欄で特定した特許および本願の譲受人であるサンディスク コーポレイションへ譲渡された他の特許に記載されている。さらに、米国特許第6,738,289号(特許文献24)は、例示のデータプログラミング方法について説明する。 The operation of the memory system as shown in FIG. 1 is described in the patents identified in the background section above and other patents assigned to SanDisk Corporation, the assignee of the present application. In addition, US Pat. No. 6,738,289 describes an exemplary data programming method.
デュアルフローティングゲートメモリセルアレイの例示的な実施形態
スペーサ技術によって形成されたフローティングゲートを有する1つの集積回路チップ上に形成された例示のNORメモリアレイの構造を図2、3A、3Bに示し、この結果生じるメモリセルの等価回路を図4に記載している。主に図2の平面図を参照して、トレンチ51〜66の二次元アレイが、好ましくは、最初に長い平行トレンチをエッチングし、次いで、トレンチ内に短くされたトレンチ51〜66を画定することにより、半導体基板50の表面49に形成される。これらのトレンチは、2組の電気的に導電性のコントロールゲート線、x方向に延在する長さを有するワード線69〜72、および直交配向したy方向に延在する長さを有するステアリングゲート線75〜78によって横断される。オプションではあるが、好ましくは、導電性シールド81〜92のアレイは、y方向にトレンチ51〜66の隣接するものの間で基板50の表面49に凹に形成される。各シールドは、シールドを通過するステアリング線75〜78の1つに電気的に接続される。これらの導電性シールドおよび周囲の誘電体は、最初に形成された細長いトレンチに沿って周期的に配置されて、フローティングゲートが配置される画定された長さのトレンチ51〜66を形成する。
Exemplary Embodiment of Dual Floating Gate Memory Cell Array An exemplary NOR memory array structure formed on a single integrated circuit chip having a floating gate formed by spacer technology is shown in FIGS. The equivalent circuit of the resulting memory cell is shown in FIG. Referring mainly to the plan view of FIG. 2, a two-dimensional array of trenches 51-66 preferably etches long parallel trenches first and then defines shortened trenches 51-66 within the trenches. Thus, a
トレンチ51〜66に形成される構成要素が、図3A、図3Bに示され、それぞれ、直交配向した断面A−A、B−Bに沿った図2の切り取られた図である。各トレンチ51〜66は、メモリセルフローティングゲート、選択ゲート、および誘電体の層を含む。トレンチ61を代表にとると、誘電体材料の層101は、トレンチの壁および底面を覆う。層101は、二酸化ケイ素(例えば、SiO2 )からなることが好ましい。2つの導電性フローティングゲート103、105が、x方向にトレンチの対向する側壁に沿ってスペーサとして形成される。十分なスペースが、誘電体の層107用のフローティングゲートと、このスペースを満たすステアリングゲート109との間にx方向に残される。誘電体層107は、一般に「ONO」と称する構造において、3つの層、窒化ケイ素(例えば、Si3 N4 )の層の対向する側部上の二酸化ケイ素の2つの層からなることが好ましい。ONO層は、フローティングゲートとステアリングゲートとの間の領域に閉じ込められ、チャネル領域を回避することに留意するべきである。これは、メモリセルの耐久性を向上し、ノイズを低減し、時間と共にその窒化物層のトラップ電荷によって引き起こされる可能性がある現象を妨げる。
FIG. 6 is a cutaway view of FIG. 2 along cross-sections AA and BB, shown in FIGS. 3A and 3B, respectively, with the components formed in trenches 51-66 being shown in FIGS. Each trench 51-66 includes a memory cell floating gate, a select gate, and a dielectric layer. Taking
ゲート103、105、109、側壁に沿った誘電体層101、および中間誘電体層107は、ともにx方向においてトレンチ61を満たす。埋設N+拡散部110は、y方向に延長され、トレンチ53、57、61、65の下に配置されて、メモリセルのための、一部であるソース領域およびドレイン領域をもたらす。残りのトレンチは、同じ構造および形態を含む。以下での使用のための特定として、隣接するトレンチ60は、トレンチ61と同様に配置されたフローティングゲート111、113、ステアリングゲート115、および誘電体層を含む。埋設拡散部117は、同じ列においてトレンチ60および他のトレンチ下に存在する。
フローティングゲートは、トレンチ内に含めるように形成されるメモリセルアレイ全体にわたってポリシリコン材料を成膜し、次いでフローティングゲートスペーサ103、105などのスペーサがトレンチ内に残るまで、その層を異方的にエッチングすることによって形成されることが好ましい。基板表面49上に残る可能性があるフローティングゲートスペーサ材料のいかなる部分も取り除くために、化学的機械的研磨(CMP)ステップを行ってもよい。この実施形態では、結果生じるフローティングゲートは、基板表面49の下で、全体的にそれぞれのトレンチ内に配置される。ステアリングゲート109、115も、都合よく、全体的に基板表面49の下でそれらステアリングゲートのトレンチ内に配置される。
The floating gate is formed by depositing polysilicon material over the entire memory cell array that is to be included in the trench, and then anisotropically etching the layer until a spacer such as the floating
導電性コントロールゲート線は、基板表面49上に、トレンチにわたって配置されている。ステアリングゲート線75〜78は、y方向にトレンチにわたって延在し、トレンチのステアリングゲートおよびトレンチ間の導電性シールドと接触する。線77は、例えば、中間導電性シールド83、87、91と接触するとともに、ステアリングゲート109およびその列の他のステアリングゲートにわたって延在するとともに電気的に接触する。誘電体の絶縁層(図示せず)は、ステアリングゲート線と、それらの線が横断する基板表面49のいずれかの部分との間に配置されている。誘電体材料は、ステアリングゲート線を囲む。線77は、例えば、2つの誘電体層121、123を有し、誘電体層121、123は、線77の上面に配置されるとともにその表面と同一の外延を持つ。層121は、二酸化ケイ素からなることが好ましく、層123は、窒化ケイ素からなることが好ましい。スペーサ125、127は、導電性の線77、および導電性の線77上の誘電性ストリップ121、123のx方向に側壁に沿って形成されている。
A conductive control gate line is disposed on the
ワード線69〜72は、誘電体で囲まれたステアリングゲート線にわたって、ステアリングゲート線に垂直に配置されている。中間誘電体の厚みのために、ワード線とステアリングゲート線との間には結合がほとんどないか、あるいはまったくない。さらに、ワード線は、ゲート誘電体、好ましくは二酸化ケイ素の層129によって、x方向にトレンチ間で基板表面から分離されている。ゲート誘電体129に隣接するワード線の領域は、メモリセルの選択ゲートを形成する。選択トランジスタのチャネル領域は、トレンチ間でゲート誘電体層129の対向する側で基板表面49内に存在する。
The word lines 69 to 72 are arranged perpendicular to the steering gate line over the steering gate line surrounded by the dielectric. Due to the thickness of the intermediate dielectric, there is little or no coupling between the word line and the steering gate line. In addition, the word lines are separated from the substrate surface between the trenches in the x direction by a
シールドは、y方向に一方の側にフローティングゲートの端縁部からそれを分離するシールド91の側壁に沿う層131、132、およびシールド91の底面と基板表面49との間の層133などの誘電体によって囲まれる。底の層133は、比較的厚くされて、シールド91と基板表面49との間の結合を最小限にする。他方、側面層131、132は、比較的薄くされて、シールド91とシールドの一方側のフローティングゲートの端縁部との間の結合を最大限にする。シールド91は、ステアリングゲート線77と電気的に接続されているので、これは、各ステアリングゲートと、ステアリングゲートと同じ列のフローティングゲートとの間の結合が増加した領域をもたらす。増加した結合比を有するメモリセルは、ステアリングゲートにかかる電圧のより大きな割合を、容量結合されるフローティングゲートに結合する。同時に、x方向の薄いフローティングゲートのために、図3Aから分かるように、フローティングゲートと埋設ビット線拡散部との間の結合は、小さくしておくことができる。
The shield is a dielectric such as
図2、図3A、図3Bのアレイのための1つの具体例の構成は、互いに交差するx方向およびy方向の両方に基板内に形成された連続トレンチを含んでいる。フローティングゲートおよびステアリングゲートは、x方向のトレンチ間で、y方向に延長されたトレンチ内に配置されている。シールド素子は、シールド素子がy方向のトレンチと交差するx方向に延長されたトレンチ内に配置されている。このとき、適切な電界誘電体材料は、シールド素子間でx方向のトレンチを満たす。 One exemplary configuration for the arrays of FIGS. 2, 3A, and 3B includes continuous trenches formed in the substrate in both the x and y directions that intersect each other. The floating gate and the steering gate are arranged in a trench extending in the y direction between the trenches in the x direction. The shield element is disposed in a trench extending in the x direction where the shield element intersects the trench in the y direction. At this time, a suitable field dielectric material fills the trench in the x direction between the shield elements.
図2、図3A、図3Bの例示の構造は、プロセスにおける異なるポイントで、材料の5つの個々の堆積物から形成された、ドープされたポリシリコンまたは他の適切な導体材料を利用する。以下に説明するプロセスの実施形態では、フローティングゲートは、導体材料の第1の堆積物から形成され、ステアリングゲートは、第2の堆積物から形成され、シールド素子は、第3の堆積物から形成され、ステアリングゲート線は、第4の堆積物から形成され、ワード線は、第5の堆積物から形成されている。ポリシリコンは、成膜される間にドープされてもよく、前述したのとは別に、ドープすることなく成膜され、次いで成膜後にイオン注入されてもよい。ワード線が形成されるポリシリコンの最後の層は、結果生じるワード線の抵抗を低減するためにケイ化されてもよく、またはこの目的のために、その上面に結合された金属を有していてもよい。前述したのとは別に、ワード線は、第5の層として全体的に金属から形成されていてもよい。 The example structure of FIGS. 2, 3A, and 3B utilizes doped polysilicon or other suitable conductor material formed from five individual deposits of material at different points in the process. In the process embodiment described below, the floating gate is formed from a first deposit of conductive material, the steering gate is formed from a second deposit, and the shield element is formed from a third deposit. The steering gate line is formed from the fourth deposit, and the word line is formed from the fifth deposit. The polysilicon may be doped during film formation, or may be formed without doping, and then ion-implanted after film formation, as described above. The last layer of polysilicon in which the word line is formed may be silicided to reduce the resulting word line resistance, or for this purpose, has a metal bonded to its top surface. May be. Apart from the above, the word line may be entirely made of metal as the fifth layer.
図4は、図3A、図3Bの1つのメモリセルの等価回路であり、同じ参照番号がプライム記号(’)を付して使用される。3つのトランジスタが、埋設ビット線拡散部110’、117’との間で直列に接続されている。左側の記憶トランジスタは、フローティングゲート113’を含み、右側の記憶トランジスタは、フローティングゲート103’を含む。これらの記憶トランジスタ間で、選択トランジスタは、コントロールゲート71’を有する。本願明細書に示されるメモリセルアレイは、前述した米国特許第6,151,248号(特許文献11)のデュアルフローティングゲートメモリセルアレイと実質的に同様に処理されてもよい。
FIG. 4 is an equivalent circuit of one memory cell of FIGS. 3A and 3B, and the same reference numerals are used with a prime symbol ('). Three transistors are connected in series with the buried bit
図3Aに示すように、この1つのメモリセルの基板チャネルは、3つのセグメントに分割されている。1つのセグメント(T1−左)は、拡散部117と基板表面49との間で、フローティングゲート113に隣接するトレンチ60の垂直側壁に沿っている。これは、説明されるメモリセルの左側の記憶トランジスタの一部である。隣のセグメント(T2)は、隣接するトレンチ60、61の壁間の基板表面49に沿っている。第3のセグメント(T1−右)は、トレンチ61の垂直側壁に沿っている。処理が可能な限り、トレンチは、基板表面にわたってx次元およびy次元で小さなものとして形成されていてもよい。この結果、基板表面にわたってx方向に非常にコンパクトなメモリセルアレイが得られる。このように、メモリセルあたりの集積回路領域の量は、非常に小さくされる。メモリセルの密度は、同じ処理規模と仮定すると、フローティングゲートが基板表面にわたって配置される場合の2倍になる可能性がある。同時に、選択ゲートチャネル長(T1距離)は、わずかに増加してもよく、フローティングゲートチャネル長(T1)は、著しく増加してもよい。
As shown in FIG. 3A, the substrate channel of this one memory cell is divided into three segments. One segment (T 1 -left) is along the vertical sidewall of the
図3A、図3Bに示すメモリセル用の好ましいプログラミングメカニズムは、バリスティックプログラミングである。すなわち、電子は、ワード線、選択ゲート線、埋設ビット線拡散部および基板にかけられた適切な電圧によって、基板表面49に実質的に平行な方向にチャネルのT2領域内で加速される。高速電子の経路は、どのフローティングゲートがプログラムされているかに依存して、その広い平面に対して実質的に垂直にフローティングゲート103または113の1つにあたる。プログラミング効率は、より標準のソース側注入より桁が高い可能性がある。フローティングゲートの一部が、T2領域で基板表面49に重ならないことが好ましく、それによって、この直接高エネルギー電子経路を妨害する可能性がある電界効果のT2領域を解放する。図3Aに示すようなトレンチの側壁は、最も効率的なバリスティックプログラミングのために示すように、垂直(基板表面49に垂直)であることが好ましいが、前述したのとは別に、他の理由でより便利であるならば、多少傾斜していてもよい。
A preferred programming mechanism for the memory cells shown in FIGS. 3A and 3B is ballistic programming. That is, electrons are accelerated in the T2 region of the channel in a direction substantially parallel to the
メモリセルを消去するために、フローティングゲートから電荷を取り除く可能性がいくつかあり、それらのうちの3つを本願明細書に記載する。1つは、電子を、フローティングゲートの比較的鋭い先端から、隣接するワード線71まで選択ゲート誘電体129中を貫通させることである。高い消去電圧は、このためにワード線にかけられる。前述したのとは別に、フローティングゲートは、トレンチの垂直面に沿ってフローティング誘電体層を介して、その垂直チャネル部に消去されてもよい。これについて、0〜−0.5Vの範囲の電圧がビット線に加えられ(前述したのとは別に、ビット線は、ビット線に対する消去の可能性も防止するために、浮遊することが可能となる)、0Vが基板に印加され、−20V以内がステアリングゲート上にかけられる。他の可能性としては、トレンチの底でフローティングゲート誘電体層を介して、フローティングゲートの底とトレンチの底下の埋設拡散部ビット線との間で消去することである。例示の電圧として、ビット線にかけられる5V、基板にかけられる0V、ステアリングゲートにかけられる−15V以内が挙げられる。この最後の選択肢は、フローティングゲートまたは選択ゲート誘電体層を介して消去しないという利点を有し、したがって、プログラミングおよび読み出しに通常影響する多くの消去動作から、時間と共にこれらの層でトラップ電荷を回避する。
There are several possibilities for removing charge from the floating gate to erase the memory cell, three of which are described herein. One is to pass electrons through the select gate dielectric 129 from the relatively sharp tip of the floating gate to the
図2、図3A、図3Bのメモリセルアレイが、x方向およびy方向の両方に、隣接するフローティングゲート間でシールドをもたらすことに留意するべきである。ステアリングゲートが、同じトレンチ内でフローティングゲート間をトレンチの底まで延在するので、ステアリングゲートはx方向にシールドをもたらす。y方向において、シールド素子81〜92はそのような絶縁をもたらす。隣接するフローティングゲートに対する1つのフローティングゲート上の電界結合は、読み出しエラーのソースであり得るが、それによって著しく低減される。 It should be noted that the memory cell array of FIGS. 2, 3A and 3B provides shielding between adjacent floating gates in both the x and y directions. Since the steering gate extends between the floating gates to the bottom of the trench in the same trench, the steering gate provides a shield in the x direction. In the y direction, shield elements 81-92 provide such insulation. Field binding on one of the floating gate for the adjacent floating gate is can be a source of the read error, thereby significantly reduced.
デュアルフローティングゲートメモリセルアレイを作製するプロセス
図2、図3A、図3Bのメモリセルアレイを作製するための1セットのプロセスステップ(製法)を以下に説明する。初期ステップは、アレイが形成される表面からブランク基板に、ホウ素などのイオンの注入を行うことである。様々なエネルギーおよび照射量のさまざまな注入は、結果生じる垂直チャネル部T1に沿ったドーピングレベルの制御を可能にする。チャネルのフローティングゲート部の垂直配向は、チャネル長に沿ったそのような選択的ドーピングが、相対的に容易にかつ信頼できる結果でなされることを可能にする。例えば、フローティングゲートチャネル長T1に沿って中間点と一致する深さで、最も高いイオン濃度をもたらすことが望ましい可能性がある。これは、チャネル長T1に沿った任意の他の点と比較して、しきい値電圧VT を中間点で最も高くし、埋設ビット線拡散部または選択ゲートによってではなく、フローティングゲートによって、より強く制御されるボトルネック点を形成する。ボトルネック点がメモリセルの挙動を規定するという程度まで、T1の中間点にボトルネック点を配置することは、ボトルネック点を、バリスティック電子注入が生じる上領域と、埋設ビット線拡散部への貫通が、消去のために選択される可能性がある下領域との両方から離す。
Process for Producing Dual Floating Gate Memory Cell Array One set of process steps (manufacturing method) for producing the memory cell array of FIGS. 2, 3A and 3B will be described below. The initial step is to implant ions such as boron from the surface where the array is formed into the blank substrate. Different implants with different energies and doses allow control of the doping level along the resulting vertical channel portion T1. The vertical orientation of the floating gate portion of the channel allows such selective doping along the channel length to be done with relative ease and reliability. For example, it may be desirable to provide the highest ion concentration at a depth that coincides with the midpoint along the floating gate channel length T1. This is because the threshold voltage V T is highest at the midpoint as compared to any other point along the channel length T1, and more by the floating gate rather than by the buried bit line diffusion or select gate. Forms a strongly controlled bottleneck point. Placing the bottleneck point at the middle point of T1 to the extent that the bottleneck point defines the behavior of the memory cell means that the bottleneck point is connected to the upper region where ballistic electron injection occurs and the buried bit line diffusion unit. The penetration of is away from both the lower region that may be selected for erasure.
深さの増加に伴うマイナスイオン勾配は、基板表面近傍に導入されてもよく、プログラミングの間に使用される熱電子の生成の向上のために有利である。さらに、選択ゲートとフローティングゲートとの間にギャップが存在するチャネルの角でのドーピングレベルの制御は、ギャップがメモリセルの挙動を決定づけないことをもたらす。 Negative ion gradients with increasing depth may be introduced near the substrate surface, which is advantageous for improved production of thermionics used during programming. Furthermore, control of the doping level at the corner of the channel where a gap exists between the select gate and the floating gate results in the gap not determining the behavior of the memory cell.
注入後に、薄いシリコン酸化層を、アレイが形成されている基板表面の領域にわたって成長させる。これは、酸化層上に次に成膜される窒化ケイ素の層のためのバッファとして機能する。次いで、窒化物層がマスクされ、好ましくは、リソグラフィおよび特有のプロセスの他の態様を使用する状態で、できるだけx方向にストリップの間で最小の幅および間隔で、y方向に延在する長さを有するストリップのパターンにエッチングする。次いで、窒化物ストリップ間の基板表面および薄い酸化層の領域を、窒化物ストリップがマスクとして機能する状態で異方的にエッチングする。実質的に垂直な壁を有するトレンチを、所望のフローティングゲート垂直チャネル長T1よりわずかに大きな深さに、このエッチングステップによって基板内に形成する。トレンチ51〜66(図2)の各列を、これらのトレンチの1つに最終的に形成する。 After implantation, a thin silicon oxide layer is grown over the area of the substrate surface where the array is formed. This serves as a buffer for the next layer of silicon nitride deposited on the oxide layer. The nitride layer is then masked, preferably a length extending in the y direction with minimal width and spacing between the strips in the x direction as much as possible using lithography and other aspects of the specific process. Etch into a pattern of strips having. The substrate surface between the nitride strips and the region of the thin oxide layer is then anisotropically etched with the nitride strips acting as a mask. A trench having substantially vertical walls is formed in the substrate by this etching step to a depth slightly greater than the desired floating gate vertical channel length T1. Each column of trenches 51-66 (FIG. 2) is finally formed in one of these trenches.
次いで、酸化物の厚い層を、窒化物ストリップ上およびトレンチ内のアレイの全領域上に等方的に成膜する。次いで、この酸化層を異方的にエッチングして、トレンチの共通の側壁および窒化物ストリップに沿って酸化物スペーサを残す。成膜された酸化層およびエッチングの厚みを選択して、x方向にスペーサ間に狭いスペースを残す。これらのスペーサおよび窒化物ストリップは注入マスクとして使用される。様々なエネルギーの例えばヒ素を使用する埋設N+注入は、スペーサ間にこのマスクを介してトレンチの底になされる。このように、ビット線拡散部を、y方向にトレンチの底に沿って延在するストリップとして形成する。注入されたイオンは、後に、高温でのさらなる処理ステップの結果、x方向外側に拡散し、図3A、図3Bに示すビット線拡散部110、117などを形成する。
A thick layer of oxide is then deposited isotropically over the nitride strip and over the entire area of the array in the trench. This oxide layer is then anisotropically etched, leaving oxide spacers along the common sidewalls and nitride strips of the trench. The deposited oxide layer and etch thickness are selected to leave a narrow space between the spacers in the x direction. These spacers and nitride strips are used as implantation masks. Buried N + implants using various energies such as arsenic are made at the bottom of the trench through this mask between the spacers. In this manner, the bit line diffusion portion is formed as a strip extending along the bottom of the trench in the y direction. The implanted ions are later diffused outward in the x direction as a result of further processing steps at high temperatures, forming the
酸化物スペーサ、窒化物ストリップおよびそれらの下の酸化物を、次いですべてエッチングする。次いで、酸化層を8nm〜10nmの厚みにメモリアレイ領域全体にわたって成長させ、基板表面の階段状の輪郭に従わせる。トレンチ内のこの層の部分は、最終的に、図3A、3Bの酸化層101になる。第1のポリシリコン層(Poly1)を、次いで、10nm〜20nmの厚みでアレイ領域にわたって等方的に成膜する。次いで、この層を異方的にエッチバックして、y方向にトレンチ側壁に沿って連続的に延在するとともに、トレンチ内のx方向に隔置されたスペーサストリップを残す。後に、これらのポリシリコンストリップの長さの一部を取り除いて、アレイのスペーサフローティングゲートを残す。
The oxide spacers, nitride strips and the underlying oxide are then all etched. An oxide layer is then grown over the entire memory array region to a thickness of 8 nm to 10 nm and conformed to the stepped contour of the substrate surface. This portion of the layer in the trench eventually becomes the
ONO層をアレイ領域にわたって形成し、フローティングゲートとして残るポリシリコンスペーサストリップにわたる一部が、図3A、図3Bのポリ間誘電体層107を形成する。ONO層を形成するために、5〜6nmの厚みの酸化層を、最初に成膜または成長させるか、またはその両方を行う。次いで、5〜7nmの窒化物層を酸化層上に成膜する。次いで、最終の5〜6nmの厚みの酸化層を窒化物層上に成長または成膜させるか、またはその両方を行う。高温酸化物高密度化ステップは、各酸化層を形成した後に行ってもよい。前述したのとは別に、後の高温アニールステップが高密度化タスクも行なうため、高温アニールステップがプロセスに含まれる場合には、これは省略してもよい。
An ONO layer is formed over the array region, and a portion over the polysilicon spacer strip that remains as a floating gate forms the
ポリシリコン(Poly2)の第2の層を、Poly1のONO被覆ストリップ間にトレンチを完全に満たすのに十分な厚みに、アレイ領域上に等方的に成膜する。次いで、基板表面まで下方へ材料をすべて取り除くためにCMPステップを行う。これによって、y方向に延在するPoly2のストリップが残り、その後、分離されると、図3A、図3Bのステアリングゲート109、115などを形成する。
A second layer of polysilicon (Poly2) is isotropically deposited over the array region to a thickness sufficient to completely fill the trench between the Poly1 ONO coated strips. A CMP step is then performed to remove all material down to the substrate surface. This leaves a Poly2 strip extending in the y-direction, which when separated then forms the
次のいくつかのステップは、窒化物マスクを形成し、そのマスクを使用してPoly1およびPoly2ストリップをエッチングし、誘電体層は、それらを囲み、ストリップ内の基板は、x方向に延在する長さを有する。結果生じるx方向のトレンチの深さは、前のフローティングゲートトレンチエッチングと同じであることが好ましい。Poly1、Poly2のそれぞれ、酸化層、ONO層、およびシリコン基板をほぼ同じ割合でエッチングするように、非選択的エッチングが好ましい。シールド素子51〜66(図2)を後に形成するのは、これらのトレンチ内である。このエッチングは、図3A、図3Bに示すように、Poly1およびPoly2ストリップを分離する。結果生じるステアリングゲートをy方向に互いに絶縁するので、ステアリングゲート線75〜78(図2、図3A、図3B)を後で形成して、列内で線をともに接続する。 The next few steps form a nitride mask and use it to etch the Poly1 and Poly2 strips, the dielectric layer surrounds them, and the substrate in the strip extends in the x direction Have a length. The resulting x-direction trench depth is preferably the same as the previous floating gate trench etch. Non-selective etching is preferable so that each of Poly 1 and Poly 2 is etched at approximately the same rate in the oxide layer, ONO layer, and silicon substrate. It is in these trenches that shield elements 51-66 (FIG. 2) will be formed later. This etch separates the Poly1 and Poly2 strips as shown in FIGS. 3A and 3B. Since the resulting steering gates are isolated from each other in the y direction, steering gate lines 75-78 (FIGS. 2, 3A, 3B) are formed later and the lines are connected together in a column.
次に、酸化層を成長させるとともに等方的に酸化物を成膜するなどによって、誘電体層をアレイ領域上に形成して、x方向のトレンチ内で不均等の厚みの誘電体層131、132、133(図3B)をもたらす。次いで、ポリシリコン(Poly3)の第3の層を、x方向のトレンチ内にこの酸化物上に成膜する。次いで、領域を再びCMPにさらして、基板表面まで下方へポリシリコンおよび酸化物を取り除く。残留物は、全体的にx方向のトレンチ内で、x方向に延在するPoly3のストリップ、および基板トレンチの壁からPoly3ストリップを分離する酸化物である。これらのPoly3ストリップが後で分離されて、シールド81〜92が残る。
Next, a dielectric layer is formed on the array region by growing an oxide layer and forming an isotropic oxide film, etc., and the
確かに、次の一連のステップでは、この分離を行なう。図2の平面図の場合のように、x方向に結果生じるシールドの長さは、隣接するトレンチ51〜66の幅より大きいことが好ましいが、シールドの長さは、前述したのとは別に、同じ大きさとすることも可能である。そのようにすることは、使用されるプロセスの線幅より小さいPoly3ストリップのセグメントを取り除く必要があることを意味する。したがって、まず、取り除かれるPoly3ストリップの領域上に並べられたプロセスの線幅にしたがって、開口を有するアレイ領域上に、エッチングマスクを形成する。次いで、スペーサがy方向に少なくともこれらの開口の縁部に沿って形成されて、開口を狭くする。これらの限定された開口を介して露出するPoly3ストリップの一部を、異方性エッチングステップによって取り除き、それによって、個々のシールド81〜92が残る。 Certainly, this separation is performed in the next series of steps. As in the plan view of FIG. 2, the resulting shield length in the x-direction is preferably greater than the width of adjacent trenches 51-66, but the shield length is different from that described above. It is also possible to have the same size. Doing so means that Poly3 strip segments that are smaller than the line width of the process used need to be removed. Therefore, first, an etching mask is formed on the array region having openings according to the line width of the process arranged on the region of the Poly3 strip to be removed. Spacers are then formed in the y direction along at least the edges of these openings to narrow the openings. The portion of the Poly3 strip that is exposed through these limited openings is removed by an anisotropic etch step, thereby leaving individual shields 81-92.
次の一連のステップは、ステアリングゲート線75〜78を形成する。ポリシリコン(Poly4)の第4の層をアレイの領域上に成膜する。次いで、エッチングマスクを、y方向に延在するストリップの形態でPoly4層上に形成して、残留するとともに線75〜78となる層の一部を覆う。このマスクは、予め形成された他の素子と並べられないので、残留Poly4ストリップの幅をプロセスの線幅より狭くすることが望ましい。x方向のある程度の位置ずれは、そのとき許容することができる。 The next series of steps forms steering gate lines 75-78. A fourth layer of polysilicon (Poly4) is deposited over the area of the array. Next, an etching mask is formed on the Poly4 layer in the form of strips extending in the y direction, covering part of the layer that remains and becomes lines 75-78. Since this mask cannot be aligned with other pre-formed elements, it is desirable to make the width of the remaining Poly4 strip narrower than the line width of the process. Some misalignment in the x direction can then be tolerated.
これらの狭いマスク開口は、使用されるプロセスの最小線幅に等しいx方向に、ストリップが幅およびストリップの間にスペースを有する状態で、Poly4層上に酸化物マスクを最初に形成することによって得られてもよい。次いで、酸化物材料のスペーサを、開口の縁部に沿って形成して、開口を狭くする。次いで、窒化物層を、酸化物スペーサ間の狭くなった開口を介して、酸化物材料上およびPoly4層上に成膜する。次いで、この構造は、酸化物材料まで下方へCMPにさらし、それによって、所望のステアリングゲート線の幅で、y方向に延在する窒化物ストリップが残る。窒化物ストリップ間の酸化物材料を選択的エッチングによって取り除く。次いで、Poly4層を、結果生じる窒化物マスクを介して異方的にエッチングして、窒化物ストリップが存在する場所以外のPoly4層から材料を取り除く。この結果、ステアリングゲート線75〜78が得られる。
These narrow mask openings are obtained by first forming an oxide mask on the Poly4 layer in the x direction equal to the minimum line width of the process used, with the strip having a width and a space between the strips. May be. An oxide material spacer is then formed along the edge of the opening to narrow the opening. A nitride layer is then deposited on the oxide material and on the Poly4 layer through the narrowed openings between the oxide spacers. The structure is then subjected to CMP down to the oxide material, thereby leaving a nitride strip extending in the y direction at the desired steering gate line width. The oxide material between the nitride strips is removed by selective etching. The Poly4 layer is then anisotropically etched through the resulting nitride mask to remove material from the Poly4 layer other than where the nitride strip is present. As a result, steering
図3A、図3Bに示すように、窒化物マスク用ストリップを、Poly4ストリップ上に適所に残すことが好ましい。次いで、Poly4ストリップ(ステアリングゲート線)とPoly4ストリップ上に形成されるワード線との間に十分な絶縁性をもたらすために、酸化物スペーサをPoly4ストリップおよび窒化物ストリップのスタックの側面に沿って形成する。窒化物層によってもたらされるスタックへの加えられる高さは、スペーサ(図3Aの125、127など)をもたらし、Poly4ストリップの領域(図3Aのステアリングゲート線77など)が十分な厚みに達する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the nitride mask strip is preferably left in place on the Poly4 strip. An oxide spacer is then formed along the sides of the stack of Poly4 and nitride strips to provide sufficient insulation between the Poly4 strip (steering gate line) and the word line formed on the Poly4 strip. To do. The added height to the stack provided by the nitride layer results in spacers (such as 125, 127 in FIG. 3A) and Poly4 strip regions (such as
次に、基板の露出表面上に選択ゲート誘電体層129(図3A)を形成するために、酸化物の層を成長または成膜させるか、またはその両方を行う。次いで、ポリシリコン(Poly5)の第5の層を、ワード線69〜72が形成されるアレイ領域上に成膜する。Poly5層は、Poly4層から狭いステアリングゲート線75〜78を形成するために、前述したのと同様にして使用される処理の最小線幅より狭いワード線に分離されてもよい。このマスクは、もちろん、x方向に延在するそのストリップで置かれる。結果生じるポリシリコンストリップの幅を狭くするこのプロセスは、y方向に、結果生じるPoly5線の多少の位置ずれを許容する。 Next, an oxide layer is grown and / or deposited to form a select gate dielectric layer 129 (FIG. 3A) on the exposed surface of the substrate. Next, a fifth layer of polysilicon (Poly5) is formed on the array region in which the word lines 69 to 72 are formed. The Poly5 layer may be separated into word lines that are narrower than the minimum line width of the process used in the same manner as described above to form narrow steering gate lines 75-78 from the Poly4 layer. This mask is, of course, placed with its strip extending in the x direction. This process of reducing the width of the resulting polysilicon strip allows some misalignment of the resulting Poly5 line in the y direction.
さらなるステップ(図示せず)は、ポリシリコンステアリングゲート線75〜78にそれらの長さに沿って周期的に接続される誘電体層によって分離された第1の金属線のセット、および標準処理技術によってワード線69〜72の長さに沿って接続された第2の金属線のセットを形成することを含む。 Further steps (not shown) include a first set of metal lines separated by dielectric layers periodically connected along their length to polysilicon steering gate lines 75-78, and standard processing techniques. Forming a second set of metal lines connected along the length of the word lines 69-72.
デュアルフローティングゲートメモリセルアレイの他の実施形態
前述したアーキテクチャおよびプロセスになされることが可能な多くの改変例があり、それらの利点を保持し、他の利点をもたらす。1つの改変例は、図3A、図3Bに示すより浅い基板内にトレンチを作製し、次いで、基板表面および基板表面上に形成された任意のコントロールゲート誘電体材料上の距離で、トレンチからフローティングおよびステアリングゲート構造を延在することである。そのようなメモリセルアレイを図5に示し、それは前述した実施形態のために図3Aに対応する断面図である。図5に示される同一または実質的に同一である構造の素子が、図3Aと同じ参照番号によって特定され、素子の対応する部分と同じ参照番号を有する異なる素子は、2重プライム記号(”)が付加されている。
Other Embodiments of Dual Floating Gate Memory Cell Array There are many variations that can be made to the architecture and process described above, retaining their advantages and providing other advantages. One variation is to create a trench in the shallower substrate shown in FIGS. 3A and 3B and then float from the trench at a distance on the substrate surface and any control gate dielectric material formed on the substrate surface. And extending the steering gate structure. Such a memory cell array is shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3A for the embodiment described above. Elements of the same or substantially the same structure shown in FIG. 5 are identified by the same reference numerals as in FIG. 3A, and different elements having the same reference numerals as the corresponding parts of the elements are double prime symbols (“) Is added.
図5の実施形態の主要な利点は、ゲートが同じ大きさのままならば、フローティングゲートとステアリングゲートとの間の結合領域を低減することなく、メモリセルのフローティングゲートに対向する基板チャネル部T1−左およびT1−右の長さが低減されるということである。これは、各フローティングゲートと基板との間の容量結合量が比率の分母にあり、フローティングゲートとステアリングゲートとの間の結合レベルが分子にあるので、セルのフローティングゲートをステアリングゲートの結合比に望ましく増加させる。選択トランジスタチャネル長T2は、影響される必要はない。 The main advantage of the embodiment of FIG. 5 is that the substrate channel portion T1 facing the floating gate of the memory cell without reducing the coupling region between the floating gate and the steering gate if the gate remains the same size. -The left and T1-right lengths are reduced. This is because the capacitive coupling amount between each floating gate and the substrate is in the denominator of the ratio, and the coupling level between the floating gate and the steering gate is in the numerator, so that the floating gate of the cell is the coupling ratio of the steering gate. Desirably increase. The select transistor channel length T2 need not be affected.
図5の構造の他の利点は、各フローティングゲートとワード線との間で重なりが増加するということである。フローティングゲート113のより多くの領域が、例えば、ワード線71”に対向して位置する。これは、フローティングゲートとワード線との間の結合を、それらの間の誘電体の性質および厚みに依存して増加することを可能にする。これは、埋設ビット線拡散部または基板チャネルへの消去の間に、フローティングゲートに電圧をかけるためにワード線を使用することを可能にし、それによって、消去を向上させる。ワード線の行でフローティングゲートのプログラミングを開始するのに必要な最小フローティングゲート電圧をもたらすなどによって、プログラミングの間にフローティングゲートの電圧を制御することを支援するためにワード線を使用してもよい。
Another advantage of the structure of FIG. 5 is that the overlap increases between each floating gate and the word line. More area of the floating
さらに、ワード線とワード線の行におけるフローティングゲートとの間の結合が増加すると、ワード線が、ノイズを低減するために、ワード線の行において読み出し動作とベリファイ動作とを行う間に、交流電流(AC)信号で駆動されることが可能となる。この技術は、米国特許第6,850,441号(特許文献25)で説明されている。 In addition, as the coupling between the word lines and the floating gates in the word line rows increases, the alternating current is applied while the word lines perform read and verify operations in the word line rows to reduce noise. It can be driven by the (AC) signal. This technique is described in US Pat. No. 6,850,441.
図3A、図3Bの実施形態に類似して、図5から、線76などのステアリングゲート線が、ステアリングゲート115を含むトレンチ60(図5の60”)のどちらかの側面に、ステアリングゲート115およびシールド素子86、90(図2)などの、線が交差するステアリングゲートおよび中間シールド素子と電気的に接触して、y方向にアレイにわたって延在していることに留意するべきである。シールド素子は、上面が基板表面49(図3B参照)でまたはその下にある状態で形成され、図5のゲート構造が高くなると、ステアリングゲート線76などがステアリングゲート115などの上に乗りあげられ、それから、y方向にステアリングゲートの両側面に降ろされて、シールド素子90などと電気的に接触する。
Similar to the embodiment of FIGS. 3A and 3B, from FIG. 5, a steering gate line, such as
図5の改変されたアレイは、図2、図3A、図3Bのアレイについて前述したプロセスによって、ある改変例で作製されてもよい。フローティングゲートおよびステアリングゲートが基板表面上を延在するために、第1のポリシリコン層(Poly1)を成膜する場合、基板表面上に初期ステップで形成された窒化物マスクを適所に残す。この窒化物マスクは、シリコン表面内にトレンチをエッチングするために使用され、この改変例ではトレンチは、従来ほど深くされない。窒化物マスクストリップは、y方向に延在するとともにメモリセルの選択ゲート領域を覆い、その厚みは、寸法h、フローティング/ステアリングゲート構造の最上部と基板表面49との間の所望の距離に等しくなるように制御される。次いで、Poly1を、窒化物マスクストリップ上、および基板トレンチおよび窒化物ストリップによって形成された基板トレンチの垂直延長部内に成膜する。Poly1層の異方性エッチングに起因するフローティングゲートスペーサは、距離hだけ基板表面上に、窒化物ストリップ上に延在する。窒化物マスクストリップを後に取り除く。
The modified array of FIG. 5 may be made in one variation by the process described above for the arrays of FIGS. 2, 3A, and 3B. When the first polysilicon layer (Poly 1) is formed because the floating gate and the steering gate extend on the substrate surface, the nitride mask formed in the initial step is left in place on the substrate surface. This nitride mask is used to etch the trench in the silicon surface, and in this variant, the trench is not as deep as before. The nitride mask strip extends in the y direction and covers the select gate region of the memory cell, and its thickness is equal to the dimension h, the desired distance between the top of the floating / steer gate structure and the
窒化物マスクストリップが、フローティングゲートスペーサが形成された後残るので、埋設ビット線拡散部は、このときに、注入マスクとして窒化物ストリップおよびフローティングゲートを使用して注入されてもよい。フローティングゲートは、イオンが注入されるトレンチの幅を狭くするので、Poly1が成膜される前に図3A、図3Bのプロセスの前述したような説明で形成された酸化物スペーサは必要ではない。それらの酸化物スペーサを形成し取り除くために必要なさらなるステップは、そのとき省略することができる。 Since the nitride mask strip remains after the floating gate spacer is formed, the buried bit line diffusion may then be implanted using the nitride strip and floating gate as an implantation mask. Since the floating gate narrows the width of the trench into which ions are implanted, the oxide spacer formed in the above description of the process of FIGS. 3A and 3B before the Poly 1 is deposited is not necessary. The additional steps necessary to form and remove those oxide spacers can then be omitted.
ステアリング−フローティングゲート結合比を増加するが、ワード線(選択ゲート)−フローティングゲート結合比を低く維持することが望ましいならば、図5に示すワード線およびその選択ゲート構造を変更してもよい。フローティングゲートを有する結合領域を低減する選択ゲート構造の3つの異なる例が、図6、図7に示され、図5に示すものと同一または実質的に同一の素子が、同じ参照番号によって特定される。フローティングゲートとの結合を低減しながら、選択ゲートチャネル長T2を低減する必要はない。 If it is desired to increase the steering-floating gate coupling ratio but keep the word line (select gate) -floating gate coupling ratio low, the word line and its select gate structure shown in FIG. 5 may be modified. Three different examples of select gate structures that reduce the coupling region with floating gates are shown in FIGS. 6 and 7, wherein the same or substantially the same elements as shown in FIG. 5 are identified by the same reference numerals. The It is not necessary to reduce the select gate channel length T2 while reducing the coupling with the floating gate.
図6をまず参照して、ゲート135、137などの選択ゲートを、ドープされたポリシリコンなどの導体材料から個々に形成する。次いで、これらの選択ゲートを、メモリセルの行に沿ったx方向に延在する水平ワード線導体139、および個々の選択ゲートと接触し下方に延在する導体141、143によってともに接続する。薄い選択ゲートを形成することができるので、選択ゲートの垂直縁部に沿うフローティングゲートとの結合領域を小さくしておくことができる。水平部139が、金属からなる一方、垂直部141、143等もドープされたポリシリコンからなることができる。前述したのとは別に、ワード線部139、141、143等のすべては、金属からなることができる。
Referring first to FIG. 6, select gates such as
図7は、薄い選択ゲート147、149を形成したさらなる改変例を示し、図6のように、その後、この断面で三角形状を有する第2の層151、153を別々に形成する。三角形の部分は、表面がフローティングゲートの上狭縁部に隣接し、誘電体の薄層をそれらの間にある状態で置かれ、薄層は、選択ゲートに対するフローティングゲートの消去を促進する。しかし、同時に、選択ゲートとフローティングゲートとの間の結合を最小限にする。次いで、個々の選択ゲート構造はワード線155などの導電性ワード線によって接続され、ワード線155は、選択ゲート構造と接触するように下方に降下する部分を含む金属であることが好ましい。
FIG. 7 shows a further modification in which thin
図2〜図7の実施形態を、具体的な例として、NORアーキテクチャにおいて接続されるデュアルゲートメモリセルを利用するように記載するが、説明したトレンチゲート構造は、他のメモリセルアレイ構成で利用されてもよいことが理解される。 Although the embodiments of FIGS. 2-7 are described as specific examples to utilize dual gate memory cells connected in a NOR architecture, the described trench gate structure is utilized in other memory cell array configurations. It is understood that it may be.
NANDメモリセルアレイの実施形態
トレンチ内にフローティングゲートを形成するための前述したスペーサ技術の使用を、NANDアーキテクチャを有するメモリセルアレイを形成するために使用することもできる。1つのNANDの実施形態を、図8に直列接続されたメモリセルのNAND列の部分を通る断面で示す。一連のトレンチ163、165、167、169が、半導体基板161の表面159内に形成されている。誘電体層をトレンチの側壁および底上に形成した後、前述するように、2つのフローティングゲートを、(Poly1からの)ドープされたポリシリコン材料のスペーサの各トレンチ内に形成する。そのような8つのフローティングゲート171〜178を、図8の説明図に含む。スペーサフローティングゲートの形成後、ソース拡散部およびドレイン拡散部181〜189を、イオン注入によって形成する。前述したのとは別に、フローティングゲートを成膜する前ではあるが、トレンチを形成した後に、イオン注入を行ってもよい。
Embodiments of NAND Memory Cell Array The use of the spacer technique described above for forming a floating gate in a trench can also be used to form a memory cell array having a NAND architecture. One NAND embodiment is shown in cross section through the NAND string portion of the memory cells connected in series in FIG. A series of
誘電体層を、フローティングゲート171〜178の露出表面上およびトレンチ間の基板表面159上に形成した後、ワード線コントロールゲートを、メモリセル列に垂直な方向に、アレイにわたって延在するように形成する。確かに、アレイは、ワード線がメモリセルの行に沿って列にわたって延在する状態で、平行列内にそのような多くの列から構成されている。各フローティングゲートと交差する別個のワード線があるので、前述した実施形態の単一ステアリングゲートではなく、各トレンチ163、165、167、169にそのような2つのワード線を形成する必要がある。
After forming a dielectric layer on the exposed surfaces of floating gates 171-178 and on
したがって、ワード線は、順に成膜されるとともにエッチングされるポリシリコンの2つの層から形成されている。ポリシリコン(Poly2)の第1のワード線層は、フローティングゲート間でトレンチに延在しているアレイ全体を覆う。Poly2層にわたって形成されたマスクは、ワード線191〜194の第1のセット、メモリセル列に沿った他の全てのワード線を残すパターンでマスクの除去を可能にする。これらのワード線の露出表面を誘電体で覆った後、ポリシリコン(Poly3)の隣の層を、トレンチの残りのスペースを含めて、アレイにわたって成膜する。次いで、Poly3層を覆い、エッチングして、アレイの残留するワード線であるワード線197〜201の第2のセットが残る。ワード線は、列の他の構成要素と自己整合せず、各トレンチが、ポリシリコンの4つの層および誘電体の5つの層を含むので、列に沿った方向のトレンチの大きさは、ある場合には、使用されるプロセスの最も小さな分解素子より大きい必要がある。 Thus, the word line is formed from two layers of polysilicon that are sequentially deposited and etched. A first word line layer of polysilicon (Poly2) covers the entire array extending into the trench between the floating gates. The mask formed over the Poly2 layer allows removal of the mask with a pattern that leaves the first set of word lines 191-194, all other word lines along the memory cell column. After covering the exposed surfaces of these word lines with a dielectric, a layer next to polysilicon (Poly3) is deposited over the array, including the remaining space in the trench. The Poly3 layer is then covered and etched to leave a second set of word lines 197-201, which are the remaining word lines of the array. The word line is not self-aligned with the other components of the column, and each trench includes 4 layers of polysilicon and 5 layers of dielectric, so the size of the trench along the column is In some cases, it needs to be larger than the smallest resolving element of the process used.
図8のNANDメモリセル列の電気等価回路を図9として挙げ、対応する素子には、プライム記号(’)が付加された同じ参照番号が付与される。各列の端部には、そのグローバルビット線および接地などの参照電位に列を選択的に接続するための、典型的にはスイッチングトランジスタ205、207がある。
The electric equivalent circuit of the NAND memory cell column in FIG. 8 is given as FIG. 9, and the corresponding reference numbers with the prime symbol (') added are given to the corresponding elements. At the end of each column is typically a switching
結論
本発明の種々の態様についてその例示的な実施形態と関連して説明してきたが、本発明は添付の特許請求の範囲の最大の範囲内においてその権利が保護されるべきであることが理解されよう。
CONCLUSION While various aspects of the present invention have been described in connection with exemplary embodiments thereof, it is understood that the invention is entitled to protection within the full scope of the appended claims. Let's be done.
Claims (31)
上面にわたって、互いに直角である第1の方向および第2の方向に沿って半導体材料の上面に延在するトレンチの長方形アレイであって、個々のトレンチは、第1の方向に隔置され、かつ第2の方向に延在し、上面に垂直であるとともに上面に平行な底面によってトレンチの底で結合された第1の対向する壁を含み、さらに第2の方向に隔置され、かつ底面と上面との間を第1の方向に延在する第2の対向する壁を含む、トレンチの長方形アレイと、
第1の対向する壁を越えて第1の方向にトレンチの外側に延在することなく、第1の方向にスペースをもたせて、個々のトレンチの第1の対向する壁に沿ってスペーサとして形成された、ポリシリコンを含む一対の電荷蓄積素子と、
トレンチ内で電荷蓄積素子の少なくとも1つと個々に電界結合されるように、第1の方向で電荷蓄積素子間のトレンチ内に配置され、誘電体によってトレンチの底面から分離されるとともに、第2の方向に延在する第1の導電性制御線に接続された少なくとも第1の導電性コントロールゲートと、
第1の方向に一対の電荷蓄積素子間で少なくとも個々のトレンチの底面に、半導体材料内に配置されたソース領域およびドレイン領域であって、前記トレンチのソース領域およびドレイン領域は、ビット線として第2の方向に沿ってともに接続される、ソース領域およびドレイン領域と、
を備える不揮発性メモリ。A non-volatile memory formed on a semiconductor material,
A rectangular array of trenches extending to the top surface of the semiconductor material along a first direction and a second direction that are perpendicular to each other over the top surface, wherein the individual trenches are spaced apart in the first direction; and A first opposing wall extending at a bottom direction that is coupled to a bottom of the trench by a bottom surface that extends in a second direction, is perpendicular to the top surface, and is parallel to the top surface; and is spaced apart in the second direction; A rectangular array of trenches including a second opposing wall extending between the top surface in a first direction;
Forms spacers along the first opposing walls of the individual trenches with spaces in the first direction without extending beyond the trenches in the first direction beyond the first opposing walls A pair of charge storage elements comprising polysilicon ,
Disposed in the trench between the charge storage elements in a first direction and individually separated from at least one of the charge storage elements in the trench by a dielectric, At least a first conductive control gate connected to a first conductive control line extending in a direction;
At least the bottom surface of each trench between the pair of charge storage elements in a first direction, a source region and a drain region disposed within the semiconductor material, the source and drain regions of said trench, first as a bit line A source region and a drain region connected together along the direction of 2;
A non-volatile memory comprising:
第1の方向にトレンチ間の上面の領域にわたって配置されるとともに、第1の方向に延在する第2の制御線と接続された第2の導電性コントロールゲートをさらに備える不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 1.
A non-volatile memory further comprising a second conductive control gate disposed in a first direction over a region of an upper surface between the trenches and connected to a second control line extending in the first direction.
前記第2のコントロールゲートは、上面にわたって前記領域内で半導体材料と電界結合されて、第1の方向でトレンチ間に選択トランジスタを形成する不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 2.
The second control gate is electrically coupled to a semiconductor material in the region over the upper surface to form a select transistor between the trenches in the first direction.
第1のコントロールゲートは、個々のトレンチ内の電荷蓄積素子のうちの1つと電界結合されているが、他の電荷蓄積素子とは結合されておらず、前記不揮発性メモリは、トレンチ内の他の電荷蓄積素子と個々に電界結合されているが電荷蓄積素子の1つとは結合されないように、第1の方向に電荷蓄積素子間でトレンチ内に配置されるとともに、第2の方向に延在する第2の導電性制御線に接続された第2の導電性コントロールゲートをさらに備える不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 1.
The first control gate is field-coupled to one of the charge storage elements in each trench, but not to other charge storage elements, and the non-volatile memory is connected to the other in the trench. Are arranged in the trench between the charge storage elements in the first direction and extend in the second direction so as not to be coupled to one of the charge storage elements. A non-volatile memory further comprising a second conductive control gate connected to the second conductive control line.
電荷蓄積素子は、第2のコントロールゲートと電界結合されるように上面上をトレンチから延在する不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 2.
The charge storage element is a non-volatile memory that extends from the trench on the upper surface so as to be electrically coupled to the second control gate.
前記第2のコントロールゲートも、上面の前記領域内で半導体材料と電界結合されて、第1の方向でトレンチ間に選択トランジスタを形成し、第2の制御線は、第1の方向に延在する不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 5.
The second control gate is also electrically coupled to the semiconductor material in the region on the top surface to form a select transistor between the trenches in the first direction, and the second control line extends in the first direction. Non-volatile memory.
第2の方向に、隣接するトレンチ間で半導体材料内に配置されるとともに、基板上を通るように配置された第1の制御線と電気的に接続されたシールドをさらに備える不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 1.
A non-volatile memory further comprising a shield disposed in the semiconductor material between adjacent trenches in a second direction and electrically connected to a first control line disposed over the substrate.
上面にわたって、互いに直角である第1の方向および第2の方向に沿って半導体材料の表面に延在するトレンチの長方形アレイであって、個々のトレンチは、第1の方向に隔置され、かつ第2の方向に延在するとともに平底面によって底で結合された、平面の第1の対向する壁を含み、さらに第2の方向に隔置され、かつ底面と上面との間を第1の方向に延在する第2の対向する壁を含む、トレンチの長方形アレイと、
前記第1の対向する壁に沿って、誘電体の第1の層をそれらの間に備えた状態で、個々のトレンチ内に配置されるとともに、第1の方向に第1の対向する壁を超えてトレンチの外側に延在することなく配置され、かつ導電性にドープされたポリシリコンからスペーサとして形成される2つのフローティングゲートと、
第1の方向に、2つのフローティングゲート間で、誘電体の第2の層を間に備えた状態で、個々のトレンチ内に配置されたコントロールゲートと、
第2の方向に延在するとともに、第2の方向に沿った長さを有する、コントロールゲートと接続された第1の導電性線のセットと、
個々のトレンチの底で半導体材料内に配置されたソース領域およびドレイン領域と、
第1の方向に、隣接するトレンチ間で、誘電体の第3の層をそれらの間に備えた状態で、上面にわたって配置され、かつ前記誘電体の第3の層を介して半導体材料の上面と電界結合される選択ゲートと、
第1の方向に延在するとともに、第1の方向に沿った長さを有する、選択ゲートと接続された第2の導電性線のセットと、を備え、
それによって、個々のメモリセルは、第1の方向に隣接するトレンチのソース領域およびドレイン領域間で半導体材料内を延在するチャネル領域を有する不揮発性メモリ。A non-volatile memory formed on a semiconductor material,
A rectangular array of trenches extending over the top surface to the surface of the semiconductor material along a first direction and a second direction that are perpendicular to each other, wherein the individual trenches are spaced apart in the first direction; and A planar first opposing wall extending in the second direction and joined at the bottom by a flat bottom surface, further spaced apart in the second direction and between the bottom surface and the top surface A rectangular array of trenches including a second opposing wall extending in a direction;
Along the first opposing walls, disposed in the individual trenches with a first layer of dielectric therebetween, and having a first opposing wall in a first direction. Two floating gates that are arranged without extending beyond the outside of the trench and are formed as spacers from conductively doped polysilicon;
A control gate disposed in each trench, in a first direction, between two floating gates, with a second layer of dielectric in between;
A first set of conductive lines connected to the control gate and extending in a second direction and having a length along the second direction;
Source and drain regions located in the semiconductor material at the bottom of the individual trenches;
In a first direction, between adjacent trenches, disposed over the top surface with a third layer of dielectric therebetween, and the top surface of the semiconductor material through the third layer of dielectric A select gate that is field coupled with
A second set of conductive lines connected to the select gate and extending in a first direction and having a length along the first direction;
Thereby, each memory cell has a channel region extending in the semiconductor material between the source and drain regions of the trenches adjacent in the first direction.
前記フローティングゲートおよびコントロールゲートは、上面と同一の外延を有するトレンチ内に含まれる不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 8.
The floating gate and the control gate are non-volatile memories included in a trench having the same extension as the upper surface.
前記フローティングゲートおよびコントロールゲートは、フローティングゲートが選択ゲートと電界結合されるための十分な距離で、上面上をトレンチから延在する不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 8.
The floating gate and the control gate are nonvolatile memories extending from the trench on the upper surface at a sufficient distance for the electric field coupling of the floating gate with the selection gate.
前記フローティングゲートは、トレンチから選択ゲート上の距離を延在する不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 10.
The floating gate is a non-volatile memory extending a distance on the selection gate from the trench.
誘電体の第4の層をそれらの間に備えるとともに、導電性シールドと電気的に接続した状態で、トレンチのアレイと同一の外延の深さに、第2の方向にトレンチ間でかつ半導体内に配置された導電性シールドをさらに備え、それによって、第2の方向にフローティングゲート間に静電遮蔽がもたらされる不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 8.
With a fourth layer of dielectric between them and electrically connected to the conductive shield, the same extension depth as the array of trenches, between the trenches in the second direction and within the semiconductor A non-volatile memory further comprising a conductive shield disposed on the substrate, thereby providing electrostatic shielding between the floating gates in a second direction.
導電性シールドとの電気的接続は、導電性シールドにわたるとともに導電性シールドと接触して延在する第1の導電性線のセットを含む不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 12,
A non-volatile memory, wherein the electrical connection with the conductive shield includes a first set of conductive lines extending across and in contact with the conductive shield.
前記トレンチは、第2の方向に延在するとともに第1の方向に隔置された長さを有する、半導体材料内の連続チャネルを備えるとともに、それらの間に配置された絶縁誘電体によってトレンチの長さに沿って連続チャネル内に形成される不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 8.
The trench comprises a continuous channel in a semiconductor material extending in a second direction and having a length spaced in the first direction, and an insulating dielectric disposed between the trenches A non-volatile memory formed in a continuous channel along its length.
前記選択ゲートは、フローティングゲートが上面上を延在する距離に沿って、全体的に延在する第2の導電性線のセットの一体部分である不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 11.
The non-volatile memory, wherein the select gate is an integral part of a second set of conductive lines extending generally along the distance that the floating gate extends over the top surface.
前記選択ゲートは、フローティングゲートが上面上を延在する距離よりも著しく小さい厚みを有するとともに、フローティングゲートが上面上を延在する距離で延在する導体によって第2の導電性線のセットに接続される不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 11.
The select gate has a thickness that is significantly smaller than the distance that the floating gate extends over the top surface, and is connected to the second set of conductive lines by a conductor that extends the distance that the floating gate extends over the top surface. Non-volatile memory.
前記選択ゲートと第2の導電性線のセットとの間の導体は、表面が上面上を延在するフローティングゲートの上端部に対向して配置された状態で形成され、前記表面は、上面と鋭角を形成する不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 16.
The conductor between the select gate and the second set of conductive lines is formed with the surface disposed opposite the upper end of the floating gate extending over the top surface, the surface comprising the top surface and Non-volatile memory that forms an acute angle.
上面にわたって、互いに直角である第1の方向および第2の方向に沿って半導体材料の上面に延在するトレンチの長方形アレイであって、個々のトレンチは、第1の方向に隔置され、かつ第2の方向に延在するとともに平底面によって底で結合された、平面の第1の対向する壁を含み、さらに第2の方向に隔置され、かつ底面と上面との間を第1の方向に延在する第2の対向する壁を含む、トレンチの長方形アレイと、
第1の対向する壁を越えて第1の方向にトレンチの外側に延在することなく、前記第1の対向する壁に沿って個々のトレンチ内に配置され、かつスペーサの形態である、2つのポリシリコンを含む電荷蓄積素子と、
第1の方向に、2つの電荷蓄積素子間で個々のトレンチ内に配置された第1のコントロールゲートおよび第2のコントロールゲートであって、前記第1のコントロールゲートは、個々のトレンチ内で電荷蓄積素子のうちの1つと電界結合され、前記第2のコントロールゲートは、トレンチ内で電荷蓄積素子のうちのもう1つと電界結合される、第1のコントロールゲートおよび第2のコントロールゲートと、
第2の方向に延在するとともに、第2の方向に沿った長さを有する、第1のコントロールゲートと接続された第1の導電性線のセットと、
第2の方向に延在するとともに、第2の方向に沿った長さを有する、第2のコントロールゲートと接続された第2の導電性線のセットと、
個々のトレンチの底で半導体材料内に、第1の方向にトレンチ間で上面に沿って配置されたソース領域およびドレイン領域と、
を備える不揮発性メモリ。A non-volatile memory formed on a semiconductor material,
A rectangular array of trenches extending to the top surface of the semiconductor material along a first direction and a second direction that are perpendicular to each other over the top surface, wherein the individual trenches are spaced apart in the first direction; and A planar first opposing wall extending in the second direction and joined at the bottom by a flat bottom surface, further spaced apart in the second direction and between the bottom surface and the top surface A rectangular array of trenches including a second opposing wall extending in a direction;
2 located in individual trenches along the first opposing walls without extending beyond the first opposing walls in the first direction in the first direction and in the form of spacers. A charge storage device comprising two polysilicons ;
A first control gate and a second control gate disposed in each trench between two charge storage elements in a first direction, said first control gate being a charge in each trench; A first control gate and a second control gate that are field coupled to one of the storage elements, and wherein the second control gate is field coupled to another one of the charge storage elements in the trench;
A first set of conductive lines connected to the first control gate and extending in a second direction and having a length along the second direction;
A second set of conductive lines connected to the second control gate and extending in the second direction and having a length along the second direction;
Source and drain regions disposed along the top surface between the trenches in a first direction in the semiconductor material at the bottom of the individual trenches;
A non-volatile memory comprising:
電荷蓄積素子は、上面でまたは上面下のトレンチ内に全体的に配置される不揮発性メモリ。The nonvolatile memory according to claim 1 or 18,
The non-volatile memory in which the charge storage element is disposed entirely in the upper surface or in the trench below the upper surface.
複数の直列接続されたメモリセルの列は、複数のトレンチにわたって第1の方向に、前記列を介して最大に置換されたソース領域およびドレイン領域に個々の列の第1の終端および第2の終端を備えた状態で形成され、少なくとも第1の終端は、それぞれのビット線と個々に接続される不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 18,
A plurality of columns of memory cells connected in series are arranged in a first direction across a plurality of trenches, a first termination and a second end of each column in a source region and a drain region that are maximally replaced through the column. A nonvolatile memory formed with a termination, wherein at least the first termination is individually connected to each bit line.
一対の電荷蓄積素子は、個々のトレンチの第2の対向する壁間で第2の方向に延在する不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 8 or 18 ,
Charge storage element of one pair of non-volatile memory that extends in the second direction in the second opposed walls of each trench.
第2の方向にトレンチ間の上面に沿って半導体材料内に配置された追加のソース領域およびドレイン領域をさらに備える不揮発性メモリ。The non-volatile memory according to claim 1.
A non-volatile memory further comprising additional source and drain regions disposed in the semiconductor material along a top surface between the trenches in a second direction.
基板表面にわたって第1の方向に隔置されるとともに第2の方向に延長された基板の表面に第1のトレンチのセットを形成するステップであって、前記第1の方向および第2の方向は互いに直角であるステップと、
第1のトレンチのセットの少なくとも底面に、トレンチの長さに沿ってソース領域およびドレイン領域を形成するステップと、
第1のトレンチのセット上および第1のトレンチのセット内に第1の材料を等方的に成膜するステップと、
第1のトレンチのセットの対向する側壁に沿って、第1の方向に側壁の間にスペースをもたせてスペーサを残すように、成膜された第1の材料を異方的に取り除くステップであって、前記スペーサは、メモリセルアレイの電荷蓄積素子になるステップと、
第1の導電性コントロールゲート線が電気的に接続される第1のコントロールゲート上を第2の方向に延在する第1の導電性コントロールゲート線を形成するとともに、スペーサ間で第1のトレンチのセット内のスペース内に第2の方向に延在する第1の導電性コントロールゲートを形成するステップと、
を含む方法。A method for producing a nonvolatile memory cell array on a semiconductor substrate,
Forming a first set of trenches in a surface of the substrate spaced in a first direction and extended in a second direction across the substrate surface, wherein the first direction and the second direction are: Steps that are perpendicular to each other;
Forming a source region and a drain region along the length of the trench on at least the bottom surface of the first set of trenches;
Isotropically depositing a first material on and in the first set of trenches;
The step of anisotropically removing the deposited first material to leave a spacer along the opposing sidewalls of the first set of trenches with a space between the sidewalls in a first direction. The spacer serves as a charge storage element of the memory cell array;
A first conductive control gate line extending in a second direction is formed on the first control gate to which the first conductive control gate line is electrically connected, and a first trench is formed between the spacers. Forming a first conductive control gate extending in a second direction within a space in the set of:
Including methods.
第1の材料を成膜するステップの前に、少なくとも第1の方向にトレンチ間に第2の材料を形成するステップと、
その後、第2の材料上に、および第1のトレンチのセット上および第1のトレンチのセット内に第1の材料を成膜するステップと、
トレンチの対向する側壁およびトレンチ上の第2の材料の壁に沿ってスペーサを残すように、成膜された第1の材料を異方的に取り除くステップと、
その後、成膜された第2の材料を取り除き、それによって、基板の表面上の距離を延在するスペーサを残すステップと、
をさらに含む方法。24. The method of claim 23.
Forming a second material between the trenches in at least a first direction prior to depositing the first material;
Then depositing the first material on the second material and on the first set of trenches and in the first set of trenches;
Removing the deposited first material anisotropically to leave spacers along opposing sidewalls of the trench and walls of the second material on the trench;
Then removing the deposited second material, thereby leaving a spacer extending a distance on the surface of the substrate;
A method further comprising:
第2のコントロールゲート線が電気的に接続される第2のコントロールゲート上を第1の方向に延在する第2のコントロールゲート線に沿って、第1の方向にトレンチ間でスペース内に第2の導電性コントロールゲートを形成するステップをさらに含み、第2のコントロールゲートは、第1の方向にトレンチ間の基板表面と、基板の表面上の距離を延在する電荷蓄積素子との両方と電界結合されるように形成される方法。25. The method of claim 24, wherein
A second control gate line extending in the first direction over the second control gate to which the second control gate line is electrically connected is formed in the space between the trenches in the first direction. Forming a second conductive control gate, the second control gate including both a substrate surface between the trenches in a first direction and a charge storage element extending a distance on the surface of the substrate. A method formed to be field coupled.
前記第2のコントロールゲートおよび第2のコントロールゲート線は、共通のプロセスによって単一構造として形成される方法。26. The method of claim 25, wherein
The second control gate and the second control gate line are formed as a single structure by a common process.
前記第1の材料を成膜するステップは、ポリシリコンを成膜するステップを含み、ポリシリコンの結果生じる電荷蓄積素子のスペーサは、導電性フローティングゲートになる方法。24. The method of claim 23.
The step of depositing the first material includes the step of depositing polysilicon, and the spacer of the charge storage element resulting from the polysilicon becomes a conductive floating gate.
基板の表面内に、第1の方向に隔置されるとともに基板表面にわたって第2の方向に延長されたトレンチを形成するステップであって、前記第1の方向および第2の方向は互いに直角であるステップと、
トレンチの少なくとも底面にトレンチの長さに沿ってソース領域およびドレイン領域を形成するステップと、
基板にわたるとともに、第1のトレンチのセット内に第1のポリシリコン材料を成膜するステップと、
トレンチの対向する側壁に沿って、第1の方向にそれらの間にスペースをもたせて、導電性スペーサを残すように、成膜された第1のポリシリコン材料を異方的に取り除くステップと、
スペーサ間のスペース内にコントロールゲートを形成するステップと、
スペーサをフローティングゲートに分離するステップと、
第1の方向にトレンチ間で基板表面上に選択ゲートを形成し、前記選択ゲートを第1の方向に延長するとともに第2の方向に隔置させたワード線に接続するステップと、
を含む方法。A method for producing a nonvolatile memory cell array on a semiconductor substrate,
Forming trenches in the surface of the substrate spaced apart in a first direction and extending in a second direction across the substrate surface, wherein the first direction and the second direction are perpendicular to each other A step and
Forming a source region and a drain region along the length of the trench at least on the bottom surface of the trench;
Depositing a first polysilicon material over the substrate and in the first set of trenches;
Removing the deposited first polysilicon material anisotropically so as to leave a conductive spacer along the opposing sidewalls of the trench with a space therebetween in a first direction;
Forming a control gate in the space between the spacers;
Separating the spacer into floating gates;
Forming a select gate on the substrate surface between the trenches in a first direction and connecting the select gate to a word line extending in the first direction and spaced in a second direction;
Including methods.
基板の表面内に、第1の方向に隔置されるとともに基板表面にわたって第2の方向に延長された第1のトレンチのセットを形成するステップであって、前記第1の方向および第2の方向は互いに直角であるステップと、
第1のトレンチのセットの少なくとも底面にトレンチの長さに沿ってソース領域およびドレイン領域を形成するステップと、
基板にわたるとともに、第1のトレンチのセット内に第1のポリシリコン材料を成膜するステップと、
対向する側壁に沿って、第1の方向にトレンチの外側に延在しないが、第1の方向にポリシリコン領域間にスペースを残す第1のトレンチのセット内に領域を残すように、成膜された第1のポリシリコン材料を異方的に取り除くステップと、
第1のトレンチのセット内のスペース内に第2のポリシリコン材料を形成するステップと、
基板表面および第2の方向に延長されるとともに第1の方向に隔置された第1のポリシリコン材料および第2のポリシリコン材料に第2のトレンチのセットを形成するステップであって、前記第2のトレンチのセットの深さは、第1のトレンチのセットの深さと等しく、それによって、第1のポリシリコンの側壁領域を個々のフローティングゲートに分離するステップと、
第2の方向にフローティングゲート間で第2のトレンチのセット内に導体材料を形成するステップと、
第2の方向に延長されるとともに第1の方向に隔置された導体材料のストリップを形成して、第1のトレンチのセット内の第2のポリシリコン材料および第2のトレンチのセット内の導体材料上を通るとともに接触するステップと、
第1の方向に第1のトレンチのセット間で基板表面上に選択ゲートを形成するステップであって、前記選択ゲートを第1の方向に延長するとともに第2の方向に隔置させたワード線に接続するステップと、
を含む方法。A method for producing a nonvolatile memory cell array on a semiconductor substrate,
Forming in the surface of the substrate a first set of trenches spaced in a first direction and extending in a second direction across the substrate surface, the first direction and the second direction Steps whose directions are perpendicular to each other;
Forming a source region and a drain region along the length of the trench on at least the bottom surface of the first set of trenches;
Depositing a first polysilicon material over the substrate and in the first set of trenches;
Deposition so as to leave a region in the first set of trenches along the opposing sidewalls that does not extend outside the trench in the first direction but leaves a space between the polysilicon regions in the first direction. Removing the formed first polysilicon material anisotropically;
Forming a second polysilicon material in a space in the first set of trenches;
Forming a second set of trenches in a first polysilicon material and a second polysilicon material extending in a substrate surface and a second direction and spaced in a first direction, the method comprising: The depth of the second trench set is equal to the depth of the first trench set, thereby separating the sidewall regions of the first polysilicon into individual floating gates;
Forming a conductor material in the second set of trenches between the floating gates in a second direction;
A second polysilicon material in the first set of trenches and a second set of trenches in the first set of trenches, forming a strip of conductive material extending in the second direction and spaced in the first direction; Passing and contacting the conductive material;
Forming a select gate on a substrate surface between a set of first trenches in a first direction, the select gate extending in a first direction and spaced apart in a second direction Connecting to
Including methods.
前記第1の導電性コントロールゲートおよび第1の導電性コントロールゲート線を形成するステップは、前記第1の導電性コントロールゲートと第1の導電性コントロールゲート線とを電気的に接続するステップを含む方法。24. The method of claim 23.
The step of forming the first conductive control gate and the first conductive control gate line includes electrically connecting the first conductive control gate and the first conductive control gate line. Method.
第1の方向でトレンチの外側に選択ゲートを形成し、前記選択ゲートを第1の方向に延長するとともに第2の方向に隔置させたワード線に接続するステップをさらに含む方法。24. The method of claim 23.
Forming a select gate outside the trench in a first direction and connecting the select gate to a word line extending in the first direction and spaced in a second direction.
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