JP5143350B2 - Nonvolatile memory cell structure having charge trapping film and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、不揮発性メモリ素子及びその製造方法に係り、より詳しくは、電荷トラップ膜を有する不揮発性メモリ素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a nonvolatile memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a nonvolatile memory device having a charge trap film and a manufacturing method thereof.

最近、電子機器、特にバッテリーを電源として使用する携帯用電子機器には、不揮発性メモリ素子が一般に使用される。こうした不揮発性メモリ素子は、電源供給が中断されても貯蔵されたデータを維持し、従って貯蔵されたデータを維持するために電源を消費するリフレッシュ動作を不要にする。   Recently, non-volatile memory elements are generally used in electronic devices, particularly portable electronic devices that use a battery as a power source. Such a non-volatile memory device maintains stored data even when power supply is interrupted, thus eliminating the need for a refresh operation that consumes power to maintain the stored data.

図1を参照すれば、既存のSONOSタイプの不揮発性メモリセル構造物では、シリコン基板102上に電荷トラップ構造物110が形成され、ドレーン領域104及びソース領域106が予め計算された距離ほど互いに分離されて形成される。電荷トラップ構造物110は、積層された構造を有し、ここに第1のシリコン膜で形成されたトンネリング膜112、シリコン窒化物で形成された電荷トラップ膜114及びシリコン酸化物で形成された遮蔽膜116がシリコン基板102上に順次に積層される。ポリシリコン膜で形成された制御ゲート電極120は、電荷トラップ構造物110上に形成される。   Referring to FIG. 1, in an existing SONOS type nonvolatile memory cell structure, a charge trap structure 110 is formed on a silicon substrate 102, and the drain region 104 and the source region 106 are separated from each other by a pre-calculated distance. To be formed. The charge trapping structure 110 has a stacked structure, in which a tunneling film 112 formed of a first silicon film, a charge trapping film 114 formed of silicon nitride, and a shielding formed of silicon oxide. A film 116 is sequentially stacked on the silicon substrate 102. The control gate electrode 120 formed of a polysilicon film is formed on the charge trap structure 110.

プログラム又は読取動作を遂行するために、正のバイアス電圧がゲート電極120に加えられ、ソース領域106とドレーン領域104が接地される。ゲート電極120とソース領域106に加えられる電圧は、チャネル領域に沿ってドレーン領域104からソース領域106へ垂直電界と水平電界とを惹起する。この電界によって、電子はドレーン領域104から押し寄せられてソース領域106へ加速される。電子は、チャネル領域を通過しながらエネルギーを得、一部の電子は熱状態に移るが、それによりトンネリング層112のポテンシャル障壁を飛び越えて電荷トラップ膜114に移るのに十分なエネルギーを得ることができる。   To perform a program or read operation, a positive bias voltage is applied to the gate electrode 120, and the source region 106 and the drain region 104 are grounded. The voltage applied to the gate electrode 120 and the source region 106 causes a vertical electric field and a horizontal electric field from the drain region 104 to the source region 106 along the channel region. Due to this electric field, electrons are pushed from the drain region 104 and accelerated to the source region 106. The electrons gain energy while passing through the channel region, and some of the electrons move to a thermal state, thereby obtaining enough energy to jump over the potential barrier of the tunneling layer 112 and move to the charge trapping film 114. it can.

このような現象は、ドレーン領域106の近傍で一番頻繁に起こるが、それは、電子がその領域で一番大きいエネルギーを得ることができるためである。一旦熱状態にある電子が電荷トラップ膜114に移るようになれば電子は電荷トラップ膜内にトラップされ、その場所に貯蔵されて、メモリ素子のスレッショルド電圧が増加する。   Such a phenomenon occurs most frequently in the vicinity of the drain region 106 because electrons can obtain the largest energy in that region. Once electrons in the thermal state move to the charge trapping film 114, the electrons are trapped in the charge trapping film and stored there, and the threshold voltage of the memory element increases.

消去動作を遂行するためには、プログラム動作やメモリ素子を読み取るときに使用される電圧と異なる電圧が必要である。   In order to perform the erase operation, a voltage different from the voltage used when the program operation or the memory element is read is required.

例えば、正のバイアス電圧がソース領域106に加えられ、負のバイアス電圧がゲート電極120に加えられる。ドレーン領域104は、流動的である。こうした状態で、電荷トラップ膜114に貯蔵されている電子は、ソース領域106に移動し、ソース領域106内にある正孔は、電荷トラップ膜114に移動する。電荷トラップ膜114に貯蔵された電子は、正孔によって除去されるか、或いは消滅され、従ってメモリセルにあるデータは消去される。   For example, a positive bias voltage is applied to the source region 106 and a negative bias voltage is applied to the gate electrode 120. The drain region 104 is fluid. In such a state, electrons stored in the charge trapping film 114 move to the source region 106, and holes in the source region 106 move to the charge trapping film 114. The electrons stored in the charge trapping film 114 are removed or eliminated by the holes, so that the data in the memory cell is erased.

既存のSONOSタイプのメモリ素子では、ゲート電極及びソース領域のオーバーラップ領域又はゲート電極及びドレーン領域内に以前にトラップされていた一定量の電子は、消去動作が成された以後にもやはり電荷トラップ膜に残っていることがある。   In the existing SONOS type memory device, a certain amount of electrons previously trapped in the overlap region of the gate electrode and the source region or in the gate electrode and the drain region are still trapped after the erase operation is performed. May remain in the membrane.

チャネル領域及びソース/ドレーン領域の間のポテンシャル障壁は、消去動作以後にも残留する電子によって増加される。ポテンシャル障壁が増加するほど不揮発性メモリ素子のサブスレッショルド電圧傾斜が縮小される。このような現象は、非特許文献1に言及されている。   The potential barrier between the channel region and the source / drain region is increased by electrons remaining after the erase operation. As the potential barrier increases, the subthreshold voltage gradient of the nonvolatile memory device is reduced. Such a phenomenon is mentioned in Non-Patent Document 1.

素子特性は、このような現象が起こる場合、素子のプログラム化された状態及び消去された状態のスレッショルド電圧差異によって劣化される。
米国特許第6,335,554号明細書 “Characterization of Channel Hot Electrons Injection by The Sub Threshold Slope of NROMTM Device ”by Eli Lusky et al.,IEEE Electron Device Letters,Vol.22,No.11,November 2001
When such a phenomenon occurs, the device characteristics are degraded by the threshold voltage difference between the programmed state and the erased state of the device.
US Pat. No. 6,335,554 “Characterization of Channel Hot Electrons Injection by The Sub Threshold, Slope of NROMTM Device” by Eli Lusky et al. , IEEE Electron Device Letters, Vol. 22, no. 11, November 2001

本発明の技術的課題は、プログラム動作中の素子のスレッショルド電圧及び消去動作中の素子のスレッショルド電圧が適切で一定した水準で維持できる電荷トラップ膜を有する不揮発性メモリセル構造物とその製造方法を提供するところにある。   The technical problem of the present invention is to provide a nonvolatile memory cell structure having a charge trapping film capable of maintaining the threshold voltage of an element during a program operation and the threshold voltage of an element during an erase operation at an appropriate and constant level, and a method for manufacturing the same. There is to offer.

本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されなく、言及されないさらなる他の技術的課題は、以下の記載から当業者に明確に理解できるものである。   The technical problem of the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and still other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

前述した技術的課題を達成するために本発明は、電荷トラップ膜の少なくとも一つのエッジがリセスされる不揮発性メモリ素子及びそのような素子を形成する方法に関するものである。このような方式において、プログラム動作中の素子のスレッショルド電圧及び消去動作中の素子のスレッショルド電圧は適切で一定した水準で維持される。結果的に素子の特性が向上される。   In order to achieve the above technical problem, the present invention relates to a nonvolatile memory device in which at least one edge of a charge trapping film is recessed and a method of forming such a device. In such a system, the threshold voltage of the element during the program operation and the threshold voltage of the element during the erase operation are maintained at appropriate and constant levels. As a result, the characteristics of the element are improved.

一側面で、本発明は不揮発性メモリ素子を提供する。この素子は、半導体基板と、基板の上層部内に空間上分離されて設けられる(spaced−apart positions)ソース領域とドレーン領域と、ソース領域とドレーン領域との間にある基板上の電荷トラップ構造物と、電荷トラップ構造物上のゲート電極と、を含み、ゲート電極及びソース領域とドレーン領域のうち少なくともいずれか一つの一部の間の電荷トラップ構造物内にリセス(recess)が存在する   In one aspect, the present invention provides a non-volatile memory device. The device includes a semiconductor substrate, a source-drain region, and a charge trapping structure on the substrate between the source region and the drain region, provided in a space-isolated position in the upper layer portion of the substrate. And a gate electrode on the charge trapping structure, and there is a recess in the charge trapping structure between at least one of the gate electrode, the source region, and the drain region.

一実施形態で、ゲート電極がソース領域の一部及びドレーン領域の一部とオーバーラップされる。   In one embodiment, the gate electrode overlaps with a portion of the source region and a portion of the drain region.

他の実施形態で、ソース領域とドレーン領域がそれぞれ高濃度不純物領域と低濃度不純物領域とを含み、ソース領域とドレーン領域の低濃度不純物領域は、基板の上層部に沿って対応する高濃度不純物領域から互いに延長され、ゲート電極はソース領域とドレーン領域の低濃度不純物領域の一部とオーバーラップされる。   In another embodiment, the source region and the drain region include a high concentration impurity region and a low concentration impurity region, respectively, and the low concentration impurity region of the source region and the drain region corresponds to the corresponding high concentration impurity along the upper layer portion of the substrate. Extending from the region, the gate electrode overlaps a part of the low concentration impurity region of the source region and the drain region.

他の実施形態で、低濃度不純物ソースとドレーン領域は、最初に形成されたときにゲート電極のソース側面及びドレーン側面に自己整列される。   In other embodiments, the lightly doped source and drain regions are self-aligned to the source and drain sides of the gate electrode when initially formed.

他の実施形態で、低濃度不純物ソース及びドレーン領域は、拡散過程を通じてゲート電極のソース側面及びドレーン側面下にそれぞれ延長される。   In another embodiment, the low-concentration impurity source and drain regions are extended under the source side and drain side of the gate electrode, respectively, through a diffusion process.

他の実施形態で、ゲート電極のソース及びドレーン側面に側壁スペーサが提供され、高濃度不純物ソース及びドレーン領域は、最初に形成されたとき側壁スペーサの外側に自己整列される。   In other embodiments, sidewall spacers are provided on the source and drain sides of the gate electrode, and the heavily doped source and drain regions are self-aligned outside the sidewall spacers when initially formed.

他の実施形態で、ソース及びドレーン領域は、最初に形成されたときにゲート電極のソース側面及びドレーン側面にそれぞれ自己整列される。   In other embodiments, the source and drain regions are self-aligned to the source and drain sides of the gate electrode, respectively, when initially formed.

他の実施形態で、拡散過程を通じてソースとドレーン領域がゲート電極のソース側面とドレーン側面のそれぞれ下に延長される。   In another embodiment, the source and drain regions are extended below the source and drain sides of the gate electrode, respectively, through a diffusion process.

他の実施形態で、ソースとドレーン領域のうち少なくとも一つの内側エッジが電荷トラップ構造物の外側エッジと実質的に整列される。   In other embodiments, at least one inner edge of the source and drain regions is substantially aligned with the outer edge of the charge trapping structure.

他の実施形態で、リセスが電荷トラップ構造物のソース領域側面にある。   In other embodiments, the recess is on the side of the source region of the charge trapping structure.

他の実施形態で、リセスが電荷トラップ構造物のソース領域側面及びドレーン領域側面の両側面にある。   In other embodiments, the recess is on both sides of the source region side and drain region side of the charge trapping structure.

他の実施形態で、リセス内に誘電物質をさらに含む。   In other embodiments, the recess further comprises a dielectric material.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物は、第1の誘電膜と、第1の誘電膜上にある第2の誘電膜及び第2の誘電膜上にある第3の誘電膜と、を含む。   In another embodiment, the charge trapping structure includes a first dielectric film, a second dielectric film overlying the first dielectric film, and a third dielectric film overlying the second dielectric film. .

他の実施形態で、第1の誘電膜がシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含み、第2の誘電膜は、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物及び高誘電率物質(high−k誘電物質)より成ったグループから選択された物質を含み、第3の誘電膜はシリコン酸化物を含む。   In another embodiment, the first dielectric film comprises a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the second dielectric film comprises silicon nitride, silicon oxynitride, and high dielectric The third dielectric layer includes a material selected from the group consisting of a dielectric material (a high-k dielectric material), and the third dielectric layer includes silicon oxide.

他の実施形態で、リセスは第2の誘電膜内に形成される。   In other embodiments, the recess is formed in the second dielectric film.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物が第1の誘電膜と、第1の誘電膜上の量子点アレイと、量子点アレイ上の第2の誘電膜を含んだ量子点構造物と、を含む。   In another embodiment, the charge trapping structure includes a first dielectric film, a quantum dot array on the first dielectric film, and a quantum dot structure including a second dielectric film on the quantum dot array. Including.

他の実施形態で、第1の誘電膜がシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含み、量子点アレイがポリシリコン量子点及びシリコン窒化物量子点より成ったグループから選択されたいずれか一つのタイプの量子点を含み、第2の誘電膜はシリコン酸化物を含む。   In another embodiment, the first dielectric film includes a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the quantum dot array is a group consisting of polysilicon quantum dots and silicon nitride quantum dots. And the second dielectric film includes silicon oxide.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物は、ソース領域からソース領域及びドレーン領域の間の中間領域へ延長され、中間領域内の電荷トラップ構造物からドレーン領域へ延長された基板上のゲート誘電膜をさらに含み、ゲート電極が電荷トラップ構造物及びゲート誘電膜上にある。   In another embodiment, the charge trap structure extends from the source region to an intermediate region between the source region and the drain region, and the gate dielectric film on the substrate extends from the charge trap structure in the intermediate region to the drain region. And the gate electrode is on the charge trapping structure and the gate dielectric film.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物は、第1の電荷トラップ構造物を含み、ゲート電極は、第1の補助ゲート電極を含み、ソース領域とドレーン領域との間の基板上の主ゲート誘電膜と、主ゲート誘電膜上にある主ゲート電極と、ソース領域及び主ゲート電極の間の基板上にある第1の電荷トラップ構造物と、第1の電荷トラップ構造物上にあり、第1の補助ゲート電極とソース領域の一部との間にある第1の電荷トラップ構造物内に第1のリセスが存在する第1の補助ゲート電極と、ドレーン領域と主ゲート電極との間にある基板上の第2の電荷トラップ構造物と、第2の電荷トラップ構造物上にあり、第2の補助ゲート電極及びドレーン領域の一部との間の第2の電荷トラップ構造物内に第2のリセスが存在する第2の補助ゲート電極と、をさらに含む。   In other embodiments, the charge trapping structure includes a first charge trapping structure, the gate electrode includes a first auxiliary gate electrode, and the main gate dielectric on the substrate between the source region and the drain region. A first charge trapping structure on a substrate between the film, a main gate dielectric film on the main gate dielectric film, a source region and the main gate electrode, and a first charge trap structure, A first auxiliary gate electrode in which a first recess exists in the first charge trapping structure between the auxiliary gate electrode and a part of the source region, and between the drain region and the main gate electrode A second charge trapping structure on the substrate and a second charge trapping structure on the second charge trapping structure and in the second charge trapping structure between the second auxiliary gate electrode and a portion of the drain region. Second auxiliary gate electrode with a recess , Further comprising a.

他の側面で、本発明は、半導体基板と、基板の上層部内に空間上分離されて設けられるソース領域とドレーン領域と、ソース領域とドレーン領域との間の基板上にある主ゲート誘電膜と、主ゲート誘電膜上にある主ゲート電極と、ソース領域と主ゲート電極との間の基板上の第1の電荷トラップ構造物と、第1の電荷トラップ構造物上に存在し、第1の補助ゲート電極とソース領域の一部との間にある第1の電荷トラップ構造物内に第1のリセスが存在する第1の補助ゲート電極と、ドレーン領域と主ゲート電極との間にある基板上の第2の電荷トラップ構造物と、第2の電荷トラップ構造物上に存在し、第2の補助ゲート電極とドレーン領域との間の一部との間にある第2の電荷トラップ構造物内に第2のリセスが存在する第2の補助ゲート電極と、を含む不揮発性メモリ素子に関するものである。   In another aspect, the present invention relates to a semiconductor substrate, a source region and a drain region provided in a spatially separated manner in an upper layer portion of the substrate, and a main gate dielectric film on the substrate between the source region and the drain region. , A main gate electrode on the main gate dielectric film, a first charge trap structure on the substrate between the source region and the main gate electrode, and a first charge trap structure, A first auxiliary gate electrode having a first recess in a first charge trapping structure between the auxiliary gate electrode and a portion of the source region; and a substrate between the drain region and the main gate electrode. A second charge trapping structure on the second charge trapping structure and on a portion between the second auxiliary gate electrode and the drain region that is on the second charge trapping structure A second auxiliary game with a second recess in it And the electrode, to a nonvolatile memory device comprising a.

他の実施形態で、第1及び第2の補助ゲート電極は、第1のゲート電極のドレーン側面とソース側面のそれぞれに第1の電荷トラップ構造物と第2の電荷トラップ構造物上に形成された伝導性の側壁スペーサとを含む。   In another embodiment, the first and second auxiliary gate electrodes are formed on the first charge trap structure and the second charge trap structure on the drain side surface and the source side surface of the first gate electrode, respectively. Conductive sidewall spacers.

他の実施形態で、ソース及びドレーン領域は、最初に形成されたときに第1及び第2の補助ゲート電極と自己整列される。   In other embodiments, the source and drain regions are self-aligned with the first and second auxiliary gate electrodes when initially formed.

他の実施形態で、第1及び第2の電荷トラップ構造物は、それぞれ第1の誘電膜と、第1の誘電膜上の第2の誘電膜と、第2の誘電膜上の第3の誘電膜と、を含む。   In other embodiments, the first and second charge trapping structures include a first dielectric film, a second dielectric film on the first dielectric film, and a third dielectric film on the second dielectric film, respectively. And a dielectric film.

他の実施形態で、第1の誘電膜がシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択されたいずれか一つの物質を含み、第2の誘電膜は、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物及び高誘電率物質より成ったグループから選択されたいずれか一つの物質を含み、第3の誘電膜はシリコン酸化物を含む。   In another embodiment, the first dielectric film includes any one material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the second dielectric film includes silicon nitride, silicon oxynitride. And the third dielectric layer includes silicon oxide. The third dielectric layer includes any one selected from the group consisting of a material and a high dielectric constant material.

他の実施形態で、第1及び第2のリセスがそれぞれ第1及び第2の電荷トラップ構造物の第2の誘電膜内に形成される。   In other embodiments, first and second recesses are formed in the second dielectric film of the first and second charge trapping structures, respectively.

他の一つの実施形態で、第1及び第2の電荷トラップ構造物がそれぞれ第1の誘電膜と、第1の誘電膜上の量子点アレイと、量子点アレイ上の第2の誘電膜を含む量子点構造物と、を含む。   In another embodiment, each of the first and second charge trapping structures includes a first dielectric film, a quantum dot array on the first dielectric film, and a second dielectric film on the quantum dot array. Including a quantum dot structure.

他の実施形態で、第1の誘電膜はシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択されたいずれか一つの物質を含み、量子点アレイはポリシリコン量子点及びシリコン窒化物量子点より成ったグループから選択されたいずれか一つのタイプの量子点を含み、第2の誘電膜はシリコン酸化物を含む。   In another embodiment, the first dielectric film includes any one material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the quantum dot array includes polysilicon quantum dots and silicon nitride quantum dots. The second dielectric film includes silicon oxide and includes any one type of quantum dots selected from the group consisting of the above.

他の実施形態で、ソース及びドレーン領域がそれぞれ高濃度不純物領域及び低濃度不純物領域を含み、ソース領域とドレーン領域の低濃度不純物領域は、基板の上層部に沿って対応する高濃度不純物領域から互いに延長され、第1及び第2の補助ゲート電極のそれぞれはソース領域とドレーン領域の低濃度不純物領域の一部とオーバーラップされる。   In another embodiment, the source and drain regions include a high-concentration impurity region and a low-concentration impurity region, respectively, and the low-concentration impurity regions of the source region and the drain region are separated from the corresponding high-concentration impurity regions along the upper layer portion of the substrate. The first and second auxiliary gate electrodes are extended from each other and overlap with a part of the low concentration impurity region of the source region and the drain region.

他の実施形態で、低濃度不純物ソース及びドレーン領域は最初に形成されたときに主ゲート電極のソース及びドレーン側面と自己整列される。   In other embodiments, the lightly doped source and drain regions are self-aligned with the source and drain sides of the main gate electrode when initially formed.

他の実施形態で、低濃度不純物のソース及びドレーン領域は、拡散過程によって主ゲート電極のソース及びドレーン下にそれぞれ延長される。   In another embodiment, the low concentration impurity source and drain regions are extended under the source and drain of the main gate electrode, respectively, by a diffusion process.

他の実施形態で、誘電物質が第1及び第2のリセス内に存在する。   In other embodiments, a dielectric material is present in the first and second recesses.

他の側面で、本発明は半導体基板上の電荷トラップ構造物を提供し、電荷トラップ構造物上にゲート電極を提供し、電荷トラップ構造物の少なくとも一つの露出された外側エッジを選択的にエッチングして半導体基板とゲート電極との間に少なくとも一つのリセスを形成し、イオン注入マスクとしてゲート電極を使用して半導体基板内にソース領域とドレーン領域とを形成することを含む不揮発性メモリ素子を形成する方法に関するものである。   In another aspect, the present invention provides a charge trapping structure on a semiconductor substrate, providing a gate electrode on the charge trapping structure, and selectively etching at least one exposed outer edge of the charge trapping structure. And forming a source region and a drain region in the semiconductor substrate by forming at least one recess between the semiconductor substrate and the gate electrode, and using the gate electrode as an ion implantation mask. It relates to a method of forming.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を提供する工程とゲート電極を提供する工程は、半導体基板上に電荷トラップ膜を提供し、電荷トラップ膜上にゲート電極膜を提供し、ゲート電極膜と電荷トラップ膜とをパターニングしてゲート電極と電荷トラップ構造物とを形成することを含む不揮発性メモリ素子を形成する。   In another embodiment, the step of providing a charge trapping structure and the step of providing a gate electrode include providing a charge trap film on a semiconductor substrate, providing a gate electrode film on the charge trap film, A non-volatile memory device including forming a gate electrode and a charge trapping structure by patterning the charge trapping film is formed.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を提供する工程とゲート電極を提供する工程は、半導体基板上に電荷トラップ膜を提供し、電荷トラップ膜をパターニングしてソース領域とドレーン領域との間にある中間領域とソース領域との間の基板上に延長される電荷トラップ構造物を形成し、中間領域内の電荷トラップ膜からドレーン領域へ延長される基板上のゲート誘電膜を提供し、電荷トラップ膜上及びゲート誘電膜上にゲート電極膜を提供し、ゲート電極膜とゲート誘電膜とをパターニングしてゲート電極と電荷トラップ構造物とを形成することを含む。   In another embodiment, the step of providing the charge trapping structure and the step of providing the gate electrode include providing a charge trapping film on the semiconductor substrate and patterning the charge trapping film between the source region and the drain region. Forming a charge trap structure extending on a substrate between an intermediate region and a source region, and providing a gate dielectric film on the substrate extending from the charge trap film in the intermediate region to the drain region; Providing a gate electrode film on the film and on the gate dielectric film, and patterning the gate electrode film and the gate dielectric film to form a gate electrode and a charge trapping structure.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を選択的にエッチングすることに次いでソース領域及びドレーン領域を形成する。   In other embodiments, the source and drain regions are formed following selective etching of the charge trapping structure.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を選択的にエッチングすることに先立ってソース領域及びドレーン領域を形成する。   In other embodiments, the source and drain regions are formed prior to selectively etching the charge trapping structure.

他の実施形態でこの方法は、ソース領域及びドレーン領域を拡散させてゲート構造物がソース領域及びドレーン領域とオーバーラップされることをさらに含む。   In other embodiments, the method further includes diffusing the source and drain regions to overlap the gate structure with the source and drain regions.

他の実施形態で、ソース及びドレーン領域のうち少なくとも一つの内側エッジが電荷トラップ構造物の外側エッジと実質的に整列されるときまで拡散される。   In other embodiments, at least one inner edge of the source and drain regions is diffused until it is substantially aligned with the outer edge of the charge trapping structure.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物のソース領域側面で選択的にエッチングしてリセスを形成する。   In another embodiment, the recess is formed by selectively etching the side surface of the source region of the charge trapping structure.

他の実施形態で、この方法は、選択的にエッチングする以前に、電荷トラップ構造物のドレーン領域側面がエッチングされることを防ぐためにゲートのドレーン側面の側壁を通ってドレーン領域へ延長されるゲートのドレーン側面の一部上にフォトレジストパターンを適用することをさらに含む。   In another embodiment, the method includes a gate extending through the sidewall of the drain side of the gate to the drain region to prevent the drain region side of the charge trapping structure from being etched prior to selective etching. The method further includes applying a photoresist pattern on a portion of the drain side surface.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物のソース領域とドレーン領域の両側面に選択的にエッチングしてリセスを形成する。   In another embodiment, a recess is formed by selectively etching both side surfaces of the source region and the drain region of the charge trapping structure.

他の実施形態で、ソース領域及びドレーン領域を形成することは、第1のイオン注入マスクとしてゲート電極を使用して半導体基板内で低濃度不純物ソース領域と低濃度不純物ドレーン領域とを形成し、ゲート電極の側壁上に側壁スペーサを形成し、第2のイオン注入マスクとして側壁スペーサを使用して半導体基板内に高濃度不純物ソース領域及び高濃度不純物ドレーン領域を形成することを含む。   In another embodiment, forming a source region and a drain region includes forming a low concentration impurity source region and a low concentration impurity drain region in a semiconductor substrate using a gate electrode as a first ion implantation mask, Forming a high concentration impurity source region and a high concentration impurity drain region in the semiconductor substrate using the side wall spacer as a second ion implantation mask.

他の実施形態で、この方法は、ゲート構造物が低濃度不純物ソース領域及び低濃度不純物ドレーン領域とオーバーラップされるように低濃度不純物領域及び低濃度不純物ドレーン領域を拡散させることをさらに含む。   In another embodiment, the method further includes diffusing the low concentration impurity region and the low concentration impurity drain region such that the gate structure overlaps the low concentration impurity source region and the low concentration impurity drain region.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を提供することは、第1の誘電膜を提供し、第1の誘電膜上に第2の誘電膜を提供し、第2の誘電膜上に第3の誘電膜を提供することを含む。   In another embodiment, providing a charge trapping structure provides a first dielectric film, a second dielectric film on the first dielectric film, and a third on the second dielectric film. Providing a dielectric film.

他の実施形態で、第1の誘電膜はシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含み、第2の誘電膜はシリコン窒化物、シリコン酸窒化物及び高誘電率物質より成ったグループから選択された物質を含み、第3の誘電膜はシリコン酸化物を含む。   In another embodiment, the first dielectric film includes a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the second dielectric film is silicon nitride, silicon oxynitride, and a high dielectric constant. The third dielectric film includes silicon oxide and includes a material selected from the group consisting of materials.

他の実施形態で、選択的にエッチングして第2の誘電膜内に形成されたリセスを得る。   In another embodiment, selective etching is performed to obtain a recess formed in the second dielectric film.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を提供することは、第1の誘電膜を提供し、第1の誘電膜上に量子点アレイを提供し、量子点アレイ上に第2の誘電膜を提供することを含む。   In other embodiments, providing a charge trapping structure provides a first dielectric film, provides a quantum dot array on the first dielectric film, and provides a second dielectric film on the quantum dot array. Including providing.

他の実施形態で、第1の誘電膜はシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含み、量子点アレイがポリシリコン量子点とシリコン窒化物量子点とより成ったグループから選択された一つのタイプの量子点を構成し、第2の誘電膜はシリコン酸化物を含む。   In another embodiment, the first dielectric film comprises a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the quantum dot array consists of polysilicon quantum dots and silicon nitride quantum dots. One type of quantum dots selected from the group is formed, and the second dielectric film includes silicon oxide.

他の実施形態で、この方法は、リセス内に誘電物質を提供することをさらに含む。   In other embodiments, the method further includes providing a dielectric material in the recess.

他の側面で、本発明は、半導体基板上に主ゲート誘電膜を提供し、主ゲート誘電膜上に主ゲート電極を提供し、半導体基板上及び主ゲート電極上に電荷トラップ構造物を提供し、主ゲート誘電膜上に主ゲート電極の第1及び第2の側壁に第1及び第2の補助ゲート電極を提供し、電荷トラップ構造物の少なくとも一つの露出された外側エッジを選択的にエッチングして半導体基板と第1の補助ゲート電極との間に第1のリセスを形成し、イオン注入マスクとして主ゲート電極と第1及び第2の補助ゲート電極とを用いて半導体基板内にソース領域とドレーン領域とを提供することを含む不揮発性メモリ素子を形成する方法に関するものである。   In another aspect, the present invention provides a main gate dielectric film on a semiconductor substrate, a main gate electrode on the main gate dielectric film, and a charge trap structure on the semiconductor substrate and on the main gate electrode. Providing first and second auxiliary gate electrodes on first and second sidewalls of the main gate electrode on the main gate dielectric and selectively etching at least one exposed outer edge of the charge trapping structure; A first recess is formed between the semiconductor substrate and the first auxiliary gate electrode, and the source region is formed in the semiconductor substrate using the main gate electrode and the first and second auxiliary gate electrodes as an ion implantation mask. And a drain region, and a method for forming a non-volatile memory device.

一実施形態で、選択的エッチングは、半導体基板及び第2の補助ゲート電極の間にある第2のリセスをさらに形成する。   In one embodiment, the selective etching further forms a second recess between the semiconductor substrate and the second auxiliary gate electrode.

他の実施形態で、第1及び第2の補助ゲート電極を提供することは、主ゲート電極の側壁上の電荷トラップ構造物上に伝導性物質の第1及び第2の側壁スペーサを形成し、第1及び第2の側壁スペーサは、それぞれ第1及び第2の補助ゲート電極を含み、イオン注入マスクとして主ゲート電極と第1及び第2の側壁スペーサとを使用して半導体基板内にソース領域とドレーン領域とを形成することを含む。   In another embodiment, providing the first and second auxiliary gate electrodes forms first and second sidewall spacers of conductive material on the charge trapping structures on the sidewalls of the main gate electrode; The first and second sidewall spacers include first and second auxiliary gate electrodes, respectively, and a source region in the semiconductor substrate using the main gate electrode and the first and second sidewall spacers as an ion implantation mask. And forming a drain region.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を提供することは、第1の誘電膜を提供し、第1の誘電膜上に第2の誘電膜を提供し、第2の誘電膜上に第3の誘電膜を提供することを含み、第1の誘電膜がシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含み、第2の誘電膜がシリコン窒化物、シリコン酸窒化物及び高誘電率物質より成ったグループから選択された物質を含み、第3の誘電膜がシリコン酸化物を含む。   In another embodiment, providing a charge trapping structure provides a first dielectric film, a second dielectric film on the first dielectric film, and a third on the second dielectric film. Providing a dielectric film, wherein the first dielectric film comprises a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the second dielectric film is silicon nitride, silicon oxynitride And a material selected from the group consisting of a high dielectric constant material, and the third dielectric film includes silicon oxide.

他の実施形態で、選択エッチングは第2の誘電膜内に形成されたリセスを得る。   In other embodiments, the selective etching obtains a recess formed in the second dielectric film.

他の実施形態で、電荷トラップ構造物を提供することは、第1の誘電膜を提供し、第1の誘電膜上に量子点アレイを提供し、量子点アレイ上に第2の誘電膜を提供し、第1の誘電膜がシリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含み、量子点アレイは、ポリシリコン量子点及びシリコン窒化物量子点より成ったグループから選択されたタイプの量子点を含み、第2の誘電膜は、シリコン酸化物を含む。   In other embodiments, providing a charge trapping structure provides a first dielectric film, provides a quantum dot array on the first dielectric film, and provides a second dielectric film on the quantum dot array. And the first dielectric film comprises a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride, and the quantum dot array is selected from the group consisting of polysilicon quantum dots and silicon nitride quantum dots And the second dielectric film includes silicon oxide.

他の実施形態で、この方法は、リセス内に誘電物質を提供することをさらに含む。   In other embodiments, the method further includes providing a dielectric material in the recess.

他の実施形態で、ソース及びドレーン領域を提供することは、第1及び第2の補助ゲート電極を提供することに先立って、第1のイオン注入マスクとして主ゲート電極を用いて半導体基板内に低濃度不純物ソース領域及び低濃度不純物ドレーン領域を形成し、第1及び第2の補助ゲート電極を提供した以後に第2のイオン注入マスクとして主ゲート電極と第1及び第2の電極を用いて半導体内に高濃度不純物ソース領域及び高濃度不純物ドレーン領域を形成することを含む。   In another embodiment, providing the source and drain regions prior to providing the first and second auxiliary gate electrodes in the semiconductor substrate using the main gate electrode as the first ion implantation mask. After the low concentration impurity source region and the low concentration impurity drain region are formed and the first and second auxiliary gate electrodes are provided, the main gate electrode and the first and second electrodes are used as the second ion implantation mask. Forming a high concentration impurity source region and a high concentration impurity drain region in the semiconductor.

他の実施形態で、この方法は、低濃度不純物ソース及びドレーン領域及び高濃度ソース及びドレーン領域を内側方向に互いに延長するため拡散させることをさらに含む。   In another embodiment, the method further includes diffusing the lightly doped source and drain regions and the heavily doped source and drain regions in an inward direction to extend from one another.

その他実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。   Specific matters of the other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

前述したように、本発明に従う電荷トラップ膜を有する不揮発性メモリセル構造物とその製造方法によれば、プログラム動作中の素子のスレッショルド電圧及び消去動作中の素子のスレッショルド電圧は適切で一定した水準で維持される。結果的に素子の特性が向上される。   As described above, according to the nonvolatile memory cell structure having the charge trap film and the manufacturing method thereof according to the present invention, the threshold voltage of the device during the program operation and the threshold voltage of the device during the erase operation are at appropriate and constant levels. Maintained at. As a result, the characteristics of the element are improved.

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すれば明確になる。しかしながら、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現されるものであり、本実施形態は、本発明の開示が完全となり、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲の記載に基づいて決められなければならない。なお、明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を示すものとする。   Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various different forms. The present embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art. The present invention is provided to fully inform the scope of the invention, and the present invention should be determined based on the description of the claims. Note that the same reference numerals denote the same components throughout the specification.

添付した図面は、明確性を期するため膜の厚さが誇張されている。また、一つの膜が他の膜又は基板上に形成されることを言及する場合、これは一つの膜が他の膜又は基板上に形成できることを意味し、又は第3の膜又は付加される膜が一つの膜及び他の膜又は基板の間に設けられることができるものを意味する。類似した参照符号は、本明細書を通じて類似した要素を示すものとする。   In the accompanying drawings, the thickness of the membrane is exaggerated for clarity. Also, when referring to one film being formed on another film or substrate, this means that one film can be formed on another film or substrate, or a third film or added. It means that a film can be provided between one film and another film or substrate. Similar reference characters refer to similar elements throughout the specification.

以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図2は、本発明に従って電荷トラップ膜がリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を示した断面図である。この素子は、例えば半導体基板のような基板310を含む。ソース領域及びドレーン領域は、基板310内素子のチャネル領域381の反対側面に提供される。ソース領域は、高濃度不純物領域391と低濃度不純物領域371とを含む。ドレーン領域は、高濃度不純物領域392と低濃度不純物領域372とを含む。電荷トラップ膜320は、素子のソース及びドレーン領域の間にある基板310上にある。電荷トラップ構造物320は、誘電膜で形成されたトンネリング膜325と、トンネリング膜上にある電荷トラップ膜330と、電荷トラップ膜330上にある誘電膜で形成された遮蔽膜335と、を含む。一実施形態で、電荷トラップ膜330は、酸化物−窒化物−酸化物(ONO)膜を含む。他の実施形態では、電荷トラップ膜330は、量子点構造物を含む。ゲート電極350は、電荷トラップ構造物320上にあり、ゲート絶縁膜360は、この構造物上にある。ゲート350のソース及びドレーン側壁上に誘電物質で形成された側壁スペーサ380がある。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a non-volatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed according to the present invention. The element includes a substrate 310, such as a semiconductor substrate. The source region and the drain region are provided on the opposite side of the channel region 381 of the element in the substrate 310. The source region includes a high concentration impurity region 391 and a low concentration impurity region 371. The drain region includes a high concentration impurity region 392 and a low concentration impurity region 372. The charge trapping film 320 is on the substrate 310 between the source and drain regions of the device. The charge trap structure 320 includes a tunneling film 325 formed of a dielectric film, a charge trap film 330 on the tunneling film, and a shielding film 335 formed of a dielectric film on the charge trap film 330. In one embodiment, the charge trapping film 330 includes an oxide-nitride-oxide (ONO) film. In other embodiments, the charge trapping film 330 includes a quantum dot structure. The gate electrode 350 is on the charge trapping structure 320, and the gate insulating film 360 is on the structure. There is a sidewall spacer 380 formed of a dielectric material on the source and drain sidewalls of the gate 350.

本発明において、ゲート350の一側又は両側下に電荷トラップ構造物320の電荷トラップ膜330がリセスされる。図2で提供された実施形態では、電荷トラップ膜330がゲート350のソース及びドレーン側面の両側下にリセスされる。ゲート350の一側上にリセスを有する一実施形態では、リセスがゲート350のソース側面に提供される。好ましくは、電荷トラップ膜330がソース/ドレーン領域371,372とオーバーラップされないようにリセスは十分に深い。図2で提供された実施形態で、電荷トラップ膜330のソース側面及びドレーン側面が低濃度不純物ソース領域371及び低濃度不純物ドレーン領域372の内側エッジと整列できる厚さに、リセスがソース側面及びドレーン側面の両側上に形成される。一実施形態では、ゲート350のゲート長さが0.2μmであり、ゲート350は、ソース領域371と約10nmのオーバーラップになっている。この実施形態で、適切なリセス深さは、20nm〜40nm程度になる。このような配列の長所が後述される。   In the present invention, the charge trap film 330 of the charge trap structure 320 is recessed under one or both sides of the gate 350. In the embodiment provided in FIG. 2, the charge trap film 330 is recessed below both sides of the source and drain sides of the gate 350. In one embodiment having a recess on one side of gate 350, the recess is provided on the source side of gate 350. Preferably, the recess is sufficiently deep so that the charge trapping film 330 does not overlap the source / drain regions 371 and 372. In the embodiment provided in FIG. 2, the recesses are formed so that the source side surface and the drain side surface of the charge trapping film 330 can be aligned with the inner edges of the low concentration impurity source region 371 and the low concentration impurity drain region 372. Formed on both sides of the side. In one embodiment, the gate length of the gate 350 is 0.2 μm, and the gate 350 overlaps the source region 371 by about 10 nm. In this embodiment, an appropriate recess depth is about 20 nm to 40 nm. The advantages of such an arrangement will be described later.

図3Aは、本発明に従って、プログラム動作過程における、電荷トラップ膜がリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を示した断面図である。図3Bは、図3Aの素子において、プログラム動作中に現れる電界の方向を示した図面である。   FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a non-volatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed in a program operation process according to the present invention. FIG. 3B is a diagram showing the direction of an electric field that appears during a program operation in the device of FIG. 3A.

図3Aに示されたように、プログラム動作中、例えば約3.0V〜5.0Vの範囲で正のバイアス電圧をゲート電極gに印加し、例えば約3.5V〜5.5Vの範囲で正のバイアス電圧をソース電極sに印加し、ドレーン電極dには、接地電極を印加する。プログラム動作中、熱電子が電荷トラップ膜330にトラップされ、その場所に貯蔵される。このような方式でメモリセル100のスレッショルド電圧が増加される。図3Bを参照して、プログラム動作中、ゲート電界Egは、垂直下方向に向き、ソース/ドレーン電界Esdはソースからドレーン方向に向く。このような動作中、熱電子は、素子のオーバーラップ領域Aに移動しようとする傾向があるが、ここでゲート350は、ソース領域371,391に一番近い電荷トラップ膜330のエッジにある低濃度不純物ソース領域371とオーバーラップされる。電荷トラップ膜330内に提供されたリセスは電荷トラップ膜のA領域内にトラップされている熱電子の量を最小化する。   As shown in FIG. 3A, during the program operation, a positive bias voltage is applied to the gate electrode g in a range of about 3.0V to 5.0V, for example, and a positive voltage is applied in a range of about 3.5V to 5.5V, for example. The bias voltage is applied to the source electrode s, and the ground electrode is applied to the drain electrode d. During the programming operation, thermionic electrons are trapped in the charge trapping film 330 and stored there. In this way, the threshold voltage of the memory cell 100 is increased. Referring to FIG. 3B, during the program operation, the gate electric field Eg is directed vertically downward, and the source / drain electric field Esd is directed from the source to the drain direction. During such operation, thermionic electrons tend to move to the overlap region A of the device, where the gate 350 is the low edge at the edge of the charge trapping film 330 closest to the source regions 371,391. It overlaps with the concentration impurity source region 371. The recess provided in the charge trapping film 330 minimizes the amount of thermal electrons trapped in the A region of the charge trapping film.

図4Aは本発明に従って、消去動作過程における、電荷トラップ膜がリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を示した断面図である。図4Bは、図4Aの素子において、消去動作中に現れる電界の方向を示した図面である。   FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a non-volatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed in an erase operation process according to the present invention. FIG. 4B is a drawing showing the direction of the electric field that appears during the erase operation in the device of FIG. 4A.

図4Aに示されたように、消去動作中、例えば約−4.5V〜−6.5Vの範囲の負のバイアス電圧をゲート電極gに印加し、例えば約4.5V〜6.5Vの範囲の正のバイアス電圧をソース電極sに印加し、接地電極をドレーン電極dに印加する。こうした消去動作中、正孔hは、電荷トラップ膜330に移動する。従って、電荷トラップ膜に貯蔵されている電子は、正孔によって除去されるか、或いは消滅する。このような方式で、メモリセルのデータは消去される。図4Bを参照すれば、消去動作中、ゲート電界Egは垂直上方向に向き、ソース/ドレーン電界Esdはソースからドレーン方向に向く。領域Aにリセスが存在することによって、消去工程中に電荷トラップ膜330に貯蔵された電子は消滅され、リセスによって電荷トラップ膜330のソース側面上に残らない。   As shown in FIG. 4A, during the erase operation, a negative bias voltage in the range of about -4.5V to -6.5V, for example, is applied to the gate electrode g, for example, in the range of about 4.5V to 6.5V. The positive bias voltage is applied to the source electrode s, and the ground electrode is applied to the drain electrode d. During such an erasing operation, the holes h move to the charge trapping film 330. Accordingly, the electrons stored in the charge trapping film are removed by holes or disappear. In this manner, the memory cell data is erased. Referring to FIG. 4B, during the erase operation, the gate electric field Eg is directed vertically upward, and the source / drain electric field Esd is directed from the source to the drain direction. Due to the presence of the recess in the region A, the electrons stored in the charge trap film 330 during the erasing process are annihilated and do not remain on the source side surface of the charge trap film 330 by the recess.

図5A〜図5Fは、本発明に従って、ソース及びドレーンの両側面上に電荷トラップ膜がリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第1の工程を示した断面図である。図5Aを参照して、トンネリング膜として第1の誘電膜325a、電荷トラップ膜として第2の誘電膜330a、そして遮蔽膜として第3の誘電膜335aが基板310上に順次に提供される。一実施形態で、第1の誘電膜325aは、例えばRT(Rapid Thermal)工程(Process)、CVD(Chemical Vapor Deposition)工程、ファーネス工程、又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約30Å〜50Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物又はシリコン酸窒化物を含む。第2の誘電膜330aは、CVD、LPCVD(Low−Pressure CVD)又は他の適当な蒸着又は成長工程を用いて約30Å〜100Åの厚さに形成された、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、又は高誘電率物質又はこれらの組合を含む。第3の誘電膜335aは例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって50Å〜150Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。ゲート電極形成に適した伝導性物質膜350aは、得られた構造物上にその後蒸着される。一実施形態で、伝導性物質膜350aは、ポリシリコン物質、金属物質又はこれらの組合を含む。伝導性物質膜350aの最上部は、正の不純物が注入されたポリシリコン−シリサイド膜を形成するため選択的に処理できる。伝導性物質膜350aは、例えばCVD又はLPCVDを用いて約80Å〜2000Å程度の深さに塗布できる。   5A to 5F are cross-sectional views illustrating a first process of forming a non-volatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention. FIG. Referring to FIG. 5A, a first dielectric film 325a as a tunneling film, a second dielectric film 330a as a charge trapping film, and a third dielectric film 335a as a shielding film are sequentially provided on the substrate 310. In an exemplary embodiment, the first dielectric layer 325a may be formed to have a thickness of about 30 to 50 mm, for example, by an RT (Rapid Thermal) process, a CVD (Chemical Vapor Deposition) process, a furnace process, or other suitable deposition or growth process. It includes silicon oxide or silicon oxynitride formed to a certain thickness. The second dielectric film 330a may be formed of silicon nitride, silicon oxynitride, having a thickness of about 30 to 100 mm using CVD, LPCVD (Low-Pressure CVD), or other suitable deposition or growth process. Or a high dielectric constant material or a combination thereof. The third dielectric film 335a includes silicon oxide formed to a thickness of about 50 to 150 mm by, for example, CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. A conductive material film 350a suitable for forming a gate electrode is then deposited on the resulting structure. In one embodiment, the conductive material film 350a includes a polysilicon material, a metal material, or a combination thereof. The uppermost portion of the conductive material film 350a can be selectively processed to form a polysilicon-silicide film implanted with positive impurities. The conductive material film 350a can be applied to a depth of about 80 to 2000 mm using, for example, CVD or LPCVD.

図5Bを参照すれば、得られた構造物は標準写真蝕刻技術を用いて順次にパターニングされてゲート電極350bと、遮蔽膜335bと、電荷トラップ膜330b及びトンネリング膜325bと、を形成する。   Referring to FIG. 5B, the resulting structure is sequentially patterned using a standard photolithography technique to form a gate electrode 350b, a shielding film 335b, a charge trapping film 330b, and a tunneling film 325b.

図5Cを参照すれば、得られた構造物上に選択的エッチング工程を遂行して電荷トラップ膜330bの外側部を選択的にエッチングする。一実施形態で、電荷トラップ膜330cがシリコン窒化物又はシリコン酸窒化物を含む場合には、燐酸酸化物(HPO)を含む湿式エッチング液がエッチング比を高めるために適当である。電荷トラップ膜330cのエッチングに次いで、電荷トラップ膜330cのエッジにリセスが形成され、トンネリング膜325bと遮蔽膜335bは、ゲート電極350bの幅と殆ど同一な幅で残る。 Referring to FIG. 5C, a selective etching process is performed on the obtained structure to selectively etch the outer portion of the charge trapping film 330b. In one embodiment, when the charge trapping film 330c includes silicon nitride or silicon oxynitride, a wet etching solution including phosphoric oxide (H 3 PO 4 ) is suitable for increasing the etching ratio. Following the etching of the charge trapping film 330c, a recess is formed at the edge of the charge trapping film 330c, and the tunneling film 325b and the shielding film 335b remain with almost the same width as the gate electrode 350b.

図5Dを参照すれば、得られた構造物上にイオン注入を遂行して、素子のソース/ドレーン領域の低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372を形成する。得られた低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372は、ゲート電極350bに自己整列される。自己整列された低濃度不純物ソース/ドレーン領域は、電荷トラップ膜330cの選択的エッチングに次いで形成でき、又は任意的に電荷トラップ膜330cの選択的エッチング以前に形成できる。ゲート絶縁膜360は、得られた構造物上にその後形成される。一実施形態で、ゲート絶縁膜360は、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約50Å〜100Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。電荷トラップ膜330cのリセスされた領域は、部分的に又は全体的に適用されたゲート絶縁膜360によって充填される。   Referring to FIG. 5D, ion implantation is performed on the obtained structure to form low concentration impurity source / drain regions 371 and 372 of the source / drain region of the device. The obtained low-concentration impurity source / drain regions 371 and 372 are self-aligned with the gate electrode 350b. The self-aligned low-concentration impurity source / drain region can be formed following selective etching of the charge trapping film 330c, or optionally can be formed prior to selective etching of the charge trapping film 330c. A gate insulating film 360 is then formed on the resulting structure. In one embodiment, the gate insulating layer 360 includes silicon oxide formed to a thickness of about 50 to 100 inches, for example, by CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. The recessed region of the charge trapping film 330c is filled with the gate insulating film 360 applied partially or entirely.

図5Eを参照すれば、側壁スペーサ380は、ゲート電極350bのソース及びドレーンの両側の側壁上に形成される。一実施形態で、シリコン窒化物膜は得られた構造物上に提供されるが、例えばCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって500Å〜700Åの厚さに形成される。その後、側壁スペーサ380を形成するために従来技術によってエッチバック工程が遂行される。   Referring to FIG. 5E, sidewall spacers 380 are formed on the sidewalls on both sides of the source and drain of the gate electrode 350b. In one embodiment, a silicon nitride film is provided on the resulting structure, but is formed to a thickness of 500 to 700 inches, for example, by CVD or other suitable deposition or growth process. Thereafter, an etch back process is performed according to a conventional technique to form the sidewall spacer 380.

図5Fを参照して、素子のソース/ドレーン領域の高濃度不純物ソース/ドレーン領域391,392を形成するために、得られた構造物上にイオン注入が遂行される。得られた高濃度不純物ソース/ドレーン領域391,392は側壁スペーサ380に自己整列される。低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372をチャネル領域内側へさらに拡散させるために、例えば約1000℃又はその以上の温度で数秒間RT工程を用いて、得られた構造物上に拡散工程を遂行することによって、ゲート電極350bは、低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372とオーバーラップされる。   Referring to FIG. 5F, ion implantation is performed on the resulting structure to form high concentration impurity source / drain regions 391 and 392 of the source / drain region of the device. The resulting high concentration impurity source / drain regions 391, 392 are self-aligned with the sidewall spacers 380. In order to further diffuse the low-concentration impurity source / drain regions 371 and 372 into the channel region, a diffusion process is performed on the obtained structure using, for example, an RT process at a temperature of about 1000 ° C. or higher for several seconds. Thus, the gate electrode 350b overlaps with the low concentration impurity source / drain regions 371 and 372.

不揮発性メモリ素子の第1の製造工程の結果、図2の素子が形成される。図2の得られた素子100は、リセスされた電荷トラップ膜を有する。前述したように、リセスは、ゲート電極350b及び低濃度不純物ソース領域371のオーバーラップされる領域上の電荷トラップ膜内にトラップされる電子量を最小化する。これは、すなわちプログラム及び消去過程におけるトランジスタのスレッショルド電圧を安定化させて、より信頼性のある動作を行う。例えば、リセスは頻繁なSONOSメモリ素子アクセス及び数多くの反復的プログラム及び消去動作にもかかわらず、電荷トラップ膜内に貯蔵されたデータ情報を読取り違えることを防ぐことができる。   As a result of the first manufacturing process of the nonvolatile memory element, the element of FIG. 2 is formed. The resulting device 100 of FIG. 2 has a recessed charge trapping film. As described above, the recess minimizes the amount of electrons trapped in the charge trapping film on the overlapping region of the gate electrode 350b and the low-concentration impurity source region 371. This stabilizes the transistor threshold voltage during the programming and erasing process, and makes the operation more reliable. For example, the recess can prevent misreading of data information stored in the charge trapping film despite frequent SONOS memory device accesses and numerous repetitive program and erase operations.

図6A〜図6Bは本発明に従って、SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するメモリ素子を形成する第2の工程を示す図面であり、電荷トラップ構造物がゲートのソース及びドレーン側面の一方の上にのみ、例えばゲートのソース側面上のみリセスされる。図6Aに示されたように、第2の工程は、電荷トラップ膜530cの選択的エッチング段階中、ドレーン側の電荷トラップ膜530cが選択的にエッチングされることを防止するためにフォトレジストパターン510cが構造物のドレーン側面に適用される反面、電荷トラップ膜530cが上で言及した方式でリセスを形成するため選択的にエッチングされることを除外しては第1の工程と実質的に同一である。電荷トラップ膜530cの選択的エッチングに次いで、図5D〜図5Fに示された段階を遂行して、電荷トラップ膜530cのソース側面上にのみ形成されたリセスがある電荷トラップ膜530cを有する図6Bに示された構造物を得る。図6の実施形態は、例えばソース及びドレーンが不純物注入濃度とプロファイルにおいて非対称になる場合のように、トランジスタのソース及びドレーンの間に非対称が存在する場合に特に適用できる。ソース及びドレーンの両側の側面上にある電荷トラップ膜内のリセスが許容される適用例では、図5A〜図5Fの実施形態による製造方法が好ましいが、そうした工程は図6Aに示された追加的なマスキング段階が不要であるためである。   6A-6B are diagrams illustrating a second process of forming a memory device having a SONOS type charge trap structure in accordance with the present invention, wherein the charge trap structure is on one of the gate source and drain sides. Only, for example, only on the source side of the gate is recessed. As shown in FIG. 6A, the second step is a photoresist pattern 510c to prevent the charge trap film 530c on the drain side from being selectively etched during the selective etching stage of the charge trap film 530c. Is applied to the drain side of the structure, but is substantially the same as the first step except that the charge trapping film 530c is selectively etched to form a recess in the manner mentioned above. is there. Following the selective etching of charge trap film 530c, the steps shown in FIGS. 5D-5F are performed to have charge trap film 530c with a recess formed only on the source side of charge trap film 530c. The structure shown in is obtained. The embodiment of FIG. 6 is particularly applicable when there is an asymmetry between the source and drain of the transistor, for example when the source and drain are asymmetric in impurity implantation concentration and profile. For applications where recesses in the charge trapping film on both sides of the source and drain are allowed, the fabrication method according to the embodiment of FIGS. 5A-5F is preferred, but such a process is an additional step shown in FIG. 6A. This is because an unnecessary masking step is unnecessary.

図7A〜図7Gは、本発明に従って量子点アレイ状に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成するための第3の工程を示した断面図であるが、電荷トラップ膜は例えばゲートのソース側面上である場合のようにゲートのソース及びドレーン側面の両側上にリセスされる。図7Aを参照すれば、基板310上にトンネリング膜として第1の誘電膜625a、電荷トラップ膜として量子点アレイ630a、そして遮蔽膜として第2の誘電膜635aが順次に提供される。一実施形態で、第1の誘電膜625aは、例えばRT工程、CVD工程、ファーネス工程又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約30Å〜50Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物、又はシリコン酸窒化物を含む。量子点アレイ630aは、一実施形態で、約500℃〜700℃範囲の温度でLPCVD又は他の適当な蒸着工程を用いてジクロロシラン(dichlorosilane)及び水素ガス(H)の混合物を用いて第1の誘電膜625aの上面に適用されるポリシリコン量子点アレイを含む。他の実施形態で、量子点アレイ630aは、前述したポリシリコン量子点アレイを窒化して形成されたシリコン窒化物量子点アレイを含む。一つの任意工程で、量子点は、それぞれの直径を縮めるため酸化される。第2の誘電膜635aは、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって約50Å〜150Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。ゲート電極を形成するのに適当な伝導性物質膜350aが得られた構造物上にその後蒸着される。一実施形態で、伝導性物質膜350aはポリシリコン物質、金属物質、又はこれらの組合せを含む。伝導性物質膜350aの最上部は正の不純物が注入されたポリシリコン−シリサイド膜を得るため任意に処理できる。伝導性物質膜350aは、例えばCVD、LPCVD工程を用いて80Å〜2000Å程度の厚さに適用される。 7A to 7G are cross-sectional views illustrating a third process for forming a nonvolatile memory device having a charge trap structure in a quantum dot array according to the present invention. Recessed on both sides of the gate source and drain sides as it is on the source sides. Referring to FIG. 7A, a first dielectric film 625a as a tunneling film, a quantum dot array 630a as a charge trapping film, and a second dielectric film 635a as a shielding film are sequentially provided on the substrate 310. In an exemplary embodiment, the first dielectric layer 625a may be a silicon oxide formed to a thickness of about 30 to 50 mm by, for example, an RT process, a CVD process, a furnace process, or other suitable deposition or growth process, or Contains silicon oxynitride. Quantum dot array 630a, in one embodiment, the use of a mixture of about 500 ° C. dichlorosilane with to 700 ° C. range temperature LPCVD or other suitable deposition process (dichlorosilane) and hydrogen gas (H 2) 1 including a polysilicon quantum dot array applied to the upper surface of one dielectric film 625a. In another embodiment, the quantum dot array 630a includes a silicon nitride quantum dot array formed by nitriding the polysilicon quantum dot array described above. In one optional step, quantum dots are oxidized to reduce their diameter. The second dielectric film 635a includes silicon oxide formed to a thickness of about 50 to 150 mm by, for example, CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. A conductive material film 350a suitable for forming a gate electrode is then deposited on the resulting structure. In one embodiment, the conductive material film 350a includes a polysilicon material, a metal material, or a combination thereof. The uppermost portion of the conductive material film 350a can be arbitrarily processed to obtain a polysilicon-silicide film into which positive impurities are implanted. The conductive material film 350a is applied to a thickness of about 80 to 2000 mm using, for example, a CVD or LPCVD process.

図7Bを参照して、得られる構造物は標準写真蝕刻技術を用いて順次にパターン化されてゲート電極350b、遮蔽膜635b、量子点アレイ630b及びトンネリング膜625bを形成する。   Referring to FIG. 7B, the resulting structure is sequentially patterned using standard photolithography techniques to form a gate electrode 350b, a shielding film 635b, a quantum dot array 630b, and a tunneling film 625b.

図7Cを参照して、得られた構造物上に選択的エッチング工程を遂行して、量子点アレイ状の電荷トラップ膜630bを含む電荷トラップ構造物620の外側部を選択的にエッチングする。一実施形態で、トンネリング膜625b及び遮蔽膜635bがシリコン酸化物又はシリコン酸窒化物を含む場合には、フッ化水素(HF)を含む湿式エッチング液がエッチング比を増加させるために適当である。電荷トラップ構造物620のエッチング後に電荷トラップ膜630c、トンネリング膜625c及び遮蔽膜635cを含む電荷トラップ構造物620のエッジにリセスが形成される。   Referring to FIG. 7C, a selective etching process is performed on the obtained structure to selectively etch an outer portion of the charge trap structure 620 including the charge trap film 630b in the quantum dot array form. In one embodiment, when the tunneling film 625b and the shielding film 635b include silicon oxide or silicon oxynitride, a wet etchant including hydrogen fluoride (HF) is suitable for increasing the etching ratio. After etching the charge trapping structure 620, a recess is formed at the edge of the charge trapping structure 620 including the charge trapping film 630c, the tunneling film 625c, and the shielding film 635c.

図7Dを参照すれば、素子のソース/ドレーン領域の低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372を形成するために、得られた構造物上にイオン注入が遂行される。得られる低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372は、ゲート電極350bに自己整列される。自己整列された低濃度不純物ソース/ドレーン領域は、電荷トラップ膜630cの選択的エッチングに次いで形成でき、又は任意に電荷トラップ膜630cを選択的にエッチングする以前に形成できる。ゲート絶縁膜360は、得られた構造物上にその後形成される。一実施形態で、ゲート絶縁膜360は、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約50Å〜100Å程度の厚さに形成されるシリコン酸化物を含む。電荷トラップ構造物620のリセス領域は、部分的に又は全体的に適用されたゲート絶縁膜360によって充填される。   Referring to FIG. 7D, ion implantation is performed on the resulting structure to form low concentration impurity source / drain regions 371 and 372 of the source / drain region of the device. The resulting low concentration impurity source / drain regions 371, 372 are self-aligned with the gate electrode 350b. The self-aligned low-concentration impurity source / drain region can be formed following selective etching of the charge trapping film 630c, or optionally can be formed prior to selective etching of the charge trapping film 630c. A gate insulating film 360 is then formed on the resulting structure. In one embodiment, the gate insulating layer 360 includes silicon oxide formed to a thickness of about 50-100 cm, for example, by CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. The recess region of the charge trap structure 620 is filled with a gate insulating film 360 that is applied partially or entirely.

図7Eを参照して、ゲート電極350bのソース及びドレーンの両側面上に側壁スペーサ380が形成される。一実施形態で、シリコン窒化膜は、例えばCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約500Å〜700Å程度の厚さに得られた構造物上に形成される。その後、側壁スペーサ380を形成するために従来技術によってエッチバック工程が遂行される。   Referring to FIG. 7E, sidewall spacers 380 are formed on both sides of the source and drain of gate electrode 350b. In one embodiment, the silicon nitride film is formed on a structure obtained to a thickness on the order of about 500 to 700 inches, for example, by CVD or other suitable deposition or growth process. Thereafter, an etch back process is performed according to a conventional technique to form the sidewall spacer 380.

図7Fを参照して、素子のソース/ドレーン領域の高濃度不純物ソース/ドレーン領域391,392を形成するために、得られた構造物上にイオン注入が遂行される。得られた高濃度不純物ソース/ドレーン領域391,392は側壁スペーサ380と自己整列される。   Referring to FIG. 7F, ion implantation is performed on the resulting structure to form high concentration impurity source / drain regions 391, 392 of the source / drain region of the device. The resulting high concentration impurity source / drain regions 391, 392 are self-aligned with the sidewall spacers 380.

図7Gを参照して低濃度不純物ソース/ドレーン領域をチャネル領域内側へさらに拡散させるために、例えば約1000℃又はそれ以上の温度で数秒間RT工程を用いて、得られた構造物上に拡散工程を遂行することによって、ゲート電極350bは低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372とオーバーラップされる。一実施形態で、低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372が延長されてこれらの内側エッジが電荷トラップ構造物620のリセスエッジとおおよそ整列される。こうした整列は、消去動作中に正孔移動によってトラップされた電子の消滅を確実にする。より小さく形成されたリセスは、電荷トラップ構造物620が低濃度不純物ソース/ドレーン領域371,372とオーバーラップされるようにでき、消去動作中に電子の完全消滅可能性を低くすることができる。より深く形成されたリセスは、正孔消滅が要求される電荷トラップ構造物620の相当部分の除去を招来できる。   Referring to FIG. 7G, to further diffuse the low concentration impurity source / drain region into the channel region, diffuse over the resulting structure using, for example, an RT process at a temperature of about 1000 ° C. or higher for several seconds. By performing the process, the gate electrode 350 b overlaps with the low concentration impurity source / drain regions 371 and 372. In one embodiment, the lightly doped source / drain regions 371, 372 are extended so that their inner edges are approximately aligned with the recessed edges of the charge trap structure 620. Such alignment ensures the annihilation of electrons trapped by hole transfer during the erase operation. The smaller recess can allow the charge trapping structure 620 to overlap the low concentration impurity source / drain regions 371, 372, reducing the possibility of complete annihilation of electrons during the erase operation. The recess formed deeper can lead to the removal of a substantial portion of the charge trap structure 620 that requires hole annihilation.

不揮発性メモリ素子の第3の製造工程の結果、得られた素子600は、リセスされた電荷トラップ膜を有し、上で言及した長所を提供する。   As a result of the third manufacturing process of the non-volatile memory device, the resulting device 600 has a recessed charge trapping film, providing the advantages mentioned above.

図8A,8Bは、本発明に従って、量子点アレイ状の電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子の形成のための第4の工程を示す断面図であるが、電荷トラップ構造物は、例えばゲートのソース側面上である場合のようにゲートのソース及びドレーン側面の一方の上でのみリセスされる。図8A,8Bは、SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するメモリ素子を形成する第4の工程を示す図面であり、電荷トラップ構造物がゲートのソース及びドレーン側面の一方の上にのみ、例えば本発明のようにゲートのソース側面上にのみリセスされる。第4の工程は、図8Aに示されたように、電荷トラップ構造物720の選択的エッチング段階中、電荷トラップ構造物720が選択的にエッチングされることを防止するために、フォトレジストパターン710が適用される反面、電荷トラップ構造物720が上で言及した方式でリセスを形成するために選択的にエッチングされることを除外しては第3の工程と実質的に同一である。電荷トラップ構造物720の選択的エッチングに次いで、図7D〜図7Gに示された段階を遂行して、電荷トラップ構造物720のソース側面上にのみ形成されたリセスがある電荷トラップ構造物720を有する図8Bに示された構造物を得る。図8Aの実施形態は、例えばソース及びドレーンが不純物注入濃度とプロファイルにおいて非対称になる場合のようにトランジスタのソース及びドレーンの間に非対称が存在する場合に特に適用できる。ソース及びドレーン両側面上にある電荷トラップ膜内のリセスが許容される適用例では、図7A〜図7Gの実施形態による製造方法が好ましいが、そうした工程は、図8Aに示された追加的なマスキング段階が不要であるためである。   8A and 8B are cross-sectional views illustrating a fourth process for forming a non-volatile memory device having a quantum dot array-like charge trap structure according to the present invention. Recessed only on one of the source and drain sides of the gate, as is the case on the source side. FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating a fourth step of forming a memory device having a SONOS type charge trapping structure, where the charge trapping structure is formed only on one of the gate source and drain side surfaces, for example, Recessed only on the source side of the gate as in the invention. The fourth step is a photoresist pattern 710 to prevent the charge trapping structure 720 from being selectively etched during the selective etching stage of the charge trapping structure 720, as shown in FIG. 8A. Is applied, but is substantially the same as the third step except that the charge trapping structure 720 is selectively etched to form a recess in the manner referred to above. Following the selective etching of the charge trapping structure 720, the steps shown in FIGS. 7D-7G are performed to form a charge trapping structure 720 with a recess formed only on the source side of the charge trapping structure 720. The structure shown in FIG. 8B is obtained. The embodiment of FIG. 8A is particularly applicable when there is an asymmetry between the source and drain of the transistor, such as when the source and drain are asymmetric in impurity implantation concentration and profile. For applications where recesses in the charge trapping film on both sides of the source and drain are acceptable, the fabrication method according to the embodiment of FIGS. 7A-7G is preferred, but such a process is the additional step shown in FIG. 8A. This is because the masking step is unnecessary.

図9A〜図9Dは、本発明に従って、ソース及びドレーン側面の一側に電荷トラップ膜がリセスされた局在化されたSONOSタイプ電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第5の工程を示した断面図である。図9Aを参照すれば、例えば上で言及した実施形態に該当する方式によって、トンネリング膜として第1の誘電膜825a、電荷トラップ膜として第2の誘電膜830a、及び遮蔽膜として第3の誘電膜835aが基板310上に順次に提供される。   9A to 9D illustrate a fifth step of forming a non-volatile memory device having a localized SONOS type charge trap structure with a recessed charge trap film on one side of the source and drain sides according to the present invention. It is sectional drawing which showed. Referring to FIG. 9A, a first dielectric film 825a as a tunneling film, a second dielectric film 830a as a charge trapping film, and a third dielectric film as a shielding film, for example, by a method corresponding to the embodiment mentioned above. 835a is sequentially provided on the substrate 310.

図9Bを参照して、得られる構造物は標準写真蝕刻技術を用いてパターン化されて遮蔽膜835b、電荷トラップ膜830b及びトンネリング膜825bを形成する。   Referring to FIG. 9B, the resulting structure is patterned using standard photolithography techniques to form a shielding film 835b, a charge trapping film 830b, and a tunneling film 825b.

図9Cを参照して、カップリング膜840を形成するための第4の誘電膜は、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約50Å〜100Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含んで得られる構造物上に提供される。ゲート電極を形成することに適当な伝導性物質膜が、得られた構造物上にその後蒸着され、伝導性物質膜と第4の誘電膜が既存の写真蝕刻工程を用いてパターン化されて基板310及び電荷トラップ構造物820上のカップリング膜840上にゲート電極850を形成する。一実施形態で、伝導性物質膜850は、ポリシリコン物質、金属物質又はこれらの組合せを含む。伝導性物質膜850の最上部は、正の不純物が注入されたポリシリコン−シリサイド膜を形成するため任意に処理できる。伝導性物質膜は、例えばCVD又はLPCVD工程を用いて約80Å〜2000Å程度の厚さに適用される。   Referring to FIG. 9C, the fourth dielectric film for forming the coupling film 840 is formed to a thickness of about 50 to 100 mm by, for example, CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. Provided on structures obtained with silicon oxide. A conductive material film suitable for forming a gate electrode is then deposited on the resulting structure, and the conductive material film and the fourth dielectric film are patterned using an existing photolithography process. A gate electrode 850 is formed on the coupling film 840 on the charge trap structure 820 and 310. In one embodiment, the conductive material film 850 includes a polysilicon material, a metal material, or a combination thereof. The uppermost portion of the conductive material film 850 can be arbitrarily processed to form a polysilicon-silicide film into which positive impurities are implanted. The conductive material film is applied to a thickness of about 80 to 2000 mm using, for example, a CVD or LPCVD process.

図9Dを参照して、得られた構造物上に選択的エッチング工程を遂行して電荷トラップ膜830bの露出された外側部を選択的にエッチングする。一実施形態で、電荷トラップ膜830bがシリコン窒化物、又はシリコン酸窒化物を含む場合には、燐酸酸化物(HPO)を含む湿式エッチング液がエッチング比を高めるために適当である。示されたように、電荷トラップ膜830cのエッチングに次いで、電荷トラップ膜830cの露出されたエッジにリセスが形成される。 Referring to FIG. 9D, a selective etching process is performed on the obtained structure to selectively etch the exposed outer portion of the charge trap film 830b. In one embodiment, when the charge trapping film 830b includes silicon nitride or silicon oxynitride, a wet etching solution including phosphoric acid oxide (H 3 PO 4 ) is suitable for increasing the etching ratio. As shown, a recess is formed at the exposed edge of the charge trapping film 830c following etching of the charge trapping film 830c.

得られた構造上にイオン注入が遂行されて、素子のソース/ドレーン領域の低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872を形成する。得られた低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872は、ゲート電極850と自己整列される。自己整列された低濃度不純物ソース/ドレーン領域は、電荷トラップ膜830cの選択的エッチングに次いで形成でき、又は任意に電荷トラップ膜830cを選択的にエッチングする以前に形成できる。ゲート絶縁膜360が、得られた構造物上にその後形成される。一実施形態で、ゲート絶縁膜360は、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約50Å〜100Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。電荷トラップ膜830cのリセスされた領域は部分的に又は全体的に適用されたゲート絶縁膜360によって充填される。   Ion implantation is performed on the resulting structure to form low concentration impurity source / drain regions 871, 872 of the source / drain regions of the device. The resulting low concentration impurity source / drain regions 871, 872 are self-aligned with the gate electrode 850. The self-aligned low-concentration impurity source / drain region can be formed following selective etching of the charge trapping film 830c, or optionally can be formed prior to selective etching of the charge trapping film 830c. A gate insulating film 360 is then formed on the resulting structure. In one embodiment, the gate insulating layer 360 includes silicon oxide formed to a thickness of about 50 to 100 inches, for example, by CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. The recessed region of the charge trapping film 830c is filled with the gate insulating film 360 applied partially or entirely.

側壁スペーサ380は、ゲート電極850のソース及びドレーンの両側の側壁上に形成される。一実施形態で、シリコン窒化物膜は、例えばCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約500Å〜700Åの厚さで、得られた構造物上に提供される。その後、側壁スペーサ380を形成するために従来技術によってエッチバック工程が遂行される。   The sidewall spacers 380 are formed on the sidewalls on both sides of the source and drain of the gate electrode 850. In one embodiment, a silicon nitride film is provided on the resulting structure at a thickness of about 500 to 700 inches, for example, by CVD or other suitable deposition or growth process. Thereafter, an etch back process is performed according to a conventional technique to form the sidewall spacer 380.

次に、得られた構造物上にイオン注入が遂行されて、素子のソース/ドレーン領域の高濃度不純物ソース/ドレーン領域891,892を形成する。得られた高濃度不純物ソース/ドレーン領域891,892は、側壁スペーサ380と自己整列される。低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872をチャネル領域内側へさらに拡散させるために、例えば約1000℃又はそれ以上の温度で数秒間RT工程を用いて、得られた構造物上に拡散工程を遂行することによって、ゲート電極850は低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872とオーバーラップされる。   Next, ion implantation is performed on the obtained structure to form high-concentration impurity source / drain regions 891 and 892 of the source / drain region of the device. The resulting high concentration impurity source / drain regions 891, 892 are self-aligned with the sidewall spacers 380. In order to further diffuse the low-concentration impurity source / drain regions 871 and 872 into the channel region, a diffusion process is performed on the resulting structure using, for example, an RT process at a temperature of about 1000 ° C. or higher for several seconds. As a result, the gate electrode 850 overlaps with the low concentration impurity source / drain regions 871 and 872.

不揮発性メモリ素子の第5の製造工程の結果、素子800はリセスされた電荷トラップ膜を有し、上で言及した長所を提供する。   As a result of the fifth manufacturing process of the non-volatile memory device, the device 800 has a recessed charge trapping film, providing the advantages mentioned above.

図10A〜10Dは、本発明に従って量子点アレイ状に局在化された電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子の形成のための第6の工程を示す断面図であるが、例えばゲートのソース側面上である場合のようにゲートのソース及びドレーン側面の一側上に電荷トラップ膜がリセスされる。図10Aを参照すれば、トンネリング膜として第1の誘電膜925a、電荷トラップ膜として量子点アレイ930a、そして遮蔽膜として第2の誘電膜935aが、例えば上で言及した実施形態に該当する方式で基板310上に提供される。   10A to 10D are cross-sectional views illustrating a sixth process for forming a nonvolatile memory device having a charge trap structure localized in a quantum dot array according to the present invention. The charge trap film is recessed on one side of the gate source and drain side as in the case of on the side. Referring to FIG. 10A, a first dielectric film 925a as a tunneling film, a quantum dot array 930a as a charge trapping film, and a second dielectric film 935a as a shielding film, for example, in a manner corresponding to the embodiment mentioned above. Provided on the substrate 310.

図10Bを参照して、得られる構造物は、遮蔽膜935b、電荷トラップ膜930b及びトンネリング膜925bを形成するため標準写真蝕刻技術を用いてパターニングされる。   Referring to FIG. 10B, the resulting structure is patterned using standard photolithography techniques to form a shielding film 935b, a charge trapping film 930b, and a tunneling film 925b.

図10Cを参照して、カップリング膜840を形成するための第3の誘電膜は、得られた構造物上に提供されるが、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって約50Å〜100Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。ゲート電極を形成するために適当な伝導性膜が、得られる構造物上にその後蒸着され、伝導性物質膜と第4の誘電膜が従来の写真蝕刻工程を用いてパターン化して基板310及び電荷トラップ膜920上のカップリング膜840上にゲート電極850を形成する。一実施形態で、伝導性物質膜850は、ポリシリコン物質、金属物質又はこれらの組合せを含む。伝導性物質膜850の最上部は正の不純物が注入されたポリシリコン−シリサイド膜を形成するため任意に処理できる。伝導性物質膜は、例えばCVD又はLPCVD工程を用いて約80Å〜2000Å程度の厚さに適用される。   Referring to FIG. 10C, a third dielectric film for forming the coupling film 840 is provided on the resulting structure, but is reduced by, for example, CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. It includes silicon oxide formed to a thickness of about 50 to 100 mm. A suitable conductive film for forming the gate electrode is then deposited on the resulting structure, and the conductive material film and the fourth dielectric film are patterned using a conventional photolithography process to form the substrate 310 and the charge. A gate electrode 850 is formed on the coupling film 840 on the trap film 920. In one embodiment, the conductive material film 850 includes a polysilicon material, a metal material, or a combination thereof. The uppermost portion of the conductive material film 850 can be arbitrarily processed to form a polysilicon-silicide film into which positive impurities are implanted. The conductive material film is applied to a thickness of about 80 to 2000 mm using, for example, a CVD or LPCVD process.

図10Dを参照して、得られた構造物上に選択的エッチング工程を遂行して電荷トラップ構造物920の露出された外部を選択的にエッチングする。一実施形態で、トンネリング膜925c及び遮蔽膜935cがシリコン酸化物又はシリコン酸窒化物を含む場合には、フッ化水素を含む湿式エッチング液がエッチング比を高めるために適当である。電荷トラップ構造物920のエッチングに次いで、電荷トラップ構造物920の露出されたエッジにリセスが形成される。   Referring to FIG. 10D, a selective etching process is performed on the resulting structure to selectively etch the exposed exterior of the charge trapping structure 920. In one embodiment, when the tunneling film 925c and the shielding film 935c include silicon oxide or silicon oxynitride, a wet etching solution including hydrogen fluoride is suitable for increasing the etching ratio. Following etching of the charge trapping structure 920, a recess is formed at the exposed edge of the charge trapping structure 920.

得られた構造上にイオン注入が遂行されて、素子のソース/ドレーン領域の低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872が形成される。得られた低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872はゲート電極850と自己整列される。自己整列された低濃度不純物ソース/ドレーン領域は、電荷トラップ膜930cの選択的エッチングに次いで形成でき、又は任意に電荷トラップ膜930cを選択的にエッチングする以前に形成できる。ゲート絶縁膜360が、得られる構造物上にその後形成される。一実施形態で、ゲート絶縁膜360は、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約50Å〜100Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。電荷トラップ構造物920のリセスされた領域は、部分的に又は全体的に適用されたゲート絶縁膜360によって充填される。   Ion implantation is performed on the resulting structure to form low concentration impurity source / drain regions 871, 872 of the source / drain regions of the device. The resulting low concentration impurity source / drain regions 871, 872 are self-aligned with the gate electrode 850. The self-aligned low-concentration impurity source / drain region can be formed following selective etching of the charge trapping film 930c, or optionally can be formed prior to selective etching of the charge trapping film 930c. A gate insulating film 360 is then formed on the resulting structure. In one embodiment, the gate insulating layer 360 includes silicon oxide formed to a thickness of about 50 to 100 inches, for example, by CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. The recessed region of the charge trap structure 920 is filled with a partially or fully applied gate insulating layer 360.

側壁スペーサ380は、ゲート電極850のソース及びドレーンの両側の側壁上に形成される。一実施形態で、シリコン窒化物膜は、例えばCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、500Å〜700Åの厚さに得られた構造物上に提供される。その後、側壁スペーサ380を形成するため従来技術によってエッチバック工程が遂行される。   The sidewall spacers 380 are formed on the sidewalls on both sides of the source and drain of the gate electrode 850. In one embodiment, the silicon nitride film is provided on a structure obtained to a thickness of 500 to 700 inches, for example, by CVD or other suitable deposition or growth process. Thereafter, an etch back process is performed according to a conventional technique to form the sidewall spacer 380.

得られた構造物上にイオン注入が遂行されて、素子のソース/ドレーン領域の高濃度不純物ソース/ドレーン領域891,892が形成される。得られた高濃度不純物ソース/ドレーン領域891,892は、側壁スペーサ380と自己整列される。低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872をチャネル領域内側へさらに拡散させるために、例えば約1000℃又はそれ以上の温度で数秒間RT工程を用いて、得られた構造物上に拡散工程を遂行することによって、ゲート電極850は、低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872とオーバーラップされる。一実施形態で、低濃度不純物ソース/ドレーン領域871,872が延長されて低濃度不純物領域871の内側エッジがおおよそ電荷トラップ構造物920のリセスされたエッジと整列される。   Ion implantation is performed on the obtained structure to form high-concentration impurity source / drain regions 891 and 892 in the source / drain regions of the device. The resulting high concentration impurity source / drain regions 891, 892 are self-aligned with the sidewall spacers 380. In order to further diffuse the low-concentration impurity source / drain regions 871 and 872 into the channel region, a diffusion process is performed on the resulting structure using, for example, an RT process at a temperature of about 1000 ° C. or higher for several seconds. As a result, the gate electrode 850 overlaps with the low concentration impurity source / drain regions 871 and 872. In one embodiment, the lightly doped source / drain regions 871 and 872 are extended so that the inner edge of the lightly doped region 871 is approximately aligned with the recessed edge of the charge trap structure 920.

不揮発性メモリ素子の第6の製造工程の結果、得られた素子900は、リセスされた電荷トラップ膜を有し、上で言及した長所を提供する。   As a result of the sixth manufacturing process of the non-volatile memory device, the resulting device 900 has a recessed charge trapping film, providing the advantages mentioned above.

図11A〜図11Fは、本発明に従って、SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第7の工程を示した断面図であるが、ソース及びドレーンの両側面上に電荷トラップ膜がリセスされる。   11A to 11F are cross-sectional views illustrating a seventh step of forming a halo type nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure according to the present invention, on both sides of a source and a drain. The charge trapping film is recessed.

図11Aを参照して、ゲート絶縁膜が基板上に形成される。一実施形態で、ゲート絶縁膜は、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約50Å〜100Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するために適当な伝導性物質膜が提供される。一実施形態で、伝導性物質膜は、ポリシリコン物質、シリコン−ゲルマニウムを主成分とする物質、ゲルマニウムを主成分とする物質又はこれらの組合せを含む。伝導性物質膜の最上部は、正の不純物が注入されたポリシリコン−シリサイド膜を形成するように任意に処理できる。伝導性物質膜は、例えばCVD、LPCVD工程を用いて80Å〜2000Å程度の厚さに適用される。ゲート絶縁膜及び伝導性物質膜は従来の写真蝕刻工程を用いてパターニングしてゲート絶縁膜1015及び主ゲート電極1018を形成する。   Referring to FIG. 11A, a gate insulating film is formed on the substrate. In one embodiment, the gate insulating layer includes silicon oxide formed to a thickness of about 50-100 cm, for example, by CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. A conductive material film suitable for forming a gate electrode on the gate insulating film is provided. In one embodiment, the conductive material film includes a polysilicon material, a silicon-germanium-based material, a germanium-based material, or a combination thereof. The uppermost portion of the conductive material film can be arbitrarily treated to form a polysilicon-silicide film implanted with positive impurities. The conductive material film is applied to a thickness of about 80 to 2000 mm using, for example, a CVD or LPCVD process. The gate insulating film and the conductive material film are patterned using a conventional photolithography process to form a gate insulating film 1015 and a main gate electrode 1018.

得られた構造物上にイオン注入が遂行されて、素子のソース/ドレーン領域の低濃度不純物ソース/ドレーン領域1071,1072が形成される。得られた低濃度不純物ソース/ドレーン領域1071,1072は、主ゲート電極1018と自己整列される。低濃度不純物ソース/ドレーン領域1071,1072をチャネル領域内側へさらに拡散させるために、例えば約1000℃又はそれ以上の温度で数秒間RT工程を用いて、得られた構造物上に拡散工程を遂行することによって、主ゲート電極1018は、低濃度不純物ソース/ドレーン領域1071,1072とオーバーラップされる。   Ion implantation is performed on the obtained structure to form low-concentration impurity source / drain regions 1071 and 1072 in the source / drain regions of the device. The obtained low-concentration impurity source / drain regions 1071 and 1072 are self-aligned with the main gate electrode 1018. In order to further diffuse the low-concentration impurity source / drain regions 1071 and 1072 to the inside of the channel region, a diffusion process is performed on the obtained structure using, for example, an RT process at a temperature of about 1000 ° C. or higher for several seconds. As a result, the main gate electrode 1018 overlaps with the low-concentration impurity source / drain regions 1071 and 1072.

図11Bを参照して、トンネリング膜として第1の誘電膜1025a、電荷トラップ膜として第2の誘電膜1030a、そして遮蔽膜として第3の誘電膜1035aが、例えば図5Aを参考して前述した実施形態に該当する方式で、主ゲート電極1018と基板310上に順次に提供される。図11Cを参照して、伝導性の側壁スペーサ1050は、主ゲート電極1018のソース及びドレーンの両側壁上に形成される。一実施形態で、伝導性スペーサを形成するために、例えばポリシリコン物質、シリコン−ゲルマニウムを主成分とする物質、ゲルマニウムを主成分とする物質又はこれらの組合せを含む伝導性物質膜が、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって約500Å〜700Å程度の厚さに得られた構造物上に提供される。その後、従来技術によってエッチバック工程が遂行されて伝導性の側壁スペーサ1050を形成するが、これらは素子の側面ゲート電極の機能を提供する。   Referring to FIG. 11B, the first dielectric film 1025a as the tunneling film, the second dielectric film 1030a as the charge trapping film, and the third dielectric film 1035a as the shielding film, for example, as described above with reference to FIG. 5A. It is sequentially provided on the main gate electrode 1018 and the substrate 310 in a manner corresponding to the embodiment. Referring to FIG. 11C, conductive sidewall spacers 1050 are formed on both side walls of the source and drain of the main gate electrode 1018. In one embodiment, a conductive material film comprising, for example, a polysilicon material, a silicon-germanium-based material, a germanium-based material, or a combination thereof is formed, for example, by CVD to form a conductive spacer. , Provided by a LPCVD or other suitable deposition or growth process on a structure obtained to a thickness on the order of about 500-700 mm. Thereafter, an etch back process is performed according to a conventional technique to form a conductive side wall spacer 1050, which provides a function of a side gate electrode of the device.

図11Dを参照して、第1、第2及び第3の誘電膜1025a,1030a,1035aの露出された部分がエッチングされて、主ゲート電極1018の各側面上にトンネリング膜1025b、電荷トラップ膜1030b及び遮蔽膜1035bを形成する。   Referring to FIG. 11D, exposed portions of the first, second, and third dielectric films 1025a, 1030a, and 1035a are etched to form a tunneling film 1025b and a charge trapping film 1030b on each side surface of the main gate electrode 1018. Then, a shielding film 1035b is formed.

図11Eを参照して、得られた構造物上に選択的エッチング工程を遂行して電荷トラップ膜1030bの露出された外部を選択的にエッチングする。一実施形態で、電荷トラップ膜がシリコン窒化物、又はシリコン酸窒化物を含む場合には、燐酸酸化物(HPO)を含む湿式エッチング液がエッチング比を高めるために適当である。電荷トラップ膜1030cのエッチングに次いで、電荷トラップ膜1030cのエッジにリセスが形成される。 Referring to FIG. 11E, a selective etching process is performed on the obtained structure to selectively etch the exposed outside of the charge trapping film 1030b. In one embodiment, when the charge trapping film includes silicon nitride or silicon oxynitride, a wet etchant including phosphoric oxide (H 3 PO 4 ) is suitable for increasing the etching ratio. Following the etching of the charge trapping film 1030c, a recess is formed at the edge of the charge trapping film 1030c.

図11Fを参照して、素子の高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092を形成するために得られた構造物上にイオン注入が成される。得られる高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092は、側面ゲート電極1050と自己整列される。高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092を形成するためのイオン注入は、電荷トラップ膜1030cの選択的エッチングに次いで形成でき、又は任意に電荷トラップ膜1030cを選択的にエッチングする以前に形成できる。低濃度不純物ソース/ドレーン領域1071,1072及び高濃度不純物領域1091,1092をチャネル領域内側へさらに拡散させるために、例えば約1000℃又はそれ以上の温度で数秒間RT工程を用いて、得られた構造物上に拡散工程を遂行することによって、ゲート電極1050は、高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092とオーバーラップされる。   Referring to FIG. 11F, ion implantation is performed on the structure obtained to form the high concentration impurity source / drain regions 1091 and 1092 of the device. The resulting high concentration impurity source / drain regions 1091, 1092 are self-aligned with the side gate electrode 1050. Ion implantation to form the high concentration impurity source / drain regions 1091 and 1092 can be formed subsequent to the selective etching of the charge trapping film 1030c, or optionally before the selective etching of the charge trapping film 1030c. In order to further diffuse the low-concentration impurity source / drain regions 1071, 1072 and the high-concentration impurity regions 1091, 1092 to the inside of the channel region, it was obtained using, for example, an RT process at a temperature of about 1000 ° C. or higher for several seconds. By performing a diffusion process on the structure, the gate electrode 1050 is overlapped with the high concentration impurity source / drain regions 1091 and 1092.

不揮発性メモリ素子製造のための第7の工程の結果、得られたハロータイプの素子1000は、リセスされた電荷トラップ膜を有し、上で言及した長所を提供する。   As a result of the seventh step for fabricating the non-volatile memory device, the resulting halo type device 1000 has a recessed charge trapping film, providing the advantages mentioned above.

図12A〜図12Fは、本発明に従って量子点アレイ状の電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第8の工程を示した断面図であって、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面上にリセスされる。   12A to 12F are cross-sectional views illustrating an eighth step of forming a halo type non-volatile memory device having a charge trap structure in the form of a quantum dot array according to the present invention. Recessed on both sides of the drain.

図12Aを参照してゲート絶縁膜が基板上に形成される。一実施形態でゲート絶縁膜は、例えばCVD、LPCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約50Å〜100Å程度の厚さに形成されたシリコン酸化物を含む。ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するために適当な伝導性物質膜が提供される。一実施形態で、伝導性物質膜は、ポリシリコン物質、シリコン−ゲルマニウムを主成分とする物質、ゲルマニウムを主成分とする物質又はこれらの組合せを含む。伝導性物質膜は、例えばCVD、LPCVD工程を用いて、約80Å〜2000Å程度の厚さに適用される。ゲート絶縁膜及び伝導性物質膜は、ゲート誘電膜1015及び主ゲート電極1018を形成するため従来の写真蝕刻技術を用いてパターン化する。   Referring to FIG. 12A, a gate insulating film is formed on the substrate. In one embodiment, the gate insulating layer includes silicon oxide formed to a thickness of about 50-100 cm, for example, by CVD, LPCVD, or other suitable deposition or growth process. A conductive material film suitable for forming a gate electrode on the gate insulating film is provided. In one embodiment, the conductive material film includes a polysilicon material, a silicon-germanium-based material, a germanium-based material, or a combination thereof. The conductive material film is applied to a thickness of about 80 to 2000 mm using, for example, a CVD or LPCVD process. The gate insulating film and the conductive material film are patterned using a conventional photolithography technique to form a gate dielectric film 1015 and a main gate electrode 1018.

素子のソース/ドレーン領域の低濃度不純物ソース/ドレーン領域1071,1072を形成するために、得られた構造物上にイオン注入が遂行される。低濃度不純物ドレーン/ソース領域1071,1072は主ゲート電極1018に自己整列される。   In order to form the low concentration impurity source / drain regions 1071 and 1072 in the source / drain region of the device, ion implantation is performed on the obtained structure. The low concentration impurity drain / source regions 1071 and 1072 are self-aligned with the main gate electrode 1018.

図12Bを参照して、例えば図7Aを参照して上で言及した方式に、トンネリング膜である第1の誘電膜1125a、量子点アレイ1130aの形態の電荷トラップ膜及び遮蔽膜である第3の誘電膜1135aが主ゲート電極1018及び基板310上に提供される。   Referring to FIG. 12B, the first dielectric film 1125a, which is a tunneling film, a charge trap film in the form of a quantum dot array 1130a, and a third film, which is a shielding film, are added to the method described above with reference to FIG. 7A, for example. A dielectric film 1135 a is provided on the main gate electrode 1018 and the substrate 310.

図12Cを参照して、伝導性の側壁スペーサ1050は、主ゲート電極1018のソース及びドレーンの側壁の両側上に形成される。伝導性スペーサを形成するための一実施形態で、例えばポリシリコン、シリコン−ゲルマニウムを主成分とする物質、ゲルマニウムを主成分とする物質又はこれらの組合せを含む伝導性物質膜は、例えばCVD又は他の適当な蒸着又は成長工程によって、約500Å〜700Åの厚さに得られた構造物上に提供される。その後、従来技術によって、エッチバック工程が遂行されて側壁スペーサ1050を形成し、これらは素子の側面ゲート電極の機能を提供する。   Referring to FIG. 12C, conductive sidewall spacers 1050 are formed on both sides of the source and drain sidewalls of main gate electrode 1018. In one embodiment for forming a conductive spacer, a conductive material film including, for example, polysilicon, a silicon-germanium-based material, a germanium-based material, or a combination thereof may be, for example, CVD or other. Is provided on a structure obtained to a thickness of about 500 to 700 mm. Thereafter, an etch-back process is performed by conventional techniques to form sidewall spacers 1050, which provide the function of the side gate electrodes of the device.

図12Dを参照して、第1の誘電膜1125a、量子点アレイ1130a及び第2の誘電膜1135aの露出された部分がエッチングされて、主ゲート電極1018の各側面上にトンネリング膜1125b、電荷トラップ膜1130b及び遮蔽膜1135bを含む電荷トラップ構造物1120を形成する。   Referring to FIG. 12D, exposed portions of the first dielectric film 1125a, the quantum dot array 1130a, and the second dielectric film 1135a are etched to form a tunneling film 1125b and a charge trap on each side surface of the main gate electrode 1018. A charge trap structure 1120 including a film 1130b and a shielding film 1135b is formed.

図12Eを参照して、例えば図7Cと共に上で言及した工程によって、得られた構造物上に選択的エッチング工程が遂行されて、電荷トラップ構造物1120の露出された外部が選択的にエッチングされる。電荷トラップ構造物1120のエッチングに次いで、電荷トラップ構造物1120のエッジにリセスが形成される。   Referring to FIG. 12E, a selective etching process is performed on the resulting structure, for example by the process mentioned above in conjunction with FIG. 7C, so that the exposed exterior of the charge trapping structure 1120 is selectively etched. The Following etching of the charge trapping structure 1120, a recess is formed at the edge of the charge trapping structure 1120.

図12Fを参照して、得られた構造物上にイオン注入が遂行されて、素子の高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092が形成される。得られた高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092は、側面ゲート電極1050と自己整列される。自己整列された高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092は、電荷トラップ構造物1120の選択的エッチングに次いで形成でき、又は任意に電荷トラップ構造物1120を選択的にエッチングする以前に形成できる。低濃度不純物ソース/ドレーン領域1071,1072及び/又は高濃度不純物ソース/ドレーン構造物1091,1092をチャネル領域内側へさらに拡散させるために、例えば約1000℃又はそれ以上の温度で数秒間RT工程を用いて、得られた構造物上に拡散工程を遂行することによって、側面ゲート電極1050は、高濃度不純物ソース/ドレーン領域1091,1092とオーバーラップされる。不揮発性メモリ素子の製造のための第8の工程の結果、得られる素子1100は、リセスされた電荷トラップ膜を有し、上で言及した長所を提供する。   Referring to FIG. 12F, ion implantation is performed on the obtained structure to form high concentration impurity source / drain regions 1091 and 1092 of the device. The resulting high concentration impurity source / drain regions 1091 and 1092 are self-aligned with the side gate electrode 1050. Self-aligned heavily doped source / drain regions 1091 and 1092 can be formed following selective etching of the charge trapping structure 1120, or optionally prior to selective etching of the charge trapping structure 1120. In order to further diffuse the low-concentration impurity source / drain regions 1071 and 1072 and / or the high-concentration impurity source / drain structures 1091 and 1092 into the channel region, an RT process is performed for several seconds at a temperature of about 1000 ° C. or higher, for example. The side gate electrode 1050 is overlapped with the high-concentration impurity source / drain regions 1091 and 1092 by performing a diffusion process on the obtained structure. As a result of the eighth step for the manufacture of the non-volatile memory device, the resulting device 1100 has a recessed charge trapping film, providing the advantages mentioned above.

以上、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施されうることを理解することができる。したがって、上述した好適な実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではないと理解されるべきである。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, those skilled in the art will recognize other specific forms without changing the technical idea and essential features of the present invention. It can be understood that it can be implemented. Accordingly, the preferred embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive.

本発明の不揮発性メモリ素子及びその製造方法は、多様な電子機器のメモリ素子に適用されうる。   The nonvolatile memory device and the manufacturing method thereof of the present invention can be applied to memory devices of various electronic devices.

SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する従来の不揮発性メモリ素子を示した断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a conventional nonvolatile memory device having a SONOS type charge trapping structure. 本発明に従う電荷トラップ膜がリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を示した断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film according to the present invention is recessed; FIG. 本発明に従って、プログラム動作過程における、電荷トラップ膜がリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を示した断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure with a recessed charge trap film in a program operation process according to the present invention; 図3Aの素子において、プログラム動作中に現れる電界の方向を示した図面である。3B is a diagram illustrating the direction of an electric field that appears during a program operation in the device of FIG. 3A. 本発明に従って、消去動作過程における、電荷トラップ膜がリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure with a recessed charge trap film in an erase operation process according to the present invention. 図4Aの素子において、消去動作中に現れる電界の方向を示した図面である。4B is a diagram showing the direction of an electric field appearing during an erase operation in the device of FIG. 4A. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第1の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a first process of forming a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a gate source and a drain according to the present invention. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第1の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a first process of forming a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a gate source and a drain according to the present invention. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第1の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a first process of forming a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a gate source and a drain according to the present invention. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第1の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a first process of forming a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a gate source and a drain according to the present invention. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第1の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a first process of forming a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a gate source and a drain according to the present invention. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第1の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a first process of forming a nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a gate source and a drain according to the present invention. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーン側面のうちいずれか一つでリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第2の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a second process of forming a non-volatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trapping film is recessed at any one of a gate source and a drain side according to the present invention. It is. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーン側面のうちいずれか一つでリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第2の工程を示した断面図である。4 is a cross-sectional view illustrating a second process of forming a non-volatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trapping film is recessed at any one of a gate source and a drain side according to the present invention. It is. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面上でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第3の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film is recessed on both sides of the gate source and drain to show a third step of forming a non-volatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面上でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第3の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film is recessed on both sides of the gate source and drain to show a third step of forming a non-volatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面上でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第3の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film is recessed on both sides of the gate source and drain to show a third step of forming a non-volatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面上でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第3の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film is recessed on both sides of the gate source and drain to show a third step of forming a non-volatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面上でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第3の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film is recessed on both sides of the gate source and drain to show a third step of forming a non-volatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面上でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第3の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film is recessed on both sides of the gate source and drain to show a third step of forming a non-volatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの両側面上でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第3の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film is recessed on both sides of the gate source and drain to show a third step of forming a non-volatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. FIG. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの側面のうちいずれか一つでリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第4の工程を示した断面図である。According to the present invention, the charge trapping film is recessed at any one of the gate source and drain side surfaces to form a nonvolatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. It is sectional drawing which showed. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの側面のうちいずれか一つでリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第4の工程を示した断面図である。According to the present invention, the charge trapping film is recessed at any one of the gate source and drain side surfaces to form a nonvolatile memory device having a charge trapping structure in the form of a quantum dot array. It is sectional drawing which showed. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの側面のうちいずれか一つでリセスされた局在化SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第5の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, the charge trapping film comprises a fifth step of forming a non-volatile memory device having a localized SONOS type charge trap structure recessed at one of the gate source and drain sides. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの側面のうちいずれか一つにリセスされた局在化SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第5の工程を示した断面図である。According to the present invention, the charge trapping film includes a fifth step of forming a non-volatile memory device having a localized SONOS type charge trap structure recessed in one of the gate source and drain side surfaces. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの側面のうちいずれか一つにリセスされた局在化SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第5の工程を示した断面図である。According to the present invention, the charge trapping film includes a fifth step of forming a non-volatile memory device having a localized SONOS type charge trap structure recessed in one of the gate source and drain side surfaces. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜は、ゲートのソース及びドレーンの側面のうちいずれか一つにリセスされた局在化SONOSタイプの電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第5の工程を示した断面図である。According to the present invention, the charge trapping film includes a fifth step of forming a non-volatile memory device having a localized SONOS type charge trap structure recessed in one of the gate source and drain side surfaces. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーン側面のうちいずれか一つでリセスされ、量子点アレイの形態内に局在化電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第6の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, a sixth step of forming a non-volatile memory device having a localized charge trap structure in the form of a quantum dot array, wherein the charge trap film is recessed at one of the source and drain side surfaces. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーン側面のうちいずれか一つにリセスされ、量子点アレイの形態内に局在化電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第6の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, a sixth step of forming a non-volatile memory device having a localized charge trap structure in the form of a quantum dot array, wherein the charge trap film is recessed in one of the source and drain side surfaces. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーン側面のうちいずれか一つにリセスされ、量子点アレイの形態内に局在化電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第6の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, a sixth step of forming a non-volatile memory device having a localized charge trap structure in the form of a quantum dot array, wherein the charge trap film is recessed in one of the source and drain side surfaces. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーン側面のうちいずれか一つにリセスされ、量子点アレイの形態内に局在化電荷トラップ構造物を有する不揮発性メモリ素子を形成する第6の工程を示した断面図である。In accordance with the present invention, a sixth step of forming a non-volatile memory device having a localized charge trap structure in the form of a quantum dot array, wherein the charge trap film is recessed in one of the source and drain side surfaces. It is sectional drawing shown. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第7の工程を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a seventh step of forming a halo type nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention; 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第7の工程を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a seventh step of forming a halo type nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention; 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第7の工程を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a seventh step of forming a halo type nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention; 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第7の工程を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a seventh step of forming a halo type nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention; 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第7の工程を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a seventh step of forming a halo type nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention; 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされたSONOSタイプの電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第7の工程を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a seventh step of forming a halo type nonvolatile memory device having a SONOS type charge trap structure in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention; 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第8の工程を示した断面図である。8 is a cross-sectional view illustrating an eighth step of forming a halo type nonvolatile memory device having a charge trap structure in the form of a quantum dot array in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention. It is. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第8の工程を示した断面図である。8 is a cross-sectional view illustrating an eighth step of forming a halo type nonvolatile memory device having a charge trap structure in the form of a quantum dot array in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention. It is. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第8の工程を示した断面図である。8 is a cross-sectional view illustrating an eighth step of forming a halo type nonvolatile memory device having a charge trap structure in the form of a quantum dot array in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention. It is. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第8の工程を示した断面図である。8 is a cross-sectional view illustrating an eighth step of forming a halo type nonvolatile memory device having a charge trap structure in the form of a quantum dot array in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention. It is. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第8の工程を示した断面図である。8 is a cross-sectional view illustrating an eighth step of forming a halo type nonvolatile memory device having a charge trap structure in the form of a quantum dot array in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention. It is. 本発明に従って、電荷トラップ膜がソース及びドレーンの両側面でリセスされ、量子点アレイの形態内に電荷トラップ構造物を有するハロータイプの不揮発性メモリ素子を形成する第8の工程を示した断面図である。8 is a cross-sectional view illustrating an eighth step of forming a halo type nonvolatile memory device having a charge trap structure in the form of a quantum dot array in which a charge trap film is recessed on both sides of a source and a drain according to the present invention. It is.

符号の説明Explanation of symbols

100,500,600,700,800,900,1000,1100 不揮発性メモリ素子
102,310 基板
320,520,620,720,820,920,1020,1120 電荷トラップ構造物
325 トンネリング層
330 電荷トラップ層
335 遮蔽層
350 ゲート電極
360 絶縁膜
371 低濃度不純物領域
380 スペーサ
392 高濃度不純物領域
510 フォトレジストパターン
100, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 Non-volatile memory element 102, 310 Substrate 320, 520, 620, 720, 820, 920, 1020, 1120 Charge trap structure 325 Tunneling layer 330 Charge trap layer 335 Shielding layer 350 Gate electrode 360 Insulating film 371 Low concentration impurity region 380 Spacer 392 High concentration impurity region 510 Photoresist pattern

Claims (14)

半導体基板と、
前記基板の上層部内に空間上分離されて設けられるソース領域とドレーン領域と、
前記ソース領域と前記ドレーン領域との間の前記基板上の電荷トラップ構造物、および
前記電荷トラップ構造物上のゲート電極
を含み、
前記電荷トラップ構造物は、前記半導体基板と前記ゲート電極との間に形成されており、かつ前記半導体基板の厚み方向に積層されたトンネリング膜としての第1の誘電膜、電荷トラップ膜としての第2の誘電膜、及び遮蔽膜としての第3の誘電膜を含み、
前記ゲート電極及び前記ソース領域と前記ドレーン領域のうち少なくともいずれか一つの一部との間の前記電荷トラップ構造物の前記第2の誘電膜内に選択的にリセスが存在し、
前記リセスが存在する前記第2の誘電膜のエッジは、前記ソース領域及び前記ドレーン領域のエッジと整合していることを特徴とする不揮発性メモリ素子。
A semiconductor substrate;
A source region and a drain region that are provided in space in the upper layer portion of the substrate;
A charge trap structure on the substrate between the source region and the drain region, and a gate electrode on the charge trap structure,
The charge trapping structure, the semiconductor substrate and is formed between the gate electrode and the first dielectric film as a tunneling film laminated in the thickness direction of the semiconductor substrate, as electric load trap film Including a second dielectric film and a third dielectric film as a shielding film ;
A recess selectively exists in the second dielectric film of the charge trapping structure between at least one of the gate electrode and the source region and the drain region ;
The edge of the second dielectric film, the nonvolatile memory element characterized that you have aligned with the edge of the source region and the drain region where the recess exists.
前記ソースとドレーン領域のうち少なくとも一つの内側エッジが前記電荷トラップ構造物の外側エッジと実質的に整列されることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。   The non-volatile memory device of claim 1, wherein at least one inner edge of the source and drain regions is substantially aligned with an outer edge of the charge trapping structure. 前記リセスが前記電荷トラップ構造物のソース領域側面にあることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。   The nonvolatile memory device of claim 1, wherein the recess is on a side surface of the source region of the charge trapping structure. 前記リセスが前記電荷トラップ構造物のソース領域側面及びドレーン領域側面の両側面にあることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。   The nonvolatile memory device of claim 1, wherein the recess is on both sides of a source region side surface and a drain region side surface of the charge trapping structure. 前記リセス内に誘電物質をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。   The nonvolatile memory device of claim 1, further comprising a dielectric material in the recess. 前記電荷トラップ構造物は、シリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含む前記第1の誘電膜と、
前記第1の誘電膜上に形成され、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物及び高誘電率物質より成ったグループから選択された物質を含む前記第2の誘電膜、および
前記第2の誘電膜上に形成され、シリコン酸化物を含む前記第3の誘電膜を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
The charge trapping structure includes the first dielectric film including a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride;
A second dielectric film formed on the first dielectric film and including a material selected from the group consisting of silicon nitride, silicon oxynitride, and a high dielectric constant material; and the second dielectric film. The nonvolatile memory device according to claim 1, further comprising: the third dielectric film including silicon oxide.
前記電荷トラップ構造物が、シリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含む前記第1の誘電膜と、
前記第1の誘電膜上に形成され、ポリシリコン量子点及びシリコン窒化物量子点より成ったグループから選択されたタイプの量子点を含む量子点アレイ、及び前記量子点アレイ上にシリコン酸化物を含む前記第2の誘電膜と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
The first dielectric film, wherein the charge trapping structure includes a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride;
A quantum dot array formed on the first dielectric film and including a quantum dot of a type selected from the group consisting of polysilicon quantum dots and silicon nitride quantum dots; and a silicon oxide on the quantum dot array. Including the second dielectric film;
The nonvolatile memory device according to claim 1, comprising:
前記電荷トラップ構造物は、前記ソース領域から前記ソース領域及び前記ドレーン領域の間の中間領域へ延長され、
前記中間領域内の前記電荷トラップ構造物から前記ドレーン領域へ延長された前記基板上のゲート誘電膜をさらに含み、
前記ゲート電極が前記電荷トラップ構造物及び前記ゲート誘電膜上にあることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
The charge trapping structure extends from the source region to an intermediate region between the source region and the drain region,
A gate dielectric on the substrate extending from the charge trapping structure in the intermediate region to the drain region;
The nonvolatile memory device of claim 1, wherein the gate electrode is on the charge trapping structure and the gate dielectric film.
前記電荷トラップ構造物は、第1の電荷トラップ構造物を含み、
前記ゲート電極は、第1の補助ゲート電極を含み、
前記ソース領域と前記ドレーン領域との間の前記基板上の主ゲート誘電膜と、
前記主ゲート誘電膜上にある主ゲート電極と、
前記ソース領域及び前記主ゲート電極の間の前記基板上にある前記第1の電荷トラップ構造物と、
前記第1の電荷トラップ構造物上にあり、前記第1の補助ゲート電極と前記ソース領域の一部との間にある前記第1の電荷トラップ構造物内に第1のリセスが存在する前記第1の補助ゲート電極と、
前記ドレーン領域と前記主ゲート電極との間にある前記基板上の第2の電荷トラップ構造物、および
前記第2の電荷トラップ構造物上にあり、前記第2の補助ゲート電極及び前記ドレーン領域の一部の間の前記第2の電荷トラップ構造物内に第2のリセスが存在する第2の補助ゲート電極、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
The charge trapping structure includes a first charge trapping structure;
The gate electrode includes a first auxiliary gate electrode;
A main gate dielectric on the substrate between the source region and the drain region;
A main gate electrode on the main gate dielectric film;
The first charge trapping structure on the substrate between the source region and the main gate electrode;
The first recess is present in the first charge trapping structure on the first charge trapping structure and between the first auxiliary gate electrode and a portion of the source region. 1 auxiliary gate electrode;
A second charge trapping structure on the substrate between the drain region and the main gate electrode, and on the second charge trapping structure, wherein the second auxiliary gate electrode and the drain region A second auxiliary gate electrode having a second recess in the second charge trapping structure between a portion thereof;
The nonvolatile memory device according to claim 1, further comprising:
半導体基板と、
前記基板の上層部内に空間上分離されて設けられるソース領域およびドレーン領域と、
前記ソース領域と前記ドレーン領域との間の前記基板上にある主ゲート誘電膜と、
前記主ゲート誘電膜上にある主ゲート電極と、
前記ソース領域と前記主ゲート電極との間の前記基板上の第1の電荷トラップ構造物と、
前記第1の電荷トラップ構造物上に存在する第1の補助ゲート電極であって、前記第1の補助ゲート電極と前記ソース領域の一部との間にある前記第1の電荷トラップ構造物内に第1のリセスが存在する前記第1の補助ゲート電極と、
前記ドレーン領域と前記主ゲート電極との間にある前記基板上の第2の電荷トラップ構造物、および
前記第2の電荷トラップ構造物上に存在する第2の補助ゲート電極であって、前記第2の補助ゲート電極と前記ドレーン領域の一部との間にある前記第2の電荷トラップ構造物内に第2のリセスが存在する前記第2の補助ゲート電極、
を含み、
前記第1及び第2電荷トラップ構造物は、前記半導体基板と前記主ゲート電極との間に形成されており、かつ前記半導体基板の厚み方向に積層されたトンネリング膜としての第1の誘電膜、電荷トラップ膜としての第2の誘電膜、及び遮蔽膜としての第3の誘電膜を含み、
前記第1及び第2のリセスがそれぞれ前記第1及び第2の電荷トラップ構造物の前記第2の誘電膜内に選択的に形成され
前記第1及び第2のリセスが存在する前記第1及び第2の電荷トラップ構造物の前記第2の誘電膜のエッジは、前記ソース領域及び前記ドレーン領域のエッジと整合していることを特徴とする不揮発性メモリ素子。
A semiconductor substrate;
A source region and a drain region provided in space on the upper layer portion of the substrate,
A main gate dielectric overlying the substrate between the source region and the drain region;
A main gate electrode on the main gate dielectric film;
A first charge trapping structure on the substrate between the source region and the main gate electrode;
A first auxiliary gate electrode present on the first charge trapping structure, wherein the first charge trapping structure is located between the first auxiliary gate electrode and a part of the source region; The first auxiliary gate electrode in which a first recess is present;
A second charge trap structure on the substrate between the drain region and the main gate electrode; and a second auxiliary gate electrode present on the second charge trap structure, The second auxiliary gate electrode having a second recess in the second charge trapping structure between the two auxiliary gate electrodes and a portion of the drain region;
Including
The first and second charge trapping structures are formed between the semiconductor substrate and the main gate electrode, and are a first dielectric film as a tunneling film stacked in the thickness direction of the semiconductor substrate , comprises a third dielectric film as a second dielectric layer, and the shielding film as conductive load trap film,
The first and second recesses are selectively formed in the second dielectric film of the first and second charge trapping structures, respectively ;
Wherein said edge of the second dielectric film of the first and second charge trapping structure, characterized that you have aligned with the edge of the source region and the drain region and the first and second recesses are present A non-volatile memory element.
前記第1及び第2の補助ゲート電極は、前記第1のゲート電極のドレーン側面とソース側面のそれぞれの前記第1の電荷トラップ構造物と前記第2の電荷トラップ構造物上に形成された伝導性の側壁スペーサを含むことを特徴とする請求項10に記載の不揮発性メモリ素子。   The first and second auxiliary gate electrodes are formed on the first charge trap structure and the second charge trap structure on the drain side surface and the source side surface of the first gate electrode, respectively. The nonvolatile memory device of claim 10, further comprising a sidewall spacer. 前記第1及び第2の電荷トラップ構造物は、シリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含む前記第1の誘電膜と、
前記第1の誘電膜上に形成され、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物及び高誘電率物質より成ったグループから選択された物質を含む前記第2の誘電膜、および
前記第2の誘電膜上に形成され、シリコン酸化物を含む前記第3の誘電膜
を含むことを特徴とする請求項10に記載の不揮発性メモリ素子。
The first and second charge trapping structures include the first dielectric film including a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride;
A second dielectric film formed on the first dielectric film and including a material selected from the group consisting of silicon nitride, silicon oxynitride, and a high dielectric constant material; and the second dielectric film. The non-volatile memory device according to claim 10, further comprising: the third dielectric film formed of a silicon oxide containing silicon oxide.
前記第1及び第2の電荷トラップ構造物は、シリコン酸化物及びシリコン酸窒化物より成ったグループから選択された物質を含む前記第1の誘電膜と、
前記第1の誘電膜上に形成され、ポリシリコン量子点及びシリコン窒化物量子点より成ったグループから選択されたタイプの量子点を含む量子点アレイ、及び前記量子点アレイ上に形成され、シリコン酸化物を含む前記第2の誘電膜
を含むことを特徴とする請求項10に記載の不揮発性メモリ素子。
The first and second charge trapping structures include the first dielectric film including a material selected from the group consisting of silicon oxide and silicon oxynitride;
A quantum dot array formed on the first dielectric film and including a quantum dot of a type selected from the group consisting of polysilicon quantum dots and silicon nitride quantum dots; and silicon formed on the quantum dot array The nonvolatile memory element according to claim 10, further comprising: the second dielectric film containing an oxide.
前記第1及び第2のリセス内に誘電物質をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の不揮発性メモリ素子。   The nonvolatile memory device of claim 10, further comprising a dielectric material in the first and second recesses.
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