JPH04218975A - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

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JPH04218975A
JPH04218975A JP3092877A JP9287791A JPH04218975A JP H04218975 A JPH04218975 A JP H04218975A JP 3092877 A JP3092877 A JP 3092877A JP 9287791 A JP9287791 A JP 9287791A JP H04218975 A JPH04218975 A JP H04218975A
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JP
Japan
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floating gate
region
diffusion
substrate
diffusion region
Prior art date
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Application number
JP3092877A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kamino
神埜 聡
Yojiro Kamei
洋次郎 亀井
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04218975A publication Critical patent/JPH04218975A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the pattern density of a non-volatile semiconductor memory by burying a control gate in a semiconductor substrate. CONSTITUTION:A control gate 26 is buried in a semiconductor substrate 20, and a floating gate 23 is deposited on the control gate 26 through an insulating film 8. Further, a source region 21 and a drain region 22 are formed, putting the control gate 26 therebetween.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、フローティングゲート
を有する不揮発性半導体メモリに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory having a floating gate.

【0002】0002

【従来の技術】従来のフローティングゲートを有する不
揮発性半導体メモリ、例えば紫外線消去型半導体メモリ
(以下、EPROMという。)においては、メモリトラ
ンジスタ間の素子分離を選択駿化によるフィールド酸化
膜により行ない、その上にフローティングゲート、層間
絶縁膜、コントロールゲートが積層形成されている。
2. Description of the Related Art In a conventional nonvolatile semiconductor memory having a floating gate, such as an ultraviolet erasable semiconductor memory (hereinafter referred to as an EPROM), device isolation between memory transistors is performed using a field oxide film using selective oxidation. A floating gate, an interlayer insulating film, and a control gate are layered on top.

【0003】図18ないし図20は従来のEPROMを
示し、図18は平面図、図19は図18のA−A’線断
面図、図20は図18のB−B’線断面図である。
18 to 20 show a conventional EPROM, in which FIG. 18 is a plan view, FIG. 19 is a sectional view taken along line AA' in FIG. 18, and FIG. 20 is a sectional view taken along line BB' in FIG. 18. .

【0004】図18ないし図20において、1はP型シ
リコン基板、2は素子分離を行なうフィールド酸化膜、
3はシリコン基板上1に配置されたポリシリコンからな
るフローティングゲート、4はフローティングゲート3
上に層間絶縁膜5を介して配設されたポリシリコンから
なるコントロールゲート(ワ−ドライン)である。
In FIGS. 18 to 20, 1 is a P-type silicon substrate, 2 is a field oxide film for element isolation,
3 is a floating gate made of polysilicon arranged on a silicon substrate 1; 4 is a floating gate 3;
A control gate (word line) made of polysilicon is disposed above with an interlayer insulating film 5 interposed therebetween.

【0005】6はソース領域、7はドレイン領域であり
、シリコン基板1にヒ素(As)、リン(P)などN型
不純物がドープされたN+型拡散領域からなる。
Reference numeral 6 denotes a source region, and numeral 7 denotes a drain region, each of which is an N+ type diffusion region in which the silicon substrate 1 is doped with an N type impurity such as arsenic (As) or phosphorus (P).

【0006】9はコントロ−ルゲート4上に設けられた
絶縁膜、10は絶縁膜9に設けられたコンタクトホール
であり、該コンタクトホール10を介してドレイン領域
7が図示はしてないがメタル配線とオーミックコンタク
トがとられる。
9 is an insulating film provided on the control gate 4, 10 is a contact hole provided in the insulating film 9, and the drain region 7 is connected to the metal wiring (not shown) through the contact hole 10. Ohmic contact is made.

【0007】尚、図18中鎖線で囲まれた領域11が1
個のトランジスタ領域を示す。
Note that the area 11 surrounded by the chain line in FIG.
The area of each transistor is shown.

【0008】そして、図18から明らかなように2個の
トランジスタに対し1個の割合でコンタクトホールを必
要とする。
As is clear from FIG. 18, one contact hole is required for every two transistors.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】通常、ソース並びにド
レイン領域となるN+型拡散領域は、900〜950℃
の熱処理を行なって、ドライブインにより形成される。 前述したように、従来のEPROMにおいては、このド
ライブインにより拡散領域が横方向にも拡散し、実効的
なトランジスタ長(Leff)が短くなるので、フロー
ティングゲートとなるポリシリコンの寸法をその分太く
しておく必要があり、ある程度以上に集積化を図ること
ができなかった。
[Problem to be Solved by the Invention] Normally, the N+ type diffusion regions that become the source and drain regions are heated to a temperature of 900 to 950°C.
It is formed by a drive-in process. As mentioned above, in conventional EPROMs, this drive-in causes the diffusion region to diffuse laterally, shortening the effective transistor length (Leff), so the size of the polysilicon serving as the floating gate is made thicker. Therefore, integration beyond a certain level could not be achieved.

【0010】本発明は上述した従来の問題点に鑑みなさ
れたものにして、不揮発性半導体メモリのパターン密度
を向上させることをその課題とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to improve the pattern density of a nonvolatile semiconductor memory.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明の第1の発明に
かかる不揮発性半導体メモリは、一導電型の半導体基板
、ソース領域を構成する他導電型の拡散領域、ドレイン
領域を構成する他導電型領域、両拡散領域に挾まれる形
で前記拡散領域と上面が同一平面になるように基板内に
埋め込まれて形成されたワードラインを構成するコント
ロールゲート、このゲート電極上に絶縁膜を介して配置
されたフローティングゲート、とからなることを特徴と
する。
[Means for Solving the Problems] A nonvolatile semiconductor memory according to a first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate of one conductivity type, a diffusion region of another conductivity type constituting a source region, and a diffusion region of another conductivity constituting a drain region. a control gate constituting a word line, which is sandwiched between the mold region and both diffusion regions and is buried in the substrate so that the upper surface thereof is flush with the diffusion region; It is characterized by consisting of a floating gate arranged in such a manner that the

【0012】また、上記フローティングゲートは、上記
コントロールゲートよりもチャネル方向に寸法を大きく
するとよい。
[0012] Furthermore, it is preferable that the floating gate has a larger dimension in the channel direction than the control gate.

【0013】更に、本発明の第2の発明に係る不揮発性
半導体メモリは、一導電型の半導体基板に複数のメモリ
トランジスタのソース領域を構成する他導電型の拡散領
域と、ドレイン領域を構成する他導電型の拡散領域とが
互いに平行に形成され、両拡散領域と上面が同一平面と
なるように基板内に埋込まれて形成され、ワードライン
が絶縁膜を介して前記拡散領域及びフローティングゲー
トに交差して形成され且つ、前記拡散領域及びフローテ
ィングゲート並びにワードラインを除いた半導体基板に
一導電型の分離領域が形成されていることを特徴にする
Furthermore, in the nonvolatile semiconductor memory according to the second aspect of the present invention, a semiconductor substrate of one conductivity type has diffusion regions of another conductivity type constituting source regions and drain regions of a plurality of memory transistors. Diffusion regions of other conductivity types are formed parallel to each other, and are embedded in the substrate so that the top surfaces of both diffusion regions and the floating gate are on the same plane, and a word line is connected to the diffusion region and the floating gate through an insulating film. An isolation region of one conductivity type is formed in the semiconductor substrate excluding the diffusion region, the floating gate, and the word line.

【0014】[0014]

【作用】本発明の第1の発明のメモリ装置においては、
コントロールゲートを基板内に埋め込んでいるので型拡
散領域の横方向の拡散が抑えられ、実効的なトランジス
タ長(Leff)は短くならない。従って、その分ポリ
シリコン寸法を細くでき集積密度が向上する。
[Operation] In the memory device of the first aspect of the present invention,
Since the control gate is buried in the substrate, lateral diffusion of the type diffusion region is suppressed, and the effective transistor length (Leff) is not shortened. Therefore, the polysilicon size can be reduced accordingly, and the integration density can be improved.

【0015】また、本発明の第2の発明のメモリ装置に
おいては、ワードラインと拡散配線(ソース領域)とが
交差して形成可能となるため、各ビット毎にコンタクト
をとる必要がなくなり、コンタクトホールが不要になり
メモリ領域のサイズが小さくできる。更に、第2の発明
のメモリ装置においてもフローティングゲートが基板内
に埋め込まれているため、フローティングゲートの両側
に存在する拡散領域をドライブインする際に、この領域
の横方向の拡散が抑制されるので、実効的なトランジス
タ長が短くならない。
Furthermore, in the memory device according to the second aspect of the present invention, since the word line and the diffusion wiring (source region) can be formed to intersect with each other, there is no need to make a contact for each bit. Holes are no longer required and the size of the memory area can be reduced. Furthermore, in the memory device of the second invention, the floating gate is also embedded in the substrate, so when driving in the diffusion regions on both sides of the floating gate, lateral diffusion of this region is suppressed. Therefore, the effective transistor length does not become short.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の第1の発明の実施例につき図
1及び図2に従い説明する図1及び図2は本発明をNチ
ャネルMOSトランジスタによるEPROMに適用した
実施例を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIGS. 1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to an EPROM using an N-channel MOS transistor.

【0017】図1は平面図、図2は図1の断面図である
FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a sectional view of FIG.

【0018】図1、図2おいて、21は、メモリトラン
ジスタのソース領域を構成するN+型拡散領域、22は
、ドレイン領域を構成するN+型拡散領域22である。 拡散領域22即ち、ドレイン領域がビットラインになり
、拡散領域21、即ちソース領域がグラウンドラインに
なる。
In FIGS. 1 and 2, 21 is an N+ type diffusion region constituting the source region of the memory transistor, and 22 is an N+ type diffusion region 22 constituting the drain region. The diffusion region 22, ie, the drain region, becomes a bit line, and the diffusion region 21, ie, the source region, becomes a ground line.

【0019】26は拡散領域21、22間に両拡散領域
21、22に沿って配設されたワードレインとなるコン
トロールゲートであり、シリコン基板20に形成された
凹所24内にポリシリコンが埋め込まれ、前記拡散領域
21、22の上面と同一平面になるように形成される。
Reference numeral 26 denotes a control gate serving as a word drain, which is disposed between the diffusion regions 21 and 22 along both the diffusion regions 21 and 22. Polysilicon is buried in a recess 24 formed in the silicon substrate 20. The diffusion regions 21 and 22 are formed so as to be flush with the upper surfaces of the diffusion regions 21 and 22.

【0020】25は酸化シリコンからなる層間絶縁膜で
ある。23はフローティングゲートであり、コントロー
ルゲート26上に絶縁膜25を介して配置される。そし
て、このフローティングゲート23は、コントロールゲ
ート26よりもチャネル方向に寸法を大きくしている。
Reference numeral 25 is an interlayer insulating film made of silicon oxide. A floating gate 23 is placed on the control gate 26 with an insulating film 25 interposed therebetween. The floating gate 23 has a larger dimension in the channel direction than the control gate 26.

【0021】拡散領域21、22は、このフローティン
グゲート23よりセルフアライメント法によりPまたA
sのN型不純物をイオン注入することにより形成される
。このイオン注入の際、フローティングゲート23を構
成するポリシリコン中にもN型不純物が混入され、フロ
ーティングゲート23は導電性を備える。
The diffusion regions 21 and 22 are connected to P or A by the self-alignment method from the floating gate 23.
It is formed by ion-implanting an N-type impurity of s. During this ion implantation, N-type impurities are also mixed into the polysilicon constituting the floating gate 23, so that the floating gate 23 has conductivity.

【0022】尚、第1において、フローティングゲート
23には左上りのハッチングがワードライン26には右
上りのハッチングを施している。
In the first example, the floating gate 23 is hatched upward to the left, and the word line 26 is hatched upward to the right.

【0023】而して、この第1の発明によるEPROM
においては、コントロールゲート26に高電圧(5〜1
5V)を付加すると、コントロールゲート26のサイド
及び下部にチャネルが形成される。
[0023] Thus, the EPROM according to the first invention
In this case, a high voltage (5 to 1
5V), a channel is formed on the side and bottom of the control gate 26.

【0024】フローティングゲート23は容量結合によ
り電圧が上昇し、直下にチャネルが形成される。
The voltage of the floating gate 23 increases due to capacitive coupling, and a channel is formed directly below.

【0025】ドレイン領域22に電圧がかかると、ソー
ス領域21からドレイン領域22に電流が流れ、ドレイ
ン領域22の端部に発生したホットエレクトロンがフロ
ーティングゲート23に飛び込むことで、書き込みが行
なわれる。消去は、紫外線を照射することで行なわれる
When a voltage is applied to the drain region 22, a current flows from the source region 21 to the drain region 22, and hot electrons generated at the end of the drain region 22 jump into the floating gate 23, thereby performing writing. Erasing is performed by irradiating with ultraviolet light.

【0026】また、第1の発明をFEPROMに用いた
場合はホットホールを書き込むことで、消去が行なわれ
る。
Furthermore, when the first invention is used in a FEPROM, erasing is performed by writing into hot holes.

【0027】更に、フローティングゲート23とコント
ロールゲート26間の容量を大きくすることで書き込み
効力率の向上する。
Furthermore, by increasing the capacitance between the floating gate 23 and the control gate 26, the write efficiency is improved.

【0028】そして、トランジスタのオン電流を増加さ
せることで高速化が図れる。
[0028] By increasing the on-state current of the transistor, the speed can be increased.

【0029】一方、N+型拡散領域のドライブインには
、通常900〜950℃の熱処理を行なう必要がある。 前述したように、従来のEPROMにおいては、このド
ライブインにより拡散領域が横方向にも拡散し、実効的
なトランジスタ長(Leff)が短くなるので、フロー
ティングゲートとなるポリシリコンの寸法をその分太く
しておく必要があった。
On the other hand, drive-in of the N+ type diffusion region usually requires heat treatment at 900 to 950°C. As mentioned above, in conventional EPROMs, this drive-in causes the diffusion region to diffuse laterally, shortening the effective transistor length (Leff), so the size of the polysilicon serving as the floating gate is made thicker. I needed to keep it.

【0030】これに対し、第1の発明においては、コン
トロールゲート26を基板20内に埋め込んでいるので
N+型拡散領域21、22の横方向の拡散が抑えられ、
実効的なトランジスタ長(Leff)は短くならない。 従って、その分ポリシリコン寸法を細くでき集積密度が
向上する。
On the other hand, in the first invention, since the control gate 26 is embedded in the substrate 20, the lateral diffusion of the N+ type diffusion regions 21 and 22 is suppressed.
The effective transistor length (Leff) does not become shorter. Therefore, the polysilicon size can be reduced accordingly, and the integration density can be improved.

【0031】次に、第1の発明に係るメモリの製造方法
について説明する。
Next, a method for manufacturing a memory according to the first invention will be explained.

【0032】素子分離用フィールド酸化膜を形成した後
、ワードライン形成のための深さ1000〜5000Å
の凹所24を反応性イオンエッチング(RIE)等によ
り基板20上に形成する。その後、基板20全面に10
0〜500Åのゲート酸化膜形成し、膜厚1000〜5
00Åのポリシリコンを全面にデボジョンする。
After forming a field oxide film for element isolation, a depth of 1000 to 5000 Å is formed for forming word lines.
A recess 24 is formed on the substrate 20 by reactive ion etching (RIE) or the like. After that, the entire surface of the board 20 is covered with 10
Form a gate oxide film of 0 to 500 Å, with a film thickness of 1000 to 5
00 Å polysilicon is deposited over the entire surface.

【0033】そして、その上にスピンオングラス(SO
G)等を塗布して表面を平滑にする。その後全面エッチ
バックにより、基板20表面が露出するまで、エッチン
グして、基板20表面の凹書24内にコントロールゲー
ト26が埋め込まれる。
[0033] Then, spin-on glass (SO
G) etc. to make the surface smooth. Thereafter, the entire surface is etched back until the surface of the substrate 20 is exposed, and the control gate 26 is embedded in the indentation 24 on the surface of the substrate 20.

【0034】然る後、SiO2,Si3N4等の層間絶
縁膜25を形成し後膜厚1000〜5000Åのポリシ
リコンをデボジョンし、このポリシリコンをパターニン
グして、図2に示すフローティングゲート23を形成す
る。
After that, an interlayer insulating film 25 of SiO2, Si3N4, etc. is formed, and then polysilicon with a thickness of 1000 to 5000 Å is deposited, and this polysilicon is patterned to form a floating gate 23 shown in FIG. .

【0035】ところで、前述した第1の発明のEPRO
Mにおいては、トランジスタ相互の素子分離としてフィ
ールド酸化膜を用いており、しかもフィールド酸化膜パ
ターニングと、フローティングゲートおよびコントロー
ルゲートのパターニングの合計3回の工程によりメモリ
の形状が決定されるために、マスク合わせずれを考慮す
ると、ある程度以上に集積化を図ることができない。
By the way, the EPRO of the first invention mentioned above
In M, a field oxide film is used to isolate the transistors from each other, and since the shape of the memory is determined by a total of three steps: field oxide film patterning, floating gate patterning, and control gate patterning, the mask Considering misalignment, integration cannot be achieved beyond a certain level.

【0036】更に、前述した第1の発明のEPROMに
おいて、2個のトランジスタに対して1個のコンタクト
ホールを必要とするため、メモリ面積は大きくなり、集
積化を図る上での障害になっていた。
Furthermore, since the EPROM of the first invention described above requires one contact hole for two transistors, the memory area becomes large, which is an obstacle to achieving integration. Ta.

【0037】この発明の第2の発明は、更に集積化を図
った不揮発性半導体メモリを提供するものである。
A second aspect of the present invention provides a nonvolatile semiconductor memory that is further integrated.

【0038】以下、本発明の第2の発明の実施例につき
図3ないし図5に従い説明する図3ないし図5は本発明
をNチャネルMOSトランジスタによるEPROMに適
用した実施例を示す。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. FIGS. 3 to 5 show an embodiment in which the present invention is applied to an EPROM using an N-channel MOS transistor.

【0039】図3は平面図、図4は図3のC−C’線断
面図、図5は図3のD−D’線断面図である。
3 is a plan view, FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC' in FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line DD' in FIG.

【0040】図3の平面図では、縦方向に沿って複数の
メモリトランジスタのソース領域を構成するN+型拡散
領域21とドレイン領域を構成するN+型拡散領域22
が交互に形成されている。拡散領域22がビットライン
になり、拡散領域21がグラウンドラインになる。
In the plan view of FIG. 3, an N+ type diffusion region 21 forming a source region and an N+ type diffusion region 22 forming a drain region of a plurality of memory transistors are shown in the vertical direction.
are formed alternately. The diffusion region 22 becomes the bit line and the diffusion region 21 becomes the ground line.

【0041】23は拡散領域21、22の間に両拡散領
域21、22に沿って配設されたフローティングゲート
であり、シリコン基板20に形成された凹所24内にポ
リシリコンが埋込まれ、前記拡散領域21、22の上面
と同一平面になるように形成される。25は酸化シリコ
ンからなる絶縁膜である。
A floating gate 23 is disposed between the diffusion regions 21 and 22 along both diffusion regions 21 and 22, and polysilicon is embedded in a recess 24 formed in the silicon substrate 20. The upper surfaces of the diffusion regions 21 and 22 are formed to be flush with each other. 25 is an insulating film made of silicon oxide.

【0042】拡散領域21、22は、このフローティン
グゲート23により、セルフアライメント法によりPま
たAsのN型不純物をイオン注入することにより形成さ
れる。このイオン注入の際、フローティングゲート23
を構成するポリシリコン中にもN型不純物が混入され、
フローティングゲート23は導電性を備える。
Diffusion regions 21 and 22 are formed by ion-implanting N-type impurities such as P or As using the floating gate 23 using a self-alignment method. During this ion implantation, the floating gate 23
N-type impurities are also mixed into the polysilicon that makes up the
The floating gate 23 is electrically conductive.

【0043】26はポリシリコンからなるワードライン
(コントロールゲート)であり、酸化シリコンからなる
絶縁膜25を介して基板20上に前記拡散領域21、2
2、およびフローティングゲート23に交差する方向、
すなわち図3では横方向に形成されている。このワード
ライン26は、前記フローティングゲート23の不要な
ポリシリコン領域並びに酸化膜を除去する際のマスクと
して用いられる。
Reference numeral 26 denotes a word line (control gate) made of polysilicon, which is connected to the diffusion regions 21 and 2 on the substrate 20 via an insulating film 25 made of silicon oxide.
2, and a direction intersecting the floating gate 23,
That is, in FIG. 3, it is formed in the horizontal direction. This word line 26 is used as a mask when removing the unnecessary polysilicon region and oxide film of the floating gate 23.

【0044】28は素子分離領域として用いられるP+
型拡散領域であり、拡散領域21、22、ワ−ドライン
26により、セルフアライメント法によりボロン(B)
等のP型不純物をイオン注入することにより基板20に
形成される。
28 is P+ used as an element isolation region.
This is a type diffusion region, and boron (B) is
It is formed in the substrate 20 by ion-implanting P-type impurities such as.

【0045】29はフローティングゲート23の側壁お
よびワードライン26の上部並びに側壁を覆う酸化シリ
コンからなる絶縁膜である。
Reference numeral 29 denotes an insulating film made of silicon oxide that covers the sidewalls of the floating gate 23 and the upper and sidewalls of the word line 26.

【0046】尚、図3において、フローティングゲート
23には右上りのハッチングがワ−ドライン26には左
上りのハッチングを施している。
In FIG. 3, the floating gate 23 is hatched upward to the right, and the word line 26 is hatched upward to the left.

【0047】また、図3中鎖線で囲まれた領域11が1
個のトランジスタ領域を示す。
In addition, the area 11 surrounded by the chain line in FIG.
The area of each transistor is shown.

【0048】而して、図3ないし図5に示されるように
、ワードライン26に沿った方向では、隣接してメモリ
トランジスタが形成され、ワードライン26の下の拡散
領域21と22との領域がチャネル領域となる。
As shown in FIGS. 3 to 5, memory transistors are formed adjacent to each other in the direction along the word line 26, and the regions of the diffusion regions 21 and 22 below the word line 26 are formed adjacent to each other. is the channel area.

【0049】このように、本発明のEPROMにおいて
は、メモリ領域のコンタクトホ−ルが不要である。
As described above, the EPROM of the present invention does not require contact holes in the memory area.

【0050】更に、フローティングゲート23を構成す
るポリシリコン及びワ−ドライン26を構成するポリシ
リコンをそれぞれ所定の形状にパタ−ニングするための
フォトレジスト工程によりメモリ領域が決定されるので
、アライメントずれによるマ−ジンが少なくて済み、メ
モリ領域のサイズが小さくなる。
Furthermore, since the memory area is determined by a photoresist process for patterning the polysilicon constituting the floating gate 23 and the polysilicon constituting the word line 26 into predetermined shapes, problems caused by misalignment can be avoided. Less margin is required, and the size of the memory area becomes smaller.

【0051】例えば、標準的な2μmル−ルで図18で
示した従来のEPROMと図3で示した本発明に係るE
PROMのメモリ領域(鎖線で示した領域)は次のよう
になる。
For example, the conventional EPROM shown in FIG. 18 using the standard 2 μm rule and the EPROM according to the present invention shown in FIG.
The PROM memory area (area indicated by a chain line) is as follows.

【0052】従来のEPROMでは35μm2/ビット
、本発明のEPROMでは16μm2/ビットとなり、
本発明によれば大幅にサイズが小さくなる。
[0052] In the conventional EPROM, it is 35 μm2/bit, and in the EPROM of the present invention, it is 16 μm2/bit.
According to the present invention, the size is significantly reduced.

【0053】更に、N+型拡散領域のドライブインには
、通常900〜950℃の熱処理を行なう必要がある。 前述したように、従来のEPROMにおいては、このド
ライブインにより拡散領域が横方向にも拡散し、実効的
なトランジスタ長(Leff)が短くなるので、フロー
ティングゲートとなるポリシリコンの寸法をその分太く
しておく必要があった。
Furthermore, the drive-in of the N+ type diffusion region usually requires heat treatment at 900 to 950°C. As mentioned above, in conventional EPROMs, this drive-in causes the diffusion region to diffuse laterally, shortening the effective transistor length (Leff), so the size of the polysilicon serving as the floating gate is made thicker. I needed to keep it.

【0054】これに対し、本発明においては、フローテ
ィングゲート23を基板20内に埋込んでいるので、N
+型拡散領域21、22の横方向の拡散が抑えられ、実
効的なトランジスタ長(Leff)は短くならない。従
って、その分ポリシリコン寸法を細くでき集積密度が向
上する。
In contrast, in the present invention, since the floating gate 23 is buried in the substrate 20, the N
Lateral diffusion of the + type diffusion regions 21 and 22 is suppressed, and the effective transistor length (Leff) is not shortened. Therefore, the polysilicon size can be reduced accordingly, and the integration density can be improved.

【0055】次に、本発明に係るメモリの製造方法につ
いて図6ないし図17を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing a memory according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 6 to 17.

【0056】まず、図6及び図7に示すように、シリコ
ン基板20の表面にレジスト30を塗布した後、ストラ
イプ状のパタ−ンをリソグラフィ工程により形成し、こ
のレジスト30をマスクとして反応性イオンエッチング
(RIE)等により基板20をエッチング除去して、凹
所24を形成する。
First, as shown in FIGS. 6 and 7, a resist 30 is applied to the surface of a silicon substrate 20, a striped pattern is formed by a lithography process, and reactive ions are applied using this resist 30 as a mask. The substrate 20 is etched away by etching (RIE) or the like to form a recess 24.

【0057】尚、図6は平面図、図7は図6のE−E’
線断面図である。
Note that FIG. 6 is a plan view, and FIG.
FIG.

【0058】次に、図8及び図9に示すように、基板2
0表面に熱酸化などにより酸化膜25を形成した後、ポ
リシリコン31をデポジションし、更にその上にスピン
オングラス(SOG)等を塗布して表面を平滑にする。
Next, as shown in FIGS. 8 and 9, the substrate 2
After forming an oxide film 25 on the 0 surface by thermal oxidation or the like, polysilicon 31 is deposited, and spin-on glass (SOG) or the like is applied thereon to smooth the surface.

【0059】尚、図8は平面図、図9は図8のE−E’
線断面図である。
Note that FIG. 8 is a plan view, and FIG. 9 is taken along the line EE' in FIG.
FIG.

【0060】続いて、図10及び図11に示すように、
全面エッチバックにより、基板20表面が露出するまで
、エッチングを行なう。このときのエッチング条件はS
OG等の平坦化に用いた材料とポリシリコンのエッチン
グ速度が等しくなるように設定される。
Next, as shown in FIGS. 10 and 11,
Etching is performed until the surface of the substrate 20 is exposed by etching back the entire surface. The etching conditions at this time are S
The etching rate of the material used for planarization such as OG and polysilicon is set to be equal.

【0061】このエッチングによりポリシリコンからな
るフローティングゲート23が基板20の凹所24内に
埋込まれた状態で且つ、その表面が基板表面と同一平面
に形成される。
By this etching, the floating gate 23 made of polysilicon is buried in the recess 24 of the substrate 20 and its surface is formed on the same plane as the substrate surface.

【0062】更に、このフローティングゲート23をマ
スクとしてN型不純物のイオン注入を行なう。このイオ
ン注入はAs、Pなどをド−ズ量1×1015〜1×1
017程度で行なう。そして、基板20表面にN型不純
物がイオン注入された箇所32がドライブインによりN
+型拡散領域21、22となる。また、フローティング
ゲート23を構成するポリシリコンに注入されたN型不
純物はこのポリシリコンに導電性を与え、ポリシリコン
の比抵抗を低減する。
Furthermore, using this floating gate 23 as a mask, N-type impurity ions are implanted. This ion implantation uses As, P, etc. at a dose of 1×1015 to 1×1.
Do this at about 017. Then, the portion 32 where the N-type impurity is ion-implanted on the surface of the substrate 20 is removed by drive-in.
These become + type diffusion regions 21 and 22. Further, the N-type impurity implanted into the polysilicon constituting the floating gate 23 imparts conductivity to the polysilicon and reduces the specific resistance of the polysilicon.

【0063】尚、図10は平面図、図11は図10のE
−E’線断面図である。
10 is a plan view, and FIG. 11 is a plan view of FIG. 10.
-E' line sectional view.

【0064】その後、図12ないし図14に示すように
、基板20表面を酸化して酸化膜27を形成し、その上
にワ−ドライン26となるポリシリコンをデポジション
する。そして、ポリシリコン表面にレジスト33を塗布
した後、拡散領域21、22及びフローティングゲート
23と直交する方向に、ストライプ状のパタ−ンをリソ
グラフィ工程により形成し、このレジスト33をマスク
としてエッチングを施しポリシリコンのパタ−ニングを
行なってワ−ドライン26を形成する。
Thereafter, as shown in FIGS. 12 to 14, the surface of the substrate 20 is oxidized to form an oxide film 27, and polysilicon that will become the word line 26 is deposited thereon. After applying a resist 33 to the polysilicon surface, a striped pattern is formed by a lithography process in a direction perpendicular to the diffusion regions 21 and 22 and the floating gate 23, and etching is performed using this resist 33 as a mask. Word lines 26 are formed by patterning polysilicon.

【0065】尚、図12は平面図、図13は図12のE
−E’線断面図、図14は図12のF−F’線断面図で
ある。
12 is a plan view, and FIG. 13 is a plan view of FIG. 12.
-E' line sectional view; FIG. 14 is a FF' line sectional view of FIG. 12.

【0066】然る後、図15及び図16に示すように、
レジスト33をマスクとして、酸化膜27及びフローテ
ィングゲート23の不要なポリシリコンをエッチングに
より除去する。そして、素子間分離のためのイオン注入
を行なう。このイオン注入はボロン(B)を1×101
2〜1×1014程度で行なう。
After that, as shown in FIGS. 15 and 16,
Using the resist 33 as a mask, the oxide film 27 and unnecessary polysilicon of the floating gate 23 are removed by etching. Then, ion implantation is performed for isolation between elements. This ion implantation involves 1×101 boron (B)
This is done at about 2 to 1×10 14 .

【0067】このときN+型拡散領域21、22はAs
、Pなどが高濃度に注入されているため、N+型のまま
であり、N+注入の行なわれていない領域で且つポリシ
リコンのワ−ドライン26のない領域34のみがP+型
の分離領域となる。
At this time, the N+ type diffusion regions 21 and 22 are made of As.
, P, etc. are implanted at a high concentration, so it remains N+ type, and only the region 34 where N+ implantation is not performed and where there is no polysilicon word line 26 becomes a P+ type isolation region. .

【0068】尚、図15は平面図、図16は図15のE
−E’線断面図である。
15 is a plan view, and FIG. 16 is a plan view of FIG. 15.
-E' line sectional view.

【0069】その後、図17に示すように、レジスト3
3を除去した後、酸化を行ないフローティングゲート2
3の側壁及びワ−ドライン26の側壁並びに上面を酸化
膜で覆い、更にPSGなどの酸化膜で被覆して、図3に
示すEPROMが形成される。
After that, as shown in FIG. 17, the resist 3
After removing gate 3, oxidation is performed to form floating gate 2.
3 and the side walls and top surface of word line 26 are covered with an oxide film, and further coated with an oxide film such as PSG to form the EPROM shown in FIG.

【0070】尚、上述した実施例においては、Nチャネ
ルMOSトランジスタのEPROMについて説明したが
、基板及び拡散領域の導電型を逆にすることでPチャネ
ルMOSトランジスタを用いたものにすることもできる
In the above embodiment, an EPROM using an N-channel MOS transistor has been described, but it is also possible to use a P-channel MOS transistor by reversing the conductivity types of the substrate and the diffusion region.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の発
明における不揮発性半導体メモリ装置においては、コン
トロールゲートを基板内に埋め込んでいるので型拡散領
域の横方向の拡散が抑えられ、実効的なトランジスタ長
(Leff)は短くならない。従って、その分ポリシリ
コン寸法を細くでき集積密度が向上する。
As explained above, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect of the present invention, since the control gate is buried in the substrate, the lateral diffusion of the type diffusion region is suppressed, and the effective The actual transistor length (Leff) is not shortened. Therefore, the polysilicon size can be reduced accordingly, and the integration density can be improved.

【0072】本発明の第2の発明にかかる不揮発性半導
体メモリ装置においては、ワードラインと拡散配線とが
交差して形成可能となるため、各ビット毎にコンタクト
をとる必要がなくなるので、コンタクトホールが不要に
なりメモリ領域のサイズが小さくできる。このためパタ
−ン密度を向上させることができる。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the second aspect of the present invention, the word line and the diffusion wiring can be formed so as to intersect with each other, so there is no need to make a contact for each bit. is no longer necessary, and the size of the memory area can be reduced. Therefore, pattern density can be improved.

【0073】更に、上記不揮発性半導体メモリ装置は、
フローティングゲートが基板内に埋め込まれているため
、フローティングゲートの両側に存在する拡散領域をド
ライブインする際に、この領域の横方向の拡散が抑制さ
れるため、実効的なトランジスタ長が短くならない。 従って、フローティングゲートを構成するポリシリコン
の寸法を短くすることができ、集積密度を更に向上させ
ることができる。
Furthermore, the nonvolatile semiconductor memory device has the following features:
Since the floating gate is embedded in the substrate, when driving in the diffusion regions on both sides of the floating gate, lateral diffusion of these regions is suppressed, so the effective transistor length is not shortened. Therefore, the dimensions of the polysilicon constituting the floating gate can be shortened, and the integration density can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】  本発明の第1の発明の実施例を示す平面図
である。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】  図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.

【図3】  本発明の第2の発明の実施例を示す平面図
である。
FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.

【図4】  図3のC−C’線断面図である。4 is a sectional view taken along line C-C' in FIG. 3. FIG.

【図5】  図3のD−D’線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along the line D-D' in FIG. 3.

【図6】  本発明の第2の発明の実施例に係るEPR
OMの製造方法の第1の工程を示す平面図である。
[Fig. 6] EPR according to the embodiment of the second invention of the present invention
FIG. 3 is a plan view showing the first step of the OM manufacturing method.

【図7】  図6BのE−E’線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line E-E' in FIG. 6B.

【図8】  本発明の第2の発明の実施例に係るEPR
OMの製造方法の第2の工程を示す平面図である。
[Fig. 8] EPR according to the embodiment of the second invention of the present invention
FIG. 3 is a plan view showing the second step of the OM manufacturing method.

【図9】  図8のE−E’線断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along the line E-E' in FIG. 8.

【図10】  本発明の第2の発明の実施例に係るEP
ROMの製造方法の第3の工程を示す平面図である。
FIG. 10 EP according to the embodiment of the second invention of the present invention
FIG. 7 is a plan view showing the third step of the ROM manufacturing method.

【図11】  図10のE−E’線断面図である。11 is a sectional view taken along the line E-E' in FIG. 10.

【図12】  本発明の第2の発明の実施例に係るEP
ROMの製造方法の第4の工程を示す平面図である。
FIG. 12 EP according to the embodiment of the second invention of the present invention
FIG. 7 is a plan view showing the fourth step of the ROM manufacturing method.

【図13】  図12のE−E’線断面図である。13 is a sectional view taken along the line E-E' in FIG. 12. FIG.

【図14】  図12のF−F’線断面図である。14 is a sectional view taken along line F-F' in FIG. 12.

【図15】  本発明の第2の発明の実施例に係るEP
ROMの製造方法の第5の工程を示す平面図である。
FIG. 15 EP according to the embodiment of the second invention of the present invention
FIG. 7 is a plan view showing the fifth step of the ROM manufacturing method.

【図16】  図15のE−E’線断面図である。16 is a sectional view taken along the line E-E' in FIG. 15. FIG.

【図17】  本発明の第2の発明の実施例に係るEP
ROMの製造方法の第6の工程を示す断面図である。
FIG. 17 EP according to the embodiment of the second invention of the present invention
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the sixth step of the ROM manufacturing method.

【図18】  従来のEPROMの平面図である。FIG. 18 is a plan view of a conventional EPROM.

【図19】  図18のA−A’線断面図である。19 is a sectional view taken along line A-A' in FIG. 18.

【図20】  図18のB−B’線断面図である。20 is a sectional view taken along the line B-B' in FIG. 18.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20  シリコン基板 21  N+型拡散領域 22  N+型拡散領域 23  フローティングゲート 24  凹所 26  コントロールゲート 20 Silicon substrate 21 N+ type diffusion region 22 N+ type diffusion region 23 Floating gate 24 Recess 26 Control gate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  一導電型の半導体基板、ソース領域を
構成する他導電型の拡散領域、ドレイン領域を構成する
他導電型領域、両拡散領域に挾まれる形で前記拡散領域
と上面が同一平面になるように基板内に埋め込まれて形
成されたワードラインを構成するコントロールゲート、
このゲート電極上に絶縁膜を介して配置されたフローテ
ィングゲート、とからなることを特徴とする不揮発性半
導体メモリ。
1. A semiconductor substrate of one conductivity type, a diffusion region of another conductivity type constituting a source region, a region of another conductivity type constituting a drain region, which is sandwiched between both diffusion regions and has the same upper surface as the diffusion region. A control gate constituting a word line embedded in the substrate so as to be flat;
A nonvolatile semiconductor memory comprising: a floating gate disposed on the gate electrode with an insulating film interposed therebetween.
【請求項2】  上記フローティングゲートは、上記コ
ントロールゲートよりもチャネル方向に寸法を大きくし
たことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メ
モリ。
2. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the floating gate has a larger dimension in the channel direction than the control gate.
【請求項3】  一導電型の半導体基板に、複数のメモ
リトランジスタのソ−ス領域を構成する他導電型の拡散
領域と、ドレイン領域を構成する他導電型の拡散領域と
が互いに平行に形成され、両拡散領域にはさまれる形で
フロ−ティングゲ−トが前記拡散領域と上面が同一平面
となるように基板内に埋込まれて形成されるとともに、
ワ−ドラインが絶縁膜を介して前記拡散領域及びフロ−
ティングゲ−トに交差して形成され、かつ、前記拡散領
域及びフロ−ティングゲ−ト並びにワードラインを除い
た半導体基板に一導電型の分離領域が形成されているこ
とを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
3. In a semiconductor substrate of one conductivity type, a diffusion region of another conductivity type constituting a source region of a plurality of memory transistors and a diffusion region of another conductivity type constituting a drain region are formed parallel to each other. A floating gate is embedded in the substrate so that the upper surface thereof is flush with the diffusion region, and is sandwiched between the two diffusion regions.
A word line is connected to the diffusion region and the flow through an insulating film.
A nonvolatile semiconductor memory characterized in that an isolation region of one conductivity type is formed in the semiconductor substrate, which is formed to intersect with the floating gate and excludes the diffusion region, the floating gate, and the word line. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057574A (en) * 1996-09-30 2000-05-02 Nec Corporation Contactless nonvolatile semiconductor memory device having buried bit lines surrounded by grooved insulators
KR100594307B1 (en) * 2004-12-24 2006-06-30 삼성전자주식회사 Non-volatile memory with buried trench control gate and fabricating method the same

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