JPH0613628A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH0613628A
JPH0613628A JP4193004A JP19300492A JPH0613628A JP H0613628 A JPH0613628 A JP H0613628A JP 4193004 A JP4193004 A JP 4193004A JP 19300492 A JP19300492 A JP 19300492A JP H0613628 A JPH0613628 A JP H0613628A
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film
silicon nitride
gate
region
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7889Vertical transistors, i.e. transistors having source and drain not in the same horizontal plane
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce an occupying space and realize a high integration by a method wherein a channel forming region between a source and a drain is made to stand vertically. CONSTITUTION:A protrusion 302 is formed on a semiconductor substrate 301. An impurity region is formed in the crest part of the protrusion and a gate oxide film 306 is formed by a thermal oxidation method and a semiconductor film 305 is formed on it. A semiconductor 307 which is formed along a trench continuously is divided into respective chips. After a gate oxide film 308 is formed by a thermal oxidation method, a film 309 of which gate wirings 310 are to be composed is formed. Then the parts of the film 309 other than the parts on the side surfaces of the protrusion are removed to form the gate wirings 310. After impurity regions 311 are formed by an ion implantation method, a layer insulating film 312 and a contact hole 313 are formed and a metal wiring 313 are formed. The side surfaces of the protrusion are used as channel regions which are made to stand vertically.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の高集
積化技術に関する。本発明では、高集積化に適した半導
体装置を提案し、その作製方法について述べる。本発明
による半導体装置は、いわゆるMNOS構造の不揮発性
メモリー装置に使用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for highly integrating a semiconductor integrated circuit. In the present invention, a semiconductor device suitable for high integration is proposed and a manufacturing method thereof is described. The semiconductor device according to the present invention is used for a nonvolatile memory device having a so-called MNOS structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の微細化、高集積化に関し
て、多くの研究開発が進められている。特にMOSFE
Tと呼ばれる絶縁ゲイト電界効果型半導体素子の微細化
技術の進歩は目ざましい。MOSとは、金属 (Metal)−
酸化物 (Oxide)−半導体 (Semi-condeuctor) の頭文字
を取ったものである。金属は、純粋な金属でなくとも、
十分に導電率の大きな半導体材料や、半導体と金属の合
金なども含めた広い意味で使用される。また、金属と半
導体の間の酸化物のかわりに、純粋な酸化物だけではな
く、窒化物等の絶縁物も用いられることもあり、そのよ
うな場合には、厳密にはMOSという用語は正しくない
が、以下、本明細書では、窒化物その他の絶縁物を含め
て、このような構造を有する電界効果型素子をMOSF
ET、あるいはMOSトランジスタと称する。
2. Description of the Related Art Many researches and developments have been made on miniaturization and high integration of semiconductor devices. Especially MOSFE
The progress of miniaturization technology of an insulating gate field effect type semiconductor device called T is remarkable. What is MOS?
It is an acronym for Oxide-Semi-condeuctor. Even if the metal is not pure metal,
It is used in a broad sense, including semiconductor materials with sufficiently high conductivity and alloys of semiconductors and metals. Further, not only a pure oxide but also an insulator such as a nitride may be used instead of an oxide between a metal and a semiconductor. In such a case, strictly speaking, the term MOS is correct. However, hereinafter, in the present specification, a field effect element having such a structure including a nitride and other insulators is referred to as a MOSF.
Referred to as ET or MOS transistor.

【0003】通常のMOSトランジスタでは、半導体基
板の上にゲイト酸化物(ゲイト絶縁物)として、酸化珪
素等の酸化物(絶縁物)が形成され、その上にゲイト電
極として作用する金属あるいは半導体等が設けられ、こ
のゲイト電極の電位を制御することによって、下地の半
導体の導電性を制御するものである。
In a normal MOS transistor, an oxide (insulator) such as silicon oxide is formed as a gate oxide (gate insulator) on a semiconductor substrate, and a metal or semiconductor acting as a gate electrode is formed thereon. Is provided, and the conductivity of the underlying semiconductor is controlled by controlling the potential of the gate electrode.

【0004】しかしながら、ゲイト酸化物の上に、電気
的に独立した半導体膜(これをフローティングゲイトと
いう)を形成し、その上に再び絶縁膜を形成して、ゲイ
ト電極(これをコントロールゲイトという)を設けると
不揮発性メモリーの素子として使用できることが知られ
ている。このような構造を有するメモリーは、通常、E
PROMあるいはEEPROMとして市販されているも
のである。その原理は、コントロールゲイト電極に強い
電界をかけることによって、中間のフローテイングゲイ
ト膜に電子やホールといった電荷をトラップさせ、これ
を特定の導電型に帯電させることによって、下地の半導
体の導電性を半永久的に固定してしまおうとするもので
ある。もちろん、例えば、紫外線の照射や電気的な効果
によって、フローテイングゲイトに注入された電荷が取
り除かれてしまった場合には、もとの状態に戻り、つま
りデータは消去される。
However, an electrically independent semiconductor film (this is called a floating gate) is formed on the gate oxide, and an insulating film is formed again thereon, and a gate electrode (this is called a control gate) is formed. It is known that the element can be used as an element of a non-volatile memory by providing. A memory having such a structure is usually E
It is commercially available as PROM or EEPROM. The principle is that by applying a strong electric field to the control gate electrode, charges such as electrons and holes are trapped in the intermediate floating gate film and charged to a specific conductivity type, so that the conductivity of the underlying semiconductor is improved. It tries to fix it semipermanently. Of course, for example, when the charges injected into the floating gate are removed by irradiation of ultraviolet rays or an electric effect, the state returns to the original state, that is, the data is erased.

【0005】半導体のフローティングゲイトのかわり
に、窒化珪素膜を使用しても同様な効果が得られること
が知られていた。すなわち、半導体上に窒化珪素とゲイ
ト電極を積層した構造では、一度ゲイト電極に電圧が加
えられると非可逆的な特性が観測された。これは、窒化
珪素膜自体、あるいはその内部に形成された半導体クラ
スタやその他の欠陥に、電荷がトラップされて、フロー
ティングゲイトと同じ作用をするものと考えられてい
る。半導体上に直接、窒化珪素膜を形成した場合には、
半導体(シリコン等)の表面の局在準位が多くて、信頼
性に問題があるので、通常は半導体上に酸化珪素等の界
面特性の優れた酸化膜を形成し、その上に窒化珪素膜と
ゲイト電極を形成したMNOS(Metal-Nitride-Oxide-S
emiconductor) 構造としている。しかし、窒化珪素膜が
直接、ゲイト電極に接していると、窒化珪素膜に蓄積さ
れている電荷がリークして、記憶が消滅するので、安定
なメモリー素子とするために窒化珪素膜とゲイト電極の
間に絶縁性のよい酸化珪素膜を形成したMONOS((M
etal-Oxide-Nitride-Oxide-Semi-conductor)が開発され
ている。
It has been known that a similar effect can be obtained by using a silicon nitride film instead of a semiconductor floating gate. That is, in a structure in which silicon nitride and a gate electrode are laminated on a semiconductor, an irreversible characteristic was observed once a voltage was applied to the gate electrode. It is considered that this is because the charge is trapped in the silicon nitride film itself, or in the semiconductor clusters and other defects formed inside the silicon nitride film, and the same action as the floating gate is obtained. When the silicon nitride film is formed directly on the semiconductor,
Since there are many localized levels on the surface of a semiconductor (silicon or the like) and there is a problem with reliability, an oxide film with excellent interfacial characteristics such as silicon oxide is usually formed on a semiconductor, and a silicon nitride film is formed on the oxide film. And MNOS (Metal-Nitride-Oxide-S)
emiconductor) structure. However, if the silicon nitride film is in direct contact with the gate electrode, the charge accumulated in the silicon nitride film leaks and the memory disappears. Therefore, in order to make a stable memory element, the silicon nitride film and the gate electrode are formed. MONOS ((M
et al-Oxide-Nitride-Oxide-Semi-conductor) has been developed.

【0006】このような、フローティングゲイトを有す
るMOSトランジスタや、MNOS、MONOSトラン
ジスタは、記憶セルトランジスタとして使用される。
Such a MOS transistor having a floating gate, MNOS, and MONOS transistor are used as a memory cell transistor.

【0007】このような素子を利用したメモリーは、D
RAMやSRAM等のRAMと違って、記憶保持のため
に電源が不要であり、また、特にDRAMと比較した場
合に、キャパシタが不要であるので、今後、16Mビッ
ト以上のメモリーを作製せんとする場合には、ビット当
たりのセル面積が小さくでき、高集積化に適するという
ことで、近年特に研究が盛んになった。特に、消去の操
作が電気的におこなえるEEPROMは、特に注目を集
めている。
A memory using such an element is D
Unlike a RAM such as a RAM or an SRAM, a power supply is not required to retain the memory, and a capacitor is not required, especially when compared with a DRAM, so that a memory of 16 Mbits or more will not be manufactured in the future. In this case, the cell area per bit can be made small, which is suitable for high integration, so that research has become particularly active in recent years. In particular, EEPROMs that can be electrically erased have attracted particular attention.

【0008】しかしながら、より高集積化を達成せんと
する場合には、現状の技術では様々な問題がある。この
ような素子を用いてメモリー装置を作製しようとした場
合には、この素子だけではメモリーは構成できず、この
素子と同時に選択トランジスタをも形成しなければなら
ない。従来、最も高集積化が達成されたEEPROMの
構造を図2(A)に示す。図において、201はソース
領域、202はドレイン領域、203はフローティング
ゲイト、204はコントロールゲイトである。203の
部分は窒化珪素膜でもよく、その場合にはMONOS型
素子となる。また、図では、203とコントロールゲイ
ト204が離れて記述されているが、203が窒化珪素
で、密着して形成されている場合にはMNOS型素子と
なる。いずれにせよ、MONOS型素子は、MNOS型
素子の特殊な例であると理解する方がよい。構造的には
一体化された素子であるが、動作的には、図中のPの点
線内の部分は選択トランジスタとして機能し、また、Q
の点線内の部分は記憶セルトランジスタとして機能す
る。
However, in order to achieve higher integration, the current technology has various problems. When a memory device is to be manufactured by using such an element, the memory cannot be configured only by this element, and the selection transistor must be formed at the same time as this element. FIG. 2A shows the structure of an EEPROM in which the highest integration has been achieved conventionally. In the figure, 201 is a source region, 202 is a drain region, 203 is a floating gate, and 204 is a control gate. The portion 203 may be a silicon nitride film, in which case it becomes a MONOS type element. Further, although 203 and the control gate 204 are described separately from each other in the figure, when 203 is made of silicon nitride and formed in close contact with each other, the element is an MNOS type element. In any case, it is better to understand that the MONOS type device is a special example of the MNOS type device. Although it is a structurally integrated element, in operation, the portion within the dotted line P in the figure functions as a selection transistor, and Q
The portion within the dotted line of (2) functions as a memory cell transistor.

【0009】記憶トランジスタにデータを書き込むとき
には、ドレイン202とコントロールゲイト204に高
電圧(通常は10V以上)をかけて、フローティングゲ
イト203に電荷を注入し、データを消去するときに
は、コントロールゲイト204とソース201を同電位
に保ったまま、ドレインに高電界をかけると、フローテ
イングゲイトの電荷が取り出される。このような書込み
・消去の操作を多く繰り返すと、絶縁膜の特性が悪化す
るので、現在の技術では、10万回が限度と言われてい
る。
When writing data in the memory transistor, a high voltage (usually 10 V or more) is applied to the drain 202 and the control gate 204 to inject charges into the floating gate 203, and when erasing the data, the control gate 204 and the source. When a high electric field is applied to the drain with 201 kept at the same potential, the charge of the floating gate is taken out. When such writing / erasing operations are repeated many times, the characteristics of the insulating film are deteriorated. Therefore, it is said that the limit is 100,000 times in the current technology.

【0010】データがあるかどうかを調べるには、ドレ
イン202に通常のMOSトランジスタの動作する電圧
を印加した状態で、コントロールゲイト204に、やは
り通常の電圧をかけてやればよい。この操作で、選択ト
ランジスタPはON状態となる。もし、記憶セルトラン
ジスタQのフローティングゲイトに電荷(半導体基板が
P型(N型)、ソース、ドレインがN型(P型)ならホ
ール(電子))がトラップされているのなら、記憶セル
トランジスタは既にON状態であるので,電流が流れ
る。しかしながら、フローテイングゲイトに電荷がな
い、あるいは逆に帯電している場合には、記憶セルトラ
ンジスタはOFF状態であるので、選択トランジスタが
ON状態となっても、電流は流れない。
To check whether or not there is data, it is sufficient to apply a normal voltage to the control gate 204 while applying a normal operating voltage of the MOS transistor to the drain 202. By this operation, the selection transistor P is turned on. If electric charges (holes (electrons) when the semiconductor substrate is P type (N type) and the source and drain are N type (P type)) are trapped in the floating gate of the memory cell transistor Q, the memory cell transistor is Since it is already on, current flows. However, when the floating gate has no charge or is charged in the opposite direction, the memory cell transistor is in the OFF state, so that no current flows even if the select transistor is in the ON state.

【0011】以上は、一般的なEEPROMの一例であ
り、実際には、フローティングゲイトに電子を注入する
か、ホールを注入するか、あるいは、書込みのときに電
荷を注入するのか、取り去るのかという点で、いくつか
のバリエーションがあるが、その基本的な思想は、選択
トランジスタで、記憶セルトランジスタの状態を外部に
引き出すということである。
The above is an example of a general EEPROM, and in practice, whether electrons are injected into the floating gate, holes are injected, or charges are injected or removed at the time of writing. Then, there are some variations, but the basic idea is that the state of the memory cell transistor is pulled out to the outside by the selection transistor.

【0012】実際には、このような素子を多数並べて、
図2(B)のような配線を形成することによって始めて
メモリー装置として機能する。この図において、X、
X’はワード線、Y、Y’はビット線と呼ばれるもので
ある。ワード線のいずれかを選択した状態で、特定のビ
ット線に注目していると、その交差する部分の記憶セル
トランジスタにデータが入っていれば、信号が検知さ
れ、そうでないと信号は検知されない。
Actually, a large number of such elements are arranged,
It functions as a memory device only after the wiring as shown in FIG. 2B is formed. In this figure, X,
X'is a word line, and Y and Y'are bit lines. If one of the word lines is selected and you are paying attention to a specific bit line, if there is data in the memory cell transistor at the intersection, the signal is detected, otherwise the signal is not detected. .

【0013】最も単純には、この一体化した素子を1つ
使用して1ビットの記憶セルとしてもよいが、精度を高
めるためには、同じセルを2つ用意し、片方にはデータ
を書込み、もう片方にはデータを書き込まないで、この
2つのセルからくる信号を比較する方法が取られる。す
なわち、2つのセルから送られてくる信号の電位の差が
あれば、データがあり、電位差がなければデータがない
というように判断できる。このような方法を採用すれ
ば、メモリー容量は、半減するが、高集積化とともに、
ビット線に雑音が重畳するようになると、精度を高める
ためにはこのような方法を採用することが望ましい。
In the simplest case, one integrated element may be used as a 1-bit storage cell, but in order to improve accuracy, two identical cells are prepared and data is written in one of them. , A method of comparing signals coming from these two cells is taken without writing data to the other. That is, it can be determined that there is data if there is a potential difference between the signals sent from the two cells and that there is no data if there is no potential difference. If such a method is adopted, the memory capacity will be halved, but with high integration,
When noise is superimposed on the bit line, it is desirable to adopt such a method in order to improve the accuracy.

【0014】以上はフローティングゲイトを有するMO
Sトランジスタの例であるが、MNOSやMONOSで
も同様に動作する。さて、このようなトランジスタ素子
は、高集積化に関して、いくつかの問題点を有してい
る。まず、図2(A)から明らかなように、素子の幅と
しては、L1 +L2 が最小限である。ここで、L1 およ
びL2 の最小値とは、加工精度そのものであり、現状の
技術では、量産性を考慮すると、0.5μmが限度であ
る。
The above is an MO having a floating gate.
Although it is an example of the S-transistor, MNOS and MONOS operate similarly. Now, such a transistor element has some problems in terms of high integration. First, as is clear from FIG. 2A, L 1 + L 2 is the minimum width of the element. Here, the minimum value of L 1 and L 2 is the processing accuracy itself, and in the present technology, considering the mass productivity, the limit is 0.5 μm.

【0015】したがって、この素子のゲイト部分だけ
に、最小でも1μmが必要となる。また、これは、広く
MOS型半導体装置全般に関して重大な問題であるが、
ソース、ドレイン領域にはコンタクトを設けることが必
要で、そのコンタクトは、ゲイト部分よりも下に位置す
る分、大きめの面積を割く必要があった。具体的には、
全ての素子ソース領域を接続して、接地準位とし、ドレ
イン領域には、直径数μmのコンタクトを形成して、金
属配線をゲイト配線に直交して形成した。この場合に
は、金属配線は、ゲイト配線の上層に位置し、層間絶縁
膜に形成された穴を通して、基板面に形成されたドレイ
ン領域まで下りてくる必要があった。そのため、コンタ
クト部分からビット線に達するまでの接続部分は長い距
離があり、配線の断線やコンタクト不良は重大な問題で
あった。実際に、タングステンのCVD製膜法による、
コンタクトホール埋め込みの技術はこのような問題に対
処するために考え出されたものであった。コンタクトホ
ールの埋め込みという特殊な技術を用いない場合には、
コンタクトの面積を大きくすることや、コンタクトホー
ルを広げること、あるいは、コンタクトホールをコーン
状にすること等の技術が必要とされるが、いずれも高集
積化には逆の技術である。
Therefore, at least 1 μm is required only for the gate portion of this element. In addition, this is a serious problem for MOS type semiconductor devices in general.
It is necessary to provide a contact in the source and drain regions, and the contact needs to occupy a large area because it is located below the gate portion. In particular,
All element source regions were connected to a ground level, contacts having a diameter of several μm were formed in the drain regions, and metal wirings were formed orthogonal to the gate wirings. In this case, the metal wiring needs to be located in the upper layer of the gate wiring and come down to the drain region formed on the substrate surface through the hole formed in the interlayer insulating film. Therefore, the connecting portion from the contact portion to the bit line has a long distance, and disconnection of wiring and contact failure are serious problems. Actually, by the CVD film forming method of tungsten,
The technique of embedding a contact hole was devised to deal with such a problem. If you do not use a special technique of filling contact holes,
Techniques such as increasing the area of the contact, widening the contact hole, or forming the contact hole into a cone shape are required, but these are the opposite techniques for high integration.

【0016】次の問題点は、EEPROMを作製する場
合にはセルフアライン方式が採用できず、したがって、
マスクプロセスが増えることである。実際、EEPRO
Mの動作において、ドレインからのホットキャリヤ注入
の必要上、ある程度は、フローティングゲイト203
が、ドレイン領域202と重なることが要求される。し
かしながら、その重なりを得るために、プレーナ・フォ
トリソグラフィー技術を採用すれば、現在の技術では、
フォトマスクのずれは、0.2μm以上は考慮しなけれ
ばならないので、確実に、ドレイン領域とフローティン
グゲイトが重なるためには、その重なりの領域は0.4
μm以上が要求される。もし、これ以下であれば、その
重なりのばらつきは50%以上にもなってしまい、素子
の歩留りに重大な問題をもたらす。
The following problem is that the self-alignment method cannot be adopted when manufacturing an EEPROM, and therefore,
The mask process is increased. In fact, EEPRO
In the operation of M, due to the necessity of hot carrier injection from the drain, the floating gate 203
Are required to overlap the drain region 202. However, if planar photolithography technology is adopted to obtain the overlap, the current technology is
The deviation of the photomask must be taken into consideration to be 0.2 μm or more. Therefore, in order for the drain region and the floating gate to surely overlap, the overlapping region is 0.4
μm or more is required. If it is less than this, the variation in the overlap becomes 50% or more, which causes a serious problem in the yield of the device.

【0017】従来のEEPROMのメモリー領域の作製
は、主要なものだけでも、以下のような工程を必要とす
る。丸数字はマスクプロセスの番号である。 (1) 半導体基板上にLOCOSを形成 (2) ドレイン領域202の形成 (3) フローティングゲイトの形成 (4) コントロールゲイト(ワード線)の形成 (5) ソース領域201の形成 (6) 層間絶縁物の形成とドレインへのコンタクトホ
ールの形成 (7) ビット線の形成 このような工程はほとんどマスクプロセス(マスクが不
要なのは、セルフアライン的に形成できる(5)だけで
ある)を必要とし、いずれも、精度が0.2μm以下で
あることが要求される。したがって、結果的に、DRA
M(マスクプロセス5枚)などと比べると、歩留りの低
下を招く。
The production of the memory area of the conventional EEPROM requires the following steps even if it is the main one. Circled numbers are mask process numbers. (1) LOCOS is formed on a semiconductor substrate (2) Drain region 202 is formed (3) Floating gate is formed (4) Control gate (word line) is formed (5) Source region 201 is formed (6) Interlayer insulator Formation and contact hole formation in the drain (7) Bit line formation Most of these steps require a mask process (a mask is unnecessary only for self-aligned formation (5)). The accuracy is required to be 0.2 μm or less. Therefore, as a result, DRA
Compared with M (five mask processes) or the like, the yield is reduced.

【0018】将来的には、EEPROMは、フラッシュ
メモリーという特殊な不揮発性メモリーとして、DRA
Mにとってかわる素子と目されているが、歩留りが高け
れば、ビットあたりの単価が割高のものとなり、競争力
の低下を招く。
In the future, the EEPROM will be used as a special non-volatile memory called a flash memory in the DRA.
It is regarded as an element that replaces M, but if the yield is high, the unit price per bit will be relatively high, leading to a decrease in competitiveness.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記で提起
した問題の一部、あるいは全部を解決するためになされ
たものである。すなわち、本発明では、より集積度の高
い素子構造を提案し、そのためのプロセスを提案する。
また、本発明では、マスクプロセスの工程を減らし、あ
るいは、マスクプロセスに要求される精度を緩和し、歩
留りの向上する素子構造およびそのプロセスを提案す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve some or all of the problems raised above. That is, the present invention proposes a device structure having a higher degree of integration and a process therefor.
Further, the present invention proposes an element structure and its process in which the number of steps of the mask process is reduced or the accuracy required for the mask process is relaxed to improve the yield.

【0020】[0020]

【問題を解決する方法】本発明は、従来は、平面的に配
置されていたMOSトランジスタを立体的に配置するこ
とによって、これらの問題の解決をはかる。すなわち、
従来は平面的に配置されていたソースとドレイン間のチ
ャネル形成領域を垂直に立てることによって、その部分
の面積を削減する。本発明の基本は、半導体基板上に凸
上の部分を形成し、その側面をチャネル形成領域とし、
その頂上部を不純物領域(ソースもしくはドレイン)の
一方とし、底部に、他の不純物領域を設け、このチャネ
ル形成領域の側面にゲイト電極を形成することにある。
その結果、ゲイトも垂直に立つことが要求される。しか
しながら、例えばEEPROMにおいては、フローティ
ングゲイトを有する記憶トランジスタと、通常の構造を
有する選択トランジスタの2種類のトランジスタを形成
しなければならない。本発明を用いた場合には、作製の
簡略化から、EEPROMにおける選択トランジスタ部
分は平面的な配置とし、記憶セルトランジスタ部分を垂
直化することを特色とする。
The present invention solves these problems by arranging three-dimensionally arranged MOS transistors, which are conventionally arranged in a plane. That is,
By vertically standing the channel formation region between the source and the drain, which has been conventionally arranged in a plane, the area of that portion is reduced. The basis of the present invention is to form a convex portion on a semiconductor substrate, and make the side surface a channel forming region,
The top is one of the impurity regions (source or drain), the bottom is another impurity region, and the gate electrode is formed on the side surface of the channel formation region.
As a result, the gate is also required to stand vertically. However, for example, in an EEPROM, it is necessary to form two types of transistors, a storage transistor having a floating gate and a selection transistor having a normal structure. When the present invention is used, the selection transistor portion in the EEPROM is arranged in a plane and the memory cell transistor portion is verticalized for simplification of manufacturing.

【0021】また、EEPROMのような特殊なトラン
ジスタでなくとも、本発明を一般的なMOSトランジス
タに適用すれば、面積の節約(高集積化)が成されるこ
とは容易に察しがつくことであるが、それとともに、本
発明におけるように、不純物領域の一方をゲイト電極・
配線よりも高い位置に形成したということは、その不純
物領域にコンタクトを形成する場合には極めて都合のよ
いことである。したがって、例えば、EEPROM装置
を作製する場合にも、メモリー領域と周辺領域の双方に
本発明を採用することが望ましい。
Further, it can be easily understood that the area can be saved (high integration) by applying the present invention to a general MOS transistor even if it is not a special transistor such as an EEPROM. However, as with the present invention, one of the impurity regions is provided with a gate electrode.
Forming at a position higher than the wiring is extremely convenient when forming a contact in the impurity region. Therefore, for example, even when manufacturing an EEPROM device, it is desirable to apply the present invention to both the memory region and the peripheral region.

【0022】図1は、本発明の技術思想を表現するため
の概略図である。その細部は必ずしも正確に記述されて
はいないが、本発明を理解するには十分なものである。
図1の(A)は、本発明によるEEPROMの素子の断
面の概略を示した。この図では、4つの素子が描かれて
いる。以下では、右から2つめの素子について説明する
が、他の素子も全く同等である。図から明らかなよう
に、半導体基板上に凸上の部分が設けられ、その頂上部
は、ドレイン領域102となっている。
FIG. 1 is a schematic diagram for expressing the technical idea of the present invention. The details are not necessarily exactly described, but they are sufficient to understand the invention.
FIG. 1A shows a schematic sectional view of an EEPROM element according to the present invention. In this figure, four elements are depicted. The second element from the right will be described below, but the other elements are exactly the same. As is apparent from the figure, a convex portion is provided on the semiconductor substrate, and the top thereof is the drain region 102.

【0023】このような凸状の部分の作製方法に関して
は、本発明は特に規定するものではない。例えば、単結
晶半導体基板をエッチングすることによって、このよう
な凸状の部分を形成してもよいし、基板上に半導体領域
を形成して、これをエッチングすることによって、この
ような部分を形成してもよい。このときには基板として
単結晶半導体基板を用いて、その上にホモエピタキシャ
ル成長をさせてもよい。また、凸状の部分の頂上部の面
積は底部の面積よりも小さくても大きくてもよい。これ
らの事項は本発明を実施しようとするものが必要とする
設計事項に合わせて変更できるものである。
The present invention does not particularly define the method of manufacturing such a convex portion. For example, such a convex portion may be formed by etching a single crystal semiconductor substrate, or such a portion may be formed by forming a semiconductor region over the substrate and etching it. You may. At this time, a single crystal semiconductor substrate may be used as the substrate and homoepitaxial growth may be performed thereon. Further, the area of the top of the convex portion may be smaller or larger than the area of the bottom. These items can be changed according to the design items required by those who implement the present invention.

【0024】このドレイン領域は、EEPROMを形成
する場合には、その厚みが、フローティングゲイトと最
適な重なりを実現できるように精密に形成され、また、
通常のMOSトランジスタとして使用される場合には、
ほとんど厚みがないように形成される。あるいは、LD
Dと同様の構造を形成しようとする場合には、2段階以
上の不純物濃度の異なる不純物層を形成してもよい。
In the case of forming an EEPROM, the drain region is precisely formed so that the drain region has an optimum overlap with the floating gate.
When used as a normal MOS transistor,
It is formed to have almost no thickness. Or LD
When a structure similar to that of D is to be formed, impurity layers having different impurity concentrations may be formed in two or more steps.

【0025】また、EEPROMにおいて、効果的に電
界放射によってトンネル電流をフローティングゲイトに
注入する、あるいは取り除くためには、従来のEEPR
OMでは、特定の部分のゲイト酸化膜の厚さを極めて薄
く作製していたが、そのためには、特別なパターニング
工程が必要であった。
Further, in the EEPROM, in order to effectively inject or remove the tunnel current into the floating gate by field emission, the conventional EEPROM is used.
In the OM, the thickness of the gate oxide film at a specific portion was made extremely thin, but for that purpose, a special patterning process was required.

【0026】例えば、本発明によって同様な部分を形成
しようとすれば、この不純物領域の構成を変えることに
よってなすことができる。すなわち、不純物濃度の低い
層によって、不純物濃度の高い層をサンドイッチ状には
さんだ構造とすればよい。このようにすることによっ
て、中央の不純物濃度の高い領域に効果的に電界が集中
し、トンネル電流を流すことができる。
For example, if a similar portion is to be formed according to the present invention, this can be done by changing the structure of the impurity region. That is, a layer having a high impurity concentration may be sandwiched between layers having a low impurity concentration. By doing so, the electric field is effectively concentrated in the central region having a high impurity concentration, and the tunnel current can flow.

【0027】この不純物領域の形成は、不純物の縦方向
の拡散を制御すれば良いので、実質的には、50nmも
の細かさで制御することが可能である。したがって、従
来のプレーナー型のMOSトランジスタにおける不純物
領域の形成に比べると格段に微細な不純物領域を形成す
ることが可能である。
The impurity region can be formed by controlling the vertical diffusion of the impurity, so that the impurity region can be controlled substantially as fine as 50 nm. Therefore, it is possible to form an extremely fine impurity region as compared with the formation of the impurity region in the conventional planar type MOS transistor.

【0028】一方、半導体基板の底部には、ソース領域
101が設けられている。そして、凸状部分の側面に張
りつくようにフローティングゲイト103とコントロー
ルゲイト104が形成されている。フローテイングゲイ
トを形成しなければ通常のMOSトランジスタである。
また、フローティングゲイトにあたる部分を窒化珪素で
形成すれば、MNOSやMONOSとなる。
On the other hand, a source region 101 is provided on the bottom of the semiconductor substrate. The floating gate 103 and the control gate 104 are formed so as to stick to the side surfaces of the convex portion. It is a normal MOS transistor if the floating gate is not formed.
If the portion corresponding to the floating gate is made of silicon nitride, it becomes MNOS or MONOS.

【0029】さらに、コンタクトホール107を通し
て、ビット線として機能する配線106がお不純物領域
102を接続している。
Further, the wiring 106 functioning as a bit line connects the impurity region 102 through the contact hole 107.

【0030】ここで、注目すべきことは、このような形
状の素子には、図中の点線部Qで示されるような記憶ト
ランジスタが、垂直に形成され、一方、点線部Pで示さ
れる選択トランジスタが水平に形成されていることであ
る。
Here, it should be noted that a memory transistor as shown by a dotted line portion Q in the drawing is vertically formed in the element having such a shape, while a selection shown by a dotted line portion P is made. That is, the transistor is formed horizontally.

【0031】さらに注目すべきことは、先の従来のEE
PROMで問題とした微細加工の限度であるが、図1の
例では、実質的にこの凸部の幅に限定されるということ
である。このことは、後に説明するプロセスを見れば明
らかであるが、ゲイト部分の形成には、実質的にマスク
プロセスは存在しないのである。ゲイト部分の形状は、
その下地の凸部を形成することによって決定され、ま
た、その厚さ等は、ゲイト部分の形成に使用される被膜
の厚さや、その異方性エッチングの程度によって決定さ
れる。したがって、本発明を採用すれば、最小加工精度
が0.5μmであっても、1つ当たりの素子に要する幅
は1μm以下とできるのである。従来の方法(図2)で
は、少なくとも5μmを必要としていた。
Further noteworthy is the above-mentioned conventional EE.
Although it is a limit of the fine processing which is a problem in the PROM, in the example of FIG. 1, it is substantially limited to the width of this convex portion. This is apparent from the process described later, but there is substantially no mask process for forming the gate portion. The shape of the gate part is
It is determined by forming the convex portion of the base, and the thickness thereof is determined by the thickness of the film used for forming the gate portion and the degree of anisotropic etching thereof. Therefore, if the present invention is adopted, even if the minimum processing accuracy is 0.5 μm, the width required for each element can be 1 μm or less. The conventional method (FIG. 2) required at least 5 μm.

【0032】図1(B)は、このような素子をマトリク
ス状に組んで、EEPROMを形成したものを上から見
たものである。この図の中に、8ビットのメモリーが存
在する。図において、101は、ソース領域で、これら
は、全て一体化してゲイト配線と平行に配置され、電源
供給線として機能する。102は凸部の頂上に形成され
たドレイン領域である。103は、凸部の側面に垂直に
形成されたフローティングゲイトであり、104はコン
トロールゲイトである。このコントロールゲイト104
は、図では、縦につながって、ワード線を形成してい
る。105は、凸部の各素子を分離するために設けられ
た厚い絶縁物で、従来のLOCOSと同様な機能を有す
るものである。そして、106は、ビット線であり、こ
れは、コンタクトホール107を介して、各ドレイン領
域と接続している。
FIG. 1B is a top view of an EEPROM formed by assembling such elements in a matrix. In this figure there is an 8-bit memory. In the figure, 101 is a source region, which are all integrated and arranged in parallel with the gate wiring, and function as a power supply line. 102 is a drain region formed on the top of the convex portion. Reference numeral 103 is a floating gate formed vertically on the side surface of the convex portion, and 104 is a control gate. This control gate 104
In the figure, they are connected vertically to form a word line. Reference numeral 105 denotes a thick insulator provided to separate each element of the convex portion, and has a function similar to that of the conventional LOCOS. Reference numeral 106 denotes a bit line, which is connected to each drain region via a contact hole 107.

【0033】このようなビット線等の配線を形成するう
えでも、本発明は有利である。すなわち、本発明では、
不純物領域の一方が、ゲイト電極よりも上に位置してい
るため、従来のような深いコンタクトホールは必要とさ
れないのである。したがって、コンタクトに必要な部分
の面積は、従来の方法に比べて著しく少なくて良く、ま
た、断線や接触不良の問題も少なく、歩留りの向上につ
ながる。
The present invention is also advantageous in forming wiring such as bit lines. That is, in the present invention,
Since one of the impurity regions is located above the gate electrode, a deep contact hole as in the conventional case is not required. Therefore, the area of the portion required for the contact may be remarkably smaller than that in the conventional method, and there are few problems such as disconnection and contact failure, leading to an improvement in yield.

【0034】従来の方法では、コンタクトホールの深さ
を浅くしようとした場合には、ゲイト配線の段差だけ配
線は上下した。このような段差の存在は、配線の断線と
いう問題に直結している。しかしながら、また、そのよ
うな上下を抑えるために、層間絶縁物を平坦化したうえ
に配線を形成した場合には、コンタクトホールが深くな
ってしまった。
In the conventional method, when trying to make the depth of the contact hole shallow, the wiring was moved up and down by the step difference of the gate wiring. The existence of such a step directly leads to a problem of disconnection of wiring. However, in order to suppress such vertical movement, when the wiring is formed after the interlayer insulating material is flattened, the contact hole becomes deep.

【0035】本発明では、コンタクトホールを浅く、か
つ配線の上下や段差を減らすことが可能であり、このこ
とだけによってもたらされる歩留りの向上は著しいもの
である。
In the present invention, it is possible to make the contact hole shallow and reduce the vertical and stepped portions of the wiring, and the yield improvement brought about only by this is remarkable.

【0036】図6は図1(B)の回路図である。今、全
ての素子のフローティングゲイトに電子が注入されない
状態になっているとする。そして、そのうちのT13の素
子のフローティングゲイトだけに電子を注入するとしよ
う。そのために、電源供給線(ソース配線)S1
2 、S3 の電位は0に保ち、ワード線(ゲイト配線)
1 、G2 、G4 の電位をV0 、G3 の電位をV1 、ビ
ット線(ドレイン配線)D1 の電位をV2 に、D2 の電
位をV3 にしたとする。このとき、素子T11、T12、T
14のゲイトとドレイン間の電圧は(V0 −V2 )であ
り、素子T13では(V1 −V2 )であり、素子T21、T
22、T24では(V0 −V3 )であり、素子T23では(V
1 −V3 )である。ここで、Vth以上の電位差が生じた
場合に、トンネル電流が起こり、電子が注入されるとす
れば、以下の不等式がなりたつ。 −Vth<V0 −V2 <Vth1 −V2 >Vth −Vth<V0 −V3 <Vth −Vth<V1 −V3 <Vth
FIG. 6 is a circuit diagram of FIG. 1 (B). Now, assume that no electrons are injected into the floating gates of all the elements. Then, suppose that electrons are injected into only the floating gate of the element of T 13 among them. Therefore, the power supply line (source line) S 1 ,
The potentials of S 2 and S 3 are kept at 0, and the word line (gate wiring)
It is assumed that the potentials of G 1 , G 2 , and G 4 are V 0 , the potential of G 3 is V 1 , the potential of the bit line (drain wiring) D 1 is V 2 , and the potential of D 2 is V 3 . At this time, the elements T 11 , T 12 , T
The voltage between 14 the gate and the drain is (V 0 -V 2), a the element T 13 (V 1 -V 2) , the element T 21, T
22 and T 24 are (V 0 −V 3 ), and element T 23 is (V 0 −V 3 ).
1 is a -V 3). Here, if a tunnel current occurs and electrons are injected when a potential difference of V th or more occurs, the following inequalities occur. -V th <V 0 -V 2 <V th V 1 -V 2 > V th -V th <V 0 -V 3 <V th -V th <V 1 -V 3 <V th

【0037】ここで、各電位差に下限が設定されたの
は、それ以下の電圧が印加された場合には、既に記憶さ
れているデータが消されてしまうからである。これは、
4元の連立不等式であり、一般的な解を求めることは面
倒であるが、例えば、Vth=2Vとしたときに、V0
0、V1 =2V、V2 =−V、V3 =Vはその解の1つ
であり、このとき、V0 −V2 =V、V1 −V2 =3
V、V0 −V3 =−V、V1 −V3 =Vであるので、上
記の条件を満たす。すなわち、ワード線に印加する電圧
を0と2Vの2種類とし、ビット線に印加する電圧をV
と−Vの2種類とすることによって、任意の素子に情報
を入力できる。
Here, the lower limit is set for each potential difference because the data already stored is erased when a voltage lower than that is applied. this is,
Although it is a quaternary simultaneous inequality and it is troublesome to find a general solution, for example, when V th = 2 V, V 0 =
0, V 1 = 2V, V 2 = -V, V 3 = V is one of the solution, this time, V 0 -V 2 = V, V 1 -V 2 = 3
Since V, V 0 −V 3 = −V, and V 1 −V 3 = V, the above conditions are satisfied. That is, there are two types of voltage applied to the word line, 0 and 2V, and the voltage applied to the bit line is V
Information can be input to an arbitrary element by using two types, ie, -V.

【0038】これは、動作の一例であり、その他に様々
な動作モードが想定できるが、ここではいちいち取り上
げない。
This is an example of the operation, and other various operation modes can be assumed, but they are not taken up here individually.

【0039】図1のような構造を有するものを作製する
には、いくつかの方法が考えられるが、その代表的なプ
ロセスは以下のようになる。 (1) 半導体表面への不純物領域(ドレイン)の形成 (2) 凸状部の形成 (3) フローティングゲイトとなる皮膜の形成(成膜
と異方性エッチング) (4) 素子分離領域の形成とフローティングルゲイト
の不要部のエッチング (5) コントロールゲイトの形成(成膜と異方性エッ
チング) (6) 層間絶縁物の形成とコンタクトホールの形成 (7) ソース領域の形成 (8) ドレイン配線の形成 このように工程数は増えたように見えるが、実際のマス
クプロセスは著しく削減することができた。また、マス
クプロセスは特にEEPROM構造に関係する部分の作
製に関するものではないので、本発明を用いて通常のM
OSトランジスタを作製する場合にもマスクプロセスの
数は変わらない。
Several methods can be considered for producing the one having the structure as shown in FIG. 1, but the typical process is as follows. (1) Formation of impurity region (drain) on semiconductor surface (2) Formation of convex portion (3) Formation of film to become floating gate (deposition and anisotropic etching) (4) Formation of element isolation region Etching of unnecessary parts of floating gate (5) Formation of control gate (deposition and anisotropic etching) (6) Formation of interlayer insulator and formation of contact hole (7) Formation of source region (8) Drain wiring Formation Although the number of steps seems to have increased in this way, the actual mask process could be significantly reduced. Further, since the mask process does not particularly relate to the production of the portion related to the EEPROM structure, the present invention can be applied to a general M process.
The number of mask processes does not change when manufacturing an OS transistor.

【0040】本発明を実施するためのプロセス例を図3
および図4を用いて以下に示す。本発明によって、EE
PROMのごとき装置を大規模に形成しようとすれば、
各トランジスタ間の分離に注意して作製しなければなら
ない。そのためには、例えば、図4に示すように、従来
の,LOCOS法やその他の様々な素子間分離技術を採
用するとよい。
An example process for practicing the present invention is shown in FIG.
And it shows below using FIG. According to the present invention, EE
If a device such as a PROM is to be formed on a large scale,
It has to be manufactured paying attention to the separation between the transistors. For that purpose, for example, as shown in FIG. 4, it is advisable to adopt the conventional LOCOS method and various other element isolation techniques.

【0041】図4にしたがって、素子間分離技術の例を
説明する。まず、半導体基板401上に不純物領域40
2を形成する。半導体基板としては、各種の半導体が使
用できるが、シリコンを用いる場合には(100)面を
用いるとよい。不純物領域の厚さは、10〜500nm
とするとよい。最適な厚さはその素子の目的によって設
計される。例えば、EEPROMとして使用する場合に
は、その厚さは100〜500nmとして、電荷のフロ
ーティングゲイトへの注入を促進させる必要がある。ま
た、通常のMOSトランジスタとして用いる場合には、
この層の厚さが大きいと、ゲイト電極との重なりが大き
くなるので、薄い方が好ましい。また、その不純物濃度
を2段階以上にわけて形成した場合には、プレーナー型
MOSトランジスタで用いられるLDD構造に近い不純
物領域となる。
An example of the element isolation technique will be described with reference to FIG. First, the impurity region 40 is formed on the semiconductor substrate 401.
Form 2. Although various semiconductors can be used as the semiconductor substrate, the (100) plane is preferably used when silicon is used. The thickness of the impurity region is 10 to 500 nm
It is good to The optimum thickness is designed according to the purpose of the device. For example, when it is used as an EEPROM, its thickness must be 100 to 500 nm to promote injection of charges into the floating gate. When used as a normal MOS transistor,
When the thickness of this layer is large, the overlap with the gate electrode becomes large, and therefore it is preferably thin. When the impurity concentration is formed in two or more stages, the impurity region is close to the LDD structure used in the planar MOS transistor.

【0042】不純物領域の形成方法としては、公知のイ
オン注入法等を利用した不純物拡散法であってもよい
し、あるいは、半導体基板上に不純物を含んだ半導体を
エピタキシャ成長させてもよい。または、単に、不純物
を含む多結晶半導体を形成してもよい。いずれの方法も
公知の技術であり、その採用にあたっては、それぞれの
長所短所を見極めて決定しなければならない。不純物拡
散の方法は最も一般的な方法であろう。エピタキシャル
成長法は、シリコンの場合にはその成長温度が高く、し
たがって、不純物の意図しない拡散という問題がある。
しかし、半導体の結晶界面は清潔で、ガリウム砒素半導
体等の化合物半導体では適していると思われる。多結晶
半導体の成膜は最も単純な方法であるが、単結晶半導体
と多結晶半導体の界面に欠陥が生じやすい。
As a method of forming the impurity region, an impurity diffusion method using a known ion implantation method or the like may be used, or a semiconductor containing impurities may be epitaxially grown on the semiconductor substrate. Alternatively, a polycrystalline semiconductor containing impurities may be simply formed. Any of these methods is a known technique, and in adopting it, it is necessary to determine the advantages and disadvantages of each method and determine them. The method of impurity diffusion may be the most common method. In the case of silicon, the epitaxial growth method has a high growth temperature, and therefore has a problem of unintended diffusion of impurities.
However, the crystal interface of the semiconductor is clean, and it seems to be suitable for compound semiconductors such as gallium arsenide semiconductor. Deposition of a polycrystalline semiconductor is the simplest method, but defects are likely to occur at the interface between the single crystal semiconductor and the polycrystalline semiconductor.

【0043】さて、次に、図4(B)に示すように、半
導体基板をストライプ状にエッチングして、溝403を
形成する。これは、公知のフォトリソグラフィー法を用
いればよい。
Next, as shown in FIG. 4B, the semiconductor substrate is etched into a stripe shape to form a groove 403. A known photolithography method may be used for this.

【0044】そして、図4(C)に示すように、この基
板の表面に選択的に窒化珪素等の耐酸化性のある被膜4
04を形成する。この形成にあたっては、このような窒
化珪素の被膜が、凹凸の細部にまで形成される必要があ
る。そのためには従来の減圧CVD法でもよいが、基板
に対するダメージが小さくステップカバレージのよい光
CVD法を採用するとよい。窒化珪素はの下には、応力
緩和のために酸化珪素等の被膜を形成してもよい。
Then, as shown in FIG. 4 (C), a coating 4 having an oxidation resistance such as silicon nitride is selectively formed on the surface of the substrate.
To form 04. In this formation, such a silicon nitride film needs to be formed even on the details of the unevenness. For that purpose, a conventional low pressure CVD method may be used, but an optical CVD method that causes less damage to the substrate and has good step coverage is preferably used. A film of silicon oxide or the like may be formed under the silicon nitride for stress relaxation.

【0045】このようにして、半導体基板の一部は露出
され、一部は窒化珪素膜等で覆われる。最後に、基板を
スチーム酸化等の方法で酸化すると、窒化珪素等の被膜
404で覆われていない部分は酸化されて、厚い酸化物
405が形成される。窒化珪素等の被膜を除去すれば図
4(D)が得られる。このようにして、素子分離領域が
形成される。図では溝の部分を分断するように酸化物を
形成してある。しかしながら、このようなパターンを採
用すると、基板の底部(凹部)を電源供給線として使用
したい場合には、後で酸化物404によって分断される
ので、電源供給線が形成できない。したがって、そのた
めには、予め、窒化珪素等の被膜で溝の底部の一部ある
いは全部を覆って、電源供給線の部分が酸化されないよ
うにしておく必要がある。以上の方法は従来のLOCO
S法をそのまま本発明に適用したものであるが、いくつ
か不都合な点がある。
In this way, a part of the semiconductor substrate is exposed and a part is covered with the silicon nitride film or the like. Finally, when the substrate is oxidized by a method such as steam oxidation, the portion not covered with the film 404 such as silicon nitride is oxidized to form a thick oxide 405. By removing the coating such as silicon nitride, FIG. 4D is obtained. In this way, the element isolation region is formed. In the figure, an oxide is formed so as to divide the groove portion. However, if such a pattern is adopted, when it is desired to use the bottom portion (concave portion) of the substrate as a power supply line, the power supply line cannot be formed because it is later divided by the oxide 404. Therefore, for that purpose, it is necessary to cover a part or all of the bottom of the groove with a film of silicon nitride or the like in advance so that the part of the power supply line is not oxidized. The above method is the conventional LOCO
Although the S method is directly applied to the present invention, there are some disadvantages.

【0046】例えば、EEPROM等を作製する場合に
は、凸部の側面にそってフローティングゲイトを形成す
るための半導体被膜を形成する必要があるのであるが、
これは、半導体側面にそって連続して形成されるので、
後で、フォトリソグラフィー法によって各素子ごとに分
断されなければならない。しかし、この分断の作業は結
局は素子間の分離と同じことであるので、酸化物の形成
とフローティングゲイトのパターニングを同時におこな
うことができる。すなわち、素子間分離の工程を後でお
こなうことによってマスクプロセスを節約できる。
For example, when manufacturing an EEPROM or the like, it is necessary to form a semiconductor film for forming the floating gate along the side surface of the convex portion.
Since this is formed continuously along the semiconductor side surface,
After that, it must be divided into each element by the photolithography method. However, since the dividing work is the same as the isolation between the elements, the oxide formation and the floating gate patterning can be performed at the same time. That is, the mask process can be saved by performing the element isolation step later.

【0047】その詳細については、以下の図3をもとに
した説明の際に述べる。以下では、EEPROMを作製
する場合について記述する。以下の記述は、大雑把なプ
ロセスについて述べたものであり、発明を実施する者の
要求する特性を得るためには、一部設計変更しなければ
ならない場合がある。
The details will be described in the following description based on FIG. Hereinafter, a case of manufacturing an EEPROM will be described. The following description describes a rough process, and some design changes may be necessary to obtain the characteristics required by a person who carries out the invention.

【0048】まず、図4の全ての作製方法、あるいは一
部の方法を用いることによって、半導体基板301上に
凸部302が形成される。凸部の幅は、採用する設計ル
ールによって決められる。例えば500nmとしよう。
また、凸部の高さは、凸部の幅と同程度が望ましい。し
かし、これは記憶トランジスタのチャネル長を決定する
要因であるので、一概には言えない。200〜800n
mが適している。凸部302の頂上には不純物領域30
3が形成されている。そして、次に熱酸化法等の方法に
よってゲイト酸化膜として機能する酸化膜306が形成
される。その厚さとしては10〜100nmが好まし
い。半導体としてシリコンを使用する場合には公知の熱
酸化法によって形成された酸化珪素が適している。特に
熱酸化法は凸部の側面にも均等に酸化膜を形成すること
ができるので好適である。
First, the convex portion 302 is formed on the semiconductor substrate 301 by using all the manufacturing methods shown in FIG. The width of the convex portion is determined by the adopted design rule. For example, let's say 500 nm.
Further, it is desirable that the height of the convex portion is approximately the same as the width of the convex portion. However, since this is a factor that determines the channel length of the memory transistor, it cannot be generally stated. 200-800n
m is suitable. The impurity region 30 is formed on the top of the convex portion 302.
3 is formed. Then, an oxide film 306 that functions as a gate oxide film is formed by a method such as a thermal oxidation method. The thickness is preferably 10 to 100 nm. When silicon is used as a semiconductor, silicon oxide formed by a known thermal oxidation method is suitable. In particular, the thermal oxidation method is suitable because an oxide film can be evenly formed on the side surface of the convex portion.

【0049】さらに、その上に半導体被膜(シリコンや
ゲルマニウム等)305を形成する。その厚さとして
は、10〜500nmが好ましい。特に高集積化を目的
とする場合には、薄い方が好ましい。また、半導体被膜
のかわりに窒化珪素膜を3〜500nm形成した場合に
は、MNOSやMONOS型の素子が得られる。この被
膜の形成もステップカバレージよく行われることが必要
である。特に凸部の側面は被膜が形成されにくいので注
意が必要である。例えば窒化珪素膜を形成するのであれ
ば、熱窒化という手法も用いることができる。以上のよ
うにして、図3(A)を得る。
Further, a semiconductor film (silicon, germanium, etc.) 305 is formed thereon. The thickness is preferably 10 to 500 nm. Especially for the purpose of high integration, the thinner one is preferable. When a silicon nitride film having a thickness of 3 to 500 nm is formed instead of the semiconductor film, a MNOS or MONOS type element can be obtained. It is necessary that the formation of this coating also be performed with good step coverage. In particular, care should be taken because the coating is difficult to form on the side surface of the convex portion. For example, if a silicon nitride film is formed, a method called thermal nitriding can also be used. As described above, FIG. 3A is obtained.

【0050】次に、バイアス反応性イオンエッチング等
の、公知の異方性(方向性ともいう)エッチング法によ
って、上記半導体膜のエッチングをおこなう。半導体膜
のエッチングだけでその工程を終了してもよいが、側面
以外の半導体膜を完全にエッチング除去するためには、
下地の酸化珪素膜や、基板も少々エッチングしてよい。
このようにして、図3(B)が得られる。このエッチン
グの過程で、凸部の側面以外の半導体膜は完全に除去さ
れる。側面には半導体膜307が残存するが、半導体膜
と下地の酸化膜の密着性がよくないと半導体膜が剥離し
てしまうので、半導体膜の作製には十分注意しなければ
ならない。
Next, the semiconductor film is etched by a known anisotropic (also called directionality) etching method such as bias reactive ion etching. Although the process may be completed only by etching the semiconductor film, in order to completely remove the semiconductor film except the side surface by etching,
The underlying silicon oxide film and the substrate may be slightly etched.
In this way, FIG. 3B is obtained. During this etching process, the semiconductor film other than the side surface of the convex portion is completely removed. Although the semiconductor film 307 remains on the side surface, the semiconductor film is peeled off if the adhesion between the semiconductor film and the base oxide film is not good, so that care must be taken in manufacturing the semiconductor film.

【0051】図3(B)では、半導体基板もエッチング
されている様子が示されているが、このようなオーバー
エッチは後に、選択トランジスタを形成したときに、チ
ャネル形成領域を長くするという効果を有する。チャネ
ル長は極端に短いと、短チャネル効果という問題が生じ
るので、適切な値にとどめる必要があり、このような部
分がチャネル長の長さを決定するうえで有効に作用する
というのも本発明の特色である。
Although FIG. 3B shows that the semiconductor substrate is also etched, such over-etching has the effect of lengthening the channel formation region when a select transistor is formed later. Have. If the channel length is extremely short, the problem of short channel effect arises, so it is necessary to keep it to an appropriate value, and such a part effectively acts in determining the length of the channel length of the present invention. Is a feature of.

【0052】さて、図では、示さないが、図3(B)の
工程が終了した後、溝にそって一続きに形成された半導
体膜307を各素子ごとに分断する工程はおこなわれ
る。そして、もし、最初に素子間分離の工程が行われて
いなかった場合には、このときに同時に素子間分離領域
を形成することができる。その様子を図5に示す。
Although not shown in the figure, after the step of FIG. 3B is completed, a step of dividing the semiconductor film 307 formed continuously along the groove into each element is performed. If the element isolation process is not performed first, the element isolation region can be formed simultaneously at this time. This is shown in FIG.

【0053】図5は、2つの凸状部分の断面である。凸
部のそれぞれの側面には、図3(B)までのプロセスに
よって、半導体被膜が形成されている。そして、その上
に酸化珪素膜(厚さ10〜100nm)と窒化珪素膜5
01(厚さ20〜400nm)が形成されている。この
被膜の形成は、ステップカバレージよくおこなうことが
要求される。そして、全体にフォトレジスト502を塗
布し、露光して素子間分離領域とする部分(酸化物を形
成する部分)のレジストを除去する。図5(A)は、そ
のような状態を示している。
FIG. 5 is a cross section of two convex portions. A semiconductor film is formed on each side surface of the convex portion by the process up to FIG. Then, a silicon oxide film (thickness: 10 to 100 nm) and a silicon nitride film 5 are formed thereon.
01 (thickness 20 to 400 nm) is formed. The formation of this film is required to have good step coverage. Then, a photoresist 502 is applied to the entire surface and exposed to remove the resist in a portion to be an element isolation region (a portion where an oxide is formed). FIG. 5 (A) shows such a state.

【0054】次に、この状態で等方的なエッチングをお
こなう。異方性エッチングでは、凸部の側面がエッチン
グされない恐れがあるのでよくない。このエッチング工
程で窒化珪素膜が除去される。その状態を図5(B)に
示す。
Next, isotropic etching is performed in this state. Anisotropic etching is not preferable because the side surface of the convex portion may not be etched. The silicon nitride film is removed by this etching process. The state is shown in FIG.

【0055】最後に、熱酸化法によって、窒化珪素の除
去された領域だけを選択的に酸化して、酸化物503を
形成する。酸化物の厚さは0.1〜1.0μmが適当で
ある。この様子を図5(C)に示す。この酸化の工程
は、従来のプレーナー型半導体素子の作製に用いられた
LOCOS法の酸化条件を採用すればよい。
Finally, only the region where the silicon nitride is removed is selectively oxidized by the thermal oxidation method to form the oxide 503. A suitable oxide thickness is 0.1 to 1.0 μm. This state is shown in FIG. In this oxidation step, the oxidation condition of the LOCOS method used for manufacturing the conventional planar type semiconductor device may be adopted.

【0056】この酸化工程によって、側面の半導体被膜
(図3では307に対応する)も同時に酸化されてしま
う。
By this oxidation step, the semiconductor film on the side surface (corresponding to 307 in FIG. 3) is also oxidized at the same time.

【0057】もし、この被膜が窒化珪素等の材料で形成
されていた場合には、側面の酸化はおこらないので、素
子間分離には、別の手段を講じなければならない。付け
加えるならば、該被膜が窒化珪素等の絶縁物でできてい
る場合には、それを各素子ごとに分断する必要はない。
しかしながら、頂上部の不純物領域は、凸部にそってつ
ながっているため、各素子ごとに分断する必要がある。
If this coating is made of a material such as silicon nitride, the side surface will not be oxidized, so that another means must be taken for element isolation. In addition, if the film is made of an insulating material such as silicon nitride, it is not necessary to divide it into individual elements.
However, since the impurity regions at the top are connected along the convex portion, it is necessary to divide each element.

【0058】そのためには、図5(A)と同様に、レジ
ストを必要な部分だけ除去した状態でエッチングをおこ
なえばよい。このエッチングは等方性エッチングでも異
方性エッチングでもよい。その後、例えば光CVD法に
よって、レジストをつけたまま酸化物を堆積させ、リフ
トオフ法によって、レジスト上に堆積した酸化物は除去
して、レジストのない領域に堆積した酸化物だけを残存
させればよい。この方法を採用するにあたっては、酸化
物の堆積手段として、低温でおこなえることと、ステッ
プカバレージのよいことが要求される。
For that purpose, as in the case of FIG. 5A, the etching may be carried out in a state where the resist is removed only in a necessary portion. This etching may be isotropic etching or anisotropic etching. After that, for example, by photo-CVD method, an oxide is deposited with the resist attached, and by lift-off method, the oxide deposited on the resist is removed, and only the oxide deposited on the region without the resist remains. Good. When adopting this method, it is required that the oxide can be deposited at a low temperature and that the step coverage be good.

【0059】いずれの方法を採用するとしても、この素
子分離領域を形成するのに必要なマスクプロセスは1回
である。先に図4に示すような方法で、予め素子分離領
域を形成した場合には、半導体被膜307を分断するだ
けで十分であるが、その場合には、素子分離領域の形成
と半導体膜307の分断のためにそれぞれ1回、計2回
のマスクプロセスが必要であり、歩留りの低下が懸念さ
れる。
No matter which method is adopted, the mask process required to form the element isolation region is only once. When the element isolation region is formed in advance by the method as shown in FIG. 4, it is sufficient to divide the semiconductor film 307. In that case, the element isolation region is formed and the semiconductor film 307 is formed. The mask process needs to be performed once for each of the divisions, that is, twice in total, and there is a concern that the yield may be reduced.

【0060】また、被膜307に窒化珪素膜を用いる場
合には、予め図4の方法で素子分離領域を形成しておけ
ば、窒化珪素膜を分断する必要はない。ここまでのプロ
セスをまとめると以下のようになる。
When a silicon nitride film is used for the film 307, it is not necessary to divide the silicon nitride film if the element isolation region is formed in advance by the method shown in FIG. The process up to this point is summarized as follows.

【0061】(A)被膜307が半導体膜の場合 A−1 (1)不純物層(図4の402)の形成 (2)溝(図4の403)の形成 (3)素子分離領域の形成(図4の405) (4)半導体被膜(図3の307)の形成 (5)半導体被膜(図3の307)の分断(A) When the film 307 is a semiconductor film A-1 (1) Formation of impurity layer (402 in FIG. 4) (2) Formation of groove (403 in FIG. 4) (3) Formation of element isolation region ( (405 in FIG. 4) (4) Formation of semiconductor film (307 in FIG. 3) (5) Separation of semiconductor film (307 in FIG. 3)

【0062】 A−2 (1)不純物層(図4の402)の形成 (2)溝(図4の403)の形成 (4)半導体被膜(図3の307)の形成 (5)半導体被膜(図3の307)の分断および素子分
離領域の形成
A-2 (1) Formation of impurity layer (402 in FIG. 4) (2) Formation of groove (403 in FIG. 4) (4) Formation of semiconductor film (307 in FIG. 3) (5) Semiconductor film ( Division of 307) of FIG. 3 and formation of element isolation regions

【0063】(B)被膜307が窒化珪素等の場合 B−1 (1)不純物層(図4の402)の形成 (2)溝(図4の403)の形成 (3)素子分離領域の形成(図4の405) (4)窒化珪素被膜(図3の307)の形成(B) When the coating 307 is silicon nitride or the like B-1 (1) Formation of impurity layer (402 in FIG. 4) (2) Formation of groove (403 in FIG. 4) (3) Formation of element isolation region (405 in FIG. 4) (4) Formation of silicon nitride film (307 in FIG. 3)

【0064】 B−2 (1)不純物層(図4の402)の形成 (2)溝(図4の403)の形成 (4)窒化珪素被膜(図3の307)の形成 (5)凸部の頂上のエッチング、酸化物のリフトオフ法
による形成
B-2 (1) Formation of Impurity Layer (402 in FIG. 4) (2) Formation of Groove (403 in FIG. 4) (4) Formation of Silicon Nitride Film (307 in FIG. 3) (5) Convex Section On top of silicon, oxide lift-off method

【0065】以上のことから明らかなように、ここまで
のプロセスで必要とされるマスクの枚数は最大で3枚、
最小で2枚である。
As is clear from the above, the maximum number of masks required in the processes up to here is three,
The minimum is 2.

【0066】次に、再び図3にもどって、例えば熱酸化
法によってゲイト酸化物層308を形成する。もし、被
膜307が窒化珪素であった場合には、熱酸化法ではそ
の上に酸化物は成長しないが、選択トランジスタの部分
には酸化膜が得られる。したがって、その場合には記憶
トランジスタはMNOS型となる。あえて、MONOS
型とするには、CVD等の成膜法によって、酸化膜を形
成すればよい。しかし、その場合には、熱酸化で得られ
る酸化膜に比べて界面準位が大きくなることに注意しな
ければならない。良好な品質の酸化珪素膜をCVD法に
よって得ようとすれば、テトラエトキシオキシシラン
(TEOS)等の有機珪素材料を熱や高周波電力等によ
って分解して堆積させ、さらに、600℃以上、好まし
くは700℃以上の温度を加えることによって得られ
る。
Next, returning to FIG. 3 again, the gate oxide layer 308 is formed by, eg, thermal oxidation. If the film 307 is silicon nitride, no oxide grows on it by the thermal oxidation method, but an oxide film is obtained in the select transistor portion. Therefore, in that case, the memory transistor is of the MNOS type. Dare, MONOS
To form the mold, an oxide film may be formed by a film forming method such as CVD. However, it should be noted that in that case, the interface state becomes larger than that of an oxide film obtained by thermal oxidation. In order to obtain a good quality silicon oxide film by a CVD method, an organic silicon material such as tetraethoxyoxysilane (TEOS) is decomposed and deposited by heat or high frequency power, and further, 600 ° C. or higher, preferably Obtained by applying a temperature of 700 ° C. or higher.

【0067】この後、ゲイト配線(コントロールゲイ
ト)を形成するための被膜309を形成する。これは、
多結晶シリコン等の半導体被膜や、タングステン、クロ
ム等の金属被膜、あるいは、その珪化物、もしくはシリ
コンとそれらの多層構造物がよい。このようにして、図
3(C)が得られる。その後、再び、異方性エッチング
によって凸部の側面部分以外の被膜309を除去して、
ゲイト配線310を形成する。このゲイト配線は、凸部
の側面にそって走っていることに注目すべきである。ま
た、このゲイト配線の形成はマスクプロセスによらない
ことが本発明の特徴とすることである。
After that, a film 309 for forming a gate wiring (control gate) is formed. this is,
A semiconductor film such as polycrystalline silicon, a metal film such as tungsten and chromium, a silicide thereof, or silicon and a multilayer structure thereof are preferable. In this way, FIG. 3C is obtained. After that, the coating 309 other than the side surface portion of the convex portion is removed again by anisotropic etching,
Gate wiring 310 is formed. It should be noted that this gate wiring runs along the side surface of the convex portion. Further, it is a feature of the present invention that the formation of the gate wiring does not depend on the mask process.

【0068】そして、イオン注入法等の公知の不純物拡
散法によって不純物領域311を形成する。この不純物
領域の形成は、ゲイト配線310をマスクとしてセルフ
アライン的におこなわれる。また、従来のプレーナー型
MOSFETで使用されたLDD領域を形成するには、
ゲイト配線の上に、さらに別の絶縁物膜を形成して、同
じく異方性エッチングをおこなって、スペーサーを形成
し、それをマスクとしてさらなる不純物拡散をおこなえ
ばよい。ここでは、その詳細については述べない。ま
た、本発明人らの発明である特願平3−238709乃
至同3−238712の技術を本発明でのLDDの形成
に使用することも可能である。
Then, the impurity region 311 is formed by a known impurity diffusion method such as an ion implantation method. This impurity region is formed in a self-aligned manner using the gate wiring 310 as a mask. Further, in order to form the LDD region used in the conventional planar type MOSFET,
Another insulating film may be formed on the gate wiring, anisotropic etching may be performed similarly to form a spacer, and the spacer may be used as a mask for further impurity diffusion. The details will not be given here. Further, the techniques of Japanese Patent Application Nos. 3-238709 to 3-238712, which are the inventions of the present inventors, can be used for forming the LDD in the present invention.

【0069】最後に層間絶縁物312を形成する。この
層間絶縁物の形成には、公知のエッチバック法等による
平坦化技術を使用できる。そして、コンタクトホール3
13を形成し、金属配線313を形成する。コンタクト
ホールの形成と、金属被膜のパターニングのためにそれ
ぞれマスクが必要である。すでに述べたように、本発明
においては、このコンタクトホールは浅くてよく、微細
加工に適している。
Finally, an interlayer insulator 312 is formed. A known planarization technique such as an etch-back method can be used for forming the interlayer insulating material. And contact hole 3
13 is formed, and the metal wiring 313 is formed. Masks are required for forming the contact holes and patterning the metal film, respectively. As described above, in the present invention, this contact hole may be shallow and suitable for fine processing.

【0070】以上の工程によって、EEPROM素子が
形成される。必要なマスクの枚数は4枚ないし5枚であ
り、従来のプロセスで必要だったマスクの枚数を著しく
削減することができる。以上で記述されたプロセスは基
本的なものばかりであり、より付加価値の高い素子を形
成せんとすれば、さらに、いくつかのプロセスを加える
必要があるのは言うまでもない。また、周辺回路とメモ
リー部分の形成プロセスの違いから、上記のプロセスに
変更が加えることも必要であろう。しかしながら、本発
明では、個々のプロセスについてはこれ以上詳細に言及
しない。以下に、本発明を利用した実施例を数件取り上
げ、説明する。
Through the above steps, the EEPROM element is formed. Since the required number of masks is 4 to 5, the number of masks required in the conventional process can be significantly reduced. Needless to say, the processes described above are only basic ones, and it is necessary to add some processes to form a device with higher added value. Further, it may be necessary to change the above process due to the difference in the forming process of the peripheral circuit and the memory part. However, the invention does not refer to the individual processes in any further detail. Hereinafter, several examples using the present invention will be taken up and described.

【0071】[0071]

【実施例】『実施例1』 図7(A)に第1の実施例を
示す。図7(A)に示されている例は、本発明の凸状の
領域を有する半導体基板上に形成されたMOSトランジ
スタ(図では2つのトランジスタが描写されている)を
示している。
[Embodiment] "Embodiment 1" FIG. 7A shows a first embodiment. The example shown in FIG. 7A shows a MOS transistor (two transistors are depicted in the figure) formed on a semiconductor substrate having a convex region of the present invention.

【0072】図において、701および702は不純物
領域で、不純物濃度は0.1×1020〜2.0×1020
cm-3である。特に不純物領域702の深さは、10〜
20nmである。また、703はゲイト電極である。図
から明らかなように、ゲイト電極と不純物領域2の重な
りが小さく、その部分の寄生容量が小さくなる。
In the figure, reference numerals 701 and 702 denote impurity regions having an impurity concentration of 0.1 × 10 20 to 2.0 × 10 20.
cm -3 . Particularly, the depth of the impurity region 702 is 10 to 10.
It is 20 nm. 703 is a gate electrode. As is clear from the figure, the overlap between the gate electrode and the impurity region 2 is small, and the parasitic capacitance in that part is small.

【0073】『実施例2』 図7(B)に第2の実施例
を示す。図7(B)に示されている例は、本発明の凸状
の領域を有する半導体基板上に形成され、低濃度不純物
領域(LDD領域)を有するMOSトランジスタ(図で
は2つのトランジスタが描写されている)を示してい
る。図において、704、708は高濃度不純物領域
で、その不純物濃度は0.1〜2.0×1020cm-3
ある。また、これらの不純物領域に隣接して設けられた
領域705、708は、LDD領域であり、その不純物
濃度は0.2〜5.0×1018cm-3である。また、領
域706はゲイト電極である。このうち、領域707お
よび708は、半導体基板上に凸状の部分が形成される
前に作製される。また、領域704、705は通常のM
OSFETでのLDD作製技術や、本発明人等の発明に
よる技術を用いて作製される。
[Embodiment 2] FIG. 7B shows a second embodiment. The example shown in FIG. 7B is a MOS transistor formed on a semiconductor substrate having a convex region according to the present invention and having a low-concentration impurity region (LDD region) (two transistors are illustrated in the drawing). Is shown). In the figure, 704 and 708 are high-concentration impurity regions, and the impurity concentration thereof is 0.1 to 2.0 × 10 20 cm −3 . The regions 705 and 708 provided adjacent to these impurity regions are LDD regions, and the impurity concentration thereof is 0.2 to 5.0 × 10 18 cm −3 . The region 706 is a gate electrode. Of these, the regions 707 and 708 are formed before the convex portion is formed on the semiconductor substrate. Areas 704 and 705 are normal M
It is manufactured by using the LDD manufacturing technique with the OSFET and the technique according to the invention of the present inventors.

【0074】図では、ソース側、ドレイン側の両方にL
DD領域を設けたが、どちらか一方のみにLDD領域を
形成することも可能である。
In the figure, L is provided on both the source side and the drain side.
Although the DD region is provided, it is possible to form the LDD region on only one of them.

【0075】『実施例3』 図8(A)に第3の実施例
を示す。図8(A)に示されている例は、本発明の凸状
の領域を有する半導体基板上に形成されたEEPROM
素子(図では2つのEEPROM素子が描写されてい
る)を示している。ここで、801、802は不純物領
域であり、803は窒化珪素膜(好ましくは厚さ10〜
50nm)、804はコントロールゲイトである。この
素子の作製には、上述のプロセスを援用すればよい。
[Third Embodiment] FIG. 8A shows a third embodiment. The example shown in FIG. 8A is an EEPROM formed on a semiconductor substrate having a convex region of the present invention.
A device (two EEPROM devices are depicted in the figure) is shown. Here, 801 and 802 are impurity regions, and 803 is a silicon nitride film (preferably with a thickness of 10 to 10).
50 nm) and 804 are control gates. The above process may be applied to the production of this element.

【0076】ここで、窒化珪素膜803の下のゲイト酸
化膜の厚さが図に点線円で示す領域805では、他の部
分に比べて薄くなっている。このように、ゲイト酸化膜
を薄くすることによって、コントロールゲイトに高い電
圧(10〜20V)をかけたときにトンネル電流が流れ
て、窒化珪素膜803に蓄積される。
Here, the thickness of the gate oxide film below the silicon nitride film 803 is thinner in the region 805 indicated by the dotted circle in the figure than in other portions. By thus thinning the gate oxide film, a tunnel current flows when a high voltage (10 to 20 V) is applied to the control gate, and is accumulated in the silicon nitride film 803.

【0077】このようなゲイト酸化膜を部分的に薄くす
るには、凸状の部分の表面に窒化珪素膜803を形成す
る前に、ゲイト酸化膜を形成する工程において、一度ゲ
イト酸化膜を形成した後に、プラズマ等方エッチングを
おこなって、凸状の部分の上部の酸化膜だけをエッチン
グすればよい。その後、再び、ゲイト酸化膜を形成する
ことによって図のような構造を得ることができる。
In order to partially thin such a gate oxide film, the gate oxide film is once formed in the step of forming the gate oxide film before forming the silicon nitride film 803 on the surface of the convex portion. After that, plasma isotropic etching may be performed to etch only the oxide film above the convex portion. Then, a gate oxide film is formed again to obtain the structure shown in the figure.

【0078】『実施例4』 図8(B)に第3の実施例
を示す。図8(B)に示されている例は、本発明の凸状
の領域を有する半導体基板上に形成されたEEPROM
素子(図では2つのEEPROM素子が描写されてい
る)を示している。ここで、806、807、808、
809は不純物領域であり、810は窒化珪素膜、81
1はコントロールゲイトである。この素子の作製には、
上述のプロセスを援用すればよい。
[Fourth Embodiment] FIG. 8B shows a third embodiment. The example shown in FIG. 8B is an EEPROM formed on a semiconductor substrate having a convex region according to the present invention.
A device (two EEPROM devices are depicted in the figure) is shown. Here, 806, 807, 808,
809 is an impurity region, 810 is a silicon nitride film, 81
1 is a control gate. To make this device,
The above process may be incorporated.

【0079】ここで、不純物領域807、808、80
9の不純物濃度は、808が最も大きくなるように作製
する。このようなサンドイッチ状の構造の作製は、凸部
形成の前の不純物拡散によって形成すればよい。このよ
うな構造を使用することにより、特に図中の点線円81
2の中央部、すなわち、不純物層808の部分からトン
ネル電流が発生する。これは、不純物濃度の勾配による
ものである。このような構造とすることによって、電荷
注入を安定しておこなえる。
Here, the impurity regions 807, 808, 80
The impurity concentration of 9 is formed so that 808 is the highest. Such a sandwich-like structure may be formed by impurity diffusion before forming the convex portion. By using such a structure, the dotted circle 81
A tunnel current is generated from the central part of 2, that is, the part of the impurity layer 808. This is due to the impurity concentration gradient. With such a structure, charge injection can be performed stably.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明によって、集積度の高い半導体装
置を作製することができた。本発明は、特に、従来2つ
のトランジスタもしくは2つのトランジスタ部が必要な
ため集積化が遅れていたEEPROMの集積化に格段の
技術進歩をもたらしたものである。また、本発明を、E
EPROM以外の半導体集積回路の作製に応用しても、
本発明の特徴の一部あるいは全部の恩恵を受けることが
でき、例えば、EERPM装置(集積回路)を作製する
ときに、メモリー領域は本発明を使用することは当然と
して、周辺回路にまで本発明の素子を使用することは、
工程の一体化と集積化の観点から望ましいものである。
According to the present invention, a highly integrated semiconductor device can be manufactured. The present invention brings a remarkable technological advance to the integration of the EEPROM, which has been delayed in integration because two transistors or two transistor parts are conventionally required. In addition, the present invention is
Even when applied to the fabrication of semiconductor integrated circuits other than EPROM,
Some or all of the features of the present invention may be benefited, for example, when making an EERPM device (integrated circuit), the memory area naturally uses the present invention, and even the peripheral circuitry. Using the element of
This is desirable from the viewpoint of process integration and integration.

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

【図1】本発明によるEEPROM装置の概略を示す。FIG. 1 shows a schematic of an EEPROM device according to the invention.

【図2】従来法によるEEPROM装置の概略を示す。FIG. 2 schematically shows an EEPROM device according to a conventional method.

【図3】本発明によるEEPROM素子の作製工程の例
を示す。
FIG. 3 shows an example of a manufacturing process of an EEPROM device according to the present invention.

【図4】本発明による凸状の部分と、素子分離領域の作
製工程の例を示す。
FIG. 4 shows an example of a process of manufacturing a convex portion and an element isolation region according to the present invention.

【図5】本発明による素子分離領域の作製工程の例を示
す。
FIG. 5 shows an example of a process of manufacturing an element isolation region according to the present invention.

【図6】本発明によるEEPROM装置の回路図を示
す。
FIG. 6 shows a circuit diagram of an EEPROM device according to the present invention.

【図7】本発明によるMOSFETの例を示す。FIG. 7 shows an example of a MOSFET according to the invention.

【図8】本発明によるEEPROM素子の例を示す。FIG. 8 shows an example of an EEPROM device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ソース領域 102 ドレイン領域 103 フローティングゲイト 104 コントロールゲイト(ワード線) 105 素子分離領域 106 ビット線 107 コンタクトホール 101 Source Region 102 Drain Region 103 Floating Gate 104 Control Gate (Word Line) 105 Element Isolation Region 106 Bit Line 107 Contact Hole

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に設けられ、その頂上部に
高濃度に不純物の添加された凸状の部分と、その側面に
沿って形成された半導体被膜もしくは窒化珪素被膜と、
前記半導体被膜もしくは窒化珪素被膜の一部もしくは全
部を覆って形成されたゲイト電極とを有することを特徴
とするMOS型半導体装置。
1. A convex portion provided on a semiconductor substrate and having a high concentration of impurities at the top thereof, and a semiconductor film or a silicon nitride film formed along the side surface thereof.
A MOS semiconductor device having a gate electrode formed so as to cover a part or all of the semiconductor film or the silicon nitride film.
【請求項2】 半導体基板上に複数の凸状の部分を有
し、その側面にそって設けられた複数の半導体被膜もし
くは窒化珪素被膜と、前記半導体被膜もしくは窒化珪素
被膜の一部もしくは全部を覆って形成されたゲイト配線
と、前記ゲイト配線と直交し、前記凸状部分の頂上部に
コンタクトを有する配線とを有することを特徴とするM
OS型半導体装置。
2. A semiconductor substrate having a plurality of convex portions, the plurality of semiconductor coatings or silicon nitride coatings provided along the side surfaces thereof, and part or all of the semiconductor coatings or silicon nitride coatings. M, which has a gate wiring formed so as to cover it and a wiring which is orthogonal to the gate wiring and has a contact at the top of the convex portion.
OS type semiconductor device.
【請求項3】 半導体基板上に複数の凸状の部分を有
し、その側面にそって設けられたワード配線と、前記ワ
ード配線に直交し、凸状の部分の頂上にコンタクトを有
するビット配線と、基板の底部に設けられた不純物領域
を電圧供給せんとすることを特徴とするMOSメモリー
半導体装置。
3. A bit wiring having a plurality of convex portions on a semiconductor substrate and provided along a side surface of the semiconductor substrate, and a bit wiring orthogonal to the word wiring and having a contact at the top of the convex portion. And an impurity region provided at the bottom of the substrate for supplying a voltage, a MOS memory semiconductor device.
【請求項4】 半導体基板表面に第1の不純物領域を形
成する工程と、該半導体基板の表面をエッチングして、
凸状の部分を形成する工程と、半導体被膜もしくは窒化
珪素被膜を形成する工程と、異方性エッチングによっ
て、側面以外の該半導体被膜もしくは窒化珪素被膜を除
去する工程と、前記半導体被膜もしくは窒化珪素被膜を
覆って,凸状の部分の側面にゲイト電極を形成する工程
と、前記ゲイト電極をマスクとして、半導体基板の底部
に、第1の不純物領域と同じ導電型の不純物領域を形成
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
4. A step of forming a first impurity region on the surface of a semiconductor substrate, and etching the surface of the semiconductor substrate,
A step of forming a convex portion, a step of forming a semiconductor film or a silicon nitride film, a step of removing the semiconductor film or the silicon nitride film other than the side surface by anisotropic etching, the semiconductor film or the silicon nitride film. A step of forming a gate electrode on the side surface of the convex portion so as to cover the film, and a step of forming an impurity region of the same conductivity type as the first impurity region at the bottom of the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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