JPH0750396A - Nand type non-volatile semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Nand type non-volatile semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0750396A
JPH0750396A JP5196074A JP19607493A JPH0750396A JP H0750396 A JPH0750396 A JP H0750396A JP 5196074 A JP5196074 A JP 5196074A JP 19607493 A JP19607493 A JP 19607493A JP H0750396 A JPH0750396 A JP H0750396A
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film
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万千雄 山岸
Michitaka Kubota
通孝 窪田
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Abstract

PURPOSE:To provide a method of manufacturing a NAND non-volatile semiconductor memory device which is much smaller in cell area than a non-volatile semiconductor device provided with a floating gate. CONSTITUTION:A non-volatile semiconductor memory device is equipped with gate electrodes 36 and 38 and a gate insulating film 34 provided under the gate electrodes 36 and 38, and data are stored by accumulating electric charge in the gate insulating film 34, wherein the gate electrodes 36 and 38 are arranged in parallel adjacent to each other on the gate insulating film 34. A second gate electrode layer 38 is arranged between first gate electrode layers 36 overlapping them, whereby the first gate electrode layers 36 and the second gate electrode layers 38 are alternately arranged adjacent to each other in parallel. An gate insulating film is formed of ONO film. The gate insulating layer is formed on a semiconductor layer formed on the SOT insulating layer. A side wall may be provided to the side of a first gate electrode layer.

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、NAND型不揮発性半
導体メモリ装置およびその製造方法に係り、さらに詳し
くは、フローティングゲートを有する不揮発性半導体メ
モリ装置に比較してセル面積を大幅に縮小することがで
きるNAND型不揮発性半導体メモリ装置およびその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a NAND type non-volatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to significantly reduce the cell area as compared with a non-volatile semiconductor memory device having a floating gate. And a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的に情報の書き込み消去が可能な不
揮発性半導体メモリ装置として、図17(A),(B)
に示すように、フローティングゲートを有するNOR型
2 PROMが知られている。NOR型E2 PROMで
は、半導体基板2の表面に、ゲート絶縁膜4、フローテ
ィングゲート6、中間絶縁膜8およびコントロールゲー
ト10が積層してある。半導体基板2の表面には、素子
間分離領域(LOCOS)15が形成してあり、LOC
OS15で囲まれた半導体基板2の表面には、コントロ
ールゲート10に対して自己整合的にドレイン拡散領域
11およびソース拡散領域13が形成してある。ドレイ
ン拡散領域11およびソース拡散領域13は、n++の拡
散層で構成される。
2. Description of the Related Art As a nonvolatile semiconductor memory device capable of electrically writing and erasing information, FIGS.
There is known a NOR type E 2 PROM having a floating gate as shown in FIG. In the NOR type E 2 PROM, the gate insulating film 4, the floating gate 6, the intermediate insulating film 8 and the control gate 10 are laminated on the surface of the semiconductor substrate 2. An element isolation region (LOCOS) 15 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2.
On the surface of the semiconductor substrate 2 surrounded by the OS 15, the drain diffusion region 11 and the source diffusion region 13 are formed in self-alignment with the control gate 10. The drain diffusion region 11 and the source diffusion region 13 are composed of n ++ diffusion layers.

【0003】コントロールゲート10の上には、酸化シ
リコンなどで構成される層間絶縁層12が堆積してあ
る。層間絶縁層12には、ドレイン拡散領域11に対し
てコンタクトするためのコンタクトホール14が形成し
てある。このコンタクトホール14を通じてビット線1
6が、ドレイン拡散領域11に対して接続される。
An interlayer insulating layer 12 made of silicon oxide or the like is deposited on the control gate 10. A contact hole 14 for contacting the drain diffusion region 11 is formed in the interlayer insulating layer 12. Bit line 1 through this contact hole 14
6 is connected to the drain diffusion region 11.

【0004】NOR型では、図17(B)に示すよう
に、メモリセル毎の情報を取り出すために、二つのメモ
リセル用トランジスタの間に形成されたドレイン拡散領
域11に対して、ビット線16のコンタクトが形成され
る。すなわち、NOR型では、二ビットに一個のビット
線コンタクトが必要である。したがって、NOR型で
は、一つのビット線コンタクトを形成するために必要と
される面積は、二つのメモリセルに振り分けられる。
In the NOR type, as shown in FIG. 17B, the bit line 16 is formed in the drain diffusion region 11 formed between the two memory cell transistors in order to extract information for each memory cell. Contacts are formed. That is, the NOR type requires one bit line contact for every two bits. Therefore, in the NOR type, the area required to form one bit line contact is divided into two memory cells.

【0005】NOR型不揮発性半導体メモリ装置に比較
して、さらにセル面積の縮小が可能な不揮発性半導体メ
モリ装置として、NAND型E2 PROMが知られてい
る。NAND型E2 PROMは、図18,19に示すよ
うに、半導体基板2の表面に、ゲート絶縁膜4、フロー
ティングゲート6、中間絶縁膜8およびコントロールゲ
ート10が積層され、セルトランジスタMTが複数個
(図示では8ビット)毎に直列に接続配置されている。
複数個毎にグループ化されたセルトランジスタMTの両
端部には、選択トランジスタSTが配置される。セルト
ランジスタMTおよび選択トランジスタSTの両側に位
置する半導体基板2の表面には、図19(A)に示すN
AND型のメモリセル構造を有するように、ソース・ド
レイン拡散領域20,22a,22bが形成してある。
これら拡散領域20,22a,22bは、n++拡散層で
構成される。
A NAND type E 2 PROM is known as a non-volatile semiconductor memory device capable of further reducing the cell area as compared with the NOR type non-volatile semiconductor memory device. As shown in FIGS. 18 and 19, the NAND type E 2 PROM has a gate insulating film 4, a floating gate 6, an intermediate insulating film 8 and a control gate 10 stacked on the surface of a semiconductor substrate 2, and has a plurality of cell transistors MT. (8 bits in the figure) are connected and arranged in series.
Select transistors ST are arranged at both ends of the cell transistors MT grouped into a plurality of groups. On the surface of the semiconductor substrate 2 located on both sides of the cell transistor MT and the select transistor ST, N shown in FIG.
Source / drain diffusion regions 20, 22a, 22b are formed so as to have an AND type memory cell structure.
These diffusion regions 20, 22a and 22b are composed of n ++ diffusion layers.

【0006】なお、図19において、W1〜W8は、図
18に示すコントロールゲート10となるワード線を示
し、S1,S2は、選択トランジスタSTのゲート電極
と成るワード線を示す。また、図19(A)において、
B1,B2は、ビット線16に相当する。
In FIG. 19, W1 to W8 indicate word lines which become the control gate 10 shown in FIG. 18, and S1 and S2 indicate word lines which become the gate electrode of the selection transistor ST. In addition, in FIG.
B1 and B2 correspond to the bit line 16.

【0007】このようなNAND型のE2 PROMの場
合には、ビット線16のコンタクトは、図18(A)に
示すように、層間絶縁層12に形成されたコンタクトホ
ールを通じて、一方の選択トランジスタSTの拡散領域
22aに対して行われ、各セルトランジスタMT毎には
行わない。すなわち、NAND型のE2 PROMの場合
には、二つの選択トランジスタSTを必要とするが、こ
れらの占有面積は、グループ化されたセルトランジスタ
STの個数(ビット数、図示では8ビット)に振り分け
られる。最近のNAND型メモリでは、16ビット構成
になっているので、NOR型メモリに比較し、ますます
1ビット当りのセル面積を小さくすることができる。
In the case of such a NAND type E 2 PROM, the contact of the bit line 16 is, as shown in FIG. 18A, one of the select transistors through the contact hole formed in the interlayer insulating layer 12. This is performed for the ST diffusion region 22a and is not performed for each cell transistor MT. That is, in the case of the NAND type E 2 PROM, two selection transistors ST are required, but the occupied area thereof is divided into the number of grouped cell transistors ST (the number of bits, 8 bits in the figure). To be Since the recent NAND type memory has a 16-bit configuration, it is possible to further reduce the cell area per bit as compared with the NOR type memory.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、NAND型
メモリでも、次に示すような構造上のいくつかの改善点
を有している。第1に、図18(B),図19(B)に
示すように、フローティングゲート6は、容量に関する
カップリングレシオを上げるために、LOCOS15上
に、オーバラップ長lだけ延在させて形成している。す
なわち、このオーバラップ長lの分だけセル面積が、ワ
ード線(コントロールゲート10)方向に大きくなって
いる。
However, the NAND memory also has some structural improvements as described below. First, as shown in FIGS. 18 (B) and 19 (B), the floating gate 6 is formed on the LOCOS 15 so as to extend by the overlap length l in order to increase the coupling ratio regarding capacitance. ing. That is, the cell area is increased in the word line (control gate 10) direction by the overlap length l.

【0009】第2に、通常LOCOS15を形成する
と、LOCOS15の端部でバーズビークが発生し、こ
のバーズビーク長ψを考慮してトランジスタ幅を設計し
なければならない。そのため、このバーズビーク長ψの
長さに相当する分だけセル面積が大きくなっている。
Secondly, when the normal LOCOS 15 is formed, a bird's beak occurs at the end of the LOCOS 15, and the transistor width must be designed in consideration of this bird's beak length ψ. Therefore, the cell area is increased by the amount corresponding to the length of the bird's beak length ψ.

【0010】第3に、通常LOCOS15を利用したプ
ロセスにおいて、コンタクトホール14a(図18
(A)参照)を形成する際に、コンタクトホール14a
のエッヂが、LOCOS15上に乗らないようにするた
め、マージンμが必要であり、このマージンμが、メモ
リセルを大きくする要因となっている。
Third, in the process using the normal LOCOS 15, the contact hole 14a (see FIG. 18) is used.
(See (A)) when forming the contact hole 14a
The margin μ is necessary to prevent the edge of the above from riding on the LOCOS 15, and this margin μ is a factor for enlarging the memory cell.

【0011】第4に、NAND型のメモリの場合には、
ソース・ドレイン領域20,22a,22bに相当する
++層の働きは、メモリセルの記憶状態”1”,”0”
を判定するために電流を流すことにある。したがって、
信号電流を流すためのn++層の存在が、セル面積を大き
くしている。
Fourth, in the case of a NAND type memory,
The function of the n ++ layer corresponding to the source / drain regions 20, 22a, 22b is that the memory states of the memory cell are "1", "0".
To pass the current to determine. Therefore,
The presence of the n ++ layer for passing the signal current increases the cell area.

【0012】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、フローティングゲートを有する不揮発性半導体メモ
リ装置に比較してセル面積を大幅に縮小することができ
るNAND型不揮発性半導体メモリ装置およびその製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a NAND type non-volatile semiconductor memory device capable of significantly reducing the cell area as compared with a non-volatile semiconductor memory device having a floating gate, and a manufacturing method thereof. The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第1の不揮発性半導体メモリ装置は、
ゲート電極と、このゲート電極の下部に配置されるゲー
ト絶縁膜とを有し、ゲート絶縁膜中に電荷を蓄積して情
報を記憶する不揮発性半導体メモリ装置であって、複数
のゲート電極が、ゲート絶縁膜上に近接して並列に配置
してあるNAND型メモリセル構造を有することを特徴
とする。
In order to achieve the above object, a first nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises:
A non-volatile semiconductor memory device having a gate electrode and a gate insulating film disposed under the gate electrode, storing electric charges in the gate insulating film to store information, wherein a plurality of gate electrodes are provided. It is characterized in that it has a NAND type memory cell structure which is arranged closely in parallel on the gate insulating film.

【0014】第1層のゲート電極間に、第2層のゲート
電極がオーバラップして配置することにより、第1層の
ゲート電極と第2層のゲート電極とが近接して交互に並
列に配置させることが好ましい。上記ゲート絶縁膜が、
電子トラップ作用を有する薄膜層を有することが好まし
い。この薄膜層が、窒化シリコン膜または窒化シリコン
膜を含む多層膜であることが好ましい。
By arranging the gate electrode of the second layer so as to overlap between the gate electrodes of the first layer, the gate electrode of the first layer and the gate electrode of the second layer are close to each other and alternately arranged in parallel. It is preferable to arrange them. The gate insulating film is
It is preferable to have a thin film layer having an electron trap function. This thin film layer is preferably a silicon nitride film or a multilayer film including a silicon nitride film.

【0015】上記ゲート絶縁層は、SOI用絶縁層の上
に形成された半導体層の上に形成してあり、素子間分離
領域が、SOI技術により形成してあることが好まし
い。本発明の他の観点に係る第2の不揮発性半導体メモ
リ装置は、ゲート電極と、このゲート電極の下部に配置
されるゲート絶縁膜とを有し、ゲート絶縁膜中に電荷を
蓄積して情報を記憶する不揮発性半導体メモリ装置であ
って、NAND型メモリセル構造を有するように、複数
のゲート電極が、ゲート絶縁膜上に近接して並列に、し
かも、第1層のゲート電極間に、第2層のゲート電極が
オーバラップして配置してあり、第1層のゲート電極の
側部には、サイドウォールが形成してある。
It is preferable that the gate insulating layer is formed on the semiconductor layer formed on the SOI insulating layer, and the element isolation region is formed by the SOI technique. A second non-volatile semiconductor memory device according to another aspect of the present invention has a gate electrode and a gate insulating film arranged under the gate electrode, and stores charges in the gate insulating film to store information. And a plurality of gate electrodes adjacent to each other in parallel on the gate insulating film, and between the gate electrodes of the first layer so as to have a NAND type memory cell structure. The second-layer gate electrodes are arranged so as to overlap each other, and sidewalls are formed on the sides of the first-layer gate electrodes.

【0016】上記サイドウォールが、ポリシリコンで構
成されることが好ましい。上記第2の不揮発性半導体メ
モリ装置を製造するための製造方法は、半導体基板上
に、電荷が蓄積されて情報の書き込みが可能な第1ゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、第1ゲート絶縁膜の上に、
第1導電層を形成する工程と、この第1導電層の表面に
所定パターンのレジスト膜を形成し、このレジスト膜を
用いてエッチング処理することにより、第1導電層を加
工し、所定間隔で第1層のゲート電極を所定間隔で形成
する工程と、この第1層のゲート電極の側部にサイドウ
ォールを形成する工程と、サイドウォールが形成された
第1層のゲート電極の上から、電荷が蓄積されて情報の
書き込みが可能な第2ゲート絶縁膜を形成する工程と、
この第2ゲート絶縁膜の上で、第1層のゲート電極間の
隙間に、第2層のゲート電極を形成し、これら第1層の
ゲート電極と第2層のゲート電極とを、NAND型メモ
リセルとなるように、近接して交互に並列に配置する工
程とを有する。
It is preferable that the sidewall is made of polysilicon. The manufacturing method for manufacturing the second non-volatile semiconductor memory device includes: a step of forming a first gate insulating film on a semiconductor substrate, in which charges are stored and information can be written; and a first gate insulating film. On top of the,
The step of forming the first conductive layer, the resist film having a predetermined pattern is formed on the surface of the first conductive layer, and the first conductive layer is processed by etching using the resist film, and at a predetermined interval. From the step of forming the first-layer gate electrode at a predetermined interval, the step of forming a sidewall on the side portion of the first-layer gate electrode, and the step of forming the sidewall on the first-layer gate electrode, Forming a second gate insulating film capable of writing information by accumulating charges;
On the second gate insulating film, a second-layer gate electrode is formed in a gap between the first-layer gate electrodes, and the first-layer gate electrode and the second-layer gate electrode are NAND type. And alternately arranging them in parallel so as to form memory cells.

【0017】上記製造方法において、第1層のゲート電
極により形成されるチャネル長と、第2層のゲート電極
により形成されるチャネル長とが実質的に同一になるよ
うに、上記第1層のゲート電極をパターン加工するため
のレジスト膜のパターンを、プラズマ処理により細らせ
ることが好ましい。
In the above manufacturing method, the channel length formed by the gate electrode of the first layer and the channel length formed by the gate electrode of the second layer are substantially equal to each other. The pattern of the resist film for patterning the gate electrode is preferably thinned by plasma treatment.

【0018】[0018]

【作用】本発明の第1および第2の不揮発性半導体メモ
リ装置では、ゲート絶縁膜中に電荷を蓄積して情報を記
憶するセルトランジスタをNAND型に配列し、ゲート
電極を近接して配置させることで、通常のフローティン
グゲートを有するNAND型メモリに比較し、セルトラ
ンジスタ間にソース・ドレイン領域のための拡散層を形
成する必要がなくなる。なぜなら、ソース・ドレイン領
域のための拡散層は、単に信号電流を流すための導電層
であるので、メモリ効果を有するゲート絶縁膜上にゲー
ト電極を近接して配置すれば、NAND型の回路を構成
することができ、拡散層は不要となるからである。した
がって、本発明では、この拡散層がなくなった分だけ、
メモリセルを縮小することができる。
In the first and second nonvolatile semiconductor memory devices of the present invention, the cell transistors for storing information by accumulating charges in the gate insulating film are arranged in a NAND type, and the gate electrodes are arranged close to each other. As a result, it is not necessary to form a diffusion layer for the source / drain regions between the cell transistors, as compared with a normal NAND type memory having a floating gate. This is because the diffusion layer for the source / drain regions is simply a conductive layer for passing a signal current. Therefore, if the gate electrode is placed close to the gate insulating film having a memory effect, a NAND type circuit is formed. This is because it can be configured and the diffusion layer is unnecessary. Therefore, in the present invention, as much as this diffusion layer is eliminated,
The memory cell can be reduced.

【0019】ゲート電極を近接して配置することは、第
1層のゲート電極間に、第2層のゲート電極がオーバラ
ップして配置することにより、容易に実現することがで
きる。また、本発明では、フローティングゲートを有さ
ない構造なので、フローティングゲートと素子間分離領
域とのオーバラップがなくなり、この点でもセル面積の
縮小が可能である。
The arrangement of the gate electrodes close to each other can be easily realized by arranging the gate electrodes of the second layer so as to overlap each other between the gate electrodes of the first layer. Further, in the present invention, since the structure does not have a floating gate, the floating gate and the element isolation region do not overlap each other, and the cell area can be reduced also in this respect.

【0020】さらに本発明では、フローティングゲート
を有する不揮発性半導体メモリ装置に比較し、低電圧で
情報の書き込みが可能であると共に、書き込み・消去繰
り返し回数も従来構造と同等またはそれ以上にすること
ができる。さらにまた、本発明では、ゲート絶縁膜を窒
化シリコン膜とトンネル酸化膜とを含む多層膜で構成
し、トンネル酸化膜の膜厚を2.6〜3.0nmとする
ことで、情報読み出し時のディスターブ現象を問題ない
レベルにまで低下させることができる。
Further, according to the present invention, as compared with the nonvolatile semiconductor memory device having the floating gate, it is possible to write information at a low voltage, and the number of times of writing / erasing can be made equal to or more than that of the conventional structure. it can. Furthermore, in the present invention, the gate insulating film is formed of a multilayer film including a silicon nitride film and a tunnel oxide film, and the thickness of the tunnel oxide film is set to 2.6 to 3.0 nm. The disturb phenomenon can be reduced to a level without problems.

【0021】本発明では、ゲート絶縁層を、SOI用絶
縁層の上に形成された半導体層の上に形成し、素子間分
離領域を、SOI技術により形成することにより、バー
ズビークがなくなり、バーズビークによるセル面積の増
大を防止することができる。また、SOI構造にするこ
とで、ビット線コンタクトのためのコンタクトホールを
形成する際に、仮にコンタクトホールが半導体層から多
少位置ズレしたとしても、半導体層の下層にはSOI用
絶縁層が形成してあるので、ビット線が、半導体基板に
対して導通するような事態を防止することができる。
According to the present invention, the gate insulating layer is formed on the semiconductor layer formed on the SOI insulating layer, and the element isolation region is formed by the SOI technique. It is possible to prevent the cell area from increasing. Further, by adopting the SOI structure, when forming the contact hole for the bit line contact, even if the contact hole is slightly displaced from the semiconductor layer, the SOI insulating layer is formed below the semiconductor layer. Therefore, it is possible to prevent the bit line from being electrically connected to the semiconductor substrate.

【0022】特に本発明の第2の不揮発性半導体メモリ
装置では、第1層のゲート電極を、レジスト膜の合わせ
ズレを考慮することなく、最小加工寸法で加工すること
が可能になり、メモリセルの面積をさらに縮小すること
ができる。また、サイドウォールの上を、第2層のゲー
ト電極のためのゲート絶縁膜が覆う構造となるので、第
1層のゲート電極と第2層のゲート電極との耐圧が向上
する。
In particular, in the second nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the gate electrode of the first layer can be processed with the minimum processing size without considering the misalignment of the resist film, and the memory cell can be processed. The area of can be further reduced. Further, since the gate insulating film for the second-layer gate electrode covers the sidewall, the breakdown voltage between the first-layer gate electrode and the second-layer gate electrode is improved.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明に係るNAND型不揮発性半導
体メモリ装置を、図面に示す実施例に基づき、詳細に説
明する。図1は本発明の第1実施例に係る不揮発性半導
体メモリ装置の要部断面図、図2(A)は同実施例の不
揮発性半導体メモリ装置の要部平面図、図2(B)は同
図(A)のB−B線に沿う要部断面図、図3(A)は同
実施例の不揮発性半導体メモリ装置のビット線方向の縮
小化を示す要部断面図、図3(B)は同図(A)に対す
る従来例を示す要部断面図、図4(A)は同実施例の不
揮発性半導体メモリ装置のワード線方向の縮小化を示す
要部断面図、図4(B)は同図(A)に対する従来例を
示す要部断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A NAND type nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. 1 is a cross-sectional view of a main part of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2A is a plan view of a main part of a nonvolatile semiconductor memory device of the same embodiment, and FIG. 3A is a cross-sectional view of a main part taken along the line BB in FIG. 3A, and FIG. 3A is a cross-sectional view of the main part showing a reduction in the bit line direction of the nonvolatile semiconductor memory device of the same embodiment. 4A is a cross-sectional view of an essential part showing a conventional example with respect to FIG. 4A, FIG. 4A is a cross-sectional view of an essential part showing reduction in the word line direction of the nonvolatile semiconductor memory device of the same embodiment, and FIG. [Fig. 4] is a cross-sectional view of essential parts showing a conventional example with respect to Fig. 1A.

【0024】図2(B)に示すように、本実施例に係る
不揮発性半導体メモリ装置30は、半導体基板32の上
に、素子間分離領域(LOCOS)33が形成してあ
る。LOCOS33は、窒化シリコン膜を用いた選択酸
化法により形成される酸化シリコン膜で構成される。
As shown in FIG. 2B, in the nonvolatile semiconductor memory device 30 according to this embodiment, an element isolation region (LOCOS) 33 is formed on a semiconductor substrate 32. The LOCOS 33 is composed of a silicon oxide film formed by a selective oxidation method using a silicon nitride film.

【0025】LOCOS33で囲まれる半導体基板32
の表面には、ゲート絶縁膜34が成膜してある。ゲート
絶縁膜34の上には、図1に示すように、第1層のゲー
ト電極36と第2層のゲート電極38とが、交互に近接
して並列に配置してある。第1層のゲート電極36と第
2層のゲート電極38とは、それぞれ第1層ポリシリコ
ン層、第2層ポリシリコン層で構成される。これらゲー
ト電極36,38の配線構造はCCDの配線構造に類似
している。これらゲート電極36,38が、図2(A)
に示すように、選択トランジスタST1,ST2のワー
ド線S1,S2およびセルトランジスタMT1〜MT8
のワード線W1〜W8となる。
Semiconductor substrate 32 surrounded by LOCOS 33
A gate insulating film 34 is formed on the surface of the. On the gate insulating film 34, as shown in FIG. 1, first-layer gate electrodes 36 and second-layer gate electrodes 38 are alternately arranged close to each other in parallel. The first-layer gate electrode 36 and the second-layer gate electrode 38 are composed of a first-layer polysilicon layer and a second-layer polysilicon layer, respectively. The wiring structure of these gate electrodes 36 and 38 is similar to that of the CCD. These gate electrodes 36 and 38 are shown in FIG.
, The word lines S1 and S2 of the select transistors ST1 and ST2 and the cell transistors MT1 to MT8.
Of the word lines W1 to W8.

【0026】本実施例では、ゲート絶縁膜34は、電荷
を蓄積して情報を記憶するメモリ効果を有する薄膜、す
なわち、電子トラップ作用を有する薄膜層で構成され、
具体的には、窒化シリコン膜とトンネル酸化膜とを含む
ONO膜(窒化シリコン膜を酸化シリコン膜で挟み込ん
だ多層膜)で構成される。すなわち、本実施例では、M
ONOSのセルトランジスタMT1〜MT8が、8ビッ
ト構成でNAND型に配列され、その両側にそれぞれ選
択トランジスタST1,ST2が配置される。
In the present embodiment, the gate insulating film 34 is composed of a thin film having a memory effect of accumulating charges and storing information, that is, a thin film layer having an electron trap function,
Specifically, it is composed of an ONO film (a multilayer film in which a silicon nitride film is sandwiched between silicon oxide films) including a silicon nitride film and a tunnel oxide film. That is, in this embodiment, M
The ONOS cell transistors MT1 to MT8 are arranged in a NAND type in an 8-bit configuration, and select transistors ST1 and ST2 are arranged on both sides thereof.

【0027】セルトランジスタMT1〜MT8および選
択トランジスタST1,ST2のゲート電極36,38
は、第1層のポリシリコン層の間に第2層のポリシリコ
ン層を入り込ませることにより容易に形成することがで
きる。本実施例では、セルトランジスタMT1〜MT8
間には、不純物拡散層が形成されず、選択トランジスタ
ST1,ST2の片側にのみ不純物拡散層40,42を
形成している。不純物拡散層は、n++拡散層で構成して
ある。
Gate electrodes 36 and 38 of the cell transistors MT1 to MT8 and select transistors ST1 and ST2.
Can be easily formed by inserting the second polysilicon layer between the first polysilicon layers. In the present embodiment, the cell transistors MT1 to MT8.
No impurity diffusion layer is formed between them, and the impurity diffusion layers 40 and 42 are formed only on one side of the select transistors ST1 and ST2. The impurity diffusion layer is composed of an n ++ diffusion layer.

【0028】ゲート電極36,38の上には、層間絶縁
層43が積層してある。層間絶縁層43には、コンタク
トホール44が形成してある。層間絶縁層43は、たと
えば酸化シリコン層で構成してある。層間絶縁層43の
上には、ビット線46が所定のパターンで形成してあ
り、コンタクトホール44を通して、一方の不純物拡散
層40に対して、ビット線46が接続してある。ビット
線46は、たとえばアルミニウム金属などで構成してあ
る。
An interlayer insulating layer 43 is laminated on the gate electrodes 36 and 38. A contact hole 44 is formed in the interlayer insulating layer 43. The interlayer insulating layer 43 is composed of, for example, a silicon oxide layer. Bit lines 46 are formed in a predetermined pattern on the interlayer insulating layer 43, and the bit lines 46 are connected to one of the impurity diffusion layers 40 through the contact holes 44. Bit line 46 is made of, for example, aluminum metal.

【0029】本実施例では、図3(A)に示すように、
通常のフローティングゲート6を有するNAND型メモ
リ(図3(B))に比較し、セルトランジスタ間にソー
ス・ドレイン領域のためのN++拡散層20を形成する必
要がなくなる。なぜなら、ソース・ドレイン領域のため
のN++拡散層20は、単に信号電流を流すための導電層
であるので、メモリ効果を有するゲート絶縁膜34上に
ゲート電極36,38を近接して配置すれば、NAND
型の回路を構成することができ、拡散層は不要となるか
らである。したがって、本発明では、この拡散層がなく
なった分だけ、メモリセルをビット線方向に縮小するこ
とができる。
In this embodiment, as shown in FIG.
It is not necessary to form the N ++ diffusion layer 20 for the source / drain region between the cell transistors, as compared with the normal NAND type memory having the floating gate 6 (FIG. 3B). Because the N ++ diffusion layer 20 for the source / drain region is simply a conductive layer for passing a signal current, the gate electrodes 36 and 38 are arranged close to each other on the gate insulating film 34 having a memory effect. NAND
This is because a mold circuit can be configured and a diffusion layer is unnecessary. Therefore, in the present invention, the memory cell can be reduced in the bit line direction by the amount of the diffusion layer removed.

【0030】具体的には、図3に示すように、従来構造
では4ビット当り4.0μm必要としていたのに対し、
本実施例の構造では、2.9μmとなり、ビット線方向
に約72.5%の縮小が可能である。なお、図3(B)
中、図18に示す部材と共通する部材には同一符号を付
しその説明は省略する。
Specifically, as shown in FIG. 3, the conventional structure requires 4.0 μm per 4 bits.
In the structure of the present embodiment, the size is 2.9 μm, and the size can be reduced by about 72.5% in the bit line direction. Note that FIG. 3 (B)
Among the members shown in FIG. 18, the same members as those shown in FIG. 18 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0031】また、図4(A)に示すように、通常のフ
ローティングゲート6を有するNAND型メモリ(図4
(B))に比較し、ワード線方向にも、約64%の縮小
が可能である。なお、図4(B)において、図18
(B)に示す部材と共通する部材には同一符号を付し、
その説明は省略する。
Further, as shown in FIG. 4A, a NAND type memory having a normal floating gate 6 (see FIG.
Compared to (B)), it is possible to reduce the size in the word line direction by about 64%. Note that in FIG.
The same reference numerals are given to members common to the members shown in (B),
The description is omitted.

【0032】図3に示すビット線方向の縮小と、図4に
示すワード線方向の縮小とを合わせると、約46.4%
のセル面積の縮小になり、従来構造の約半分以下の縮小
が可能になる。次に、本発明の第2の実施例に係る不揮
発性半導体メモリ装置について説明する。
When the reduction in the bit line direction shown in FIG. 3 and the reduction in the word line direction shown in FIG. 4 are combined, about 46.4%.
The cell area will be reduced, and it will be possible to reduce the cell area by less than half that of the conventional structure. Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention will be described.

【0033】図5は本発明の第2実施例に係る不揮発性
半導体メモリ装置の要部断面図、図6〜図11は図5に
示す不揮発性半導体メモリ装置の製造過程を示し、
(A)はビット線方向に沿った要部断面図、(B)はワ
ード線方向に沿った要部断面図、図12(A),(B)
はSOI構造によるビット線コンタクトの要部を示す断
面図、図13(A),(B)は従来構造のビット線コン
タクトによる問題点を示す要部断面図、図14(A),
(B)はその他の従来構造のビット線コンタクトによる
問題点を示す要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a non-volatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 11 show a manufacturing process of the non-volatile semiconductor memory device shown in FIG.
12A is a cross-sectional view of the main part along the bit line direction, FIG. 12B is a cross-sectional view of the main part along the word line direction, and FIGS.
13A and 13B are cross-sectional views showing an essential part of a bit line contact having an SOI structure, FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing an essential part of a bit line contact having a conventional structure, and FIG.
FIG. 6B is a sectional view of an essential part showing a problem caused by another conventional bit line contact.

【0034】図5に示すように、本実施例に係る不揮発
性半導体メモリ装置50では、いわゆるSOI構造の半
導体基板上にNAND型メモリが形成してある。すなわ
ち、本実施例では、半導体層52が、CVD酸化シリコ
ンなどで構成されるSOI用絶縁層53上に形成してあ
る。絶縁層53の下層には、ポリシリコン層54、BP
SG層55および支持基板56が積層してある。このよ
うなSOI構造は、たとえば張り合わせ研磨SOI技術
により製造される。
As shown in FIG. 5, in the nonvolatile semiconductor memory device 50 according to this embodiment, a NAND memory is formed on a semiconductor substrate having a so-called SOI structure. That is, in this embodiment, the semiconductor layer 52 is formed on the SOI insulating layer 53 made of CVD silicon oxide or the like. A polysilicon layer 54 and a BP are provided below the insulating layer 53.
The SG layer 55 and the support substrate 56 are laminated. Such an SOI structure is manufactured by, for example, a bonded polishing SOI technique.

【0035】半導体層52の上には、第1ゲート絶縁膜
58および第2ゲート絶縁膜59が形成してあり、それ
ぞれのゲート絶縁膜58,59の上に、第1層のゲート
電極60および第2層のゲート電極62が積層してあ
る。第1,第2ゲート絶縁膜58,59は、メモリ効果
を有するONO膜で構成してある。第1,第2層のゲー
ト電極60,62は、それぞれ第1,第2ポリシリコン
層で構成してある。第2層のゲート電極62は、第1層
のゲート電極60間に入り込むように形成してある。
A first gate insulating film 58 and a second gate insulating film 59 are formed on the semiconductor layer 52, and the first layer gate electrode 60 and the second gate insulating film 59 are formed on the respective gate insulating films 58 and 59. The second-layer gate electrode 62 is laminated. The first and second gate insulating films 58 and 59 are composed of ONO films having a memory effect. The first and second layer gate electrodes 60 and 62 are composed of first and second polysilicon layers, respectively. The second-layer gate electrode 62 is formed so as to enter between the first-layer gate electrodes 60.

【0036】これらゲート電極60,62の上には、層
間絶縁層64が形成してある。この層間絶縁層64は、
たとえば酸化シリコンで構成してある。層間絶縁層64
には、コンタクトホール66が形成してある。層間絶縁
層64の上には、ビット線68が所定のパターンで形成
してあり、コンタクトホール66を通して、半導体層5
2に形成された不純物拡散層70に対して、ビット線6
8が接続してある。ビット線68は、たとえばアルミニ
ウム金属などで構成してある。
An interlayer insulating layer 64 is formed on these gate electrodes 60 and 62. The interlayer insulating layer 64 is
For example, it is made of silicon oxide. Interlayer insulating layer 64
A contact hole 66 is formed in the. Bit lines 68 are formed in a predetermined pattern on the interlayer insulating layer 64, and the semiconductor layer 5 is formed through the contact holes 66.
2 to the impurity diffusion layer 70 formed in
8 is connected. Bit line 68 is made of, for example, aluminum metal.

【0037】本実施例では、セルトランジスタMT1〜
MT8(図5では、MT1〜MT6のみ図示)間には、
不純物拡散層が形成されず、選択トランジスタST1,
ST2(図示では選択トランジスタST1のみ図示)の
片側にのみ不純物拡散層70を形成している。不純物拡
散層70は、n++拡散層で構成してある。
In this embodiment, the cell transistors MT1 to MT1.
Between MT8 (only MT1 to MT6 are shown in FIG. 5),
The impurity diffusion layer is not formed, and the select transistors ST1,
The impurity diffusion layer 70 is formed only on one side of ST2 (only the select transistor ST1 is shown in the figure). The impurity diffusion layer 70 is composed of an n ++ diffusion layer.

【0038】次に、本実施例の不揮発性半導体メモリ装
置50の製造方法について説明する。まず、図6
(A),(B)に示すように、SOI構造の半導体基板
を得る。SOI構造の半導体基板は、たとえば張り合わ
せ研磨SOI法により製造され、支持基板56上に、B
PSG層55、ポリシリコン層54、SOI用絶縁層5
3および半導体層52が積層してある。半導体層52
は、図6(B)に示すように、素子間分離絶縁層57に
より素子分離してある。素子間分離絶縁層57は、その
下の絶縁層53と一体に形成される。半導体層52は、
素子間分離絶縁層57を研磨ストッパとする選択研磨に
より形成される。したがって、素子間分離絶縁層57に
は、バーズビークが生じず、この点でもメモリセルの縮
小に寄与する。
Next, a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device 50 of this embodiment will be described. First, FIG.
As shown in (A) and (B), a semiconductor substrate having an SOI structure is obtained. The semiconductor substrate having the SOI structure is manufactured by, for example, the bonded polishing SOI method, and is formed on the support substrate 56 by B
PSG layer 55, polysilicon layer 54, SOI insulating layer 5
3 and the semiconductor layer 52 are laminated. Semiconductor layer 52
As shown in FIG. 6B, the elements are isolated by the element isolation insulating layer 57. The element isolation insulating layer 57 is formed integrally with the underlying insulating layer 53. The semiconductor layer 52 is
It is formed by selective polishing using the element isolation insulating layer 57 as a polishing stopper. Therefore, bird's beak does not occur in the element isolation insulating layer 57, which also contributes to the reduction of the memory cell.

【0039】次に、図7(A),(B)に示すように、
半導体層52の表面を洗浄し、その表面に、第1ゲート
絶縁膜58を成膜する。第1ゲート絶縁膜58は、本実
施例ではONO膜で構成してある。ONO膜は、850
°Cの希釈酸化により約2nm程度のトンネル酸化膜
(SiO2 )を形成した後、750°Cの熱窒化または
CVD法により約4nm程度の窒化シリコン膜(Si3
4 )を成膜し、洗浄後、約3nm程度の酸化シリコン
膜(SiO2 )をCVD法により成膜することにより得
られる。 次に、第1ゲート絶縁膜58の表面を洗浄
後、第1層のゲート電極60を形成する。第1層のゲー
ト電極60は、約100nmの第1層ポリシリコンをC
VD法により成膜し、600°Cの温度で成長させるこ
とにより得られる。洗浄後、この第1層ポリシリコンに
リンをドーピングする。リンのドーピングは、POCl
3 ガスを用いた800°Cおよび60分の熱処理により
行う。
Next, as shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B),
The surface of the semiconductor layer 52 is washed, and the first gate insulating film 58 is formed on the surface. The first gate insulating film 58 is composed of an ONO film in this embodiment. The ONO film is 850
After forming a tunnel oxide film (SiO 2 ) having a thickness of about 2 nm by dilution oxidation at ° C, a silicon nitride film (Si 3 having a thickness of about 4 nm at 750 ° C is formed by thermal nitriding or CVD.
N 4 ) is formed, and after cleaning, a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of about 3 nm is formed by the CVD method. Next, after cleaning the surface of the first gate insulating film 58, the first-layer gate electrode 60 is formed. The gate electrode 60 of the first layer is made of C of the first layer polysilicon of about 100 nm.
It is obtained by forming a film by the VD method and growing it at a temperature of 600 ° C. After cleaning, the first-layer polysilicon is doped with phosphorus. The doping of phosphorus is POCl
Heat treatment is performed at 800 ° C. for 60 minutes using 3 gases.

【0040】その後、第1層ポリシリコンの上にレジス
ト膜を成膜し、ホトリソグラフィ後、RIEを行い、第
1層ポリシリコンを所定パターンに加工し、第1層のゲ
ート電極60を得る。その後、レジスト膜を除去した
後、表面を洗浄する。次に、図8(A),(B)に示す
ように、第1層のゲート電極60下部以外の第1ゲート
絶縁膜58をエッチングにより除去する。第1ゲート絶
縁膜58の上層側酸化シリコン層および下層側トンネル
酸化膜は、フッ酸を用いたエッチング処理で除去し、中
間層の窒化シリコン層は、プラズマエッチングにより除
去する。
After that, a resist film is formed on the first-layer polysilicon, photolithography is performed, and then RIE is performed to process the first-layer polysilicon into a predetermined pattern to obtain a first-layer gate electrode 60. Then, after removing the resist film, the surface is washed. Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, the first gate insulating film 58 other than the portion below the first-layer gate electrode 60 is removed by etching. The upper silicon oxide layer and the lower tunnel oxide film of the first gate insulating film 58 are removed by an etching process using hydrofluoric acid, and the intermediate silicon nitride layer is removed by plasma etching.

【0041】次に、表面を洗浄後、図9(A),(B)
に示すように、第1層のゲート電極60の上から、第2
ゲート絶縁膜59を成膜する。第2ゲート絶縁膜59
は、本実施例ではONO膜で構成してある。ONO膜
は、850°Cの希釈酸化により約2nm程度のトンネ
ル酸化膜(SiO2 )を形成した後、750°Cの熱窒
化またはCVD法により約4nm程度の窒化シリコン膜
(Si34 )を成膜し、洗浄後、約3nm程度の酸化
シリコン膜(SiO2 )をCVD法により成膜すること
により得られる。
Next, after cleaning the surface, as shown in FIGS.
As shown in FIG.
A gate insulating film 59 is formed. Second gate insulating film 59
Is composed of an ONO film in this embodiment. For the ONO film, a tunnel oxide film (SiO 2 ) of about 2 nm is formed by diluted oxidation at 850 ° C., and then a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) of about 4 nm is formed by thermal nitriding at 750 ° C. or a CVD method. Is formed, and after cleaning, a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of about 3 nm is formed by the CVD method.

【0042】次に、第2ゲート絶縁膜59の表面を洗浄
後、第2層のゲート電極62を形成する。第2層のゲー
ト電極62は、約100nmの第2層ポリシリコンをC
VD法により成膜し、600°Cの温度で成長させるこ
とにより得られる。その後、この第2層ポリシリコンに
リンをドーピングする。リンのドーピングは、POCl
3 ガスを用いた800°Cおよび60分の熱処理により
行う。
Next, after cleaning the surface of the second gate insulating film 59, the second-layer gate electrode 62 is formed. The second-layer gate electrode 62 is made of C-based second-layer polysilicon of about 100 nm.
It is obtained by forming a film by the VD method and growing it at a temperature of 600 ° C. Then, the second-layer polysilicon is doped with phosphorus. The doping of phosphorus is POCl
Heat treatment is performed at 800 ° C. for 60 minutes using 3 gases.

【0043】その後、第2層ポリシリコンの上にレジス
ト膜を成膜し、ホトリソグラフィ後、RIEを行い、第
2層ポリシリコンを所定パターンに加工し、第2層のゲ
ート電極62を得る。その後、レジスト膜を除去した
後、表面を洗浄する。次に、図10(A),(B)に示
すように、層間絶縁層64を成膜する。層間絶縁層64
は、800°Cおよび10分のCVD法により得られる
酸化シリコン層で構成される。次に、表面を洗浄後、層
間絶縁層64の上にレジスト膜を成膜し、ホトリソグラ
フィ後、層間絶縁層64をRIEなどでエッチング処理
し、図11(A),(B)に示すように、ビット線コン
タクトのためのコンタクトホール66を形成する。
After that, a resist film is formed on the second-layer polysilicon, photolithography is performed, and then RIE is performed to process the second-layer polysilicon into a predetermined pattern to obtain a second-layer gate electrode 62. Then, after removing the resist film, the surface is washed. Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, an interlayer insulating layer 64 is formed. Interlayer insulating layer 64
Is composed of a silicon oxide layer obtained by a CVD method at 800 ° C. for 10 minutes. Next, after cleaning the surface, a resist film is formed on the interlayer insulating layer 64, and after the photolithography, the interlayer insulating layer 64 is etched by RIE or the like, as shown in FIGS. Then, a contact hole 66 for a bit line contact is formed.

【0044】その後、レジスト膜を除去し、層間絶縁層
64の上に、ビット線68となるアルミニウム金属層を
スパッタリングにより形成する。その際に、コンタクト
ホール66内にアルミニウム配線層が埋め込まれる。ビ
ット線68となるアルミニウム配線層の膜厚は、たとえ
ば0.5μmである。次に、アルミニウム配線層の上
に、レジスト膜を成膜し、ホトリソグラフィ後、アルミ
ニウム配線層をRIEエッチング処理し、ビット線のパ
ターンに加工し、ビット線68を得る。
After that, the resist film is removed, and an aluminum metal layer to be the bit line 68 is formed on the interlayer insulating layer 64 by sputtering. At that time, the aluminum wiring layer is embedded in the contact hole 66. The film thickness of the aluminum wiring layer serving as bit line 68 is, for example, 0.5 μm. Next, a resist film is formed on the aluminum wiring layer, and after photolithography, the aluminum wiring layer is subjected to RIE etching and processed into a bit line pattern to obtain a bit line 68.

【0045】次に、レジスト膜を除去し、表面を洗浄
後、400°Cおよび60分のシンター処理し、セルト
ランジスタMT1〜MT8および選択トランジスタST
1,ST2を有する不揮発性半導体メモリ装置を得る。
本実施例の不揮発性半導体メモリ装置50によれば、図
1〜4に示す実施例と同様な作用を有すると共に、SO
I構造の半導体基板上にNAND型メモリセルを形成す
ることから、以下に示すように、ビットコンタクトに関
連するデザインルールを小さくすることができる。
Next, after removing the resist film and cleaning the surface, sintering treatment is performed at 400 ° C. for 60 minutes, and the cell transistors MT1 to MT8 and the selection transistor ST are formed.
A non-volatile semiconductor memory device having ST1 and ST2 is obtained.
According to the nonvolatile semiconductor memory device 50 of the present embodiment, it has the same operation as the embodiment shown in FIGS.
Since the NAND type memory cell is formed on the semiconductor substrate having the I structure, the design rule related to the bit contact can be reduced as shown below.

【0046】すなわち、図12(A),(B)に示すよ
うに、層間絶縁層64の上部に、レジスト膜72を成膜
し、レジスト膜72にビットコンタクト用開口部74を
形成した後、層間絶縁層64にコンタクトホール66を
RIEで形成する。このコンタクトホール66の形成の
際に、半導体層に形成された不純物拡散層70とのマス
クズレにより、素子間分離絶縁層57およびその下層の
絶縁層53に溝76を形成することがある。本実施例で
は、溝76が形成されたとしても、コンタクトホール6
6に入り込むビット線68が、不純物拡散層70以外の
部分と導通することはない。
That is, as shown in FIGS. 12A and 12B, after forming a resist film 72 on the interlayer insulating layer 64 and forming a bit contact opening 74 in the resist film 72, A contact hole 66 is formed in the interlayer insulating layer 64 by RIE. When the contact hole 66 is formed, a groove 76 may be formed in the inter-element isolation insulating layer 57 and the insulating layer 53 below it due to mask misalignment with the impurity diffusion layer 70 formed in the semiconductor layer. In this embodiment, even if the groove 76 is formed, the contact hole 6
The bit line 68 entering 6 is not electrically connected to any portion other than the impurity diffusion layer 70.

【0047】これに対し、図13(A),(B)に示す
ように、従来構造のLOCOS15を用いたメモリセル
において、ビット線コンタクトを得るために、層間絶縁
層12の上にレジスト膜78を成膜し、ホトリソグラフ
ィにより開口部80を形成し、層間絶縁層12にコンタ
クトホール14aを形成する場合には、次のような課題
を有している。すなわち、図13(B)に示すように、
コンタクトホール14aと不純物拡散層22aとの合わ
せズレにより、半導体基板2の表面に溝82が形成さ
れ、ビット線16が半導体基板2と導通してしまうとい
う課題を有している。なお、図13中、符号77はチャ
ネルストッパ領域である。
On the other hand, as shown in FIGS. 13A and 13B, in the memory cell using the LOCOS 15 having the conventional structure, the resist film 78 is formed on the interlayer insulating layer 12 to obtain the bit line contact. When the film is formed, the opening 80 is formed by photolithography, and the contact hole 14a is formed in the interlayer insulating layer 12, there are the following problems. That is, as shown in FIG.
Due to the misalignment between the contact hole 14a and the impurity diffusion layer 22a, a groove 82 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2 and the bit line 16 is electrically connected to the semiconductor substrate 2. In FIG. 13, reference numeral 77 is a channel stopper region.

【0048】また、図14(A),(B)に示すよう
に、半導体基板2の表面にトレンチ型素子間分離領域8
4を形成した場合にも、図13に示す従来例と同様な課
題を有している。この従来例では、層間絶縁層87の上
に、レジスト膜88を成膜し、ホトリソグラフィ法によ
り開口部89を形成し、このレジスト膜88を用いたR
IEにより層間絶縁層87にコンタクトホール89を形
成する。その際に、マスクの合わせズレが発生する可能
性があり、これにより、トレンチ型素子間分離領域84
に溝90が形成される。この溝90により、ビット線1
6が、不純物拡散層86下部の半導体基板2の表面と導
通してしまう。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the trench type element isolation region 8 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2.
Even when No. 4 is formed, it has the same problem as the conventional example shown in FIG. In this conventional example, a resist film 88 is formed on the interlayer insulating layer 87, an opening 89 is formed by a photolithography method, and the resist film 88 is used as R.
A contact hole 89 is formed in the interlayer insulating layer 87 by IE. At that time, a mask misalignment may occur, which causes the trench type element isolation region 84.
A groove 90 is formed in the groove. This groove 90 allows the bit line 1
6 is electrically connected to the surface of the semiconductor substrate 2 below the impurity diffusion layer 86.

【0049】図13,14に示すように、従来構造で
は、マスクの合わせズレにより、ビット線16と半導体
基板2とが導通してしまう可能性があり、コンタクトに
関するデザインマージンを大きくとる必要があった。こ
れに対し、本実施例では、図12に示すように、仮にマ
スクズレが生じて溝76が形成されても、コンタクトホ
ール66に入り込むビット線68が、不純物拡散層70
以外の部分と導通することはない。したがって、SOI
構造を採用した本実施例では、ビット線コンタクトに関
するデザインルールを小さくすることができ、この点で
もセル面積の縮小化に寄与する。
As shown in FIGS. 13 and 14, in the conventional structure, there is a possibility that the bit line 16 and the semiconductor substrate 2 become conductive due to the misalignment of the mask, and it is necessary to secure a large design margin for the contact. It was On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, even if the mask 76 is misaligned and the groove 76 is formed, the bit line 68 entering the contact hole 66 has the impurity diffusion layer 70.
There is no conduction with other parts. Therefore, SOI
In this embodiment adopting the structure, the design rule for the bit line contact can be made small, which also contributes to the reduction of the cell area.

【0050】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。図15(A)は本発明の第3実施例に係る不揮発
性半導体メモリ装置の要部断面図、図15(B)は
(A)の比較例を示す要部断面図、図16(A)〜
(E)は図15(A)に示す不揮発性半導体メモリ装置
の製造方法を示す要部断面図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. 15A is a cross-sectional view of a main part of a nonvolatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention, FIG. 15B is a cross-sectional view of the main part of a comparative example of FIG. 15A, and FIG. ~
15E is a sectional view of a key portion showing the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG.

【0051】図15(A)に示すように、本発明の第3
の実施例に係る不揮発性半導体メモリ装置92は、上記
第1,第2実施例の改良に関する。図15(A)に示す
ように、本実施例の不揮発性半導体メモリ装置92は、
半導体基板94の表面に、第1ゲート絶縁膜96を介し
て第1層のゲート電極98を積層し、第1層のゲート電
極98間に、第2ゲート絶縁膜101を介して第2層の
ゲート電極102を積層させている。しかも、本実施例
では、第1層のゲート電極98の側部に、サイドウォー
ル100を形成してある。
As shown in FIG. 15A, the third aspect of the present invention is provided.
The non-volatile semiconductor memory device 92 according to the second embodiment relates to the improvements of the first and second embodiments. As shown in FIG. 15A, the nonvolatile semiconductor memory device 92 of this embodiment is
A first-layer gate electrode 98 is stacked on the surface of the semiconductor substrate 94 via a first gate insulating film 96, and a second-layer gate electrode 98 is formed between the first-layer gate electrodes 98 via a second gate insulating film 101. The gate electrode 102 is laminated. Moreover, in this embodiment, the sidewall 100 is formed on the side portion of the first-layer gate electrode 98.

【0052】半導体基板94は、たとえばP型シリコン
基板で構成されるが、SOI構造の半導体層であっても
良い。第1ゲート絶縁膜96および第2ゲート絶縁膜1
01は、たとえばメモリ機能を有するONO膜で構成さ
れる。第1層のゲート電極98および第2層のゲート電
極は、それぞれ第1層ポリシリコン、第2層ポリシリコ
ンで構成してある。サイドウォール100は、ポリシリ
コン層のような導電層により構成されるが、酸化シリコ
ンなどの絶縁層で構成してもよい。
The semiconductor substrate 94 is made of, for example, a P-type silicon substrate, but may be a semiconductor layer having an SOI structure. First gate insulating film 96 and second gate insulating film 1
01 is formed of, for example, an ONO film having a memory function. The first-layer gate electrode 98 and the second-layer gate electrode are composed of first-layer polysilicon and second-layer polysilicon, respectively. The sidewall 100 is formed of a conductive layer such as a polysilicon layer, but may be formed of an insulating layer such as silicon oxide.

【0053】次に、本実施例の不揮発性半導体メモリ装
置92の製造方法について説明する。図16(A)に示
すように、半導体基板94の表面に、前記第1,第2実
施例と同様にして、ONO膜で構成される第1ゲート電
極96を形成する。その上に、第1層ポリシリコン10
4をCVD法で堆積する。第1層ポリシリコン104に
は、導電性を向上させるために、リンをドーピングす
る。
Next, a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device 92 of this embodiment will be described. As shown in FIG. 16A, a first gate electrode 96 composed of an ONO film is formed on the surface of the semiconductor substrate 94 in the same manner as in the first and second embodiments. On top of that, the first layer polysilicon 10
4 is deposited by the CVD method. The first layer polysilicon 104 is doped with phosphorus in order to improve conductivity.

【0054】次に、第1層ポリシリコン104の上に、
レジスト膜106を形成する。このレジスト膜106
を、ホトリソグラフィの最小線幅Mおよび最小スペース
Lを有するように加工する。このレジスト膜106を用
いて、第1層ポリシリコン104をRIEでエッチング
加工し、図16(B)に示すように、第1層のゲート電
極98を形成する。この時に、サイドウォールの下にく
る第1ゲート絶縁膜を保護するために、第1層のゲート
電極98間に位置する第1層ポリシリコン104を、約
50nm程度残存させ、保護層104aを形成する。そ
の後、レジスト膜106を除去する。
Next, on the first layer polysilicon 104,
A resist film 106 is formed. This resist film 106
Are processed so as to have a minimum line width M and a minimum space L of photolithography. Using this resist film 106, the first-layer polysilicon 104 is etched by RIE to form a first-layer gate electrode 98 as shown in FIG. 16B. At this time, in order to protect the first gate insulating film below the sidewalls, the first layer polysilicon 104 located between the first layer gate electrodes 98 is left to have a thickness of about 50 nm to form the protective layer 104a. To do. Then, the resist film 106 is removed.

【0055】次に、図16(C)に示すように、サイド
ウォール形成層108を第1層のゲート電極98および
保護層104aの上に形成する。サイドウォール形成層
108は、製造の容易性の観点からはポリシリコンで構
成することが好ましい。また、第1層のゲート電極98
と第2層のゲート電極102との絶縁性を高める観点か
らは、サイドウォール形成層108は、酸化シリコンな
どの絶縁物質で構成することが好ましい。サイドウォー
ル形成層108をCVD法により堆積されるポリシリコ
ンで構成した場合には、このポリシリコンに対し、リン
をドープする。
Next, as shown in FIG. 16C, a sidewall forming layer 108 is formed on the first-layer gate electrode 98 and the protective layer 104a. The sidewall forming layer 108 is preferably made of polysilicon from the viewpoint of ease of manufacturing. In addition, the gate electrode 98 of the first layer
From the viewpoint of enhancing the insulating property between the gate electrode 102 and the second layer, the sidewall formation layer 108 is preferably made of an insulating material such as silicon oxide. When the sidewall forming layer 108 is composed of polysilicon deposited by the CVD method, phosphorus is doped into this polysilicon.

【0056】なお、第1層のゲート電極98とサイドウ
ォール形成層108とのコンタクト性をよくする目的
で、サイドウォール形成層108の堆積前に、フッ酸処
理を行い自然酸化膜の除去を行うが、第1ゲート電極9
6は、保護層104aで覆われているので、ダメージを
受けない。
For the purpose of improving the contact property between the first-layer gate electrode 98 and the sidewall forming layer 108, hydrofluoric acid treatment is performed to remove the natural oxide film before depositing the sidewall forming layer 108. But the first gate electrode 9
Since 6 is covered with the protective layer 104a, it is not damaged.

【0057】次に、図16(D)に示すように、RIE
を用いて、サイドウォール形成層108の全面エッチバ
ックを行い、第1ゲート電極98の側部にサイドウォー
ル100を形成する。この時、サイドウォール100下
部以外の保護層104aもエッチング除去する。また、
サイドウォール100の形成に際しては、サイドウォー
ル100の幅βがマスクの合わせズレマージンα以上に
なるようにする。その後、下層側のメモリセルトランジ
スタとなる部分以外の第1ゲート絶縁膜96をエッチン
グ除去する。
Next, as shown in FIG. 16D, RIE
Then, the entire surface of the sidewall forming layer 108 is etched back by using, to form the sidewall 100 on the side portion of the first gate electrode 98. At this time, the protective layer 104a other than the lower part of the sidewall 100 is also removed by etching. Also,
When forming the sidewall 100, the width β of the sidewall 100 is set to be equal to or larger than the mask misalignment margin α. After that, the first gate insulating film 96 other than the portion to be the memory cell transistor on the lower layer side is removed by etching.

【0058】その後、図16(E)に示すように、第1
ゲート電極98およびサイドウォール100が形成され
た半導体基板94の全面に、第2ゲート絶縁膜101を
成膜する。第2ゲート絶縁膜101は、ONO膜で構成
される。その後、第2層ポリシリコンを堆積し、この第
2層ポリシリコンをエッチング加工することで、第2層
のゲート電極102を第1層のゲート電極98間に形成
することができる。
After that, as shown in FIG. 16E, the first
A second gate insulating film 101 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 94 on which the gate electrode 98 and the sidewall 100 are formed. The second gate insulating film 101 is composed of an ONO film. After that, by depositing the second-layer polysilicon and etching the second-layer polysilicon, the second-layer gate electrode 102 can be formed between the first-layer gate electrodes 98.

【0059】本実施例では、第1層のゲート電極98の
側部にサイドウォール100を形成することで、次に示
すような作用を有する。第1に、第1ゲート電極98の
肩部をサイドウォール100によりなだらかにすること
で、その上に第2ゲート絶縁膜101を介して積層され
る第2層のゲート電極102との耐圧を向上させること
ができる。
In this embodiment, the sidewall 100 is formed on the side portion of the gate electrode 98 of the first layer, so that the following action is obtained. First, by smoothing the shoulder portion of the first gate electrode 98 by the sidewall 100, the breakdown voltage with respect to the gate electrode 102 of the second layer laminated on the sidewall 100 via the second gate insulating film 101 is improved. Can be made.

【0060】第2に、図15(A)に示すように、第1
層のゲート電極98の加工幅Mを最小線幅にすることが
でき、サイドウォール100部分を除く第1層のゲート
電極98間の間隔をLとすると、1ビット当りのメモリ
セルのサイズを(L+M)/2とすることができ、メモ
リセルの縮小を図ることができる。
Second, as shown in FIG. 15A, the first
If the processing width M of the gate electrode 98 of the layer can be set to the minimum line width and the distance between the gate electrodes 98 of the first layer excluding the sidewall 100 is L, the size of the memory cell per bit is ( L + M) / 2, and the size of the memory cell can be reduced.

【0061】これに対し、図15(B)に示すように、
前記第1,第2実施例の不揮発性半導体メモリ装置で
は、第1層のゲート電極60の幅は、最小線幅M+2×
合わせマージンαとしなければならなかった。第1層の
ゲート電極60間および第2層のゲート電極62間のス
ペースを最小スペースLとすると、1ビット当りのセル
サイズは、((M+2×α)+L)/2=α+(M+
L)/2であった。
On the other hand, as shown in FIG.
In the non-volatile semiconductor memory device of the first and second embodiments, the width of the gate electrode 60 of the first layer is the minimum line width M + 2 ×
The alignment margin α had to be set. If the space between the gate electrodes 60 of the first layer and the gate electrode 62 of the second layer is the minimum space L, the cell size per bit is ((M + 2 × α) + L) / 2 = α + (M +
L) / 2.

【0062】第1層のゲート電極の幅をM+2×αとし
なければならなかったのは、2×αの余裕を持たない
と、マスクの合わせズレにより、第2層のゲート電極6
2が、第1層のゲート電極60に対して、オーバーラッ
プされずに形成されるおそれがあるからである。なお、
図15(B)中、符号52は半導体層、符号58は第1
ゲート絶縁膜、符号59は第2ゲート絶縁膜を示す。
The width of the gate electrode of the first layer had to be M + 2 × α. The reason for this is that if there is no margin of 2 × α, the gate electrode 6 of the second layer will be misaligned due to mask misalignment.
2 is likely to be formed without overlapping with the gate electrode 60 of the first layer. In addition,
In FIG. 15B, reference numeral 52 is a semiconductor layer and reference numeral 58 is a first layer.
A gate insulating film, reference numeral 59 indicates a second gate insulating film.

【0063】これに対し、本実施例では、図15(A)
に示すように、第1層のゲート電極98の幅は、最小線
幅Mで加工することができ、しかも、マスクの合わせズ
レマージンをサイドウォール100の幅β(β≧α)が
代用しているので、問題はない。しかも、本実施例で
は、1ビット当りのセルサイズが、前述したように、
(M+L)/2となるので、図15(B)に示す比較例
に比較し、セルサイズの縮小が可能である。
On the other hand, in this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 6, the width of the gate electrode 98 of the first layer can be processed with the minimum line width M, and the width β (β ≧ α) of the sidewall 100 is used as a substitute for the misalignment margin of the mask. So there is no problem. Moreover, in this embodiment, the cell size per bit is as described above.
Since (M + L) / 2, the cell size can be reduced as compared with the comparative example shown in FIG.

【0064】0.35μmルールで設計した場合に、ど
の程度セルサイズの縮小が可能かについて検討する。M
=0.35μm、L=0.4μm、α=0.15μmと
すると、図15(B)に示す比較例の場合の1ビット当
りのセルサイズが、(0.35+0.4)/2+0.1
5=0.525μmとなる。
How much the cell size can be reduced in the case of designing with the 0.35 μm rule will be examined. M
= 0.35 μm, L = 0.4 μm, and α = 0.15 μm, the cell size per bit in the comparative example shown in FIG. 15B is (0.35 + 0.4) /2+0.1.
5 = 0.525 μm.

【0065】これに対し、図15(A)に示す実施例で
は、1ビット当りのセルサイズが、(0.35+0.
4)/2=0.375μmとなる。したがって、本実施
例では、比較例に対し、(0.375/0.525)×
100=71.4%の縮小が可能である。
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 15A, the cell size per bit is (0.35 + 0.
4) /2=0.375 μm. Therefore, in this example, compared with the comparative example, (0.375 / 0.525) ×
Reduction of 100 = 71.4% is possible.

【0066】なお、上記0.35μmルールでは、第1
層のゲート電極98によるチャネル長C1(図16
(E)参照)は、2×0.15+0.35=0.65μ
mとなり、第2層のゲート電極によるチャネル長C2
(図16(E)参照)は、0.4−2×0.15=0.
10μmとなり、チャネル長のばらつきが生じる。ただ
し、この計算では、ゲート絶縁膜96,101の膜厚を
無視している。
In the above 0.35 μm rule, the first
Channel length C1 due to the gate electrode 98 of the layer (see FIG.
(See (E)) is 2 × 0.15 + 0.35 = 0.65μ
m, and the channel length C2 due to the second-layer gate electrode
(See FIG. 16E) is 0.4-2 × 0.15 = 0.
It becomes 10 μm, and the channel length varies. However, in this calculation, the film thicknesses of the gate insulating films 96 and 101 are ignored.

【0067】これら二つのセルトランジスタの特性を近
づけるためには、図16(A)に示す工程後、酸素プラ
ズマで、レジスト106を等方的にエッチングし、レジ
スト膜106を細らせ(レジストアッシング)、第1層
ポリシリコン104をエッチングして得られる第1層の
電極98の電極幅を最小線幅M以下に細らせれば良い。
In order to bring the characteristics of these two cell transistors close to each other, after the step shown in FIG. 16A, the resist 106 is isotropically etched by oxygen plasma to thin the resist film 106 (resist ashing). ), The electrode width of the first-layer electrode 98 obtained by etching the first-layer polysilicon 104 may be reduced to the minimum line width M or less.

【0068】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。たとえば、上記実施例では、ゲート絶縁膜
としてONO膜を用い、MONOS構造のセルトランジ
スタを用いたが、ゲート絶縁膜は、メモリ機能を有する
薄膜層を含んでおれば良く、窒化シリコン膜、窒化シリ
コン膜と酸化シリコン膜との積層膜、酸化アルミニウム
と酸化シリコン膜との積層膜などで構成することもでき
る。すなわち、MNS、MNOS、MAOS構造のセル
トランジスタを用いることもできる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention. For example, although the ONO film is used as the gate insulating film and the cell transistor having the MONOS structure is used in the above-described embodiment, the gate insulating film may include a thin film layer having a memory function, such as a silicon nitride film and a silicon nitride film. It may be formed of a laminated film of a film and a silicon oxide film, a laminated film of an aluminum oxide and a silicon oxide film, or the like. That is, a cell transistor having an MNS, MNOS, or MAOS structure can also be used.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、通常のフローティングゲートを有するNAND型メ
モリに比較し、セルトランジスタ間にソース・ドレイン
領域のための拡散層を形成する必要がなくなる。したが
って、本発明では、この拡散層がなくなった分だけ、メ
モリセルを縮小することができる。
As described above, according to the present invention, it is not necessary to form a diffusion layer for source / drain regions between cell transistors, as compared with a normal NAND type memory having a floating gate. . Therefore, in the present invention, the memory cell can be reduced by the amount of the diffusion layer removed.

【0070】ゲート電極を近接して配置することは、第
1層のゲート電極間に、第2層のゲート電極がオーバラ
ップして配置することにより、容易に実現することがで
きる。また、本発明では、フローティングゲートを有さ
ない構造なので、フローティングゲートと素子間分離領
域とのオーバラップがなくなり、この点でもセル面積の
縮小が可能である。
Arranging the gate electrodes close to each other can be easily realized by arranging the gate electrodes of the second layer so as to overlap each other between the gate electrodes of the first layer. Further, in the present invention, since the structure does not have a floating gate, the floating gate and the element isolation region do not overlap each other, and the cell area can be reduced also in this respect.

【0071】さらに本発明では、フローティングゲート
を有する不揮発性半導体メモリ装置に比較し、低電圧で
情報の書き込みが可能であると共に、書き込み・消去繰
り返し回数も従来構造と同等またはそれ以上にすること
ができる。さらにまた、本発明では、ゲート絶縁膜を窒
化シリコン膜とトンネル酸化膜とを含む多層膜で構成
し、トンネル酸化膜の膜厚を2.6〜3.0nmとする
ことで、情報読み出し時のディスターブ現象を問題ない
レベルにまで低下させることができる。本発明では、ゲ
ート絶縁層を、SOI用絶縁層の上に形成された半導体
層の上に形成し、素子間分離領域を、SOI技術により
形成することにより、バーズビークがなくなり、バーズ
ビークによるセル面積の増大を防止することができる。
Further, according to the present invention, as compared with a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate, information can be written at a low voltage, and the number of times of writing / erasing can be made equal to or more than that of the conventional structure. it can. Furthermore, in the present invention, the gate insulating film is formed of a multilayer film including a silicon nitride film and a tunnel oxide film, and the thickness of the tunnel oxide film is set to 2.6 to 3.0 nm. The disturb phenomenon can be reduced to a level without problems. In the present invention, the gate insulating layer is formed on the semiconductor layer formed on the SOI insulating layer, and the element isolation region is formed by the SOI technique, so that the bird's beak is eliminated and the cell area due to the bird's beak is reduced. The increase can be prevented.

【0072】また、SOI構造にすることで、ビット線
コンタクトのためのコンタクトホールを形成する際に、
仮にコンタクトホールが半導体層から多少位置ズレした
としても、半導体層の下層にはSOI用絶縁層が形成し
てあるので、ビット線が、半導体基板に対して導通する
ような事態を防止することができる。
Further, by using the SOI structure, when forming a contact hole for a bit line contact,
Even if the contact hole is slightly displaced from the semiconductor layer, since the SOI insulating layer is formed in the lower layer of the semiconductor layer, it is possible to prevent the bit line from being electrically connected to the semiconductor substrate. it can.

【0073】特に、第1層のゲート電極の側部にサイド
ウォールを形成した本発明の不揮発性半導体メモリ装置
では、第1層のゲート電極を、レジスト膜の合わせズレ
を考慮することなく、最小加工寸法で加工することが可
能になり、メモリセルの面積をさらに縮小することがで
きる。また、サイドウォールの上を、第2層のゲート電
極のためのゲート絶縁膜が覆う構造となるので、第1層
のゲート電極と第2層のゲート電極との耐圧が向上す
る。
Particularly, in the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention in which the sidewall is formed on the side portion of the gate electrode of the first layer, the gate electrode of the first layer is minimized without considering the misalignment of the resist film. It becomes possible to process with the processing size, and the area of the memory cell can be further reduced. Further, since the gate insulating film for the second-layer gate electrode covers the sidewall, the breakdown voltage between the first-layer gate electrode and the second-layer gate electrode is improved.

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

【図1】図1は本発明の第1実施例に係る不揮発性半導
体メモリ装置の要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2(A)は同実施例の不揮発性半導体メモリ
装置の要部平面図、図2(B)は同図(A)のB−B線
に沿う要部断面図である。
2A is a plan view of relevant parts of the nonvolatile semiconductor memory device of the same embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view of relevant parts taken along line BB of FIG. 2A.

【図3】図3(A)は同実施例の不揮発性半導体メモリ
装置のビット線方向の縮小化を示す要部断面図、図3
(B)は同図(A)に対する従来例を示す要部断面図で
ある。
FIG. 3A is a cross-sectional view of essential parts showing reduction in the bit line direction of the nonvolatile semiconductor memory device of the same embodiment, FIG.
(B) is a cross-sectional view of essential parts showing a conventional example with respect to (A) of the same figure.

【図4】図4(A)は同実施例の不揮発性半導体メモリ
装置のワード線方向の縮小化を示す要部断面図、図4
(B)は同図(A)に対する従来例を示す要部断面図で
ある。
FIG. 4A is a cross-sectional view of essential parts showing reduction in size in the word line direction of the nonvolatile semiconductor memory device of the same embodiment, FIG.
(B) is a cross-sectional view of essential parts showing a conventional example with respect to (A) of the same figure.

【図5】図5は本発明の第2実施例に係る不揮発性半導
体メモリ装置の要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of essential parts of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図6は図5に示す不揮発性半導体メモリ装置の
製造過程を示し、(A)はビット線方向に沿った要部断
面図、(B)はワード線方向に沿った要部断面図であ
る。
6A and 6B show a manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 5, FIG. 6A is a sectional view of a main part taken along the bit line direction, and FIG. 6B is a sectional view of the main part taken along the word line direction. It is a figure.

【図7】図7は図5に示す不揮発性半導体メモリ装置の
製造過程を示し、(A)はビット線方向に沿った要部断
面図、(B)はワード線方向に沿った要部断面図であ
る。
7A and 7B show a manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 5, FIG. 7A is a sectional view of a main part taken along the bit line direction, and FIG. 7B is a sectional view of the main part taken along the word line direction. It is a figure.

【図8】図8は図5に示す不揮発性半導体メモリ装置の
製造過程を示し、(A)はビット線方向に沿った要部断
面図、(B)はワード線方向に沿った要部断面図であ
る。
8A and 8B show a manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 5, where FIG. 8A is a sectional view of a main part taken along the bit line direction, and FIG. 8B is a sectional view of the main part taken along the word line direction. It is a figure.

【図9】図9は図5に示す不揮発性半導体メモリ装置の
製造過程を示し、(A)はビット線方向に沿った要部断
面図、(B)はワード線方向に沿った要部断面図であ
る。
9A and 9B show a manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 5, FIG. 9A is a sectional view of a main part taken along the bit line direction, and FIG. 9B is a sectional view of the main part taken along the word line direction. It is a figure.

【図10】図10は図5に示す不揮発性半導体メモリ装
置の製造過程を示し、(A)はビット線方向に沿った要
部断面図、(B)はワード線方向に沿った要部断面図で
ある。
10A and 10B show a manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 5, FIG. 10A is a sectional view of a main part taken along the bit line direction, and FIG. 10B is a sectional view of the main part taken along the word line direction. It is a figure.

【図11】図11は図5に示す不揮発性半導体メモリ装
置の製造過程を示し、(A)はビット線方向に沿った要
部断面図、(B)はワード線方向に沿った要部断面図で
ある。
11 shows a manufacturing process of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 5, (A) is a cross-sectional view of a main part along the bit line direction, and (B) is a cross-sectional view of the main part along the word line direction. It is a figure.

【図12】図12(A),(B)はSOI構造によるビ
ット線コンタクトの要部を示す断面図である。
12A and 12B are cross-sectional views showing a main part of a bit line contact having an SOI structure.

【図13】図13(A),(B)は従来構造のビット線
コンタクトによる問題点を示す要部断面図である。
13 (A) and 13 (B) are cross-sectional views of relevant parts showing problems caused by a bit line contact having a conventional structure.

【図14】図14(A),(B)はその他の従来構造の
ビット線コンタクトによる問題点を示す要部断面図であ
る。
14 (A) and 14 (B) are cross-sectional views of relevant parts showing problems caused by other conventional bit line contacts.

【図15】図15(A)は本発明の第3実施例に係る不
揮発性半導体メモリ装置の要部断面図、図15(B)は
(A)の比較例を示す要部断面図である。
15A is a cross-sectional view of a main part of a nonvolatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a cross-sectional view of a main part showing a comparative example of FIG. 15A. .

【図16】図16(A)〜(E)は図15(A)に示す
不揮発性半導体メモリ装置の製造方法を示す要部断面図
である。
16A to 16E are cross-sectional views of essential parts showing a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 15A.

【図17】図17(A)は従来例に係るNOR型不揮発
性半導体メモリ装置の平面図、図17(B)は(A)の
B−B線に沿う要部断面図である。
17A is a plan view of a NOR-type nonvolatile semiconductor memory device according to a conventional example, and FIG. 17B is a cross-sectional view of essential parts taken along the line BB of FIG. 17A.

【図18】図18(A)は従来例に係るNAND型不揮
発性半導体メモリ装置のビット線方向要部断面図、同図
(B)は(A)のB−B線に沿う要部断面図である。
18A is a cross-sectional view of a main part of a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device according to a conventional example in the bit line direction, and FIG. 18B is a cross-sectional view of the main part taken along the line BB of FIG. 18A. Is.

【図19】図19(A)はNAND型メモリセルの等価
回路を示す回路図、同図(B)はNAND型メモリセル
の平面図である。
19A is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a NAND memory cell, and FIG. 19B is a plan view of the NAND memory cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30… 不揮発性半導体メモリ装置 32… 半導体基板 33… LOCOS 34… ゲート絶縁膜 36… 第1層のゲート電極 38… 第2層のゲート電極 40,42… 不純物拡散層 43… 層間絶縁層 44… コンタクトホール 46… ビット線 52… 半導体層 53… 絶縁層 57… 素子間分離絶縁層 58… 第1ゲート絶縁層 59… 第2ゲート絶縁層 60… 第1層のゲート電極 62… 第2層のゲート電極 64… 層間絶縁層 66… コンタクトホール 68… ビット線 92… 不揮発性半導体メモリ装置 94… 半導体基板 96… 第1ゲート絶縁膜 98… 第1層のゲート電極 100… サイドウォール 101… 第2ゲート絶縁膜 102… 第2層のゲート電極 30 ... Nonvolatile semiconductor memory device 32 ... Semiconductor substrate 33 ... LOCOS 34 ... Gate insulating film 36 ... First layer gate electrode 38 ... Second layer gate electrode 40, 42 ... Impurity diffusion layer 43 ... Interlayer insulating layer 44 ... Contact Hole 46 ... Bit line 52 ... Semiconductor layer 53 ... Insulating layer 57 ... Inter-element isolation insulating layer 58 ... First gate insulating layer 59 ... Second gate insulating layer 60 ... First layer gate electrode 62 ... Second layer gate electrode 64 ... Interlayer insulating layer 66 ... Contact hole 68 ... Bit line 92 ... Nonvolatile semiconductor memory device 94 ... Semiconductor substrate 96 ... First gate insulating film 98 ... First layer gate electrode 100 ... Side wall 101 ... Second gate insulating film 102 ... Second-layer gate electrode

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年11月12日[Submission date] November 12, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、NAND型
メモリでも、次に示すような構造上のいくつかの問題点
を有している。第1に、図18(B),図19(B)に
示すように、フローティングゲート6は、容量に関する
カップリングレシオを上げるために、LOCOS15上
に、オーバラップ長lだけ延在させて形成している。す
なわち、このオーバラップ長lの分だけセル面積が、ワ
ード線(コントロールゲート10)方向に大きくなって
いる。
However, even the NAND type memory has some structural problems as described below. First, as shown in FIGS. 18 (B) and 19 (B), the floating gate 6 is formed on the LOCOS 15 so as to extend by the overlap length l in order to increase the coupling ratio regarding capacitance. ing. That is, the cell area is increased in the word line (control gate 10) direction by the overlap length l.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0014】第1層のゲート電極間に、第2層のゲート
電極を絶縁膜を介してオーバラップして配置することに
より、第1層のゲート電極と第2層のゲート電極とが近
接して交互に並列に配置させることが好ましい。上記ゲ
ート絶縁膜が、電子トラップ作用を有する薄膜層を有す
ることが必要である。この薄膜層が、窒化シリコン膜ま
たは窒化シリコン膜を含む多層膜であることが好まし
い。
By arranging the gate electrode of the second layer so as to overlap between the gate electrodes of the first layer with the insulating film interposed therebetween, the gate electrode of the first layer and the gate electrode of the second layer are close to each other. It is preferable that they are alternately arranged in parallel. It is necessary that the gate insulating film has a thin film layer having an electron trap function . This thin film layer is preferably a silicon nitride film or a multilayer film including a silicon nitride film.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Name of item to be corrected] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】上記ゲート絶縁層は、SOI用絶縁層の上
に形成された半導体層の上に形成してあり、素子間分離
領域が、SOI技術により形成してあることが好まし
い。本発明の他の観点に係る第2の不揮発性半導体メモ
リ装置は、ゲート電極と、このゲート電極の下部に配置
されるゲート絶縁膜とを有し、ゲート絶縁膜中に電荷を
蓄積して情報を記憶する不揮発性半導体メモリ装置であ
って、NAND型メモリセル構造を有するように、複数
のゲート電極が、ゲート絶縁膜上に近接して並列に、し
かも、第1層のゲート電極間に、第2層のゲート電極
絶縁膜を介してオーバラップして配置してあり、第1層
のゲート電極の側部には、サイドウォールが形成してあ
る。
It is preferable that the gate insulating layer is formed on the semiconductor layer formed on the SOI insulating layer, and the element isolation region is formed by the SOI technique. A second non-volatile semiconductor memory device according to another aspect of the present invention has a gate electrode and a gate insulating film arranged under the gate electrode, and stores charges in the gate insulating film to store information. And a plurality of gate electrodes adjacent to each other in parallel on the gate insulating film, and between the gate electrodes of the first layer so as to have a NAND type memory cell structure. the gate electrode of the second layer
Overlapped via the insulating film, a sidewall is formed on the side portion of the first-layer gate electrode.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】ゲート電極を近接して配置することは、第
1層のゲート電極間に、第2層のゲート電極を絶縁膜を
介してオーバラップして配置することにより、容易に実
現することができる。また、本発明では、フローティン
グゲートを有さない構造なので、フローティングゲート
と素子間分離領域とのオーバラップがなくなり、この点
でもセル面積の縮小が可能である。
Placing the gate electrodes close to each other means that the gate electrode of the second layer is provided with an insulating film between the gate electrodes of the first layer.
By arranging overlap through, it can easily be realized. Further, in the present invention, since the structure does not have a floating gate, the floating gate and the element isolation region do not overlap each other, and the cell area can be reduced also in this respect.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0020】さらに本発明では、フローティングゲート
を有する不揮発性半導体メモリ装置に比較し、低電圧で
情報の書き込みが可能であると共に、書き込み・消去繰
り返し回数も従来構造と同等またはそれ以上にすること
ができる。さらにまた、本発明では、ゲート絶縁膜を窒
化シリコン膜とトンネル酸化膜とを含む多層膜で構成
し、トンネル酸化膜の膜厚を2.0〜8.0nmとする
ことで、情報読み出し時のディスターブ現象を問題ない
レベルにまで低下させることができる。
Further, according to the present invention, as compared with the nonvolatile semiconductor memory device having the floating gate, it is possible to write information at a low voltage, and the number of times of writing / erasing can be made equal to or more than that of the conventional structure. it can. Furthermore, in the present invention, the gate insulating film is formed of a multi-layered film including a silicon nitride film and a tunnel oxide film, and the tunnel oxide film has a thickness of 2.0 to 8.0 nm, so that information can be read out. The disturb phenomenon can be reduced to a level without problems.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0039[Correction target item name] 0039

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0039】次に、図7(A),(B)に示すように、
半導体層52の表面を洗浄し、その表面に、第1ゲート
絶縁膜58を成膜する。第1ゲート絶縁膜58は、本実
施例ではONO膜で構成してある。ONO膜は、850
°Cの希釈酸化により約2nm程度のトンネル酸化膜
(SiO2 )を形成した後、750°CのCVD法によ
り約4nm程度の窒化シリコン膜(Si34 )を成膜
し、洗浄後、約3nm程度の酸化シリコン膜(SiO
2 )を酸化或いはCVD法により成膜することにより得
られる。この窒化膜はトンネル酸化膜を厚く形成してお
いてそれが熱窒化することによっても得られる。次に、
第1ゲート絶縁膜58の表面を洗浄後、第1層のゲート
電極60を形成する。第1層のゲート電極60は、約1
00nmの第1層ポリシリコンをCVD法により成膜
し、600°Cの温度で成長させることにより得られ
る。洗浄後、この第1層ポリシリコンにリンをドーピン
グする。リンのドーピングは、POCl3 ガスを用いた
800°Cおよび60分の熱処理により行う。
Next, as shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B),
The surface of the semiconductor layer 52 is washed, and the first gate insulating film 58 is formed on the surface. The first gate insulating film 58 is composed of an ONO film in this embodiment. The ONO film is 850
° After the formation of about 2nm about the tunnel oxide film (SiO 2) by dilution oxidation and C, formed approximately 4nm about silicon nitride film (Si 3 N 4) by C VD method 750 ° C, washed , About 3 nm silicon oxide film (SiO
2 ) is obtained by forming a film by oxidation or a CVD method. This nitride film has a thick tunnel oxide film.
It can also be obtained by thermal nitriding. next,
After cleaning the surface of the first gate insulating film 58, a first-layer gate electrode 60 is formed. The gate electrode 60 of the first layer has about 1
It is obtained by depositing a first layer polysilicon of 00 nm by a CVD method and growing it at a temperature of 600 ° C. After cleaning, the first-layer polysilicon is doped with phosphorus. The phosphorus doping is performed by heat treatment using POCl 3 gas at 800 ° C. for 60 minutes.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0040[Correction target item name] 0040

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0040】その後、第1層ポリシリコンの上にレジス
ト膜を成膜し、ホトリソグラフィ後、RIEを行い、第
1層ポリシリコンを所定パターンに加工し、第1層のゲ
ート電極60を得る。その後、レジスト膜を除去した
後、表面を洗浄する。次に、図8(A),(B)に示す
ように、第1層のゲート電極60下部以外の第1ゲート
絶縁膜58をエッチングにより除去する。第1ゲート絶
縁膜58の上層側酸化シリコン層および下層側トンネル
酸化膜は、フッ酸を用いたエッチング処理で除去し、中
間層の窒化シリコン層は、プラズマエッチング或いは、
RIEにより除去する。
After that, a resist film is formed on the first-layer polysilicon, photolithography is performed, and then RIE is performed to process the first-layer polysilicon into a predetermined pattern to obtain a first-layer gate electrode 60. Then, after removing the resist film, the surface is washed. Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, the first gate insulating film 58 other than the portion below the first-layer gate electrode 60 is removed by etching. The upper silicon oxide layer and the lower tunnel oxide film of the first gate insulating film 58 are removed by an etching process using hydrofluoric acid, and the intermediate silicon nitride layer is subjected to plasma etching or
Remove by RIE .

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0041】次に、表面を洗浄後、図9(A),(B)
に示すように、第1層のゲート電極60の上から、第2
ゲート絶縁膜59を成膜する。第2ゲート絶縁膜59
は、本実施例ではONO膜で構成してある。ONO膜
は、850°Cの希釈酸化により約2nm程度のトンネ
ル酸化膜(SiO2 )を形成した後、750°CのC
D法により約4nm程度の窒化シリコン膜(Si3
4 )を成膜し、洗浄後、約3nm程度の酸化シリコン膜
(SiO2 )を酸化或いはCVD法により成膜すること
により得られる。なお、窒化膜はトンネル酸化膜を厚く
形成しておいてそれが熱窒化することによっても得られ
る。
Next, after cleaning the surface, as shown in FIGS.
As shown in FIG.
A gate insulating film 59 is formed. Second gate insulating film 59
Is composed of an ONO film in this embodiment. ONO film, after forming the approximately 2nm about the tunnel oxide film (SiO 2) by dilution oxidation of 850 ° C, of 750 ° C C V
About 4 nm silicon nitride film (Si 3 N
4 ) is formed, and after cleaning, a silicon oxide film (SiO 2 ) of about 3 nm is formed by oxidation or CVD method. In addition, the nitride film is thicker than the tunnel oxide film.
It can also be obtained by forming it and then thermally nitriding it.
It

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0053[Correction target item name] 0053

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0053】次に、本実施例の不揮発性半導体メモリ装
置92の製造方法について説明する。図16(A)に示
すように、半導体基板94の表面に、前記第1,第2実
施例と同様にして、ONO膜で構成される第1ゲート
縁膜96を形成する。その上に、第1層ポリシリコン1
04をCVD法で堆積する。第1層ポリシリコン104
には、導電性を向上させるために、リンをドーピングす
る。
Next, a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device 92 of this embodiment will be described. As shown in FIG. 16 (A), the surface of the semiconductor substrate 94, the first, in the same manner as in the second embodiment, the first gate insulation composed of an ONO film
The border film 96 is formed. On top of that, the first layer polysilicon 1
04 is deposited by the CVD method. First layer polysilicon 104
In order to improve conductivity, it is doped with phosphorus.

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0056[Correction target item name] 0056

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0056】なお、第1層のゲート電極98とサイドウ
ォール形成層108とのコンタクト性をよくする目的
で、サイドウォール形成層108の堆積前に、フッ酸処
理を行い自然酸化膜の除去を行うが、第1ゲート絶縁膜
96は、保護層104aで覆われているので、ダメージ
を受けない。
For the purpose of improving the contact property between the first-layer gate electrode 98 and the sidewall forming layer 108, hydrofluoric acid treatment is performed to remove the natural oxide film before depositing the sidewall forming layer 108. However, since the first gate insulating film 96 is covered with the protective layer 104a, it is not damaged.

【手続補正12】[Procedure Amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0071[Correction target item name] 0071

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0071】さらに本発明では、フローティングゲート
を有する不揮発性半導体メモリ装置に比較し、低電圧で
情報の書き込みが可能であると共に、書き込み・消去繰
り返し回数も従来構造と同等またはそれ以上にすること
ができる。さらにまた、本発明では、ゲート絶縁膜を窒
化シリコン膜とトンネル酸化膜とを含む多層膜で構成
し、トンネル酸化膜の膜厚を2.0〜8.0nmとする
ことで、情報読み出し時のディスターブ現象を問題ない
レベルにまで低下させることができる。本発明では、ゲ
ート絶縁層を、SOI用絶縁層の上に形成された半導体
層の上に形成し、素子間分離領域を、SOI技術により
形成することにより、バーズビークがなくなり、バーズ
ビークによるセル面積の増大を防止することができる。
Further, according to the present invention, as compared with a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate, information can be written at a low voltage, and the number of times of writing / erasing can be made equal to or more than that of the conventional structure. it can. Furthermore, in the present invention, the gate insulating film is formed of a multi-layered film including a silicon nitride film and a tunnel oxide film, and the tunnel oxide film has a thickness of 2.0 to 8.0 nm, so that information can be read out. The disturb phenomenon can be reduced to a level without problems. In the present invention, the gate insulating layer is formed on the semiconductor layer formed on the SOI insulating layer, and the element isolation region is formed by the SOI technique, so that the bird's beak is eliminated and the cell area due to the bird's beak is reduced. The increase can be prevented.

【手続補正13】[Procedure Amendment 13]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】 [Fig. 2]

【手続補正14】[Procedure Amendment 14]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図15[Correction target item name] Figure 15

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図15】 FIG. 15

【手続補正15】[Procedure Amendment 15]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図16[Correction target item name] Fig. 16

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図16】 FIG. 16

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8247 29/788 29/792 H01L 29/78 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical indication H01L 21/8247 29/788 29/792 H01L 29/78 371

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲート電極と、このゲート電極の下部に
配置されるゲート絶縁膜とを有し、ゲート絶縁膜中に電
荷を蓄積して情報を記憶する不揮発性半導体メモリ装置
であって、 複数のゲート電極が、ゲート絶縁膜上に近接して並列に
配置してあるNAND型メモリセル構造を有するNAN
D型不揮発性半導体メモリ装置。
1. A non-volatile semiconductor memory device having a gate electrode and a gate insulating film disposed below the gate electrode, wherein the nonvolatile semiconductor memory device stores electric charge in the gate insulating film to store information. Having a NAND-type memory cell structure in which the gate electrodes of the above are arranged in parallel in close proximity to each other on the gate insulating film.
D-type non-volatile semiconductor memory device.
【請求項2】 第1層のゲート電極間に、第2層のゲー
ト電極がオーバラップして配置することにより、第1層
のゲート電極と第2層のゲート電極とが近接して交互に
並列に配置してある請求項1に記載のNAND型不揮発
性半導体メモリ装置。
2. The gate electrode of the second layer is arranged so as to overlap between the gate electrodes of the first layer so that the gate electrode of the first layer and the gate electrode of the second layer are alternately arranged close to each other. The NAND-type non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, which is arranged in parallel.
【請求項3】 上記ゲート絶縁膜が、電子トラップ作用
を有する薄膜層を有する請求項1または2に記載のNA
ND型不揮発性半導体メモリ装置。
3. The NA according to claim 1, wherein the gate insulating film has a thin film layer having an electron trap function.
ND type non-volatile semiconductor memory device.
【請求項4】 上記薄膜層が、窒化シリコン膜または窒
化シリコン膜とトンネル酸化膜とを含む多層膜である請
求項3に記載のNAND型不揮発性半導体メモリ装置。
4. The NAND-type nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the thin film layer is a silicon nitride film or a multilayer film including a silicon nitride film and a tunnel oxide film.
【請求項5】 上記ゲート絶縁層は、SOI用絶縁層の
上に形成された半導体層の上に形成してあり、素子間分
離領域が、SOI技術により形成してある請求項1〜4
のいずれかに記載のNAND型不揮発性半導体装置。
5. The gate insulating layer is formed on a semiconductor layer formed on an SOI insulating layer, and the element isolation region is formed by an SOI technique.
5. The NAND type nonvolatile semiconductor device according to any one of 1.
【請求項6】 ゲート電極と、このゲート電極の下部に
配置されるゲート絶縁膜とを有し、ゲート絶縁膜中に電
荷を蓄積して情報を記憶する不揮発性半導体メモリ装置
であって、 NAND型メモリセル構造を有するように、複数のゲー
ト電極が、ゲート絶縁膜上に近接して並列に、しかも、
第1層のゲート電極間に、第2層のゲート電極がオーバ
ラップして配置してあり、第1層のゲート電極の側部に
は、サイドウォールが形成してあるNAND型不揮発性
半導体メモリ装置。
6. A non-volatile semiconductor memory device having a gate electrode and a gate insulating film disposed below the gate electrode, wherein charges are stored in the gate insulating film to store information. -Type memory cell structure, a plurality of gate electrodes are closely arranged in parallel on the gate insulating film, and
A NAND-type non-volatile semiconductor memory in which a gate electrode of a second layer is arranged so as to overlap between gate electrodes of a first layer, and a sidewall is formed on a side portion of the gate electrode of the first layer. apparatus.
【請求項7】 上記サイドウォールが、ポリシリコンで
構成される請求項6に記載のNAND型不揮発性半導体
メモリ装置。
7. The NAND-type non-volatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein the sidewall is made of polysilicon.
【請求項8】 半導体基板上に、電荷が蓄積されて情報
の書き込みが可能な第1ゲート絶縁膜を形成する工程
と、 第1ゲート絶縁膜の上に、第1導電層を形成する工程
と、 この第1導電層の表面に所定パターンのレジスト膜を形
成し、このレジスト膜を用いてエッチング処理すること
により、第1導電層を加工し、所定間隔で第1層のゲー
ト電極を所定間隔で形成する工程と、 この第1層のゲート電極の側部にサイドウォールを形成
する工程と、 サイドウォールが形成された第1層のゲート電極の上か
ら、電荷が蓄積されて情報の書き込みが可能な第2ゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、 この第2ゲート絶縁膜の上で、第1層のゲート電極間の
隙間に、第2層のゲート電極を形成し、これら第1層の
ゲート電極と第2層のゲート電極とを、NAND型メモ
リセルとなるように、近接して交互に並列に配置する工
程とを有するNAND型不揮発性半導体メモリ装置の製
造方法。
8. A step of forming, on a semiconductor substrate, a first gate insulating film in which electric charges are accumulated and in which information can be written, and a step of forming a first conductive layer on the first gate insulating film. A resist film having a predetermined pattern is formed on the surface of the first conductive layer, and the first conductive layer is processed by etching using the resist film, and the gate electrodes of the first layer are formed at predetermined intervals. And the step of forming a sidewall on the side portion of the first-layer gate electrode, and from the top of the first-layer gate electrode where the sidewall is formed, charges are accumulated to write information. A step of forming a possible second gate insulating film, and forming a second layer gate electrode in the gap between the first layer gate electrodes on the second gate insulating film, and forming the first layer gate The electrode and the gate electrode of the second layer are connected to N As the ND-type memory cell, method of manufacturing the NAND type nonvolatile semiconductor memory device having a placing in parallel alternately adjacent.
【請求項9】 第1層のゲート電極により形成されるチ
ャネル長と、第2層のゲート電極により形成されるチャ
ネル長とが実質的に同一になるように、上記第1層のゲ
ート電極をパターン加工するためのレジスト膜のパター
ンを、プラズマ処理により細らせる請求項8に記載のN
AND型不揮発性半導体メモリ装置の製造方法。
9. The gate electrode of the first layer is formed so that the channel length formed by the gate electrode of the first layer and the channel length formed by the gate electrode of the second layer are substantially the same. 9. The N according to claim 8, wherein the pattern of the resist film for patterning is narrowed by plasma treatment.
AND-type nonvolatile semiconductor memory device manufacturing method.
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