JPH11145433A - Semiconductor storage device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor storage device and manufacture thereof

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JPH11145433A
JPH11145433A JP32535497A JP32535497A JPH11145433A JP H11145433 A JPH11145433 A JP H11145433A JP 32535497 A JP32535497 A JP 32535497A JP 32535497 A JP32535497 A JP 32535497A JP H11145433 A JPH11145433 A JP H11145433A
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JP
Japan
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gate
memory
gate electrode
diffusion layer
block
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Application number
JP32535497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaihei Itsushiki
海平 一色
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the access time of a flash memory. SOLUTION: Gate electrodes 56a and 58a, which are connected with block selecting transistors 56 and 58, are respectively constituted of the two electrodes 56a and 58a. Although the two gate electrodes 56a and the two gate electrodes 58a intersect at diffused layers 52 and 54, the one which functions as a transistor is only the one electrode 56a or 58a. Since the number of the transistors 56 or 58 connected with the one gate electrode 56a or 58a can be reduced to 1/2, the parasitic capacity between the gate electrodes and a semiconductor substrate can be lessened and a delay of gates can be lessened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的書込み消去
が可能な不揮発性記憶装置に関し、特に一括消去が可能
な記憶装置に関するものである。この記憶装置は単体と
して、又はASIC(Application Specific integrated
circuit)、マイコンチップなど記憶装置を内蔵する可
能性のある半導体に使用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile memory device capable of electrically writing and erasing, and more particularly to a memory device capable of batch erasing. This storage device can be used alone or as an ASIC (Application Specific integrated
circuit), and a semiconductor chip such as a microcomputer chip which may contain a storage device.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラッシュメモリは、EEPROM(El
ectrically Erasable Programmable ROM)の単ビット消
去機能を省き、チップ全体または大きいセクター単位で
消去することで、大幅な高集積化を実現してきた。図1
は、この一括消去型不揮発性半導体記憶装置の一つとし
て、Yueh.Y.Maらによるものを表す(米国特許第528
0446号参照)。(A)は平面図、(B)は(A)の
X−Y位置での断面図である。シリコン基板2に共通の
ソース拡散層4と共通のドレイン拡散層6が対向して互
いに平行に形成され、基板上にはトンネル酸化膜を介し
て浮遊ゲート8が形成されている。浮遊ゲート8はドレ
イン拡散層6と一部オーバーラップし、ソース拡散層4
とは距離をもって配置されている。浮遊ゲート8上には
絶縁膜を介してソース拡散層4、ドレイン拡散層6と平
行に帯状の制御ゲート10が形成されている。制御ゲー
ト10上には絶縁膜を介してソース拡散層4、ドレイン
拡散層6と直交する方向に帯状の選択ゲート12が形成
されている。14は素子分離のためのLOCOS(Loca
l Oxidation of Silicon)であり、制御ゲート10の延
びる方向に隣接するメモリセルのチャネル間を分離して
いる。
2. Description of the Related Art A flash memory is an EEPROM (El
By eliminating the single-bit erasing function of ectrically programmable erasable programmable ROM (ROM) and erasing the entire chip or large sector units, significant integration has been achieved. FIG.
U.S. Pat. No. 528 discloses one of the batch erasing type nonvolatile semiconductor memory devices by Yueh.Y.Ma.
No. 0446). (A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view at the XY position of (A). A common source diffusion layer 4 and a common drain diffusion layer 6 are formed on the silicon substrate 2 so as to face each other and are parallel to each other, and a floating gate 8 is formed on the substrate via a tunnel oxide film. The floating gate 8 partially overlaps with the drain diffusion layer 6 and forms the source diffusion layer 4.
And are arranged with a distance. A strip-shaped control gate 10 is formed on the floating gate 8 in parallel with the source diffusion layer 4 and the drain diffusion layer 6 via an insulating film. A strip-shaped selection gate 12 is formed on the control gate 10 in a direction orthogonal to the source diffusion layer 4 and the drain diffusion layer 6 via an insulating film. 14 is a LOCOS (Loca) for element isolation.
l Oxidation of Silicon), which separates the channels of memory cells adjacent to each other in the direction in which the control gate 10 extends.

【0003】制御ゲート10及び選択ゲート12への適
切な電圧印加を行なうことで、浮遊ゲート8への高効率
キャリア注入(ソース側キャリア注入)を実現してい
る。このソース側キャリア注入法は、従来行われてきた
CHE(Channel Hot Electron)注入法によるドレイン
側からのキャリア注入に比べて、1桁〜3桁も注入効率
が高いため、電源の低電圧化が実施しやすく、単一電源
化を可能にしている。また、この方式のもう一つの優れ
た点として、(A)に示すように制御ゲート10、選択
ゲート12によって、メモリ素子をマトリクス的に選択
できるため、コンタクトレスのNOR型配列に素子を配
置すると、隣り合うメモリ素子のソース4および、ドレ
イン6を共用することができるため、メモリアレイとし
て非常に小型化できる。更に加えて、選択ゲート12を
持つ構造から、過剰消去を起こしても電流を遮断するこ
とができるため、過剰消去の確認が必要ないなどの利点
もある。
By applying an appropriate voltage to the control gate 10 and the selection gate 12, high-efficiency carrier injection (source-side carrier injection) into the floating gate 8 is realized. In the source side carrier injection method, the injection efficiency is higher by one to three orders of magnitude than the carrier injection from the drain side by the conventional CHE (Channel Hot Electron) injection method. It is easy to implement and enables a single power supply. Another advantage of this method is that memory elements can be selected in a matrix by a control gate 10 and a selection gate 12 as shown in FIG. Since the source 4 and the drain 6 of adjacent memory elements can be shared, the size of the memory array can be extremely reduced. In addition, the structure having the selection gate 12 has an advantage that the current can be cut off even if excessive erasure occurs, so that confirmation of excessive erasure is not required.

【0004】この利点を更に活かした構造が、同じYue
h.Y.Maらによって開示されている。その構造の断面図を
図2に示す(米国特許第5278439号参照)。P型
シリコン基板16にソース又はドレインとなる帯状のn
型活性領域18が形成されている。対向する2本のn型
活性領域18間のそれぞれのn型活性領域18に隣接し
た基板上に、トンネル酸化膜を介して浮遊ゲート20が
間隔を開けて2つ形成されている。浮遊ゲート20上に
は絶縁膜を介してn型活性領域18と平行に帯状の制御
ゲート22が形成されている。制御ゲート22上には絶
縁膜を介してn型活性領域18と直交する方向に帯状の
選択ゲート24が形成されている。この構造の特徴は、
図1の構造をもつ2つのフラッシュメモリを共通化し、
ソース拡散層、ドレイン拡散層を必要に応じて切り替え
るバーチャルグランドアレイ方式を採用していることで
ある。その結果、ソース又はドレインライン1本分を少
なくでき、素子を小さく形成することができる。
[0004] A structure utilizing this advantage is the same as Yue.
disclosed by hYMa et al. A cross-sectional view of the structure is shown in FIG. 2 (see US Pat. No. 5,278,439). A strip-shaped n serving as a source or a drain is formed on a p-type silicon substrate 16.
A mold active region 18 is formed. On the substrate adjacent to each n-type active region 18 between two opposing n-type active regions 18, two floating gates 20 are formed with a gap therebetween via a tunnel oxide film. A strip-shaped control gate 22 is formed on the floating gate 20 in parallel with the n-type active region 18 via an insulating film. A strip-shaped selection gate 24 is formed on the control gate 22 in a direction orthogonal to the n-type active region 18 via an insulating film. The feature of this structure is
The two flash memories having the structure of FIG.
That is, a virtual ground array system in which the source diffusion layer and the drain diffusion layer are switched as needed is adopted. As a result, one source or drain line can be reduced, and the element can be formed small.

【0005】しかし、拡散層を共通化するなどの理由か
ら、記憶容量の大きいフラッシュメモリは、消去サイズ
も大きくなっている。また、このフラッシュメモリは機
能的にはEEPROMに近いが、その用途は紫外線消去
方式のUV-EPROMの置き換えが主であった。電気
的に書き込み消去ができるフラッシュメモリは、オンボ
ードでの消去・再書込みが可能であるため、UV-EP
ROMの置き換え用途だけでなく、EEPROMが使わ
れている分野にまで広がってきている。しかし、大容量
一括消去では不利な面がでてきた。例えば、プログラム
のデバックを行ない再書込みをする場合など、変更箇所
がごく一部であるのに、一括消去してしまうと全てを書
き込み直さなくてはならず、タイムロスが発生してしま
うという問題がある。さらに、データを記憶させている
ような構成であると、そのタイムロスは何倍にもなって
しまうという問題もある。フラッシュメモリが大容量化
してくると、そのソース・ドレイン拡散層が持つ接合容
量や抵抗が無視できないほど大きくなり、ソース・ドレ
イン拡散層を必要な電圧にするまでの時間がかかる。そ
の結果、大容量化にともなうタイムロスが微細化による
高速化のメリットを打ち消す結果になってしまってい
る。
However, a flash memory having a large storage capacity has a large erasing size because of a common diffusion layer. Although this flash memory is functionally similar to an EEPROM, its use has been mainly for replacing a UV-EPROM of an ultraviolet erasing method. Flash memory that can be electrically programmed and erased can be erased and rewritten on-board.
In addition to ROM replacement applications, the use of EEPROM is expanding to fields where it is used. However, the bulk erasure has disadvantages. For example, when the program is debugged and re-written, the changed part is only a small part, but if it is erased all at once, all the data must be re-written, resulting in a time loss. is there. Further, if the configuration is such that data is stored, there is a problem that the time loss is multiplied many times. As the capacity of a flash memory increases, the junction capacitance and resistance of the source / drain diffusion layers become so large that they cannot be ignored, and it takes time to set the source / drain diffusion layers to a required voltage. As a result, the time loss due to the increase in capacity has neglected the advantage of speeding up by miniaturization.

【0006】これらの問題を解決するために、メモリを
ある程度の大きさのブロックに分割し、ブロック単位で
の消去を可能とし、かつメモリのソース・ドレイン拡散
層を区切ることでアクセス速度を確保しようとする方法
が使われ始めている。このブロック分割方式では、メモ
リアレイの中に各メモリブロックを選択するための選択
回路とブロック選択トランジスタが必要になる。図3
は、ブロック選択トランジスタを備えたメモリセルアレ
イの回路図を表し、図4(A)は、図3の装置の平面
図、(B)は(A)のX−Y位置での断面図を表す。浮
遊ゲート、制御ゲート、及び選択ゲートを有するスプリ
ットゲート型のメモリセルが、ブロック内ではメモリ拡
散層30,32によって複数個が並列に接続され、また
それぞれのソース及びドレインを共有する形でマトリク
ス状にメモリアレイ42を形成している。そしてこのメ
モリ拡散層30,32は、各ブロックで独立して形成さ
れており、それぞれブロック選択トランジスタ26,2
8を介してメタルビットライン34,36に接続されて
いる。ブロック内の素子の制御ゲートは、共通の制御ゲ
ートライン38に接続されている。選択ゲートは、メモ
リ拡散層30,32と直交する方向に並ぶ素子で共通の
ワードライン40となっている。複数のブロック選択ト
ランジスタ26で共通の帯状のゲート電極ライン26
a,複数のブロック選択トランジスタ28で共通の帯状
のゲート電極ライン28aが形成されている。
In order to solve these problems, the memory is divided into blocks of a certain size, erasing can be performed in block units, and the access speed is ensured by dividing the source / drain diffusion layers of the memory. And the method has begun to be used. This block division method requires a selection circuit and a block selection transistor for selecting each memory block in the memory array. FIG.
FIG. 4A is a circuit diagram of a memory cell array including a block selection transistor, FIG. 4A is a plan view of the device in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view at the XY position in FIG. A plurality of split gate type memory cells having a floating gate, a control gate, and a selection gate are connected in parallel by memory diffusion layers 30 and 32 in a block, and share a source and a drain in a matrix. The memory array 42 is formed. The memory diffusion layers 30 and 32 are independently formed in each block, and the block selection transistors 26 and 2 are respectively formed.
8 are connected to the metal bit lines 34 and 36. The control gates of the elements in the block are connected to a common control gate line 38. The selection gate is a common word line 40 with elements arranged in a direction orthogonal to the memory diffusion layers 30 and 32. A strip-shaped gate electrode line 26 common to a plurality of block select transistors 26
a, a band-shaped gate electrode line 28a common to a plurality of block select transistors 28 is formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図3,4に示すよう
に、ブロック選択トランジスタ26,28は、一本の帯
状のゲート電極ライン26a,28aが長くつながった
構造になるため、ゲート電極ライン26a,28aと半
導体基板との間の容量と、ゲート電極ライン26a,2
8a自体の抵抗成分によってゲート遅延が発生してしま
う。この傾向はゲート酸化膜が薄いハーフミクロン世代
以降では、ゲート電極ラインと半導体基板との間の容量
が大きくなるため、問題が大きくなる。また、フラッシ
ュメモリの記憶容量が大きいということは、ブロック選
択トランジスタのゲート電極ラインも長くなるというこ
とであり、そのゲート遅延の影響は無視できなくなる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the block select transistors 26 and 28 have a structure in which one strip-shaped gate electrode line 26a and 28a are connected to each other. , 28a and the semiconductor substrate, and the gate electrode lines 26a, 2a.
The gate delay occurs due to the resistance component of the 8a itself. This tendency is more problematic in the half-micron generation and thereafter, since the capacitance between the gate electrode line and the semiconductor substrate becomes large, since the gate oxide film is thin. Further, the large storage capacity of the flash memory means that the gate electrode line of the block select transistor also becomes long, and the influence of the gate delay cannot be ignored.

【0008】図5は、メモリ容量の大きさとゲート遅延
の大きさを計算した結果を表すグラフであり、X軸は電
源からの距離(ビット数で表す)、Y軸は電圧立上り時
間(秒)を表す。横軸の電源からの距離がメモリアレイ
の大きさに相当する。メモリのサイズが大きくなると電
圧の立ち上がりに時間がかかっており、ゲート遅延の影
響が大きくなることがわかる。
FIG. 5 is a graph showing the result of calculating the magnitude of the memory capacity and the magnitude of the gate delay. The X-axis is the distance from the power supply (expressed in the number of bits), and the Y-axis is the voltage rise time (second). Represents The distance from the power supply on the horizontal axis corresponds to the size of the memory array. It can be seen that as the size of the memory increases, it takes time for the voltage to rise, and the effect of the gate delay increases.

【0009】そこで、本発明は、フラッシュメモリなど
の半導体記憶装置に使われているブロック選択トランジ
スタのゲート遅延によるアクセス時間の増加を減少させ
ることを目的とするものである。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce an increase in access time due to a gate delay of a block select transistor used in a semiconductor memory device such as a flash memory.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体記憶
装置は、半導体基板上にメモリセルのソース・ドレイン
領域となるメモリ拡散層が互いに平行に、かつ帯状に形
成され、一対のメモリ拡散層間の半導体基板上に第1の
絶縁膜を介し、一方のメモリ拡散層と隣接し他方のメモ
リ拡散層と間隔をもって配置され、メモリセルごとに分
離された第1の導電体にてなる浮遊ゲートが形成され、
浮遊ゲート上に第2の絶縁膜を介し、メモリ拡散層に平
行に帯状に延びて複数のメモリセルについて共通の第2
の導電体にてなる制御ゲートが形成され、制御ゲート上
には第3の絶縁体を介し、浮遊ゲートとの間に間隔をも
って配置されているメモリ拡散層と浮遊ゲートとの間の
半導体基板上には第4の絶縁体を介して第2の導電体と
直交する方向に帯状に延びて複数のメモリセルについて
共通の第3の導電体にてなる選択ゲートが形成され、浮
遊ゲート下方の半導体基板表面をメモリチャネルとし、
メモリ拡散層と浮遊ゲートとの間の半導体基板表面を選
択チャネルとするスプリットゲート型メモリセルがマト
リクス状に配置されたメモリマトリクスを含む半導体記
憶装置において、メモリマトリクスはメモリセルを複数
個ずつ含むブロックに分割されており、メモリ拡散層は
ソース・ドレインともに各ブロックごとに独立するよう
に分割されて形成され、かつ各メモリ拡散層が、それぞ
れブロック選択トランジスタを介して、メモリ拡散層方
向に延びる共通のメタルビットラインに接続されてお
り、ブロック選択トランジスタ用のゲート電極として、
帯状の第4の導電体からなる複数本のゲート電極ライン
がメモリ拡散層方向に直交する方向に備えられており、
各ブロック選択トランジスタでは、その内一本のゲート
電極ラインのみがトランジスタとして機能し、その他の
ゲート電極ラインの下には拡散層が連続して形成され、
その拡散層とそのゲート電極ラインとの間にはゲート絶
縁膜より厚い絶縁膜が形成されているものである。複数
本のブロック選択トランジスタ用のゲート電極ラインを
備えることにより、各ゲート電極ラインに設けられるブ
ロック選択トランジスタ数は少なくなり、各ゲート電極
ラインの寄生容量は減少する。
In a semiconductor memory device according to the present invention, a memory diffusion layer serving as a source / drain region of a memory cell is formed on a semiconductor substrate in parallel and in a strip shape. A floating gate made of a first conductor is provided on a semiconductor substrate, adjacent to one memory diffusion layer and spaced from the other memory diffusion layer with a first insulating film interposed therebetween, and separated for each memory cell. And
A second second insulating film is formed on the floating gate and extends in a band shape in parallel with the memory diffusion layer.
A control gate made of a conductive material is formed on the semiconductor substrate between the floating gate and the memory diffusion layer, which is disposed at an interval between the control gate and the floating gate via a third insulator. A selection gate formed of a third conductor common to a plurality of memory cells extending in a band shape in a direction orthogonal to the second conductor via a fourth insulator, and a semiconductor below the floating gate is formed. The substrate surface is a memory channel,
In a semiconductor memory device including a memory matrix in which split gate type memory cells having a semiconductor substrate surface between a memory diffusion layer and a floating gate as a selection channel are arranged in a matrix, the memory matrix is a block including a plurality of memory cells. The memory diffusion layer is divided and formed so that the source and drain are independent for each block, and each memory diffusion layer extends in the direction of the memory diffusion layer via a block selection transistor. Connected to the metal bit line, and as a gate electrode for the block select transistor,
A plurality of gate electrode lines made of a strip-shaped fourth conductor are provided in a direction orthogonal to the memory diffusion layer direction;
In each block select transistor, only one of the gate electrode lines functions as a transistor, and a diffusion layer is continuously formed below the other gate electrode lines.
An insulating film thicker than the gate insulating film is formed between the diffusion layer and the gate electrode line. By providing a plurality of gate electrode lines for block select transistors, the number of block select transistors provided for each gate electrode line is reduced, and the parasitic capacitance of each gate electrode line is reduced.

【0011】本発明による半導体記憶装置の製造方法
は、以下の工程(A)から(D)を含むものである。 (A)半導体基板に素子分離領域を形成する工程、
(B)ゲート酸化を行なった後、そのゲート酸化膜上に
チャネル長方向の長さがソース・ドレイン間隔よりも短
かく、ドレイン側に寄せられて配置されたメモリセルご
との浮遊ゲートと、その上に絶縁膜を介して形成された
制御ゲートからなる積層体を形成する工程、(C)ブロ
ックごとに独立したメモリ拡散領域と、ブロック選択ト
ランジスタ形成領域のうち、トランジスタとして働かせ
ない領域とにイオン注入する工程、(D)選択ゲートを
形成すると同時に、ブロックごとにブロック選択トラン
ジスタの複数本のゲート電極を形成する工程、(E)ブ
ロック選択トランジスタ領域のソース拡散層領域及びド
レイン拡散層領域にイオン注入し、熱酸化を行ない、ブ
ロック選択トランジスタを形成し、同時に、ゲート電極
ラインとブロック内でメモリ拡散領域とブロック選択ト
ランジスタとなる領域を結ぶ領域との交差部であるブロ
ック選択トランジスタとして機能させない領域のゲート
電極ライン下とメモリ拡散層との間に、ゲート酸化膜よ
りも厚い酸化膜を形成する行程。ブロック選択トランジ
スタとして機能させないの領域のゲート電極ラインとメ
モリ拡散層との間に、ゲート酸化膜よりも厚い酸化膜を
形成するので、ブロック選択トランジスタのゲート電極
ラインとブロック内でメモリ拡散領域とブロック選択ト
ランジスタとなる領域を結ぶ領域との間の絶縁性を確保
することができる。
A method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention includes the following steps (A) to (D). (A) a step of forming an element isolation region in a semiconductor substrate;
(B) After the gate oxidation, the floating gate for each memory cell is arranged on the gate oxide film so that the length in the channel length direction is shorter than the source-drain interval and is arranged closer to the drain side. (C) forming a memory diffusion region that is independent for each block and a region in the block selection transistor formation region that does not function as a transistor; Implanting, (D) forming a select gate, and simultaneously forming a plurality of gate electrodes of a block select transistor for each block, (E) ion-implanting a source diffusion layer region and a drain diffusion layer region of the block select transistor region. Implantation, thermal oxidation to form a block select transistor, and at the same time, block with the gate electrode line An oxide film thicker than the gate oxide film is formed between the memory diffusion layer and a region below the gate electrode line in a region not functioning as a block selection transistor, which is an intersection of a memory diffusion region and a region connecting the region serving as a block selection transistor. The process to form. Since an oxide film thicker than the gate oxide film is formed between the gate electrode line and the memory diffusion layer in the region not functioning as the block selection transistor, the memory diffusion region and the block are formed within the block electrode and the gate electrode line. Insulation between the region connecting the regions to be the selection transistors can be ensured.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】ゲート電極ラインを、第4の導電
体からなる第1のゲート電極ライン、および、層間絶縁
膜を介して第一のゲート電極ライン上に形成された低抵
抗の金属膜からなる第2のゲート電極ラインから構成
し、第1のゲート電極ラインと第2のゲート電極ライン
をスルーホールにより電気的に接続することが好まし
い。その結果、ゲート電極ラインの寄生容量の低減に加
え、寄生抵抗成分も減少する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A gate electrode line is formed by a first gate electrode line made of a fourth conductor and a low-resistance metal film formed on the first gate electrode line via an interlayer insulating film. It is preferable that the first gate electrode line and the second gate electrode line are electrically connected by through holes. As a result, in addition to the reduction in the parasitic capacitance of the gate electrode line, the parasitic resistance component also decreases.

【0013】第1のゲート電極ラインをブロック内で連
続した1本の帯状のゲート電極ラインではなく、少なく
ともブロック選択トランジスタ上を残して分断し、その
分断された第1のゲート電極ラインをそれぞれスルーホ
ールを介して第2のゲート電極ラインに電気的に接続す
ることが好ましい。その結果、さらに、ゲート電極ライ
ンの半導体基板との寄生容量が減少する。
The first gate electrode line is not divided into one continuous band-shaped gate electrode line in the block, but is divided at least over the block select transistor, and the divided first gate electrode lines are respectively passed through. It is preferable to electrically connect to the second gate electrode line through the hole. As a result, the parasitic capacitance between the gate electrode line and the semiconductor substrate is further reduced.

【0014】メモリ拡散層のソース側のブロック選択ト
ランジスタのゲート電極と、ドレイン側のブロック選択
トランジスタのゲート電極を、互いに異なる線上に配置
することが好ましい。その結果、ブロック選択トランジ
スタのゲート幅を広くとることができ、電流量を稼ぐこ
とができる。
It is preferable that the gate electrode of the block select transistor on the source side of the memory diffusion layer and the gate electrode of the block select transistor on the drain side are arranged on different lines. As a result, the gate width of the block selection transistor can be widened, and the amount of current can be increased.

【0015】[0015]

【実施例】図6に本発明の一実施例を示す。(A)は平
面図、(B)は(A)のA−B位置での断面図、(C)
は(A)のX−Y位置での断面図である。浮遊ゲート6
1、制御ゲート63、及び選択ゲート66を有するスプ
リットゲート型のメモリセルが、ブロック内ではメモリ
拡散層52,54によって複数個が並列に接続され、ま
たそれぞれのソース及びドレインを共有する形でマトリ
クス状にメモリアレイ68を形成している。そしてこの
メモリ拡散層52,54は、各ブロックで独立して形成
されており、それぞれソース拡散52用ブロック選択ト
ランジスタ56、ドレイン拡散層54用ブロック選択ト
ランジスタ58を介してメタルビットラインに接続され
ている。浮遊ゲート61上に帯状に形成されたブロック
内の素子の制御ゲート63は、ブロックごとに独立して
形成された共通の制御ゲートライン64に接続されてい
る。帯状の選択ゲート66は、メモリ拡散層52,54
と直交する方向に並ぶ素子で共通のワードライン66と
なっている。複数のブロック選択トランジスタ56で共
通の帯状のゲート電極56a、複数のブロック選択トラ
ンジスタ58で共通の帯状のゲート電極58aが形成さ
れている。拡散層52,54には2本のゲート電極56
a,58aが交差しているが、トランジスタとして機能
しているのは1本のゲート電極56a又は58aと交差
している部分だけである。機能していない交差部のゲー
ト電極56a又は58aの下には増速酸化膜56c又は
増速酸化膜58cが形成されおり、その下で拡散層5
2,54がそれぞれつながっている。
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention. (A) is a plan view, (B) is a cross-sectional view at the AB position of (A), (C)
3A is a cross-sectional view at the XY position in FIG. Floating gate 6
1, a plurality of split gate type memory cells having a control gate 63 and a selection gate 66 are connected in parallel by memory diffusion layers 52 and 54 in a block, and a matrix is formed in such a manner that each source and drain are shared. Memory array 68 is formed. The memory diffusion layers 52 and 54 are independently formed in each block, and are connected to a metal bit line via a block selection transistor 56 for the source diffusion 52 and a block selection transistor 58 for the drain diffusion layer 54, respectively. I have. The control gates 63 of the elements in the blocks formed in a strip shape on the floating gate 61 are connected to a common control gate line 64 formed independently for each block. The band-shaped selection gate 66 is connected to the memory diffusion layers 52 and 54.
The elements arranged in a direction orthogonal to the above form a common word line 66. A common strip-shaped gate electrode 56a is formed by the plurality of block selection transistors 56, and a common strip-shaped gate electrode 58a is formed by the plurality of block selection transistors 58. Two gate electrodes 56 are provided on the diffusion layers 52 and 54.
Although a and 58a intersect, only the portion that intersects with one gate electrode 56a or 58a functions as a transistor. A speed-enhancing oxide film 56c or a speed-enhancing oxide film 58c is formed under the gate electrode 56a or 58a at the intersection that is not functioning.
2, 54 are connected to each other.

【0016】ブロック選択トランジスタ56,58のゲ
ート電極を2本にしたので、一本のゲート電極56a又
は58aに接続されるブロック選択トランジスタ56又
は58の数を1/2にすることができる。このような構
成をとることで、ゲート電極と半導体基板との寄生容量
を小さくすることができ、ゲート遅延を小さくすること
ができる。ここで、ゲート電極の本数をもっと増やせ
ば、寄生容量はより小さくできるが、反面、ゲート電極
を制御するためのデコーダ回路が複雑になったり、ブロ
ック選択トランジスタの拡散層が持つ寄生抵抗が大きく
なったりするため、ゲート電極は2本にしておくことが
望ましい。
Since the number of gate electrodes of the block select transistors 56 and 58 is two, the number of the block select transistors 56 or 58 connected to one gate electrode 56a or 58a can be halved. With such a structure, the parasitic capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate can be reduced, and the gate delay can be reduced. Here, if the number of gate electrodes is further increased, the parasitic capacitance can be reduced, but on the other hand, the decoder circuit for controlling the gate electrodes becomes complicated, and the parasitic resistance of the diffusion layer of the block selection transistor increases. For this reason, it is preferable to use two gate electrodes.

【0017】図7は実施例のゲート電極の他の態様を表
す。平面的構成は図6(A)と同じであり、(A)は図
6(A)のX−Y位置での断面図、(B)は図6(A)
のA−B位置での断面図である。ゲート電極56a,5
8a上に層間絶縁膜70を介して、例えば低抵抗の金属
から形成されるメタルゲート電極56b,58bが形成
されている。ゲート電極56a,58aとメタルゲート
電極56b,58bは、それぞれスルーホール72を介
して接続されている。この構成によって、寄生容量の低
減効果に加えて、寄生抵抗成分も減ずることができるた
め、さらにゲート遅延を減少することができる。。
FIG. 7 shows another embodiment of the gate electrode of the embodiment. 6A is the same as FIG. 6A, FIG. 6A is a cross-sectional view at the XY position in FIG. 6A, and FIG.
It is sectional drawing in the AB position of. Gate electrodes 56a, 5
Metal gate electrodes 56b and 58b made of, for example, a low-resistance metal are formed on 8a via an interlayer insulating film 70. The gate electrodes 56a, 58a and the metal gate electrodes 56b, 58b are connected via through holes 72, respectively. With this configuration, in addition to the effect of reducing the parasitic capacitance, the parasitic resistance component can be reduced, so that the gate delay can be further reduced. .

【0018】図8に実施例のゲート電極のさらに他の態
様を表す。平面的構成は図6(A)と同じであり、
(A)は図6(A)のX−Y位置での断面図、(B)は
図6(A)のA−B位置での断面図である。ゲート電極
56d,58dはブロック選択トランジスタ56,58
のゲートとして働く箇所以外の部分で切断されており、
ゲート電極56d,58d上に層間絶縁膜74を介し
て、例えば低抵抗の金属から形成されるメタルゲート電
極56b,58bが形成されている。ゲート電極56
d,58dとメタルゲート電極56b,58bは、それ
ぞれスルーホール72を介して接続されている。この構
成によって、図7の実施例以上に半導体基板との寄生容
量を減ずることができるため、さらにゲート遅延を減少
することができる。
FIG. 8 shows still another embodiment of the gate electrode of the embodiment. The planar configuration is the same as that of FIG.
6A is a cross-sectional view at the XY position in FIG. 6A, and FIG. 6B is a cross-sectional view at the AB position in FIG. 6A. Gate electrodes 56d and 58d are block select transistors 56 and 58
It is cut at the part other than the part that works as a gate,
Metal gate electrodes 56b and 58b made of, for example, a low-resistance metal are formed on the gate electrodes 56d and 58d with an interlayer insulating film 74 interposed therebetween. Gate electrode 56
d, 58d and the metal gate electrodes 56b, 58b are connected via through holes 72, respectively. With this configuration, the parasitic capacitance with the semiconductor substrate can be reduced more than in the embodiment of FIG. 7, so that the gate delay can be further reduced.

【0019】図9に実施例の他の態様の平面図を示す。
メモリアレイ68は図6の実施例と同様である。ゲート
電極77aの下に形成されたソース拡散層52用のブロ
ック選択トランジスタ77と、ゲート電極79a下に形
成されたドレイン拡散層54用のブロック選択トランジ
スタ79は1つの直線上にはなく、ずらして配置されて
いる。ブロック選択トランジスタ77はゲート電極77
aにより構成されており、ブロック選択トランジスタ7
9はゲート電極79aにより構成されている。このよう
な構成をとることで、ブロック選択トランジスタ76,
78のゲート幅を広くとることができ、一層大きな電流
量を確保することができる。その結果、ゲート遅延の影
響を減少させることができる。
FIG. 9 is a plan view showing another embodiment of the present invention.
The memory array 68 is similar to the embodiment of FIG. The block selection transistor 77 for the source diffusion layer 52 formed below the gate electrode 77a and the block selection transistor 79 for the drain diffusion layer 54 formed below the gate electrode 79a are not on one straight line but are shifted. Are located. The block selection transistor 77 has a gate electrode 77
a and the block selection transistor 7
Reference numeral 9 denotes a gate electrode 79a. With such a configuration, the block selection transistor 76,
The gate width of 78 can be widened, and a larger current amount can be secured. As a result, the effect of the gate delay can be reduced.

【0020】ここで、ゲート電極81a,83aの下に
形成されたブロック選択トランジスタ81,83は、図
中でメモリアレイ68からなるブロックの下に配置され
たブロックのブロック選択トランジスタである。ゲート
電極85a,87aの下に形成されたブロック選択トラ
ンジスタ85,87は、図中でメモリアレイ68からな
るブロックの上に配置されたブロックのブロック選択ト
ランジスタである。また、図9の平面図の構成で、図7
のゲート電極断面を持つ構造にすることが好ましく、又
は図9の平面図の構成で、図8のゲート電極断面を持つ
構造にすることが好ましい。その結果、さらにゲート遅
延を減少させることができる。
Here, the block select transistors 81 and 83 formed below the gate electrodes 81a and 83a are block select transistors of a block arranged below a block including the memory array 68 in the figure. The block selection transistors 85 and 87 formed below the gate electrodes 85a and 87a are block selection transistors of a block arranged above a block including the memory array 68 in the drawing. Further, in the configuration of the plan view of FIG.
It is preferable to have a structure having a gate electrode cross section of FIG. 9 or a structure having a gate electrode cross section of FIG. As a result, the gate delay can be further reduced.

【0021】次に、本発明の製造工程を図10〜図18
を使って説明する。 (A)まずP型シリコン基板上にフィールド酸化を行な
い、メモリ、トランジスタ、および拡散層となる活性領
域70とそれぞれの間を分離する素子分領域72を形成
する(図10)。次にこの活性層で制御ゲート同士を接
続するポリシリコン層が交差する領域74に、イオン注
入を用いてヒ素の注入を行なう。
Next, the manufacturing process of the present invention will be described with reference to FIGS.
I will explain using. (A) First, field oxidation is performed on a P-type silicon substrate to form a memory, a transistor, and an active region 70 serving as a diffusion layer and an element region 72 for separating the active region 70 from each other (FIG. 10). Next, arsenic is implanted into the region 74 where the polysilicon layer connecting the control gates in the active layer intersects by ion implantation.

【0022】(B)次に全面に1回目の熱酸化を行な
い、ゲート酸化膜となる酸化膜を形成し、その後浮遊ゲ
ート61となるポリシリコン膜の成膜を行なう。ポリシ
リコン膜をビットラインと直交する方向に帯状にエッチ
ングした後、ポリシリコン間絶縁膜を成膜し、さらに制
御ゲート63となるポリシリコン膜の成膜を行なう。さ
らにこのポリシリコン膜/ポリシリコン間絶縁膜/ポリ
シリコン膜を同時エッチングによりビットラインと平行
な方向に帯状にエッチングすることにより、浮遊ゲート
61と制御ゲート63を形成する。またこのとき、ドレ
インを挟む隣り合った制御ゲート63は電気的に接続さ
れた対を形成するように、かつこの対がブロック内で一
つ置きに接続されるようにエッチングを行なう(図1
1)。
(B) Next, a first thermal oxidation is performed on the entire surface to form an oxide film serving as a gate oxide film, and then a polysilicon film serving as a floating gate 61 is formed. After the polysilicon film is etched in a strip shape in the direction orthogonal to the bit lines, an inter-polysilicon insulating film is formed, and further a polysilicon film serving as the control gate 63 is formed. Further, the polysilicon film / interpolysilicon insulating film / polysilicon film is simultaneously etched in a strip shape in a direction parallel to the bit line, thereby forming the floating gate 61 and the control gate 63. At this time, the control gates 63 adjacent to each other with the drain interposed therebetween are etched so as to form electrically connected pairs and to connect the pairs alternately in the block (FIG. 1).
1).

【0023】(C)次にメモリのソースとなる部分5
2、ドレインとなる部分54のメモリ拡散領域、ならび
にこれらのメモリ拡散領域とブロック選択トランジスタ
となる領域76を結ぶ領域78に、イオン注入を用いて
ヒ素を注入する(図12)。このとき領域78上に制御
ゲートライン64が存在する領域では、制御ゲートライ
ン64がマスクとなってしまい領域78中にヒ素が注入
されない。しかし、この領域では図10の説明で前述し
たように、あらかじめヒ素の注入を行っているために、
メモリ拡散層とブロック選択トランジスタの電気的な接
続は保たれる。また、この領域では1回目の熱酸化前に
ヒ素注入を行っているため、ゲート酸化膜よりも厚い増
速酸化膜が形成されるため、拡散層と制御ゲートとの電
気的な絶縁性も確保できる。
(C) Next, a source 5 of the memory
2. Arsenic is implanted into the memory diffusion region of the portion 54 serving as the drain and the region 78 connecting the memory diffusion region and the region 76 serving as the block selection transistor by ion implantation (FIG. 12). At this time, in a region where the control gate line 64 exists on the region 78, the control gate line 64 serves as a mask, and arsenic is not implanted into the region 78. However, in this region, arsenic is implanted in advance as described above with reference to FIG.
The electrical connection between the memory diffusion layer and the block select transistor is maintained. Also, in this region, arsenic is implanted before the first thermal oxidation, so that a speed-up oxide film thicker than the gate oxide film is formed, so that electrical insulation between the diffusion layer and the control gate is ensured. it can.

【0024】(D)次に制御ゲート側壁に、自己整合に
よって、酸化膜の側壁を形成した後、再度ウェハー全面
にゲート酸化を行ない、ポリシリコン膜の成膜を行な
う。次に、このポリシリコン膜のパターニングを行な
い、選択ゲート66、並びにブロック選択トランジスタ
のゲート電極77a,79aを形成する(図13)。
(D) Next, after forming an oxide film side wall on the control gate side wall by self-alignment, gate oxidation is performed again on the entire surface of the wafer to form a polysilicon film. Next, the polysilicon film is patterned to form the selection gate 66 and the gate electrodes 77a and 79a of the block selection transistor (FIG. 13).

【0025】(E)次にブロック選択トランジスタの領
域76にヒ素注入(この行程は周辺回路用のソース・ド
レイン注入でもある)を行ない、ブロック選択トランジ
スタのソースおよびドレインを形成する(図14)。ブ
ロック選択トランジスタとメモリ拡散領域を結ぶ拡散領
域上を、他のブロック選択トランジスタのゲート電極が
交差する領域75では、2回目の熱酸化前に、あらかじ
め、メモリのソース・ドレイン拡散層を形成する際にヒ
素が注入されている。その結果、領域75ではポリシリ
コンと拡散層の間に、2回目のゲート酸化によって、ゲ
ート酸化膜よりも厚い増速酸化膜が形成されるため、ゲ
ート電極56a,58aとメモリ拡散層の電気的絶縁性
が確保できるとともに、シリコン基板とゲート電極56
a,58aの間隔が広がるため寄生容量を小さくでき
る。
(E) Next, arsenic is implanted into the region 76 of the block select transistor (this step is also a source / drain implant for peripheral circuits) to form the source and drain of the block select transistor (FIG. 14). In a region 75 where a gate electrode of another block selection transistor crosses a diffusion region connecting the block selection transistor and the memory diffusion region, a source / drain diffusion layer of the memory is formed before the second thermal oxidation. Arsenic has been implanted. As a result, in the region 75, a speed-up oxide film thicker than the gate oxide film is formed between the polysilicon and the diffusion layer by the second gate oxidation, so that the electrical connection between the gate electrodes 56a and 58a and the memory diffusion layer is made. Insulation can be ensured, and the silicon substrate and the gate electrode 56
Since the distance between a and 58a is increased, the parasitic capacitance can be reduced.

【0026】(F)次に全面にメタル−ポリシリコン間
絶縁膜を形成し、ブロック選択トランジスタのドレイン
部分にコンタクトホール80、選択ゲート上にコンタク
トホール82、制御ゲート上にコンタクトホール84、
ブロック選択トランジスタのゲート上にコンタクトホー
ル86を形成する(図15)。
(F) Next, a metal-polysilicon insulating film is formed on the entire surface, and a contact hole 80 is formed on the drain portion of the block select transistor, a contact hole 82 is formed on the select gate, a contact hole 84 is formed on the control gate, and the like.
A contact hole 86 is formed on the gate of the block select transistor (FIG. 15).

【0027】(G)次に全面にAl合金からなる金属層
を成膜し、その金属層にパターン化を施し、選択ゲート
直上に選択ゲートと同一のピッチで、かつ選択ゲートに
対して平行な帯状の金属パターン88を形成し、コンタ
クトホール82と接続する。また、その金属層によりワ
ードライン方向に平行な帯状のパターン90も同時に形
成して、コンタクトホール84を介して制御ゲートに接
続する。さらに、ブロック選択トランジスタのゲート電
極56a,58a直上にゲート電極56a,58aと同
一のピッチで、かつゲート電極56a,58aに対して
平行な帯状の金属層92を形成し、コンタクトホール8
6を介してブロック選択トランジスタのゲート電極と接
続する。これによって、ブロック選択トランジスタのゲ
ート電極を低抵抗の金属層で裏打ちすることができ、ゲ
ート電極全体の抵抗を下げる事ができる。(図16)。
このとき、金属層88は多層金属層中でもっとも下層と
なるために、最小加工寸法は上層の金属層よりも、小さ
くできる。従ってメモリの短手方向であるビットライン
方向に直交する方向にストライプ形状である金属層88
でも、メモリのピッチと同一のピッチで、加工すること
ができる。
(G) Next, a metal layer made of an Al alloy is formed on the entire surface, and the metal layer is patterned. The metal layer is formed immediately above the selection gate at the same pitch as the selection gate and parallel to the selection gate. A strip-shaped metal pattern 88 is formed and connected to the contact hole 82. Further, a strip-shaped pattern 90 parallel to the word line direction is simultaneously formed by the metal layer and connected to the control gate via the contact hole 84. Further, a strip-shaped metal layer 92 is formed directly above the gate electrodes 56a, 58a of the block select transistor at the same pitch as the gate electrodes 56a, 58a and parallel to the gate electrodes 56a, 58a.
6 and is connected to the gate electrode of the block selection transistor. Thus, the gate electrode of the block select transistor can be backed with a low-resistance metal layer, and the resistance of the entire gate electrode can be reduced. (FIG. 16).
At this time, since the metal layer 88 is the lowest layer in the multilayer metal layer, the minimum processing size can be smaller than that of the upper metal layer. Therefore, the metal layer 88 having a stripe shape in a direction orthogonal to the bit line direction, which is a short direction of the memory.
However, processing can be performed at the same pitch as that of the memory.

【0028】(H)次に全面に金属−金属間絶縁膜を形
成し、さらにブロック選択トランジスタのドレイン部分
にスルーホール94を形成する(図17)。スルーホー
ル94を形成する部分のメタル−ポリシリコン間絶縁膜
は、周辺回路部分の厚さと同じである。このためスルー
ホール94形成時の高さも周辺部分と同じであるために
スルーホール径を、周辺回路部分と同じ径にすることが
できる。
(H) Next, a metal-metal insulating film is formed on the entire surface, and a through hole 94 is formed at the drain of the block select transistor (FIG. 17). The thickness of the metal-polysilicon insulating film at the portion where the through hole 94 is formed is the same as the thickness of the peripheral circuit portion. For this reason, since the height when the through hole 94 is formed is the same as that of the peripheral portion, the diameter of the through hole can be made the same as that of the peripheral circuit portion.

【0029】(I)次に全面にAl合金からなる金属層
を形成し、メモリのソース・ドレインピッチと同一で、
かつビットライン方向に平行で帯状のメタルビットライ
ン96を形成し、スルーホール94、コンタクトホール
80を介して、ブロック選択トランジスタのドレイン部
分に接続する(図18)。以上の行程を経ることによ
り、本発明の半導体装置および半導体記憶装置を製造す
ることができる。また、ブロック選択トランジスタのゲ
ート電極と拡散層との間に、増速酸化によってゲート酸
化膜よりも厚い酸化膜を形成することができ、その結
果、ブロック選択トランジスタのゲート電極とメモリ拡
散層との間の絶縁性を確保することができる。
(I) Next, a metal layer made of an Al alloy is formed on the entire surface, and the same as the source / drain pitch of the memory,
In addition, a band-shaped metal bit line 96 is formed in parallel with the bit line direction, and is connected to the drain of the block select transistor via the through hole 94 and the contact hole 80 (FIG. 18). Through the above steps, the semiconductor device and the semiconductor memory device of the present invention can be manufactured. Further, an oxide film thicker than the gate oxide film can be formed between the gate electrode of the block select transistor and the diffusion layer by the accelerated oxidation, and as a result, the oxide film between the gate electrode of the block select transistor and the memory diffusion layer can be formed. Insulation between them can be ensured.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明では、メモリマトリクスを複数個
ずつのメモリセルを含むブロックに分割し、メモリ拡散
層をソース・ドレインともに各ブロックごとに独立する
ように分割して形成し、かつ各メモリ拡散層を、メモリ
拡散層方向に延びる共通のメタルビットラインにそれぞ
れブロック選択トランジスタを介して接続し、ブロック
選択トランジスタ用のゲート電極として帯状の導電体か
らなる複数本のゲート電極をメモリ拡散層方向に直交す
る方向に備え、各ブロック選択トランジスタでは、その
内一本のゲート電極のみをトランジスタとして機能さ
せ、その他のゲート電極の下には拡散層を連続して形成
し、その拡散層とそのゲート電極との間にはゲート絶縁
膜よりも厚い絶縁膜を形成することにより、各ゲート電
極でのブロック選択トランジスタ数は少なくなり、各ゲ
ート電極の半導体基板との寄生容量は減少するので、ゲ
ート遅延を小さくすることができる。
According to the present invention, the memory matrix is divided into blocks each including a plurality of memory cells, and the memory diffusion layer is formed by dividing the source and drain so as to be independent for each block. The diffusion layer is connected to a common metal bit line extending in the direction of the memory diffusion layer via a block selection transistor, and a plurality of gate electrodes made of a strip-shaped conductor are used as gate electrodes for the block selection transistor in the direction of the memory diffusion layer. In each block select transistor, only one of the gate electrodes functions as a transistor, and a diffusion layer is formed continuously under the other gate electrodes, and the diffusion layer and its gate are formed. By forming an insulating film thicker than the gate insulating film between the electrodes, block selection at each gate electrode Transistor number decreases, the parasitic capacitance between the semiconductor substrate of the gate electrode is reduced, it is possible to reduce the gate delay.

【0031】また、ゲート電極層間絶縁膜を介してゲー
ト電極上に低抵抗の金属膜からなるメタルゲート電極を
形成し、ゲート電極とメタルゲート電極をスルーホール
により電気的に接続すると、ゲート電極の半導体基板と
の寄生容量の低減に加え、寄生抵抗成分も減少し、ゲー
ト遅延を減少させることができる。ゲート電極をブロッ
ク内で連続した1本の帯状のゲート電極ではなく、少な
くともブロック選択トランジスタ上を残して分断し、そ
の分断されたゲート電極をそれぞれスルーホールを介し
てメタルゲート電極に電気的に接続すると、さらに、ゲ
ート電極の半導体基板との寄生容量が減少し、さらにゲ
ート遅延を減少させることができる。メモリ拡散層のソ
ース側のブロック選択トランジスタのゲート電極と、ド
レイン側のブロック選択トランジスタのゲート電極を互
いに異なる線上に配置すると、ブロック選択トランジス
タのゲート幅を広くとり、電流量を稼ぐことができ、ゲ
ート遅延の影響を減少させることができる。
When a metal gate electrode made of a low-resistance metal film is formed on the gate electrode via the gate electrode interlayer insulating film, and the gate electrode and the metal gate electrode are electrically connected to each other through through holes, In addition to reducing the parasitic capacitance with the semiconductor substrate, the parasitic resistance component is also reduced, and the gate delay can be reduced. The gate electrode is not divided into one continuous band-shaped gate electrode in the block, but is divided while leaving at least the block select transistor, and the divided gate electrodes are electrically connected to the metal gate electrodes through through holes, respectively. Then, the parasitic capacitance between the gate electrode and the semiconductor substrate is further reduced, and the gate delay can be further reduced. When the gate electrode of the block select transistor on the source side of the memory diffusion layer and the gate electrode of the block select transistor on the drain side are arranged on different lines, the gate width of the block select transistor can be widened and the amount of current can be increased. The effect of gate delay can be reduced.

【0032】本発明では、ブロックごとに独立したメモ
リ拡散領域と、ブロック選択トランジスタ形成領域のう
ち、トランジスタとして機能させない領域とにイオン注
入した後、複数本のブロック選択トランジスタのゲート
を形成し、ブロック選択トランジスタ領域のソース拡散
層領域及びドレイン拡散層領域にイオン注入後、熱酸化
を行なってブロック選択トランジスタを形成し、同時
に、ゲート電極とブロック内でメモリ拡散領域とブロッ
ク選択トランジスタとなる領域を結ぶ領域との交差部で
あるブロック選択トランジスタとして機能させない領域
のゲート電極下に注入されたイオンの増速酸化により、
ゲート酸化膜よりも厚い酸化膜を形成するので、ブロッ
ク選択トランジスタのゲート電極とブロック内でメモリ
拡散領域とブロック選択トランジスタとなる領域を結ぶ
領域との間の絶縁性を確保することができる。
In the present invention, ions are implanted into a memory diffusion region that is independent for each block and a region of the block selection transistor formation region that does not function as a transistor, and then gates of a plurality of block selection transistors are formed. After ion implantation into the source diffusion layer region and the drain diffusion layer region of the selection transistor region, thermal oxidation is performed to form a block selection transistor, and at the same time, the gate electrode is connected to the memory diffusion region and the region to be the block selection transistor in the block. Due to the accelerated oxidation of ions implanted under the gate electrode in the region not functioning as a block select transistor at the intersection with the region,
Since an oxide film thicker than the gate oxide film is formed, insulation between the gate electrode of the block select transistor and the region connecting the memory diffusion region and the region to be the block select transistor in the block can be ensured.

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

【図1】スプリットゲート型メモリ構造を示す概略図で
あり、(A)は平面図、(B)は断面図である。
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams showing a split gate memory structure, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG.

【図2】他の従来例の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of another conventional example.

【図3】ブロック分割されたメモリアレイの従来例を示
す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional example of a memory array divided into blocks.

【図4】(A)は同従来例の平面図、(B)は(A)の
X−Y位置での断面図である。
FIG. 4A is a plan view of the conventional example, and FIG. 4B is a cross-sectional view at the XY position of FIG.

【図5】従来のメモリのビット数に対する電圧立上り時
間を表すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a voltage rise time with respect to the number of bits of a conventional memory.

【図6】一実施例を表す図であり、(A)は平面図、
(B)は(A)のA−B位置での断面図、(C)は
(A)のX−Y位置での断面図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating an embodiment, in which FIG.
(B) is a cross-sectional view at the AB position in (A), and (C) is a cross-sectional view at the XY position in (A).

【図7】同実施例のゲート電極の他の態様を表し、平面
的構成は図6(A)と同じであり、(A)は図6(A)
のX−Y位置での断面図、(B)は図6(A)のA−B
位置での断面図である。
FIG. 7 shows another embodiment of the gate electrode of the embodiment, and has a planar configuration same as that of FIG. 6A, and FIG.
6B is a cross-sectional view at the XY position, and FIG.
It is sectional drawing in a position.

【図8】同実施例のゲート電極のさらに他の態様を表
し、平面的構成は図6(A)と同じであり、(A)は図
6(A)のX−Y位置での断面図、(B)は図6(A)
のA−B位置での断面図である。
FIG. 8 shows still another embodiment of the gate electrode of the embodiment, and has the same planar configuration as FIG. 6 (A), and FIG. 8 (A) is a cross-sectional view at the XY position in FIG. 6 (A). , (B) is FIG. 6 (A)
It is sectional drawing in the AB position of.

【図9】他の実施例の平面図である。FIG. 9 is a plan view of another embodiment.

【図10】本発明の製造方法における素子分領域形成と
制御ゲート同士を接続する領域へのイオン注入工程を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a step of forming an element-specific region and implanting ions into a region connecting control gates in the manufacturing method of the present invention.

【図11】本発明の製造方法における制御ゲートと浮遊
ゲートを形成する工程を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a step of forming a control gate and a floating gate in the manufacturing method of the present invention.

【図12】本発明の製造方法におけるメモリ拡散領域
と、メモリ拡散領域とブロック選択トランジスタとなる
領域を結ぶ領域とにイオン注入する工程を示す図であ
る。
FIG. 12 is a view showing a step of ion-implanting a memory diffusion region and a region connecting the memory diffusion region and a region to be a block selection transistor in the manufacturing method of the present invention.

【図13】本発明の製造方法における選択ゲートとブロ
ック選択トランジスタのゲートを形成する工程を示す図
である。
FIG. 13 is a view showing a step of forming a select gate and a gate of a block select transistor in the manufacturing method of the present invention.

【図14】本発明の製造方法におけるブロック選択トラ
ンジスタのソースおよびドレインを形成する工程を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram showing a step of forming a source and a drain of a block selection transistor in the manufacturing method of the present invention.

【図15】本発明の製造方法におけるブロック選択トラ
ンジスタのドレイン部分その他の部分のコンタクトホー
ルを形成する工程を示す図である。
FIG. 15 is a view showing a step of forming contact holes in the drain portion and other portions of the block select transistor in the manufacturing method of the present invention.

【図16】本発明の製造方法における金属層パターン化
を形成する工程を示す図である。
FIG. 16 is a view showing a step of forming a metal layer patterning in the manufacturing method of the present invention.

【図17】本発明の製造方法におけるブロック選択トラ
ンジスタのドレイン部分にスルーホールを形成する工程
を示す図である。
FIG. 17 is a view showing a step of forming a through hole in a drain portion of a block select transistor in the manufacturing method of the present invention.

【図18】本発明の製造方法におけるメタルビットライ
ンを形成を形成する工程を示す図である。
FIG. 18 is a view showing a step of forming a metal bit line in the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

52 ソース拡散領域 54 ドレイン拡散領域 56,58 ブロック選択トランジスタ 56a,58a ブロック選択トランジスタのゲー
ト電極 61 浮遊ゲート 63 制御ゲート 64 制御ゲートライン 66 選択ゲート
52 Source diffusion region 54 Drain diffusion region 56, 58 Block select transistor 56a, 58a Gate electrode of block select transistor 61 Floating gate 63 Control gate 64 Control gate line 66 Select gate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にメモリセルのソース・ド
レイン領域となるメモリ拡散層が互いに平行に、かつ帯
状に形成され、一対のメモリ拡散層間の半導体基板上に
第1の絶縁膜を介し、一方のメモリ拡散層と隣接し他方
のメモリ拡散層と間隔をもって配置され、メモリセルご
とに分離された第1の導電体にてなる浮遊ゲートが形成
され、浮遊ゲート上に第2の絶縁膜を介し、メモリ拡散
層に平行に帯状に延びて複数のメモリセルについて共通
の第2の導電体にてなる制御ゲートが形成され、制御ゲ
ート上には第3の絶縁体を介し、浮遊ゲートとの間に間
隔をもって配置されているメモリ拡散層と浮遊ゲートと
の間の半導体基板上には第4の絶縁体を介して第2の導
電体と直交する方向に帯状に延びて複数のメモリセルに
ついて共通の第3の導電体にてなる選択ゲートが形成さ
れ、浮遊ゲート下方の半導体基板表面をメモリチャネル
とし、メモリ拡散層と浮遊ゲートとの間の半導体基板表
面を選択チャネルとするスプリットゲート型メモリセル
がマトリクス状に配置されたメモリマトリクスを含む半
導体記憶装置において、 前記メモリマトリクスはメモリセルを複数個ずつ含むブ
ロックに分割されており、 前記メモリ拡散層はソース・ドレインともに各ブロック
ごとに独立するように分割されて形成され、かつ各メモ
リ拡散層が、それぞれブロック選択トランジスタを介し
て、前記メモリ拡散層方向に延びる共通のメタルビット
ラインに接続されており、 前記ブロック選択トランジスタ用のゲート電極として、
帯状の第4の導電体からなる複数本のゲート電極ライン
が前記メモリ拡散層方向に直交する方向にに備えられて
おり、 前記各ブロック選択トランジスタでは、その内一本のゲ
ート電極ラインのみがトランジスタとして機能し、その
他の前記ゲート電極ラインの下には拡散層が連続して形
成され、その拡散層とそのゲート電極ラインとの間には
ゲート絶縁膜よりも厚い絶縁膜が形成されていることを
特徴とする半導体記憶装置。
1. A memory diffusion layer serving as a source / drain region of a memory cell is formed on a semiconductor substrate in parallel and in a strip shape, and a first insulating film is provided on a semiconductor substrate between a pair of memory diffusion layers. A floating gate made of a first conductor is arranged adjacent to one memory diffusion layer and spaced from the other memory diffusion layer, and is separated for each memory cell. A second insulating film is formed on the floating gate. A control gate made of a common second conductor is formed for a plurality of memory cells and extending in a band shape in parallel with the memory diffusion layer, and a third gate is formed on the control gate via a third insulator. On the semiconductor substrate between the memory diffusion layer and the floating gate, which are arranged at an interval therebetween, a plurality of memory cells extend in a band shape in a direction orthogonal to the second conductor via a fourth insulator. Common third A select gate made of a conductor is formed, and a split gate type memory cell in which a semiconductor substrate surface below the floating gate is a memory channel and a semiconductor substrate surface between the memory diffusion layer and the floating gate is a select channel is formed in a matrix. In a semiconductor memory device including an arranged memory matrix, the memory matrix is divided into blocks each including a plurality of memory cells, and the memory diffusion layer is divided so that both a source and a drain are independent for each block. And each memory diffusion layer is connected to a common metal bit line extending in the direction of the memory diffusion layer via a block selection transistor, and as a gate electrode for the block selection transistor,
A plurality of gate electrode lines made of a band-shaped fourth conductor are provided in a direction orthogonal to the memory diffusion layer direction. In each of the block select transistors, only one of the gate electrode lines is a transistor. A diffusion layer is continuously formed under the other gate electrode lines, and an insulating film thicker than the gate insulating film is formed between the diffusion layer and the gate electrode line. A semiconductor memory device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記ゲート電極ラインが、第4の導電体
からなる第1のゲート電極ライン、および、層間絶縁膜
を介して前記第一のゲート電極ライン上に形成された低
抵抗の金属膜からなる第2のゲート電極ラインから構成
されており、前記第1のゲート電極ラインと前記第2の
ゲート電極ラインはスルーホールにより電気的に接続さ
れている請求項1に記載の半導体記憶装置。
2. A low-resistance metal film formed on the first gate electrode line via a first gate electrode line made of a fourth conductor and an interlayer insulating film. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, comprising a second gate electrode line comprising: a first gate electrode line and the second gate electrode line are electrically connected by through holes. 3.
【請求項3】 前記第1のゲート電極ラインはブロック
内で連続した1本の帯状のゲート電極ラインではなく、
少なくともブロック選択トランジスタ上を残して分断さ
れており、その分断された前記第1のゲート電極ライン
はそれぞれ前記スルーホールを介して前記第2のゲート
電極ラインに電気的に接続されている請求項2に記載の
半導体装置。
3. The first gate electrode line is not a single continuous band-shaped gate electrode line in a block.
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first gate electrode line is divided while leaving at least the block select transistor, and the divided first gate electrode lines are electrically connected to the second gate electrode lines via the through holes. 3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 メモリ拡散層のソース側のブロック選択
トランジスタのゲート電極と、ドレイン側のブロック選
択トランジスタのゲート電極は、互いに異なる線上に配
置されている請求項1,2又は3に記載の半導体記憶装
置。
4. The semiconductor according to claim 1, wherein the gate electrode of the block select transistor on the source side of the memory diffusion layer and the gate electrode of the block select transistor on the drain side are arranged on different lines. Storage device.
【請求項5】 以下の工程(A)から(E)を含む半導
体記憶装置の製造方法。 (A)半導体基板に素子分離領域を形成する工程、 (B)ゲート酸化を行なった後、そのゲート酸化膜上に
チャネル長方向の長さがソース・ドレイン間隔よりも短
かく、ドレイン側に寄せられて配置されたメモリセルご
との浮遊ゲートと、その上に絶縁膜を介して形成された
制御ゲートからなる積層体を形成する工程、 (C)ブロックごとに独立したメモリ拡散領域と、ブロ
ック選択トランジスタ形成領域のうち、トランジスタと
して働かせない領域とにイオン注入する工程、 (D)選択ゲートを形成すると同時に、各ブロックごと
にブロック選択トランジスタの複数本のゲート電極を形
成する工程、 (E)ブロック選択トランジスタ領域のソース拡散層領
域及びドレイン拡散層領域にイオン注入し、熱酸化を行
ない、ブロック選択トランジスタを形成し、同時に、ゲ
ート電極ラインとメモリ拡散層との交差部であり、ブロ
ック選択トランジスタとして機能させない領域のゲート
電極ラインとメモリ拡散層との間に、ゲート酸化膜より
も厚い酸化膜を形成する行程。
5. A method for manufacturing a semiconductor memory device including the following steps (A) to (E). (A) a step of forming an element isolation region in a semiconductor substrate; (B) after performing gate oxidation, the length in the channel length direction is shorter than the source-drain interval on the gate oxide film, and is closer to the drain side. Forming a stacked body including a floating gate for each memory cell arranged and a control gate formed thereon via an insulating film; (C) a memory diffusion region independent for each block; (D) a step of forming a select gate and simultaneously forming a plurality of gate electrodes of a block select transistor for each block; and (E) a block. Ion is implanted into the source diffusion layer region and the drain diffusion layer region of the selection transistor region, thermal oxidation is performed, and a block selection transistor is formed. At the same time, an oxide film thicker than the gate oxide film is formed between the memory diffusion layer and the gate electrode line in a region where the gate electrode line and the memory diffusion layer do not function as a block select transistor. The process to form.
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CN113506808A (en) * 2020-03-23 2021-10-15 铠侠股份有限公司 Semiconductor memory device with a plurality of memory cells
CN113506808B (en) * 2020-03-23 2024-02-06 铠侠股份有限公司 Semiconductor memory device with a memory cell having a memory cell with a memory cell having a memory cell

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