JPH11186415A - Non-volatile semiconductor storage device and its manufacture - Google Patents

Non-volatile semiconductor storage device and its manufacture

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Publication number
JPH11186415A
JPH11186415A JP9349443A JP34944397A JPH11186415A JP H11186415 A JPH11186415 A JP H11186415A JP 9349443 A JP9349443 A JP 9349443A JP 34944397 A JP34944397 A JP 34944397A JP H11186415 A JPH11186415 A JP H11186415A
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JP
Japan
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gate electrode
film
floating gate
insulating film
semiconductor substrate
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JP9349443A
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Inventor
Tomohiko Hayashi
朋彦 林
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Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH11186415A publication Critical patent/JPH11186415A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-volatile semiconductor storage device in which the faced areas of a floating gate electrode and a control gate electrode are made large, and a high speed operation can be attained. SOLUTION: A non-volatile semiconductor storage device is provided with an isolated oxide film 53 formed in a groove 10. The surface of the isolated oxide film 53 is arranged at a lower position than that of the main surface of a silicon substrate 1. A floating gate electrode 4 and a control gate electrode 6 are formed so as to be extended from the main surface of the silicon substrate 1 to the surface of the isolated oxide film 53.

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】この発明は、不揮発性半導体
記憶装置とその製造方法に関し、特に、電気的に消去お
よび書込可能なEEPROM(Electrically Erasable
and ProgrammableRead Only Memory )、より特定的に
は、いわゆるフラッシュメモリおよびその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an electrically erasable and writable EEPROM (Electrically Erasable).
and more specifically, to a so-called flash memory and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、不揮発性半導体記憶装置の1つと
して、データを自由にプログラムすることができ、しか
も電気的に情報の書込および消去が可能なEEPROM
が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of nonvolatile semiconductor memory devices, an EEPROM capable of freely programming data and electrically writing and erasing information.
It has been known.

【0003】その1つのタイプとして、メモリセルが1
つのトランジスタで構成され、書込まれた情報電荷を電
気的に一括消去をすることが可能なフラッシュメモリが
知られている。
As one type, a memory cell has one type.
2. Description of the Related Art A flash memory including one transistor and capable of electrically erasing written information charges in a batch is known.

【0004】図8は従来のフラッシュメモリの部分平面
図である。図9は、従来のフラッシュメモリの1つのメ
モリセルの断面図であり、(A)は図8中のA−A線に
沿って見た断面を示す図であり、(B)は図8中のB−
B線に沿って見た断面を示す図である。
FIG. 8 is a partial plan view of a conventional flash memory. 9A and 9B are cross-sectional views of one memory cell of a conventional flash memory, in which FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 8, and FIG. B-
It is a figure showing the section seen along the B line.

【0005】図8および図9を参照して、シリコン基板
111の表面に分離酸化膜117が形成されている。シ
リコン基板111の表面で分離酸化膜117に取囲まれ
た部分にトンネル酸化膜112を介在させてフローティ
ングゲート電極113aが形成されている。フローティ
ングゲート電極113a上には誘電体膜としてのONO
膜118が形成されている。ONO膜118はシリコン
酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との3層構造
となっている。ONO膜118を覆うようにコントロー
ルゲート電極119が形成されている。
Referring to FIGS. 8 and 9, an isolation oxide film 117 is formed on the surface of silicon substrate 111. Referring to FIG. A floating gate electrode 113a is formed on a portion of the surface of silicon substrate 111 surrounded by isolation oxide film 117 with tunnel oxide film 112 interposed. ONO as a dielectric film is formed on the floating gate electrode 113a.
A film 118 is formed. The ONO film 118 has a three-layer structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film. A control gate electrode 119 is formed to cover the ONO film 118.

【0006】このように構成されたフラッシュメモリを
動作させる場合には、コントロールゲート電極119に
電圧をかける。すると、コントロールゲート電極119
とフローティングゲート電極113aとの間には容量が
形成されているため、フローティングゲート電極113
aに電圧が印加される。これにより、シリコン基板11
1からフローティングゲート電極113aに電子が注入
され、電荷が保持された状態となる。
When operating the flash memory configured as described above, a voltage is applied to the control gate electrode 119. Then, the control gate electrode 119
Since a capacitor is formed between the floating gate electrode 113a and the floating gate electrode 113a.
A voltage is applied to a. Thereby, the silicon substrate 11
Electrons are injected from 1 into the floating gate electrode 113a, and the charge is held.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述のようなフラッシ
ュメモリにおいては、動作速度、すなわち、書込などの
動作を速くするためには、フローティングゲート電極1
13aに大きな電圧をかける必要がある。そのために
は、コントロールゲート電極119に印加する電圧を大
きくするか、フローティングゲート電極113aとコン
トロールゲート電極119との間の容量を大きくするこ
とが考えられる。
In the flash memory as described above, in order to increase the operation speed, that is, the operation such as writing, the floating gate electrode 1 is required.
It is necessary to apply a large voltage to 13a. To this end, it is conceivable to increase the voltage applied to the control gate electrode 119 or to increase the capacitance between the floating gate electrode 113a and the control gate electrode 119.

【0008】しかし、コントロールゲート電極119に
印加する電圧を大きくするためには、高電圧を発生させ
るための回路が必要となるので、フラッシュメモリ自体
が大型化し、好ましくない。
However, in order to increase the voltage applied to the control gate electrode 119, a circuit for generating a high voltage is required, and the size of the flash memory itself increases, which is not preferable.

【0009】そのため、フローティングゲート電極11
3aとコントロールゲート電極119との間の容量を大
きくすることが好ましい。ここで、フローティングゲー
ト電極113aとコントロールゲート電極119との間
の容量Cは以下の式で表わされる。
Therefore, the floating gate electrode 11
It is preferable to increase the capacitance between 3a and control gate electrode 119. Here, the capacitance C between the floating gate electrode 113a and the control gate electrode 119 is represented by the following equation.

【0010】[0010]

【数1】 (Equation 1)

【0011】ここで、ε0 :真空の誘電率、ε:ONO
膜118の誘電率、d:ONO膜118の膜厚、S:フ
ローティングゲート電極113aとコントロールゲート
電極119との対向面積である。容量Cを大きくするに
は、膜厚を小さくし、対向面積を大きくすることが考え
られる。
Here, ε 0 : dielectric constant of vacuum, ε: ONO
The dielectric constant of the film 118, d: the thickness of the ONO film 118, and S: the facing area between the floating gate electrode 113a and the control gate electrode 119. To increase the capacitance C, it is conceivable to reduce the film thickness and increase the facing area.

【0012】また、Sは、以下の式で求められる。S is obtained by the following equation.

【0013】[0013]

【数2】 (Equation 2)

【0014】ここで、x0 は図9の(A)におけるトン
ネル酸化膜112上でのONO膜118の長さであり、
0 は図9の(A)におけるフローティングゲート電極
113aの側面でのONO膜118の長さであり、z0
は図9の(B)におけるONO膜118の幅である。
Here, x 0 is the length of the ONO film 118 on the tunnel oxide film 112 in FIG.
y 0 is the length of the ONO film 118 in the side surface of the floating gate electrode 113a in (A) of FIG. 9, z 0
Represents the width of the ONO film 118 in FIG.

【0015】dを小さくするにも限度があるので、容量
Cを大きくするためには、対向面積Sを大きくする必要
がある。
Since there is a limit in reducing d, it is necessary to increase the facing area S in order to increase the capacitance C.

【0016】対向面積Sが比較的大きなフラッシュメモ
リが特開平9−116035号公報に記載されている。
図10は、上記公報に記載されたフラッシュメモリのメ
モリセルの断面図であり、(A)は図9の(A)に対応
し、(B)は図9の(B)に対応する。
A flash memory having a relatively large facing area S is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-116035.
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views of a memory cell of a flash memory described in the above publication, where FIG. 10A corresponds to FIG. 9A and FIG. 10B corresponds to FIG. 9B.

【0017】図9で示すメモリセルでは、シリコン基板
111の表面に分離酸化膜117が形成されていたのに
対し、図10で示すメモリセルでは、シリコン基板11
1の表面に溝111aが形成され、その溝111a内に
分離酸化膜117が形成されている。その他の点につい
ては、図10で示す構造は、図9で示す構造と同様であ
る。また、x1 は図10の(A)におけるトンネル酸化
膜112上でのONO膜118の長さであり、y1 は図
10の(A)におけるフローティングゲート電極113
aの側面でのONO膜118の長さであり、z1 は図1
0の(B)におけるONO膜118の幅である。フロー
ティングゲート電極113aとコントロールゲート電極
119との対向面積Sは以下の式で表わされる。
In the memory cell shown in FIG. 9, an isolation oxide film 117 is formed on the surface of silicon substrate 111, whereas in the memory cell shown in FIG.
A groove 111a is formed on the surface of the substrate 1 and an isolation oxide film 117 is formed in the groove 111a. In other respects, the structure shown in FIG. 10 is similar to the structure shown in FIG. Further, x 1 is the length of the ONO film 118 on the tunnel oxide film 112 in FIG. 10 (A), y 1 is the floating gate electrode 113 in FIG. 10 (A)
the length of the ONO film 118 in the sides of a, z 1 Figure 1
This is the width of the ONO film 118 in FIG. The facing area S between the floating gate electrode 113a and the control gate electrode 119 is expressed by the following equation.

【0018】[0018]

【数3】 (Equation 3)

【0019】このように構成されたメモリセルでは、分
離酸化膜117aの表面の高さが図9で示すものに比べ
て低くなるため、y0 <y1 となる。
[0019] In such a configuration memory cell, since the height of the surface of the isolation oxide film 117a is lower than that shown in Figure 9, a y 0 <y 1.

【0020】ここで、メモリセル自体の大きさは図9で
示すものと図10で示すものは変わらないので、x0
1 、z0 =z1 となる。したがって、y1 がy0 より
も大きい分だけ図10で示すメモリセルでは、図9で示
すメモリセルよりもフローティングゲート電極113と
コントロールゲート119との対向面積Sが大きくな
り、容量Cが大きくなる。。
Here, since the size of the memory cell itself is the same as that shown in FIG. 9 and that shown in FIG. 10, x 0 =
x 1 , z 0 = z 1 . Therefore, in the memory cell shown in FIG. 10 y 1 is larger by min than y 0, the facing area S of the floating gate electrode 113 and the control gate 119 is larger than the memory cell shown in Figure 9, the capacitance C is increased . .

【0021】しかしながら、近年、フラッシュメモリに
おいても、動作の高速化が一層要求されており、フロー
ティングゲート電極とコントロールゲート電極との容量
をさらに増加させる必要がある。
In recent years, however, flash memories have been required to operate at higher speeds, and it is necessary to further increase the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode.

【0022】したがって、この発明は、上記のような問
題を解決するためになされたものであり、フローティン
グゲート電極とコントロールゲート電極との対向面積が
大きく、高速動作が可能な不揮発性半導体記憶装置を提
供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and has an object to provide a nonvolatile semiconductor memory device having a large opposing area between a floating gate electrode and a control gate electrode and capable of high-speed operation. It is intended to provide.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】この発明に従った不揮発
性半導体記憶装置は、主表面を有する半導体基板と、半
導体基板の主表面上に第1の誘電体膜を介在させて形成
されたフローティングゲート電極と、フローティングゲ
ート電極上に第2の誘電体膜を介在させて形成されたコ
ントロールゲート電極とを備える。半導体基板はフロー
ティングゲート電極に隣接する部分に形成された溝を有
する。不揮発性半導体記憶装置は、溝内に形成された分
離絶縁膜をさらに備える。分離絶縁膜の表面は半導体基
板の主表面よりも低い位置を有する。フローティングゲ
ート電極とコントロールゲート電極とは半導体基板の主
表面の上から分離絶縁膜の表面の上に延在するように形
成される。
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention has a semiconductor substrate having a main surface and a floating substrate formed on the main surface of the semiconductor substrate with a first dielectric film interposed therebetween. A gate electrode; and a control gate electrode formed on the floating gate electrode with a second dielectric film interposed therebetween. The semiconductor substrate has a groove formed in a portion adjacent to the floating gate electrode. The non-volatile semiconductor storage device further includes an isolation insulating film formed in the groove. The surface of the isolation insulating film has a position lower than the main surface of the semiconductor substrate. The floating gate electrode and the control gate electrode are formed to extend from above the main surface of the semiconductor substrate to above the surface of the isolation insulating film.

【0024】このように構成された不揮発性半導体記憶
装置においては、分離絶縁膜の表面は半導体基板の主表
面よりも低い位置を有するため、半導体基板の主表面と
分離絶縁膜の表面との間には段差が生じる。フローティ
ングゲート電極とコントロールゲート電極とは半導体基
板の主表面から分離絶縁膜の表面上に延在するため、こ
の段差に沿った部分でもフローティングゲート電極上に
コントロールゲート電極が形成される。したがって、段
差がない場合に比べてフローティングゲート電極とコン
トロールゲート電極との対向面積を増加させることがで
き、高速動作が可能となる。
In the nonvolatile semiconductor memory device thus configured, since the surface of the isolation insulating film has a position lower than the main surface of the semiconductor substrate, the gap between the main surface of the semiconductor substrate and the surface of the isolation insulating film is reduced. Has a step. Since the floating gate electrode and the control gate electrode extend from the main surface of the semiconductor substrate to the surface of the isolation insulating film, the control gate electrode is formed on the floating gate electrode even at a portion along the step. Therefore, the facing area between the floating gate electrode and the control gate electrode can be increased as compared with the case where there is no step, and high-speed operation can be performed.

【0025】この発明に従った不揮発性半導体記憶装置
の製造方法は以下の工程を備える。 (1) 半導体基板の主表面の一部に溝を形成する工
程。
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes the following steps. (1) A step of forming a groove in a part of a main surface of a semiconductor substrate.

【0026】(2) 半導体基板の主表面よりも低い位
置の表面を有する分離絶縁膜を溝に形成する工程。
(2) A step of forming an isolation insulating film having a surface at a position lower than the main surface of the semiconductor substrate in the groove.

【0027】(3) 半導体基板の主表面と分離絶縁膜
の表面とを覆うように第1の誘電体膜とフローティング
ゲート電極と第2の誘電体膜とコントロールゲート電極
とを順に形成する工程。
(3) A step of forming a first dielectric film, a floating gate electrode, a second dielectric film, and a control gate electrode in order to cover the main surface of the semiconductor substrate and the surface of the isolation insulating film.

【0028】このような工程を備えた不揮発性半導体記
憶装置の製造方法においては、分離絶縁膜を形成した後
にフローティングゲート電極やコントロールゲート電極
を形成するため、このフローティングゲート電極やコン
トロールゲート電極が酸化等により劣化することがなく
なり、フローティングゲート電極とコントロールゲート
電極との対向面積が大きくなる。したがって、高速動作
が可能な不揮発性半導体記憶装置を提供することができ
る。
In the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having such steps, since the floating gate electrode and the control gate electrode are formed after forming the isolation insulating film, the floating gate electrode and the control gate electrode are oxidized. As a result, the area of the floating gate electrode and the control gate electrode facing each other is increased. Therefore, a nonvolatile semiconductor memory device that can operate at high speed can be provided.

【0029】また、半導体基板の主表面の一部に溝を形
成する工程は、半導体基板の主表面の上にシリコンと酸
素とを含む絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上にシリコ
ン窒化膜を形成する工程と、絶縁膜とシリコン窒化膜と
半導体基板の主表面近傍の部分とを選択的に除去する工
程を含み、分離絶縁膜を溝に形成する工程は半導体基板
の表面を酸化することにより分離絶縁膜を形成すること
を含むことが好ましい。この場合、分離絶縁膜を形成す
る際には、半導体基板の主表面上にはシリコンと酸素を
含む絶縁膜が形成されている。そのため、絶縁膜と接し
ない半導体基板の表面が酸化しても絶縁膜と接する半導
体基板の主表面には歪が生じず、品質の高い不揮発性半
導体記憶装置を提供することができる。
The step of forming a groove in a part of the main surface of the semiconductor substrate includes forming an insulating film containing silicon and oxygen on the main surface of the semiconductor substrate, and forming a silicon nitride film on the insulating film. And selectively removing the insulating film, the silicon nitride film, and a portion near the main surface of the semiconductor substrate. The step of forming the isolation insulating film in the trench involves oxidizing the surface of the semiconductor substrate. It is preferable to include forming an isolation insulating film by the following method. In this case, when forming the isolation insulating film, an insulating film containing silicon and oxygen is formed on the main surface of the semiconductor substrate. Therefore, even when the surface of the semiconductor substrate which is not in contact with the insulating film is oxidized, no distortion occurs on the main surface of the semiconductor substrate which is in contact with the insulating film, so that a high quality nonvolatile semiconductor memory device can be provided.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は、この発
明の実施の形態1に従った不揮発性半導体記憶装置(フ
ラッシュメモリ)の平面図である。図1を参照して、複
数のワード線(コントロールゲート電極)6と複数のビ
ット線52とが互いに直交するように配置されている。
ワード線6とビット線52との交差部において、ワード
線6の下にはフローティングゲート電極4が形成されて
いる。ワード線6ののびる方向にフローティングゲート
電極4が隣り合い、その間に分離絶縁膜としての分離酸
化膜53が形成されている。ワード線6の両側にはドレ
イン領域12とソース領域13が形成されている。ドレ
イン領域12はコンタクトホール9によりビット線52
と電気的に接続されている。
(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view of a nonvolatile semiconductor memory device (flash memory) according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a plurality of word lines (control gate electrodes) 6 and a plurality of bit lines 52 are arranged to be orthogonal to each other.
At the intersection of the word line 6 and the bit line 52, a floating gate electrode 4 is formed below the word line 6. The floating gate electrode 4 is adjacent to the word line 6 in the extending direction, and an isolation oxide film 53 as an isolation insulating film is formed therebetween. On both sides of the word line 6, a drain region 12 and a source region 13 are formed. The drain region 12 has a bit line 52
Is electrically connected to

【0031】図2は図1で示す不揮発性半導体記憶装置
の断面図であり、(A)は、図1中のA−A線に沿って
見た断面を示す図であり、(B)は、図1中のB−B線
に沿って見た断面を示す図である。図2を参照して、シ
リコン基板1には深さhが約1500Åの溝10が形成
されている。溝10には、溝10の底面からの高さHが
約1000Åの分離酸化膜53が形成されている。シリ
コン基板1の表面には第1の誘電体膜としての厚さが約
130Åのトンネル酸化膜3が形成されている。トンネ
ル酸化膜3上には厚さが500〜1500Åでドープト
ポリシリコンからなるフローティングゲート電極4が形
成されている。フローティングゲート電極4上にはシリ
コン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の3
層からなり、厚さが150〜250Åの第2の誘電体膜
としてのONO膜5が形成されている。ONO膜5上に
は厚さが500〜1500Åでドープトポリシリコンか
らなるコントロールゲート電極6が形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 1, (A) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and (B) is a cross-sectional view. FIG. 2 is a diagram showing a cross section viewed along line BB in FIG. 1. Referring to FIG. 2, a groove 10 having a depth h of about 1500 ° is formed in silicon substrate 1. In the groove 10, an isolation oxide film 53 having a height H from the bottom surface of the groove 10 of about 1000 ° is formed. On the surface of the silicon substrate 1, a tunnel oxide film 3 having a thickness of about 130 ° as a first dielectric film is formed. On tunnel oxide film 3, floating gate electrode 4 having a thickness of 500-1500 ° and made of doped polysilicon is formed. On the floating gate electrode 4, a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film
An ONO film 5 is formed as a second dielectric film having a thickness of 150 to 250 °. On ONO film 5, control gate electrode 6 having a thickness of 500-1500 ° and made of doped polysilicon is formed.

【0032】分離酸化膜53の表面はトンネル酸化膜3
が形成されるシリコン基板1の表面1aよりも低い位置
を有するため、分離酸化膜53と半導体基板1の表面1
aとの間には段差53aが存在する。この段差53a上
に沿うようにフローティングゲート電極4とONO膜5
とコントロールゲート電極6が延在するため、この段差
53aの上でもフローティングゲート電極4とコントロ
ールゲート電極6とが対向する。
The surface of the isolation oxide film 53 is
Is formed at a position lower than the surface 1a of the silicon substrate 1 on which the isolation oxide film 53 is formed.
There is a step 53a between itself and a. The floating gate electrode 4 and the ONO film 5 extend along the step 53a.
And the control gate electrode 6 extend, so that the floating gate electrode 4 and the control gate electrode 6 face each other even on the step 53a.

【0033】図2の(A)において、トンネル酸化膜3
上でのONO膜5の長さがx2 、段差53a上でのON
O膜5の長さがw2 、フローティングゲート電極4の側
面でのONO膜5の長さがy2 、図2の(B)でのON
O膜5の幅がz2 であり、フローティングゲート電極4
とコントロールゲート電極6との対向面積Sは以下の式
で表わされる。
In FIG. 2A, the tunnel oxide film 3
The ONO film 5 above has a length of x 2 and ON on the step 53a.
The length of the O film 5 is w 2 , the length of the ONO film 5 on the side surface of the floating gate electrode 4 is y 2 , and ON in FIG.
The width of the O film 5 is z 2 and the floating gate electrode 4
And the control gate electrode 6 have an area S facing each other.

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】コントロールゲート電極6を覆うようにシ
リコン基板1の上にはシリコン酸化膜8が形成され、シ
リコン酸化膜8にはドレイン領域12に達するコンタク
トホール9が形成される。コンタクトホール9を充填
し、かつ、シリコン酸化膜8の表面にビット線52が形
成される。
A silicon oxide film 8 is formed on silicon substrate 1 so as to cover control gate electrode 6, and contact hole 9 reaching drain region 12 is formed in silicon oxide film 8. Bit line 52 is formed to fill contact hole 9 and on the surface of silicon oxide film 8.

【0036】このように構成された本発明のフラッシュ
メモリにおいては、フローティングゲート電極4とコン
トロールゲート電極6との対向面積が、上述の式で示す
式で与えられる。そのため、2w2 2 で示す量だけ対
向面積Sが増加するので、容量が増加し、高速動作が可
能となる。
In the flash memory of the present invention thus configured, the facing area between the floating gate electrode 4 and the control gate electrode 6 is given by the above equation. As a result, the facing area S increases by an amount represented by 2w 2 z 2 , so that the capacity increases and high-speed operation becomes possible.

【0037】(実施の形態2)図3〜図7は、図2で示
す不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す断面図であ
る。なお図3〜7において、(A)は図2中の(A)に
対応する図であり、(B)は、図2の(B)で示す断面
に対応する図である。
(Embodiment 2) FIGS. 3 to 7 are sectional views showing a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 3A to 7, (A) is a diagram corresponding to (A) in FIG. 2, and (B) is a diagram corresponding to the cross section illustrated in (B) of FIG. 2.

【0038】図3を参照して、シリコン基板1上にCV
D法により厚さ100Åのシリコンオキシナイトライド
(SiON)膜61を形成する。シリコンオキシナイト
ライド膜61上にCVD法により厚さ600Åのシリコ
ン窒化膜62を形成する。
Referring to FIG. 3, CV is formed on silicon substrate 1.
A silicon oxynitride (SiON) film 61 having a thickness of 100 ° is formed by the method D. A silicon nitride film 62 having a thickness of 600 ° is formed on silicon oxynitride film 61 by a CVD method.

【0039】図4を参照して、シリコン窒化膜62上の
レジストを塗布し、このレジストを所定の形状にパター
ニングしてレジストパターン(図示せず)を形成する。
レジストパターンに従ってシリコン窒化膜62とシリコ
ンオキシナイトライド膜61とシリコン基板1をエッチ
ングして溝10を形成する。このとき、シリコン基板1
の表面1aから溝10の底面までの深さは約1500Å
とする。
Referring to FIG. 4, a resist on silicon nitride film 62 is applied, and the resist is patterned into a predetermined shape to form a resist pattern (not shown).
The groove 10 is formed by etching the silicon nitride film 62, the silicon oxynitride film 61, and the silicon substrate 1 according to the resist pattern. At this time, the silicon substrate 1
The depth from the surface 1a to the bottom of the groove 10 is about 1500 mm.
And

【0040】図5を参照して、シリコン基板1を酸化性
雰囲気に保つことにより、シリコンオキシナイトライド
膜61で覆われていないシリコン基板1の部分を酸化す
る。これにより、溝10の底面から表面までの高さ(図
5の(A)中のH)が約1000Åの分離酸化膜53を
形成する。このとき、シリコンオキシナイトライド膜6
1で覆われている部分も少し酸化される。
Referring to FIG. 5, by keeping silicon substrate 1 in an oxidizing atmosphere, portions of silicon substrate 1 not covered with silicon oxynitride film 61 are oxidized. As a result, an isolation oxide film 53 having a height from the bottom surface to the surface (H in FIG. 5A) of about 1000 ° is formed. At this time, the silicon oxynitride film 6
The part covered with 1 is also slightly oxidized.

【0041】図6を参照して、シリコン窒化膜62とシ
リコンオキシナイトライド膜61を高温のリン酸水溶液
によりエッチングする。このとき、分離酸化膜53も少
しエッチングされ、シリコン基板1の表面1aが露出す
る。
Referring to FIG. 6, silicon nitride film 62 and silicon oxynitride film 61 are etched with a high-temperature phosphoric acid aqueous solution. At this time, the isolation oxide film 53 is also slightly etched, and the surface 1a of the silicon substrate 1 is exposed.

【0042】図7を参照して、シリコン基板1の表面に
厚さ130Åの熱酸化膜と厚さ500〜1500Åのド
ープトポリシリコンを形成した後、ドープトポリシリコ
ンと熱酸化膜とをエッチングすることにより、フローテ
ィングゲート電極4とトンネル酸化膜3を形成する。フ
ローティングゲート電極4をマスクとしてシリコン基板
1に不純物イオンを注入することにより、ドレイン領域
12とソース領域13とを形成する。
Referring to FIG. 7, after a thermal oxide film having a thickness of 130.degree. And a doped polysilicon having a thickness of 500-1500.degree. Are formed on the surface of silicon substrate 1, the doped polysilicon and the thermal oxide film are etched. Thereby, a floating gate electrode 4 and a tunnel oxide film 3 are formed. By implanting impurity ions into the silicon substrate 1 using the floating gate electrode 4 as a mask, a drain region 12 and a source region 13 are formed.

【0043】図2を参照して、シリコン基板1上にシリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とからな
る厚さ150〜250の3層膜と厚さ500〜1500
Åのドープトポリシリコンを形成した後、ドープトポリ
シリコンと3層膜とをエッチングすることにより、コン
トロールゲート電極6とONO膜5を形成する。
Referring to FIG. 2, a three-layer film having a thickness of 150 to 250 and a thickness of 500 to 1500 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film and a silicon oxide film are formed on a silicon substrate 1.
After the doped polysilicon is formed, the control gate electrode 6 and the ONO film 5 are formed by etching the doped polysilicon and the three-layer film.

【0044】コントロールゲート電極6を覆うようにシ
リコン基板1上にシリコン酸化膜8を形成する。シリコ
ン酸化膜8をエッチングすることにより、ドレイン領域
12に達するコンタクトホール9を形成する。コンタク
トホール9を充填するようにシリコン酸化膜8の表面に
ドープトポリシリコンからなるビット線52を形成する
ことにより、図2に示す不揮発性半導体記憶装置(フラ
ッシュメモリ)が完成する。
A silicon oxide film 8 is formed on silicon substrate 1 so as to cover control gate electrode 6. By etching the silicon oxide film 8, a contact hole 9 reaching the drain region 12 is formed. By forming bit lines 52 made of doped polysilicon on the surface of silicon oxide film 8 so as to fill contact holes 9, the nonvolatile semiconductor memory device (flash memory) shown in FIG. 2 is completed.

【0045】このような製造方法においては、図2で示
すような、フローティングゲート電極4とコントロール
ゲート電極6との対向面積が大きく高速動作が可能な不
揮発性半導体記憶装置を通常の工程に従い製造すること
ができる。さらに、分離酸化膜53を形成した後にフロ
ーティングゲート電極4やコントロールゲート電極6を
形成するため、これらの電極が酸化されることもない。
さらに、分離酸化膜53を形成する際には、シリコン基
板1の表面をシリコンオキシナイトライド膜61で覆う
ので、シリコンオキシナイトライド膜6で覆われた部分
では、シリコン基板1の表面に歪が生じることもない。
In such a manufacturing method, a non-volatile semiconductor memory device having a large opposing area between floating gate electrode 4 and control gate electrode 6 and capable of high-speed operation as shown in FIG. 2 is manufactured according to a normal process. be able to. Further, since the floating gate electrode 4 and the control gate electrode 6 are formed after the formation of the isolation oxide film 53, these electrodes are not oxidized.
Furthermore, when the isolation oxide film 53 is formed, the surface of the silicon substrate 1 is covered with the silicon oxynitride film 61, and thus, in the portion covered with the silicon oxynitride film 6, distortion occurs on the surface of the silicon substrate 1. It does not occur.

【0046】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形が可能
である。まず、図3で示すシリコンオキシナイトライド
膜61はシリコン酸化膜に代えることもできる。さら
に、膜厚や溝の深さ等は必要に応じて適宜変更すること
ができる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment shown here can be variously modified. First, the silicon oxynitride film 61 shown in FIG. 3 can be replaced with a silicon oxide film. Further, the film thickness, the depth of the groove, and the like can be appropriately changed as needed.

【0047】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1または2に記載の発明において
は、フローティングゲート電極とコントロールゲート電
極との対向面積が大きく高速動作が可能な不揮発性半導
体記憶装置を提供することができる。
According to the first or second aspect of the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device having a large opposing area between the floating gate electrode and the control gate electrode and capable of high-speed operation.

【0049】請求項3に記載の発明においては、分離酸
化膜を形成する際にシリコン基板の表面に歪が生じるこ
とがなく、高速動作が可能な不揮発性半導体記憶装置を
提供できる。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of operating at high speed without causing distortion on the surface of the silicon substrate when forming the isolation oxide film.

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

【図1】 この発明に従った不揮発性半導体記憶装置の
平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図2】 図1で示す不揮発性半導体記憶装置の断面図
であり、(A)は図1中のA−A線に沿って見た断面を
示す図であり、(B)は、図1中のB−B線に沿って見
た断面を示す図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 1, in which FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. It is a figure showing the section seen along the BB line in the inside.

【図3】 図2で示す不揮発性半導体記憶装置の製造方
法の第1工程を示す断面図であり、(A)は、図2の
(A)に対応する図であり、(B)は、図2の(B)に
対応する図である。
3A and 3B are cross-sectional views showing a first step of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 2, wherein FIG. 3A is a view corresponding to FIG. 2A, and FIG. It is a figure corresponding to (B) of FIG.

【図4】 図2で示す不揮発性半導体記憶装置の製造方
法の第2工程を示す断面図であり、(A)は、図2の
(A)に対応する図であり、(B)は、図2の(B)に
対応する図である。
4A and 4B are cross-sectional views showing a second step of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 2, wherein FIG. 4A is a view corresponding to FIG. 2A, and FIG. It is a figure corresponding to (B) of FIG.

【図5】 図2で示す不揮発性半導体記憶装置の製造方
法の第3工程を示す断面図であり、(A)は、図2の
(A)に対応する図であり、(B)は、図2の(B)に
対応する図である。
5A and 5B are cross-sectional views showing a third step of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 2, wherein FIG. 5A is a view corresponding to FIG. 2A, and FIG. It is a figure corresponding to (B) of FIG.

【図6】 図2で示す不揮発性半導体記憶装置の製造方
法の第4工程を示す断面図であり、(A)は、図2の
(A)に対応する図であり、(B)は、図2の(B)に
対応する図である。
6A and 6B are cross-sectional views showing a fourth step of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 2, wherein FIG. 6A is a view corresponding to FIG. 2A, and FIG. It is a figure corresponding to (B) of FIG.

【図7】 図2で示す不揮発性半導体記憶装置の製造方
法の第5工程を示す断面図であり、(A)は、図2の
(A)に対応する図であり、(B)は、図2の(B)に
対応する図である。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing a fifth step of the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 2; FIG. 7A is a view corresponding to FIG. It is a figure corresponding to (B) of FIG.

【図8】 従来の不揮発性半導体記憶装置の平面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図9】 図8で示す不揮発性半導体記憶装置の断面図
であり、(A)は図8中のA−A線に沿って見た断面を
示す図であり、(B)は、図8中のB−B線に沿って見
た断面を示す図である。
9A and 9B are cross-sectional views of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 8, in which FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 8, and FIG. It is a figure showing the section seen along the BB line in the inside.

【図10】 改良された従来の不揮発性半導体記憶装置
の断面図であり、(A)は図9の(A)に対応する図で
あり、(B)は図9の(B)に対応する図である。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views of an improved conventional nonvolatile semiconductor memory device, where FIG. 10A is a diagram corresponding to FIG. 9A and FIG. 10B is a diagram corresponding to FIG. 9B; FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、3 トンネル酸化膜、4 フローテ
ィングゲート電極、5ONO膜、6 コントロールゲー
ト電極、10 溝、53 分離酸化膜、61シリコンオ
キシナイトライド膜、62 シリコン窒化膜。
Reference Signs List 1 silicon substrate, 3 tunnel oxide film, 4 floating gate electrode, 5 ONO film, 6 control gate electrode, 10 groove, 53 isolation oxide film, 61 silicon oxynitride film, 62 silicon nitride film.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の主表面上に第1の誘電体膜を介在させ
て形成されたフローティングゲート電極と、 前記フローティングゲート電極上に第2の誘電体膜を介
在させて形成されたコントロールゲート電極とを備え、 前記半導体基板は前記フローティングゲート電極に隣接
する部分に形成された溝を有し、 前記溝内に形成された分離絶縁膜をさらに備え、 前記分離絶縁膜の表面は前記半導体基板の主表面よりも
低い位置を有し、 前記フローティングゲート電極と前記コントロールゲー
ト電極とは前記半導体基板の主表面の上から前記分離絶
縁膜の表面の上に延在するように形成される、不揮発性
半導体記憶装置。
A semiconductor substrate having a main surface; a floating gate electrode formed on the main surface of the semiconductor substrate with a first dielectric film interposed therebetween; and a second dielectric on the floating gate electrode. A control gate electrode formed with a film interposed therebetween, wherein the semiconductor substrate has a groove formed in a portion adjacent to the floating gate electrode, and further includes an isolation insulating film formed in the groove. The surface of the isolation insulating film has a position lower than the main surface of the semiconductor substrate, and the floating gate electrode and the control gate electrode are on the surface of the isolation insulating film from above the main surface of the semiconductor substrate. A nonvolatile semiconductor memory device formed to extend.
【請求項2】 半導体基板の主表面の一部に溝を形成す
る工程と、 前記半導体基板の主表面よりも低い位置の表面を有する
分離絶縁膜を前記溝に形成する工程と、 前記半導体基板の主表面と前記分離絶縁膜の表面とを覆
うように第1の誘電体膜とフローティングゲート電極と
第2の誘電体膜とコントロールゲート電極とを順に形成
する工程を備えた、不揮発性半導体記憶装置の製造方
法。
A step of forming a groove in a part of a main surface of the semiconductor substrate; a step of forming an isolation insulating film having a surface at a position lower than the main surface of the semiconductor substrate in the groove; A step of sequentially forming a first dielectric film, a floating gate electrode, a second dielectric film, and a control gate electrode so as to cover a main surface of the semiconductor device and a surface of the isolation insulating film, Device manufacturing method.
【請求項3】 前記溝を形成する工程は、 前記半導体基板の主表面上にシリコンと酸素とを含む絶
縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、 前記絶縁膜と前記シリコン窒化膜と前記半導体基板の主
表面近傍の部分とを選択的に除去することを含み、 前記分離絶縁膜を前記溝に形成する工程は、前記半導体
基板の表面を酸化することにより前記分離絶縁膜を形成
することを含む、請求項2に記載の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法。
3. The step of forming the trench includes: forming an insulating film containing silicon and oxygen on a main surface of the semiconductor substrate; forming a silicon nitride film on the insulating film; Selectively removing an insulating film, the silicon nitride film, and a portion near a main surface of the semiconductor substrate, wherein the step of forming the isolation insulating film in the trench includes oxidizing a surface of the semiconductor substrate. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, further comprising forming the isolation insulating film by the following method.
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