JPWO2008072692A1 - 不揮発性記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
不揮発性記憶装置及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2008072692A1 JPWO2008072692A1 JP2008549356A JP2008549356A JPWO2008072692A1 JP WO2008072692 A1 JPWO2008072692 A1 JP WO2008072692A1 JP 2008549356 A JP2008549356 A JP 2008549356A JP 2008549356 A JP2008549356 A JP 2008549356A JP WO2008072692 A1 JPWO2008072692 A1 JP WO2008072692A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate electrode
- film
- impurity diffusion
- diffusion region
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 53
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 277
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 272
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 211
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 186
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 155
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 74
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 70
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 62
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 62
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 30
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 10
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 49
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 47
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 description 40
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 38
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 30
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 29
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 22
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 15
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 12
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 241000293849 Cordylanthus Species 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 7
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical class [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N $l^{3}-silane;platinum Chemical compound [SiH3].[Pt] ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910021339 platinum silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/401—Multistep manufacturing processes
- H01L29/4011—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
- H01L29/40114—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/401—Multistep manufacturing processes
- H01L29/4011—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
- H01L29/40117—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a charge-trapping insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/4234—Gate electrodes for transistors with charge trapping gate insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66833—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a charge trapping gate insulator, e.g. MNOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/792—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
図25に示すように、トラップ型メモリは半導体基板の所定の領域に素子分離領域8が配置されてソース・ドレイン領域5,6を含む活性領域を規定する。この活性領域5,6を複数のゲート電極1が横切り、このゲート電極1と活性領域5,6との間に電荷蓄積層3が形成されている。また、ゲート電極1の両側には、ゲート側壁16及びサイドウォール17が設けられている。
まず、図27(a)に示す様にシリコン基板7の活性領域上に第一の絶縁膜2材料、電荷蓄積層3材料、第二の絶縁膜4材料、ゲート電極材料1を順次、積層する。その後、図27(b)に示す様に、フォトリソグラフィー技術とドライエッチングプロセスを用いてゲート電極材料1をゲート電極の形状にパターニングする。さらに、パターニングされたゲート電極1をマスクにして露出した第一の絶縁膜2材料、電荷蓄積層3材料、第二の絶縁膜4材料をエッチング除去する。次に、絶縁膜の堆積とドライエッチバックを行なう事で図27(c)に示す様に、ゲート側壁部16を形成する。次に、ソース領域5及びドレイン領域6を形成した後、最後に図27(d)に示す様に、絶縁膜の堆積とドライエッチバックを行なう事によりサイドウォール17を形成する。
以上の様にして、従来構造のトラップ型メモリを形成することができる。
まず、図31(a)に示す様に、シリコン基板7の活性領域上に第一の絶縁膜2材料、電荷蓄積層3材料、第二の絶縁膜4材料、ゲート電極1材料を順次、積層する。次に、図31(b)に示す様に、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて、ゲート電極1材料をゲート電極の形状にパターニングし、このパターニングの際にエッチングを第二の絶縁膜4で止める。その後、図31(c)に示す様に、絶縁膜の堆積とドライエッチバックを行なうことでゲート側壁16を形成する。さらに、ゲート電極をマスクとして、絶縁膜2,3,4を突き抜けるようにイオン注入を行ないソース領域5及びドレイン領域6を形成する。次に、図31(d)に示すように、絶縁膜の堆積とドライエッチバックを行なうことによりサイドウォール17を形成する。最後に、ゲート電極とサイドウォールをマスクとして、露出した第二の絶縁膜4材料、電荷蓄積層3材料、及び第一の絶縁膜2材料をエッチング除去することによって、第二のトラップ型メモリを得ている。
(1)ゲート側壁部16の外側にまで電荷蓄積層を広げることは、微細化を進める上では不利となる。
(2)図31(c)に示す様に、絶縁膜2,3,4を突き抜けてイオン注入することでソース・ドレイン領域5,6を形成しているため、ゲート電極1から両側に突出した絶縁膜の部分にはこの注入欠陥が生成され、電荷の保持特性が劣化する。
(3)イオン注入のチャージアップ中和用電子が電荷蓄積層3の露出部分を介して電荷蓄積層3の内部に流入するため、初期VTの増大と均一性の劣化が起きる。
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記半導体基板内の前記ゲート電極を挟んだ両側に設けられた第1不純物拡散領域及び第2不純物拡散領域と、
前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の少なくとも第1不純物拡散領域側の面上まで延在するように設けられると共に第1不純物拡散領域に接する積層膜であって、前記ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜と、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置に関する。
半導体基板と、
前記半導体基板上に、互いに平行となるように所定方向に延在する複数のライン状電極と、
各ライン状電極を前記所定方向と直交する方向に挟むように、前記半導体基板内に設けられた第1不純物拡散領域及び第2不純物拡散領域の複数の対と、
前記ライン状電極の、第1不純物拡散領域及び第2不純物拡散領域で挟まれた部分で構成されるゲート電極と、
前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の少なくとも第1不純物拡散領域側の面上まで延在するように設けられると共に第1不純物拡散領域に接する積層膜であって、前記ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜と、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置に関する。
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第1ゲート電極及び第2ゲート電極と、
前記半導体基板内に、第1ゲート電極と第2ゲート電極に挟まれるように設けられた不純物拡散領域Aと、
前記半導体基板内に、不純物拡散領域Aと対向して第1ゲート電極を挟むように設けられた不純物拡散領域Bと、
前記半導体基板内に、不純物拡散領域Aと対向して第2ゲート電極を挟むように設けられた不純物拡散領域Cと、
下記(I)又は(II)の積層膜と、
(I)前記半導体基板と第1ゲート電極間から第1ゲート電極の不純物拡散領域A側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Aに接し、且つ第1ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、及び
前記半導体基板と第2ゲート電極間から第2ゲート電極の不純物拡散領域A側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Aに接し、且つ第2ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、
(II)前記半導体基板と第1ゲート電極間から第1ゲート電極の不純物拡散領域B側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Bに接し、且つ第1ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、及び
前記半導体基板と第2ゲート電極間から第2ゲート電極の不純物拡散領域C側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Cに接し、且つ第2ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置に関する。
半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の少なくとも第1不純物拡散領域側の面上まで延在すると共に第1不純物拡散領域に接する積層膜であって、電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜と、
を備えた不揮発性記憶装置の製造方法であって、
(1)半導体基板を準備する工程と、
(2)前記半導体基板上に犠牲酸化膜及びダミー膜を形成する工程と、
(3)前記犠牲酸化膜及びダミー膜の一部を前記半導体基板に達するまで除去して開口部を設け、前記開口部の下部に半導体基板を露出させる工程と、
(4)全面に、順にトンネル絶縁膜材料及び電荷蓄積層材料を堆積させる工程と、
(5)全面にゲート電極材料を堆積させる工程と、
(6)前記トンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料及びゲート電極材料をエッチバックして開口部の互いに対向する側面上に前記トンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料及びゲート電極材料を残留させることにより、ゲート電極及びゲート電極と半導体基板間からゲート電極の側面と開口部の前記側面間まで延在し、かつトンネル絶縁膜、電荷蓄積層を有する積層膜を形成する工程と、
(7)前記犠牲酸化膜及びダミー膜を除去する工程と、
(8)前記ゲート電極の積層膜を形成した側面側の半導体基板内に前記積層膜の一部と接するように第1不純物拡散領域、第1不純物拡散領域と対向して前記ゲート電極を挟んだ反対側の半導体基板内に第2不純物拡散領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法に関する。
2 第一の絶縁膜
3 電荷蓄積層
4 第ニの絶縁膜
5 ソース
6 ドレイン
7 シリコン基板
8 素子分離
9 酸化膜
10 ダミー膜
11 ホットエレクトロン注入による書き込み電子分布
12 第一の絶縁膜2、電荷蓄積層3、第二の絶縁膜4の境界部欠陥
13 拡散層
14 トラップ面密度が低いもしくはトラップを全く含まない絶縁膜
15 ワードゲート
16 ゲート側壁
17 サイドウォール
18 積層膜
19 ソース・ドレインコンタクト
図1に、本発明の不揮発性記憶装置の一例の上面図を示す。図1に示すように、本発明のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)は、半導体基板の複数の所定の領域にライン状の素子分離領域8が配置されて、活性領域(第1不純物拡散領域、第2不純物拡散領域、チャネル領域など)を絶縁分離している。
なお、本発明の不揮発性記憶装置を第1不純物拡散領域と第2不純物拡散領域の何れの領域からもデータの書き込みが可能なように構成されている場合は、ソース領域、ドレイン領域の何れの領域を第1不純物拡散領域、第2不純物拡散領域としても良い。
(1)ゲート電極の第1不純物拡散領域側の面上まで電荷蓄積層が広がっているため、蓄積されずに電極もしくは基板に抜ける注入電荷の割合が減少し、書き込み効率が向上する。
(2)ゲート電極の第1不純物拡散領域側の面は半導体基板に対して垂直になっているため、電荷トラップを有する電荷蓄積層をサイドウォール下に延長した従来構造2に比べて基板上での占有面積は小さく、微細化を進める上で有利である。
(3)ドライエッチングプロセスによるダメージが入りやすい積層膜の終端部(ゲート電極の側面上に設けられた積層膜18の最上端)がホットエレクトロンの注入部分から離れており、この部分には電荷が蓄積されないため、欠陥起因のリーク電流や保持電荷流出を抑制することができる。
(5)ゲート電極の第1不純物拡散領域側の面上まで広がった電荷トラップを有する電荷蓄積層は半導体基板に対して垂直に位置するため、第二導電型の接合領域を形成するイオン注入工程において、第1不純物拡散領域近傍の電荷蓄積層内に欠陥が導入されるのを回避することができる。
(6)ゲート電極の第1不純物拡散領域側の面上の電荷トラップを有する電荷蓄積層はイオン注入時のスペーサーとしても機能するため、プロセスを簡略化することが可能となる。
本発明の不揮発性記憶装置は、上記のように複数のライン状電極内に複数のゲート電極を設けても良いし、単独のゲート電極を設けても良い。
電荷保持の観点から、絶縁膜Bの厚さは電子が透過する際のトンネル機構がダイレクトトンネル機構になることのない25nm以上が好ましく、35nm以上がより好ましく、45nm以上が更に好ましい。
本発明の不揮発性記憶装置の製造方法は、以下の工程を有する。
(1)半導体基板を準備する工程、
(2)半導体基板上に犠牲酸化膜及びダミー膜を形成する工程、
(3)犠牲酸化膜及びダミー膜の一部を半導体基板に達するまで除去して開口部を設け、開口部の下部に半導体基板を露出させる工程、
(4)全面に、順にトンネル絶縁膜材料及び電荷蓄積層材料を堆積させる工程、
(5)全面にゲート電極材料を堆積させる工程、
(6)トンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料及びゲート電極材料をエッチバックして開口部の互いに対向する側面上にトンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料及びゲート電極材料を残留させることにより、ゲート電極及びゲート電極と半導体基板間からゲート電極の側面と開口部の側面間まで延在し、かつトンネル絶縁膜、電荷蓄積層を有する積層膜を形成する工程、
(7)犠牲酸化膜及びダミー膜を除去する工程、
(8)ゲート電極の積層膜を形成した側面側の半導体基板内に積層膜の一部と接するように第1不純物拡散領域、第1不純物拡散領域と対向してゲート電極を挟んだ反対側の半導体基板内に第2不純物拡散領域を形成する工程。
以上の様にして、本例の不揮発性記憶装置を形成する事ができる。
・不揮発性記憶装置
図5及び6に、本発明の第一実施例のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)を示す。ここで、図5はこの不揮発性記憶装置の上面図を示したものであり、図6は図5のI−I’及びII−II’に沿って切断した断面図を示したものである。
まず、下準備として図36に示すファウラー・ノルドハイム(FN)型電荷注入法やホットエレクトロン注入法などを用いて、ゲート電極/半導体基板間を、電子が透過する状況をつくる。これによって電荷トラップを有する一部の領域で電子が捕獲され、局所的に閾値Vtが大きくなる。閾値Vtの変化が飽和するまで電子の透過を続けることで、飽和後の閾値Vtの大きさと基板に対する面垂直方向(厚さ方向)のトラップ位置(別途、TEMで測定)から電荷トラップ面密度を求めることが出来る。
なお、他の実施例においても上記と同様にして電荷トラップ面密度を測定することができる。
本実施例では、電荷の書き込み時に、ゲート電極1及びドレイン領域6に正の電圧を印加することでホットエレクトロンを生成し、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層内に電荷を蓄積する。また、読み出し時は、ソース領域5とゲート電極1に正の電圧を印加し、ソース電流値をモニターする。この際、ソース領域5に印加する電圧は、書き込み時のドレイン電圧よりも小さくする。
第一実施例の不揮発性記憶装置では、以下のような効果を奏することができる。
(1)ゲート電極1と半導体基板間からゲート電極の側面(第1不純物拡散領域側の面)上にまで電荷蓄積層が広がっているため、蓄積電荷の書き込み効率が良い。
(2)エッチングプロセスによるダメージが入りやすい積層膜18の終端部(第1不純物拡散領域側の面上に設けられた積層膜18の最上端)がホットエレクトロンの注入部分から離れており、この部分には電荷が蓄積されない。このため、欠陥起因のリーク電流や保持電荷流出を抑制することができる。
(4)ソース領域5の拡散層をドレイン領域6の拡散層よりも浅くすることで、書き込み時におけるドレイン領域近傍の電荷強度を維持しつつ、パンチスルーを抑制することができ、書き込み速度を低下させずにゲート電極長の微細化が可能となる。
以下、本実施例のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)の製造方法を簡単に説明する。図7に図6のI―I’に相当する断面で切断された本発明の第一実施例のトラップ型メモリの製造方法を示す。
(1)ゲート電極1の側面上の積層膜18は、イオン注入時のスペーサーとしても機能するため、プロセスを簡略化することが可能となる。
(2)従来、必要だったスペーサー用の側壁酸化工程を省略できることにより、ゲート電極端に発生するバーズビーク現象を回避でき、ゲート電極端付近の欠陥密度増大にともなう歩留まり低下を防ぐことが出来る。
以上の様にして、本発明の第一実施例の不揮発性記憶装置を形成することができる。
・不揮発性記憶装置
図8及び9に、本発明の第二実施例のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)を示す。ここで、図8は本発明の第二実施例のトラップ型メモリの上面図を示したものであり、図9は図8のI−I’及びII−II’に沿って切断された本実施例のトラップ型メモリの断面図を示したものである。
本実施例では、電荷の書き込み時に、ゲート電極1、ワードゲート15及びドレイン領域6に正の電圧を印加することでホットエレクトロンを生成し、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する。また、読み出し時は、ソース領域5、ゲート電極1およびワードゲート15に正の電圧を印加し、ソース電流値をモニターする。この際、ソース領域5に印加する電圧は、書き込み時のドレイン電圧6よりも小さくする。ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電子が蓄積している場合、電荷蓄積領域のフラットバンドが正方向にシフトして、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層内に電子が蓄積していない場合と比べて、電流が流れにくくなる。このように電流が流れにくい状態と、流れやすい状態を2値化することによって、情報を記憶することが可能となる。なお、記憶させた情報を消去するには、(a)ゲート電極に負電圧を印加して、ファウラー・ノルドハイム(FN)型トンネル電流を利用して電荷蓄積層から電子を除去するか、又は、(b)ゲート電極に負電圧、ドレインおよびソース領域に正電圧を印加して、基板中のバンド間トンネルによる生成ホールを電荷蓄積層に注入し、電荷蓄積層中に存在する電子を中和させれば良い。
第二実施例では、不揮発性記憶装置では、以下のような効果を奏することができる。
(1)ゲート電極1と半導体基板間からゲート電極の側面(第1不純物拡散領域側の面)上にまで電荷蓄積層が広がっているため、蓄積電荷の書き込み効率が良い。
(2)エッチングプロセスによるダメージが入りやすい積層膜18の終端部(ゲート電極の第1不純物拡散領域側の面上に設けられた積層膜18の最上端)がホットエレクトロンの注入部分から離れており、この部分には電荷が蓄積されない。このため、欠陥起因のリーク電流や保持電荷流出を抑制することができる。
(4)読み込み動作時にワードゲートに電圧を印加することでワードゲート下のチャネル抵抗を下げ、読み出し電流を増加させることが出来る。
(5)電荷を蓄積させる側の第1不純物拡散領域(ドレイン領域)の深さを深くすることで書き込み時におけるソース・ドレイン近傍の電荷強度を維持するとともに、電荷を蓄積させない側の第2不純物拡散領域(ソース領域)の深さを浅くすることでパンチスルー現象を抑制することができ、書き込み速度を低下させずにゲート電極長の微細化が可能となる。
以下、本実施例のトラップ型メモリの製造方法を簡単に説明する。図10に図9のI―I’に相当する断面で切断された本発明の第二実施例のトラップ型メモリの製造方法を示す。
(1)ゲート電極1の側面上の積層膜18は、イオン注入時のスペーサーとしても機能する。このため、プロセスを簡略化することが可能となる。
(2)従来、必要だったスペーサー用の側壁酸化工程を省略できることにより、ゲート電極端に発生するバーズビーク現象を回避でき、ゲート電極端付近の欠陥密度増大にともなう歩留まり低下を防ぐことが出来る。
以上の様にして、本発明の第二実施例の不揮発性記憶装置を形成することができる。
・不揮発性記憶装置
図11及び12に、本発明の第三実施例のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)を示す。ここで、図11は本発明の第三実施例のトラップ型メモリの上面図を示したものであり、図12は図11のI−I’及びII−II’に沿って切断された本発明のトラップ型メモリの断面図を示したものである。
本実施例では、ドレイン領域6近傍に存在する電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合、ゲート電極1およびドレイン領域6に正の電圧を印加することでホットエレクトロンを生成する。一方、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合には、ゲート電極1およびソース領域5に正の電圧を印加する。ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷が蓄積しているかどうかの読み出しは、ソース領域5とゲート電極1に正の電圧を印加した時のソース電流値をモニターする。また、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷が蓄積しているかどうかの読み出しは、ドレイン領域6とゲート電極1に正の電圧を印加した時のドレイン電流値をモニターする。
第三実施例の不揮発性記憶装置では、以下のような効果を奏することができる。
(1)1メモリセルあたり、2つのゲート電極を含み、ソース・ドレイン領域5,6近傍の電荷蓄積層又は拡散層13近傍の電荷蓄積層中に電荷を蓄積することが可能となる。この結果、1ゲート/セルに比べてコンタクト数を削減できるため、ビットあたりの面積を縮小できる。
(2)ゲート電極と半導体基板間からゲート電極の側面((I)第1及び第2ゲート電極の不純物拡散領域A側の面、又は(II)第1ゲート電極の不純物拡散領域B及び第2ゲート電極の不純物拡散領域C側の面)上にまで電荷蓄積層が広がっている。このため、蓄積電荷の書き込み効率が良い。
(4)ゲート電極の側面上にまで延長した積層膜18は半導体基板に対して垂直であるため、半導体基板上での装置の占有面積を小さく抑えることが出来る。
(5)電荷を蓄積させる不純物拡散領域を深くすることで書き込み時におけるソース・ドレイン近傍の電荷強度を維持するとともに、電荷を蓄積させない不純物拡散領域を浅くすることでパンチスルー現象を抑制することができ、書き込み速度を低下させずにゲート電極長の微細化が可能となる。
以下、本実施例のトラップ型メモリの製造方法を簡単に説明する。図13に図12のI―I’に相当する断面で切断された本発明の第三実施例のトラップ型メモリの製造方法を示す。
(1)ゲート電極1a、1bの側面上の積層膜18は、イオン注入時のスペーサーとして機能する。このため、プロセスを簡略化することが可能となる。
(2)従来、必要だったスペーサー用の側壁酸化工程を省略できることにより、ゲート電極端に発生するバーズビーク現象を回避でき、ゲート電極端付近の欠陥密度増大にともなう歩留まり低下を防ぐことが出来る。
(3)ゲート電極の側面(不純物拡散領域A側の面、又は不純物拡散領域B、C側の面)上に露出した積層膜18の上部にのみイオン注入ダメージが入り、ドレイン領域6近傍、ソース領域5近傍及び拡散層13近傍の電荷蓄積層付近にはイオン注入ダメージが入らない。このため、ソース領域、ドレイン領域を形成するイオン注入工程によって誘発される積層膜中の欠陥の影響を効果的に回避することができる。
以上の様にして、本発明の第三実施例の不揮発性記憶装置を形成する事ができる。
図16及び17に、本発明の第四実施例のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)を示す。ここで、図16は本発明の第四実施例のトラップ型メモリの上面図を示したものであり、図17は図16のI−I’及びII−II’に沿って切断された本実施例のトラップ型メモリの断面図を示したものである。
本実施例では、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合、ゲート電極1およびドレイン領域6に正の電圧を印加することでホットエレクトロンを生成し、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する。同様に、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合には、ゲート電極1およびソース領域5に正の電圧を印加することで、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する。
第四実施例の不揮発性記憶装置では、以下のような効果を奏することができる。
(1)ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層だけでなく、ソース領域5近傍の電荷蓄積層にも電荷が蓄積するため、ビットあたりの面積を縮小することが出来る。
(2)ゲート電極1と半導体基板間からゲート電極の側面(第1及び第2不純物拡散領域側の面)上にまで電荷蓄積層が広がっているため蓄積電荷の書き込み効率が良い。
(4)ゲート電極の側面上にまで延長した積層膜18は半導体基板に対して垂直であるため、半導体基板上での装置の占有面積を小さく抑えることが出来る。
以下、本実施例のトラップ型メモリの製造方法を簡単に説明する。図18に図16のI―I’に相当する断面で切断された本発明の第四実施例のトラップ型メモリの製造方法を示す。
(1)ゲート電極1の側面(第1及び第2不純物拡散領域側の面)上の積層膜18は、イオン注入時のスペーサーとして機能するため、プロセスを簡略化することが可能となる。(2)従来、必要だったスペーサー用の側壁酸化工程を省略できることにより、ゲート電極端に発生するバーズビーク現象を回避でき、ゲート電極端付近の欠陥密度増大にともなう歩留まり低下を防ぐことが出来る。
以上の様にして、本発明の第四実施例の不揮発性記憶装置を形成する事ができる。
図19及び20に、本発明の第五実施例のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)を示す。ここで、図19は本発明の第五実施例のトラップ型メモリの上面図を示したものであり、図20は図19のI−I’及びII−II’に沿って切断された本実施例のトラップ型メモリの断面図を示したものである。
本実施例では、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合、ゲート電極1およびドレイン領域6に正の電圧を印加することでホットエレクトロンを生成し、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する。同様に、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合には、ゲート電極1およびソース領域5に正の電圧を印加することで、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する。
第五実施例の不揮発性記憶装置では、以下のような効果を奏することができる。
(1)ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層だけでなく、ソース領域5近傍の電荷蓄積層にも電荷が蓄積するため、ビットあたりの面積を縮小することが出来る。
(2)絶縁膜14が、ドレイン領域6近傍及びソース領域5近傍の電荷蓄積層のうち一方の電荷蓄積層から他方の電荷蓄積層まで電荷が拡散することをブロックする。このため、電荷の保持特性を向上させることが出来る。
(4)エッチングプロセスによるダメージが入りやすい積層膜18の終端部(ゲート電極の第1及び第2不純物拡散領域側の面上に設けられた積層膜18の最上端)がホットエレクトロンの注入部分から離れており、この部分には電荷が蓄積されない。このため、欠陥起因のリーク電流や保持電荷流出を抑制することができる。
(5)ゲート電極の側面(第1及び第2不純物拡散領域側の面)上にまで延長した積層膜18は半導体基板に対して垂直であるため、半導体基板上での装置の占有面積を小さく抑えることが出来る。
以下、本実施例のトラップ型メモリの製造方法を簡単に説明する。図21に図20のI―I’に相当する断面で切断された本発明の第五実施例のトラップ型メモリの製造方法を示す。
(1)ゲート電極1の側面上の積層膜18は、イオン注入時のスペーサーとして機能するため、プロセスを簡略化することが可能となる。
(2)従来、必要だったスペーサー用の側壁酸化工程を省略できることにより、ゲート電極端に発生するバーズビーク現象を回避でき、ゲート電極端付近の欠陥密度増大にともなう歩留まり低下を防ぐことが出来る。
(3)ゲート電極1の側面(第1及び第2不純物拡散領域側の面)上に露出した積層膜18の上部にのみイオン注入ダメージが入り、ドレイン領域6近傍及びソース領域5近傍の電荷蓄積層付近にはイオン注入ダメージが入らない。このため、ソース領域及びドレイン領域を形成するイオン注入工程によって誘発される積層膜中の欠陥の影響を効果的に回避することができる。
以上の様にして、本発明の第五実施例の不揮発性記憶装置を形成することができる。
・不揮発性記憶装置
図22及び23に、本発明の第六実施例のトラップ型メモリ(不揮発性記憶装置)を示す。ここで、図22はこの不揮発性記憶装置の上面図を示したものであり、図23は図22のI−I’及びII−II’に沿って切断した断面図を示したものである。
本実施例では、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合、ワードゲート15、ゲート電極1及びドレイン領域6に正の電圧を印加することでホットエレクトロンを生成し、ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する。同様に、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する場合には、ワードゲート15、ゲート電極1及びソース領域5に正の電圧を印加することで、ソース領域5近傍の電荷蓄積層に電荷を蓄積する。
第六実施例の不揮発性記憶装置では、以下のような効果を奏することができる。
(1)ドレイン領域6近傍の電荷蓄積層だけでなく、ソース領域5近傍の電荷蓄積層にも電荷を蓄積できるため、ビットあたりの面積を縮小することが出来る。
(2)ソース・ドレイン領域のうち、一方の領域近傍の電荷蓄積層内に蓄積された電荷が他方の領域近傍の電荷蓄積層内に拡散するのを、電荷トラップ面密度が少ないか、又は電荷トラップを含まない絶縁膜14がブロックする。このため、電荷の保持特性を向上させることが出来る。
(3)読み込み動作時に、ワードゲートに電圧を印加することでワードゲート下のチャネル抵抗を下げ、読み出し電流を増加させることが出来る。
(5)エッチングプロセスによるダメージが入りやすい積層膜18の終端部(ゲート電極の側面上に設けられた積層膜18の最上端)がホットエレクトロンの注入部分から離れており、この部分には電荷が蓄積されない。このため、欠陥起因のリーク電流や保持電荷流出を抑制することができる。
(6)ゲート電極の側面(第1及び第2不純物拡散領域側の面)上にまで延長した積層膜18は半導体基板に対して垂直であるため、半導体基板上での装置の占有面積を小さく抑えることが出来る。
以下、本実施例のトラップ型メモリの製造方法を簡単に説明する。図24に図23のI―I’に相当する断面で切断された本発明の第六実施例のトラップ型メモリの製造方法を示す。
(1)ゲート電極1の側面上の積層膜18はイオン注入時のスペーサーとして機能するため、プロセスを簡略化することが可能となる。
(2)従来、必要だったスペーサー用の側壁酸化工程を省略できることにより、ゲート電極端に発生するバーズビーク現象を回避でき、ゲート電極端付近の欠陥密度増大にともなう歩留まり低下を防ぐことが出来る。
以上の様にして、本発明の第六実施例の不揮発性記憶装置を形成することができた。
Claims (17)
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記半導体基板内の前記ゲート電極を挟んだ両側に設けられた第1不純物拡散領域及び第2不純物拡散領域と、
前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の少なくとも第1不純物拡散領域側の面上まで延在するように設けられると共に第1不純物拡散領域に接する積層膜であって、前記ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜と、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置。 - 半導体基板と、
前記半導体基板上に、互いに平行となるように所定方向に延在する複数のライン状電極と、
各ライン状電極を前記所定方向と直交する方向に挟むように、前記半導体基板内に設けられた第1不純物拡散領域及び第2不純物拡散領域の複数の対と、
前記ライン状電極の、第1不純物拡散領域及び第2不純物拡散領域で挟まれた部分で構成されるゲート電極と、
前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の少なくとも第1不純物拡散領域側の面上まで延在するように設けられると共に第1不純物拡散領域に接する積層膜であって、前記ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜と、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置。 - 前記ゲート電極の積層膜を設けた第1不純物拡散領域側の面は、前記半導体基板に対して垂直であることを特徴とする請求項1又は2に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記積層膜のうちゲート電極と半導体基板間に存在し、かつ第1不純物拡散領域上に存在しない部分の少なくとも一部は、その厚み方向の全体にわたって、前記電荷蓄積層及びトンネル絶縁膜に代えて絶縁膜Aから構成され、
前記絶縁膜Aは、第1不純物拡散領域上に存在する電荷蓄積層よりも電荷トラップ面密度が小さいことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記絶縁膜Aの電荷トラップ面密度は0であることを特徴とする請求項4に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記積層膜は、前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の第1不純物拡散領域側の面上にのみ延在するように設けられ、
第1不純物拡散領域は、第2不純物拡散領域よりも前記半導体基板の厚み方向の深さが深いことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記積層膜は、更に前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の第2不純物拡散領域側の面上まで延在するように設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記絶縁膜Aは、第2不純物拡散領域上に存在しないように設けられ、
前記積層膜は、更に前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の第2不純物拡散領域側の面上まで延在するように設けられていることを特徴とする請求項4又は5に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記ゲート電極の積層膜を設けた第2不純物拡散領域側の面は、前記半導体基板に対して垂直であることを特徴とする請求項7又は8に記載の不揮発性記憶装置。
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第1ゲート電極及び第2ゲート電極と、
前記半導体基板内に、第1ゲート電極と第2ゲート電極に挟まれるように設けられた不純物拡散領域Aと、
前記半導体基板内に、不純物拡散領域Aと対向して第1ゲート電極を挟むように設けられた不純物拡散領域Bと、
前記半導体基板内に、不純物拡散領域Aと対向して第2ゲート電極を挟むように設けられた不純物拡散領域Cと、
下記(I)又は(II)の積層膜と、
(I)前記半導体基板と第1ゲート電極間から第1ゲート電極の不純物拡散領域A側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Aに接し、且つ第1ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、及び
前記半導体基板と第2ゲート電極間から第2ゲート電極の不純物拡散領域A側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Aに接し、且つ第2ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、
(II)前記半導体基板と第1ゲート電極間から第1ゲート電極の不純物拡散領域B側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Bに接し、且つ第1ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、及び
前記半導体基板と第2ゲート電極間から第2ゲート電極の不純物拡散領域C側の面上まで延在するように設けられると共に不純物拡散領域Cに接し、且つ第2ゲート電極側から順に電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置。 - 下記(A)又は(B)の面のうち前記積層膜を設けた面は、前記半導体基板に対して垂直であることを特徴とする請求項10に記載の不揮発性記憶装置。
(A)第1及び第2ゲート電極の不純物拡散領域A側の面、
(B)第1ゲート電極の不純物拡散領域B側の面及び第2ゲート電極の不純物拡散領域C側の面。 - 不純物拡散領域A、並びに不純物拡散領域B及びCのうち、前記積層膜が設けられた側の不純物拡散領域は前記積層膜が設けられていない側の不純物拡散領域よりも前記半導体基板の厚み方向の深さが深いことを特徴とする請求項10又は11に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記電荷蓄積層は、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、アルミナ膜、ハフニウムシリケート膜、酸化ハフニウムシリケート膜又はアルミニウムシリケート膜であり、
前記トンネル絶縁膜は、酸化シリコン膜又は酸窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記積層膜は、更に前記トンネル絶縁膜上に設けられた電荷蓄積層上に、絶縁膜Bを有し、
前記絶縁膜Bは、酸化シリコン膜又は酸窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 半導体基板上に設けられたゲート電極と、
前記半導体基板とゲート電極間からゲート電極の少なくとも第1不純物拡散領域側の面上まで延在すると共に第1不純物拡散領域に接する積層膜であって、電荷蓄積層とトンネル絶縁膜とを有する積層膜と、
を備えた不揮発性記憶装置の製造方法であって、
(1)半導体基板を準備する工程と、
(2)前記半導体基板上に犠牲酸化膜及びダミー膜を形成する工程と、
(3)前記犠牲酸化膜及びダミー膜の一部を前記半導体基板に達するまで除去して開口部を設け、前記開口部の下部に半導体基板を露出させる工程と、
(4)全面に、順にトンネル絶縁膜材料及び電荷蓄積層材料を堆積させる工程と、
(5)全面にゲート電極材料を堆積させる工程と、
(6)前記トンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料及びゲート電極材料をエッチバックして開口部の互いに対向する側面上に前記トンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料及びゲート電極材料を残留させることにより、ゲート電極及びゲート電極と半導体基板間からゲート電極の側面と開口部の前記側面間まで延在し、かつトンネル絶縁膜、電荷蓄積層を有する積層膜を形成する工程と、
(7)前記犠牲酸化膜及びダミー膜を除去する工程と、
(8)前記ゲート電極の積層膜を形成した側面側の半導体基板内に前記積層膜の一部と接するように第1不純物拡散領域、第1不純物拡散領域と対向して前記ゲート電極を挟んだ反対側の半導体基板内に第2不純物拡散領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記工程(6)と(7)の間に更に、
(9)全面に順に、前記電荷蓄積層よりも電荷トラップ面密度が小さい絶縁膜材料及びワードゲート材料を堆積させる工程と、
(10)前記絶縁膜材料及びワードゲート材料をエッチバックしてゲート電極の前記積層膜が形成された側面と対向する側面A上に前記絶縁膜材料及びワードゲート材料を残留させることにより、側面A上にワードゲート及びワードゲートと半導体基板間からワードゲートの側面とゲート電極の前記側面A間まで延在する絶縁膜を形成する工程と、
を有し、
前記工程(8)において、
前記ゲート電極及びワードゲートを挟むように、前記半導体基板内に前記第1及び第2不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項15に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記工程(4)と(5)の間に更に、前記開口部の底面上に設けられた前記トンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料の一部を、その厚み方向の全体にわたって電荷トラップ面密度を小さくすることにより絶縁膜Aとする工程を有し、
前記工程(6)において、前記開口部の底面上に前記絶縁膜Aの少なくとも一部が残留するように、前記トンネル絶縁膜材料、電荷蓄積層材料及びゲート電極材料と共に絶縁膜Aをエッチバックすることを特徴とする請求項15又は16に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008549356A JP5200940B2 (ja) | 2006-12-15 | 2007-12-13 | 不揮発性記憶装置 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006338196 | 2006-12-15 | ||
JP2006338196 | 2006-12-15 | ||
JP2008549356A JP5200940B2 (ja) | 2006-12-15 | 2007-12-13 | 不揮発性記憶装置 |
PCT/JP2007/074024 WO2008072692A1 (ja) | 2006-12-15 | 2007-12-13 | 不揮発性記憶装置及びその製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013025458A Division JP2013131772A (ja) | 2006-12-15 | 2013-02-13 | 不揮発性記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2008072692A1 true JPWO2008072692A1 (ja) | 2010-04-02 |
JP5200940B2 JP5200940B2 (ja) | 2013-06-05 |
Family
ID=39511708
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008549356A Active JP5200940B2 (ja) | 2006-12-15 | 2007-12-13 | 不揮発性記憶装置 |
JP2013025458A Pending JP2013131772A (ja) | 2006-12-15 | 2013-02-13 | 不揮発性記憶装置 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013025458A Pending JP2013131772A (ja) | 2006-12-15 | 2013-02-13 | 不揮発性記憶装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8344446B2 (ja) |
JP (2) | JP5200940B2 (ja) |
WO (1) | WO2008072692A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009059927A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Renesas Technology Corp | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
US8441063B2 (en) * | 2010-12-30 | 2013-05-14 | Spansion Llc | Memory with extended charge trapping layer |
KR102130558B1 (ko) | 2013-09-02 | 2020-07-07 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 |
JP6401974B2 (ja) * | 2014-08-27 | 2018-10-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5370682A (en) | 1976-12-06 | 1978-06-23 | Toshiba Corp | Non-volatile semiconductor memory device |
JPS6059779A (ja) | 1983-09-13 | 1985-04-06 | Matsushita Electronics Corp | 半導体記憶装置の製造方法 |
JPH0786440A (ja) | 1993-09-14 | 1995-03-31 | Toshiba Corp | 不揮発性記憶装置 |
JP2000200842A (ja) | 1998-11-04 | 2000-07-18 | Sony Corp | 不揮発性半導体記憶装置、製造方法および書き込み方法 |
JP2000156479A (ja) * | 1998-11-20 | 2000-06-06 | Sony Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
JP3973819B2 (ja) | 1999-03-08 | 2007-09-12 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
JP4083975B2 (ja) | 2000-12-11 | 2008-04-30 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置 |
JP2002222876A (ja) | 2001-01-25 | 2002-08-09 | Sony Corp | 不揮発性半導体記憶素子及びその製造方法 |
KR100389130B1 (ko) * | 2001-04-25 | 2003-06-25 | 삼성전자주식회사 | 2비트 동작의 2트랜지스터를 구비한 불휘발성 메모리소자 |
JP3770811B2 (ja) | 2001-06-18 | 2006-04-26 | シャープ株式会社 | 不揮発性記憶装置及びその製造方法 |
DE10129958B4 (de) | 2001-06-21 | 2006-07-13 | Infineon Technologies Ag | Speicherzellenanordnung und Herstellungsverfahren |
KR100395755B1 (ko) | 2001-06-28 | 2003-08-21 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법 |
DE10204873C1 (de) | 2002-02-06 | 2003-10-09 | Infineon Technologies Ag | Herstellungsverfahren für Speicherzelle |
DE10204868B4 (de) | 2002-02-06 | 2007-08-23 | Infineon Technologies Ag | Speicherzelle mit Grabenspeichertransistor und Oxid-Nitrid-Oxid-Dielektrikum |
JP3983094B2 (ja) | 2002-04-25 | 2007-09-26 | Necエレクトロニクス株式会社 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
JP4412903B2 (ja) | 2002-06-24 | 2010-02-10 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置 |
JP3873908B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2007-01-31 | セイコーエプソン株式会社 | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 |
JP2004343014A (ja) | 2003-05-19 | 2004-12-02 | Sharp Corp | 半導体記憶装置、半導体装置、及びそれらの製造方法、並びに携帯電子機器、並びにicカード |
DE102004010840B4 (de) | 2004-03-05 | 2006-01-05 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Betreiben einer elektrischen beschreib- und löschbaren nicht flüchtigen Speicherzelle und eine Speichereinrichtung zum elektrischen nicht flüchtigen Speichern |
US20050205969A1 (en) | 2004-03-19 | 2005-09-22 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Charge trap non-volatile memory structure for 2 bits per transistor |
JP4419699B2 (ja) * | 2004-06-16 | 2010-02-24 | ソニー株式会社 | 不揮発性半導体メモリ装置およびその動作方法 |
JP4370223B2 (ja) | 2004-08-16 | 2009-11-25 | パナソニック株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JPWO2006095890A1 (ja) * | 2005-03-07 | 2008-08-21 | 日本電気株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP4851740B2 (ja) | 2005-06-30 | 2012-01-11 | 株式会社東芝 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
2007
- 2007-12-13 JP JP2008549356A patent/JP5200940B2/ja active Active
- 2007-12-13 WO PCT/JP2007/074024 patent/WO2008072692A1/ja active Application Filing
- 2007-12-13 US US12/518,351 patent/US8344446B2/en active Active
-
2012
- 2012-11-29 US US13/688,903 patent/US8796129B2/en active Active
-
2013
- 2013-02-13 JP JP2013025458A patent/JP2013131772A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130084698A1 (en) | 2013-04-04 |
JP2013131772A (ja) | 2013-07-04 |
WO2008072692A1 (ja) | 2008-06-19 |
US8796129B2 (en) | 2014-08-05 |
JP5200940B2 (ja) | 2013-06-05 |
US20100013002A1 (en) | 2010-01-21 |
US8344446B2 (en) | 2013-01-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9231115B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5878797B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
CN108231783B (zh) | 半导体装置与制造半导体存储器装置的方法 | |
JP5521555B2 (ja) | 不揮発性記憶装置およびその製造方法 | |
KR100432888B1 (ko) | 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법 | |
JP2009212218A (ja) | 半導体記憶装置及びその製造方法 | |
US8987098B2 (en) | Damascene word line | |
KR101139556B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
JP5361335B2 (ja) | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 | |
JP5200940B2 (ja) | 不揮発性記憶装置 | |
JP2006513576A (ja) | 改良された浮遊ゲート絶縁と浮遊ゲートの製造方法 | |
JP5438300B2 (ja) | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 | |
JP2007049000A (ja) | 半導体集積回路装置およびその製造方法 | |
US11094833B2 (en) | Semiconductor device including memory using hafnium and a method of manufacturing the same | |
JP2009194221A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP5252169B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5363004B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
TWI512952B (zh) | 記憶元件及其製造方法 | |
US20160247931A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR101051810B1 (ko) | 비휘발성 메모리 소자의 셀 및 그 제조 방법 | |
KR100253582B1 (ko) | 플레쉬 메모리 소자의 제조방법 | |
JP2011124321A (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
KR20070002320A (ko) | 소노스 소자의 제조방법 | |
JPWO2008136311A1 (ja) | 不揮発性記憶装置、並びにその動作方法及び製造方法 | |
KR20100050727A (ko) | 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121009 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130128 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5200940 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160222 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |