KR100278332B1 - Nonvolatile Semiconductor Memory Device and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유 게이트를 갖는 비휘발성 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 한 도전형의 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 전기적으로 독립된 상태로 배치되는 부유 게이트와, 이 부유 게이트에 인접하고 적어도 일부가 중첩되어 배치되는 제어 게이트와, 상기 부유 게이트의 상기 제어 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제1반도체 영역과, 상기 제어 게이트의 상기 부유 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역 도전형의 제2반도체 영역을 구비하고, 상기 부유 게이트의 두께가 상기 제어 게이트에 교차하는 방향으로 중앙부가 단부보다 얇게 형성되고, 상기 제어 게이트에 평행한 방향으로 거의 균일하게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate and a method of manufacturing the same. A conductive semiconductor substrate, a floating gate disposed on the semiconductor substrate in an electrically independent state, a control gate adjacent to the floating gate and at least partially overlapping the floating gate, and facing the control gate of the floating gate; A first semiconductor region of reverse conductivity type formed in the substrate region on the opposite side from the side of the side, and a second semiconductor region of reverse conductivity type formed in the substrate region on the side of the control gate opposite to the floating gate. The center portion is formed thinner than the end portion in the direction in which the thickness of the floating gate crosses the control gate, and is formed almost uniformly in the direction parallel to the control gate.
Description
제1도는 종래의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 평면도.1 is a plan view of a memory cell portion of a conventional semiconductor memory device.
제2도는 제1도의 X-X선 부분의 단면도.2 is a cross-sectional view of the X-X ray portion of FIG.
제3도는 제1도의 Y-Y선 부분의 단면도.3 is a cross-sectional view of the Y-Y line portion of FIG.
제4도는 메모리 셀 부분의 회로도.4 is a circuit diagram of a memory cell portion.
제5도는 종래의 메모리 셀 트랜지스터의 확대 단면도.5 is an enlarged cross-sectional view of a conventional memory cell transistor.
제6도는 실시예 1의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 사시도.6 is a perspective view of a memory cell portion of the semiconductor memory device of Embodiment 1;
제7도는 제6도의 X-X선 부분의 단면도.7 is a cross-sectional view of the X-X ray portion of FIG.
제8도는 제6도의 Y-Y선 부분의 단면도.8 is a cross-sectional view of the Y-Y line portion of FIG.
제9도는 실시예 1의 제조 방법의 제1공정을 도시한 단면도.9 is a sectional view showing a first step of the manufacturing method of Example 1. FIG.
제10도는 실시예 1의 제조 방법의 제2공정을 도시한 단면도.10 is a cross-sectional view showing a second step of the manufacturing method of Example 1. FIG.
제11도는 실시예 1의 제조 방법의 제3공정을 도시한 단면도.11 is a sectional view showing a third step of the manufacturing method of Example 1. FIG.
제12도는 실시예 1의 제조 방법의 제4공정을 도시한 단면도.12 is a sectional view showing a fourth step of the manufacturing method of Example 1. FIG.
제13도는 실시예 1의 제조 방법의 제5공정을 도시한 단면도.FIG. 13 is a sectional view showing a fifth step of the manufacturing method of Example 1. FIG.
제14도는 실시예 1의 제조 방법의 제6공정을 도시한 단면도.14 is a sectional view showing the sixth step of the manufacturing method of Example 1. FIG.
제15도는 실시예 2의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 단면도.FIG. 15 is a sectional view of a memory cell portion of the semiconductor memory device of Embodiment 2. FIG.
제16도는 실시예 2의 메모리 셀 트랜지스터의 확대 단면도.16 is an enlarged cross-sectional view of the memory cell transistor of Embodiment 2. FIG.
제17도는 실시예 2의 제조 방법의 제1공정을 도시한 단면도.17 is a sectional view showing the first step of the manufacturing method of Example 2. FIG.
제18도는 실시예 2의 제조 방법의 제2공정을 도시한 단면도.18 is a cross-sectional view showing a second step of the manufacturing method of Example 2. FIG.
제19도는 실시예 2의 제조 방법의 제3공정을 도시한 단면도.19 is a sectional view showing a third step of the manufacturing method of Example 2. FIG.
제20도는 실시예 2의 제조 방법의 제4공정을 도시한 단면도.20 is a sectional view showing a fourth step of the manufacturing method of Example 2. FIG.
제21도는 실시예 2의 제조 방법의 제5공정을 도시한 단면도.21 is a sectional view showing the fifth step of the manufacturing method of Example 2. FIG.
제22도는 실시예 2의 제조 방법의 제6공정을 도시한 단면도.FIG. 22 is a sectional view showing the sixth step of the manufacturing method of Example 2. FIG.
제23도는 실시예 3의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 평면도.FIG. 23 is a plan view of a memory cell portion of the semiconductor memory device of Embodiment 3. FIG.
제24도는 제23도의 X-X선 부분의 단면도.FIG. 24 is a sectional view of the X-X ray part of FIG.
제25도는 실시예 3의 제조 방법의 제1공정을 도시한 단면도.25 is a sectional view showing the first step of the manufacturing method of Example 3. FIG.
제26도는 실시예 3의 제조 방법의 제2공정을 도시한 단면도.26 is a sectional view showing the second step of the manufacturing method of Example 3. FIG.
제27도는 실시예 3의 제조 방법의 제3공정을 도시한 단면도.27 is a sectional view showing the third step of the manufacturing method of Example 3. FIG.
제28도는 실시예 3의 제조 방법의 제4공정을 도시한 단면도.28 is a sectional view showing the fourth step of the manufacturing method of Example 3. FIG.
제29도는 실시예 3의 제조 방법의 제5공정을 도시한 단면도.29 is a sectional view showing the fifth step of the manufacturing method of Example 3. FIG.
제30도는 실시예 3의 다른 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 단면도.FIG. 30 is a sectional view of a memory cell portion of another semiconductor memory device of Embodiment 3. FIG.
제31도는 실시예 3의 제조 방법의 제1추가 공정을 도시한 단면도.31 is a sectional view showing a first additional step of the manufacturing method of Example 3. FIG.
제32도는 실시예 3의 제조 방법의 제2추가 공정을 도시한 단면도.32 is a cross-sectional view showing a second additional step of the manufacturing method of Example 3. FIG.
제33도는 실시예 4의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 평면도.33 is a plan view of a memory cell portion of the semiconductor memory device of Embodiment 4;
제34도는 제33도의 X-X선 부분의 단면도.FIG. 34 is a cross-sectional view of the X-X ray portion of FIG.
제35도는 실시예 4의 제조방법의 제1공정을 도시한 단면도.35 is a sectional view showing the first step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제36도는 실시예 4의 제조 방법의 제2공정을 도시한 단면도.36 is a cross-sectional view showing a second step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제37도는 실시예 4의 제조 방법의 제3공정을 도시한 단면도.37 is a sectional view showing the third step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제38도는 실시예 4의 제조 방법의 제4공정을 도시한 단면도.38 is a sectional view showing the fourth step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제39도는 실시예 4의 제조 방법의 제5공정을 도시한 단면도.39 is a sectional view showing the fifth step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제40도는 실시예 4의 제조 방법의 제6공정을 도시한 단면도.40 is a cross-sectional view showing the sixth step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제41도는 실시예 4의 제조 방법의 제7공정을 도시한 단면도.41 is a cross-sectional view showing a seventh step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제42도는 실시예 5의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 평면도.42 is a plan view of a memory cell portion of the semiconductor memory device of Embodiment 5. FIG.
제43도는 제42도의 X-X선 부분의 단면도.43 is a sectional view of the X-X-ray part of FIG. 42;
제44도는 실시예 5의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 회로도.FIG. 44 is a circuit diagram of a memory cell portion of the semiconductor memory device of Embodiment 5. FIG.
제45도는 실시예 4의 제조 방법의 제1공정을 도시한 단면도.45 is a sectional view showing the first step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제46도는 실시예 4의 제조 방법의 제2공정을 도시한 단면도.46 is a cross-sectional view showing a second step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제47도는 실시예 4의 제조 방법의 제3공정을 도시한 단면도.47 is a sectional view showing the third step of the manufacturing method in Example 4. FIG.
제48도는 실시예 4의 제조 방법의 제4공정을 도시한 단면도.48 is a sectional view showing the fourth step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
제49도는 실시예 4의 제조 방법의 제5공정을 도시한 단면도.49 is a sectional view showing the fifth step of the manufacturing method of Example 4. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 실리콘 기판 22 : 분리 영역21 silicon substrate 22 isolation region
23,25 : 산화막 24 : 부유 게이트23,25 oxide film 24 floating gate
26 : 제어 게이트 27 : 드레인 영역26: control gate 27: drain region
28 : 소정 영역28: predetermined area
본 발명은 부유 게이트를 갖는 비휘발성 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate and a method of manufacturing the same.
메모리 셀이 단일 트랜지스터로 이루어지는 전기적으로 소거 가능한 프로그래머블 ROM(EEPROM : Electrically Erasable Programmable ROM)에 있어서는 부유 게이트와 제어 게이트를 갖는 2중 게이트 구조의 트랜지스터에 의해 각 메모리 셀이 형성된다. 이와 같은 2중 게이트 구조의 메모리 셀 트랜지스터의 경우, 부유게이트의 드레인 영역측에서 발생된 열 전자(hot electron)를 가속하여 부유 게이트에 주입함으로써 데이타의 기록이 행해진다. 그리고, FN 전도(Fowler-Nordheim tunnelling)에 의해 부유 게이트로부터 제어 게이트로 전하를 방출함으로써 데이타의 소거가 행해진다.In electrically erasable programmable ROM (EEPROM) in which a memory cell is composed of a single transistor, each memory cell is formed by a transistor having a double gate structure having a floating gate and a control gate. In the case of such a double gate structure memory cell transistor, data writing is performed by accelerating and injecting hot electrons generated at the drain region side of the floating gate into the floating gate. Then, data is erased by releasing charge from the floating gate to the control gate by FN conduction (Fowler-Nordheim tunneling).
제1도는 부유 게이트를 갖는 비휘발성 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 평면도, 제2도 및 제3도는 그 X-X선 및 Y-Y선의 단면도이다. 이 도면에 있어서는 제어 게이트가 부유 게이트와 나란하게 배치되는 스플릿 게이트 구조를 도시하고 있다.1 is a plan view of a memory cell portion of a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of its X-X and Y-Y lines. In this figure, the split gate structure in which the control gate is arranged in parallel with the floating gate is shown.
P형 실리콘 기판(1)의 표면 영역에 선택적으로 두껍게 형성되는 산화막(LOCUS)으로 이루어진 복수의 분리 영역(2)가 단책상(短冊狀) 형상으로 형성되어 소자 영역이 구획된다. 실리콘 기판(1) 상에 산화막(3)을 끼우고 분리 영역(2)의 사이에 걸치도록 부유 게이트(4)가 배치된다. 이 부유 게이트(4)는 메모리 셀마다 독립하여 배치된다. 또한, 부유 게이트(4) 상의 산화막(5)는 부유 게이트(4)의 중앙부에서 두껍게 형성되어, 부유 게이트(4)의 단부를 예각으로 형성하여 전계 집중이 발생하기 쉽게 되어 있다. 복수의 부유 게이트(4)가 배치된 실리콘 기판(1) 상에 부유게이트(4)의 각 열마다 대응하여 제어 게이트(6)이 배치된다. 이 제어 게이트(6)은 일부가 부유 게이트(4) 위에 겹치고, 나머지 부분이 산화막(3)을 통하여 실리콘 기판(1)에 절하도록 배치된다.A plurality of separation regions 2 made of an oxide film LOCUS formed thickly in the surface region of the P-type silicon substrate 1 are formed in a single-cell shape to partition the element region. The floating gate 4 is arranged to sandwich the oxide film 3 on the silicon substrate 1 and span the separation region 2. This floating gate 4 is arranged independently for each memory cell. In addition, the oxide film 5 on the floating gate 4 is formed thick at the center portion of the floating gate 4, so that an end portion of the floating gate 4 is formed at an acute angle so that electric field concentration easily occurs. The control gate 6 is disposed corresponding to each column of the floating gate 4 on the silicon substrate 1 on which the plurality of floating gates 4 are arranged. This control gate 6 is arranged so that a portion overlaps the floating gate 4 and the remaining portion is cut to the silicon substrate 1 through the oxide film 3.
또한, 이들 부유 게이트(4) 및 제어 게이트(6)은 각각 이웃하는 열이 서로 선 대칭이 되도륵 배치된다. 제어 게이트(6) 사이의 기판 영역 및 부유 게이트(4) 사이의 기판 영역에 N형 드레인 영역(7) 및 소스 영역(8)이 형성된다. 드레인 영 역(7)은 제어 게이트(6) 사이에서 분리 영역(2)에 둘러싸여 각각이 독립하고, 소스 영역(8)은 제어 게이트(6)의 연재하는 방향으로 연속한다. 이들 부유 게이트(4), 제어 게이트(6), 드레인 영역(7) 및 소스 영역(8)이 의해 매모리 셀 트랜지스터가 구성된다. 그리고, 제어 게이트(5) 위에 산화막(7)를 통하여 알루미늄 배선(10)이 제어 게이트(6)과 교차하는 방향으로 배치된다. 이 알루미늄 때선(10)은 콘택트 홀(11)을 통하여 각각 드레인 영역(7)에 접속된다.In addition, these floating gates 4 and control gates 6 are arranged so that neighboring columns are linearly symmetric with each other. An N-type drain region 7 and a source region 8 are formed in the substrate region between the control gate 6 and the substrate region between the floating gate 4. The drain region 7 is surrounded by the isolation region 2 between the control gates 6 and is independent of each other, and the source region 8 continues in the extending direction of the control gate 6. The floating gate 4, the control gate 6, the drain region 7 and the source region 8 constitute a memory cell transistor. Then, the aluminum wiring 10 is disposed on the control gate 5 in the direction crossing the control gate 6 via the oxide film 7. These aluminum eyes 10 are connected to the drain regions 7 through the contact holes 11, respectively.
이와 같은 2중 게이트 구조의 메모리 셀 트랜지스터인 경우 부유 게이트(4)에 주입되는 전하의 양에 따라 소스, 드레인 간에 흐르는 선류가 변동한다. 그래서, 부유 게이트(4)에 선택적으로 전하를 주입함으로써, 특정한 메모리 셀 트랜지스터의 드레인 전류를 변동시키고, 이에 따라 발생되는 동작 특성의 차를 기록 데이타와 대응시키게 하고 있다.In the case of the memory cell transistor having the double gate structure as described above, the line flow flowing between the source and the drain varies depending on the amount of charge injected into the floating gate 4. Therefore, by selectively injecting electric charge into the floating gate 4, the drain current of a particular memory cell transistor is varied, and the difference in operating characteristics generated thereby is matched with the write data.
제4도는 제1도에 도시된 메모리 셀 부분의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a portion of the memory cell shown in FIG.
3행×3열 배치된 2중 게이트 구조의 메모리 셀 트랜지스터(12)는 각 게이트가 워드선(13)에 접속되고, 드레인이 비트선(14)에 접속되어 소스가 접지된다. 실제로는 제어 게이트(6) 자체를 워드선(13)으로 하고, 알루미늄 배선(10)을 비트선(14)로 한다. 그리고, 워드선(13)이 행 디코더에 전속됨과 함께, 비트선(14)가 열 디코더에 접속되어 각각이 선택적으로 활성화된다. 이에 따라, 행 어드레스 및 열 어드레스에 응답하여 특정한 메모리 셀 트랜지스터(12)가 지정되어 진다.In the double-gate structure memory cell transistor 12 arranged in three rows by three columns, each gate is connected to a word line 13, a drain is connected to a bit line 14, and a source is grounded. In practice, the control gate 6 itself is a word line 13, and the aluminum wiring 10 is a bit line 14. Then, while the word line 13 is transferred to the row decoder, the bit line 14 is connected to the column decoder so that each is selectively activated. As a result, a specific memory cell transistor 12 is designated in response to the row address and column address.
상술한 바와 같은 스플릿 게이트 구조리 메모리 셀 트랜지스터에 있어서는 부유 게이트(4)의 측면이 반도체 기판(1)에 대하여 수직이고, 부유 게이트(4)의 중앙부분의 두께보다도 넓게 형성된다. 이와 같은 부유 게이트(4)의 측면 중 3개의 면이 얇은 산화막을 통하여 제어 게이트(6)과 마주 대하게 되기 때문에, 부유 게이트(4)와 제어 게이트(6)과의 사이의 정전 용량이 커지고, 메모리 셀 트랜지스터의 동작 특성의 악화를 초래하고 있다. 또한, 두꺼운 산화막(5)의 밑에 형성되는 부유 게이트(4)는 선택 산화에 따라 두껍게 형성되는 산화막을 마스크로 하는 에칭에 의해 형성되기 때문에 각 각부(角部)를 직각으로 형성하는 것은 곤란하다. 이 때문에 부유게이트(4)에 의해 구성되는 메모리 셀 트랜지스터의 유효한 게이트 사이즈가 설계치 보다도 작아져서 원하는 동작 특성을 얻을 수 없게 된다.In the split gate structured memory cell transistor as described above, the side surface of the floating gate 4 is perpendicular to the semiconductor substrate 1, and is formed wider than the thickness of the center portion of the floating gate 4. Since three surfaces of the side surfaces of the floating gate 4 face the control gate 6 through the thin oxide film, the capacitance between the floating gate 4 and the control gate 6 becomes large, and the memory is increased. It causes deterioration of the operating characteristics of the cell transistor. In addition, since the floating gate 4 formed under the thick oxide film 5 is formed by etching using the oxide film formed thickly by selective oxidation, it is difficult to form each part at right angles. For this reason, the effective gate size of the memory cell transistor constituted by the floating gate 4 becomes smaller than the designed value, so that desired operating characteristics cannot be obtained.
그리고, 메모리 셀 트랜지스터는 제5도에 도시한 바와 같이, 제어 게이트(6)이 실리콘 기판(1)에 접하는 부분에서 부유 게이트(4)측에 돌기(15)가 생긴다. 이 돌기(15)는 부유 게이트(4)와 제어 게이트(6)과의 사이를 절연하도록 부유 게이트(4)를 열산화시킬 때, 부유 게이트(4)의 단부가 들뜸으로써 발생되는 산화막(3)의 요부(凹部)에 기인하는 것이다. 이 때문에, 제어 게이트(6)의 돌기(15)로부터 부유 게이트(4)의 사이에서 FN 전도가 생기기 쉬워지고, 데이타를 기록할 때, 각 열에서 공통으로 되어 있는 소스 영역(8)의 전위를 상승시키면, 비선택 상태에 있는 메모리 셀 트랜지스터일지라도 부유 게이트(4)에 전하가 주입되는 경우가 있다. 따라서, 각 메모리 셀에 기록된 데이타가 유지되지 않게 되어, 신뢰성의 저하를 초래하고 있다.In the memory cell transistor, as shown in FIG. 5, the protrusion 15 is formed on the floating gate 4 side at the portion where the control gate 6 is in contact with the silicon substrate 1. This projection 15 is an oxide film 3 which is generated when the floating gate 4 is thermally oxidized to insulate between the floating gate 4 and the control gate 6. This is due to the main part. For this reason, FN conduction tends to occur between the projection 15 of the control gate 6 and the floating gate 4, and when the data is written, the potential of the source region 8 which is common in each column is changed. When raised, charge may be injected into the floating gate 4 even in a memory cell transistor in an unselected state. Therefore, data written in each memory cell is not retained, resulting in a decrease in reliability.
그런데, 반도체 메모리 장치에 있어서, 대용량화를 꾀할 시에는 메모리 셀 트랜지스터의 미세화가 불가피하다. 일반적인 MOS 트랜지스터인 경우 셀프 얼라인먼트 게이트가 채용되기 때문에 미세화에 있어서도 게이트와 소스 및 드레안과의 사이의 정합성에 문제가 생기는 일은 적지만, 상술한 스플릿 게이트 구조의 트랜지스터인 경우 이하와 같은 문제가 발생한다.By the way, in the semiconductor memory device, miniaturization of the memory cell transistor is inevitable when the capacity of the semiconductor device is increased. Since a self-aligned gate is adopted in the case of a general MOS transistor, there is little problem in matching between the gate, the source and the drain even in miniaturization. However, the following problem occurs in the case of the transistor having the above-described split gate structure.
제어 게이트(6)이 반도체 기판(1)과 접하는 부분의 길이, 바꾸어 말하면, 부유게이트(4)와 드레인 영역(7)과의 거리는 고 정밀도가 부유 게이트(4)에 대한 제어 게이트(6)의 위치 일치 정밀도, 즉 제어 게이트(6)을 형성할 때의 마스크의 위치 일치 정밀도에 의해 유지되고 있다. 그래서, 트랜지스터의 미세화가 진행되어, 트랜지스터의 게이트 길이가 짧아지면, 부유 게이트(4)에 대한 제어 게이트(6)의 약간의 위치 어긋남의 영향을 무시할 수 없게 된다. 이 때문에, 메모리 셀 트랜지스터의 임계치 전압이나 부유 게이트(4)에 전하를 주입할 때의 기록 전압에 변동이 생겨, 오동작을 초래할 우려가 있었다. 또한, 비트선 방향으로 이웃하는 메모리 셀 트랜지스터의 사이에 형성되는 드레인 영역(7)에는 비트선(14)로 이루어진 알루미 늄 배선(10)을 접속할 필요가 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터의 배열 피치의 축소에 장애가 된다.The length of the portion where the control gate 6 is in contact with the semiconductor substrate 1, in other words, the distance between the floating gate 4 and the drain region 7 has a high precision of the control gate 6 with respect to the floating gate 4. The position matching precision, that is, the position matching precision of the mask when forming the control gate 6 is maintained. Therefore, as the transistor becomes more miniaturized and the gate length of the transistor becomes shorter, the influence of slight misalignment of the control gate 6 on the floating gate 4 cannot be ignored. For this reason, fluctuations occur in the threshold voltage of the memory cell transistor and the write voltage when the charge is injected into the floating gate 4, which may cause a malfunction. In addition, since it is necessary to connect the aluminum wiring 10 made of the bit lines 14 to the drain region 7 formed between the memory cell transistors adjacent in the bit line direction, the arrangement pitch of the memory cell transistors is reduced. Is an obstacle.
본 발명은 한 도전형 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 전기적으로 독립된 상태로 배치되는 부유 게이트와, 이 부유 게이트에 인접하고 적어도 일부가 중첩되어 배치되는 제어 게이트와, 상기 부유 게이트의 상기 제어 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제1반도체 영역과, 상기 제어 게이트의 상기 부유 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역 도 전형의 제2반도체 영역을 구비하고, 상기 부유 게이트의 두께가 상기 제어 게이트에 교차하는 방향으로 중앙부가 단부보다 얇게 형성되고, 상기 제어 게이트에 평행한 방향으로 거의 균일하게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.The present invention provides a conductive semiconductor substrate, a floating gate disposed on the semiconductor substrate in an electrically independent state, a control gate adjacent to the floating gate and at least partially overlapping the floating gate, and the control gate of the floating gate. A first semiconductor region of reverse conductivity type formed in a substrate region opposite to the side opposite to the second semiconductor region of the reverse conductivity type formed in a substrate region opposite to the side opposite to the floating gate of the control gate. And a center portion thinner than an end portion in a direction in which the thickness of the floating gate crosses the control gate, and is formed almost uniformly in a direction parallel to the control gate.
이에 따라, 부유 게이트의 두께를 제어 게이트와 교차하는 방향으로 중앙부를 단부보다 얇게 하고, 제어 게이트에 평행한 방향으로 거의 균일하게 함으로써,부유 게이트의 측면의 면적이 작아진다. 따라서, 부유 게이트가 얇은 산화막을 통하여 제어 게이트와 마주 대하는 부분의 면적이 작아져, 부유 게이트와 제어 게이트와의 사이의 정전 용량이 감소한다.As a result, the thickness of the floating gate is made thinner at the center portion in the direction intersecting the control gate and made substantially uniform in the direction parallel to the control gate, thereby reducing the area of the side surface of the floating gate. Therefore, the area of the portion where the floating gate faces the control gate through the thin oxide film is reduced, and the capacitance between the floating gate and the control gate is reduced.
그리고, 그 제조 방법에 있어서, 한 도전형 반도체 기판 상에 적층되는 제1게이트 재료층 상에 일정한 폭으로 제1방향으로 연재하는 개구를 갖는 내산화막을 형성하는 공정과 상기 제1게이트 재료층을 상기 내산화막의 개구에 따라 선택적으로 산화하여 제1방향으로 연속하는 두꺼운 산화막을 형성하는 공정과, 제1방향과 직교하는 제2방향으로 연재하는 개구를 갖는 내에칭층을 상기 두꺼운 산화막 상에 형성하는 공정과, 상기 내에칭층을 마스크로 하여 상기 두꺼운 산화막을 에칭하고 상기 두꺼운 산화막을 제2방향으로 분리하여 복수의 섬 형상으로 형성하는 공정과, 상기 제1게이트 재료층을 상기 두꺼운 산화막의 아래에 위치하는 부분을 남기고 에칭에 의해 선택적으로 제거하고 전기적으로 독립된 부유 게이트를 형성하는 공정과, 상기 부유 게이트를 덮어 적층되는 제2게이트 재료층을 에칭에 의해 선택적으로 제거하고 상기 부유 게이트와 적어도 일부가 중첩하는 제어 게이트를 형성하는 공정과, 상기 부유 게이트 및 상기 제어 게이트에 인접하는 기판 영역에 역도전형의 불순물을 주입하여 역도전형의 반도체 영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.In the manufacturing method, a step of forming an oxidation resistant film having an opening extending in a first direction with a predetermined width on the first gate material layer laminated on one conductive semiconductor substrate and the first gate material layer Selectively oxidizing according to the opening of the oxidation resistant film to form a thick oxide film continuous in a first direction, and forming an etching-resistant layer on the thick oxide film having openings extending in a second direction perpendicular to the first direction. And etching the thick oxide film using the etched layer as a mask, separating the thick oxide film in a second direction to form a plurality of island shapes, and forming the first gate material layer under the thick oxide film. Selectively removing by etching and forming an electrically independent floating gate, leaving the portion located in the floating gate; Selectively removing the second gate material layer stacked over the substrate by etching to form a control gate overlapping at least a portion of the floating gate; and forming a reverse gate in the substrate region adjacent to the floating gate and the control gate. And impurity implantation to form a reverse conductive semiconductor region.
이에 따라, 부유 게이트의 제어 게이트와 평행이 되는 측면이 제1방향으로 연속하는 두꺼은 산화막에 따라 형성되고, 부유 게이트의 제어 게이트와 교차하는 측면이 제2방향으로 연재하는 내 에칭층의 개구에 따라 형성된다. 따라서, 부유게이트의 두께는 제어 게이트와 교차하는 방향으로 중앙부가 단부보다 얇아지고, 제어 게이트에 평행한 방향으로 거의 균일해진다. 또한, 부유 게이트의 형상이 내 에칭층을 마스크로 한 에칭에 의해 결정되고 나서, 부유 게이트의 각 각부가 직각으로 형성된다. 따라서, 메모리 셀 트랜지스터의 유효한 게이트 사이즈를 정확하게 형성할 수 있다.As a result, a thick sidewall parallel to the control gate of the floating gate in the first direction is formed in accordance with the oxide film, and a sidewall crossing the control gate of the floating gate extends in the second direction. Formed accordingly. Therefore, the thickness of the floating gate becomes thinner than the end portion in the direction crossing the control gate and becomes almost uniform in the direction parallel to the control gate. Further, after the shape of the floating gate is determined by etching using the inner etching layer as a mask, each portion of the floating gate is formed at right angles. Thus, the effective gate size of the memory cell transistor can be accurately formed.
또한 본 발명은 한 도전형의 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 전기적으로 독립된 상태로 배치되는 부유 게이트와 이 부유 게이트에 인접하고 적어도 일부가 중첩되어 배치되는 제어 게이트와, 상기 부유 게이트의 상기 제어 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형 제1반도체 영역과, 상기 제1 게이트의 상기 부유 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제2반도체 영역을 구비하고, 상기 부유 게이트가 배치되는 상기 반도체 기판의 표면 영역과 상기 제어 게이트가 배치되는 상기 반도체 기판의 표면 영역과의 사이에서 상기 제어 게이트 측이 낮아지는 단차가 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.The present invention also provides a semiconductor substrate of one conductivity type, a floating gate disposed on the semiconductor substrate in an electrically independent state, a control gate adjacent to the floating gate and at least partially overlapping the floating gate, and the control of the floating gate. A reverse conductive first semiconductor region formed in a substrate region opposite to the side opposite to the gate, and a reverse conductive type second semiconductor region formed in a substrate region opposite to the side opposite to the floating gate of the first gate; And a step for lowering the control gate side between the surface region of the semiconductor substrate where the floating gate is disposed and the surface region of the semiconductor substrate where the control gate is disposed.
이에 따라, 제어 게이트가 반도체 기판에 접하는 면과 부유 게이트가 반도체 기판에 접하는 면과의 사이에 단차가 형성됨으로써, 제어 게이트의 부유 게이트 측에 생기는 돌기가 부유 게이트로부터 떨어지게 되고, 제어 게이트의 돌기로부터 부유 게이트의 사이에서 FN 전도가 생기기 어렵게 된다. 따라서, 데이타를 기록하기 위해 특정한 메모리 셀 트랜지스터의 소스 영역의 전위를 상승시켜도, 소스 영역이 공통으로 되어 있는 메모리 셀 트랜지스터에 있어서 부유 게이트에 전하가 주입되는 일은 없게 된다.As a result, a step is formed between the surface where the control gate is in contact with the semiconductor substrate and the surface where the floating gate is in contact with the semiconductor substrate, so that the projections generated on the floating gate side of the control gate are separated from the floating gate, and from the projection of the control gate. FN conduction is less likely to occur between floating gates. Therefore, even if the potential of the source region of a specific memory cell transistor is raised to write data, charges are not injected into the floating gate in the memory cell transistor having the common source region.
그리고, 그 제조 방법에 있어서, 한 도전형의 반도체 기판 상에 적층되는 제1게이트 재료층 상에 부유 게이트의 형성 위치에 대응된 개구를 갖는 내산화막을 형성하는 공정과, 상기 제1게이트 재료층을 상기 내산화막의 개구에 따라 선택적으로 산화하여 섬 형상의 두꺼운 산화막을 형성하는 공정과 상기 섬 형상의 두꺼운 산화막의 아래에 위치하는 상기 게이트 재료층을 남기고 상기 게이트 재료층 및 상기 반도체 기판의 표면의 일부를 에칭에 의해 선택적으로 제거하고 전기적으로 독립된 부유 게이트를 형성함과 함께 상기 반도체 기판 상에 상기 부유 게이트의 형성 위치에서 높아지는 단차를 형성하는 공정과, 상기 부유 게이트 및 상기 반도체 기판의 노출면을 산화하여 층간 절연막을 형성하는 공정과, 상기 층간 절연막 상에 적층되는 제2게이트 재료층을 에칭에 의해 선택적으로 제거하고 상기 부유 게이트에 대하여 적어도 일부가 중첩되는 제어 게이트를 형성하는 공정과, 상기 부유 게이트 및 상기 제어 게이트에 인접하는 기판 영역에 역도전형의 불순물을 주입하여 역도전형의 제1 및 제2반도체 영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.In the manufacturing method, a step of forming an oxidation resistant film having an opening corresponding to the position where the floating gate is formed on the first gate material layer laminated on the conductive semiconductor substrate, and the first gate material layer Is selectively oxidized along the opening of the oxidation resistant film to form an island-shaped thick oxide film, and the gate material layer and the gate material layer under the island-shaped thick oxide film Selectively removing a portion by etching to form an electrically independent floating gate, and forming a step that rises at the position where the floating gate is formed on the semiconductor substrate, and exposing the floating gate and the exposed surface of the semiconductor substrate. Oxidizing to form an interlayer insulating film, and a second gate stacked on the interlayer insulating film Selectively removing the material layer by etching and forming a control gate at least partially overlapping the floating gate; and injecting a reverse conductive type impurity into the floating gate and a substrate region adjacent to the control gate. Forming a first and a second semiconductor region.
이에 따라 제1게이트 재료층을 선택적으로 에칭하여 부유 게이트를 형성할 때에 반도체 기판의 표면의 일부도 동시에 에칭하도록 함으로써, 제어 게이트를 형성하는 부분에서 반도체 기판의 표면이 낮아져, 이 제어 게이트의 부유 게이트 측에 생기는 돌기가 부유 게이트에서 분리된다. 또한, 부유 게이트의 노출면을 산화하여 층간 절연막을 형성할 때, 반도체 기판과 부유 게이트와의 사이에서 산화막에 요부가 생기기 어려워지기 때문에, 층간 절연막을 따라 형성되는 제어 게이트에는 큰 돌기가 생기지 않게 되어, 제어 게이트의 부유 게이트 측에서 전계 집중이 일어나기 어려워진다.Accordingly, when the first gate material layer is selectively etched to form the floating gate at the same time, part of the surface of the semiconductor substrate is also etched simultaneously, thereby lowering the surface of the semiconductor substrate at the portion where the control gate is formed. The projections on the side separate from the floating gate. In addition, when an exposed surface of the floating gate is oxidized to form an interlayer insulating film, recesses are less likely to occur in the oxide film between the semiconductor substrate and the floating gate, so that large protrusions do not occur in the control gate formed along the interlayer insulating film. This makes it difficult to concentrate the electric field on the floating gate side of the control gate.
또한, 본 발명은 한 도전형의 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 배치되는 부유 게이트와, 이 부유 게이트에서 일정한 거리를 두고 상기 반도체 기판 상에 배치되는 제1제어 게이트와, 상기 부유 게이트와 상기 제1제어 게이트와의 사이에 걸치고 적어도 상기 부유 게이트의 일부와 중첩 배치되는 제2제어 게이트와, 상기 부유 게이트의 상기 제1제어 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제1반도체 영역과, 상기 제1제어 게이트의 상기 부유 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제2반도체 영역을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.The present invention also provides a semiconductor substrate of one conductivity type, a floating gate disposed on the semiconductor substrate, a first control gate disposed on the semiconductor substrate at a predetermined distance from the floating gate, the floating gate and the A second control gate disposed between the first control gate and overlapping at least a part of the floating gate, and a reverse conductive type formed in a substrate region on the side opposite to the side of the floating gate opposite to the first control gate; And a first semiconductor region and a second semiconductor region of reverse conductivity type formed in the substrate region on the side opposite to the side opposite to the floating gate of the first control gate.
또한, 한 도전형 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 배치되는 부유 게이트와, 이 부유 게이트로부터 일정한 거리를 두고 상기 반도체 기판 상에 배치되는 제1제어 게이트와, 상기 부유 게이트와 상기 제1제어 게이트와의 사이에 걸치고 상기 제1제어 게이트에 접속되고 또한 적어도 상기 부유 게이트의 일부와 중첩되어 배치되는 제어 게이트와, 상기 부유 게이트의 상기 제1제어 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제1반도체 영역과, 상기 제1제어 게이트의 상기 부유 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제2반도체 영역을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.Also, a conductive semiconductor substrate, a floating gate disposed on the semiconductor substrate, a first control gate disposed on the semiconductor substrate at a predetermined distance from the floating gate, the floating gate and the first control gate A control gate disposed between the first control gate and overlapping at least a part of the floating gate, and formed in a substrate region on the opposite side of the floating gate, the side opposite to the first control gate; And a reverse conductive second semiconductor region formed in the substrate region on the side opposite to the side opposite to the floating gate of the first control gate.
이에 따라, 부유 게이트와 제1제어 게이트를 단일 마스크에 의해 동시에 형성할 수 있기 때문에, 서로 상대적인 위치가 어긋나는 일은 없다. 그리고, 부유 게이트와 제1제어 게이트와의 사이에 제2제어 게이트를 형성함으로써, 제2제어 게이트가 반도체 기판과 접하는 길이 즉, 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 길이가 제2제어 게이트의 위치 어긋남의 영향을 닫는 일없이 소정의 길이로 유지된다. 따라서, 이들 게이트를 셀프 얼라인먼트 게이트로 하여 형성되는 드레인 및 소스에 대해 부유 게이트의 위치가 어긋나는 일이 없으므로 각 메모리 셀 트랜지스터가 원하는 특성을 얻는다.Thereby, since the floating gate and the 1st control gate can be formed simultaneously by a single mask, a relative position does not shift | deviate from each other. The second control gate is formed between the floating gate and the first control gate, so that the length of the second control gate in contact with the semiconductor substrate, that is, the gate length of the memory cell transistor is affected by the position shift of the second control gate. It is kept at a predetermined length without closing. Therefore, the positions of the floating gates do not shift with respect to the drain and the source formed by using these gates as self-alignment gates, so that each memory cell transistor obtains desired characteristics.
또한, 본 발명은 한 도전형 반도체 기판과, 이 반도체 기판 상에 배치되는 부유 게이트와, 이 부유 게이트로부터 일정한 거리를 두고 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제1반도체 영역과, 이 제1반도체 영역과 중첩되고 상기 반도체 기판 상에 배치되는 제1제어 게이트와, 상기 부유 게이트 및 상기 제1제어 게이트의 사이l 상기 부유 게이트의 일부와 중첩되어 배치되는 제2제어 게이트와, 상기 제1제어 게이트의 상기 부유 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되어 상기 제1반도체 영역에 연속하는 역도전형의 제2반도체 영역과, 상기 부유 게이트의 상기 제1제어 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 형성되는 역도전형의 제3반도체 영역을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.The present invention also provides a conductive semiconductor substrate, a floating gate disposed on the semiconductor substrate, a first semiconductor region of reverse conductivity type formed in the substrate region at a predetermined distance from the floating gate, and the first semiconductor region. A first control gate disposed on the semiconductor substrate, the second control gate overlapping a portion of the floating gate between the floating gate and the first control gate, and the first control gate disposed on the semiconductor substrate. A second semiconductor region of a reverse conductivity type formed in the substrate region opposite to the side opposite to the floating gate and continuous to the first semiconductor region, and on the side opposite to the side facing the first control gate of the floating gate. A third semiconductor region of reverse conductivity type formed in the substrate region is provided.
이에 따라, 제1제어 게이트의 아래의 기판 영역에 형성되는 제1반도체 영역이 제2반도체 영역에 연결되어 드레인으로서 작용하기 때문에, 제2제어 게이트의 실질적인 게이트 길이가 부유 게이트와 제1제어 게이트와의 사이의 거리에 따라 결정된다. 따라서 제2게이트와 부유 게이트와의 상대적인 위치 관계에 관계없이 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 길이가 일정해 진다.Accordingly, since the first semiconductor region formed in the substrate region under the first control gate is connected to the second semiconductor region and acts as a drain, the substantial gate length of the second control gate is determined by the floating gate and the first control gate. It depends on the distance between. Therefore, the gate length of the memory cell transistor becomes constant regardless of the relative positional relationship between the second gate and the floating gate.
그리고, 그 제조 방법에 있어서, 한 도전형의 반도체 기판 상에 적층된 제1게이트 재료층상에 소정의 거리를 두고 쌍을 이루는 개구를 갖는 내산화막을 형성하는 공정과, 상기 내산화막의 개구의 한쪽으로부터 상기 제1게이트 재료층을 펀치 스루하여 상기 반도체 기판 내에 역도전형의 불순물 이온을 주입하여 상기 반도체 기판의 표면 영역에 역도전형의 제1반도체 영역을 형성하는 공정과, 상기 제1게이트 재료층을 상기 내산화막의 각 개구에 따라 선택적으로 산화하는 공정과, 상기 제1게이트 재료층을 선택적으로 에칭 제거하고, 상기 내 산화막의 개구의 한쪽에 대응하여 제1제어 게이트를 형성함과 함께 개구의 다른 쪽에 대응하여 부유 게이트를 형성하는 공정과, 이들 제1제어 게이트 및 부유 게이트를 덮어 상기 반도체 기판 상에 적층된 제2게이트 재료층을 선택적으로 에칭 제거하고 상기 제1제어 게이트 및 상기 부유 게이트의 사이에 걸쳐서 제2제어 게이트를 형성하는 공정과, 상기 제1제어 게이트의 상기 부유 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 상기 제1제어 게이트를 마스크로 하여 역도전형의 불순물 이온을 주입하여 상기 제1반도체 영역에 연속하는 역도전형의 제2반도체 영역을 형성하는 공정과, 상기 부유 게이트의 상기 제1제어 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 기판 영역에 상기 부유 게이트를 마스크로 하여 역도전형의 불순물 이온을 주입하여 역도전형의 제3반도체 영역을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.In the manufacturing method, a step of forming an oxidation resistant film having an opening paired with a predetermined distance on the first gate material layer laminated on one conductive semiconductor substrate and one of the openings of the oxidation resistant film Punching through the first gate material layer from the substrate to implant impurity ions of reverse conductivity into the semiconductor substrate to form a first semiconductor region of reverse conductivity in a surface region of the semiconductor substrate; Selectively oxidizing the first gate material layer according to each opening of the oxidation resistant film, selectively etching away the first gate material layer, and forming a first control gate corresponding to one of the openings of the oxidation resistant film, Forming a floating gate corresponding to the side, and a second gay stacked on the semiconductor substrate to cover the first control gate and the floating gate; Selectively etching away the etch material layer and forming a second control gate between the first control gate and the floating gate, and a substrate on the side opposite to the side of the first control gate facing the floating gate. Implanting impurity ions of a reverse conductivity type into the region using the first control gate as a mask to form a second semiconductor region of a reverse conductivity type continuous to the first semiconductor region, and to the first control gate of the floating gate And a step of forming a third semiconductor region of a reverse conductivity type by implanting impurity ions of a reverse conductivity type into the substrate region on the opposite side to the opposite side as a mask.
이에 따라, 제1반도체 영역과 제1제어 게이트를 동일 마스크에 의해 형성함으로써, 제1반도체 영역의 위치에 대한 제1제어 게이트의 위치가 일치한다. 그리고, 부유 게이트와 제1제어 게이트를 동일 공정에 따라 동시에 형성함으로써, 부유 게이트와 제1제어 게이트와의 사이의 거리가 소정의 값으로 유지된다. 따라서 부유 게이트와 제1제어 게이트와의 사이에 형성되는 제2제어 게이트가 반도체 기판에 접하는 길이 즉, 메모리 셀 트랜지스터의 실질적인 게이트 길이가 부유 게이트에 대한 제2제어 게이트의 위치 어긋남의 영향을 받지 않게 된다.Accordingly, by forming the first semiconductor region and the first control gate by the same mask, the position of the first control gate with respect to the position of the first semiconductor region coincides. By simultaneously forming the floating gate and the first control gate in the same process, the distance between the floating gate and the first control gate is maintained at a predetermined value. Accordingly, the length of the second control gate formed between the floating gate and the first control gate in contact with the semiconductor substrate, that is, the substantial gate length of the memory cell transistor is not affected by the positional shift of the second control gate relative to the floating gate. do.
또한, 발명은 한 도전형의 반도체 기판과 이 반도체 기판 상에 행렬 배치되는 복수의 부유 게이트와, 이 부유 게이트로부터 일정한 거리를 두고 상기 반도체 기판의 표면 영역에 형성되고 상기 부유 게이트의 열 방향으로 연속하는 복수의 역도전형의 제1반도체 영역과, 이 제1반도체 영역과 중첩되고 상기 반도체 기판 상에 상기 부유 게이트와 병렬로 배치되는 모의 게이트와, 상기 부유 게이트 및 상기 모의 게이트 상에 배치되고 상기 부유 게이트의 행 방향으로 연속하는 복수의 제어 게이트와, 상기 부유 게이트의 상기 모의 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 상기 반도체 기판의 표면 영역에 형성되고 상기 부유 게이트의 열방향으로 연속하는 역도전형의 제2반도체 영역을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.In addition, the present invention provides a semiconductor substrate of one conductivity type, a plurality of floating gates arranged in a matrix on the semiconductor substrate, and are formed in the surface region of the semiconductor substrate at a predetermined distance from the floating gate and are continuous in the column direction of the floating gate. A plurality of reverse conductive first semiconductor regions, a simulated gate overlapping the first semiconductor region and disposed in parallel with the floating gate on the semiconductor substrate, and disposed on the floating gate and the simulated gate and floating A plurality of control gates continuous in the row direction of the gate and a reverse conductive type formed in the surface region of the semiconductor substrate on the side opposite to the side opposite to the simulated gate of the floating gate and continuous in the column direction of the floating gate; It is characterized by including two semiconductor regions.
이에 따라, 모의 게이트의 아래의 기판 영역에 형성되는 제1반도체 영역이 드레인으로서 작용하기 때문에 제어 게이트의 실질적인 게이트 길이가 부유 게이트와 모의 게이트와의 사이의 거리에 따라 결정된다. 따라서, 부유 게이트에 대한 제어 게이트의 위치 어긋남이 메모리 셀 트랜지스터의 일계치 전압에 영향받기 어렵게 되어 게이트 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 각 메모리 셀 트랜지스터의 드레인 영역마다 비트선을 접속할 필요가 없기 때문에, 드레인 영역을 작게 하여 메모리 셀 트랜지스터의 배열 피치를 축소할 수 있다.As a result, since the first semiconductor region formed in the substrate region below the simulation gate acts as a drain, the substantial gate length of the control gate is determined according to the distance between the floating gate and the simulation gate. Therefore, the position shift of the control gate with respect to the floating gate is less likely to be affected by the threshold voltage of the memory cell transistor, so that the gate length can be shortened. In addition, since the bit lines do not need to be connected to each drain region of each memory cell transistor, the drain pitch can be reduced to reduce the arrangement pitch of the memory cell transistors.
그리고, 그 제조 방법에 있어서, 한 도전형의 반도체 기판 상에 적층된 제1게이트 재료층 상에 소정의 거리를 두고 쌍을 이룸과 함께 행렬 배치된 복수의 개구를 갖는 내산화막을 형성하는 공정과, 상기 내산화막의 각 개구의 한쪽으로부터 상기 제1게이트 재료층을 펀치 스루하여 상기 반도체 기판의 표면 영역에 역도전형의 불순물 이온을 주입하여 역도전형의 제1반도체 영역을 형성하는 공정과, 상기 제1게이트 재료층을 상기 내산화막의 개구에 따라 선택적으로 산화하는 공정과, 상기 제1게이트 재료층을 선택적으로 에칭 제거하고 상기 내산화막의 각 개구의 한쪽에 대응하여 모의 게이트를 형성함과 함께 다른 쪽에 대응하여 부유 게이트를 형성하는 공정과, 상기 부유 게이트의 상기 모의 게이트에 대향하는 측과는 반대측의 상기 반도체 기판의 표면 영역에 상기 부유 게이트를 마스크로 하여 역도전형의 불순물 이온을 주입하고 열 방향으로 연속하는 제2반도체 영역을 형성하는 공정과, 열방향으로 이웃하는 상기 모의 게이트 사이의 상기 반도체 기판의 표면 영역에 역도전형의 불순물 이온을 주입하고 상기 제1반도체 영역을 열 방향으로 연결하는 제3반도체 영역을 형성하는 공정과, 상기 모의 게이트 및 부유 게이트를 덮고 상기 반도체 기판 상에 적층된 제2게이트 재료층을 선택적으로 에칭 제거하고 상기 제1제어 게이트 및 상기 부유 게이트 상에 행방향으로 연속하는 제어 게이트를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.In the manufacturing method, a step of forming an oxidation resistant film having a plurality of openings arranged in pairs at a predetermined distance and arranged in a matrix on a first gate material layer stacked on a conductive semiconductor substrate; And punching through the first gate material layer from one side of each opening of the oxidation resistant film to inject impurity ions of reverse conductivity into a surface region of the semiconductor substrate to form a first semiconductor region of reverse conductivity. Selectively oxidizing the one-gate material layer in accordance with the opening of the oxidation resistant film, selectively etching away the first gate material layer, and forming a simulated gate corresponding to one of each opening of the oxidation resistant film. Forming a floating gate corresponding to the side of the semiconductor substrate; and the semiconductor substrate on the side opposite to the side of the floating gate that is opposite to the simulated gate. Implanting impurity ions of a reverse conductivity type into the surface region as a mask, and forming a second semiconductor region continuous in the column direction; and a surface region of the semiconductor substrate between the simulation gates adjacent in the column direction. Forming a third semiconductor region for implanting impurity ions of a reverse conductivity type and connecting the first semiconductor region in a column direction; and a second gate material layer covering the simulation gate and floating gate and stacked on the semiconductor substrate. And selectively removing the etching and forming a control gate continuous in the row direction on the first control gate and the floating gate.
이에 따라, 제1반도체 영역과 모의 게이트를 동일 마스크에 의해 형성함으로써, 제1반도체 영역의 위치에 대한 모의 게이트의 위치가 일치한다. 그리고, 모의 게이트와 부유 게이트를 동일 공정에 따라 형성함으로써 모의 게이트와 부유 게이트와의 사이의 거리가 소정의 값으로 유지된다. 따라서, 모의 게이트와 부유 게이트와의 사이에서 제어 게이트가 반도체 기판에 접하는 길이 즉, 메모리 셀 트랜지스터의 실질적인 게이트 길이가, 부유 게이트에 대한 제어 게이트의 위치 어긋남의 영향을 받지 않게 된다.Accordingly, the first semiconductor region and the simulated gate are formed by the same mask, whereby the position of the simulated gate with respect to the position of the first semiconductor region coincides. Then, by forming the simulation gate and the floating gate in the same process, the distance between the simulation gate and the floating gate is maintained at a predetermined value. Therefore, the length of the control gate in contact with the semiconductor substrate between the simulation gate and the floating gate, that is, the substantial gate length of the memory cell transistor, is not affected by the positional shift of the control gate relative to the floating gate.
[실시예 1]Example 1
제6도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 사시도이고, 제7도 및 제8도는 X-X선 및 Y-Y선의 단면도이다.6 is a perspective view of a memory cell portion of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views of X-X lines and Y-Y lines.
P형 실리콘 기판(21) 상의 표면 영역에 선택 산화에 의해 두껍게 형성되는 산화막으로 이루어지는 복수의 분리 영역(22)가 배치되어 소자 영역이 구획된다. 이 분리 영역(22)에 대해서는 고농도의 P형 영역으로 할 수도 있다. 분리 영역(22)가 형성된 실리콘 기판(21) 상에 산화막(23)을 통해 복수의 부유 게이트(24)가 인접한 분리 영역(22) 사이에 걸치도록 하여 배치된다. 이 부유 게이트(24)를 덮는 산화막(25)는 부유 게이트(24)의 중앙부에서 두껍게 형성되어 있고, 부유 게이트(24)의 단부를 예각으로 하여 전계 집중이 발생하기 쉽도록 하고 있다. 그런데, 부유 게이트(24)는 분리 영역(22)와 교차하는 측면(24a)가 부유 게이트(24)의 실질적인 두께보다 넓고 균일한 폭으로 형성되고 분리 영역(22)와 평행한 측면(24b)가 중앙부에서 좁아지도록 형성된다. 즉, 부유 게이트(24)는 후술하는 제어 게이트(26)에 대하여 교차하는 방향으로는 중앙부에서 얇고 평행한 방향으로는 거의 균일한 두께로 형성되어 있고, 제어 게이트(26)에 대해 평행한 측면(24a)의 단부 이외에서는 전계 집중이 발생하기 어렵게 되어 있다. 부유 게이트(24)가 배치된 실리콘 기판(21) 상에 각 부유 게이트(24)에 대응하여 분리 영역(22)와 교차하는 방향으로 제어 게이트(26)이 배치된다. 이 제어 게이트(26)은 분리 영역(22)와 교차하는 방향으로 연속하고, 일부가 부유 게이트(24) 상에 산화막(25)를 통해 중첩되고, 나머지 부분이 산화막(23)을 통해 실리콘 기판(21)에 접하도록 배치된다. 이들 부유 게이트(24) 및 제어 게이트(26)은 각 열이 선대칭이 되도록 배치된다. 인접하는 제어 게이트(26)사이의 기판 영역 및 부유 게이트(24) 사이의 기판 영역에 N형의 드레인 영역(27) 및 소스 영역(28)이 형성된다. 드레인 영역(27)은 제어 게이트(26) 사이에서 분리 영역(22)로 둘러싸여 각각이 독립하고, 소스 영역(28)은 제어 게이트(25)가 연재하는 방향으로 연속된다.In the surface region on the P-type silicon substrate 21, a plurality of separation regions 22 made of an oxide film thickly formed by selective oxidation are arranged to partition the element region. The separation region 22 may be a high concentration P-type region. A plurality of floating gates 24 are disposed between the adjacent isolation regions 22 through the oxide film 23 on the silicon substrate 21 on which the isolation regions 22 are formed. The oxide film 25 covering the floating gate 24 is formed thick at the center portion of the floating gate 24, and the end of the floating gate 24 is acute to facilitate electric field concentration. However, the floating gate 24 has a side surface 24a intersecting with the separation region 22 having a wider and more uniform width than the substantial thickness of the floating gate 24 and having a side surface 24b parallel to the separation region 22. It is formed to narrow in the center. That is, the floating gate 24 is formed to have a substantially uniform thickness in the thin and parallel direction at the center portion in the direction crossing with the control gate 26 to be described later, and the side surface parallel to the control gate 26 ( It is difficult to generate electric field concentration outside the end of 24a). The control gate 26 is disposed on the silicon substrate 21 on which the floating gate 24 is disposed in a direction crossing the separation region 22 in correspondence with each floating gate 24. The control gate 26 is continuous in the direction intersecting with the isolation region 22, a part of which is superimposed on the floating gate 24 through the oxide film 25, and the other part of the control gate 26 is interposed through the oxide film 23. 21). These floating gates 24 and control gates 26 are arranged such that each column is linearly symmetrical. N-type drain regions 27 and source regions 28 are formed in the substrate region between adjacent control gates 26 and the substrate region between floating gates 24. The drain region 27 is surrounded by the isolation region 22 between the control gates 26 and each is independent, and the source region 28 is continuous in the direction in which the control gate 25 extends.
이상과 같이 부유 게이트(24) 및 제어 게이트(26)이 배치되는 실리콘 기판(21) 상에는 부유 게이트(24) 및 제어 게이트(26)을 덮어 산화막(29)가 형성되고, 이 산화막(29) 상에 드레인 영역(28)과 접속되는 알루미늄 배선(30)이 배치된다. 또한 산화막(29) 및 알루미늄 배선(30)에 관해서는 제6도에서는 생략한다.As described above, the oxide film 29 is formed on the silicon substrate 21 on which the floating gate 24 and the control gate 26 are disposed to cover the floating gate 24 and the control gate 26. The aluminum wiring 30 connected with the drain region 28 is arrange | positioned at this. In addition, the oxide film 29 and the aluminum wiring 30 are abbreviate | omitted in FIG.
이 메모리 장치에서의 데이타의 기록, 소거 및 판독의 각 동작은, 예를 들면 이하와 같이 하여 행해진다. 우선, 기록 동작에 있어서는 제어 게이트(26)의 전위를 2V, 드레인 영역(27)의 전위를 0.8V, 소스 영역(28)의 전위를 12V로 한다. 이에 따라 드레인 영역(27) 부근에서 발생하는 열 전자가 부유 게이트(24)측으로 가속되고, 산화막(23)을 통해 부유 게이트(24)에 주입되어 데이타의 기록이 이루어진다. 한편, 소거 동작에 있어서의 드레인 영역(27) 및 소스 영역(28)의 전위를 0V로 하고, 제어 게이트(26)를 14V로 한다. 이에 따라, 부유 게이트(24) 내에 보유되어 있던 전하가 부유 게이트(24)의 단부에 예각 부분으로부터 FN 전도에 의해 산화막(23)을 펀치 스루하여 제어 게이트(26)으로 방출되어 데이타가 소거된다. 또한, 데이타의 소거에 있어서는 모든 메모리 셀 트랜지스터에 일정하게 전압을 공급함으로써 일괄 소거가 가능하다. 그리고, 판독 동작에 있어서는 제어 게이트(26)의 전위를 4V로 하고, 드레인 영역(27)을 2V, 소스 영역(28)을 0V로 한다. 이 때, 부유 게이트(23)에 전하가 주입되고 있으면, 부유 게이트(23)의 전위가 낮아지기 때문에 부유 게이트(23)의 아래에는 채널이 형성되지 않아 드레인 전류는 흐르지 않는다. 반대로, 부유 게이트(23)에 전하가 주입되고 있지 않으면 부유 게이트(23)의 전위가 높아지므로 부유 게이트(23)의 아래에 채널이 형성되어 드레인 전류가 흐른다. 그래서, 드레인 영역(27)로부터 유출되는 전류를 감지 증폭기(sense amplifier)에 의해 검출함으로써 메모리 셀 트랜지스터의 온/오프의 판정, 즉 기록된 데이타의 판정이 이루어진다.The operations of writing, erasing and reading data in this memory device are performed as follows, for example. First, in the write operation, the potential of the control gate 26 is 2V, the potential of the drain region 27 is 0.8V, and the potential of the source region 28 is 12V. As a result, hot electrons generated in the vicinity of the drain region 27 are accelerated toward the floating gate 24 and injected into the floating gate 24 through the oxide film 23 to write data. On the other hand, the potential of the drain region 27 and the source region 28 in the erase operation is set to 0V, and the control gate 26 is set to 14V. As a result, the charge retained in the floating gate 24 is punched through the oxide film 23 by FN conduction from the acute angle portion at the end of the floating gate 24 and discharged to the control gate 26 to erase data. Further, in erasing data, batch erasing is possible by supplying a constant voltage to all the memory cell transistors. In the read operation, the potential of the control gate 26 is 4V, the drain region 27 is 2V, and the source region 28 is 0V. At this time, when charge is injected into the floating gate 23, since the potential of the floating gate 23 is lowered, no channel is formed under the floating gate 23, and no drain current flows. On the contrary, if no charge is injected into the floating gate 23, the potential of the floating gate 23 becomes high, so that a channel is formed under the floating gate 23 and a drain current flows. Thus, by detecting the current flowing out of the drain region 27 by means of a sense amplifier, determination of on / off of the memory cell transistor, that is, determination of recorded data is made.
이상과 같은 메모리 장치에 있어서는 제어 게이트(26)과 교차하는 부유 게이트(24)의 측면(24b)의 면적이 작아지고 제어 게이트(26)과 마주보는 부분의 면적이 작아져, 부유 게이트(24)와 제어 게이트(76) 사이의 정전 용량이 작게 된다.In the above-described memory device, the area of the side surface 24b of the floating gate 24 intersecting with the control gate 26 becomes small, and the area of the portion facing the control gate 26 becomes small, so that the floating gate 24 And the capacitance between and the control gate 76 become small.
제9도 내지 제14도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하는 공정별 단면도이다. 각 도면에서, 우측이 제1도의 X-X선의 단면에 대응하고, 좌측이 제1도의 Y-Y선의 단면에 대응한다.9 to 14 are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. In each figure, the right side corresponds to the cross section of the X-X line of FIG. 1, and the left side corresponds to the cross section of the Y-Y line of FIG.
[제1공정 : 제9도][Step 1: FIG. 9]
처음에 P형 실리콘 기판(21)의 표면을 선택 산화함으로써 두꺼운 산화막으로 이루어지는 분리 영역(22)를 형성한다. 선택 산화 방법에 관해서는 주지한 방법으로 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 실리콘 기판(21) 상에 산화막(23)을 통해 다결정 실리콘층(31)을 적층하고, 이 다결정 실리콘층(31) 표면에 산화막(32)를 형성한다. 또한, 내산화 마스크로 되는 질화막(33)을 산화막(32) 상에 형성하고, 이 질화막(33)을 주지한 포토리소그래피 기술로 패터닝하여 후에 부유 게이트(24)를 형성하는 위치에 대응시켜 개구(34)를 형성한다. 이 개구(34)는 일정한 폭으로 분리 영역(22)와 교차하는 방향으로 연재한다.First, the isolation region 22 made of a thick oxide film is formed by selectively oxidizing the surface of the P-type silicon substrate 21. Regarding the selective oxidation method, description thereof will be omitted by a well-known method. Then, the polycrystalline silicon layer 31 is laminated on the silicon substrate 21 via the oxide film 23, and the oxide film 32 is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 31. Further, a nitride film 33 serving as an oxidation mask is formed on the oxide film 32, and the nitride film 33 is patterned by a well-known photolithography technique to correspond to the position at which the floating gate 24 is formed later. 34). The opening 34 extends in a direction crossing the separation region 22 with a constant width.
[제2공정 : 제10도]Second Process: FIG. 10
질화막(33)을 내산화 마스크로 하여 산화막(32)를 선택적으로 산화하고, 질화막(33)의 개구(34) 부분에 분리 영역(22)와 교차하는 방향으로 연속하는 두꺼운 산화막(35)를 형성한다. 이 산화막(35)는 산화막(32)가 표면측 및 다결정 실리콘층(31)측으로 성장한 것으로, 다결정 실리콘층(31)은 그 부분에서 막 두께가 얇아진다.The oxide film 32 is selectively oxidized using the nitride film 33 as an oxidation mask, and a thick oxide film 35 is formed in the opening 34 portion of the nitride film 33 in a direction crossing the separation region 22. do. In the oxide film 35, the oxide film 32 is grown on the surface side and the polycrystalline silicon layer 31 side, and the polycrystalline silicon layer 31 becomes thinner at that portion.
[제3공정 : 제11도][Step 3: FIG. 11]
질화막(33)을 제거한 후, 산화막(32, 35) 상에 에칭 마스크로 되는 레지스트층(36)을 적층하고, 이 레지스트층(36)의 분리 영역(22)상에서 분리 영역(22)와 평행한 방향으로 연재하는 개구(37)을 형성한다. 이 개구(37)를 따라 산화막(35)를 에칭함으로써 산화막(35)를 분리 영역(22) 상에서 분리하여 인접하는 분리 영역(22) 사이에 걸쳐서 섬 형상으로 형성한다. 이와 같이, 레지스트층(36)을 마스크로 하여 에칭하면, 섬 형상으로 형성된 산화막(35)의 각 각부(角部)는 원하는 형상, 즉 직각으로 형성된다. 또, 산화막(35) 아래의 다결정 실리콘층(31)은 분리 영역(22)에 평행한 방향에서는 중앙부가 얇게 형성되고, 교차하는 방향에서는 균일한 두께로 형성된다After the nitride film 33 is removed, a resist layer 36 serving as an etching mask is laminated on the oxide films 32 and 35, and parallel to the isolation region 22 on the isolation region 22 of the resist layer 36. The opening 37 extending in the direction is formed. The oxide film 35 is etched along the opening 37 to separate the oxide film 35 on the separation region 22 to form an island shape between the adjacent separation regions 22. In this manner, when the resist layer 36 is etched as a mask, each portion of the oxide film 35 formed in an island shape is formed in a desired shape, that is, at a right angle. In addition, the polycrystalline silicon layer 31 under the oxide film 35 is formed to have a thin center in the direction parallel to the isolation region 22, and to have a uniform thickness in the crossing direction.
[제4공정 : 제12도][4th Step: FIG. 12]
레지스트층(36)을 제거한 후에 다결정 실리콘층(31)을 두꺼운 산화막(35)의 아래 부분을 남기고 에칭하여 부유 게이트(24)를 형성한다. 이 때, 산화막(35)의 각 부가 직각을 이루기 때문에 산화막(35)에 일치하는 형상이 되는 부유 게이트(24)에 관하여도 각부는 직각을 이루고 있다. 그리고, 부유 게이트(24)의 두께는 산화막(35) 아래의 다결정 실리콘층(31)과 동일하게 분리 영역(22)에 평행한 방향으로 중앙부가 얇게 형성되고, 교차하는 방향에서 균일하게 형성된다.After removing the resist layer 36, the polycrystalline silicon layer 31 is etched leaving the lower portion of the thick oxide film 35 to form the floating gate 24. At this time, since each part of the oxide film 35 forms a right angle, each part also forms a right angle with respect to the floating gate 24 which becomes a shape matched with the oxide film 35. In addition, the thickness of the floating gate 24 is formed to be thin in the center portion in the direction parallel to the isolation region 22 in the same manner as the polycrystalline silicon layer 31 under the oxide film 35 and uniformly formed in the crossing direction.
[제5공정 : 제13도][Step 5: FIG. 13]
부유 게이트(24)의 노출면을 열산화시켜 층간 절연막을 형성한 후에 부유 게이트(24)를 덮도록 다결정 실리콘층(38)을 적층하고, 이 다결정 실리콘층(38)을 패터닝하여 제어 게이트(26)을 형성한다. 이 제어 게이트(26)을 형성할 때에는 실리콘기판(21) 상의 산화막(23)을 일단 제거한 후에 다시 산화막을 형성함으로써, 양호한 막질(膜質)의 게이트 절연막을 얻을 수 있다.After thermally oxidizing the exposed surface of the floating gate 24 to form an interlayer insulating film, a polycrystalline silicon layer 38 is laminated to cover the floating gate 24, and the polycrystalline silicon layer 38 is patterned to control the gate 26. ). When the control gate 26 is formed, the oxide film 23 on the silicon substrate 21 is once removed, and then the oxide film is formed again, whereby a good gate insulating film can be obtained.
[제6공정 : 제14도][Step 6: Fig. 14]
부유 게이트(24) 및 제어 게이트(26)을 마스크로 하고, 부유 게이트(24) 사이의 기판 영역 및 제어 게이트(25) 사이의 기판 영역에 N형 불순물 이온, 예를 들면 인 이온(P)를 주입하고, 드레인 영역(27) 및 소스 영역(28)을 형성한다. 그런데, 소스 영역(28)에 대해서는 부유 게이트(24)와 용량 결합하여 부유 게이트(24)의 전위를 제어할 수 있도록 하기 위해 부유 게이트(24)의 아래 영역까지 확대할 필요가 있다. 그래서, 드레인 영역(27)의 형성과 소스 영역(28)의 형성을 별도의 공정으로 행하고, 소스 영역(28) 형성시 인 이온의 주입 에너지를 높게 하여 N형 불순물 이온이 쉽게 확산되도록 한다. 또는 소스 영역(28)에 불순물 이온을 두번 주입하도록 하여 소스 영역(28)의 불순물 농도를 드레인 영역(27)보다 높게 한다.Using the floating gate 24 and the control gate 26 as a mask, an N-type impurity ion, for example, phosphorus ion P, is applied to the substrate region between the floating gate 24 and the substrate region between the control gate 25. The drain region 27 and the source region 28 are formed. However, the source region 28 needs to be enlarged to the region below the floating gate 24 in order to be capacitively coupled to the floating gate 24 to control the potential of the floating gate 24. Therefore, the formation of the drain region 27 and the formation of the source region 28 are performed in separate processes, and the implantation energy of phosphorus ions is increased at the time of forming the source region 28 so that the N-type impurity ions can be easily diffused. Alternatively, impurity ions are implanted twice into the source region 28 so that the impurity concentration of the source region 28 is higher than that of the drain region 27.
그 후의 공정에서는 제어 게이트(26)의 표면 및 산화막(23)의 노출면을 열산화시켜 새로운 산화막(29)를 형성하고, 또한, 드레인 영역(27) 부분에 콘택트 홀을 형성한 후에 드레인 영역(27)에 전속되는 알루미늄 배선(30)을 형성한다.In a subsequent step, the surface of the control gate 26 and the exposed surface of the oxide film 23 are thermally oxidized to form a new oxide film 29, and a contact hole is formed in the drain region 27, and then the drain region ( The aluminum wiring 30 exclusively transmitted to 27 is formed.
그런데, 부유 게이트(24)의 형성에 대해서는 제3공정에서 다결정 실리콘층(31)을 분리 영역(22)와 평행한 방향으로 분리한 후에 제4공정에서 두꺼운 산화막(35)에 따라 에칭하도록 하고 있으나, 제4공정을 제3공정 전에 행하도록 해도 된다. 즉, 두꺼운 산화막(35)에 따라 다결정 실리콘막(31)을 에칭하여 분리 영역과 교차하는 방향으로 띠 모양으로 남기고, 그 후에 남겨진 다결정 실리콘막(31)을 레지스트층으로 형성되는 내에칭층이 마스크로 되는 에칭에 의해 분리 영역(22) 상에서 분리함으로써 복수의 부유 게이트(24)를 형성한다.By the way, in the formation of the floating gate 24, the polycrystalline silicon layer 31 is separated in the direction parallel to the separation region 22 in the third process, and then etched according to the thick oxide film 35 in the fourth process. The fourth step may be performed before the third step. In other words, the polycrystalline silicon film 31 is etched according to the thick oxide film 35 to leave a strip in the direction crossing the isolation region, and the etched layer formed after the polycrystalline silicon film 31 as a resist layer is masked. A plurality of floating gates 24 are formed by separating on the separation region 22 by etching.
이상의 제1실시예에서는 P형 실리콘 기판(21)에 N형 드레인 영역(27) 및 소스 영역(28)을 형성하는 N채널형인 경우를 예시했으나, N형 실리콘 기판을 이용하는 P채널형으로 구성할 수도 있다.In the first embodiment described above, the case of the N-channel type in which the N-type drain region 27 and the source region 28 are formed in the P-type silicon substrate 21 is illustrated. It may be.
상기 제1실시예에 따르면, 제어 게이트와 교차하는 부유 게이트 측면의 면적을 작게 함으로써 제어 게이트와 마주보는 면적이 감소하여 부유 게이트와 제어게이트와의 사이에 생기는 정전 용량이 작아진다. 이 때문에 기생 용량의 증가에 기인하는 메모리 셀 트랜지스터의 동작 특성의 악화를 방지할 수 있다.According to the first embodiment, by decreasing the area of the floating gate side surface that intersects the control gate, the area facing the control gate is reduced, so that the capacitance generated between the floating gate and the control gate is reduced. For this reason, the deterioration of the operating characteristics of the memory cell transistor due to the increase in the parasitic capacitance can be prevented.
또, 제1실시예의 제조 방법에서는 부유 게이트의 각부가 직각을 이루게 되기 때문에 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 사이즈의 제조 오차를 줄일 수 있고, 설계값에 따른 원하는 동작 특성을 갖는 메모리 셀 트랜지스터를 형성할 수 있다. 따라서, 메모리셀 트랜지스터의 사이즈를 작게 한 경우에도 원하는 동작 특성을 얻을 수 있게 되어 메모리 셀의 미세화, 즉 메모리 용량을 증대시키는데 유리하다.Further, in the manufacturing method of the first embodiment, since each portion of the floating gate is perpendicular to each other, it is possible to reduce the manufacturing error of the gate size of the memory cell transistor and to form a memory cell transistor having desired operating characteristics according to the design value. . Therefore, even when the size of the memory cell transistor is reduced, desired operating characteristics can be obtained, which is advantageous in miniaturizing the memory cell, that is, increasing the memory capacity.
[실시예 2]Example 2
제15도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 단면도이고, 제16도는 메모리 셀 트랜시스터의 주요부를 나타내는 확대 단면도이다.FIG. 15 is a sectional view of a memory cell portion of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 16 is an enlarged sectional view showing a main portion of a memory cell transceiver.
P형 실리콘 기판(41) 상에 산화막(42)를 통해 복수의 부유 게이트(43)이 각각 독립적으로 배치된다. 이 부유 게이트(43)은 실리콘 기판(41)의 표면에서 소자 영역을 구획하는 단책상(短冊狀)의 복수의 분리 영역 사이에 걸치도록 하여 배치된다. 또, 부유 게이트(43)을 덮는 산화막(44)는 부유 게이트(43)의 중앙부에서 두껍게 형성되고, 부유 게이트(43)의 단부가 예각으로 형성된다. 부유 게이트(43)이 배치된 실리콘 기판(41) 상에 각 부유 게이트(43)에 대응하여 제어 게이트(45)가 배치된다. 이 제어 게이트(45)는 일부가 부유 게이트(43) 상에 산화막(44)를 통해 중첩되고, 나머지 부분이 산화막(42)를 통해 실리콘 기판(41)에 접하도록 배치된다. 또, 실리콘 기판(41)의 표면은 제어 게이트(45)가 접하는 부분과 부유 게이트(73)이 접하는 부분 사이에 단차가 설치되고, 제어 게이트(45)의 바닥면이 부유 게이트(43)의 바닥면에 비해 낮아지도록 되어 있다. 이들 부유 게이트(43) 및 제어 게이트(45)는 각 행이 선대칭이 되도록 배치된다. 인접하는 제어 게이트(45) 사이의 기판 영역 및 부유게이트(43) 사이의 기판 영역에 N형의 드레인 영역(46) 및 소스 영역(47)이 형성된다. 드레인 영역(47)은 제어 게이트(45)사이에서 분리 영역으로 둘러싸여 각각이 독립하고, 소스 영역(47)은 제어 게이트(45)가 연재하는 방향으로 연속된다. 이상의 부유 게이트(43), 제어 게이트(45), 드레인 영역(46) 및 소스 영역(47)이 배치되는 위치 자체는 종래의 메모리 장치와 동일하고, 제1도에 도시한 평면도에 일치한다. 그리고, 제어 게이트(45) 상에 산화막(48)을 통해 알루미늄 배선(49)가 제어 게이트(45)와 교차하는 방향으로 배치되고 이 알루미늄 배선(49)가 콘택트 홀(50)을 통해 각각 드레인 영역(46)에 접속된다.A plurality of floating gates 43 are independently disposed on the P-type silicon substrate 41 via the oxide film 42. The floating gate 43 is arranged so as to span between the plurality of separation regions of a single step that divides the element region on the surface of the silicon substrate 41. In addition, the oxide film 44 covering the floating gate 43 is formed thick at the center of the floating gate 43, and an end portion of the floating gate 43 is formed at an acute angle. The control gate 45 is disposed corresponding to each floating gate 43 on the silicon substrate 41 on which the floating gate 43 is disposed. The control gate 45 is disposed so that a part thereof overlaps the floating gate 43 through the oxide film 44, and the remaining part contacts the silicon substrate 41 through the oxide film 42. In addition, a step is provided on the surface of the silicon substrate 41 between a portion where the control gate 45 is in contact with a portion where the floating gate 73 is in contact, and a bottom surface of the control gate 45 is at the bottom of the floating gate 43. It is designed to be lower than cotton. These floating gates 43 and control gates 45 are arranged such that each row is linearly symmetrical. N-type drain region 46 and source region 47 are formed in the substrate region between adjacent control gates 45 and the substrate region between floating gate 43. The drain region 47 is surrounded by an isolation region between the control gates 45 and is independent of each other, and the source region 47 is continuous in the direction in which the control gate 45 extends. The position itself in which the floating gate 43, the control gate 45, the drain region 46, and the source region 47 are disposed is the same as that of the conventional memory device, and coincides with the plan view shown in FIG. Then, the aluminum wiring 49 is disposed on the control gate 45 in the direction crossing the control gate 45 through the oxide film 48, and the aluminum wiring 49 is drain region through the contact hole 50, respectively. It is connected to 46.
실리콘 기판(41)의 표면에 설치되는 단차는 클수록 높은 효과를 기대할 수 있으나, 스텝 커버리지를 고려하면 종래의 메모리 셀 트랜지스터(제5도)에서 발생하고 있는 단차(15)의 2 내지 3배 정도가 바람직하다. 예를 들면, 종래의 메모리 셀 트랜지스터에서의 단차(15)가 180Å 정도인 것에 대해 500Å정도의 단차를 설치하도록 한다.The larger the step height provided on the surface of the silicon substrate 41, the higher the effect can be expected. However, in consideration of step coverage, about 2 to 3 times higher than the step height 15 generated in the conventional memory cell transistor (FIG. 5). desirable. For example, a step of about 500 mW is provided while the step 15 of the conventional memory cell transistor is about 180 mW.
이상의 메모리 장치에서의 데이타의 기록, 소거 및 판독의 각 동작은 제6도에 도시한 실시예 1의 메모리 장치와 일치한다. 기록 동작에 있어서는, 소스 영역(47)이 공통으로 비선택 상태에 있는 메모리 셀 트랜지스터에서는 부유 게이트(43)과 소스 영역(47)의 용량 결합에 의해 부유 게이트(43)의 전위는 상승하지만, 부유 게이트(43)의 바닥면과 제어 게이트(45)의 바닥면 사이에 설치된 단차에 의해 제어 게이트(45)로부터 부유 게이트(43)으로의 FN 전도에 의한 전하의 주입은 발생하지 않는다. 즉, 부유 게이트(43)의 바닥면과 제어 게이트(45)의 바닥면 사이에 단차가 설치됨으로써 제16도에 도시한 바와 같이 제어 게이트(45)의 부유 게이트(43)측에 발생하는 돌기가 부유 게이트(43)으로부터 떨어짐으로써 FN 전도가 용이하게 발생하지 않게 된다.The operations of writing, erasing, and reading data in the above memory device correspond to those of the first embodiment shown in FIG. In the write operation, in the memory cell transistor in which the source region 47 is commonly in an unselected state, the potential of the floating gate 43 rises due to the capacitive coupling of the floating gate 43 and the source region 47, but the floating Due to the step provided between the bottom surface of the gate 43 and the bottom surface of the control gate 45, the injection of charge due to FN conduction from the control gate 45 to the floating gate 43 does not occur. That is, as a step is provided between the bottom surface of the floating gate 43 and the bottom surface of the control gate 45, projections generated on the floating gate 43 side of the control gate 45 as shown in FIG. 16. By falling away from the floating gate 43, FN conduction does not occur easily.
제17도 내지 제22도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하는 공정별 단면도이다.17 to 22 are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.
[제1공정 : 제17도][Step 1: Figure 17]
P형 실리콘 기판(41) 상에 산화막(51)을 통해 다결정 실리콘층(52)를 적층하고, 이 다결정 실리콘층(52) 표면에 산화막(53)을 형성한다. 또한, 내산화 마스크로 되는 질화막(54)를 산화막(53) 상에 형성하고, 이 질화막(54)를 주지의 포토리소그래피 기술로 패터닝하여 나중에 부유 게이트(43)을 형성하는 위치에 대응하여 개구(55)를 형성한다.The polycrystalline silicon layer 52 is laminated on the P-type silicon substrate 41 via the oxide film 51, and the oxide film 53 is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 52. In addition, an nitride film 54 serving as an oxidation mask is formed on the oxide film 53, and the nitride film 54 is patterned by a known photolithography technique to later form the openings corresponding to the positions at which the floating gate 43 is formed. 55).
[제2공정 : 제18도][Step 2: FIG. 18]
질화막(54)를 내산화 마스크로 하여 산화막(53)을 선택적으로 산화하고, 질화막(54)의 개구(55) 부분에 두꺼운 산화막(56)을 형성한다. 이 두꺼운 산화막(56)은 산화막(53)이 표면측 및 다결정 실리콘층(52)측으로 성장한 것으로, 다결정 실리콘층(52)는 그 부분에서 막두께가 얇아진다.The oxide film 53 is selectively oxidized using the nitride film 54 as an oxidation mask, and a thick oxide film 56 is formed in the opening 55 of the nitride film 54. In this thick oxide film 56, the oxide film 53 grows to the surface side and the polycrystalline silicon layer 52 side, and the polycrystalline silicon layer 52 becomes thinner at that portion.
[제3공정 : 제19도][3rd process: FIG. 19]
질화막(53)을 제거한 후에 다결정 실리콘층(52) 및 산화막(51)을 두꺼운 산화막(56) 아래 부분을 남기고 에칭하여 부유 게이트(43)을 형성한다. 이 때, 실리콘 기판(41)의 표면까지 오버에칭하여 실리콘 기판(41)의 표면에 단차를 설치한다.After the nitride film 53 is removed, the polycrystalline silicon layer 52 and the oxide film 51 are etched leaving the thick oxide film 56 underneath to form the floating gate 43. At this time, a step is formed on the surface of the silicon substrate 41 by overetching to the surface of the silicon substrate 41.
[제4공정 : 제20도][4th Step: FIG. 20]
노출된 실리콘 기판(41)의 표면과 부유 게이트(43)의 측면을 열산화시킴으로써 제어 게이트(45)의 게이트 절연막으로 되는 산화막(42) 및 층간 절연막으로 되는 산화막(57)을 형성한다. 이 열산화에서는 부유 게이트(43) 상에 남겨진 산화막(56)이 성장하고, 부유 게이트(43)과 제어 게이트(45) 사이를 절연하는 산화막(44)로 된다.The surface of the exposed silicon substrate 41 and the side surface of the floating gate 43 are thermally oxidized to form an oxide film 42 serving as the gate insulating film of the control gate 45 and an oxide film 57 serving as the interlayer insulating film. In this thermal oxidation, the oxide film 56 left on the floating gate 43 grows and becomes an oxide film 44 which insulates between the floating gate 43 and the control gate 45.
[제5공정 : 제21도][Step 5: FIG. 21]
부유 게이트(43)을 덮도록 다결정 실리콘층(58)을 적층하고, 이 다결정 실리콘층(58)을 패터닝하여 제어 게이트(45)를 형성한다. 이와 같이 하여 형성된 제어 게이트(45)는 실리콘 기판(41)과 접하는 면이 부유 게이트(43)보다도 낮게 되어 있고, 부유 게이트(43)측에 발생하는 돌기는 제5도에 도시한 종래의 제어 게이트(6)에 발생하는 돌기(15)와 비교하여 작게 되어 있다.The polycrystalline silicon layer 58 is laminated so as to cover the floating gate 43, and the polycrystalline silicon layer 58 is patterned to form the control gate 45. The control gate 45 formed in this way has a surface in contact with the silicon substrate 41 lower than the floating gate 43, and the projections generated on the floating gate 43 side have the conventional control gate shown in FIG. It becomes small compared with the protrusion 15 which arises in (6).
[제6공정 : 제22도][Step 6: Fig. 22]
부유 게이트(43) 및 제어 게이트(45)를 마스크로 하고, 부유 게이트(43) 사이의 기판 영역 및 제어 게이트(45) 사이의 기판 영역에 N형 불순물 이온, 예를 들면 인 이온(P)를 주입하고, 드레인 영역(46) 및 소스 영역(47)을 형성한다. 그런데, 소스 영역(47)에 관해서는 부유 게이트(43)과 결합하여 부유 게이트(43)의 전위를 제어할 수 있도록 하기 때문에 부유 게이트(43)의 아래 영역까지 확산할 필요가 있다. 그래서, 드레인 영역(46)의 형성과 소스 영역(47)의 형성을 별도의 공정으로 행하고, 소스 영역(47) 형성시 인 이온의 주입 에너지를 높게 하여 N형 불순물 이온이 쉽게 확산되도록 한다. 또는 소스 영역(47)을 2번의 주입에 의해 형성하여 소스 영역(47)의 불순물 농도를 드레인 영역(48)보다 높게 한다.Using the floating gate 43 and the control gate 45 as a mask, an N-type impurity ion, for example, phosphorus ion P, is applied to the substrate region between the floating gate 43 and the substrate region between the control gate 45. And a drain region 46 and a source region 47 are formed. By the way, the source region 47 needs to diffuse to the region below the floating gate 43 because it is coupled with the floating gate 43 so that the potential of the floating gate 43 can be controlled. Therefore, the formation of the drain region 46 and the formation of the source region 47 are performed in separate steps, and the implantation energy of phosphorus ions is increased at the time of forming the source region 47 so that the N-type impurity ions can be easily diffused. Alternatively, the source region 47 is formed by two injections so that the impurity concentration of the source region 47 is higher than the drain region 48.
그 후의 공정에서는 제어 게이트(45)의 표면 및 산화막(42)의 노출면을 열산화시켜 새로운 산화막(48)을 형성하고, 또, 드레인 영역(46) 부분에 콘택트 홀(50)을 형성한 후에 드레인 영역(46)에 접속되는 알루미늄 배선(49)를 형성한다. 따라서, 제15도에 도시한 바와 같이, 부유 게이트(43)의 바닥면에 대해 제어 게이트(45)의 바닥면이 낮아지는 메모리 셀 트랜지스터가 형성된다.In a subsequent step, the surface of the control gate 45 and the exposed surface of the oxide film 42 are thermally oxidized to form a new oxide film 48, and the contact hole 50 is formed in the drain region 46 portion. The aluminum wiring 49 connected to the drain region 46 is formed. Thus, as shown in FIG. 15, a memory cell transistor in which the bottom surface of the control gate 45 is lowered relative to the bottom surface of the floating gate 43 is formed.
이상의 실시예 2에서는 P형 실리콘 기판(41)에 N형 드레인 영역(46) 및 소스영역(47)을 형성하는 N채널형의 경우를 예시했으나, N형 실리콘 기판을 이용하는 P 채널형으로 구성할 수도 있다.In Example 2 described above, the N-channel type in which the N-type drain region 46 and the source region 47 are formed in the P-type silicon substrate 41 is illustrated. It may be.
상기 실시예 2에 따르면, 메모리 셀 트랜지스터의 제어 게이트의 바닥면과 부유 게이트의 바닥면 사이에 설치된 단차에 의해 제어 게이트의 돌기와 부유 게이트의 거리가 떨어져 제어 게이트로부터 부유 게이트로의 FN 도통이 발생하기 어려워진다. 이 때문에, 특정한 메모리 셀에 데이타를 기록할 때에 소스 영역이 공통으로 되는 메모리 셀 트랜지스터에서 부유 게이트에 전하가 주입되는 것을 방지할 수 있고, 일단 기록된 데이타가 제멋대로 반전하는 일을 없게 하여, 데이타의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the second embodiment, the distance between the control gate and the floating gate is separated by the step provided between the bottom surface of the control gate of the memory cell transistor and the bottom surface of the floating gate so that FN conduction from the control gate to the floating gate occurs. Becomes difficult. As a result, when data is written to a specific memory cell, charges can be prevented from being injected into the floating gate in a memory cell transistor having a common source region, so that data written once is not inverted arbitrarily. Reliability can be improved.
또, 실시예 2의 제조 방법에서는 부유 게이트와 제어 게이트 사이의 층간 절연막을 형성할 때에 부유 게이트의 측면 간화막에 요부(凹部)가 생기기 어렵기 때문에, 제어 게이트의 부유 게이트측에 발생하는 돌기가 작아진다. 따라서, 제어 게이트의 돌기 부분에서 전계 집중이 일어나기 어려워져, 제어 게이트의 돌기와 부유 게이트와의 거리를 분리시키는 것 이외에도, 제어 게이트에서 부유 게이트로의 FN 도통을 방지하는 효과가 크다.Moreover, in the manufacturing method of Example 2, when forming the interlayer insulation film between the floating gate and the control gate, recesses are hardly formed in the side thin film of the floating gate. Becomes smaller. Therefore, electric field concentration hardly occurs in the protruding portion of the control gate, and in addition to separating the distance between the protruding portion of the control gate and the floating gate, the effect of preventing FN conduction from the control gate to the floating gate is large.
또한, 부유 게이트와 제어 게이트 사이에 단차를 설치함으로써 단차 부분에서 전하가 가속되어 부유 게이트로 주입됨으로써 데이타의 기록 효율을 향상시킬수 있다In addition, by providing a step between the floating gate and the control gate, charge is accelerated at the stepped portion and injected into the floating gate, thereby improving data writing efficiency.
[실시예 3]Example 3
제23도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리의 장치의 메모리 셀 부분이 평면도, 제24도는 그 X-X선 단면도이다.FIG. 23 is a plan view of a memory cell portion of the apparatus of the nonvolatile semiconductor memory of the present invention, and FIG. 24 is an X-ray cross-sectional view thereof.
P형 반도체 기판(60)의 표면 영역에 L0COS로 된 복수의 분리 영역(61)이 형성되어, 소자 영역이 구획된다. 반도체 기판(60) 상에 산화막(62)를 통해 인접하는 분리 영역(61) 사이에 걸치도록 하여 복수의 부유 게이트(63)이 각각 독립하여 배치된다. 또, 각 부유 게이트(63)으로부터 일정한 거리를 두고 복수의 제1제어 게이트(64)가 배치된다. 이 제1제어 게이트(64)는 각 열마다 연속되어 있고, 분리 영역(61)과 교차하는 방향으로 연재한다. 각 부유 게이트(63)과 제1제어 게이트(64)사이에 각 제1제어 게이트(64)와 평행한 제2제어 게이트(65)가 배치된다. 이 제2제어 게이트(65)는 양단 부분이 부유 게이트(63)과 제1제어 게이트(64)에 중첩되고, 나머지 부분이 부유 게이트(63)과 제1제어 전극(64) 사이에서 산화막(62)를 통해 반도체 기판(60)에 접하도록 배치된다. 또, 이들 부유 게이트(64), 제1제어 게이트(64) 및 제2제어 게이트(65)에 대해서는 각각 인접하는 열이 서로 선대칭이 되도록 배치된다. 제1제어 게이트(64) 사이의 기판 영역 및 부유 게이트(63) 사이의 기판영역에 각각 N형의 드레인 영역(66) 및 소스 영역(67)이 형성된다. 드레인 영역(66)은 제1제어 게이트(64) 사이에서 분리 영역(61)에 둘러싸여 각각이 독립되고, 소스 영역(67)은 제1제어 게이트(64) 및 제2제어 게이트(65)의 연재 방향으로 연속된다. 따라서, 부유 게이트(63), 제1 및 제2제어 게이트(64, 65), 드레인 영역(66) 및 소스 영역(67)에 의해 메모리 셀 트랜지스터가 구성된다.In the surface region of the P-type semiconductor substrate 60, a plurality of isolation regions 61 made of LOCOS are formed, and the element region is partitioned. A plurality of floating gates 63 are independently disposed on the semiconductor substrate 60 so as to span between adjacent isolation regions 61 through the oxide film 62. In addition, a plurality of first control gates 64 are arranged at a predetermined distance from each floating gate 63. The first control gate 64 is continuous in each column and extends in the direction crossing the separation region 61. A second control gate 65 parallel to each first control gate 64 is disposed between each floating gate 63 and the first control gate 64. Both ends of the second control gate 65 overlap the floating gate 63 and the first control gate 64, and the remaining portion of the second control gate 65 is disposed between the floating gate 63 and the first control electrode 64. ) To be in contact with the semiconductor substrate 60. Further, these floating gates 64, the first control gate 64 and the second control gate 65 are arranged so that adjacent columns are mutually symmetric with each other. An N-type drain region 66 and a source region 67 are formed in the substrate region between the first control gate 64 and the substrate region between the floating gate 63, respectively. The drain region 66 is surrounded by the isolation region 61 between the first control gates 64 and is independent of each other, and the source region 67 extends between the first control gate 64 and the second control gate 65. Continuous in the direction. Therefore, the memory cell transistor is configured by the floating gate 63, the first and second control gates 64 and 65, the drain region 66, and the source region 67.
그리고, 제2제어 게이트(65) 상에 산화막(68)을 통해 알루미늄 배선(67)가 제1제어 게이트(64) 및 제2 제어 게이트(65)와 교차하는 방향으로 배치된다. 이 알루미늄 배선(69)는 콘택트 홀(70)을 통해 각각 드레인 영역(66)에 접속된다.The aluminum wiring 67 is disposed on the second control gate 65 in the direction crossing the first control gate 64 and the second control gate 65 through the oxide film 68. The aluminum wirings 69 are connected to the drain regions 66 through the contact holes 70, respectively.
이 반도체 메모리 장치에서의 데이타의 기록, 소거 및 판독의 각 동작은 예를 들면 이하와 같이 하여 행해진다. 기록 동작에 있어서는 제1제어 게이트(64)의 전위를 5V, 제2제어 게이트(65)의 전위를 2V로 하고, 드레인 영역(66)을 0.5V, 소스영역(67)을 12V로 한다. 이로써, 드레인 영역(66) 부근에서 발생하는 열 전자가 부유 게이트(53)측으로 가속되어 산화막(62)를 통해 부유 게이트(63)에 주입되어 데이타의 기록이 이루어진다. 반대로 소거 동작에 있어서는 드레인 영역(66) 및 소스영역(67)의 전위를 OV로 하고, 제1제어 게이트(64)를 5V, 제2제어 게이트(65)를 14V로 한다. 이로써, 부유 게이트(63) 내에 보유되어 있는 전하가 부유 게이트(63)의 단부의 예각 부분으로부터 F-N 터널링에 의해 산화막(62)를 펀치 스루하여 제2제어 게이트(65)로 방출되어 데이타가 소거된다. 또한, 데이타의 소거에 있어서는 모든 메모리 셀 트랜지스터에 일정하게 전압을 공급함으로써 일괄 소거가 가능하다. 그리고, 판독 동작에 있어서는 제1제어 게이트(64)의 전위를 5V, 제2제어 게이트(65)의 전위를 4V로 하고, 드레인 영역(66)을 2V, 소스 영역(67)을 OV로 한다 이때, 부유 게이트(53)에 전하가 주입되어 있으면 부유 게이트(63)의 전위가 낮아지고, 부유 게이트(63) 아래에 채널이 형성되지 않아 드레인 영역(66)에서 소스 영역(67)로는 전류가 흐르지 않는다. 반대로 부유 게이트(63)에 전하가 주입되어 있지 않으면, 부유 게이트(63)의 전위가 높아져서 부유 게이트(63) 아래에 채널이 형성되어 드레인 영역(66)에서 소스 영역(67)로 전류가 흐른다. 그래서, 드레인 영역(66)으로부터 유출되는 전류를 감지 증폭기에 의해 검출함으로써 메모리 셀 트랜지스터의 온/오프의 판정, 즉 기록된 데이타의 판정이 이루어진다. 여기서, 각 동작 조건에서 제1제어 게이트(64)를 5V로 하고 있으나, 제2제어 게이트(65)와 동일 전위에 의해 구동되는 경우라도 같은 동작을 시킬 수 있다.Each operation of writing, erasing, and reading data in the semiconductor memory device is performed as follows, for example. In the write operation, the potential of the first control gate 64 is 5V, the potential of the second control gate 65 is 2V, the drain region 66 is 0.5V, and the source region 67 is 12V. As a result, hot electrons generated in the vicinity of the drain region 66 are accelerated toward the floating gate 53 and injected into the floating gate 63 through the oxide film 62 to write data. In contrast, in the erasing operation, the potentials of the drain region 66 and the source region 67 are set to OV, the first control gate 64 is set at 5V, and the second control gate 65 is set at 14V. As a result, charges held in the floating gate 63 are punched through the oxide film 62 by FN tunneling from an acute angle portion at the end of the floating gate 63 to be discharged to the second control gate 65 to erase data. . Further, in erasing data, batch erasing is possible by supplying a constant voltage to all the memory cell transistors. In the read operation, the potential of the first control gate 64 is 5V, the potential of the second control gate 65 is 4V, the drain region 66 is 2V, and the source region 67 is OV. When charge is injected into the floating gate 53, the potential of the floating gate 63 is lowered, and no channel is formed under the floating gate 63, so that current flows from the drain region 66 to the source region 67. Do not. On the contrary, when no charge is injected into the floating gate 63, the potential of the floating gate 63 becomes high, and a channel is formed below the floating gate 63 so that current flows from the drain region 66 to the source region 67. Thus, by detecting the current flowing out of the drain region 66 by the sense amplifier, determination of on / off of the memory cell transistor, that is, determination of written data is made. Here, although the first control gate 64 is set at 5 V under each operating condition, the same operation can be performed even when driven by the same potential as the second control gate 65.
이상과 같은 반도체 메모리 장치에서는 부유 게이트(63)에서 드레인 영역(66)까지의 거리가 부유 게이트(63)과 제1제어 게이트(64)의 간격 및 제1제어 게이트(64)의 길이에 따라 결정된다. 따라서, 부유 게이트(63)에 대한 제2제어 게이트(65)의 위치 어긋남이 생겨도, 메모리 셀 트랜지스터의 임계 전압이나 부유 게이트(63)에 열 전자를 주입시킬 때에 필요한 기록 전압이 변동되지 않는다.In the semiconductor memory device as described above, the distance from the floating gate 63 to the drain region 66 is determined according to the distance between the floating gate 63 and the first control gate 64 and the length of the first control gate 64. do. Therefore, even if the position shift of the second control gate 65 with respect to the floating gate 63 occurs, the threshold voltage of the memory cell transistor and the write voltage required for injecting hot electrons into the floating gate 63 do not change.
제25도 내지 제29도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치를 제조하는 방법을 설명하는 공정별 단면도이다.25 to 29 are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.
[제1공정 : 제25도][Step 1: FIG. 25]
P형 반도체 기판(60) 상에 산화막(62)를 통해 다결정 실리콘층(71)을 적층하고, 이 다결정 실리콘층(71) 표면에 산화막(72)를 형성한다. 또, 내산화 마스크가 되는 질화막(73)을 산화막(72) 위에 형성하고, 이 산화막(73)을 패터닝한 후에 게이트 전극이 되는 부분에 개구를 형성한다.The polycrystalline silicon layer 71 is laminated on the P-type semiconductor substrate 60 via the oxide film 62, and an oxide film 72 is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 71. Further, a nitride film 73 serving as an oxidation mask is formed on the oxide film 72, and after opening the patterned oxide film 73, an opening is formed in a portion serving as a gate electrode.
[제2공정 : 제26도]Second Process: FIG. 26
질화막(73)을 내산화 마스크로 하여 산화막(72)를 선택적으로 산화한다. 이 산화에 의하면, 질화막(73)의 개구 부분에서 산화막(72)가 표띤측 및 다결정 실리콘층(71) 측으로 성장하여 두꺼운 산화막(74)가 형성되고. 이에 따라 다결정 실리콘층(71)의 막 두께가 부분적으로 얇아 진다.The oxide film 72 is selectively oxidized using the nitride film 73 as an oxidation mask. According to this oxidation, the oxide film 72 grows on the white side and the polycrystalline silicon layer 71 side at the opening of the nitride film 73 to form a thick oxide film 74. As a result, the film thickness of the polycrystalline silicon layer 71 is partially thinned.
[제3공정 : 제27도][3rd process: FIG. 27]
질화막(73)을 제거하고, 또 두꺼운 산화막(74)의 아래의 다결정 실리콘층(71)을 남도록 하여 제거함으로써 부유 게이트(63) 및 제1제어 게이트(64)를 형성한다.The floating gate 63 and the first control gate 64 are formed by removing the nitride film 73 and leaving the polycrystalline silicon layer 71 under the thick oxide film 74 remaining.
[제4공정 : 제28도][Step 4: Figure 28]
부유 게이트(63) 및 제1제어 게이트(64) 상의 산화막(74)를 덮도록 다결정 실리콘층(75)를 적층하고, 다결정 실리콘층(75)를 패터닝하여 제2제어 게이트(55)를 형성한다. 이와 같이 하여 형성된 부유 게이트(63) 및 제1제어 게이트(64)는 그 상면측의 단부가 V자 형상을 이루고 있다.The polycrystalline silicon layer 75 is stacked to cover the floating gate 63 and the oxide film 74 on the first control gate 64, and the polycrystalline silicon layer 75 is patterned to form the second control gate 55. . As for the floating gate 63 and the 1st control gate 64 formed in this way, the edge part of the upper surface side has V shape.
[제5공정 : 제29도][Step 5: FIG. 29]
부유 게이트(63), 제1 및 제2제어 게이트(64 및 65)를 마스크로 하여 부유 게이트(63) 사이의 기판 영역과 제1제어 게이트(64) 사이의 기판 영역에 N형 불순물 이온, 예를 들면 인 이온(P)를 주입하고, 드레인 영역(66) 및 소스 영역(67)을 형성한다. 그런데, 소스 영역(67)에 대해서는 부유 게이트(63)과 결합하여 부유 게이트(63)의 전위를 제어할 수 있도록 하기 위해, 부유 게이트(63) 아래의 영역까지 확장할 필요가 있다. 그래서, 드레인 영역(66)의 형성과 소스 영역(67)의 형성을 별도의 공정으로 행하여 소스 영역(67) 형성시 인 이온의 주입 에너지를 높게 하여 N형 불순물 이온을 확장하기 쉽도록 한다.N-type impurity ions in the substrate region between the floating gate 63 and the substrate region between the first control gate 64, for example, using the floating gate 63 and the first and second control gates 64 and 65 as masks. For example, phosphorus ions P are implanted to form the drain region 66 and the source region 67. By the way, the source region 67 needs to be extended to the region under the floating gate 63 so that the potential of the floating gate 63 can be controlled in combination with the floating gate 63. Therefore, the formation of the drain region 66 and the formation of the source region 67 are performed in separate processes to increase the implantation energy of phosphorus ions when forming the source region 67 so that the N-type impurity ions are easily expanded.
그 후의 공정에서는 제2 제어 게이트(65)의 표면 및 산화막(62)의 노출 면을 역산화시켜 새로운 산화막(68)을 형성하고, 또 드레인 영역(66) 부분에 콘택트 홀(70)을 형성한 후에 알루미늄 배선(69)를 형성한다.In a subsequent step, the surface of the second control gate 65 and the exposed surface of the oxide film 62 are reversed to form a new oxide film 68, and a contact hole 70 is formed in the drain region 66 portion. After that, the aluminum wiring 69 is formed.
제30도는 된 발명의 다른 구성을 도시하는 단면도로서 제24도와 동일 부분을 도시하고 있다.30 is a cross-sectional view showing another configuration of the invention, showing the same portion as in FIG.
부유 게이트(63), 드레인 영역(66) 및 소스 영역(67)에 대해서는 제24도와 동일 형상을 이루고 있다. 즉, 반도체 기판(60) 상에 부유 게이트(63)와 제1제어 게이트(64)가 일정한 간격을 두고 배치되어 제1제어 게이트(64) 사이에 드레인 영역(66)이 설치됨과 함께 부유 게이트(63) 사이에 소스 영역(67)이 형성된다. 여기에서, 특징이 되는 점은 부유 제이트(63)과 제1게이트(64) 사이에 제2제어 게이트(65)를 제1제어 게이트(64)에 접속하도록 하여 배치하고 복합 제어 게이트(80)을 형성한 것에 있다. 제1제어 게이트(64)와 제2제어 게이트(65)가 전기적으로 접속된 복합 제어 게이트(80)은 단일 제어 게이트로서 동작하게 되기 때문에 데이타의 기록, 소거 및 판독의 각 동작에 대해 제1도에 도시하는 종래의 반도체 메모리 장치와 동일하게 된다.The floating gate 63, the drain region 66, and the source region 67 have the same shape as FIG. 24. That is, the floating gate 63 and the first control gate 64 are disposed on the semiconductor substrate 60 at regular intervals so that the drain region 66 is provided between the first control gate 64 and the floating gate ( A source region 67 is formed between the 63. Here, the characteristic feature is that the second control gate 65 is disposed between the floating gate 63 and the first gate 64 so as to be connected to the first control gate 64, and the composite control gate 80 is disposed. It is in the form. The composite control gate 80, in which the first control gate 64 and the second control gate 65 are electrically connected to each other, operates as a single control gate. It becomes the same as the conventional semiconductor memory device shown in FIG.
이와 같은 복합 제어 게이트(80)에 대해서는 반도체 기판(60)에 접하는 길이가 제1제어 게이트(64)의 길이 및 부유 게이트(63)과 제1제어 게이트(64)와의 간격에 의해 결정된다. 따라서, 부유 게이트(63)과 제1제어 게이트(64)를 동일 공정으로 형성하고, 이들을 셀프 얼라인먼트 게이트로 하여 드레인 영역(66) 및 소스 영역(67)을 형성하면, 제2제어 게이트(65)의 위치 어긋남이 메모리 셀 트랜지스터의 동작 특성에 영향을 미치지는 않는다.For such a composite control gate 80, the length of contact with the semiconductor substrate 60 is determined by the length of the first control gate 64 and the distance between the floating gate 63 and the first control gate 64. Therefore, when the floating gate 63 and the first control gate 64 are formed in the same process, and the drain region 66 and the source region 67 are formed using these as self-alignment gates, the second control gate 65 is formed. The position shift of does not affect the operating characteristics of the memory cell transistor.
복합 제어 게이트(80)을 갖고 있는 반도체 메모리 장치의 제조 방법에 대해서는 제25도 내지 제29도에서 설명한 제조 방법에, 제1제어 게이트(64)와 제2제어 게이트(65)를 접속하기 위한 공정을 추가하면 좋다. 구체적으로는 부유 게이트(63) 및 제1 제어 게이트(64)를 형성하는 제3 공정 다음에, 제31도 및 제32도에 도시하는 이하의 공정을 추가한다.Steps for connecting the first control gate 64 and the second control gate 65 to the manufacturing method described with reference to FIGS. 25 to 29 for the manufacturing method of the semiconductor memory device having the composite control gate 80. Good to add Specifically, the following steps shown in FIGS. 31 and 32 are added after the third step of forming the floating gate 63 and the first control gate 64.
[제1추가 공정 : 제31도][First Process: Fig. 31]
부유 게이트(63), 제1제어 게이트(54) 및 산화막(62)를 덮도록 레지스트층(81)을 형성하고, 이 레지스트층(81)을 에치 백함으로써, 부유 게이트(63) 및 제1제어 게이트(64) 상의 산화막(74)의 표면을 노출시킨다. 이것에 의해, 부유 게이트(63) 및 제1제어 게이트(64)의 간극 부분에만 레지스트층(82)가 형성된다.The resist layer 81 is formed to cover the floating gate 63, the first control gate 54, and the oxide film 62, and the back gate 63 and the first control are etched back by etching the resist layer 81. The surface of the oxide film 74 on the gate 64 is exposed. As a result, the resist layer 82 is formed only in the gap portions of the floating gate 63 and the first control gate 64.
[제2추가 공정 : 제32도]Second Process: FIG. 32
새로운 레지스트층(73)을 형성하고, 제1제어 게이트(64)와 제2제어 게이트(65)와의 콘택트를 취해야 할 위치에 개구부(84)를 형성한다. 그래서, 이 레지스트층(83)을 마스크로 하여 에칭하고, 제1제어 게이트(64)를 덮는 산화막(74)의 일부를 제거한다. 이 때, 제1제어 게이트(64)의 일부가 동시에 제거되어도, 제2제어 전극(65)에 의해 보충되기 때문에 지장은 없다. 또, 개구부(84)의 밑부분에는 이전의 공정에서 형성된 레지스트층(82)가 있기 때문에, 게이트 절연막으로 이루어지는 실리콘 기판(60)의 표면의 산화막(62)가 열화되는 일은 없다.A new resist layer 73 is formed, and an opening 84 is formed at a position where contact between the first control gate 64 and the second control gate 65 should be made. Thus, the resist layer 83 is used as a mask for etching, and a part of the oxide film 74 covering the first control gate 64 is removed. At this time, even if part of the first control gate 64 is removed at the same time, the second control electrode 65 is supplemented by the second control electrode 65. In addition, since the resist layer 82 formed in the previous step is provided at the bottom of the opening 84, the oxide film 62 on the surface of the silicon substrate 60 made of the gate insulating film does not deteriorate.
그리고, 각 레지스트층(82 및 83)이 제거된 후에, 제28도에 도시하는 제4공정과 연결되어, 제2제어 게이트가 형성된다. 이것에 의해 제2제어 게이트(65)가 제1제어 게이트(64)에 전기적으로 접속되어 제30도에 도시하는 바와 같이 복합 제어 게이트(80)이 형성된다.After the resist layers 82 and 83 are removed, the second control gate is formed in connection with the fourth process shown in FIG. As a result, the second control gate 65 is electrically connected to the first control gate 64 to form the composite control gate 80 as shown in FIG.
이상의 실시예 3에 대해서는 P형의 반도체 기판(60)에 N형의 드레인 영역(66) 및 소스 영역(67)을 형성하는 N채널형인 경우를 예시했지만, N형의 반도체 기판을 이용하는 P 채널형으로 구성하는 것도 가능하다.In Example 3 described above, the case of the N-channel type in which the N-type drain region 66 and the source region 67 are formed in the P-type semiconductor substrate 60 is illustrated. However, the P-channel type using the N-type semiconductor substrate is illustrated. It is also possible to configure.
이 실시예 3에 의하면, 메모리 셀 트랜지스터의 제어 게이트의 위치 어긋남에 의한 임계치 전압의 변동이 없기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터의 미세화가 가능해 진다. 특히, 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 사이즈가 1㎛ 이하인 경우에 유효하여 메모리 셀의 대용량화를 꾀할 수 있다.According to the third embodiment, since there is no variation in the threshold voltage due to the positional shift of the control gate of the memory cell transistor, the memory cell transistor can be miniaturized. In particular, it is effective when the gate size of the memory cell transistor is 1 占 퐉 or less, and the capacity of the memory cell can be increased.
[실시예 4]Example 4
제33도는 실시예 4의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 평면도이고, 제34도는 그 X-X선 단면도이다.33 is a plan view of a portion of a memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device of Example 4, and FIG. 34 is an X-ray cross-sectional view thereof.
P형의 반도체 기판(90)의 표면 영역에 LOCOS로 이루어지는 복수의 분리 영역(91)이 형성되어 소자 영역이 구획된다. 반도체 기판(90) 상에 산화막(92)를 통해 이웃하는 분리 영역(91) 사이에 걸치도록 하여 복수의 부유 게이트(92)이 각각 독립하게 배치된다. 분리 영역(91)을 사이에 두고 각 부유 게이트(93)으로부터 일정한 거리를 둔 기판 영역에 N형의 보조 드레인 영역(94)가 형성된다. 또, 보조 드레인 영역(94) 상과 일치하도록 반도체 기판(90) 상에 산화막(92)를 통해 복수의 제1제어게이트(95)가 배치된다. 이 제1제어 게이트(95)는 각 열 마다에 연속해 있고, 분리영역(91)과 교차하는 방향으로 연재한다. 각 부유 게이트(93)과 제1제어 게이트(95) 사이에 제1제어 게이트(95)와 평행한 제2제어 게이트(76)이 배치된다. 이 제2제어 게이트(96)은 양단 부분이 부유 게이트(93)과 제1제어 게이트(95)와 중첩되고, 나머지 부분이 부유 게이트(93)과 제1제어 게이트(95) 사이에 산화막(92)를 통해 반도체 기판(90)에 접하도록 배치된다. 또, 이들 부유 게이트(93), 보조 드레인 영역(94), 제1제어 게이트(95) 및 제2제어 게이트(96)에 대해서는 각각 이웃하는 열이 서로 선대칭이 되도록 배치된다. 제1제어 게이트(95) 사이의 기판 영역 및 부유 게이트(93) 사이의 기판 영역에, 각각 N형의 드레인 영역(97) 및 소스 영역(98)이 형성된다. 드레인 영역(97)은 보조 드레인 영역(94)에 연속하고, 제1제어 게이트(95) 사이에서 분리 영역(91)에 둘러싸여 각각이 독립한다. 소스 영역(98)은 열방향으로는 분리 영역(91)에 의해 구획되지 않고, 제1제어 게이트(95) 및 제2제어 게이트(96)가 연재하는 방향으로 연속한다. 이들 부유 게이트(93), 제1 및 제2제어 게이트(95 및 96), 보조 드레인 영역(94), 드레인 영역(97) 및 소스 영역(98)에 의해 메모리 셀 트랜지스터가 구성된다.A plurality of isolation regions 91 made of LOCOS are formed in the surface region of the P-type semiconductor substrate 90 to partition the element region. A plurality of floating gates 92 are disposed independently on the semiconductor substrate 90 so as to span the adjacent isolation regions 91 through the oxide film 92. An N-type auxiliary drain region 94 is formed in the substrate region spaced apart from each floating gate 93 with the isolation region 91 therebetween. In addition, a plurality of first control gates 95 are disposed on the semiconductor substrate 90 through the oxide film 92 so as to coincide with the auxiliary drain region 94. The first control gate 95 is continuous in each column and extends in the direction crossing the separation region 91. A second control gate 76 parallel to the first control gate 95 is disposed between each floating gate 93 and the first control gate 95. Both ends of the second control gate 96 overlap the floating gate 93 and the first control gate 95, and the remaining portions of the second control gate 96 are disposed between the floating gate 93 and the first control gate 95. ) To be in contact with the semiconductor substrate 90. In addition, these floating gates 93, the auxiliary drain region 94, the first control gate 95, and the second control gate 96 are arranged so that neighboring columns are linearly symmetric with each other. N-type drain regions 97 and source regions 98 are formed in the substrate region between the first control gate 95 and the substrate region between the floating gate 93, respectively. The drain region 97 is continuous to the auxiliary drain region 94 and is surrounded by the isolation region 91 between the first control gates 95 so as to be independent of each other. The source region 98 is not partitioned by the isolation region 91 in the column direction, but continues in the direction in which the first control gate 95 and the second control gate 96 extend. These floating gates 93, first and second control gates 95 and 96, auxiliary drain region 94, drain region 97 and source region 98 constitute a memory cell transistor.
그리고, 제2제어 게이트(96) 상에 산화막(99)를 통해 알루미늄 배선(100)이 제1제어 게이트(95) 및 제2제어 게이트(96)과 교차하는 방향으로 배치된다. 이 알루미늄 배선(100)은 콘택트 홀(101)을 통해 각각 드레인 영역(97)에 접속된다.The aluminum wiring 100 is disposed on the second control gate 96 in the direction crossing the first control gate 95 and the second control gate 96 through the oxide film 99. The aluminum wirings 100 are connected to the drain regions 97 through the contact holes 101, respectively.
이 반도체 메모리 장치에서의 데이타의 기록, 소거 및 판독의 각 동작은 제23도에 도시하는 실시예 3의 메모리 장치와 일치한다. 또, 각 동작시에 있어서, 제1제어 제이트(95)는 제2제어 게이트(96)과 동일 전위 또는 부유 상태로 한다.Each operation of writing, erasing and reading data in this semiconductor memory device is the same as that of the memory device of the third embodiment shown in FIG. In each operation, the first control gate 95 is set to the same potential or floating state as the second control gate 96.
이상과 같은 반도체 메모리 장치에 있어서는 보조 드레인 영역(94)가 드레인 영익(94)과 동일한 동작을 하기 때문에, 부유 게이트(93)에서 드레인 영역(97)까지의 실질적인 거리가 부유 게이트(93)과 제1제어 게이트(94)와의 사이의 거리만으로 결정된다. 따라서, 부유 게이트(93)에 대한 제2제어 게이트(96)의 위치 어긋남이 발생해도 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 길이에 변화는 없고, 임계치 전압이나 부유 게이트(93)에 열 전자를 주입시킬 때의 기록 전압의 변동은 발생하지 않는다.In the semiconductor memory device described above, since the auxiliary drain region 94 operates in the same manner as the drain zero wing 94, the substantial distance from the floating gate 93 to the drain region 97 is determined by the floating gate 93. Only the distance between one control gate 94 is determined. Therefore, even if the position shift of the second control gate 96 with respect to the floating gate 93 occurs, there is no change in the gate length of the memory cell transistor, and writing is performed when a threshold voltage or hot electrons are injected into the floating gate 93. Voltage fluctuations do not occur.
제35도 내지 제41도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하는 공정별 단면도이다.35 to 41 are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.
[제1공정 : 제35도][Step 1: FIG. 35]
P형 반도체 기판(90) 상에 산화막(92)을 통해 다결정 실리콘층(111)을 적층하고, 이 다결정 실리콘층(111) 표면에 산화막(112) 및 질화막(113)을 형성한다. 그리고, 제3도에 도시하는 바와 같이, 부유 게이트(93) 및 제1제어 게이트(95)를 형성하는 위치에 개구를 갖고 있는 레지스트 패턴(114)를 형성하고, 이 레지스트 패턴(114)를 마스크로 하여 질화막(113)을 에칭 제거한다.The polycrystalline silicon layer 111 is laminated on the P-type semiconductor substrate 90 through the oxide film 92, and the oxide film 112 and the nitride film 113 are formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 111. And as shown in FIG. 3, the resist pattern 114 which has an opening in the position which forms the floating gate 93 and the 1st control gate 95 is formed, and this resist pattern 114 is masked. The nitride film 113 is removed by etching.
[제2공정 : 제36도]Second Process: FIG. 36
부유 게이트(93)의 형성 위치에 대응하는 개구를 덮도록 새로운 레지스트 패턴(115)를 형성하고, 이 레지스트 패턴(115) 및 제1공정에서 형성된 레지스트 패턴(114)를 마스크로 하여 N형의 불순물 이온 예를 들면, 인 이온(P)를 주입한다. 이에 따라 제1제어 게이트(95)의 형성 위치에 대응하는 반도체 기판(90)의 표면에 N형의 주입 영역(116)이 형성된다.A new resist pattern 115 is formed to cover the opening corresponding to the position where the floating gate 93 is formed, and the N-type impurity is formed using the resist pattern 115 and the resist pattern 114 formed in the first process as a mask. Ions, for example, phosphorus ions P are implanted. As a result, an N-type injection region 116 is formed on the surface of the semiconductor substrate 90 corresponding to the formation position of the first control gate 95.
[제3공정 : 제37도][3rd process: FIG. 37]
레지스트 패턴(114 및 115)를 제거한 후 N형 주입 영역(116)을 형성한 부분을 덮도록 레지스트 패턴(117)을 형성하고, 이 레지스트 패턴(117) 및 질화막(113)을 마스크로 하며 P형의 불순물 이온 예를 들면, 붕소 이온(B)를 주입한다. 이것에 의해 부유 게이트(93)의 형성 위치에 대응하는 반도체 기판(90)의 표면의 불순물 농도가 제어되어 메모리 셀 트랜지스터가 소정의 동작 특성을 나타내도록 하고 있다.After the resist patterns 114 and 115 are removed, a resist pattern 117 is formed to cover the portion where the N-type implanted region 116 is formed. The resist pattern 117 and the nitride film 113 are used as a mask, and the P-type is formed. Impurity ions, for example, boron ions (B) are implanted. As a result, the impurity concentration on the surface of the semiconductor substrate 90 corresponding to the position where the floating gate 93 is formed is controlled so that the memory cell transistor exhibits predetermined operating characteristics.
[제4공정 : 제38도]Fourth Step: FIG. 38
질화막(113)을 내산화 마스크로 하여 산확막(112)를 선택적으로 산화한다. 이 산화에 의하면, 질화막(113)의 개구 부분에서 산화막(112)가 표면측 및 다결정 실리콘층(111)측으로 성장하여 두꺼운 산화막(118)이 형성되고, 이것에 의해 다결정 실리콘층(111)의 막 두께가 부분적으로 얇아진다. 또, 이 때의 가열 처리에 의해 N형의 주입 영역(116)이 확산되어 보조 드레인 영역(94)가 형성된다.The diffusion film 112 is selectively oxidized using the nitride film 113 as an oxidation mask. According to this oxidation, the oxide film 112 grows to the surface side and the polycrystalline silicon layer 111 side in the opening portion of the nitride film 113 to form a thick oxide film 118, thereby forming a film of the polycrystalline silicon layer 111. The thickness is partially thinned. In addition, by the heat treatment at this time, the N-type injection region 116 is diffused to form the auxiliary drain region 94.
[제5공정 : 제39도][Step 5: Fig. 39]
질화막(113)을 제거하고, 또 두꺼운 산화막(118) 아래의 다결정 실리콘층(111)을 남도록 하여 제거함으로써, 부유 게이트(93) 및 제1제어 게이트(95)를 형성한다. 이와 같이 형성된 부유 게이트(93) 및 제1 제어 게이트(95)는 상면측의 단부가 V자 형상을 이루고 있다.The floating gate 93 and the first control gate 95 are formed by removing the nitride film 113 and leaving the polycrystalline silicon layer 111 under the thick oxide film 118 remaining. As for the floating gate 93 and the 1st control gate 95 formed in this way, the edge part of an upper surface side has V shape.
[제6공정 : 제40도][Step 6: Fig. 40]
부유 게이트(93) 및 제1제어 게이트(75) 상의 산화막(118)을 덮도록 다결정 실리콘층(119)를 적층하고, 이 다결성 실리콘층(119)를 패터닝하여 제2제어 게이트(96)을 형성한다.The polysilicon layer 119 is stacked to cover the floating gate 93 and the oxide film 118 on the first control gate 75, and the polysilicon layer 119 is patterned to form the second control gate 96. Form.
[제7공정 : 제41도][Step 7: Fig. 41]
부유 게이트(93) 및 제1 및 제2 제어 게이트(95 및 96)을 마스크로 하여, 부유 게이트(93)의 간의 기판 영역 및 제1제어 게이트(95) 간의 기판 영역에 N형의 불순물 이온 예를 들면, 인 이온(P)을 주입하고, 드레인 영역(97) 및 소스 영역(98)을 형성한다. 그런데, 소스 영역(98)에 대해서는 부유 게이트(93)과 결합하여 부유 게이트(93)의 전위를 제어할 수 있도록 하기 위해, 부유 게이트(93) 아래의 영역까지 확장할 필요가 있다. 그래서 드레인 영역(96)의 형성과 소스 영역(98)의 형성을 별도의 공정으로 행하여 소스 영역(98) 형성시 인 이온의 주입 에너지를 높게 하여 N형의 영역이 확대되기 쉽도록 하고 있다.Example of N-type impurity ions in the substrate region between the floating gate 93 and the substrate region between the first control gate 95 using the floating gate 93 and the first and second control gates 95 and 96 as a mask. For example, phosphorus ions P are implanted to form the drain region 97 and the source region 98. By the way, the source region 98 needs to be extended to the region under the floating gate 93 so that the potential of the floating gate 93 can be controlled in combination with the floating gate 93. Therefore, the formation of the drain region 96 and the formation of the source region 98 are performed in separate processes to increase the implantation energy of phosphorus ions when forming the source region 98 so that the N-type region is easily expanded.
그 후의 공정에서는 제2제어 게이트(96)의 표면 및 산화막(92)의 노출 면을 열산화시켜 새로운 산화막(99)를 형성하고, 또 드레인 영역(97) 부분에 콘택트 홀(101)을 형성한 후에 알루미늄 배선(100)을 형성한다.In a subsequent step, the surface of the second control gate 96 and the exposed surface of the oxide film 92 are thermally oxidized to form a new oxide film 99, and the contact hole 101 is formed in the drain region 97. After that, the aluminum wiring 100 is formed.
이상의 제조 방법에 의하면, 보조 드레인 영역(94)를 형성하기 위한 불순물 이온의 주입과, 제1제어 게이트(95)의 형성에서 동일한 마스크가 이용되기 때문에, 보조 드레인 영역(94)에 대한 제1제어 게이트(95)의 상대적인 위치의 제조 편차가 없게 된다. 또, 부유 게이트(93)과 제1제어 게이트(95)가 동일 공정에서 형성되기 때문에, 상호 사이의 거리가 항상 소정의 값으로 유지되고 있고, 이들 사이에서 반도체 기판(90)에 접하는 제2제어 전극(96)의 길이도 항상 소정의 값으로 유지된다.According to the above manufacturing method, since the same mask is used in the implantation of impurity ions for forming the auxiliary drain region 94 and in the formation of the first control gate 95, the first control for the auxiliary drain region 94 is performed. There is no manufacturing variation in the relative position of the gate 95. In addition, since the floating gate 93 and the first control gate 95 are formed in the same process, the distance between them is always kept at a predetermined value, and the second control in contact with the semiconductor substrate 90 therebetween. The length of the electrode 96 is also always kept at a predetermined value.
이 실시예 3에 의하면, 메모리 셀 트랜지스터의 제어 게이트의 위치 어긋남에 의한 임계치 전압의 변동이 없기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터의 미세화가 가능해진다. 특히, 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 사이즈가 1㎛ 이하인 경우에 유효하여 메모리 셀의 대용량화를 꾀할 수 있다.According to the third embodiment, since there is no variation in the threshold voltage due to the positional shift of the control gate of the memory cell transistor, the memory cell transistor can be miniaturized. In particular, it is effective when the gate size of the memory cell transistor is 1 占 퐉 or less, and the capacity of the memory cell can be increased.
[실시예 5]Example 5
제42도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 부분의 평면도이고, 제43도는 그 X-X선 단면도이다.FIG. 42 is a plan view of a memory cell portion of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 43 is an X-ray cross-sectional view thereof.
P형 반도체 기판(120)의 표면 영역에 LOCOS로 이루어지는 복수의 분리 영역(121)이 형성되어 소자 영역이 구획된다. 반도체 기판(20) 상에 산화막(22)를 통해 이웃하는 분리 영역(121) 사이에 걸치도록 하여 복수의 부유 게이트(123)이 각각 독립하게 배치된다. 각 부유 게이트(123)으로부터 일정한 거리를 둔 기판 영역에 열 방향으로 연속하는 N형의 드레인 영역(124)가 형성된다. 또, 드레인 영역(124)와 일치하도록 반도체 기판(120) 상에 산화막(122)를 통해 복수의 더미 게이트(125)가 배치된다. 이 더미 게이트(120)는 2개의 부유 게이트(123) 사이에 위치하도록 하여 배치되어 있고, 이 더미 게이트(125)[또는, 드레인 영역(124)]를 중심으로 하여 부유 게이트(123)이 선대칭이 되도록 패턴을 이루고 있다. 여기에서, 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)를 덮는 산화막(126)은 각각의 단부에서 막 두께가 얇게 되도록 형성되어 부유 게이트(123)의 상면 단부를 예각으로 형성한다. 각 부유 게이트(123)의 사이의 기판 영역에 열 방향으로 연속하는 N형의 소스 영역(127)이 형성된다. 그리고, 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)를 덮도록 드레인 영역(124) 및 소스 영역(127)과 교차하여 열 방향으로 연속하는 복수의 제어 게이트(128)이 서로 병렬로 형성된다. 이들 부유 게이트(123), 제어 게이트(128), 드레인 영역(124) 및 소스 영역(127)에 의해 메모리 셀 트랜지스터가 구성된다.A plurality of isolation regions 121 made of LOCOS are formed in the surface region of the P-type semiconductor substrate 120 to partition the device region. A plurality of floating gates 123 are independently disposed on the semiconductor substrate 20 so as to span the adjacent isolation regions 121 through the oxide film 22. An N-type drain region 124 continuous in the column direction is formed in the substrate region at a predetermined distance from each floating gate 123. In addition, a plurality of dummy gates 125 are disposed on the semiconductor substrate 120 through the oxide film 122 so as to coincide with the drain region 124. The dummy gate 120 is disposed so as to be positioned between the two floating gates 123, and the floating gate 123 is linearly symmetrical with respect to the dummy gate 125 (or the drain region 124). The pattern is formed as much as possible. Here, the oxide film 126 covering the floating gate 123 and the dummy gate 125 is formed to have a thin film thickness at each end to form an upper end of the upper surface of the floating gate 123 at an acute angle. N-type source regions 127 continuous in the column direction are formed in the substrate region between each floating gate 123. In addition, a plurality of control gates 128 continuous in the column direction intersecting with the drain region 124 and the source region 127 are formed in parallel with each other so as to cover the floating gate 123 and the dummy gate 125. These floating gates 123, the control gate 128, the drain region 124, and the source region 127 constitute a memory cell transistor.
이 반도체 메모리 장치에 있어서의 데이타의 기록, 소거 및 판독의 각 동작은 예를 들면 다음과 같이 하여 행해진다. 기록 동작에 있어서는 제어 게이트(128)의 전위를 2V로 하고, 드레인 영역(124)를 0.5V, 소스 영역(127)을 12V로 한다.Each operation of writing, erasing, and reading data in the semiconductor memory device is performed as follows, for example. In the write operation, the potential of the control gate 128 is 2V, the drain region 124 is 0.5V, and the source region 127 is 12V.
이에 따라, 드레인 영역(124) 부근에서 발생하는 열 전자가 부유 게이트(123) 측으로 가속되어 산화막(122)를 통해 부유 게이트(123)에 주입되어 데이타의 기록이 이루어 진다. 반대로, 소거 동작에 있어서는 드레인 영역(124) 및 소스 영역(127)의 전위를 0V로 하고, 제어 게이트(128)의 전위를 14V로 한다. 이것에 의해, 부유 게이트(123) 내에 보유되어 있는 전하가 상면측의 단부에서 F-N 터널링에 의해 산화막(122)를 펀치 스루하여 제어 게이트(128)로 방출되어, 데이타가 소거된다. 이 데이타의 소거에 있어서는 모든 메모리 셀 트랜지스터에 일정하게 전압을 인가함으로써 일괄 소거가 가능하다. 그리고, 판독 동작에 있어서는 제어 게이트(128)의 전위를 4V로 하고, 드레인 영역(124)를 2V, 소스 영역(127)을 0V로 한다. 이 때, 부유 게이트(63)에 전하가 주입되어 있으면, 부유 게이트(63)의 전위가 낮아져 부유 게이트(63)의 아래에는 채널이 형성되지 않기 때문에, 드레인 영역(124)에서 소스 영역(127)로는 전류가 흐르지 않는다. 역으로, 부유 게이트(63)에 전하가 주입되어 있지 않으면, 부유 게이트(63)의 전위가 높게 되어 부유 게이트(63)의 아래에 채널이 형성되어 드레인 영역(124)로부터 소스 영역(127)로 전류은 흐른다. 그래서, 드레인 영익(124)로부터 유출되는 전류를 감지 증폭기에 의해 검출함으로써 메모리 셀 트랜지스터의 온/오프의 판정 즉, 기록된 데이타의 판정이 이루어진다. 또, 더미 게이트(125)에 대하여는 부유 게이트(123)과 동일하게 전기적으로 독립하여 있고, 어떠한 동작의 경우도 부유 상태로 된다.Accordingly, the hot electrons generated in the vicinity of the drain region 124 are accelerated toward the floating gate 123 and injected into the floating gate 123 through the oxide film 122 to write data. In contrast, in the erasing operation, the potentials of the drain region 124 and the source region 127 are set to 0V, and the potential of the control gate 128 is set to 14V. As a result, the charges retained in the floating gate 123 are punched through the oxide film 122 by F-N tunneling at the end on the upper surface side, and are discharged to the control gate 128 to erase data. In erasing this data, collective erase is possible by applying a voltage to all the memory cell transistors constantly. In the read operation, the potential of the control gate 128 is 4V, the drain region 124 is 2V, and the source region 127 is 0V. At this time, when charge is injected into the floating gate 63, since the potential of the floating gate 63 is lowered and no channel is formed below the floating gate 63, the source region 127 in the drain region 124. No current flows through the furnace. Conversely, if no charge is injected into the floating gate 63, the potential of the floating gate 63 becomes high, and a channel is formed below the floating gate 63, so that the drain region 124 is moved from the drain region 124 to the source region 127. FIG. The current flows. Thus, by detecting the current flowing out of the drain wing 124 by the sense amplifier, determination of on / off of the memory cell transistor, that is, determination of written data is made. The dummy gate 125 is electrically independent of the floating gate 123 in the same manner as the floating gate 123, and in any operation, the dummy gate 125 is in a floating state.
이상과 같은 반도체 메모리 장치에 있어서는 메모리 셀 트랜지스터의 실질적인 게이트 길이, 바꾸어 말하면, 부유 게이트(123)에서 드레인 영역(124)까지의 거리가 부유 게이트(123)과 더미 게이트(125)와의 사이의 거리만으로 결정된다. 따라서 부유 게이트(123)에 대한 제어 게이트(128)의 위치 어긋남이 발생해도 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 길이에 변화는 없고, 임계치 전압이나 부유 게이트(123)에 열 전자를 주입시킬 때의 기록 전압의 제조 편차는 발생하지 않는다. 그리고, 각 메모리 셀 트랜지스터의 드레인 영역(124)마다 알루미늄 배선을 접속할 필요가 없고, 드레인 영역(124)가 작아지기 때문에, 행 방향의 메모리 셀 트랜지스터의 배열 피치가 축소된다.In the semiconductor memory device described above, the substantial gate length of the memory cell transistor, that is, the distance from the floating gate 123 to the drain region 124 is only the distance between the floating gate 123 and the dummy gate 125. Is determined. Therefore, even if the position shift of the control gate 128 with respect to the floating gate 123 occurs, there is no change in the gate length of the memory cell transistor, and the manufacturing of the write voltage when the threshold voltage or the hot electrons are injected into the floating gate 123 is performed. No deviation occurs. Since the aluminum wiring need not be connected to each drain region 124 of each memory cell transistor, and the drain region 124 becomes smaller, the arrangement pitch of the memory cell transistors in the row direction is reduced.
제44도는 제1도에 도시하는 메모리 셀 부분의 회로도이다.FIG. 44 is a circuit diagram of the memory cell portion shown in FIG.
3행×4열 배치된 2중 게이트 구조의 메모리 셀 트랜지스터(130)은 각 게이트가 워드선(131)에 접속되고, 드레인 및 소스가 제1 및 제2비트선(132, 133)에 각각 접속된다. 실제로는 제어 게이트(128) 자체가 비트선(131)을 이루고, 열 방향으로 연속하는 드레인 영역(124) 및 소스 영역(127)이 각각 제1 및 제2비트선(132, 133)을 이룬다. 그리고, 워드선(131)이 행 선택을 행하는 X 디코더(134)에 접속되고 제1 및 제2비트선(132, 133)이 각각 열 선택을 행하는 YD 디코더(135) 및 YS 디코더(136)에 접속된다. 여기에서, YD 디코더(135)는 어드레스 데이타에 따라 제1비트선(136) 즉, 드레인 영역(124) 중 하나를 활성화시키고, YS 디코더(135)은 제1비트선(133) 즉, 소스 영역(127) 중 하나를 활성화시킨다. 이에 따라, 활성화된 드레인 영역(124)와 소스 영역(127) 사이에 배치된 열의 메모리 셀 트랜지스터가 선택된다.In a double gate structure memory cell transistor 130 having three rows by four columns, each gate is connected to a word line 131, and a drain and a source are connected to the first and second bit lines 132 and 133, respectively. do. In reality, the control gate 128 itself forms the bit line 131, and the drain region 124 and the source region 127 continuous in the column direction form the first and second bit lines 132 and 133, respectively. Then, the word line 131 is connected to the X decoder 134 which performs row selection, and the first and second bit lines 132 and 133 are respectively connected to the YD decoder 135 and YS decoder 136 which perform column selection. Connected. Here, the YD decoder 135 activates one of the first bit lines 136, that is, the drain regions 124, according to the address data, and the YS decoder 135 activates the first bit lines 133, that is, the source region. Activate one of (127). Accordingly, the memory cell transistors in the column disposed between the activated drain region 124 and the source region 127 are selected.
제45도 내지 제49도는 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하는 공정별 단면도이다.45 through 49 are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention.
[제1공정 : 제45도][Step 1: Degree 45]
P형의 반도체 기판(120) 상에 산화막(122)를 통해 다결정 실리콘층(140)을 적층하고, 이 다결정 실리콘층(140) 표면에 질화막(43)을 형성한다. 그리고, 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)를 형성하는 위치에 개구(142)를 갖는 레지스트 패턴(143)을 형성하고, 이 레지스트 패턴(143)을 마스크로 하여 질화막(141)을 에칭 제거한다. 또, 이 단계에 있어서는 주지의 선택 산화법(L0COS)에 의해 산화막(122)가 선택 산화되어 분리 영역(121)이 형성되는 것으로 한다.The polycrystalline silicon layer 140 is laminated on the P-type semiconductor substrate 120 through the oxide film 122, and the nitride film 43 is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 140. Then, a resist pattern 143 having an opening 142 is formed at a position where the floating gate 123 and the dummy gate 125 are formed, and the nitride film 141 is etched away using the resist pattern 143 as a mask. do. In this step, it is assumed that the oxide film 122 is selectively oxidized by a known selective oxidation method (L0COS) to form the isolation region 121.
[제2공정 : 제46도]Second Step: Fig. 46
부유 게이트(123)의 형성 위치에 대응하는 개구(142)를 피복하도록 새로운 레지스트 패턴(144)를 형성하고, 이 레지스트 패턴(144) 및 제1공정에서 형성된 레지스트 패턴(143)을 마스크로 하여 N형 불순물 이온 예를 들면, 인 이온(P)를 주입한다. 이것에 의해 더미 게이트(125)의 형성 위치에 대응하는 반도체 기판(120)의 표면에 N형 주입 영역(145)가 형성된다.A new resist pattern 144 is formed to cover the opening 142 corresponding to the formation position of the floating gate 123, and the resist pattern 144 and the resist pattern 143 formed in the first process are used as masks. For example, phosphorus ions P are implanted. As a result, the N-type injection region 145 is formed on the surface of the semiconductor substrate 120 corresponding to the formation position of the dummy gate 125.
[제3공정 : 제47도][3rd process: FIG. 47]
질화막(141)을 내산화 마스크로 하여 다결정 실리콘층(140)을 선택적으로 산화시킨다. 이 산화에 의하면, 질화막(141)의 개구(142)의 부분에서 다결정 실리콘층(140)의 산화가 표민축 및 다결정 실리콘층(141)의 깊은 부(深部)에 성장하여 두꺼운 산화막(146)이 헝성된다. 이에 따라, 다결정 실리콘층(140)의 막 두께가 부분적으로 얇아진다. 또, 이때의 가열 처리에 의해 N형 주입 영역(145)가 확산되어 보조 드레인 영역(124)가 형성된다.The polycrystalline silicon layer 140 is selectively oxidized using the nitride film 141 as an oxidation mask. According to this oxidation, the oxidation of the polycrystalline silicon layer 140 grows in the sharp axis and the deep portion of the polycrystalline silicon layer 141 at the portion of the opening 142 of the nitride film 141, so that the thick oxide film 146 is formed. It is done. As a result, the film thickness of the polycrystalline silicon layer 140 is partially thinned. In addition, the N-type injection region 145 is diffused by the heat treatment at this time to form the auxiliary drain region 124.
[제4공정 : 제48도][Step 4: Fig. 48]
질화막(141)을 제거하고, 또 두꺼운 산화막(146) 아래의 다결정 실리콘층(140)을 남기도록 하여 제거함으로써, 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)를 형성한다. 이에 따라 형성된 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)는 상면측의 단부가 Y자 형상을 이루고 있다.The floating gate 123 and the dummy gate 125 are formed by removing the nitride film 141 and leaving the polycrystalline silicon layer 140 under the thick oxide film 146 behind. The floating gate 123 and the dummy gate 125 thus formed have an Y-shaped end portion at the upper surface side thereof.
[제5공정 : 제49도][Step 5: Fig. 49]
부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)를 산화막(146)과 함께 열산화시키고 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)를 덮는 산화막(126)을 형성한다. 그리고, 부유 게이트(123)과 더미 게이트(125)와의 사이를 피복하는 레지스트 패턴(147)을 형성하고, 이 레지스트 패턴(147) 및 부유 게이트(123)을 마스크로 하여 부유 게이트(123) 간의 기판 영역에 N형의 불순물 이온 예를 들면, 인 이온(P)를 주입하여 소스영역(127)을 형성한다. 이 때, 각 드레인 영역(124)를 열 방향으로 연결하기 위해, 열 방향으로 이웃하는 더미 게이트(125) 간의 기판 영역(도시하지 않음)에도 N형의 불순물 이온을 주입한다. 그런데, 소스 영역(127)에 대해서는 부유 게이트(123)과 결합하여 부유 게이트(124)의 전위를 제어할 수 있도록 하기 위해, 부유 게이트(123)의 아래의 영역까지 확산할 필요가 있다. 그래서, 소스 영역(127)을 형성할 때의 인 이온의 주입 에너지를 드레인 영역(124) 형성시 보다도 높게 하여 N형의 영역이 확산하기 쉽도록 하고 있다. 또, 이상의 N형의 불순물 이온 주입은 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)를 산화하기 이전에 행하여도 좋다.The floating gate 123 and the dummy gate 125 are thermally oxidized together with the oxide film 146, and an oxide film 126 is formed to cover the floating gate 123 and the dummy gate 125. A resist pattern 147 is formed to cover the floating gate 123 and the dummy gate 125, and the substrate between the floating gate 123 using the resist pattern 147 and the floating gate 123 as a mask. The source region 127 is formed by implanting an N-type impurity ion, for example, phosphorus ion P, into the region. At this time, in order to connect the drain regions 124 in the column direction, N-type impurity ions are implanted into the substrate regions (not shown) between the dummy gates 125 adjacent to each other in the column direction. However, the source region 127 needs to diffuse to the region below the floating gate 123 in order to be coupled to the floating gate 123 so as to control the potential of the floating gate 124. Therefore, the implantation energy of phosphorus ions at the time of forming the source region 127 is made higher than at the time of forming the drain region 124 so that the N-type region is easily diffused. The above-described N-type impurity ion implantation may be performed before the floating gate 123 and the dummy gate 125 are oxidized.
그 후의 공정에서는 레지스트 패턴(147)을 제거한 후에 재차 다결정 실리콘 층을 적층하고, 이 다결정 실리콘층(140)을 부유 게이트(123) 및 더미 게이트(125)의 각행에 대응하도록 패터닝함으로써 행 방향으로 연재하는 제어 게이트(128)을 형성한다.In the subsequent step, after removing the resist pattern 147, the polycrystalline silicon layer is laminated again, and the polycrystalline silicon layer 140 is patterned to correspond to each row of the floating gate 123 and the dummy gate 125, thereby extending in the row direction. The control gate 128 is formed.
이상의 제조 방법에 의하면, 드레인 영역(124)를 형성하기 위한 불순물 이온의 주입과, 더미 게이트(125)의 형성시에 동일한 마스크가 이용되기 때문에, 드레인 영역(124)에 대한 더미 게이트(24)의 상대적 위치의 편차가 없게 된다. 또, 부유 게이트(123)과 더미 게이트(125)가 동일 공정에서 형성되기 때문에, 서로 사이의 거리가 항상 소정의 값으로 유지되어 이들 사이에서 반도체 기판(120)에 접하는 제어 게이트(128)의 길이도 항상 소정의 값으로 유지된다.According to the above manufacturing method, since the same mask is used at the time of implantation of the impurity ions for forming the drain region 124 and the formation of the dummy gate 125, the dummy gate 24 with respect to the drain region 124 is used. There is no deviation of the relative position. In addition, since the floating gate 123 and the dummy gate 125 are formed in the same process, the distance between each other is always kept at a predetermined value so that the length of the control gate 128 in contact with the semiconductor substrate 120 therebetween. Is always kept at a predetermined value.
이 실시예 5에 의하면, 2개의 메모리 셀 트랜지스터 간의 드레인 영역을 소스 영역과 동일하게 작게 할 수 있기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터의 행 방향의 배열 피치를 축소시킬 수 있다. 또, 메모리 셀 트랜지스터의 제어 게이트의 위치 어긋남에 의한 임계치 전압의 변동이 없기 때문에, 메모리 셀 트랜지스터의 미세화가 가능해지고, 메모리 셀 트랜지스터의 배열 피치의 축소와 함께 메모리 셀 용량의 증대에 유효하다.According to the fifth embodiment, since the drain region between the two memory cell transistors can be made the same as the source region, the arrangement pitch in the row direction of the memory cell transistors can be reduced. In addition, since there is no variation in the threshold voltage due to the positional shift of the control gate of the memory cell transistor, the memory cell transistor can be miniaturized, and is effective for increasing the memory cell capacity while reducing the arrangement pitch of the memory cell transistor.
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