KR100622414B1 - Semiconductor memory device, semiconductor device and methods of manufacturing them, portable electronic equipment, and ic card - Google Patents

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시바타아키히데
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

메모리 셀들을 포함하는 반도체 메모리 장치로서, 각 메모리 셀은, 반도체 기판 상에 형성된 게이트 절연체, 상기 게이트 절연체 상에 형성된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 아래에 위치한 채널형성영역, 상기 채널형성영역의 양측에 배치되고 상기 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 영역, 및 전하를 저장하는 작용을 하는 재료로 만들어지는 전하유지부와, 상기 게이트 전극과 상기 반도체 기판 모두로부터 전하저장부를 격리함으로써 저장된 전하가 소산되는 것을 방지하는 작용을 하는 소산방지 유전체를 각각 포함하고, 상기 게이트 전극의 양측에 각각 위치하는 메모리 기능체를 포함하고, 서로 대향하는 게이트 전극의 측벽과 전하유지부측 사이의 거리(T2)가 전하유지부의 바닥과 기판 표면 사이의 거리(T1)와 다르도록 구성된 반도체 메모리 장치.10. A semiconductor memory device comprising memory cells, each memory cell comprising: a gate insulator formed on a semiconductor substrate, a gate electrode formed on the gate insulator, a channel forming region located below the gate electrode, and disposed at both sides of the channel forming region And a pair of source / drain regions having a conductivity type opposite to that of the channel forming region, and a charge holding portion made of a material for storing charge, and a charge storing portion from both the gate electrode and the semiconductor substrate. And a dissipation preventing dielectric, each of which has a function of preventing dissipation of stored charges, and a memory functional body located on both sides of the gate electrode, respectively, the distance between the sidewalls of the gate electrodes facing each other and the charge holding portion side. So that T2 is different from the distance T1 between the bottom of the charge holding portion and the substrate surface. It generated a semiconductor memory device.

Description

반도체 메모리 장치, 반도체 장치 및 그것들의 제조방법, 휴대전자기기, 및 IC카드{SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE, SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURING THEM, PORTABLE ELECTRONIC EQUIPMENT, AND IC CARD}Semiconductor memory device, semiconductor device and manufacturing method thereof, portable electronic device, and IC card {SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE, SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURING THEM, PORTABLE ELECTRONIC EQUIPMENT, AND IC CARD}

도 1a∼도 1c는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;1A to 1C are schematic cross-sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention;

도 2a∼도 2d는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조공정을 나타내는 개략 단면도;2A to 2D are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention;

도 3a∼도 3b는 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;3A to 3B are schematic cross-sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention;

도 4a∼도 4d는 본 발명의 제4실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;4A to 4D are schematic cross-sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;5 is a schematic cross-sectional view showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention;

도 6a∼도 6b는 본 발명의 제6실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;6A to 6B are schematic cross-sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the sixth embodiment of the present invention;

도 7a∼도 7d는 본 발명의 제7실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;7A to 7D are schematic cross-sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the seventh embodiment of the present invention;

도 8a∼도 8c는 본 발명의 제8실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조공정을 나타내는 개략 단면도;8A to 8C are schematic cross sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the eighth embodiment of the present invention;

도 9d∼도 9e는 본 발명의 제8실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 후속제조공정을 나타내는 개략 단면도;9D to 9E are schematic cross sectional views showing a subsequent manufacturing process of a semiconductor memory device according to the eighth embodiment of the present invention;

도 10a∼도 10i는 본 발명의 제9실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 전하저장영역의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;10A to 10I are schematic cross-sectional views showing the structural appearance of the charge storage region of the semiconductor memory device according to the ninth embodiment of the present invention;

도 11a∼도 11d는 본 발명의 제10실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조를 나타내는 개략 단면도;11A to 11D are schematic sectional views showing the structure of a semiconductor memory device according to the tenth embodiment of the present invention;

도 12a∼도 12d는 본 발명의 제11실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조공정을 나타내는 개략 단면도;12A to 12D are schematic sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the eleventh embodiment of the present invention;

도 13은 본 발명의 제11실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조를 나타내는 개략 단면도;13 is a schematic sectional view showing a structure of a semiconductor memory device according to the eleventh embodiment of the present invention;

도 14a∼도 14c는 본 발명의 제12실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조공정을 나타내는 개략 단면도;14A to 14C are schematic sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the twelfth embodiment of the present invention;

도 15a∼도 15c는 본 발명의 제13실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조공정을 나타내는 개략 단면도;15A to 15C are schematic sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the thirteenth embodiment of the present invention;

도 16a∼도 16d는 본 발명의 제14실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조공정을 나타내는 개략 단면도;16A to 16D are schematic sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the fourteenth embodiment of the present invention;

도 17a∼도 17b는 본 발명의 제15실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;17A to 17B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the fifteenth embodiment of the present invention;

도 18a∼도 18b는 본 발명의 제15실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;18A to 18B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the fifteenth embodiment of the present invention;

도 19a∼도 19b는 본 발명의 제15실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;19A to 19B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the fifteenth embodiment of the present invention;

도 20a∼도 20b는 본 발명의 제15실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;20A to 20B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to a fifteenth embodiment of the present invention;

도 21a∼도 21b는 본 발명의 제16실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;21A to 21B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the sixteenth embodiment of the present invention;

도 22a∼도 22b는 본 발명의 제17실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;22A to 22B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the seventeenth embodiment of the present invention;

도 23a∼도 23b는 본 발명의 제18실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;23A to 23B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the eighteenth embodiment of the present invention;

도 24a∼도 24b는 본 발명의 제19실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;24A to 24B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the nineteenth embodiment of the present invention;

도 25a∼도 25b는 본 발명의 제 20실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;25A to 25B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to a twentieth embodiment of the present invention;

도 26a∼도 26b는 본 발명의 제 21실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도;26A to 26B are schematic sectional views showing the structural appearance of a semiconductor memory device according to the twenty-first embodiment of the present invention;

도 27a∼도 27b는 본 발명의 제8실시예에 따른 반도체 장치의 제조공정을 나타내는 개략 단면도;27A to 27B are schematic sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention;

도 28a∼도 28b는 본 발명의 제2실시예에 따른 분리된 전하축적영역을 나타내는 수평 단면도;28A to 28B are horizontal sectional views showing separate charge accumulation regions according to the second embodiment of the present invention;

도 29a∼도 29b는 본 발명의 메모리 장치와, MPU, 캐시 SRAM 등의 주변회로를 구비하고 있는 반도체 메모리 장치의 구조를 나타내는 도면;29A to 29B show a structure of a semiconductor memory device including a memory device of the present invention and peripheral circuits such as an MPU and a cache SRAM;

도 30a∼도 30B본 발명의 제22실시예의 IC카드를 나타내는 개략 블록도;30A to 30B are schematic block diagrams showing an IC card of a twenty-second embodiment of the present invention;

도 31은 본 발명의 제23실시예에 따른 휴대전자기기를 나타내는 개략 블록도; 및31 is a schematic block diagram showing a portable electronic device according to a twenty-third embodiment of the present invention; And

도 32는 종래의 반도체 메모리 장치의 구조적 외형을 나타내는 개략 단면도이다.32 is a schematic cross-sectional view showing the structural appearance of a conventional semiconductor memory device.

본 출원은 2003년 5월 20일 출원된 일본특허출원 제2003-142120호 및 2003년 5월 19일 출원된 일본특허출원 제2003-141031호의 우선권을 주장하며, 전체 개시 내용이 참조로서 포함되어 있다.This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2003-142120 filed May 20, 2003 and Japanese Patent Application No. 2003-141031 filed May 19, 2003, the entire disclosure of which is incorporated by reference. .

본 발명은 반도체 메모리 장치, 반도체 장치 및 그것들의 제조방법, 휴대전자기기, 및 IC카드에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 반도체 메모리 장치 및 그 제조방법에 적합하게 이용할 수 있는 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, a semiconductor device and a method of manufacturing the same, a portable electronic device, and an IC card. More specifically, the semiconductor memory device can be suitably used for an electrically erasable and programmable semiconductor memory device and a method of manufacturing the same.

전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 메모리 소자의 예로는 플래시 메모리가 있다. 일반적인 플래시 메모리의 소자의 구조적인 단면도가 도 32에 도시되어 있 다. 상기 소자는, 폴리실리콘으로 만들어진 부동게이트(906)가 제1산화막(904)을 통해 반도체 기판(901)위에 배치되고, 폴리실리콘으로 만들어진 제어게이트(907)가 제2산화막(905)을 통해 반도체 기판(901) 위에 배치되며, 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(902, 903)이 반도체 기판(901)의 표면에 배치된 구조를 가진다. 제어게이트(907)는 플래시 메모리에서 전계효과 트랜지스터(FET)의 게이트 전극으로서 기능한다. 또한, 제어게이트(907)와 반도체 기판(901) 사이에는 제1산화막(904), 부동게이트(906), 및 제2산화막(905)이 개재되어 있다. 즉, 플래시 메모리는, FET의 게이트 산화막 부분에 메모리막(부동게이트)을 배치함으로써, 메모리막에 저장된 전하량에 따라 FET의 임계전압을 변화시키는 기능을 수행하는 메모리이다(예를 들면, 가부시키가이샤 사이언스 포럼(Kabushiki kaisha Science Forum)에 의해 1993년 8월 15일에 출판되고 후지오 마스오카(Fujio Masuoka)에 의해 편집된 "Handbook of Flash Memory Technology"의 p55∼58 참조).An example of an electrically erasable and programmable memory device is a flash memory. A structural cross-sectional view of a device of a general flash memory is shown in FIG. In the device, a floating gate 906 made of polysilicon is disposed on the semiconductor substrate 901 through the first oxide film 904, and a control gate 907 made of polysilicon is semiconductor through the second oxide film 905. It is disposed on the substrate 901 and has a structure in which a pair of source / drain diffusion regions 902 and 903 are disposed on the surface of the semiconductor substrate 901. The control gate 907 functions as a gate electrode of the field effect transistor (FET) in the flash memory. A first oxide film 904, a floating gate 906, and a second oxide film 905 are interposed between the control gate 907 and the semiconductor substrate 901. That is, a flash memory is a memory that performs a function of changing a threshold voltage of a FET in accordance with the amount of charge stored in the memory film by disposing a memory film (floating gate) in the gate oxide film portion of the FET (for example, See p55-58 of "Handbook of Flash Memory Technology" published August 15, 1993 by the Kabushiki kaisha Science Forum and edited by Fujio Masuoka.

상기 구조의 플래시 메모리에는 소위 "과소거(overerase)"라는 문제가 있다. 보다 상세하게는, 플래시 메모리의 소거동작은 부동게이트에 저장된 전자를 추출하거나 또는 부동게이트에 정공(hole)을 주입함으로써 플래시 메모리에서의 FET의 임계전압을 낮추는 것이다. 그러나, 소거동작이 과도하게 수행되기 때문에 FET의 게이트 전극에 어떠한 전압도 인가되지 않고, 게이트 전극(즉, 제어게이트) 아래에 위치하는 부동게이트에 저장된 전하의 영향 하에서 FET가 ON상태로 되어, 소스/드레인 영역을 통해 전류가 흐른다. 이 현상은 FET로서의 게이트 전극인 제어게이트와, 메모리로서의 메모리막인 부동게이트가 수직으로 적층되어 있다는 플래시 메모 리의 구조적인 특징에 기인하므로, 제어게이트에 어떠한 전압도 인가하지 않고, 부동게이트에 저장된 전하에 의해서만 FET가 ON상태로 된다. 이는 비선택된 메모리 셀로부터의 누설전류에 기인한다. 따라서, 선택된 메모리 셀로부터 판독되는 전류가 누설전류때문에 잘못 판독되는 판독불량이 발생한다.The flash memory of the above structure has a problem of so-called "overerase". More specifically, the erase operation of the flash memory lowers the threshold voltage of the FET in the flash memory by extracting electrons stored in the floating gate or injecting holes into the floating gate. However, since the erase operation is excessively performed, no voltage is applied to the gate electrode of the FET, and the FET is turned ON under the influence of the charge stored in the floating gate located under the gate electrode (i.e., the control gate). Current flows through the / drain region. This phenomenon is due to the structural characteristics of the flash memory that the control gate, which is a gate electrode as a FET, and the floating gate, which is a memory film as a memory, are stacked vertically, so that the charge stored in the floating gate without applying any voltage to the control gate. Only by turning on the FET. This is due to leakage current from unselected memory cells. Thus, a poor readout occurs in which the current read from the selected memory cell is incorrectly read due to the leakage current.

본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로서, 과소거 및 그에 관한 판독불량이 개선된 반도체 메모리 장치, 반도체 장치 및 그것들의 제조방법, 휴대전자기기, 및 IC카드를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor memory device, a semiconductor device and a method of manufacturing the same, a portable electronic device, and an IC card, which have been over-erased and their read defects improved.

본 발명의 실시예는, 메모리 셀들을 포함하는 반도체 메모리 장치로서, 각 메모리 셀은,An embodiment of the present invention is a semiconductor memory device including memory cells, each memory cell,

반도체 기판 상에 형성된 게이트 절연체;A gate insulator formed on the semiconductor substrate;

상기 게이트 절연체 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 아래에 위치한 채널형성영역; 상기 채널형성영역의 양측에 배치되고 상기 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 영역; 및A gate electrode formed on the gate insulator; A channel formation region under the gate electrode; A pair of source / drain regions disposed on both sides of the channel forming region and having a conductivity type opposite to that of the channel forming region; And

전하를 저장하는 작용을 하는 재료로 만들어지는 전하유지부와, 상기 게이트 전극과 상기 반도체 기판 모두로부터 전하저장부를 격리함으로써 저장된 전하가 소산되는 것을 방지하는 작용을 하는 소산방지 유전체를 각각 포함하고, 상기 게이트 전극의 양측에 각각 위치하는 메모리 기능체를 포함하고, 서로 대향하는 게이트 전극의 측벽과 전하유지부측 사이의 거리(T2)가 전하유지부의 바닥과 기판 표면 사이의 거리(T1)와 다르도록 구성된 반도체 메모리 장치를 제공한다. A charge holding part made of a material which functions to store electric charges, and a dissipation preventing dielectric which functions to prevent dissipation of stored charges by isolating charge storage parts from both the gate electrode and the semiconductor substrate, and Memory functions located on both sides of the gate electrode, and configured such that the distance T2 between the sidewalls of the gate electrodes facing each other and the charge holding portion side is different from the distance T1 between the bottom of the charge holding portion and the substrate surface; Provided is a semiconductor memory device.                         

본 발명의 실시예의 반도체 메모리 장치에 따르면, 전하유지부가 전계효과 트랜지스터의 게이트 절연체상이 아니라 게이트 전극의 양측에 각각 위치하므로, 과소거 및 그에 관한 판독불량의 문제점이 해소된다.According to the semiconductor memory device of the embodiment of the present invention, since the charge holding portions are respectively located on both sides of the gate electrode rather than on the gate insulator of the field effect transistor, the problem of over-erasing and reading failure thereof is eliminated.

또한, 메모리 기능체의 전하유지부로부터의 전하의 소산을 억제할 수 있는 소산방지 절연막이 존재하므로, 전하 유지시간이 향상된다.In addition, since a dissipation preventing insulating film capable of suppressing dissipation of charge from the charge holding portion of the memory functional body exists, the charge holding time is improved.

상기 거리(T2)는 상기 거리(T1)와 다르게 만들어져, 예를 들면, 거리(T1)가 거리(T2)보다 짧게 만들어지면, 반도체 기판으로부터 주입된 전하가 메모리 기능체를 통과하여 게이트 전극으로 가는 것이 억제될 수 있고, 반대로, 거리(T1)가 거리(T2)보다 길게 만들어지면, 게이트 전극으로부터 주입된 전하가 메모리 기능체를 통과하여 반도체 기판으로 가는 것이 억제될 수 있다. 그러므로, 전하 주입효율이 높고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치를 얻을 수 있다.The distance T2 is made different from the distance T1, for example, if the distance T1 is made shorter than the distance T2, the charge injected from the semiconductor substrate passes through the memory functional body to the gate electrode. On the contrary, if the distance T1 is made longer than the distance T2, the charge injected from the gate electrode passing through the memory functional body to the semiconductor substrate can be suppressed. Therefore, a semiconductor memory device having a high charge injection efficiency and a high write / erase speed can be obtained.

본 발명의 일실시예의 반도체 메모리 장치는, 반도체 기판, 상기 반도체 기판상에 형성되는 게이트 절연체, 상기 게이트 절연체상에 형성되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 아래에 배치되는 채널형성영역, 상기 채널형성영역의 양측에 배치되고 상기 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 확산 영역, 및 상기 게이트 전극의 양측상에 배치되고 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어지는 전하유지부와, 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체를 각각 포함하는 메모리 기능체를 주로 포함하고, 게이트 전극의 측벽과 그 측벽에 대향하는 전하유지부 사이의 거리(T2)가 반도체 기판측에 위치하는 전하유지부의 바닥과 반도체 기판의 전면(front surface) 사이의 거리(T1)가 다른 반도체 메모리 소자를 포함한다.A semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a gate insulator formed on the semiconductor substrate, a gate electrode formed on the gate insulator, a channel forming region disposed below the gate electrode, and a channel forming region. A pair of source / drain diffusion regions disposed on both sides and having a conductivity type opposite to that of the channel forming region, and a charge holding portion made of a material disposed on both sides of the gate electrode and having a function of storing charge; Mainly comprising memory functional bodies each including a dissipation preventing dielectric having a function of preventing dissipation of stored charges, wherein a distance T2 between the sidewall of the gate electrode and the charge holding portion opposite the sidewall is located on the semiconductor substrate side A semiconductor memory device having a different distance T1 between the bottom of the charge holding portion and the front surface of the semiconductor substrate. The.

여기서 사용된 "소스/드레인 영역"이라 함은 소스 영역 또는 드레인 영역 중 어느 하나로서 기능할 수도 있는 확산영역을 말한다. 이들 소스/드레인 영역은 때때로 "소스 영역" 또는 "드레인 영역 중 어느 하나로 개별적으로 칭해질 수도 있지만, 어느 한 영역은 회로의 구성에 따라 소스 또는 드레인이 될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.As used herein, the "source / drain region" refers to a diffusion region that may function as either a source region or a drain region. These source / drain regions may sometimes be referred to individually as either "source regions" or "drain regions", but it should be understood that either region may be a source or a drain, depending on the configuration of the circuit.

본 발명의 일실시예의 반도체 메모리 장치는 기본적으로 MOS회로를 사용하고, MOS회로를 포함하는 모든 회로들이 단일 반도체 기판상에 장착되어 있는 것이 바람직하다.The semiconductor memory device of one embodiment of the present invention basically uses a MOS circuit, and all circuits including the MOS circuit are preferably mounted on a single semiconductor substrate.

본 발명의 일실시예의 반도체 메모리 장치에 따른 반도체 메모리 소자에 있어서, 거리(T2)는 기판으로부터 더 멀리 측정될 수록 증가할 수도 있다.In the semiconductor memory device according to the semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, the distance T2 may increase as it is measured further from the substrate.

상기 태양에 있어서, 전하유지부는 그 상부가 그 하부보다 게이트 전극으로부터 더 멀어지도록 형성되어, 전하유지부의 상부내에 불필요한 전하가 주입되는 것이 억제되고, 불필요한 전하의 소산도 억제된다. 예를 들면, 소거모드에서 발생하는 바와 같은 게이트 전극으로부터의 전자 주입을 강하게 억제할 수 있다. 또한, 하부는 상부만큼 멀어지지 않기 때문에, 유지될 전하가 채널형성영역으로부터 불필요하게 간격을 두지 않고 형성된다. 상기한 바로 인해, 기록/소거모드에서 판독된 전류들 간의 차이를 감소시키지 않고 불필요한 전하의 주입과 소산을 억제할 수 있다.In the above aspect, the charge holding portion is formed so that its upper portion is farther from the gate electrode than the lower portion thereof, so that unnecessary charges are injected into the upper portion of the charge holding portion, and dissipation of unnecessary charges is also suppressed. For example, electron injection from the gate electrode as occurring in the erase mode can be strongly suppressed. In addition, since the lower portion does not go as far as the upper portion, the charge to be retained is formed without unnecessary space from the channel forming region. Due to the above, it is possible to suppress the injection and dissipation of unnecessary charges without reducing the difference between the currents read in the write / erase mode.

반도체 메모리 소자에 있어서, 거리(T2)는 거리(T1)보다 길 수도 있다.In the semiconductor memory device, the distance T2 may be longer than the distance T1.

상기 태양에 있어서, 거리(T1)는 거리(T2)에 대해 더 짧게 만들어지기 때문에, 소거모드에서 게이트 전극으로부터의 전자주입이 억제될 수 있고, 소거불량이 억제된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In this aspect, since the distance T1 is made shorter with respect to the distance T2, the electron injection from the gate electrode in the erase mode can be suppressed, and the semiconductor memory device in which the erase failure is suppressed can be provided. .

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 전하유지부와 게이트 전극 사이에 산질화막(oxynitride film)이 형성될 수도 잇다.Further, in an embodiment of the semiconductor memory device, an oxynitride film may be formed between the charge holding unit and the gate electrode.

상기 태양에 있어서, 소거모드에서 게이트 전극으로부터의 전자주입이 더욱 현저하게 억제될 수 있기 때문에, 소거 불량이 억제된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In the above aspect, since the electron injection from the gate electrode in the erase mode can be suppressed more remarkably, a semiconductor memory device in which erase failure is suppressed can be provided.

또 다르게는, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 전하유지부와 게이트 전극 사이에 퇴적절연막(deposited insulating film)이 형성될 수도 있다.Alternatively, in one embodiment of the semiconductor memory device, a deposited insulating film may be formed between the charge holding unit and the gate electrode.

상기 태양에 있어서, 전하유지부와 게이트 전극 사이에 균일도가 양호한 퇴적절연체가 두꺼운 막으로 형성될 수 있고, 어스퍼리티(asperity), 즉, 게이트 전극상에 나타나는 요철(ruggedness)에 기인하는 열화의 문제점도 억제되어, 소거모드에서 게이트 전극으로부터의 전자 주입이 더욱 현저하게 억제될 수 있고, 소거불량이 억제된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In the above aspect, a deposition insulator having good uniformity can be formed between the charge holding portion and the gate electrode in a thick film, and deterioration due to aperity, i.e., ruggedness appearing on the gate electrode, is obtained. The problem is also suppressed, and the electron injection from the gate electrode in the erase mode can be suppressed more remarkably, and a semiconductor memory device in which the erase failure is suppressed can be provided.

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 퇴적절연체와 반도체 기판 사이에는 1㎚∼10㎚ 두께의 열절연체가 배치될 수도 있다.In an embodiment of the semiconductor memory device, a thermal insulator having a thickness of 1 nm to 10 nm may be disposed between the deposition insulator and the semiconductor substrate.

상기 태양에 있어서, 실질적으로 균일한 열처리에 의해 형성된 절연막이고 두께가 1㎚∼10㎚인 열절연체가 퇴적절연체와 반도체 기판 사이에 배치된다. 그러 므로, 열절연체와 반도체 기판 사이의 계면의 형상이 양호하고, 그 계면을 통해 흐르는 전류의 이동성(mobility) 저하가 억제될 수 있으며, 큰 구동전류가 얻어져, 판독속도가 더욱 향상된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 또한, 열절연체의 막두께가 1㎚이상이기 때문에, 계면특성이 만족스럽게 향상될 수 있고, 막두께가 10㎚이하이기 때문에, 어스퍼리티에 기인하는 열화의 발생이 억제될 수 있다.In the above aspect, a thermal insulator formed by substantially uniform heat treatment and having a thickness of 1 nm to 10 nm is disposed between the stacked insulator and the semiconductor substrate. Therefore, the shape of the interface between the thermal insulator and the semiconductor substrate is good, the decrease in mobility of the current flowing through the interface can be suppressed, a large driving current is obtained, and the read speed is further improved. May be provided. In addition, since the film thickness of the thermal insulator is 1 nm or more, the interface characteristics can be satisfactorily improved, and since the film thickness is 10 nm or less, the occurrence of deterioration due to the earthiness can be suppressed.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 게이트 전극은 기판과 다른 조성의 재료로 만들어질 수도 있고, 거리(T2)는 거리(T1)와 다를 수도 있다.In an embodiment of the semiconductor memory device, the gate electrode may be made of a material having a composition different from that of the substrate, and the distance T2 may be different from the distance T1.

게이트 전극이 기판과 다른 조성의 재료로 형성되면, 거리(T2)는 거리(T1), 즉, 게이트 전극 측벽이 반도체 기판상에 형성된 소산방지 절연막의 두께와 크게 다르도록 만들어질 수 있고, 전하주입 효율이 보다 높고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.When the gate electrode is formed of a material having a composition different from that of the substrate, the distance T2 can be made such that the distance T1, that is, the gate electrode sidewall is significantly different from the thickness of the anti-dissipation insulating film formed on the semiconductor substrate, A semiconductor memory device having higher efficiency and a faster write / erase speed can be provided.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 메모리 기능체의 전하유지부가 실리콘으로 만들어진 게이트 전극 및 기판 양쪽으로부터 소산방지 유전체에 의해 격리되어 있고, 메모리 기능체와 면하는 기판의 영역의 불순물 농도가 메모리 기능체와 면하는 게이트 전극의 영역의 불순물 농도와 다르며, 거리(T2)가 거리(T1)와 다를 수도 있다.In one embodiment of the semiconductor memory device, the charge holding portion of the memory functional body is isolated from both the gate electrode made of silicon and the substrate by a dissipation preventing dielectric, and the impurity concentration of the region of the substrate facing the memory functional body is controlled by the memory function. It is different from the impurity concentration in the region of the gate electrode facing the sieve, and the distance T2 may be different from the distance T1.

여기서, "실리콘으로 만들어진다"는 표현은 보다 상세하게는 "주요 원재료가 실리콘인 물질로 만들어진다"는 것을 의미한다. 구체적으로, 주재료는 단결정 실리콘, 폴리실리콘 또는 비결정질 실리콘이고, 불순물이 함유될 수도 있다.Here, the expression "made of silicon" means more specifically "the main raw material is made of a material of silicon". Specifically, the main material is monocrystalline silicon, polysilicon or amorphous silicon, and may contain impurities.

상기 태양에 있어서, 반도체 기판과 게이트 전극은 현재 반도체 장치의 재료 로서 흔히 사용되는 실리콘으로 형성될 수 있기 때문에, 일반적인 반도체 제조공정과 친화성이 높은 반도체 공정이 구축될 수 있고, 제조비용이 낮은 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In the above aspect, since the semiconductor substrate and the gate electrode can be formed of silicon which is commonly used as a material of the current semiconductor device, a semiconductor process having high affinity with a general semiconductor manufacturing process can be constructed, and a semiconductor having low manufacturing cost A memory device may be provided.

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 게이트 전극은 1 ×1020-3이상의 불순물 농도를 가질 수도 있고, 기판은 게이트 전극보다 옅은 불순물 농도를 가질 수도 있다. 상기 태양에 있어서, 실리콘으로 만들어진 게이트 전극과 반도체 기판 중 어느 한쪽에 대해, 다른 한쪽의 불순물 농도가 옅고, 소산방지 유전체의 막이 얇아진다. 또한, 높은 쪽의 불순물 농도가 1 ×1020-3이상이기 때문에, 불순물강화 산화(impurity-enhanced oxidation)의 효과가 현저하게 나타나고, 그로인해 대응하는 영역상의 막두께의 차이가 현저해진다. 따라서, 전하주입 효율이 현저하게 양호하고 기록/소거속도가 현저하게 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, in an embodiment of the semiconductor memory device, the gate electrode may have an impurity concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more, and the substrate may have a lighter impurity concentration than the gate electrode. In the above aspect, the impurity concentration of the other is lighter and the film of the anti-dissipating dielectric becomes thinner for either the gate electrode made of silicon or the semiconductor substrate. In addition, since the higher impurity concentration is 1 × 10 20 cm −3 or more, the effect of impurity-enhanced oxidation is remarkable, whereby the difference in the film thickness on the corresponding region becomes remarkable. Thus, a semiconductor memory device with remarkably good charge injection efficiency and remarkably fast write / erase speed can be provided.

그러나, 실리콘에 함유될 수 있는 불순물의 농도는 한계가 있기 때문에, 최대 1021-3의 자리수이다. 또한, 일반적인 반도체 기판의 불순물 농도는 1015 -3자리수이기 때문에, 최소한 1015-3자리수인 것이 바람직하다.However, since the concentration of impurities that can be contained in silicon is limited, the maximum number of digits is 10 21 cm -3 . In addition, since the impurity concentration of a general semiconductor substrate is 10 15 cm -3 digits, it is preferable that it is at least 10 15 cm -3 digits.

또 다르게는, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 반도체 메모리 소자의 게이트 전극의 불순물 농도는 1 ×1020-3이상이고 반도체 기판의 불순물 농도는 게이트 전극의 불순물 농도보다 옅을 수도 있다.Alternatively, in an embodiment of the semiconductor memory device, the impurity concentration of the gate electrode of the semiconductor memory device may be 1 × 10 20 cm −3 or more and the impurity concentration of the semiconductor substrate may be lighter than the impurity concentration of the gate electrode.

상기 태양에 있어서, 실리콘으로 만들어진 게이트 전극의 불순물 농도가 반도체 기판의 불순물 농도보다 짙고, 게이트 전극 측벽에서 절연막이 두꺼워진다.In this aspect, the impurity concentration of the gate electrode made of silicon is higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate, and the insulating film is thickened on the sidewall of the gate electrode.

또한, 게이트 전극의 불순물 농도가 1 ×1020-3이상이기 때문에, 불순물 강화 산화의 효과가 현저하게 나타나 게이트 전극상의 막이 두꺼워져, 막두께의 차이가 뚜렷해진다. 따라서, 전하주입 효율이 현저하게 양호하고 기록/소거속도가 현저하게 빠른 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다.In addition, since the impurity concentration of the gate electrode is 1 × 10 20 cm −3 or more, the effect of impurity strengthening oxidation is remarkable, and the film on the gate electrode becomes thick, and the difference in film thickness becomes apparent. Therefore, it is possible to provide a semiconductor memory device with a remarkably good charge injection efficiency and a remarkably fast write / erase speed.

그러나, 실리콘에 함유될 수 있는 불순물 농도는 한계가 있기 때문에, 최대 1021-3자리수이다. 또한, 일반적인 반도체 기판의 불순물 농도는 1015-3이기 때문에 최소 1015-3자리수인 것이 바람직하다.However, since the impurity concentration that can be contained in silicon is limited, it is at most 10 21 cm -3 digits. In addition, since the impurity concentration of a general semiconductor substrate is 10 15 cm <-3> , it is preferable that it is at least 10 15 cm <-3> digits.

또 다르게는, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 게이트 절연체의 적어도 일부와 메모리 기능체의 적어도 일부는 각각 산화막으로 만들어질 수도 있고, 게이트 절연체는 메모리 기능체 반대측의 게이트 전극의 측벽으로부터 메모리 기능체를 통해 메모리 기능체의 아래에 위치한 기판의 표면까지 연장되는 경로의 등가산화막 두께보다 얇은 등가 산화막 두께를 가질 수도 있다. 여기서, "등가 산화막 두께"는 절연막의 두께에 절연막의 유전율(dielectric constant)에 대한 산화막의 유전율의 비를 곱함으로써 얻어지는 것이다. 절연막이 몇몇 유전체 층으로 이루어지고 그 층들 중 하나가 산화막이 아닌, 예를 들면, 질화막인 경우, 질화막의 등가 두께는 산화막 등가 두께를 결정하는 데에 계산된다.Alternatively, in one embodiment of the semiconductor memory device, at least a portion of the gate insulator and at least a portion of the memory functional body may each be made of an oxide film, and the gate insulator may function from the sidewall of the gate electrode opposite the memory functional body. It may have an equivalent oxide thickness that is thinner than the equivalent oxide thickness of the path extending through the sieve to the surface of the substrate located below the memory functional body. Here, the "equivalent oxide film thickness" is obtained by multiplying the thickness of the insulating film by the ratio of the dielectric constant of the oxide film to the dielectric constant of the insulating film. If the insulating film is composed of several dielectric layers and one of the layers is not an oxide film, for example, a nitride film, the equivalent thickness of the nitride film is calculated to determine the oxide film equivalent thickness.

상기 구조는 게이트 전극과 게이트 전극 아래의 기판 사이에 전압이 인가되 었을 때, 게이트 전극으로부터 게이트 절연체를 거쳐 기판까지 연장하는 경로에서의 전기장의 강도가, 메모리 기능체 반대측의 게이트 전극의 측벽으로부터 메모리 기능체를 통해 메모리 기능체 아래에 위치하는 기판의 표면까지 연장하는 경로의 전기장의 강도보다 작다는 것을 의미한다.The structure is such that, when a voltage is applied between the gate electrode and the substrate under the gate electrode, the strength of the electric field in the path extending from the gate electrode to the substrate through the gate insulator is such that the memory from the sidewall of the gate electrode opposite the memory function It means less than the strength of the electric field of the path extending through the functional body to the surface of the substrate located below the memory functional body.

상기 태양에 있어서, 게이트 절연체의 등가 산화막 두께는 메모리 기능체 반대측의 게이트 전극의 측벽으로부터 메모리 기능체를 통해 반도체 기판까지 연장하는 경로의 등가 산화막 두께보다 얇기 때문에, 예를 들면, 게이트 절연체를 MOSFET의 게이트 절연체로서 사용한 경우의 임계전압을 낮게 설정할 수 있고, 판독전압이 낮은 저전압 구동이 실현될 수 있다. 따라서, 소비전력이 낮은 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다.In the above aspect, since the equivalent oxide film thickness of the gate insulator is thinner than the equivalent oxide film thickness of the path extending from the sidewall of the gate electrode opposite the memory functional body to the semiconductor substrate through the memory functional material, for example, The threshold voltage when used as a gate insulator can be set low, and low voltage driving with a low read voltage can be realized. Accordingly, a semiconductor memory device having low power consumption can be provided.

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 게이트 전극의 양측상에 각각 위치하는 전하유지부는 전하를 독립적으로 저장하도록 채택될 수도 있다.In addition, in one embodiment of the semiconductor memory device, the charge holding portions respectively located on both sides of the gate electrode may be adopted to store the charge independently.

상기 태양에 있어서, 2개의 전하유지부에 서로 독립적으로 전하를 유지할 수 있어서, 메모리 셀당 4가의 정보를 저장할 수 있고, 대용량화된 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다.In the above aspect, the charges can be held independently of each other in the two charge holding sections, whereby tetravalent information can be stored per memory cell, and a large capacity semiconductor memory device can be provided.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 게이트 절연체의 적어도 일부와 메모리 기능체의 적어도 일부는 각각 산화막으로 만들어질 수도 있고, 게이트 절연체는 메모리 기능체 반대측의 게이트 전극의 측벽으로부터 메모리 기능체를 통해 메모리 기능체 아래에 위치하는 기판의 표면까지 연장하는 경로의 등가산화막 두께보다 두꺼운 등가 산화막 두께를 가질 수도 있다.In one embodiment of a semiconductor memory device, at least a portion of the gate insulator and at least a portion of the memory functional body may each be made of an oxide film, the gate insulator being memory through the memory functional body from the sidewall of the gate electrode opposite the memory functional body. It may have an equivalent oxide film thickness that is thicker than the equivalent oxide film thickness of the path extending to the surface of the substrate located below the functional body.

상기 태양에 있어서, 예를 들면, 게이트 전극과 소스/드레인 확산영역상에 각각 10볼트와 0볼트의 전위를 인가함으로써 정보가 기록될 수 있고, 게이트 전극과 소스/드레인 확산영역상에 각각 -10볼트와 0볼트의 전위를 인가함으로써 정보가 소거될 수 있으며, 한쪽의 소스/드레인 확산영역과 다른 쪽의 소스/드레인 확산영역의 전위가 같기 때문에, 드레인 전류가 흐르지 않는다. 또한, 게이트 절연체는 두껍고 게이트 절연체를 통과하는 누설전류가 억제된다. 그러므로, 소비전력이 낮아진 반도체 메모리 장치가 제공된다. 또한, 핫캐리어(hot carrier)가 발생되지 않고, 게이트 절연체내에 어떠한 전하도 주입되지 않기 때문에, 게이트 절연체내로의 전하의 주입으로 인한 임계전압의 변동이 억제되고, 신뢰성이 높은 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다.In this aspect, information can be recorded, for example, by applying potentials of 10 volts and 0 volts on the gate electrode and the source / drain diffusion regions, respectively, and -10 on the gate electrode and the source / drain diffusion regions, respectively. Information can be erased by applying a potential of volts and zero volts, and since the potentials of one source / drain diffusion region and the other source / drain diffusion region are the same, no drain current flows. In addition, the gate insulator is thick and the leakage current passing through the gate insulator is suppressed. Therefore, a semiconductor memory device having low power consumption is provided. In addition, since no hot carrier is generated and no charge is injected into the gate insulator, fluctuation in threshold voltage due to injection of charge into the gate insulator is suppressed, thereby providing a highly reliable semiconductor memory device. Can be.

또한, 반도체 메모리 소자에 있어서, 소스/드레인 영역의 적어도 일부가 게이트 전극의 아래에 배치될 수도 있다.In the semiconductor memory device, at least a portion of the source / drain region may be disposed under the gate electrode.

상기 태양의 일실시예에 있어서, 소스/드레인 영역의 적어도 일부가 게이트 전극의 아래에 배치될 수도 있기 때문에, 반도체 메모리 소자는 일반적인 전계효과 트랜지스터와 동일한 구조를 가지기 때문에, 그 제조공정이 지금까지의 실적이 있는 일반적인 전계효과 트랜지스터 공정으로 이루어질 수 있고, 제조비용이 낮은 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다.In one embodiment of the above aspect, since at least a portion of the source / drain regions may be disposed under the gate electrode, the semiconductor memory device has the same structure as a general field effect transistor, so that the manufacturing process of the It is possible to provide a semiconductor memory device with low manufacturing costs, which can be achieved by a general field effect transistor process having a track record.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 전하유지부의 최상부 위치는 게이트 전극의 최상부 위치보다 낮을 수도 있다.In one embodiment of the semiconductor memory device, the top position of the charge holding portion may be lower than the top position of the gate electrode.

상기 태양에 있어서, 전하유지부는 채널 부근에만 배치될 수 있다. 따라서, 기록에 의해 주입되는 전자는 채널의 부근내에 한정되어, 소거에 의해 쉽게 제거된다. 그러므로, 오소거가 방지된다. 또한, 전하유지부를 한정함으로써 주입전자수가 변하지 않는다고 가정하면, 전자의 밀도가 높아져, 효율적으로 전자를 기록/서거할 수 있고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 형성될 수 있다.In this aspect, the charge holding portion may be disposed only near the channel. Thus, the electrons injected by the recording are confined in the vicinity of the channel, and are easily removed by erasing. Therefore, erasure is prevented. In addition, assuming that the number of injection electrons does not change by defining the charge holding unit, the density of electrons becomes high, electrons can be efficiently written / deleted, and a semiconductor memory device having a high write / erase speed can be formed.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 전하유지부의 최상부 위치는 제1절연막의 최상부 위치보다 낮을 수도 있다.In one embodiment of the semiconductor memory device, the uppermost position of the charge holding portion may be lower than the uppermost position of the first insulating film.

상기 태양에 있어서, 전하유지부의 최상부 위치는 제1절연막의 최상부 위치보다 낮기 때문에, 게이트 전극과 전하유지부 사이의 최단거리가 길어진다. 따라서, 실리사이딩(siliciding)이나 배선 단계에서, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어지는 영역과 게이트 전극이 단락되는 것이 억제될 수 있기 때문에, 수율(available percentage)이 높은 반도체 메모리 장치가 형성될 수 있다.In this aspect, since the top position of the charge holding portion is lower than the top position of the first insulating film, the shortest distance between the gate electrode and the charge holding portion becomes long. Therefore, in the siliciding or wiring step, since a short circuit between the gate electrode and a region made of a material having a function of storing charge can be suppressed, a semiconductor memory device having a high yield percentage can be formed. Can be.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서 전하유지부는 전하를 저장하는 기능을 가지는 복수의 미립자로 이루어질 수도 있다.In one embodiment of the semiconductor memory device, the charge holding unit may be formed of a plurality of fine particles having a function of storing charge.

상기 태양에 있어서, 전하유지부는 더욱 미세한 영역으로 한정될 수 있기 때문에, 오소거가 보다 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 전하유지부는 미립자로 분할되기 때문에, 누설이 발생하는 경우에도 누설영역이 근처의 미립자만으로 이루어지고, 유지특성이 향상된다. 또한, 예를 들면, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 영역을 나노미터 수준의 도트(dot) 형상으로 형성할 수 있기 때문에, 쿨롱차폐효과(coulomb blockade effect)로 인해 메모리 효과가 현저하게 향상될 수 있고, 장기 신뢰성이 높은 반도체 메모리 소자가 형성될 수 있다.In this aspect, since the charge holding part can be limited to a finer area, the erasure can be prevented more effectively. In addition, since the charge holding portion is divided into fine particles, even when leakage occurs, the leakage area is composed of only the adjacent fine particles, and the retention characteristics are improved. In addition, for example, a region made of a material having a function of storing charge can be formed in a dot shape on the order of nanometers, so that the memory effect is remarkably improved due to the coulomb blockade effect. And a semiconductor memory device having high long-term reliability can be formed.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 소산방지 유전체는, 전하유지부를 게이트 전극으로부터 격리하고 전하유지부를 반도체 기판으로부터 격리하는 제1절연막과, 제1절연막의 반대측상의 전하유지부의 측벽부에 형성되는 측벽절연체로 이루어지고, 전하유지부는 제1절연막과 측벽절연체 사이에 개재되어 있을 수도 있다.In one embodiment of the semiconductor memory device, the anti-dissipating dielectric is formed in the first insulating film that isolates the charge holding portion from the gate electrode and the charge holding portion from the semiconductor substrate, and the sidewall portions of the charge holding portion on the opposite side of the first insulating film. The sidewall insulator may be formed, and the charge holding unit may be interposed between the first insulating film and the sidewall insulator.

상기 태양에 있어서, 기록에 의해 주입된 전자는 전하유지부 내에 한정되어, 소거에 의해 쉽게 제거되고, 오소거가 방지될 수 있다. 또한, 주입전자량의 변화없이 전하유지부의 체적이 감소하여, 단위체적당 전하의 양이 증가될 수 있고, 전자가 효율적으로 기록/소거될 수 있으며, 기록/소거 속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In this aspect, the electrons injected by recording are confined in the charge holding portion so that they can be easily removed by erasing, and the erasure can be prevented. In addition, the volume of the charge holding portion decreases without changing the injected electron amount, so that the amount of charge per unit volume can be increased, electrons can be efficiently written / erased, and a semiconductor memory device having a high write / erase speed can be provided. Can be.

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 전하유지부는 제1절연막과 제2측벽절연체로 덮여있을 수도 있다.Further, in one embodiment of the semiconductor memory device, the charge holding portion may be covered with the first insulating film and the second side wall insulator.

상기 태양에 있어서, 전하유지부가 제2측벽절연체로 덮여있기 때문에, 게이트 전극에 대한 콘택트(contact) 형성 단계에서 전하유지부와 콘택트가 단락되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 콘택트부의 크기의 설계마진을 더욱 줄일 수 있기 때문에, 반도체 장치가 더욱 미세화될 수 있다. 그러므로, 비용이 절감된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In the above aspect, since the charge holding part is covered with the second side wall insulator, the charge holding part and the contact can be prevented from being shorted in the contact forming step for the gate electrode. Therefore, since the design margin of the size of the contact portion can be further reduced, the semiconductor device can be further miniaturized. Therefore, a semiconductor memory device with reduced cost can be provided.

또 다르게는, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 메모리 기능체의 소산방지 유전체가 실리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막으로 만들어지고, 메모리 기능체의 전하유지부가 실리콘 질화막으로 만들어질 수도 있다.Alternatively, in one embodiment of the semiconductor memory device, the anti-dissipating dielectric of the memory function may be made of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film, and the charge holding portion of the memory function may be made of a silicon nitride film.

이에 대해, 실리콘 질화막은 전하를 트래핑(trapping)하는 준위(level)를 다 수 포함하기 때문에, 큰 히스테리시스(hysteresis) 특성을 얻을 수 있다. 또한, 실리콘 질화막은 전하유지시간이 길고 누설경로의 발생에 기인하는 전하누설의 문제가 거의 없기 때문에, 바람직한 유지특성이 얻어진다. 또한, 상기 재료는 LSI 공정에서 매우 일반적으로 사용되는 재료이므로, 제조비용이 낮게 억제될 수 있다.On the other hand, since the silicon nitride film includes many levels of trapping charges, large hysteresis characteristics can be obtained. In addition, since the silicon nitride film has a long charge holding time and almost no problem of charge leakage due to the occurrence of leakage paths, desirable retention characteristics are obtained. In addition, since the material is a very commonly used material in the LSI process, the manufacturing cost can be kept low.

반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 전하유지부는 전하를 저장하는 기능을 가지는 복수의 미립자와, 복수의 미립자와 게이트 전극 및 복수의 미립자와 반도체 기판 사이에 위치하는 반도체 또는 도체의 막으로 이루어질 수도 있다.In one embodiment of the semiconductor memory device, the charge holding portion may be composed of a plurality of particles having a function of storing charge, a plurality of particles and a gate electrode, and a film of a semiconductor or a conductor positioned between the plurality of particles and the semiconductor substrate. have.

상기 태양에 있어서, 미립자의 위치와 크기의 편차가 전계효과 트랜지스터의 임계전압에 주는 영향이 반도체 또는 도체의 개재에 의해 억제될 수 있기 때문에, 오판독이 거의 없는 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In the above aspect, since the influence of variation in the position and size of the fine particles on the threshold voltage of the field effect transistor can be suppressed by the intervening semiconductor or conductor, a semiconductor memory device with little misread can be provided.

또 다르게는, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 메모리 기능체의 전하유지부의 적어도 일부는 소스 영역 또는 드레인 영역 위에 배치될 수도 있다.Alternatively, in one embodiment of the semiconductor memory device, at least a portion of the charge holding portion of the memory functional body may be disposed over the source region or the drain region.

상기 태양에 있어서, 반도체 메모리 장치의 판독동작에서의 전류값이 현저하게 높아질 수도 있고, 장치의 판독속도도 현저하게 빨라지기 때문에, 판독속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In the above aspect, the current value in the read operation of the semiconductor memory device may be remarkably high, and since the read speed of the device is remarkably fast, a semiconductor memory device having a high read speed can be provided.

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 메모리 기능체의 전하유지부는 게이트 절연체의 표면과 실질적으로 평행한 표면을 가질 수도 있다.Further, in one embodiment of the semiconductor memory device, the charge holding portion of the memory functional body may have a surface substantially parallel to the surface of the gate insulator.

상기 태양에 있어서, 전하유지부에 유지된 전하의 양에 따라 오프셋 영역에서의 반전층의 형성의 용이함을 효율적으로 제어할 수 있고, 메모리 효과가 강화될 수 있다. 또한, 오프셋 크기에 편차가 있는 경우에도, 메모리 효과의 변화를 비교 적 적게 유지할 수 있고, 메모리 효과의 편차를 억제할 수 있다.In this aspect, the ease of formation of the inversion layer in the offset region can be efficiently controlled in accordance with the amount of charge held in the charge holding portion, and the memory effect can be enhanced. In addition, even when there is a deviation in the offset size, the variation in the memory effect can be kept relatively small, and the variation in the memory effect can be suppressed.

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 메모리 기능체의 전하유지부는 게이트 전극의 측면과 실질적으로 평행하게 연장하는 부분을 포함할 수도 있다.Further, in one embodiment of the semiconductor memory device, the charge holding portion of the memory functional body may include a portion extending substantially parallel to the side surface of the gate electrode.

상기 태양에 있어서, 재기록 동작시에 전하유지부 내에 주입되는 전하가 증가하기 때문에, 재기록 속도가 빨라진다.In this aspect, since the charge injected into the charge holding portion in the rewriting operation increases, the rewriting speed is increased.

또한, 반도체 메모리 소자의 일실시예에 있어서, 반도체 메모리 장치는 메모리 기능체의 전하유지부를 기판으로부터 격리하는 절연막을 포함하고 전연막이 게이트 절연체보다 얇고 두께가 0.8㎚이상일 수 있다.In addition, in an embodiment of the semiconductor memory device, the semiconductor memory device may include an insulating film that isolates the charge holding portion of the memory functional body from the substrate, and the leading edge film may be thinner than the gate insulator and may have a thickness of 0.8 nm or more.

상기 태양에 있어서, 전하유지부 내로의 전하의 주입이 용이해질 수도 있고, 기록 및 소거동작의 전압을 낮추거나 그 속도를 빠르게 할 수도 있다. 또한, 전하유지부에 전하가 저장되었을 때 채널형성영역 또는 웰영역에 유도되는 전하량이 증가하기 때문에, 메모리 효과가 강화될 수 있다.In this aspect, the injection of charge into the charge holding portion may be facilitated, and the voltage of the write and erase operations may be lowered or the speed thereof may be increased. In addition, since the amount of charge induced in the channel forming region or the well region increases when charge is stored in the charge holding portion, the memory effect can be enhanced.

또한, 전하유지부와 반도체 기판을 격리하는 절연막의 두께가 0.8㎚이상이기 때문에, 유지특성이 극도로 저하되는 것이 억제된다.Moreover, since the thickness of the insulating film which isolate | separates a charge holding part and a semiconductor substrate is 0.8 nm or more, the fall of the retention characteristic is suppressed extremely.

또 다르게는, 본 발명의 태양에 따른 반도체 메모리 장치는 메모리 기능체의 전하유지부를 기판으로부터 격리하는 절연막을 포함하고, 그 절연막은 게이트 절연체보다 두껍고 두께가 20㎚이하일 수도 있다.Alternatively, the semiconductor memory device according to the aspect of the present invention includes an insulating film that isolates the charge holding portion of the memory functional body from the substrate, and the insulating film may be thicker than the gate insulator and may be 20 nm or less in thickness.

상기 태양에 있어서, 전하유지부와 반도체 기판을 격리하는 절연막의 두께가 게이트 절연체보다 두껍고 20㎚이하이기 때문에, 메모리의 단채널(short chnnel) 효과를 악화시키지 않고 메모리의 유지특성을 향상시킬 수 있다.In the above aspect, since the thickness of the insulating film separating the charge holding portion and the semiconductor substrate is 20 nm or less than that of the gate insulator, the memory retention characteristics can be improved without deteriorating the short channel effect of the memory. .

또한, 전하유지부와 반도체 기판을 격리하는 절연막의 두께가 20㎚이하이기 때문에, 재기록속도의 저하가 억제될 수 있다.In addition, since the thickness of the insulating film separating the charge holding portion and the semiconductor substrate is 20 nm or less, a decrease in the rewriting speed can be suppressed.

본 발명의 실시예는 반도체 메모리 셀과 반도체 소자를 포함하는 본 발명의 반도체 장치를 더 구비하고, 각각의 반도체 메모리 셀과 반도체 소자는, 반도체 기판상에 형성된 게이트 절연체; 상기 게이트 절연체상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 아래에 위치하는 채널형성영역; 상기 채널형성영역의 양측에 배치되고 상기 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 영역; 및 상기 게이트 전극의 양측에 각각 위치하고, 전하를 저장하는 작용을 하는 재료로 만들어지는 전하유지부와, 저장된 전하가 소산되는 것을 방지하는 작용을 하는 소산방지 유전체를 포함하는 메모리 기능체를 각각 포함하고, 서로 대향하는 상기 게이트 전극의 측벽과 상기 전하유지부측 사이의 거리가 제1전하유지부의 바닥과 기판의 표면 사이의 거리와 다르고, 상기 메모리 셀의 상기 소스/드레인 영역은 상기 메모리 셀의 상기 게이트 전극 아래의 영역 외측에 배치되고, 상기 반도체 소자의 상기 소스/드레인 영역의 일부가 상기 반도체 소자의 상기 게이트 전극의 아래에 배치된다.Embodiments of the present invention further comprise a semiconductor device of the present invention comprising a semiconductor memory cell and a semiconductor element, each semiconductor memory cell and semiconductor element comprising: a gate insulator formed on a semiconductor substrate; A gate electrode formed on the gate insulator; A channel formation region under the gate electrode; A pair of source / drain regions disposed on both sides of the channel forming region and having a conductivity type opposite to that of the channel forming region; And a memory functional member each located on both sides of the gate electrode and including a charge holding portion made of a material which stores charges, and a dissipation preventing dielectric which prevents the stored charges from dissipating. And a distance between the sidewalls of the gate electrodes facing each other and the side of the charge holding portion is different from a distance between the bottom of the first charge holding portion and the surface of the substrate, wherein the source / drain region of the memory cell is the gate of the memory cell. A portion of the source / drain region of the semiconductor element is disposed outside the region under the electrode, and is disposed below the gate electrode of the semiconductor element.

따라서, 소스/드레인 확산영역이 게이트 전극의 단부(end part)에 대해 오프셋되지 않는 반도체 소자와, 소스/드레인 확산영역이 게이트 전극의 단부에 대해 오프셋되는 반도체 메모리 소자가 동일 기판상에 공존하고, 전하를 저장하는 기능을 가지는 메모리 기능체가 반도체 소자와 반도체 메모리 소자 양쪽 각각의 게이트 전극의 측벽에 배치된다. 그러나, 양쪽 소자의 제조공정은 큰 차이가 없기 때문에, 예를 들면, 반도체 메모리 소자로 형성된 비휘발성 메모리와 반도체 소자로 형성된 논리회로의 공존이 매우 용이하게 실현될 수 있다. 또한, 게이트 절연체의 두께에는 제한이 없기 때문에, 최첨단의 MOSFET 제조공정을 용이하게 적용할 수 있는 반도체 장치가 제공될 수 있다.Therefore, a semiconductor device in which the source / drain diffusion region is not offset with respect to the end part of the gate electrode and a semiconductor memory element in which the source / drain diffusion region is offset with respect to the end portion of the gate electrode coexist on the same substrate, A memory functional body having a function of storing electric charges is disposed on sidewalls of the gate electrode of each of the semiconductor element and the semiconductor memory element. However, since the manufacturing process of both elements does not have a big difference, coexistence of the nonvolatile memory formed with the semiconductor memory element and the logic circuit formed with the semiconductor element can be realized very easily. In addition, since the thickness of the gate insulator is not limited, a semiconductor device capable of easily applying a state-of-the-art MOSFET manufacturing process can be provided.

또한, 본 발명의 반도체 장치의 일실시예에 있어서, 비휘발성 메모리부가 상기 반도체 메모리 소자를 포함할 수도 있다.In addition, in an embodiment of the semiconductor device of the present invention, the nonvolatile memory unit may include the semiconductor memory device.

상기 태양에 있어서, 비휘발성 메모리부는 복수의 상기 반도체 메모리 소자로 구성되고, 상기 반도체 소자로 논리회로부가 구성된다. 그러므로, 동일 기판상에 용이하게 장착되어 공존하는 비휘발성 메모리부와 논리회로부를 포함하는 반도체 장치를 실현할 수 있다.In the above aspect, the nonvolatile memory portion is composed of a plurality of the semiconductor memory elements, and the logic element is composed of the semiconductor elements. Therefore, it is possible to realize a semiconductor device including a nonvolatile memory portion and a logic circuit portion which are easily mounted on the same substrate and coexist.

또한, 본 발명의 일실시예의 반도체 장치는 비휘발성 메모리부에 공급되는 공급전압보다 낮은 공급전압에 의해 구동되는 논리회로부를 포함할 수도 있다.Further, the semiconductor device of one embodiment of the present invention may include a logic circuit portion driven by a supply voltage lower than the supply voltage supplied to the nonvolatile memory portion.

상기 태양에 있어서, 예를 들면, 비휘발성 메모리부에 높은 공급전압이 공급될 수 있기 때문에, 기록/소거속도가 현저하게 빨라질 수 있다. 또한, 논리회로부는 낮은 공급전압이 공급될 수 있기 때문에, 게이트 절연체의 파손 등에 의한 트랜지스터 특성의 저하가 억제될 수 있고, 소비전력을 낮출 수 있다. 그러므로, 동일 기판상에 용이하게 장착되어 공존하는 신뢰성이 높은 논리회로부와 기록/소거속도가 매우 빠른 비휘발성 메모리부를 포함하는 반도체 장치를 실현할 수 있다.In this aspect, for example, since a high supply voltage can be supplied to the nonvolatile memory portion, the write / erase speed can be significantly increased. In addition, since the logic circuit portion can be supplied with a low supply voltage, a decrease in transistor characteristics due to breakage of the gate insulator or the like can be suppressed, and power consumption can be reduced. Therefore, it is possible to realize a semiconductor device including a highly reliable logic circuit portion easily mounted on the same substrate and a nonvolatile memory portion having a very high write / erase speed.

또한, 본 발명의 일실시예의 반도체 장치는 회로가 상기 반도체 소자로 구성 되는 SRAM(Static Random Access Memory)을 더 포함할 수도 있다.In addition, the semiconductor device of one embodiment of the present invention may further include a static random access memory (SRAM) in which a circuit is formed of the semiconductor device.

상기 태양에 있어서, 논리회로부와 SRAM은 반도체 소자로 구성되고, 비휘발성 메모리부는 반도체 메모리 소자로 구성된다. 그러므로, 동일 기판상에 용이하게 장착되어 공존하는 논리회로부, SRAM 및 비휘발성 메모리부를 포함하는 반도체 장치를 실현할 수 있다. 또한, SRAM은 고속 동작 메모리 또는 임시 저장 메모리로서 장착되어 공존함으로써, 성능이 더욱 향상될 수 있다.In this aspect, the logic circuit portion and the SRAM are composed of semiconductor elements, and the nonvolatile memory portion is composed of semiconductor memory elements. Therefore, a semiconductor device including a logic circuit portion, an SRAM, and a nonvolatile memory portion, which are easily mounted on the same substrate and coexist, can be realized. In addition, the SRAM may be mounted and coexist as a high speed operating memory or temporary storage memory, whereby performance may be further improved.

본 발명에 따르면, 본 발명의 IC카드는 반도체 메모리 장치 또는 상기 반도체 장치를 포함한다.According to the present invention, the IC card of the present invention includes a semiconductor memory device or the semiconductor device.

따라서, IC카드는, 비휘발성 메모리와 그 주변회로부, 논리회로부, 및 SRAM부 등이 용이하게 장착되어 공존하고, 저비용화가 가능한 반도체 장치를 포함할 수 있기 때문에, 비용이 저렴한 IC카드가 제공될 수 있다.Therefore, since the IC card can include a semiconductor device in which a nonvolatile memory, its peripheral circuit portion, a logic circuit portion, an SRAM portion, and the like are easily installed and coexist, and can be reduced in cost, an IC card with low cost can be provided. have.

또한, 본 발명의 일실시예의 휴대전자기기는 반도체 메모리 장치 또는 상기 반도체 장치 를 포함한다.In addition, the portable electronic device according to the embodiment of the present invention includes a semiconductor memory device or the semiconductor device.

따라서, 예를 들면, 휴대전화는 비휘발성 메모리와 그 주변회로부, 논리회로부, SRAM부 등이 용이하게 장착되어 공존하고 저비용화가 가능한 반도체 장치를 포함할 수 있기 때문에, 비용이 저렴한 휴대전화가 제공될 수 있다.Thus, for example, the cellular phone can include a semiconductor device which is easily equipped with a nonvolatile memory, its peripheral circuit portion, a logic circuit portion, an SRAM portion, etc., can coexist and can be reduced in cost, thereby providing a low-cost cellular phone. Can be.

다른 관점에 있어서, 본 발명은, 반도체 기판상에 게이트 절연체를 형성하고, 상기 게이트 절연체상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 및 상기 반도체 기판상에 제1절연막을 형성하는 단계; 적어도 게이트 전극의 측벽에 상기 제1절연막이 남도록 상기 제1절연막을 부분적으로 제거하는 단계; 산화 또는 산질화처리 중 어느 하나에 의해, 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 부분이 상기 기판을 덮는 부분보다 두껍도록, 상기 기판과 상기 게이트 전극의 측벽에 제2절연막을 형성하는 단계; 상기 제2절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽에 전하저장영역을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 측벽상에 존재하는 상기 제1 및 제2절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크(implantation mask)로서 이용하여 상기 기판내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention includes forming a gate insulator on a semiconductor substrate, and forming a gate electrode on the gate insulator; Forming a first insulating film on the gate electrode and the semiconductor substrate; Partially removing the first insulating film so that the first insulating film remains on at least a sidewall of the gate electrode; Forming a second insulating film on the sidewalls of the substrate and the gate electrode such that the portion covering the sidewall of the gate electrode is thicker than the portion covering the sidewall of the substrate by any one of oxidation and oxynitride treatment; Forming a charge storage region on a sidewall of the gate electrode through the second insulating layer; And forming a source / drain region by implanting impurities into the substrate using the gate electrode, the first and second insulating layers on the sidewalls of the gate electrode, and the charge storage region as an implantation mask. It provides a method of manufacturing a semiconductor memory device comprising the step of.

따라서, 게이트 전극과 접하는 반도체 메모리 소자의 절연막 부분의 두께를 반도체 기판과 접하는 부분의 두께와 대폭 다르게 만들 수 있기 때문에, 소거모드에서의 소거불량을 억제하거나 기록/소거속도를 높일 수 있다. 보다 상세하게는, 반도체 기판과 접하는 부분에서의 절연막이 게이트 전극과 접하는 부분에서의 절연막에 보다 더 얇게 형성되는 경우, 소거모드에서의 소거불량을 억제하거나 반도체 기판으로부터 주입된 전하가 절연막을 통과하여 게이트 전극으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 반대로, 반도체 기판과 접하는 부분에서의 제1절연막이 게이트 전극과 접하는 부분에서의 제1절연막보다 두꺼운 경우, 게이트 전극으로부터 주입된 전하가 제1절연막을 통과하여 반도체 기판으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.Therefore, since the thickness of the insulating film portion of the semiconductor memory element in contact with the gate electrode can be made significantly different from the thickness of the portion in contact with the semiconductor substrate, the erase failure in the erase mode can be suppressed or the write / erase speed can be increased. More specifically, when the insulating film in the portion in contact with the semiconductor substrate is formed thinner than the insulating film in the portion in contact with the gate electrode, suppression of erase failure in the erase mode or charge injected from the semiconductor substrate passes through the insulating film. Since the exit to the gate electrode can be suppressed, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high writing / erasing speed can be provided. On the contrary, when the first insulating film in a portion in contact with the semiconductor substrate is thicker than the first insulating film in a portion in contact with the gate electrode, it is possible to suppress the charge injected from the gate electrode from passing through the first insulating film into the semiconductor substrate. Therefore, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high write / erase speed can be provided.

또한, 반도체 메모리 소자의 소스/드레인 확산영역은 게이트 전극에 대해 오 프셋되도록 형성될 수 있고, 전하저장영역에 의해 중첩되도록 형성될 수 있기 때문에, 메모리 효과가 양호하고, 소스/드레인 확산영역이 전하저장영역에 의해 중첩되지 않는 경우에서보다 반도체 메모리 장치의 판독동작에서의 전류값이 현저하게 향상된다. 따라서, 판독속도도 현저하게 향상되기 때문에, 판독속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공된다.In addition, since the source / drain diffusion region of the semiconductor memory device may be formed to be offset to the gate electrode, and may be formed to overlap by the charge storage region, the memory effect is good, and the source / drain diffusion region may be charged. The current value in the read operation of the semiconductor memory device is significantly improved than in the case where it is not overlapped by the storage area. Therefore, since the read speed is remarkably improved, a semiconductor memory device having a high read speed is provided.

다른 태양에 있어서, 본 발명은, 반도체 기판상에 게이트 절연체를 형성하고 상기 게이트 절연체상에 기판과 다른 조성의 재료로 만들어진 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 기판을 덮는 상기 절연막 부분의 두께가 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 상기 절연막 부분의 두께와 다르도록, 열처리를 이용하여 상기 게이트 전극의 측벽과 상기 기판에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽에 전하저장영역을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극 측벽상에 존재하는 상기 절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크로 이용하여 상기 기판내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조방법을 더 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method of forming a gate insulator comprising: forming a gate insulator on a semiconductor substrate and forming a gate electrode on the gate insulator made of a material of a different composition than the substrate; Forming an insulating film on the sidewall of the gate electrode and the substrate using heat treatment such that the thickness of the insulating film portion covering the substrate is different from the thickness of the insulating film portion covering the gate electrode sidewall; Forming a charge storage region on a sidewall of the gate electrode through the insulating layer; And forming a source / drain region by implanting impurities into the substrate using the gate electrode, the insulating film on the sidewall of the gate electrode, and the charge storage region as an injection mask. Provide more ways.

따라서, 상기 반도체 메모리 소자의 상기 반도체 기판과 게이트 전극은 조성이 다른 재료를 이용하여 형성되기 때문에, 게이트 전극과 접하는 절연막 부분의 두께는 반도체 기판과 접하는 절연막 부분의 두께와 다르게 만들어질 수 있기 때문에, 소거모드에서의 소거불량이 억제될 수 있고, 또는 기록/소거속도가 빨라질 수 있다.Therefore, since the semiconductor substrate and the gate electrode of the semiconductor memory element are formed using materials having different compositions, the thickness of the insulating film portion in contact with the gate electrode may be made different from the thickness of the insulating film portion in contact with the semiconductor substrate. Erase defects in the erase mode can be suppressed, or the recording / erase speed can be increased.

또한, 게이트 전극과 접하는 부분과 반도체 기판과 접하는 부분의 막두께가 다르도록 제1반도체 메모리 소자의 절연막을 형성하는 단계는 에칭 단계 등을 이용하지 않고 통상의 절연막 형성 단계만으로 수행될 수 있기 때문에, 어떠한 복잡한 단계도 필요로 하지 않고 제조비용이 낮은 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, since the step of forming the insulating film of the first semiconductor memory element so that the film thickness of the portion in contact with the gate electrode and the portion in contact with the semiconductor substrate is different, it can be performed only by the usual insulating film forming step without using an etching step, A semiconductor memory device can be provided that does not require any complicated steps and is low in manufacturing cost.

또한, 반도체 메모리 소자의 소스/드레인 확산영역은 게이트 전극에 대해 오프셋되도록 형성될 수 있고 전하저장영역에 의해 중첩되도록 형성될 수 있기 때문에, 메모리 효과가 양호하고, 소스/드레인 확산영역이 전하저장영역에 의해 중첩되지 않는 경우보다 반도체 메모리 장치의 판독동작에서의 전류값이 더욱 현저하게 향상될 수 있다. 따라서, 판독속도도 현저하게 향상될 수 있기 때문에, 판독속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공된다.In addition, since the source / drain diffusion region of the semiconductor memory device may be formed to be offset to the gate electrode and overlapped by the charge storage region, the memory effect is good, and the source / drain diffusion region is the charge storage region. The current value in the read operation of the semiconductor memory device can be improved more remarkably than in the case of not overlapping with each other. Therefore, since the read speed can be remarkably improved, a semiconductor memory device having a high read speed is provided.

다른 태양에 있어서, 본 발명은 실리콘으로 만들어진 반도체 기판상에 게이트 절연체를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 표면 부근에 위치한 영역보다 불순물 농도가 더 짙고 5 ×1019-3이상의 불순물 농도를 가지며, 실리콘으로 만들어진 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 기판을 덮는 절연막 부분의 두께가 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 부분의 두께와 다르도록, 열처리를 이용하여 상기 기판 및 상기 게이트 전극의 측벽에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽에 전하저장영역을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극 측벽에 존재하는 상기 절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크로 이용하여 상기 기판내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조방법을 더 제공한다.In another aspect, the invention provides a method for forming a semiconductor insulator comprising: forming a gate insulator on a semiconductor substrate made of silicon; Forming a gate electrode made of silicon having an impurity concentration greater than that of a region located near the surface of the semiconductor substrate and having an impurity concentration of 5 × 10 19 cm −3 or more; Forming an insulating film on the sidewalls of the substrate and the gate electrode using heat treatment such that the thickness of the insulating film portion covering the substrate is different from the thickness of the portion covering the gate electrode sidewalls; Forming a charge storage region on a sidewall of the gate electrode through the insulating layer; And forming a source / drain region by implanting impurities into the substrate using the gate electrode, the insulating film on the sidewall of the gate electrode, and the charge storage region as an injection mask. To provide more.

따라서, 반도체 메모리 소자의 게이트 전극의 불순물 농도는 5 ×1019-3이상이기 때문에, 불순물강화 산화의 효과가 현저하게 나타난다. 또한, 반도체 기판에는 불순물 농도가 게이트 전극의 불순물 농도보다 옅은 영역이 형성되고 반도체 기판 및 게이트 전극상에 열처리에 의해 절연막이 형성되기 때문에, 게이트 전극과 접하는 제1절연막 부분의 두께는 반도체 기판과 접하는 절연막 부분의 두께와 크게 다르게 만들어질 수 있어서, 에칭 등의 어떠한 복잡한 단계도 필요로 하지 않고 제조비용이 낮은 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.Therefore, since the impurity concentration of the gate electrode of the semiconductor memory element is 5 × 10 19 cm -3 or more, the effect of impurity strengthening oxidation is remarkable. In addition, since a region having an impurity concentration lighter than that of the gate electrode is formed in the semiconductor substrate, and an insulating film is formed on the semiconductor substrate and the gate electrode by heat treatment, the thickness of the portion of the first insulating layer in contact with the gate electrode is in contact with the semiconductor substrate. Since the thickness of the insulating film portion can be made largely different, a semiconductor memory device having low manufacturing cost can be provided without requiring any complicated steps such as etching.

또한, 반도체 메모리 소자의 반도체 기판과 접하는 부분에서의 제1절연막이 게이트 전극과 접하는 부분에서 제1절연막보다 얇게 형성되는 경우, 반도체 기판으로부터 주입된 전하가 제1절연막을 통과하여 게이트 전극으로 빠져나가는 것이 억제될 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, when the first insulating film in the portion in contact with the semiconductor substrate of the semiconductor memory element is formed thinner than the first insulating film in the portion in contact with the gate electrode, the charge injected from the semiconductor substrate passes through the first insulating film and exits to the gate electrode. Since it can be suppressed, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high write / erase speed can be provided.

다른 태양에 있어서, 본 발명은, 실리콘으로 만들어지고, 불순물 농도가 5 ×1019-3이상인 불순물 영역을 표면 부근에 가지는 반도체 기판상에 게이트 절연체를 형성하는 단계; 실리콘으로 만들어지고, 상기 기판의 표면 부근의 불순물 영역보다 불순물 농도가 옅고 1 ×1020-3이하의 불순물 농도를 가지는 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 기판을 덮는 절연막 부분의 두께가 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 부분의 두께와 다르도록, 열처리를 이용하여 상기 기판 및 상기 게이트 전극의 측벽에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽 게 전하저장영역을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극 측벽에 존재하는 상기 절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크로 이용하여 상기 기판내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조방법을 더 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method of forming a semiconductor insulator comprising: forming a gate insulator on a semiconductor substrate made of silicon and having an impurity region in the vicinity of a surface having an impurity concentration of at least 5 x 10 19 cm -3 ; Forming a gate electrode made of silicon, the impurity concentration being lighter than the impurity region near the surface of the substrate, and having a impurity concentration of 1 × 10 20 cm -3 or less; Forming an insulating film on the sidewalls of the substrate and the gate electrode using heat treatment such that the thickness of the insulating film portion covering the substrate is different from the thickness of the portion covering the gate electrode sidewalls; Forming a charge storage region on the sidewall of the gate electrode through the insulating layer; And forming a source / drain region by implanting impurities into the substrate using the gate electrode, the insulating film on the sidewall of the gate electrode, and the charge storage region as an injection mask. To provide more.

따라서, 반도체 메모리 소자의 게이트 전극은 불순물 농도가 1 ×1020-3이하이고 반도체 기판보다 낮기 때문에, 불순물강화 산화의 효과가 나타나지 않는 조건이 게이트 전극에 대해 설정될 수 있고, 반도체 기판의 불순물 농도가 게이트 전극의 불순물 농도보다 짙고 5 ×1019-3이상인 경우 반도체 기판에 불순물강화 산화의 효과가 뚜렷하게 나타나기 시작한다. 그러므로, 반도체 기판 및 게이트 전극상에 열처리에 의해 절연막이 형성되는 경우, 게이트 전극과 접하는 제1절연막부분의 두께는 반도체 기판과 접하는 제절연막 부분의 두께와 대폭 다르게 만들어질 수 있기 때문에, 어떠한 복잡한 단계도 필요로 하지 않고 제조비용이 낫은 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 또한, 게이트 전극과 접하는 제1절연막 부분의 두께는 반도체 기판과 접하는 제1절연막 부분의 두께와 대폭 다르기 때문에, 기록/소거속도가 현저하게 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.Therefore, since the impurity concentration of the gate electrode of the semiconductor memory element is 1 × 10 20 cm -3 or less and lower than that of the semiconductor substrate, a condition in which the effect of impurity strengthening oxidation is not exhibited can be set for the gate electrode, and the impurity of the semiconductor substrate When the concentration is higher than the impurity concentration of the gate electrode and is 5 × 10 19 cm −3 or more, the effect of impurity strengthening oxidation starts to appear clearly on the semiconductor substrate. Therefore, when the insulating film is formed on the semiconductor substrate and the gate electrode by heat treatment, the thickness of the first insulating film portion in contact with the gate electrode can be made significantly different from the thickness of the non-insulating film portion in contact with the semiconductor substrate. It is possible to provide a semiconductor memory device which requires no manufacturing cost and which is better in manufacturing cost. Further, since the thickness of the first insulating film portion in contact with the gate electrode is significantly different from the thickness of the first insulating film portion in contact with the semiconductor substrate, a semiconductor memory device having a remarkably fast write / erase speed can be provided.

또한, 반도체 메모리 소자의 제1절연막은 게이트 전극과 접하는 부분에서보다 반ㄷ체 기판과 접하는 부분에서 더 두껍기 때문에, 게이트 전극으로부터 주입된 전하가 제1절연막을 통과하여 반도체 기판으로 빠져나가는 것이 방지되어, 전하주입 효율이 양호하고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, since the first insulating film of the semiconductor memory element is thicker in the contact with the semiconductor substrate than in the contact with the gate electrode, the charge injected from the gate electrode is prevented from passing through the first insulating film and exiting the semiconductor substrate. In addition, a semiconductor memory device having good charge injection efficiency and a high writing / erasing speed can be provided.

또한, 반도체 메모리 소자의 반도체 기판과 접하는 부분에서의 제1절연막의 두께가 반도체 메모리 소자의 게이트 전극과 접하는 부분에서의 제1절연막의 두께보다 얇게 만들어지는 경우에는, 반도체 기판으로부터 주입된 전하가 제1절연막을 통과하여 게이트 전극으로 빠져나가는 것이 억제될 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.Further, when the thickness of the first insulating film in the portion in contact with the semiconductor substrate of the semiconductor memory element is made thinner than the thickness of the first insulating film in the portion in contact with the gate electrode of the semiconductor memory element, the charge injected from the semiconductor substrate is reduced. Since it can be suppressed to pass through the single insulating film to the gate electrode, a semiconductor memory device having good charge injection efficiency and high writing / erasing speed can be provided.

본 발명의 제1실시예의 반도체 메모리 장치에 있어서, 반도체 기판; 상기 기판상에 형성되고 채널형성영역에 의해 격리된 한 쌍의 소스/드레인 영역; 상기 채널형성영역상에 형성된 게이트 절연체; 상기 게이트 절연체 위에 형성된 게이트 전극; 및 상기 게이트 전극의 양측에 위치하고 전하유지부와 소산방지 유전체를 포함하는 메모리 기능체를 포함하고, 상기 전하유지부는 제1거리(T1)만큼 기판으로부터 떨어져 있고 상기 제1거리(T1)와 동일하지 않은 제2거리(T2)만큼 상기 게이트 전극으로부터 떨어져 있는 메모리 셀들을 포함하는 반도체 메모리 장치가 제공된다.A semiconductor memory device of a first embodiment of the present invention, comprising: a semiconductor substrate; A pair of source / drain regions formed on said substrate and isolated by channel forming regions; A gate insulator formed on the channel formation region; A gate electrode formed on the gate insulator; And a memory functional body located at both sides of the gate electrode and including a charge holding portion and a dissipation preventing dielectric, wherein the charge holding portion is separated from the substrate by a first distance T1 and is not equal to the first distance T1. A semiconductor memory device including memory cells spaced apart from the gate electrode by a second distance T2 is provided.

상기 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 제2거리(T2)는 상기 기판으로부터 더 멀리 측정될 수록 증가할 수도 있다.In the semiconductor memory device, the second distance T2 may increase as the distance from the substrate is measured.

또한, 제2거리(T2)는 상기 제1거리(T1)보다 훨씬 길 수도 있다.In addition, the second distance T2 may be much longer than the first distance T1.

상기 제1실시예에 있어서, 반도체 메모리 장치와 게이트 전극은 기판과 다른 조성의 재료로 형성될 수도 있다.In the first embodiment, the semiconductor memory device and the gate electrode may be formed of a material having a different composition from that of the substrate.

또한, 게이트 전극의 불순물 농도는 1 ×1020-3이상이고, 기판의 불순물 농도는 상기 게이트 전극의 불순물 농도보다 옅다.Further, the impurity concentration of the gate electrode is 1 × 10 20 cm −3 or more, and the impurity concentration of the substrate is lighter than that of the gate electrode.

상기 반도체 메모리 장치에 있어서, 소산방지 유전체는 실리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막을 포함할 수도 있고, 상기 전하유지부는 실리콘 질화막을 포함한다.In the semiconductor memory device, the anti-dissipation dielectric may include a silicon oxide film or a silicon oxynitride film, and the charge holding part includes a silicon nitride film.

본 발명의 다른 태양에 있어서, 게이트 절연체를 통해 반도체 기판상에 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 양측에 대응하는 범위의 반도체 기판 표면상에 형성된 한 쌍의 소스/드레인 확산영역을 가지고, 단면에 있어서 옆으로 점점 넓어지도록 상기 게이트 전극의 양측부와 반도체 기판 표면 사이에 오목부가 각각 형성되고, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 각각 이루어진 메모리 기능체가 상기 오목부가 매립되도록 게이트 전극의 양측에 형성되는 전계효과 트랜지스터를 포함하는 반도체 메모리 장치가 제공된다.In another aspect of the present invention, a gate electrode formed on a semiconductor substrate through a gate insulator and a pair of source / drain diffusion regions formed on a surface of a semiconductor substrate in a range corresponding to both sides of the gate electrode, Concave portions are formed between both sides of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate so as to gradually widen laterally, and the dissipation prevention function having a function of preventing dissipation of stored charges and a charge holding portion made of a material having a function of storing charges There is provided a semiconductor memory device including field effect transistors each having a memory functional body made of a dielectric formed on both sides of a gate electrode such that the recess is buried.

상기 반도체 메모리 장치에 있어서, 반도체 기판의 표면은 게이트 절연체를 통해 게이트 전극의 바닥면과 대향하는 평탄부, 오목부의 일부를 형성하도록 게이트 길이방향에 대해 상기 평탄부의 양측에 인접하는 경사부, 및 상기 경사부의 외측에 각각 인접하는 바닥면부를 가질 수도 있다.In the semiconductor memory device, the surface of the semiconductor substrate is a flat portion facing the bottom surface of the gate electrode through a gate insulator, an inclined portion adjacent to both sides of the flat portion relative to the gate longitudinal direction to form part of the concave portion, and the It may have a bottom face part adjacent to the outer side of an inclination part, respectively.

또한, 반도체 메모리 장치의 일실시예에 있어서, 게이트 전극의 바닥면과 게이트 길이방향에 대한 소스/드레인 확산영역 사이에 공간이 구비될 수도 있다.Further, in an embodiment of the semiconductor memory device, a space may be provided between the bottom surface of the gate electrode and the source / drain diffusion region in the gate longitudinal direction.

상기 반도체 메모리 장치에 있어서, 게이트 전극의 측면은 게이트 절연체의 표면과 대체로 수직인 평탄부, 오목부의 일부를 형성하도록 이 평탄부의 아래쪽에 인접하는 경사부를 가질 수도 있고, 소산방지 유전체는 전하유지부와 게이트 전극 뿐만 아니라 전하유지부와 반도체 기판이 서로 각각 격리되도록, 실질적으로 균일한 막두께로 게이트 전극의 측면의 경사부와 평탄부뿐만 아니라 반도체 기판 표면의 바닥면부와 경사부를 덮는 제1유전체를 포함한다.In the semiconductor memory device, the side of the gate electrode may have a flat portion that is generally perpendicular to the surface of the gate insulator, and an inclined portion adjacent to the lower portion of the flat portion to form a portion of the concave portion. A first dielectric covering the bottom surface and the inclined portion of the surface of the semiconductor substrate as well as the inclined portion and the flat portion of the side of the gate electrode with a substantially uniform film thickness so that the charge holding portion and the semiconductor substrate as well as the gate electrode are respectively isolated from each other. do.

또한, 상기 반도체 메모리 장치에 있어서, 전하유지부의 일부 이상은 소스/드레인 확산영역의 일부와 중첩될 수도 있다.Further, in the semiconductor memory device, at least part of the charge holding part may overlap part of the source / drain diffusion region.

또한, 전하유지부는 게이트 절연체와 대체로 평행한 부분을 가질 수도 있다.In addition, the charge holding portion may have a portion generally parallel to the gate insulator.

상기 반도체 메모리 장치에 있어서, 게이트 전극의 측면은 게이트 절연체의 표면과 대체로 수직인 평탄부와 오목부의 일부를 형성하도록 이 평탄부의 하측과 인접하는 경사부를 가질 수도 있고, 전하유지부는 게이트 전극의 측면의 평탄부에 대체로 평행하게 연장하는 부분을 포함한다.In the semiconductor memory device, the side of the gate electrode may have a flat portion that is generally perpendicular to the surface of the gate insulator and a slanted portion adjacent to the lower side of the flat portion to form a portion of the concave portion, and the charge holding portion is formed on the side of the gate electrode. A portion extending generally parallel to the flat portion.

또한, 전하유지부와 반도체 기판을 서로 격리시키는 소산방지 유전체 부분의 두께는 게이트 절연체의 막두께보다 얇고 0.8㎚이상일 수도 있다.In addition, the thickness of the anti-dissipating dielectric portion separating the charge holding portion and the semiconductor substrate from each other may be thinner than the film thickness of the gate insulator and may be 0.8 nm or more.

또한, 전하유지부와 반도체 기판을 서로 격리시키는 소산방지 유전체 부분의 두께는 게이트 절연체의 막두께보다 두껍고 20㎚이하일 수도 있다.In addition, the thickness of the anti-dissipating dielectric portion that isolates the charge holding portion and the semiconductor substrate from each other may be thicker than 20 nm or less than the thickness of the gate insulator.

상기 반도체 메모리 장치의 일실시예에 있어서, 소스/드레인 확산영역의 일부 이상은 반도체 기판 표면의 경사부에 배치될 수도 있다.In one embodiment of the semiconductor memory device, at least a portion of the source / drain diffusion region may be disposed on the inclined portion of the surface of the semiconductor substrate.

또한, 소스/드레인 확산영역의 내측에서, 게이트 전극의 바닥면 바로 아래에 위치하는 채널형성영역보다 더욱 진하게 도핑(dope, 불순물 첨가)될 수 있는 카운터 영역(counter region) 은 소스/드레인 확산영역의 반대의 도전형으로 형성된다Also, inside the source / drain diffusion region, a counter region that can be doped more heavily than the channel formation region located directly below the bottom surface of the gate electrode is a source / drain diffusion region. It is formed of the opposite conductivity type

또한, 소스/드레인 확산영역은 채널형성영역이 존재하고 있는 한 쪽에 연장 부를 각각 가지고 확상부의 접합깊이는 연장부 외의 부분들의 접합깊이보다 얕을 수도 있다.Further, the source / drain diffusion region may each have an extension portion on one side where the channel formation region exists, and the junction depth of the enlarged portion may be shallower than the junction depth of portions other than the extension portion.

상기 반도체 메모리 장치의 일실시예에 있어서, 연장부의 불순물 농도는 연장부 외의 소스/드레인 확산영역의 불순물 농도보다 옅을 수도 있다.In an embodiment of the semiconductor memory device, the impurity concentration of the extension may be lighter than that of the source / drain diffusion region other than the extension.

또한, 상기 반도체 메모리 장치에 있어서, 메모리 기능체의 전하유지부는 오목부에 수용될 수도 있다.In the semiconductor memory device, the charge holding portion of the memory functional body may be accommodated in the recess.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 반도체 메모리 소자를 가지는 메모리 영역과 반도체 스위칭소자를 가지는 논리회로 영역을 포함하고, 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역 모두 반도체 기판상에 구비되며, 상기 반도체 메모리 소자와 상기 반도체 스위칭 소자는 게이트 전극의 양측에 대응하는 반도체 기판 표면 부분에 형성된 한 쌍의 소스/드레인 확산영역과 게이트 전극을 각각 가지는 전계효과 트랜지스터에 의해 각각 동작하고, 반도체 메모리 소자와 반도체 스위칭 소자 중 어느 한 쪽에는, 단면의 양측으로 점점 넓어지도록 오목부가 각각 형성되고, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 각각 이루어진 메모리 기능체가 상기 오목부가 매립되도록 게이트 전극의 양측에 형성되고, 상기 반도체 메모리 소자는 게이트 전극에 전압을 인가시, 전하유지부에 유지된 전하의 준위에 기초하여 한쪽의 소스/드레인 확산영역으로부터 다른 한쪽의 소스/드레인 확산영역으로 흐르는 전류의 양을 변화시킬 수 있도록 구성되며, 반도체 스위칭소자는 전하유지부에 유지된 전하의 준위에 상관없이 스위칭 동작을 수행하도록 구성된 반도체 장치가 제공된다.In another embodiment of the present invention, there is provided a memory region having a semiconductor memory element and a logic circuit region having a semiconductor switching element, wherein both the memory region and the logic circuit region are provided on a semiconductor substrate, The semiconductor switching element is operated by a field effect transistor having a pair of source / drain diffusion regions and gate electrodes respectively formed on portions of the surface of the semiconductor substrate corresponding to both sides of the gate electrode, and any of the semiconductor memory element and the semiconductor switching element. On one side, concave portions are formed so as to gradually widen on both sides of the cross section, and memory functional bodies each composed of a charge holding portion made of a material having a function of storing charge and a dissipation preventing dielectric having a function of preventing the dissipation of stored charges are formed. Crab the recess to be buried Formed on both sides of the bit electrode, and the semiconductor memory device is moved from one source / drain diffusion region to the other source / drain diffusion region based on the level of charge held in the charge holding portion when a voltage is applied to the gate electrode. A semiconductor device is provided which is capable of changing the amount of current flowing, and wherein the semiconductor switching element is configured to perform a switching operation irrespective of the level of charge held in the charge holding portion.

본 발명의 다른 태양에 있어서, 상술한 바와 같은 반도체 메모리 장치가 장착된 IC카드가 제공된다.In another aspect of the present invention, an IC card to which the semiconductor memory device as described above is mounted is provided.

또한, 상술한 바와 같은 반도체 메모리 장치가 장착된 휴대전자기기가 제공된다.Also provided is a portable electronic device equipped with the semiconductor memory device as described above.

본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 전계효과 트랜지스터로 구성된 반도체 메모리 소자를 형성하는 단계에 있어서, 게이트 절연체를 통해 반도체 기판 표면상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 측방으로 단면이 점차 넓어지는 새부리 유전체막(bird's beak dielectric film)을 상기 게이트 전극의 양측 부분과 상기 반도체 기판 표면 사이에 형성하는 단계; 상기 새부리 유전체막이 제거된 자리에 측방으로 단면이 점차 넓어지는 오목부를 형성하도록 상기 새부리 유전체막을 제거하는 단계; 상기 오목부가 매립되도록 상기 게이트 전극의 양측에, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 구성되는 메모리 기능체를 형성하는 단계; 상기 게이트 전극과 상기 메모리 기능체를 마스크로서 이용하여, 한 쌍의 소스/드레인 확산영역을 형성하기위해 마스크의 양측에 대응하는 반도체 기판 표면 부분에 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 장치를 제조하는 방법이 제공된다.In still another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising field effect transistors, comprising: forming a gate electrode on a surface of a semiconductor substrate through a gate insulator; Forming a bird's beak dielectric film having a laterally wider cross section between both sides of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate; Removing the beak dielectric film so as to form a recess in which the cross-section is gradually widened in a position where the beak dielectric film is removed; Forming a memory functional body on both sides of the gate electrode such that the recess is filled with a charge holding part made of a material having a function of storing charge and a dissipation preventing dielectric having a function of preventing the dissipation of stored charge; Fabricating a semiconductor memory device comprising using the gate electrode and the memory functional body as a mask to implant impurities into surface portions of a semiconductor substrate corresponding to both sides of the mask to form a pair of source / drain diffusion regions A method is provided.

상기 반도체 메모리 장치 제조방법에 있어서, 메모리 기능체를 형성하는 단계는, 오목부가 형성된 곳들 사이에 반도체 기판의 노출면과 게이트 전극을 따라 실질적으로 균일한 막두께로 소산방지 유전체의 적어도 일부를 형성하는 제1절연막을 형성하는 단계; 오목부가 매립되도록 제1절연막의 노출면에 전하유지부의 재료 로서 실리콘 질화물을 형성하는 단계; 메모리 기능체가 게이트 전극의 양측상에 각각 남도록 게이트 전극의 양측상의 실리콘 질화물과 제1절연막을 에칭하는 단계를 포함한다.In the above method of manufacturing a semiconductor memory device, the forming of the memory functional body comprises forming at least a portion of the anti-dissipating dielectric material with a substantially uniform film thickness along the exposed surface of the semiconductor substrate and the gate electrode between the recessed portions. Forming a first insulating film; Forming silicon nitride as a material of the charge holding portion on the exposed surface of the first insulating film so that the recess is buried; Etching the silicon nitride and the first insulating film on both sides of the gate electrode such that the memory function remains on both sides of the gate electrode, respectively.

또한, 실리콘 질화물과 제1유전체막을 에칭하는 단계에 있어서, 오목부 이외의 실리콘 질화물부분은 오목부에 존재하는 실리콘 질화물 부분이 남도록 제거될 수 있다.Further, in the etching of the silicon nitride and the first dielectric film, the silicon nitride portions other than the recesses may be removed so that the silicon nitride portions existing in the recesses remain.

본 발명의 다른 태양에 있어서, 전계효과 트랜지스터로 각각 구성된 반도체 메모리 소자가 반도체 기판상에 설정된 메모리 영역에 형성되고 전계효과 트랜지스터로 각각 구성된 반도체 스위칭 소자가 반도체 기판상에 설정된 논리회로 영역에 형성되며, 각각 게이트 절연체를 통해 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역에 대응하는 반도체 기판 표면의 일부에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역에 양쪽에 있어서, 상기 반도체 기판 표면과 상기 게이트 전극의 양측 부분 사이에서 각각 측방으로 단면이 점차 넓어지는 새부리 유전체막을 형성하고, 새부리 유전체막이 제거된 자리에 측방으로 단면이 점차 넓어지는 오목부를 형성하도록 새부리 유전체막을 제거하는 단계; 상기 메모리 영역내에 불순물이 도입되지 않도록 상기 게이트 전극을 마스크로서 이용하여 상기 논리회로내에 불순물을 도입함으로써 소스/드레인 확산영역 의 일부를 형성하는 제1도프(dope)영역을 상기 논리회로에 형성하는 단계; 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역 모두에 있어서, 오목부가 매립되도록 상기 게이트 전극의 양측에, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 구성되는 메모리 기능체를 각각 형성하는 단계; 상기 게이트 전극과 상기 메모리 기능체를 마스크로 이용하여, 상기 단계의 도전형과 동일한 불순물을 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역 각각에 주입하여, 상기 소스/드레인 확산영역의 적어도 일부를 형성하는 제2도프영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, semiconductor memory elements each composed of field effect transistors are formed in a memory region set on a semiconductor substrate, and semiconductor switching elements each composed of field effect transistors are formed in a logic circuit region set on a semiconductor substrate, Forming a gate electrode on a portion of a surface of the semiconductor substrate corresponding to the memory region and the logic circuit region through a gate insulator, respectively; In both the memory region and the logic circuit region, there is formed a beak dielectric film having a wider cross section laterally between the semiconductor substrate surface and both sides of the gate electrode, respectively, and is laterally cross section at the place where the beak dielectric film is removed. Removing the beak dielectric film to form this gradually widening recess; Forming a first dope region in the logic circuit which forms a part of a source / drain diffusion region by introducing impurities into the logic circuit using the gate electrode as a mask so that impurities are not introduced into the memory region. ; In both the memory region and the logic circuit region, a charge holding portion made of a material having a function of storing charges and a dissipation preventing dielectric having a function of preventing dissipation of stored charges on both sides of the gate electrode such that the recess is buried. Forming memory functional bodies each consisting of; A second impurity having the same conductivity type as that of the above step into the memory region and the logic circuit region by using the gate electrode and the memory functional body as a mask to form at least a portion of the source / drain diffusion region A semiconductor device manufacturing method comprising forming a dope region is provided.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 도면에 도시된 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 상기 실시예들에 의해 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail by the embodiments shown in the drawings. In addition, the present invention is not limited by the above embodiments.

(제1실시예)(First embodiment)

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 반도체 메모리 장치는, 게이트 절연체(2)을 통해 반도체 기판(1) 위에 형성된 게이트 전극(3), 상기 게이트 전극(3) 아래에 배치된 채널형성영역(19), 상기 채널형성영역(19)의 양측에 각각 배치되고 상기 채널형성영역(19)의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13), 및 상기 게이트 전극(3)의 양측에 각각 형성되고 전하를 저장하는 기능을 각각 가지는 메모리 기능체(30)을 주로 포함하고, 상기 각각의 메모리 기능체(30)은 전하를 유지할 수 있는 전하유지부(31)와 전하의 소산을 억제할 수 있는 소산방지 유전체(32)를 포함하고, 상기 전하유지부(31)는 상기 소산방지 유전체(32)에 의해 상기 게이트 전극(3)과 상기 반도체 기판(1)으로부터 격리되고, 상기 반도체 기판(1)과 상기 게이트 전극(3)은 조성이 다른 재료로 형성되며, 상기 전하유지부(31)와 상기 게이트 전극(3) 사이의 거리(T2)는 상기 전하유지부(31)와 상기 반도체 기판(1) 사이의 거리(T1)와 다른 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 게이트 전극(3)과 상기 전하유지부(31) 사이의 거리(T2)가 일정하지 않은 경우에는 전하유지부(31)의 최근접부의 거리를 거리(T2)로 설정한다.As shown in FIG. 1A, the semiconductor memory device of the present embodiment includes a gate electrode 3 formed on the semiconductor substrate 1 through a gate insulator 2, and a channel forming region disposed under the gate electrode 3. 19), a pair of source / drain diffusion regions 13 disposed on both sides of the channel formation region 19 and having a conductivity type opposite to that of the channel formation region 19, and the gate electrode 3, respectively. It mainly includes a memory function 30 formed on both sides and each having a function of storing charge, each of the memory function 30 is a charge holding portion 31 capable of holding charge and dissipation of charge A dissipation preventing dielectric 32, wherein the charge holding portion 31 is isolated from the gate electrode 3 and the semiconductor substrate 1 by the dissipation preventing dielectric 32, and the semiconductor The substrate 1 and the gate electrode 3 have different compositions And the distance T2 between the charge holding unit 31 and the gate electrode 3 is different from the distance T1 between the charge holding unit 31 and the semiconductor substrate 1. do. Here, when the distance T2 between the gate electrode 3 and the charge holding portion 31 is not constant, the distance of the nearest contact portion of the charge holding portion 31 is set to the distance T2.

또한, 본 발명의 일태양은 게이트 전극(3)과 반도체 기판(1)이 실리콘으로 만들어지고, 불순물 농도가 서로 다른 경우에 해당한다. 이러한 경우에는, 실리콘상에 형성될 산화막의 실리콘 불순물 농도에 의해 막형성율이 영향을 받는다는 사실("불순물강화 산화"라 칭함)을 이용함으로써, 에칭 등의 어떠한 특별한 단계도 필요로 하지 않고, 거리(T1)와 거리(T2)를 다르게 하는 막두께를 용이하게 형성할 수 있다.In addition, one aspect of the present invention corresponds to a case where the gate electrode 3 and the semiconductor substrate 1 are made of silicon and have different impurity concentrations. In such a case, by taking advantage of the fact that the film formation rate is influenced by the silicon impurity concentration of the oxide film to be formed on the silicon (called "impurity enhanced oxidation"), no special step such as etching is required, and the distance The film thickness which makes T1 and distance T2 different can be formed easily.

여기서, 메모리 기능체와 그 구성요소의 명칭을 하기한 바와 같이 정의한다.Here, the names of the memory functional bodies and their components are defined as follows.

도 1a에 도시된 바와 같이, "메모리 기능체(30)"은 전하를 저장하는 기능을 가지고 게이트 전극(3)의 측방으로 각각 형성된 영역을 나타낸다. 또한, 각각의 메모리 기능체(30)은 전하를 유지할 수 있는 부분인 전하유지부(31)와 전하의 소산을 억제하는 부분인 소산방지 유전체(32)로 이루어진다.As shown in Fig. 1A, " memory functional body 30 " represents regions each formed laterally of the gate electrode 3 with a function of storing charge. In addition, each memory functional element 30 is composed of a charge holding portion 31 which is a portion capable of holding charge and a dissipation preventing dielectric 32 which is a portion which suppresses dissipation of charge.

또한, 도 1a의 참조부호 8은 게이트 절연체(2)과 게이트 전극(3)을 포함하는 게이트 스택을 표시한다. 참조부호 20은 오프셋 영역을 표시한다. 참조부호 TG는 게이트 절연체(2)의 두께를 표시한다.In addition, reference numeral 8 of FIG. 1A denotes a gate stack including the gate insulator 2 and the gate electrode 3. Reference numeral 20 denotes an offset area. Reference numeral TG denotes the thickness of the gate insulator 2.

또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 각 메모리 기능체(30)의 일태양은 소산방기 절연체(32)가 제1절연체(32a)와 제2절연체(32b)로 나뉘는 경우에 해당한다. 여기서, 편의상, 제1절연체(32a)를 제외한 메모리 기능체(30)의 영역, 즉, 전하유지부(31)와 제2절연체(32b)로 이루어지는 영역을 "전하저장영역(33)"이라 칭할 것이 다. 그러나, 전하저장영역(33)은 하기한 바와 같이 전하 유지부(31)만으로 이루어질 때도 있다.In addition, as shown in FIG. 1B, one aspect of each memory functional body 30 corresponds to a case in which the dissipation radiator insulator 32 is divided into a first insulator 32a and a second insulator 32b. Here, for convenience, a region of the memory functional body 30 except for the first insulator 32a, that is, a region composed of the charge holding part 31 and the second insulator 32b will be referred to as a "charge storage region 33". will be. However, the charge storage region 33 may be composed of only the charge holding unit 31 as described below.

도 1c에 도시된 바와 같이, 각각의 메모리 기능체(30)은 제2절연체(32b)를 포함하지 않고 제1절연체(32a)와 전하유지부(31)을 포함한다. 이러한 경우, 전하저장영역(33)은 전하유지부(31)만으로 이루어진다.As shown in FIG. 1C, each memory functional body 30 does not include the second insulator 32b but includes the first insulator 32a and the charge holding part 31. In this case, the charge storage region 33 is composed of only the charge holding portion 31.

도면에 도시된 바와 같이, 전하저장영역은 종래기술에 설명된 바와 같이 전계효과 트랜지스터의 게이트 절연체 부분에 형성되지 않고, 게이트 전극의 측방으로 형성되기 때문에, 종래기술에 포함된 과소거의 문제가 실질적으로 제거된다.As shown in the figure, since the charge storage region is not formed in the gate insulator portion of the field effect transistor as described in the prior art, but is formed laterally of the gate electrode, the problem of over-erasing included in the prior art is substantially Removed.

또한, 제1절연체(32a)는 특별히 막두께를 다르게 하기위한, 예를 들면, 에칭 단계를 필요로 하지 않고, 매우 간단한 단계에 의해 막두께를 다르게 형성할 수 있다.In addition, the first insulator 32a does not require, for example, an etching step specifically for changing the film thickness, and can form a different film thickness by a very simple step.

또한, 메모리 기능체에 의한 가변저항 효과로 인해, 반도체 메모리 장치는 선택 트랜지스터와 메모리 트랜지스터의 기능을 겸비한 메모리 셀로서 기능할 수 있다.In addition, due to the variable resistance effect of the memory functional body, the semiconductor memory device can function as a memory cell having the functions of the selection transistor and the memory transistor.

또한, 반도체 기판과 게이트 전극은 실리콘으로 이루어진 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 반도체 기판과 게이트 전극은 현재 반도체 장치의 재료로서 자주 사용되는 실리콘으로 만들어지기 때문에, 종래기순의 반도체 제조공정과의 친화성이 높은 반도체 공정이 구축될 수 있어서, 제조비용이 낮은 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, the semiconductor substrate and the gate electrode are preferably formed of a material made of silicon. In this case, since the semiconductor substrate and the gate electrode are made of silicon, which is often used as a material of a semiconductor device at present, a semiconductor process having a high affinity with conventional semiconductor manufacturing processes can be constructed, and thus a semiconductor memory having a low manufacturing cost An apparatus may be provided.

또한, 본 발명의 반도체 메모리 장치의 실시예에 있어서, 1개의 소자가 2비 트 이상의 정보를 저장하는 경우, 4가 이상의 정보를 저장하는 메모리 소자로서 기능할 수도 있다.Further, in the embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, when one device stores two or more bits of information, it may function as a memory device for storing four or more pieces of information.

또한, 도 1에 도시된 반도체 메모리 소자는 거리(T2)가 반도체 기판으로부터 거리가 멀어지게 넓혀진 형상으로 되어 있다. 따라서, 전하유지부의 상부가 그 하부보다 게이트 전극으로부터 멀어지도록 형성되어 있기 때문에, 전하유지부의 상부내에 불필요한 전하가 주입되는 것이 억제될 수 있다. 예를 들면, 소거모드에서 발생할 수도 있는 게이트 전극으로부터의 전자의 주입이 크게 억제될 수 있다. 또한, 하부는 상부만큼 떨어져 있지 않기 때문에, 유지될 전하가 채널형성영역으로부터 불필요하게 떨어져 있지 않게 형성되므로, 유지되는 전하의 양이 구동전류량에 주는 효과가 충분히 유지될 수 있다. 이로 인해, 기록/소거모드에서의 판독전류간의 차이를 감소시키지 않고 불필요한 전하의 주입 및 소산을 억제할 수 있다. 한편, 도 1에는, 거리(T2)를 상세하게 설명하기 위해 거리가 다른 상태가 명시적으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에 있어서도, 특별히 설명하지 않아도 동일한 태양을 얻을 수 있고 그에 따른 효과도 동일하게 얻어질 수 있다는 것은 물론이다.In addition, the semiconductor memory device shown in FIG. 1 has a shape in which the distance T2 is widened so as to be far from the semiconductor substrate. Therefore, since the upper portion of the charge holding portion is formed to be farther from the gate electrode than the lower portion thereof, it is possible to suppress that unnecessary charge is injected into the upper portion of the charge holding portion. For example, injection of electrons from the gate electrode, which may occur in the erase mode, can be greatly suppressed. Further, since the lower portion is not separated by the upper portion, the charge to be retained is formed so as not to be unnecessarily separated from the channel forming region, so that the effect of the amount of the retained charge on the amount of driving current can be sufficiently maintained. This makes it possible to suppress unnecessary charge injection and dissipation without reducing the difference between the read currents in the write / erase mode. On the other hand, although the state in which the distance differs is explicitly shown in FIG. 1 in order to demonstrate the distance T2 in detail, also in another embodiment, the same aspect can be obtained without special description, and the effect accordingly is the same. Of course it can be obtained.

또한, 본 발명의 실시예의 반도체 메모리 장치는 하기한 바와 같이 구성될 수도 있다.In addition, the semiconductor memory device of the embodiment of the present invention may be configured as follows.

반도체 메모리 소자는 1개의 메모리 기능체에 2가 이상의 정보가 저장되도록, 4가 이상의 정보를 저장하는 반도체 메모리 소자로서 기능한다. 또한, 메모리 기능체에 의한 가변저항효과로 인해, 반도체 메모리 소자는 선택 트랜지스터와 메모리 트랜지스터의 기능을 모두 가지는 메모리 셀로서 기능할 수 있다. 그러나, 반 도체 메모리 소자는 항상 4가 이상의 정보를 저장하여 기능할 필요는 없고, 예를 들면, 2가의 정보를 저장하여 기능할 수도 있다.The semiconductor memory element functions as a semiconductor memory element that stores tetravalent or higher information such that bivalent or higher information is stored in one memory functional body. In addition, due to the variable resistance effect by the memory functional body, the semiconductor memory element can function as a memory cell having both the function of the selection transistor and the memory transistor. However, the semiconductor memory element does not always need to store and function tetravalent or more information, for example, may also function by storing bivalent information.

본 발명의 반도체 메모리 장치는 반도체 기판 또는 반도체 기판내에 형성된 채널형성영역과 동일한 도전형의 웰영역 상에 형성되는 것이 바람직하다.The semiconductor memory device of the present invention is preferably formed on a semiconductor substrate or a well region of the same conductivity type as the channel formation region formed in the semiconductor substrate.

반도체 기판은 반도체 장치에 사용되는 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 실리콘 또는 게르마늄 등의 원소 반도체, 또는 실리콘 게르마늄, GaAs, InGaAs, ZnSe 또는 GaN 등의 화합물 반도체로 만들어진 반도체 기판을 들 수 있다. 또한, 표면에 반도체층을 가지는, 예를 들면, SOI(Silicon On Insulator)기판 또는 다층 SOI기판 등의 다양한 기판, 또는 글래스 또는 플라스틱 기판이 반도체 층과 겹쳐진 반도체 기판을 사용할 수도 있다. 그중에서도 실리콘 기판 또는 표면에 실리콘 층이 형성된 SOI기판이 바람직하다. 반도체 기판 또는 반도체 층은, 내부에 흐르는 전류의 양에 다소의 차이가 있지만, 단결정(예를 들면, 에피택셜 성장에 의한 단결정), 다결정 및 비결정질 기판 중 어떠한 것으로도 될 수 있다. SOI기판을 사용하는 경우, 소스/드레인 확산영역과 반도체 기판의 용량을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 고속동작이 가능한 반도체 장치가 제공될 수 있다.The semiconductor substrate is not particularly limited as long as it is used in a semiconductor device. For example, a semiconductor substrate made of an elemental semiconductor such as silicon or germanium, or a compound semiconductor such as silicon germanium, GaAs, InGaAs, ZnSe or GaN may be mentioned. In addition, various substrates such as a silicon on insulator (SOI) substrate or a multi-layer SOI substrate, or a glass or plastic substrate having a semiconductor layer on the surface may be used. Among them, a silicon substrate or an SOI substrate having a silicon layer formed on its surface is preferable. The semiconductor substrate or the semiconductor layer may be any of a single crystal (for example, a single crystal due to epitaxial growth), a polycrystalline and an amorphous substrate, although there are some differences in the amount of current flowing therein. In the case of using an SOI substrate, since the capacity of the source / drain diffusion region and the semiconductor substrate can be minimized, a semiconductor device capable of high speed operation can be provided.

반도체 기판 또는 반도체 층상에는 소자격리영역이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 트랜지스터, 커패시터, 저항 등의 소자, 소자들로 형성된 회로, 다른 반도체 장치, 및 층간절연막과 함께 반도체 기판 또는 층을 조합함으로써 반도체 장치를 단층 또는 다층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 소자격리영역은 LOCOS막, 트렌치 산화막, 및 STI막 등의 다양한 소자격리막으로 형성될 수 있다. 반도체 기판 은 P형 또는 N형중 어느 하나의 도전형을 가질 수도 있고, 반도체 기판에는 적어도 1개의 제1도전형(P형 또는 N형)의 웰영역이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 반도체 기판 및 웰영역의 불순물 농도는 관련분야에서 공지의 범위 내에 있을 수도 있다. 그런데, SOI기판을 반도체 기판으로써 이용하는 경우, 표면 반도체 층에는 웰영역이 형성될 수도 있고, 채널형성영역 아래에 바디영역이 유지될 수도 있다. 이런 식으로, 반도체 기판 및 표면 반도체 층에 형성되는 웰영역 및 바디영역은 소스/드레인 확산영역의 불순물의 반대의 도전형을 가지고, 적절한 불순물 농도로 조정되어 있다. 보다 상세하게는, 한 쪽의 소스/드레인 확산영역으로부터 다른 쪽의 소스/드레인 확산영역으로 누설되는 전류를 웰영역과 바디영역을 형성함으로써 줄일 수 있다. 따라서, SOI기판을 이용하는 경우 문제가 되는 기판 부동 효과를 경감할 수도 있다.It is preferable that a device isolation region is formed on the semiconductor substrate or the semiconductor layer. In addition, a semiconductor device may be formed in a single layer or a multilayer structure by combining a semiconductor substrate or a layer with elements such as transistors, capacitors, resistors, circuits formed of elements, other semiconductor devices, and interlayer insulating films. In addition, the device isolation region may be formed of various device isolation films such as a LOCOS film, a trench oxide film, and an STI film. The semiconductor substrate may have either a conductive type of P type or N type, and at least one well region of P type or N type is preferably formed in the semiconductor substrate. Impurity concentrations of the semiconductor substrate and the well region may be within a range known in the art. However, when the SOI substrate is used as a semiconductor substrate, a well region may be formed in the surface semiconductor layer, and a body region may be maintained under the channel formation region. In this way, the well region and the body region formed in the semiconductor substrate and the surface semiconductor layer have conductivity types opposite to those of the source / drain diffusion regions, and are adjusted to appropriate impurity concentrations. More specifically, the current leaking from one source / drain diffusion region to the other source / drain diffusion region can be reduced by forming a well region and a body region. Therefore, the substrate floating effect which becomes a problem when using an SOI substrate can also be reduced.

그러나, 게이트 전극 대한 절연막과 반도체 기판상의 절연막이 다른 두께를 가지도록 형성하기 위해서는, 절연막을 형성하는 경우에서의 절연막 형성 영역에서의 웰영역의 불순물 농도를 게이트 전극의 불순물 농도와 다르게 설정하는 것이 좋다. 불순물 농도를 옅게 설정하는 경우에는 1 ×1020-3이하이고, 짙게 설정하는 경우에는 5 ×1019-3이상으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 게이트 전극에 대한 절연막과 반도체 기판상의 절연막을 다른 두께를 가지도록 효과적으로 형성할 수 있다.However, in order to form the insulating film for the gate electrode and the insulating film on the semiconductor substrate to have a different thickness, it is preferable to set the impurity concentration of the well region in the insulating film forming region when the insulating film is formed to be different from the impurity concentration of the gate electrode. . When setting impurity concentration light, it is 1 * 10 <20> cm <-3> or less, and when setting it to dark, it is preferable to set it as 5 * 10 <19> cm <-3> or more. In this case, the insulating film for the gate electrode and the insulating film on the semiconductor substrate can be effectively formed to have different thicknesses.

이 점에 있어서, 기판의 전면 부근에 형성되고, 예를 들면, 채널주입 등에 의한 임계전압 조정에 이용되는 불순물 영역을 형성하는 경우, 불순물 영역의 농도가 상기 조건을 만족시킬 수도 있다.In this regard, in the case where an impurity region is formed near the front surface of the substrate and used for adjusting the threshold voltage by channel injection, for example, the concentration of the impurity region may satisfy the above condition.

게이트 절연체 또는 게이트 막은 반도체 장치에 일반적으로 이용되는 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 절연막, 산화알루미늄막, 산화티타늄막, 산화탄탈막, 및 산화하프늄막 등의 고유전체막으로 이루어지는 단층막 또는 적층막을 사용할 수 있다. 그 중에서, 실리콘 산화막이 바람직하다. 게이트 절연체는, 예를 들면, 약 1∼20㎚, 바람직하게는 약 1∼6㎚의 두께로 형성되는 것이 적당하다. 이 게이트 절연체는 게이트 전극의 바로 아래에 형성될 수도 있고, 게이트 전극보다 크게(폭 넓게) 형성될 수도 있다. 구조와 공정에 의존하는 폭 넓은 절연막은 전하저장영역 아래의 절연막으로서도 작용할 수 있기 때문에, 반도체 메모리 장치의 제조공정이 간단해질 수 있다.The gate insulator or the gate film is not particularly limited as long as it is generally used for semiconductor devices. For example, a single layer film or a laminated film made of a high dielectric film such as an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, a titanium oxide film, a tantalum oxide film, and a hafnium oxide film can be used. Among them, a silicon oxide film is preferable. The gate insulator is suitably formed to a thickness of, for example, about 1 to 20 nm, preferably about 1 to 6 nm. The gate insulator may be formed directly below the gate electrode, or may be formed larger (widely) than the gate electrode. Since a wide insulating film depending on the structure and the process can also serve as an insulating film under the charge storage region, the manufacturing process of the semiconductor memory device can be simplified.

게이트 전극 또는 전극은 게이트 절연체 상에, 반도체 장치에 일반적으로 사용되는 형상 또는 저단부에서 오목부를 가지는 형상으로 형성되어 있다. 또한, "단일 게이트 전극"은 단층 또는 다층 도전막에 의해 격리되어 있지 않고 일체형상으로 형성되어 있는 게이트 전극을 의미한다. 또한, 게이트 전극은 측벽에 측벽절연막을 가질 수도 있다. 또한, 게이트 전극은 게이트 절연체 상에 형성된다. 또한, 게이트 전극은 반도체 장치에 일반적으로 사용되는 도전막, 예를 들면, 폴리실리콘, 구리 또는 알루미늄 등의 금속, 텅스텐, 티타튬, 또는 탄탈 등의 고융점 금속, 고융점 금속을 가진 실리사이드 등으로 만들어진 단층막 또는 적층막인 재료를 이용하여 형성된다. 특히, 게이트 전극의 재료는 반도체 기판과 다른 재료를 선택할 수도 있다. 일반적으로, 실리콘 기판이 반도체 기판에 이용된다. 그러므로, 이러한 경우, 게이트 전극 재료는 구리 또는 알류미늄 등의 금속, 텅스텐, 티타늄, 또는 탄탈 등의 고융점 금속, 및 고융점 금속을 가진 실리사이드로 만들어진 단층막 또는 적층막인 것이 바람직하다. 이러한 경우, 게이트 전극에 대한 절연막과 반도체 기판 상의 절연막은 대폭 다른 두께를 가지도록 형성될 수 있다.The gate electrode or the electrode is formed on the gate insulator in a shape generally used in a semiconductor device or in a shape having a recess at a low end. In addition, the "single gate electrode" means the gate electrode which is integrally formed without being isolated by a single | mono layer or a multilayer conductive film. In addition, the gate electrode may have a sidewall insulating film on the sidewall. Further, the gate electrode is formed on the gate insulator. In addition, the gate electrode is a conductive film generally used in semiconductor devices, for example, a metal such as polysilicon, copper or aluminum, a high melting point metal such as tungsten, titanium, or tantalum, a silicide having a high melting point metal, or the like. It is formed using a material that is a single layer film or a laminated film made. In particular, the material of the gate electrode may be selected from a material different from that of the semiconductor substrate. Generally, silicon substrates are used for semiconductor substrates. Therefore, in this case, the gate electrode material is preferably a single layer film or a laminated film made of a silicide having a metal such as copper or aluminum, a high melting point metal such as tungsten, titanium, or tantalum, and a high melting point metal. In this case, the insulating film for the gate electrode and the insulating film on the semiconductor substrate may be formed to have significantly different thicknesses.

게이트 전극은, 예를 들면, 약 50∼400㎚의 두께를 가지도록 형성되는 것이 적당하다. 또한, 게이트 전극의 아래에는 채널형성영역이 형성된다. 채널형성영역은 게이트 전극뿐만 아니라 게이트 길이 방향으로 게이트 단부의 외측을 포함하는 영역 아래에 형성되는 것이 바람직하다. 이런 식으로 게이트 전극으로 덮여있지 않은 채널형성영역 부분이 존재하는 경우에는, 채널형성영역이 게이트 절연체 또는 후술하는 전하저장영역으로 덮여있는 것이 바람직하다.The gate electrode is suitably formed to have a thickness of, for example, about 50 to 400 nm. In addition, a channel formation region is formed under the gate electrode. The channel forming region is preferably formed below the region including the outer side of the gate end in the gate length direction as well as the gate electrode. When there is a portion of the channel formation region not covered with the gate electrode in this manner, it is preferable that the channel formation region is covered with the gate insulator or the charge storage region described later.

또한, 게이트 전극은 제1절연체(32a)의 형성중의 형성률에 있어서 반도체 기판과 다르다는 점이 중요하다. 보다 상세하게는, 소망의 시간동안 절연막을 형성하는 처리를 수행했을 때, 반도체 기판상에 형성된 절연막의 두께(T1)가 게이트 전극의 측벽부에 형성된 이 절연막의 두께(T2)가 다르도록, 게이트 전극 재료와 반도체 기판 재료를 차례로 결정한다. 따라서, 간단한 단계에 의해 자기정렬식으로 막두께가 다르도록 만들 수 있기 때문에, 복잡한 단계를 필요로 하지 않고 제조비용이 낮은 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.It is also important that the gate electrode differs from the semiconductor substrate in the formation rate during the formation of the first insulator 32a. More specifically, when the process of forming the insulating film for a desired time is performed, the gate is formed so that the thickness T1 of the insulating film formed on the semiconductor substrate is different from the thickness T2 of the insulating film formed on the sidewall portion of the gate electrode. The electrode material and the semiconductor substrate material are determined in turn. Therefore, since the film thickness can be made to be self-aligned by simple steps, a semiconductor memory device having low manufacturing cost without requiring complicated steps can be provided.

또한, 절연체(32a)는 게이트 전극(3)과 접하는 부분의 두께(T2)에 비해 반도체 기판과 접하는 부분의 두께(T1)가 더 얇도록 될 수도 있다. 따라서, 반도체 기 판으로부터 주입된 전하가 절연체를 통과하여 게이트 전극으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, the insulator 32a may have a smaller thickness T1 of the portion in contact with the semiconductor substrate than the thickness T2 of the portion in contact with the gate electrode 3. Therefore, since the charge injected from the semiconductor substrate can be prevented from passing through the insulator and exiting to the gate electrode, a semiconductor memory device having good charge injection efficiency and high writing / erasing speed can be provided.

또한, 본 발명의 제1실시예에 있어서, 절연체(32a, 32b)는 게이트 전극(3)과접하는 부분의 두께(T2)에 비해 반도체 기판과 접하는 부분의 두께(T1)가 더 두껍도록 될 수도 있다. 게이트 전극으로부터 주입된 전하가 절연체를 통과하여 반도체 기판으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리가 제공될 수 있다.In addition, in the first embodiment of the present invention, the insulators 32a and 32b may have a thicker thickness T1 of the portion in contact with the semiconductor substrate than the thickness T2 of the portion in contact with the gate electrode 3. have. Since the charge injected from the gate electrode can be prevented from passing through the insulator and exiting the semiconductor substrate, a semiconductor memory having good charge injection efficiency and high writing / erasing speed can be provided.

각 메모리 기능체는 적어도, 전하를 유지하거나, 전하를 저장 또는 유지하거나, 전하를 트래핑하는 기능을 가지거나, 또는 전하분극상태를 유지하는 기능을 가지는 막 또는 영역을 포함하여 구성된다. 이러한 기능을 발휘하는 재료로는, 실리콘 질화물; 실리콘; 인 또는 붕소 등의 불순물을 함유하는 실리케이트 글래스; 실리콘 카바이드; 알루미나; 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 또는 탄탈 산화물 등의 고유전체 물질; 산화아연, 강유전체; 금속 등을 들 수 있다. 메모리 기능체는, 예를 들면, 실리콘 질화막을 포함하는 절연체막; 도전막 또는 반도체층을 내부에 포함하는 절연체막; 도전체 또는 반도체 도트를 1개 이상 포함하는 절연체막; 내부전하가 전기장에 의해 분극되어 분극상태가 유지되는 강유전체막을 포함하는 절연막으로 만들어진 단층 또는 적층구조로 형성될 수 있다. 그 중에서, 실리콘 질화막은 전하를 트래핑하는 준위가 다수 존재하기 때문에 큰 히스테리시스 특성을 얻을 수 있다. 또한, 전하유지시간이 길고, 누설경로의 발생에 기인하는 전하누설의 문 제로부터 자유롭기 때문에, 유지특성이 양호하다. 또한, LSI 공정에서 일반적으로 사용되는 재료이기 때문에 바람직하다.Each memory functional body comprises at least a film or region having a function of holding a charge, storing or holding a charge, trapping a charge, or maintaining a charge polarization state. As a material which exhibits such a function, silicon nitride; silicon; Silicate glass containing impurities such as phosphorus or boron; Silicon carbide; Alumina; High dielectric materials such as hafnium oxide, zirconium oxide, or tantalum oxide; Zinc oxide, ferroelectric; Metal and the like. The memory functional body may include, for example, an insulator film including a silicon nitride film; An insulator film including a conductive film or a semiconductor layer therein; An insulator film comprising at least one conductor or semiconductor dot; The internal charge may be formed in a single layer or a laminated structure made of an insulating film including a ferroelectric film in which polarization is maintained by polarization by an electric field. Among them, since the silicon nitride film has a large number of levels trapping charges, a large hysteresis characteristic can be obtained. In addition, since the charge holding time is long and free from charge leakage due to the occurrence of leakage paths, the holding characteristics are good. Moreover, since it is a material generally used in an LSI process, it is preferable.

실리콘 질화막 등의 전하유지기능을 가지는 절연막을 내부에 포함하는 절연막을 메모리 기능체로 이용하면 저장유지에 관한 신뢰성을 높일 수 있다. 실리콘 질화막은 절연체가기 때문에, 그 일부에 전하의 누설이 발생한 경우에도, 실리콘 질화막 전체의 전하를 즉시 잃지 않기 때문이다. 또한, 복수의 반도체 메모리 소자를 배열하는 경우, 반도체 메모리 소자간의 거리가 단축되거 인접하는 메모리 기능체가 접촉하는 경우에도, 도전체로 만들어진 메모리 기능체의 경우에서와 같이 각각의 메모리 기능체들에 저장된 정보 항목들을 잃지 않는다. 또한, 콘택트 플러그(contact plug)가 메모리 기능체에 보다 가까이 배치될 수 있고, 때로는 메모리 기능체와 중첩하도록 배치될 수 있기 때문에, 반도체 메모리 장치의 미세가공이 용이해진다.If an insulating film containing an insulating film having a charge holding function such as a silicon nitride film therein as a memory functional body is used, the reliability of storage holding can be improved. This is because the silicon nitride film is an insulator, so that even when a portion of the charge leaks, the charge of the entire silicon nitride film is not immediately lost. Further, when a plurality of semiconductor memory elements are arranged, information stored in each memory functional bodies as in the case of a memory functional body made of a conductor, even when the distance between the semiconductor memory elements is shortened or an adjacent memory functional body is in contact with each other. Do not lose items. In addition, contact plugs can be disposed closer to the memory function, and sometimes can be arranged to overlap the memory function, thereby facilitating microfabrication of the semiconductor memory device.

또한, 저장유지에 관한 신뢰성을 향상시키기 위해서는, 전하유지기능을 가지는 절연"막"이 항상 필요한 것은 아니고, 전하유지기능을 가지는 절연체가 절연막에 이산적으로 존재하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전하를 유지하기 어려운 재료, 예를 들면, 실리콘 산화물에 도트 형상으로 분산되어 있는 것이 바람직하다.In addition, in order to improve the reliability of storage holding, an insulating "film" having a charge holding function is not always necessary, and an insulator having a charge holding function is preferably present discretely in the insulating film. Specifically, it is preferable to be dispersed in a dot shape in a material that is difficult to hold electric charge, for example, silicon oxide.

또한, 전하저장영역의 재료로서 도전체 또는 반도체를 사용할 수도 있다. 따라서, 도전체 또는 반도체 내로의 전하의 주입량을 자유롭게 제어할 수 있기 때문에, 다치화된 반도체 메모리 장치를 쉽게 구축할 수 있다는 이점이 있다.In addition, a conductor or a semiconductor may be used as the material of the charge storage region. Therefore, since the injection amount of charge into the conductor or the semiconductor can be freely controlled, there is an advantage that a multivalued semiconductor memory device can be easily constructed.

또한, 전하저장영역의 재료로서 도전체 또는 반도체 도트를 1개이상 포함하 는 절연체를 이용하면, 직접 터널링(direct tunneling)에 의해 전하가 쉽게 기록/소거될 수 있기 때문에, 전력소비를 낮추는 효과를 가져온다.In addition, when an insulator including one or more conductors or semiconductor dots is used as the material of the charge storage region, the charge can be easily written / erased by direct tunneling, thereby reducing the power consumption. Bring.

또한, 전하저장영역의 지료로서, 전기장에 의해 분극방향이 변화하는 PZT 또는 PZLT 등의 강유전체막을 사용할 수도 있다. 이 경우, 분극에 의해 강유전체막의 전면에 실질적으로 전하가 발생하고, 그러한 상태가 유지된다. 따라서, 메모리기능을 가지고 있고 전하를 트랩하기 위해 외측으로부터 전하를 공급하는 막과 동일한 히스테리시스 특성을 얻을 수 있다. 또한, 강유전체막 외측으로부터의 전하주입을 필요로 하지 않으면서 전하를 유지하고 막 내에서의 전하의 분극에 의해서만 히스테리시스 특성을 얻을 수 있기 때문에, 정보를 고속으로 기록/소거할 수 있다는 이점이 있다.As the material of the charge storage region, a ferroelectric film such as PZT or PZLT whose polarization direction is changed by an electric field may be used. In this case, electric charge is substantially generated on the entire surface of the ferroelectric film due to polarization, and such a state is maintained. Thus, the same hysteresis characteristics as those of a film having a memory function and supplying charges from the outside for trapping charges can be obtained. In addition, since hysteresis characteristics can be obtained only by maintaining charges and polarizing charges in the film without requiring charge injection from the outside of the ferroelectric film, there is an advantage that information can be recorded / erased at high speed.

또한, 각 메모리 기능체는, 전하를 빠져나가기 어렵게 하는 영역 또는 전하를 빠져나가기 어렵게 하는 기능을 가지는 막을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, each memory functional body preferably further includes a film having a function of making it difficult to escape the charge or a region making it difficult to escape the charge.

전하를 빠져나가기 어렵게 하는 기능을 발휘하는 막으로서는 실리콘 산화막 등을 들 수 있다.A silicon oxide film etc. are mentioned as a film | membrane which exhibits the function which makes it difficult to escape an electric charge.

메모리 기능체에 포함된 전하유지부는 직접 또는 절연막을 통해 게이트 전극의 양측에 형성되고, 게이트 절연체 또는 절연막을 통해 반도체 기판(웰영역, 바디영역, 또는 소스/드레인 영역 또는 확산영역) 위에 직접 배치되어 있다.The charge holding part included in the memory functional body is formed on both sides of the gate electrode directly or through an insulating film, and is disposed directly on the semiconductor substrate (well region, body region, or source / drain region or diffusion region) through the gate insulator or insulating layer. have.

게이트 전극의 양측의 전하유지부는 직접 또는 절연막을 통해 게이트 전극의 측벽의 전부 또는 일부를 덮도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 응용예로서는, 게이트 전극이 그 하단부에 오목부를 가지는 경우에는, 직접 또는 절연막을 통해 오목부를 완전히 또는 부분적으로 채우도록 형성될 수도 있다.The charge holding portions on both sides of the gate electrode are preferably formed so as to cover all or part of the sidewall of the gate electrode either directly or through an insulating film. As an application example, when the gate electrode has a recessed portion at its lower end, it may be formed so as to completely or partially fill the recessed portion directly or through an insulating film.

게이트 전극은 메모리 기능체의 측벽에만 형성되어 있거나, 메모리 기능체의 상부를 덮지 않는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 인해, 콘택트 플러그가 게이트 전극에 가까이 위치할 수 있기 때문에, 반도체 메모리 장치의 미세화가 용이해진다. 또한, 이러한 간단한 배치를 가지는 반도체 메모리 장치는 제조가 용이하고, 수율을 향상시킬 수 있다.The gate electrode is preferably formed only on the sidewall of the memory function or does not cover the top of the memory function. This arrangement facilitates miniaturization of the semiconductor memory device because the contact plug can be located close to the gate electrode. In addition, the semiconductor memory device having such a simple arrangement is easy to manufacture and can improve the yield.

각 전하유지부로서 도전막을 이용하는 경우에는, 전하유지부가 반도체 기판(웰영역, 바디영역, 또는 소스/드레인 영역 또는 확산영역) 또는 게이트 전극과 직접 접촉하지 않도록 절연막을 통해 배치되는 것이 바람직하다. 전하유지부는, 예를 들면, 도전막과 절연막으로 이루어진 적층구조, 절연막에 도전막이 도트형상 등으로 분산되어 있는 구조, 또는 게이트의 측벽에 형성된 측벽 절연막의 일부에 도전막이 배치되어 있는 구조 등을 들 수 있다.In the case where a conductive film is used as each charge holding portion, it is preferable that the charge holding portion is disposed through the insulating film so as not to directly contact the semiconductor substrate (well region, body region, source / drain region or diffusion region) or the gate electrode. Examples of the charge holding unit include a laminated structure consisting of a conductive film and an insulating film, a structure in which the conductive film is dispersed in a dot shape or the like on the insulating film, or a structure in which the conductive film is disposed on a part of the sidewall insulating film formed on the sidewall of the gate. Can be.

소스/드레인 확산영역은, 반도체 기판 또는 웰영역의 반대의 도전형을 가지는 확산영역으로서, 게이트 전극에 대해 전하저장영역의 반대측에 각각 배치되어 있다. 각각의 소스/드레인 확산영역과 반도체 기판 또는 웰영역간의 접합은, 불순물 농도가 급증하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 열전자나 열정공이 저전압에서 효율적으로 발생하여, 보다 낮은 전압에 의해 고속 동작이 실현되기 때문이다. 각 소스/드레인 확산영역의 접합깊이는 특별히 한정되지 않지만, 얻으려는 반도체 메모리 장치의 성능 등에 따라 적절히 조정될 수 있다. 그런데, SOI기판을 반도체 기판으로서 이용하는 경우에는, 각각의 소스/드레인 확산영역이 SOI기판의 표면반도 체 층의 두께보다 작은 접합깊이를 가질 수도 있지만, 표면반도체 층의 두께와 실질적으로 동일한 접합깊이를 가지는 것이 바람직하다.The source / drain diffusion region is a diffusion region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate or the well region, and is disposed on the opposite side of the charge storage region with respect to the gate electrode. It is preferable that the impurity concentration rapidly increases in the junction between each source / drain diffusion region and the semiconductor substrate or well region. This is because hot electrons and passion holes are efficiently generated at low voltage, and high speed operation is realized by lower voltage. The junction depth of each source / drain diffusion region is not particularly limited, but may be appropriately adjusted according to the performance of the semiconductor memory device to be obtained and the like. By the way, when using an SOI substrate as a semiconductor substrate, each source / drain diffusion region may have a junction depth that is smaller than the thickness of the surface semiconductor layer of the SOI substrate, but the junction depth substantially equal to the thickness of the surface semiconductor layer. It is desirable to have.

소스/드레인 영역은 게이트 전극단과 중첩하도록 배치될 수도 있고, 게이트 전극단과 일치하도록 배치될 수도 있고, 또는 게이트 전극단에 대해 오프셋되어 있도록 배치될 수도 있다. 특히, 오프셋 배치의 경우에는, 게이트 전극에 전압이 인가되었을 때, 전하유지부 아래의 오프셋 영역의 반전의 용이함이 메모리 기능체에 저장된 전하량에 따라 크게 변화한다. 따라서, 메모리 효과가 증가하고 단채널 효과가 감소하는 것이 바람직하다. 그러나, 소스/드레인 영역이 지나치게 오프셋되면, 소스와 드레인 간의 구동전류가 현저하게 작아진다. 그러므로, 오프셋의 크기, 즉, 게이트 길이방향에서 봤을 때 어느 한쪽의 게이트 전극단으로부터 소스/드레인 영역 중 더 가까운 쪽까지의 거리가 게이트 길이방향에서 전하유지부의 두께보다 짧은 것이 바람직하다. 특히, 메모리 기능체의 전하유지부의 적어도 일부가 확산영역인 소스/드레인 영역과 중첩하는 것이 중요하다. 본 발명의 본 실시예의 반도체 메모리 장치를 구성하는 반도체 메모리 소자의 본질은 메모리 기능체의 측벽부에만 존재하는 게이트 전극과 소스/드레인 영역간의 전압차에 기초하여 메모리 기능체를 가로지르는 전기장에 의해 저장을 재기록하는 것이기 때문이다.The source / drain regions may be disposed to overlap the gate electrode terminal, may be disposed to coincide with the gate electrode terminal, or may be disposed to be offset with respect to the gate electrode terminal. In particular, in the case of the offset arrangement, when the voltage is applied to the gate electrode, the ease of inversion of the offset region under the charge holding portion varies greatly depending on the amount of charge stored in the memory functional body. Therefore, it is desirable for the memory effect to increase and the short channel effect to decrease. However, if the source / drain regions are excessively offset, the driving current between the source and the drain becomes considerably small. Therefore, it is preferable that the magnitude of the offset, i.e., the distance from one of the gate electrode ends to the closer of the source / drain regions in the gate longitudinal direction is shorter than the thickness of the charge holding portion in the gate longitudinal direction. In particular, it is important that at least a portion of the charge holding portion of the memory functional body overlap with the source / drain region which is the diffusion region. The essence of the semiconductor memory device constituting the semiconductor memory device of this embodiment of the present invention is stored by an electric field across the memory function based on the voltage difference between the gate electrode and the source / drain region existing only in the sidewall portion of the memory function. This is because it rewrites.

각각의 소스/드레인 영역은 채널형성영역의 전면, 즉, 게이트 절연체의 저면보다 높은 위치에 부분적으로 연장되어 있을 수도 있다. 이러한 경우, 반도체 기판에 형성된 소스/드레인 영역상에 소스/드레인 영역과 일체화된 도전막이 적층형성되어 있는 것이 적절하다. 도전막의 재료로는, 예를 들면, 폴리실리콘 또는 비결정 질 실리콘 등의 반도체, 실리사이드, 또는 상술한 금속 또는 고융점 금속을 들 수 있다. 그 중에서, 폴리실리콘이 바람직하다. 그 이유는, 폴리실리콘은 불순물 확산속도가 반도체 기판에 비해 매우 크기 때문에, 반도체 기판의 소스/드레인 영역의 접합깊이를 얕게 하는 것이 용이하여, 단채널 효과가 용이하게 억제되기 때문이다. 그런데, 이러한 경우, 소스/드레인 영역의 일부와 게이트 전극 사이에 메모리 기능체의 적어도 일부를 위치시키는 것이 바람직하다.Each source / drain region may partially extend at a position above the front surface of the channel formation region, that is, the bottom surface of the gate insulator. In such a case, it is appropriate that a conductive film integrated with the source / drain regions is laminated on the source / drain regions formed in the semiconductor substrate. Examples of the material of the conductive film include semiconductors such as polysilicon or amorphous silicon, silicides, or the metals or high melting point metals described above. Among them, polysilicon is preferable. The reason is that since polysilicon has an impurity diffusion rate much higher than that of the semiconductor substrate, it is easy to shallowen the junction depth of the source / drain regions of the semiconductor substrate, and the short channel effect is easily suppressed. In this case, however, it is desirable to position at least a portion of the memory functional element between a portion of the source / drain region and the gate electrode.

본 발명의 반도체 메모리 장치는 통상의 반도체 공정, 예를 들면, The semiconductor memory device of the present invention is a conventional semiconductor process, for example,

게이트 전극의 측벽에 단층 또는 적층구조의 측벽 스페이서를 형성하는 방법과 유사한 방법에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로는, 게이트 전극 또는 전극을 형성한 후, 전하유지부를 포함하는 단층막, 또는 전하유지부/절연막, 절연막/전하유지부, 또는 절연막/전하유지부/절연막 등의 전하유지부를 포함하는 적층막을 형성하고, 이 막이 측벽 스페이서의 형상으로 남도록 적당한 조건하에서 에치백(etched back)하는 방법을 들 수 있다. 또한, 절연막 또는 전하유지부를 형성하고, 측벽 스페이서의 형상으로 남도록 적당한 조건하에서 에치백하고, 또한, 절연막 또는 전하유지부를 형성하고, 측벽 스페이서의 형상으로 남도록 동일하게 에치백하는 방법을 들 수 있다. 또한, 입자로 된 전하유지재료가 분산되어 있는 절연막 재료를 게이트 전극을 포함하는 반도체 기판 상에 도포 또는 퇴적하고, 측벽 스페이서의 형상으로 남도록 적절한 조건하에서 에치백하는 방법을 이용할 수도 있다. 또한, 게이트 전극을 형성한 후, 상기 단층막 또는 적층막을 형성하고 마스크를 이용하여 패터닝하는 방법도 가능하다. 다른 구체적인 방법은, 게이트 전극 또 는 전극을 형성하기 전에, 전하유지부를 포함하는 막, 또는 전하유지부/절연막, 절연막/전하유지부, 또는 절연막/전하유지부/절연막 등을 포함하는 막을 형성하고, 채널형성영역이 되는 막의 영역에 개구를 형성하고, 이렇게 만들어진 구조의 전체면적에 게이트 전극 재료막을 형성하고, 개구를 포함하고 개구보다 큰 형상으로 게이트 전극 재료막을 패터닝하는 방법이 있다. 본 발명의 반도체 메모리 소자를 배열하여 메모리 셀 어레이를 구성하는 경우, 반도체 메모리 장치의 최량의 형태는, 예를 들면, (1)복수의 반도체 메모리 소자의 게이트 전극이 일체로 되어, 워드선의 기능을 가진다. (2)상기 워드선의 양측에는 메모리 기능체가 형성되어 있다. (3)메모리 기능체에서의 전하를 유지하는 것은 절연체, 특히, 실리콘 질화막이다. (4)메모리 기능체는 ONO(Oxide Nitride Oxide)막으로 만들어지고, 실리콘 질화막은 게이트 절연체의 표면과 실질적으로 평행한 표면을 가진다. (5)메모리 기능체에서의 실리콘 질화막은 실리콘 산화막에 의해 워드선과 채널형성영역으로 나뉜다. (6)메모리 기능체에서의 실리콘 질화막은 확산층과 중첩한다. (7)게이트 절연체의 표면과 실질적으로 평행한 표면을 가지는 실리콘 질화막과 채널형성영역 또는 반도체 층을 격리하는 절연층의 두께는 게이트 절연층의 두께와 다르다. (8)1개의 반도체 메모리 소자의 기록 및 소거동작은 단일 워드선에 의해 수행된다. (9)메모리 기능체 위에는 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극(워드선)이 존재하지 않는다. (10)메모리 기능체 바로 아래에서 확산영역과 접하는 부분에 확산영역의 도전형의 반대의 도전형의 불순물 농도가 짙은 영역이 존재한다는 요건을 만족한다.It can be formed by a method similar to the method of forming the sidewall spacer of a single layer or a laminated structure on the sidewall of the gate electrode. Specifically, after the gate electrode or the electrode is formed, a single layer film including a charge holding portion, or a stack including a charge holding portion such as a charge holding portion / insulating film, an insulating film / charge holding portion, or an insulating film / charge holding portion / insulating film A method of forming a film and etching back under suitable conditions such that the film remains in the shape of sidewall spacers can be mentioned. Further, a method of forming an insulating film or a charge holding part, etching back under appropriate conditions so as to remain in the shape of the sidewall spacers, and forming an insulating film or a charge holding part and etching back similarly so as to remain in the shape of the sidewall spacers may be mentioned. In addition, a method of applying or depositing an insulating film in which particle charge holding materials are dispersed on a semiconductor substrate including a gate electrode and etching back under appropriate conditions so as to remain in the form of sidewall spacers may be used. In addition, after the gate electrode is formed, a method of forming the single layer film or the laminated film and patterning using a mask is also possible. Another specific method is to form a film including a charge holding portion or a film including a charge holding portion / insulating film, an insulating film / charge holding portion, or an insulating film / charge holding portion / insulating film before forming the gate electrode or the electrode. There is a method of forming an opening in a region of the film to be a channel forming region, forming a gate electrode material film in the entire area of the structure thus formed, and patterning the gate electrode material film in a shape including the opening and larger than the opening. In the case of constituting a memory cell array by arranging the semiconductor memory elements of the present invention, the best form of a semiconductor memory device is, for example, (1) the gate electrodes of a plurality of semiconductor memory elements are integrated to provide a function of a word line. Have (2) Memory functional bodies are formed on both sides of the word line. (3) It is the insulator, especially the silicon nitride film, that holds the charge in the memory functional body. (4) The memory functional body is made of an ONO (Oxide Nitride Oxide) film, and the silicon nitride film has a surface substantially parallel to the surface of the gate insulator. (5) The silicon nitride film in the memory functional body is divided into a word line and a channel forming region by a silicon oxide film. (6) The silicon nitride film in the memory functional body overlaps with the diffusion layer. (7) The thickness of the silicon nitride film having a surface substantially parallel to the surface of the gate insulator and the insulating layer separating the channel forming region or the semiconductor layer is different from the thickness of the gate insulating layer. (8) The write and erase operations of one semiconductor memory element are performed by a single word line. (9) There is no electrode (word line) having a function of assisting the write and erase operations on the memory functional body. (10) It satisfies the requirement that a region where the impurity concentration of the conductivity type opposite to the conductivity type of the diffusion region exists in a portion directly below the memory functional body in contact with the diffusion region.

상기 요건을 모두 만족하는 것이 가장 좋지만, 물론 상기 요건을 모두 만족 할 필요는 없다.It is best to meet all of the above requirements, but of course it is not necessary to meet all of the above requirements.

상기 요건을 2개 이상 만족하는 경우, 특히 바람직한 조합이 존재한다. 그에 해당하는 조합의 예는, (3)메모리 기능체에서의 전하를 유지하는 것은 절연체, 특히, 실리콘 질화막이고, (9)메모리 기능체 위에는 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극(워드선)이 존재하지 않으며, (6)메모리 기능체에서의 절연막(실리콘 질화막)은 확산층과 중첩하는 경우이다. 메모리 기능체에서 전하를 유지하는 것이 절연체가고, 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극이 메모리 기능체위에 존재하지 않는 경우에는, 메모리 기능체에서의 절연막(시리콘 질화막)이 확산층과 중첩하는 경우에만 기록 동작기 바람직하게 수행된다는 것을 발견했다. 즉, 요건 (3) 및 (9)를 만족하는 경우에는, 요건(6) 을 만족하는 것이 특히 바람직하다. 한편, 메모리 기능체에서 전하를 유지하는 것이 도전체가거나, 또는 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극이 메모리 기능체 위에 존재하는 경우에는, 메모리 기능체에서의 절연막이 확산층과 중첩하지 않는 경우에서도 기록 동작을 수행할 수 있었다. 그러나, 메모리 기능체에서 전하를 유지하는 것이 도전체가 아니라 절연체가거나, 또는 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극이 메모리 기능체 위에 존재하지 않는 경우에는, 하기와 같은 매우 큰 이점을 얻을 수 있다. 콘택트 플러그가 메모리 기능체에 보다 가까이 위치할 수 있고, 또는 반도체 메모리 소자들 간의 거리의 단축으로 인해 복수의 메모리 기능체가 간섭하는 경우에도, 저장된 정보가 유지될 수 있기 때문에, 반도체 메모리 장치의 미세가공이 용이해진다. 또한, 소자 구조가 간단하기 때문에, 공정단계수가 감소하고, 수율이 향 상되어, 논리회로 또는 아날로그회로를 구성하는 트랜지스터와 반도체 메모리 장치가 용이하게 공존할 수 있다. 또한, 5V이하의 낮은 전압에서 기록 및 소거동작이 수행된다는 것이 확인되었다. 이상으로부터, 요건 (3), (9), 및 (6)을 만족하는 것이 특히 바람직하다.Particularly preferred combinations exist when two or more of the above requirements are met. Examples of such combinations include (3) holding charge in the memory functional body is an insulator, in particular a silicon nitride film, and (9) an electrode having a function of assisting write and erase operations on the memory functional body (word line ) Is not present, and (6) an insulating film (silicon nitride film) in the memory functional body overlaps with the diffusion layer. In the case where an electric charge is maintained in the memory functional body and an electrode having a function of assisting the write and erase operations does not exist on the memory functional body, an insulating film (silicon nitride film) in the memory functional body overlaps with the diffusion layer. It has been found that only if the write operator is performed preferably. That is, when the requirements (3) and (9) are satisfied, it is particularly preferable to satisfy the requirement (6). On the other hand, when the electric charge is held in the memory functional body or the electrode having a function of assisting the write and erase operations is present on the memory functional body, the insulating film in the memory functional body does not overlap with the diffusion layer. The recording operation could also be performed at. However, when retaining charge in the memory functional body is not an conductor but an insulator, or when there is no electrode on the memory functional body having a function of assisting the write and erase operations, the following great advantages can be obtained. . Since the contact plug can be located closer to the memory function or the plurality of memory functions interfere due to the shortening of the distance between the semiconductor memory elements, the stored information can be retained, so that the microfabrication of the semiconductor memory device This becomes easy. In addition, since the device structure is simple, the number of process steps is reduced, the yield is improved, and the transistor and the semiconductor memory device constituting the logic circuit or the analog circuit can easily coexist. It has also been confirmed that write and erase operations are performed at a voltage lower than 5V. As mentioned above, it is especially preferable to satisfy requirements (3), (9), and (6).

본 발명의 반도체 메모리 장치 또는 논리소자와 조합된 반도체 메모리 장치는 전지구동의 휴대전자기기, 특히 휴대정보단말에 적용할 수 있다. 휴대전자기기로는 휴대정보단말, 휴대전화, 게임기 등을 들 수 있다.The semiconductor memory device in combination with the semiconductor memory device or the logic element of the present invention can be applied to a battery-powered portable electronic device, especially a portable information terminal. Examples of portable electronic devices include portable information terminals, mobile phones, and game machines.

이하, 본 발명의 여러 실시예를 상세하게 설명한다. 물론, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail. Of course, the present invention is not limited to the following examples.

이하의 실시예에서는, N채널형 소자를 메모리로 이용하는 경우를 설명할 것이지만, P채널형 소자를 메모리로서 이용할 수도 있다. 이 경우, 불순물의 도전형은 모두 반대로 될 수도 있다.In the following embodiments, a case of using an N-channel element as a memory will be described, but a P-channel element can also be used as a memory. In this case, all of the conductivity types of the impurities may be reversed.

또한, 본 발명의 도면의 설명에 있어서, 동일한 재료 및 물질을 사용하는 부분에는 동일한 참조부호가 부여되어 있고, 그 부분은 반드시 동일한 형상을 표시하는 것은 아니다.In addition, in description of drawing of this invention, the same code | symbol is attached | subjected to the part using the same material and substance, and the part does not necessarily show the same shape.

또한, 본 발명의 도면들은 개략적인 것이고, 두께와 평면 치수간의 관계, 각 층이나 각 부분의 두께와 크기의 비율 등은 실제와 다르다는 것을 유의해야 한다. 따라서, 실제적인 두께나 크기의 치수는 이하의 설명을 고려하여 판단해야 한다. 또한, 도면 상호간에 있어서, 도면은 치수의 관계나 비율이 서로 다른 부분을 포함한다는 것은 물론이다In addition, it should be noted that the drawings of the present invention are schematic, and that the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio of the thickness and size of each layer or each part, etc. is different from the actual one. Therefore, the actual thickness or size should be determined in consideration of the following description. In addition, of course, drawings may include portions having different dimensional relationships or ratios from one another.

(제2실시예)Second Embodiment

본 발명의 제2실시예를 도 2a∼도 2d를 참조하여 설명한다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 반도체 메모리 장치를 구성하는 메모리 소자는, 반도체 기판(1) 위에 게이트 절연체(2)을 통해 게이트 전극(3)이 형성되어 있고, 적어도 2종류의 막두께를 각각 가지는 제1절연체(32a)가 게이트 절연체(2)과 게이트 전극(3)으로 이루어지는 게이트 스택(gate stack)(8)의 측면과 반도체 기판(1) 상에 형성되어 있으며, 적어도 2종류의 막두께를 각각 가지는 제1절연체(32a)를 통해 게이트 전극(3)의 양측에 측벽 형상의 전하저장영역(33)이 각각 형성되어 있다. 또한, 전하저장영역(33) 아래에는 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13)이 형성되어 있다.A second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 2A to 2D. As shown in Fig. 2D, in the memory device constituting the semiconductor memory device of the present embodiment, the gate electrode 3 is formed on the semiconductor substrate 1 via the gate insulator 2, and at least two kinds of film thicknesses. First insulators 32a each having a sidewall of a gate stack 8 formed of a gate insulator 2 and a gate electrode 3 and formed on a semiconductor substrate 1, wherein Sidewall-shaped charge storage regions 33 are formed on both sides of the gate electrode 3 through the first insulators 32a each having a film thickness. In addition, a pair of source / drain diffusion regions 13 are formed below the charge storage region 33.

적어도 2종류의 막두께를 각각 가지는 제1절연체(32a)는 특별한 단계, 예를 들면, 2종류 이상의 막두께를 가공하기 위한 에칭 단계를 필요로 하지 않고 매우 간단한 단계에 의해 2종류 이상의 막두께로 형성될 수 있다.The first insulator 32a each having at least two kinds of film thicknesses does not require a special step, for example, an etching step for processing two or more kinds of film thicknesses, and a very simple step to at least two kinds of film thicknesses. Can be formed.

또한, 소스/드레인 확산영역(13)은 게이트 전극(3)의 단부에 대해 오프셋되어 있다. 즉, 반도체 기판(1)의 전면에 있어서, 소스/드레인 확산영역(13)은 게이트 전극(3) 아래에 없고, 그것들 각각은 오프셋 영역(20)에 대응하는 폭만큼 게이트 전극(3)으로부터 떨어져 있다. 즉, 소스/드레인 확산영역(13)들 사이의 채널형성영역(19)은 반도체 기판(1)의 전면에 있어서, 오프셋영역(20)의 폭만큼 전하저장영역(33) 아래에 배치되어 있다. 따라서, 전하저장영역(33)으로의 전자의 주입과 정공의 주입이 효율적으로 수행되어, 기록 및 소거속도가 빠른 메모리 소자가 형성될 수 있다.In addition, the source / drain diffusion region 13 is offset with respect to the end of the gate electrode 3. That is, on the entire surface of the semiconductor substrate 1, the source / drain diffusion region 13 is not under the gate electrode 3, and each of them is separated from the gate electrode 3 by a width corresponding to the offset region 20. have. That is, the channel formation region 19 between the source / drain diffusion regions 13 is disposed below the charge storage region 33 on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by the width of the offset region 20. Therefore, the injection of electrons into the charge storage region 33 and the injection of holes can be efficiently performed to form a memory device having a high writing and erasing speed.

또한, 소스/드레인 확산영역(13)은 메모리 소자의 게이트 전극(3)으로부터 오프셋되어 있기 때문에, 게이트 전극(3)에 전압을 인가했을 때의 전하유지영역(33) 아래의 오프셋 영역(20) 부분의 반전의 용이함을 전하저장영역(33)에 저장된 전하량에 따라 크게 변화시킬 수 있기 때문에, 메모리 효과가 커질 수 있다. 또한, 통상 구조의 MOSFET과 비교하여 단채널 효과를 강력히 방지할 수 있고, 게이트 길이를 더욱 단축시킬 수 있다. 또한, 메모리 소자는 그 구조로 인해 단채널 효과를 억제하는 데에 적절하기 때문에, 논리 트랜지스터보다 두꺼운 게이트 절연체를 사용할 수 있고 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the source / drain diffusion region 13 is offset from the gate electrode 3 of the memory element, the offset region 20 under the charge holding region 33 when a voltage is applied to the gate electrode 3 is applied. Since the ease of inversion of the portion can be greatly changed depending on the amount of charge stored in the charge storage region 33, the memory effect can be increased. In addition, the short-channel effect can be strongly prevented and the gate length can be further shortened as compared with the MOSFET of the conventional structure. In addition, since the memory element is suitable for suppressing the short channel effect due to its structure, a gate insulator thicker than a logic transistor can be used and its reliability can be improved.

또한, 메모리 트랜지스터의 전하저장영역(33)은 게이트 절연체(2)과는 독립적으로 형성되어 있다. 따라서, 전하저장영역(33)이 담당하는 메모리기능과, 게이트 절연체(2)이 담당하는 트랜지스터 동작기능이 서로 분리되어 있다. 또한, 전하저장영역(33)은 메모리기능에 적합한 재료를 선택함으로써 형성될 수 있다.In addition, the charge storage region 33 of the memory transistor is formed independently of the gate insulator 2. Therefore, the memory function of the charge storage region 33 and the transistor operation function of the gate insulator 2 are separated from each other. In addition, the charge storage region 33 can be formed by selecting a material suitable for the memory function.

메모리 소자는 통상의 논리 트랜지스터와 동일한 단계를 거쳐 형성될 수 있다.The memory device may be formed through the same steps as conventional logic transistors.

이하, 도 2a∼도 2d에 따라 제조공정을 순서대로 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process is demonstrated in order according to FIG. 2A-FIG. 2D.

도 2a에 도시된 바와 같이, MOS(금속-산화막-반도체)구조를 가지고 MOS형성 공정을 거친게이트 절연체 및 게이트 전극(3), 즉, 게이트 스택(8)을 P형의 도전형을 가지는 반도체 기판(1) 상에 형성한다.As shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate having a MOS (metal-oxide film-semiconductor) structure and a gate insulator and gate electrode 3, that is, a gate stack 8 having a MOS formation process, having a P-type conductivity type It forms on (1).

대표적인 MOS형성 공정은 하기와 같다.Representative MOS forming processes are as follows.

우선, 실리콘으로 만들어지고 P형 반도체 영역을 가지는 반도체 기판(1)에 공지의 방법에 의해 소자격리영역을 형성한다. 소자격리영역은 인접하는 소자간에 기판을 통해 누설전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 소스/드레인 확산영역이 인접한 소자 사이에서 공유되는 장치에는 그러한 소자격리영역을 형성할 필요가 없다. "소자격리영역을 형성하는 공지의 방법"은 LOCOS 산화막을 이용하는 공지의 방법, 트렌치격리영역(trenched isolation region)을 이용하는 공지의 방법, 또는 소자 격리의 목적을 이룰 수 있는 공지의 어떠한 방법도 될 수 있다. 소자격리영역은 특별히 도시하지 않는다.First, an element isolation region is formed by a known method on a semiconductor substrate 1 made of silicon and having a P-type semiconductor region. The device isolation region can prevent the leakage current from flowing through the substrate between adjacent devices. However, in devices in which the source / drain diffusion regions are shared between adjacent devices, it is not necessary to form such device isolation regions. The "known method of forming an isolation region" can be a known method using a LOCOS oxide film, a known method using a trenched isolation region, or any known method that can achieve the purpose of device isolation. have. The device isolation region is not particularly shown.

이어서, 특별히 도시하지 않았지만, 반도체 기판(1)의 노출된 부분의 전면 부근에 불순물확산영역이 형성되어 있다. 불순물확산영역은 임계전압을 조정하고 채널형성영역의 불순물 농도를 진하게 하는 작용을 한다. 또한, 특별히 중요한 이유로서, 게이트 전극에 대한 절연막과 반도체 기판 상에 형성되는 절연막의 막두께를 다르게 하기 위해, 절연막을 형성하는 경우에서의 절연막 형성영역의 반도체 기판 표면의 불순물 농도를 게이트 전극(3)의 불순물 농도와 다르게 설정한다. 불순물 농도를 옅게 설정하는 경우 1 ×1020-3이하이고, 짙게 설정하는 경우 5 ×1019-3이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 경우, 게이트 전극(3)에 대한 절연막과 반도체 기판(1)상의 절연막이 다른 두께를 가지도록 효과적으로 형성할 수 있다.Next, although not particularly shown, an impurity diffusion region is formed in the vicinity of the entire surface of the exposed portion of the semiconductor substrate 1. The impurity diffusion region serves to adjust the threshold voltage and increase the concentration of impurities in the channel formation region. In addition, as an important reason, in order to change the film thickness of the insulating film for the gate electrode and the insulating film formed on the semiconductor substrate, the impurity concentration of the surface of the semiconductor substrate in the insulating film forming region in the case of forming the insulating film is determined by the gate electrode 3. Different from impurity concentration in When setting impurity concentration light, it is 1 * 10 <20> cm <-3> or less, and when setting it to dark, it is preferable to set it as 5 * 10 <19> cm <-3> or more. In that case, the insulating film on the gate electrode 3 and the insulating film on the semiconductor substrate 1 can be effectively formed to have different thicknesses.

다음으로, 반도체 영역의 노출면 전체에 절연막을 형성한다. 절연막은 누설을 억제할 수 있기 때문에, 산화막, 질화막, 산화막과 질화막으로 이루어진 복합 막, 하프늄 산화막 또는 지르코늄 산화막 등의 고유전 절연막, 및 고유전 절연막과 산화막으로 이루어진 복합막을 사용할 수도 있다. 또한, 절연막은 MOSFET의 게이트 절연체가 되기 때문에, N2O산화, NO산화, 산화후의 질화처리 등을 포함하는 단계를 이용함으로써 게이트 절연체로서 우수한 성능을 발휘할 수 있는 막을 형성하는 것이 바람직하다. "게이트 절연체로서 우수한 성능을 발휘하는 막"이라 함은 MOSFET의 미세가공 및 성능향상을 진척시키는데 방해가 되는 모든 요인을 억제할 수 있고, 예를 들면, MOSFET의 단채널효과, 게이트 절연체를 통해 불필요하게 흐르는 전류인 누설전류, 및 게이트 전극의 불순물의 공핍(depletion)을 억제하면서 MOSFET의 채널형성영역으로의 게이트 전극 불순물의 확산을 억제할 수 있는 절연막을 의미한다.Next, an insulating film is formed over the entire exposed surface of the semiconductor region. Since the insulating film can suppress leakage, a high dielectric film such as an oxide film, a nitride film, a composite film made of an oxide film and a nitride film, a hafnium oxide film or a zirconium oxide film, and a composite film made of a high dielectric film and an oxide film can also be used. In addition, since the insulating film serves as a gate insulator of the MOSFET, it is preferable to form a film capable of exhibiting excellent performance as the gate insulator by using steps including N 2 O oxidation, NO oxidation, and post-oxidation nitriding treatment. The term "film that exhibits excellent performance as a gate insulator" can suppress all factors that impede the progress of MOSFET microfabrication and performance improvement. For example, the short channel effect of the MOSFET and the gate insulator are unnecessary. It refers to an insulating film capable of suppressing diffusion of gate electrode impurities into the channel formation region of the MOSFET while suppressing leakage current which is a flowing current and depletion of impurities of the gate electrode.

막과 그 두께의 대표적인 예로서, 열산화막, N2O산화막 또는 NO산화막 등의 산화막에 있어서 막두께는 1∼6㎚의 범위 내에 있는 것이 적당하다.As a representative example of the film and its thickness, in an oxide film such as a thermal oxide film, an N 2 O oxide film or an NO oxide film, the film thickness is suitably in the range of 1 to 6 nm.

다음으로, 불순물이 도핑(dope)된 폴리실리콘을 상기 게이트 절연체상에 형성한다. 불순물은 폴리실리콘이 게이트 전극으로서 작용하도록 전기 전도성을 높이기 위해 추가되는 것이고, 중요한 점으로서, 불순물로 도핑하는 것에 기초한 실리콘의 산화속도의 증가인 소위 "불순물강화 산화"의 효과를 얻기 위해 추가하는 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판(1)과 게이트 전극(3)의 불순물강화 산화물의 효과들 간의 차이를 이용함으로써 반도체 기판(1)과 게이트 전극(3) 상에 형성되는 제1절연체(32a)(도 2b 참조)에 두께 차이를 주기 위한 것이다. 그러므로, 반도체 기판(1)과는 다른 불순물 농도를 폴리실리콘에 부여하는 것이 필요하다. 여기서, 게이트 전극(3)의 불순몰 농도는 반도체 기판(1)의 불순물 농도에 비해 더 짙을 수도 있다. 바람직하게는, 반도체 기판(1)의 불순물 농도는 1 ×1020-3이하이고, 게이트 전극(3)의 불순물 농도는 5 ×1019-3이상이며, 게이트 전극(3)의 불순물 농도가 반도체 기판(1)의 불순물 농도에 비해 더 높은 조건이 되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 게이트 전극(3)의 불순물 농도는 5 ×1019-3이상이기 때문에, 불순물강화 산화의 효과가 현저하게 나타나기 시작한다. 또한, 채널형성영역의 불순물 농도가 1 ×1020-3이하이기 때문에, 산화시간의 몇몇 조건하에서는 불순물강화 산화의 효과가 나타나지 않는다. 또한, 게이트 전극(3)의 불순물 농도가 반도체 기판(1)의 불순물 농도에 비해 더 짙기 때문에, 게이트 전극과 접하는 상기 절연막 부분의 두께(T2)와, 반도체 기판(1)과 접하는 상기 절연막 부분의 두께(T1)가 자기정합적으로 다르게 만들어질 수 있고, T2는 T1보다 두껍게 만들어질 수 있다. 따라서, 반도체 기판(1)로부터 주입된 전하가 절연막을 통과하여 게이트 전극으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 좋고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치를 복잡한 단계없이 낮은 비용으로 제공할 수 있다.Next, polysilicon doped with impurities is formed on the gate insulator. Impurities are added to increase the electrical conductivity so that polysilicon acts as a gate electrode, and importantly, to add the effect of so-called "impurity-enhanced oxidation", which is an increase in the oxidation rate of silicon based on doping with impurities. . More specifically, the first insulator 32a formed on the semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3 (by using the difference between the effects of the impurity strengthening oxides of the semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3) ( 2b) to give a thickness difference. Therefore, it is necessary to give the polysilicon an impurity concentration different from that of the semiconductor substrate 1. Here, the impurity concentration of the gate electrode 3 may be higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate 1. Preferably, the impurity concentration of the semiconductor substrate 1 is 1 × 10 20 cm −3 or less, the impurity concentration of the gate electrode 3 is 5 × 10 19 cm −3 or more, and the impurity concentration of the gate electrode 3. It is desirable to make the condition higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate 1. Therefore, since the impurity concentration of the gate electrode 3 is 5 × 10 19 cm −3 or more, the effect of impurity strengthening oxidation starts to appear remarkably. In addition, since the impurity concentration in the channel formation region is 1 × 10 20 cm −3 or less, the effect of impurity strengthening oxidation does not appear under some conditions of oxidation time. Further, since the impurity concentration of the gate electrode 3 is higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate 1, the thickness T2 of the insulating film portion in contact with the gate electrode and the insulating film portion in contact with the semiconductor substrate 1 The thickness T1 can be made differently self-aligning, and T2 can be made thicker than T1. Therefore, since the charge injected from the semiconductor substrate 1 can be prevented from passing through the insulating film and exiting to the gate electrode, a semiconductor memory device having high charge injection efficiency and high writing / erasing speed can be provided at low cost without complicated steps. can do.

여기서, 폴리실리콘 막의 두께는 약 50∼400㎚인 것이 바람직하다.Here, the thickness of the polysilicon film is preferably about 50 to 400 nm.

또한, 여기서는 게이트 전극(3)의 재료로서 도핑된 폴리실리콘만을 사용하고 있지만, 도핑된 폴리실리콘 상에 도핑되지 않은 폴리실리콘으로 만들어진 막, Al, Ti, 또는 W 등의 금속으로 만들어진 막, 또는 상기 금속과 실리콘의 화합물로 만들어진 막을 도포할 수도 있다. 도핑된 폴리실리콘 상에 도핑되지 않은 폴리실리콘을 적층형성할 수도 있다.Further, here, only doped polysilicon is used as the material of the gate electrode 3, but a film made of undoped polysilicon on the doped polysilicon, a film made of metal such as Al, Ti, or W, or the like It is also possible to apply a film made of a compound of metal and silicon. An undoped polysilicon may be laminated on the doped polysilicon.

다음으로, 게이트 전극 재료와 게이트 절연체를 에칭하여 도 2a에 도시된 구조를 형성하기 위해, 포토리소그래피 단계에 의해 게이트 전극 재료상에 소망의 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 게이트 에칭을 수행한다. 즉, 게이트 절연체(2)과 게이트 전극(3)이 형성되어, 이것들로 이루어진 게이트 스택(8)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 이 경우 게이트 절연체는 에칭될 필요가 없다. 에칭되지 않고 다음 단계의 불순물 주입시에 주입 보호막으로서 게이트 절연체를 이용하는 경우 주입 보호막을 형성하는 단계를 생략할 수 있다.Next, in order to etch the gate electrode material and the gate insulator to form the structure shown in FIG. 2A, a desired photoresist pattern is formed on the gate electrode material by a photolithography step, and the gate is formed using the photoresist pattern as a mask. Etch is performed. That is, the gate insulator 2 and the gate electrode 3 are formed, and the gate stack 8 which consists of these is formed. Although not shown, the gate insulator does not need to be etched in this case. In the case where the gate insulator is used as the injection protection film during the implantation of the impurity in the next step without etching, the step of forming the injection protection film can be omitted.

또한, 게이트 절연체(2)과 게이트 전극(3)의 재료는 상술한 바와 같이, 그 시대의 스케일 규칙에 따르는 논리 프로세스에 사용되는 재료일 수도 있고, 본 발명은 상기 재료에 한정되지 않는다.In addition, the material of the gate insulator 2 and the gate electrode 3 may be a material used for the logic process according to the scale rule of the time as mentioned above, and this invention is not limited to the said material.

또한, 게이트 스택(8)은 하기의 방법에 의해 형성될 수도 있다. P형 반도체 영역을 가지는 반도체 기판(1)의 노출된 표면 전체에 상기와 동일한 게이트 절연체를 형성한다. 이어서, 상기 와 동일한 게이트 전극 재료를 게이트 절연체상에 형성한다. 이어서, 산화막, 질화막, 또는 산질화막 등의 마스크 절연막을 게이트 전극 재료상에 형성한다. 이어서, 상기와 동일한 포토레지스트 패턴을 마스크 절연막상에 형성하고, 마스크 절연막을 에칭한다. 이어서, 포토레지스터 패턴을 제거하고, 마스크 절연막을 에칭 마스크로서 이용하여 게이트 전극 재료를 에칭한다. 이어서, 마스크 절연막과 게이트 절연체의 노출된 부분을 에칭하여 도 3a에 도시된 구조를 형성한다. 이런 식으로 게이트 스택(8)을 형성한 경우에는, 에칭시의 선택비(selection ratio), 즉, 게이트 전극 재료와 게이트 절연체 재료간의 선택비를 크게 설정할 수 있고, 기판(1)을 에칭하지 않고 박막으로 되는 게이트 절연체의 에칭을 실현할 수 있다. 도시하지 않았지만, 이 경우 게이트 절연체는 같은 이유로 에칭될 필요가 없다.In addition, the gate stack 8 may be formed by the following method. The same gate insulator is formed on the entire exposed surface of the semiconductor substrate 1 having the P-type semiconductor region. Subsequently, the same gate electrode material as above is formed on the gate insulator. Subsequently, a mask insulating film such as an oxide film, a nitride film, or an oxynitride film is formed on the gate electrode material. Next, the same photoresist pattern is formed on the mask insulating film, and the mask insulating film is etched. Next, the photoresist pattern is removed, and the gate electrode material is etched using the mask insulating film as an etching mask. The exposed portions of the mask insulating film and the gate insulator are then etched to form the structure shown in FIG. 3A. In the case where the gate stack 8 is formed in this manner, the selection ratio at the time of etching, that is, the selection ratio between the gate electrode material and the gate insulator material can be set large, and the substrate 1 is not etched. Etching of the gate insulator made of a thin film can be realized. Although not shown, in this case the gate insulator does not need to be etched for the same reason.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트 스택(8)과 반도체 기판(1)의 노출면상에 제1절연체(32a)의 막을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, a film of the first insulator 32a is formed on the exposed surface of the gate stack 8 and the semiconductor substrate 1.

여기서, 막형성 방법으로서 노(furnace)에 의한 열처리 단계를 이용하여, 반도체 기판(1)상에 형성된 부분의 두께(T1)와 게이트 전극(3)상에 형성된 부분의 두께(T2)가 다르도록 제1절연체(32a)를 형성하고, 상기 불순물 농도 조건하에서 두께(T1)는 두께(T2)보다 얇을 수도 있다. Here, the thickness T1 of the portion formed on the semiconductor substrate 1 is different from the thickness T2 of the portion formed on the gate electrode 3 by using a heat treatment step by a furnace as a film forming method. The first insulator 32a may be formed and the thickness T1 may be thinner than the thickness T2 under the impurity concentration condition.

이러한 사실들은 불순물에 의해 열처리 단계를 이용하는 절연막 두께의 형성율이 뵨하는 효과를 이용하는 것이고, 에칭 등의 어떠한 특별한 단계로 필요로 하지 않고 간단한 단계에 의해 막두께에 차이를 줄 수 있다. 그러므로, 본 발명은 제조비용을 증가시키지 않고 수행될 수 있다.These facts take advantage of the effect of varying the formation rate of the insulating film thickness using the heat treatment step by the impurity, and do not require any special step such as etching and can make a difference in the film thickness by a simple step. Therefore, the present invention can be carried out without increasing the manufacturing cost.

또한, 제1절연체(32a)는 누설을 억제할 수도 있기 때문에, 산화막, 질화막, 산화막과 질화막으로 이루어진 복합막, 또는 하프늄 산화막, 또는 지르코늄 산화막 등의 고유전 절연막으로 만들어질 수도 있다. 또한, 제1절연체(32a)는 전자가 통과하는 절연막이 되기 때문에, 내전압(withstand voltage)이 높고, 누설전류가 낮으 며, 신뢰성이 높은 막이 바람직하다. 예를 들면, 제1절연체(32a)는 게이트 절연체(2)의 재료와 마찬가지로, 열산화막, N2O산화막, 또는 NO산화막 등의 산화막으로 만들어진다. 산화막의 경우, 약 1∼20㎚인 것이 좋다. 또한, 전하를 주입/소거하는 부분, 즉, 반도체 기판(1)과 접하는 부분의 두께(T1)가 절연막을 통해 터널전류가 흐를 정도로 얇게 만들어진 경우에는, 전하를 주입/소거하는데 필요한 전압을 낮출수 있어서, 전력소비를 낮출 수 있다. 그러한 경우의 전형적인 두께는 약 1∼6㎚인 것이 바람직하다. 여기서, 제1절연체(32a)의 형성으로 인해, 각각의 메모리 기능체는 반도체 기판(1) 및 게이트 전극(3)과 직접 접하지 않고 절연막을 포함하기 때문에, 절연막에 의해 유지전자의 누설을 억제할 수 있다. 그 결과, 전하유지특성이 양호하고 장기 신뢰성이 높은 메모리 소자가 형성된다.Also, since the first insulator 32a can suppress leakage, it may be made of a high dielectric insulating film such as an oxide film, a nitride film, a composite film made of an oxide film and a nitride film, or a hafnium oxide film or a zirconium oxide film. In addition, since the first insulator 32a is an insulating film through which electrons pass, a film having high withstand voltage, low leakage current, and high reliability is preferable. For example, like the material of the gate insulator 2, the first insulator 32a is made of an oxide film such as a thermal oxide film, an N 2 O oxide film, or an NO oxide film. In the case of an oxide film, it is good that it is about 1-20 nm. In addition, when the thickness T1 of the portion for injecting / erasing the charge, that is, the portion in contact with the semiconductor substrate 1 is made so thin that the tunnel current flows through the insulating film, the voltage required for injecting / erasing the charge can be lowered. Therefore, power consumption can be lowered. Typical thickness in such cases is preferably about 1-6 nm. Here, due to the formation of the first insulator 32a, since each memory functional body includes an insulating film without directly contacting the semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3, leakage of the sustain electrons is suppressed by the insulating film. can do. As a result, a memory element having good charge holding characteristics and high long-term reliability is formed.

다음으로, 전하저장영역(33)을 형성하는 재료인 폴리실리콘을 실질적으로 균일하게 퇴적시킨다. 여기서, 전하저장영역(33)의 재료는 전하를 유지하거나 유도할 수 있는 재료, 예를 들면, 전자 및 정공을 유지할 수 있는 질화막 또는 산질화막, 또는 전하트랩을 가지는 산화막 등의 재료; 분극 등의 현상에 의해 전하저장영역의 표면에 전하를 유도할 수 있는 PZT, PLZT를 포함하는 강유전체 등의 재료; 또는 산화막에서 부동 폴리실리콘(floating polysilicon) 또는 실리콘 도트 등의 전하를 유지할 수 있는 기판을 가지는 구조의 재료일 수도 있다. Next, polysilicon, which is a material forming the charge storage region 33, is deposited substantially uniformly. Here, the material of the charge storage region 33 may be a material capable of holding or inducing a charge, for example, a material such as a nitride film or an oxynitride film capable of holding electrons and holes, or an oxide film having a charge trap; Materials such as PZT and PLZT, which can induce charge on the surface of the charge storage region by a phenomenon such as polarization; Alternatively, the material may be a material having a substrate capable of holding charge such as floating polysilicon or silicon dots in the oxide film.

전하저장영역(33)을 형성하는 재료의 막두께는, 예를 들면, 질화막 또는 폴리실리콘을 사용하는 경우, 약 2∼100㎚일 수도 있다. 막두께는 소스/드레인 확산 영역(13)을 게이트 전극에 대해 오프셋하여 형성하는데 중요한 파라미터이다. 그러므로, 오프셋의 크기를 고려하고, 제1절연체(32a)의 막두께도 고려하여 상기 범위내에서 조정할 수도 있다.The film thickness of the material forming the charge storage region 33 may be, for example, about 2 to 100 nm when a nitride film or polysilicon is used. The film thickness is an important parameter for forming the source / drain diffusion region 13 offset with respect to the gate electrode. Therefore, the size of the offset may be taken into consideration and the film thickness of the first insulator 32a may also be adjusted within the above range.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 전하저장영역(33)을 형성하는 재료를 이방성으로 에칭하여, 게이트 스택(8)의 측벽에 전하저장영역(33)을 형성한다. 에칭은 전하저장영역(33)을 형성하는 재료를 선택적으로 에칭할 수도 있고, 제1절연체(32a)에 관한 에칭 선택비가 큰 조건하에서 수행할 수도 있다. 이 때, 각각의 전하저장영역(33)의 최상부가 게이트 전극(3)의 최상부와 동일한 높이로 되거나 그보다 낮아질 수도 있다. Next, as shown in FIG. 2C, the material forming the charge storage region 33 is anisotropically etched to form the charge storage region 33 on the sidewall of the gate stack 8. Etching may selectively etch the material forming the charge storage region 33, or may be performed under conditions in which the etching selectivity with respect to the first insulator 32a is large. At this time, the top of each charge storage region 33 may be the same height or lower than the top of the gate electrode (3).

이후의 공정에서 제1절연체(32a)를 에칭함으로써, 게이트 전극(3)과 전하저장영역(33)이 단락될 우려가 있지만, 상기와 같이 미리 에칭함으로써 전하저장영역(33)을 연장시켜, 단락을 억제할 수 있다. 여기서 "단락"이라 함은 게이트 전극(3)의 실리사이드 단계와 콘택트 단계에서의 단락도 포함한다.By etching the first insulator 32a in a subsequent step, the gate electrode 3 and the charge storage region 33 may be shorted. However, the etching is performed in advance to extend the charge storage region 33 and short-circuit. Can be suppressed. The term "short circuit" also includes a short circuit in the silicide step and the contact step of the gate electrode 3.

또한, 전하저장영역(33)의 최상부가 게이트 전극(3)의 최상부보다 낮아지도록 이방성 에칭을 수행하면, 전하저장영역(33)이 채널의 부근에만 배치될 수 있다. 전하저장영역(33)을 더 작게 만들기 위해 이방성 에칭을 더 수행할 수도 있다. 그로 인해, 기록에 의해 주입되는 전자가 채널의 부근에 한정되어, 소거에 의해 전자가 쉽게 제거될 수 있다. 그러므로, 오소거가 방지된다. 또한, 각각의 전하유지부의 한정으로 인해 주입전자수가 변하지 않는다고 가정하면, 전하유지부의 전자밀도가 높아지므로, 전자의 기록/소거가 효율적으로 수행되어, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 형성된다. 그러나, 상기 배치로 인해 게이트 전극과 소스/드레인 확산영역간의 오프셋 크기가 충분히 유지될 수 없는 경우에는, 측벽스페이서를 형성하는 단계를 더 수행해야만 한다.In addition, when anisotropic etching is performed so that the uppermost portion of the charge storage region 33 is lower than the uppermost portion of the gate electrode 3, the charge storage region 33 may be disposed only in the vicinity of the channel. Anisotropic etching may be further performed to make the charge storage region 33 smaller. As a result, electrons injected by recording are limited in the vicinity of the channel, so that electrons can be easily removed by erasing. Therefore, erasure is prevented. In addition, assuming that the number of injection electrons does not change due to the limitation of each charge holding unit, the electron density of the charge holding unit is increased, so that the writing / erasing of electrons is performed efficiently, thereby forming a semiconductor memory device having a high writing / erasing speed. . However, in the case where the arrangement prevents sufficient offset magnitude between the gate electrode and the source / drain diffusion region, the step of forming the sidewall spacers must be further performed.

이에 관해, 전하저장영역(33)의 재료로서 도체 또는 반도체 등의 전기적인 전도성을 가지는 물질, 전형적인 예로는 폴리실리콘을 사용한 경우, 전하저장영역(33) 형성후에 좌우의 전하저장영역(33)을 전기적으로 절연할 필요가 있다. 그러므로, 도 28a에 도시된 바와 같이, 전하저장영역(33)의 일부(제거영역)을 에칭하여 제거한다. 제거방법으로서는, 전하저장영역(33)의 제거영역(21) 외의 영역(33)의 부분을 덮도록 공지의 포토리소그래피 단계에 의해 포토레지스트를 패터닝한다. 그 후, 이방성 에칭을 수행하여 전하저장영역(33)의 노출된 부분인 제거영역을 게거한다. 에칭은 항상 이방성 에칭일 필요는 없고, 전하저장영역(33)을 선택적으로 에칭할 수 있고 제1절연체(32a)에 관한 에칭 선택비를 크게 하는 조건하에서 수행할 수 있는 한 습식에칭을 수행할 수도 있다. 그러나, 제거영역(21)은 에칭으로 인한 소자의 손상을 방지하기 위해 제거영역(21)을 소자격리영역 위에 제거영역(21)을 위치시키는 것이 바람직하다. In this regard, in the case where a material having electrical conductivity such as a conductor or a semiconductor as a material of the charge storage region 33, and polysilicon is used as a typical example, the left and right charge storage regions 33 are formed after the charge storage region 33 is formed. It is necessary to insulate electrically. Therefore, as shown in Fig. 28A, part of the charge storage region 33 (removal region) is etched and removed. As the removal method, the photoresist is patterned by a known photolithography step so as to cover a portion of the region 33 other than the removal region 21 of the charge storage region 33. Then, anisotropic etching is performed to remove the removed region, which is the exposed portion of the charge storage region 33. The etching need not always be anisotropic etching, and wet etching may be performed as long as it can selectively etch the charge storage region 33 and can be performed under conditions that increase the etching selectivity with respect to the first insulator 32a. have. However, in the removal region 21, the removal region 21 is preferably positioned above the device isolation region to prevent damage to the device due to etching.

다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제1절연체(32a)를 이방성 에칭함으로써, 그 노출부분만을 선택적으로 에칭하여 제1절연체(32a)를 마무리한다. 에칭은 제1절연체(32a)를 선택적으로 에칭할 수도 있고, 전하저장영역(33)을 형성하는 재료에 관한 게이트 전극(3)의 재료 및 반도체 기판(1)의 재료의 에칭 선택비를 크게하는 조건하에서 수행될 수도 있다.Next, as shown in FIG. 2D, by anisotropically etching the first insulator 32a, only the exposed portion thereof is selectively etched to finish the first insulator 32a. Etching may selectively etch the first insulator 32a to increase the etching selectivity of the material of the gate electrode 3 and the material of the semiconductor substrate 1 with respect to the material forming the charge storage region 33. It may also be carried out under conditions.

이 공정에서, 전하저장영역(33)으로 덮여있지 않은 부분, 즉, 상기 단계에서 전하저장영역(33)의 제거영역(21) 부분에 해당하는 부분인 제1절연체(32a)의 일부(반도체 기판(1)과 접하는 부분)는 에칭에 의해 제거된다. 반면, 일부(게이트 측벽과 접하는 부분)은 도 28b에 도시된 상태로 남는다. 여기서, 제1절연체(32a)의 일부는 도 28b의 상태로 남고, 게이트 전극(3)의 외주를 덮기 때문에, 소스/드레인 콘택트와 게이트 전극(3) 사이의 단락을 억제할 수 있다. 따라서, 미세가공이 용이해지고, 메모리의 고집적화가 실현된다.In this process, a part of the first insulator 32a which is not covered with the charge storage region 33, that is, the portion corresponding to the portion of the removal region 21 of the charge storage region 33 in the step (semiconductor substrate) (1) contact part is removed by etching. On the other hand, some (parts in contact with the gate sidewalls) remain in the state shown in Fig. 28B. Here, a part of the first insulator 32a remains in the state of FIG. 28B and covers the outer circumference of the gate electrode 3, so that a short circuit between the source / drain contact and the gate electrode 3 can be suppressed. Therefore, the micromachining becomes easy, and the high integration of the memory is realized.

또한, 전하저장영역(33)을 형성하는 단계와 제1절연체(32a)를 형성하는 단계는 단일 단계에 의해 수행될 수도 있다. 보다 상세하게는, 제1절연체(32a) 및 전하저장영역(33)을 형성하는 재료 모두를 선택적으로 에칭할 수 있고, 게이트 전극(3)의 재료와 반도체 기판(1)의 재료에 관한 에칭 선택비가 커지는 조건을 이용하는 이방성 에칭을 수행하여, 통상 2단계가 필요했던 것을 단일 단계에 의해 수행할 수 있으므로, 단계수를 감소시킬 수 있다. 그러나, 이 경우에도, 전하저장영역(33)의 재료로서 도체 또는 반도체 등의 전기적으로 전도성인 물질을 함유하는 재료를 사용하면, 좌우의 전하저장영역(33)을 전기적으로 절연할 필요가 있다. 그러므로, 도 28b에 도시된 바와 같이, 전하저장영역(33)의 일부(제거 영역)을 에칭에 의해 제거한다. 제거방법은 상기와 동일할 수도 있다.In addition, the forming of the charge storage region 33 and the forming of the first insulator 32a may be performed by a single step. More specifically, all of the materials forming the first insulator 32a and the charge storage region 33 can be selectively etched, and etching choices regarding the material of the gate electrode 3 and the material of the semiconductor substrate 1 can be made. By performing anisotropic etching using a condition in which the ratio becomes large, what was normally required for two steps can be performed by a single step, thereby reducing the number of steps. However, even in this case, when a material containing an electrically conductive material such as a conductor or a semiconductor is used as the material of the charge storage region 33, it is necessary to electrically insulate the left and right charge storage regions 33. Therefore, as shown in Fig. 28B, part of the charge storage region 33 (removal region) is removed by etching. The removal method may be the same as above.

다음으로, 게이트 전극(3), 제1절연체(32a), 및 전하저장영역(33)으로 이루어지는 소스/드레인 주입 영역을 마스크로서 이용하여 소스/드레인 불순물 주입을 수행하고, 공지의 열처리를 수행함으로써, 소스/드레인 확산영역(13)을 형성한다. 이온주입시 반도체 기판(1)의 노출된 부분에 미리 주입보호막(도시 안됨)을 형성해 두면, 이온주입으로 인해 반도체 기판 표면이 거칠어지는 것을 방지할 수 있고 불필요한 깊은 주입을 억제할 수 있어서 바람직하다.Next, source / drain impurity implantation is performed using a source / drain implantation region consisting of the gate electrode 3, the first insulator 32a, and the charge storage region 33 as a mask, and a known heat treatment is performed. Source / drain diffusion regions 13 are formed. If an implantation protective film (not shown) is formed in advance in the exposed portion of the semiconductor substrate 1 during ion implantation, the surface of the semiconductor substrate can be prevented from being roughened due to ion implantation, and unnecessary deep implantation can be suppressed.

본 반도체 메모리 장치에 따르면, 제1절연체(32a)는 반도체 기판(1)상에 형성되는 부분의 막두께(T1)가 게이트 전극(3)과 접하여 형성되는 부분과 다르고, T1이 T2보다 얇아지도록 형성된다. 또한, 이것들은 열처리 단계를 이용하는 절연막 두께의 형성율이 불순물에 의해 변하는 효과를 이용한 것이고, 에칭 등의 특별한 단계를 필요로 하지 않고 간단한 단계에 의해 막두께에 차이를 줄 수 있는 것이다. 그러므로, 본 발명은 제조비용을 증가시키지 않고 수행될 수 있다.According to the present semiconductor memory device, the first insulator 32a is different from the portion where the film thickness T1 of the portion formed on the semiconductor substrate 1 is in contact with the gate electrode 3, and T1 becomes thinner than T2. Is formed. In addition, these utilize the effect that the formation rate of the insulating film thickness using the heat treatment step is changed by impurities, and the film thickness can be changed by a simple step without requiring a special step such as etching. Therefore, the present invention can be carried out without increasing the manufacturing cost.

또한, 본 반도체 메모리 장치에 따르면, 트랜지스터당 2비트의 저장을 실현할 수 있다. 여기서, 트랜지스터당 2비트의 저장을 실현하기 위한 기록/소거, 및 판독방법의 원리를 이하 설명한다. 여기서는 메모리 소자가 N채널형인 경우를 설명한다. 메모리 소자가 P채널형인 경우에는, 전압의 부호를 반대로 하여 동일하게 적용할 수도 있다. 또한, 인가접압이 특별히 지정되지 않은 노드(소스/드레인, 게이트, 및 기판)에는 접지전위를 부여할 수도 있다.In addition, according to the semiconductor memory device, it is possible to realize storage of 2 bits per transistor. Here, the principle of the write / erase and read methods for realizing 2 bits of storage per transistor will be described below. Here, the case where the memory element is an N-channel type will be described. In the case where the memory element is a P-channel type, the sign of the voltage can be reversed and applied similarly. In addition, a ground potential can be given to a node (source / drain, gate, and substrate) to which the applied contact voltage is not specifically specified.

메모리 소자 내에 정보를 기록하는 경우, 게이트에는 포지티브 전압을 인가하고, 드레인에는 게이트 전압과 거의 동일하거나 더 큰 포지티브 전압을 인가한다. 이 때 소스로부터 공급된 전하(전자)는 드레인 끝 부근에서 가속되어 열전자로 되어, 드레인 측의 전하저장영역 내에 주이된다. 이 때, 소스측에 존재하는 전하저장영역에는 전자가 주입되지 않는다. 이런 식으로, 특정측의 전하저장영역 내에 정 보를 기록할 수 있다. 또한, 드레인을 소스로 바꿈으로써 2비트의 기록을 용이하게 수행할 수 있다.In the case of writing information in the memory device, a positive voltage is applied to the gate and a positive voltage almost equal to or greater than the gate voltage is applied to the drain. At this time, the electric charges (electrons) supplied from the source are accelerated near the drain end to become hot electrons, and are mainly concentrated in the charge storage region on the drain side. At this time, electrons are not injected into the charge storage region existing on the source side. In this way, information can be recorded in the charge storage region on the specific side. Also, by changing the drain to the source, two bits of writing can be easily performed.

메모리 소자에 기록된 정보를 소거하기 위해서는, 열정곤 주입을 이용한다. 소거하고자 하는 전하저장영역이 위치한 측의 확산층 영역(소스/드레인)에 포지티브 전압을 인가하고 게이트에 네거티브 전압을 인가할 수도 있다. 이 때, 반도체 기판과 포지티브 전압이 인가된 확산층영역간의 PN접합에서 인터밴드 터널링(inter-band tunneling)에 의해 정공이 발생한다. 네거티브 전위를 가지는 게이트를 향해 정공이 끌어당겨져, 소거하고자 하는 전하저장영역 내에 주입된다. 이런 식으로, 특정측의 정보가 소거될 수 있다. 그런데, 반대측의 전하저장영역에 기록된 정보를 소거하기 위해서는, 반대측의 전하저장영역에 포지티브 전압을 인가할 수도 있다.In order to erase the information recorded in the memory device, passionate implantation is used. A positive voltage may be applied to the diffusion layer region (source / drain) on the side of the charge storage region to be erased, and a negative voltage may be applied to the gate. At this time, holes are generated by inter-band tunneling at the PN junction between the semiconductor substrate and the diffusion layer region to which the positive voltage is applied. Holes are attracted toward the gate having a negative potential and injected into the charge storage region to be erased. In this way, the information on the specific side can be erased. However, in order to erase the information recorded in the charge storage region on the opposite side, a positive voltage may be applied to the charge storage region on the opposite side.

다음으로, 메모리 소자에 기록된 정보를 판독하기 위해서는, 판독하고자 하는 전하저장영역측의 확산영역을 소스로 설정하고, 반대측의 확산영역을 드레인으로 설정한다. 즉, 게이트에는 포지티브 전압을 인가하고, 드레인(기록시에는 소스로 설정됨)에는 게이트 전압 이상의 포지티브 전압을 인가할 수도 있다. 그러나, 이 때, 전압은 정보가 기록되지 않게 충분히 작게 할 필요가 있다. 전하저장영역에 저장된 전하량에 기초하여 드레인 전류가 변화하고, 저장된 정보를 검출할 수 있다. 그런데, 반대측의 전하저장영역에 기록된 정보를 판독하기 위해서는, 소스와 드레인을 서로 바꿀 수도 있다.Next, in order to read the information recorded in the memory element, the diffusion region on the side of the charge storage region to be read is set as the source, and the diffusion region on the opposite side is set as the drain. In other words, a positive voltage may be applied to the gate, and a positive voltage equal to or greater than the gate voltage may be applied to the drain (set as a source in the proxy). However, at this time, it is necessary to make the voltage small enough so that information is not recorded. The drain current changes based on the amount of charge stored in the charge storage region, and the stored information can be detected. By the way, in order to read the information recorded in the charge storage area on the opposite side, the source and the drain may be interchanged.

상기 기록/소거 및 판독방법은, 각각의 전하저장영역에 대해 질화막을 이용 하는 경우의 일례이고, 다른 방법들도 이용할 수 있다. 또한, 어떠한 다른 재료의 경우에도, 상기 방법 또는 다른 기록/소거방법을 이용할 수 있다. 이로 인해, 본 반도체 메모리 장치에 따르면, 트랜지스터당 2비트의 저장을 실현할 수 있기 때문에, 1비트당 메모리 소자의 점유면적을 줄일 수 있고, 대용량의 비휘발성 메모리를 형성할 수 있다.The writing / erasing and reading method is an example of using a nitride film for each charge storage region, and other methods can be used. Also, for any other material, the above method or other recording / erasing method can be used. For this reason, according to the semiconductor memory device, since storage of two bits per transistor can be realized, the area occupied by the memory element per bit can be reduced, and a large capacity nonvolatile memory can be formed.

또한, 본 메모리 장치에 따르면, 전하저장영역이 게이트 전극 아래에는 없고 게이트 전극의 양측에 배치된다. 그러므로, 게이트 절연체를 전하저장영역으로서 기능시킬 필요가 없고, 게이트 절연체를 전하저장영역으로부터 분리하여, 단순하게 게이트 절연체로서의 기능만으로 이용할 수 있기 때문에, LSI의 스케일링 규칙에 따르는 설계가 이루어질 수 있다. 그러므로, 플래시 메모리에서와 같이 부동게이트를 채널과 제어게이트 사이에 삽입할 필요가 없고, 또한, 게이트 절연체로서 메모리기능을 가진 ONO막을 사용할 필요도 없으며, 미세가공에 따른 게이트 절연체를 사용할 수 있다. 동시에, 게이트 전극의 전기장이 채널에 미치는 영향이 강해지고, 단채널 효과에 영향을 받지 않는 메모리기능을 가지는 반도체 메모리 장치를 실현할 수 있다. 따라서, 미세가공에 의해 집적도를 향상시킬 수 있고, 저렴한 반도체 장치를 제공할 수 있다.Further, according to the present memory device, the charge storage region is disposed below the gate electrode and is disposed on both sides of the gate electrode. Therefore, it is not necessary to function the gate insulator as the charge storage region, and since the gate insulator can be separated from the charge storage region and used simply as a gate insulator, a design conforming to the scaling rules of the LSI can be achieved. Therefore, there is no need to insert a floating gate between the channel and the control gate as in a flash memory, and there is no need to use an ONO film having a memory function as the gate insulator, and a gate insulator according to microfabrication can be used. At the same time, the influence of the electric field of the gate electrode on the channel is increased, and a semiconductor memory device having a memory function that is not affected by the short channel effect can be realized. Therefore, the degree of integration can be improved by micromachining and an inexpensive semiconductor device can be provided.

또한, 전하저장영역에 전하가 유지되어 있는 경우, 채널형성영역의 일부가 전하에 의한 영향을 강하게 받기 때문에, 드레인 전류값이 변화한다. 따라서, 전하의 유무를 구별하는 반도체 메모리 장치가 형성된다.In addition, when charge is held in the charge storage region, the drain current value changes because part of the channel forming region is strongly influenced by the charge. Thus, a semiconductor memory device that distinguishes the presence or absence of electric charges is formed.

또한, 각각의 전하저장영역이 절연막을 통해 반도체 기판 및 게이트 전극과 접하고 있기 때문에, 유지전하의 누설이 절연막에 의해 억제될 수 있다. 따라서, 전하유지특성이 양호하고 장기간 신뢰성이 높은 반도체 메모리 장치가 형성된다.In addition, since each charge storage region is in contact with the semiconductor substrate and the gate electrode through the insulating film, leakage of sustaining charge can be suppressed by the insulating film. Thus, a semiconductor memory device having good charge holding characteristics and high reliability for a long time is formed.

또한, 반도체 메모리 장치를 형성하는 방법에 따르면, 게이트 전극의 측벽부에서의 막두께(T2)에 비해 반도체 기판상의 막두께(T1)가 더 얇은 제1절연체(32a)를 에칭, 또는 에칭 및 산화 등의 어떠한 복잡한 단계도 이용하지 않고 간단한 단계에 의해 형성할 수 있다.Further, according to the method of forming a semiconductor memory device, etching, or etching and oxidizing the first insulator 32a having a thinner film thickness T1 on the semiconductor substrate as compared with the film thickness T2 at the sidewall portion of the gate electrode. It can be formed by a simple step without using any complicated steps such as.

(제3실시예)(Third Embodiment)

본 발명의 제3실시예를 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 막두께가 다른 제1절연체(32a)를 형성하는 방법에 관해, 상기 제2실시예와 다른 단계를 이용한다. 그러므로, 그 이외의 단계는 상기 제2실시예에서 설명한 단계를 이용하여 반도체 메모리 장치를 형성할 수 있다. 상기 제2실시예와는 다른 점을 중심으로 제3실시예를 순서대로 상세하게 설명한다.A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. This embodiment uses a step different from that of the second embodiment with respect to a method of forming the first insulator 32a having a different film thickness. Therefore, in other steps, the semiconductor memory device can be formed using the steps described in the second embodiment. The third embodiment will be described in detail with respect to the differences from the second embodiment.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(1) 위에 게이트 절연체(2)를 통해 게이트 전극(3), 즉, 게이트 스택(8)을 형성한다. 그 후, 반도체 기판(1)의 표면과 게이트 스택(8)을 덮도록 실질상 균일한 두께를 가지는 초기 절연막(34)을 형성한다. 각각의 구성요소를 형성하는 방법은 하기와 같다.First, as shown in FIG. 3A, the gate electrode 3, that is, the gate stack 8, is formed on the semiconductor substrate 1 through the gate insulator 2. Thereafter, an initial insulating film 34 having a substantially uniform thickness is formed so as to cover the surface of the semiconductor substrate 1 and the gate stack 8. The method of forming each component is as follows.

반도체 기판(1) 위에 게이트 절연체(2)을 통해 게이트 전극(3), 즉, 게이트 스택(8)을 형성하는 방법은 상기 제2실시예의 도 2a에서와 같이 동일한 형성방법일 수도 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 게이트 전극(3)에 어떠한 불순물도 함유되어 있지 않아도, 함유되어 있는 경우에서와 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문에, 방법 이 더욱 간단해진다.The method of forming the gate electrode 3, that is, the gate stack 8 on the semiconductor substrate 1 through the gate insulator 2 may be the same formation method as in FIG. 2A of the second embodiment. However, in the present embodiment, even if no impurity is contained in the gate electrode 3, the same effect as in the case where it is contained can be obtained, so that the method becomes simpler.

또한, 반도체 기판(1)과 게이트 스택(8)의 노출된 표면에 초기 절연막(34)을 형성하는 방법은, 통상의 열산화법을 이용하는 산화막 형성방법일 수도 있다. 여기서, 절연막(34)으로서 산화막에 질소가 도핑되어 있는 소위 산질화막을 이용하는 경우, 막 내에서의 누설을 억제하는 효과가 향상된다. 또한, 열처리의 이용으로 인해, CVD(Chemical Vaper Deposition)법 등을 이용하는 막에 비해 반도체 기판과의 계면 특성이 좋아진다. 그러므로, 구동전류가 더욱 커진다.The method of forming the initial insulating film 34 on the exposed surfaces of the semiconductor substrate 1 and the gate stack 8 may be an oxide film forming method using a conventional thermal oxidation method. Here, when the so-called oxynitride film in which the oxide film is doped with nitrogen is used as the insulating film 34, the effect of suppressing leakage in the film is improved. In addition, due to the use of the heat treatment, the interface characteristics with the semiconductor substrate are improved as compared with the film using the CVD (chemical vapor deposition) method or the like. Therefore, the driving current becomes larger.

또 다르게는, CVD법을 이용하여 실질적으로 균일한 산화막 또는 질화막을 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 초기 절연막(34)은 최종적으로 게이트 전극(3)의 각 측벽부에 형성되는 제1절연막에서의 그 두께의 절연막이 되고, 저장된 전하의 누설을 억제할 필요가 있다. 그러므로, 제2실시예에서의 게이트 절연체의 형성방법과 동일한 형성방법을 이용하면, 누설억제효과가 향상된다. 여기서, 초기 절연막(34)으로서, 예를 들면, N2O막을 형성한 경우, 그 막두께는 1∼20㎚의 범위내에서 실질적으로 균일한 것이 바람직하다. 그 외의 재료의 막두께는 등가 산화막 두께가 약 1∼20㎚이 되도록 조정될 수도 있다.Alternatively, a substantially uniform oxide film or nitride film may be formed using the CVD method. In this connection, the initial insulating film 34 finally becomes an insulating film of the thickness in the first insulating film formed on each sidewall portion of the gate electrode 3, and it is necessary to suppress leakage of stored charge. Therefore, when the same formation method as that of the gate insulator in the second embodiment is used, the leakage suppression effect is improved. Here, for example, when the N 2 O film is formed as the initial insulating film 34, the film thickness is preferably substantially uniform within the range of 1 to 20 nm. The film thickness of other materials may be adjusted so that the equivalent oxide film thickness is about 1 to 20 nm.

다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(1) 및 게이트 스택(8)의 노출면에 제1절연체(32a)가 되는 막, 즉, 게이트 전극(3)의 각 측벽부에서의 막두께(T2)에 비해 반도체 기판(1) 상의 막두께(T1)가 더 얇게 형성되어 있는 절연막을 형성한다. 절연막은 하기와 같이 형성된다.Next, as shown in FIG. 3B, a film that becomes the first insulator 32a on the exposed surfaces of the semiconductor substrate 1 and the gate stack 8, that is, the film at each sidewall portion of the gate electrode 3. An insulating film in which the film thickness T1 on the semiconductor substrate 1 is formed thinner than the thickness T2 is formed. The insulating film is formed as follows.

이방성 에칭방법을 이용하여 초기 절연막(34)을 에칭하여, 게이트 스택(8)의 측벽부에서의 막두께가 초기 절연막(34)의 두께보다 실질적으로 같거나 더 얇아지고, 반도체 기판(1)상의 막두께가 초기 절연막(34)의 두께보다 얇아지거나 완전히 제거되도록 초기 절연막을 가공한다. 따라서, 반도체 기판(1) 상의 막두께(T1)가 게이트 전극(3)의 측벽부에서의 막두께(T2)보다 얇은 제1절연막(32a)이 형성된다. 이와 관련하여, 여기에 다시 절연막을 형성하는 단계를 추가할 수도 있다. 따라서, 반도체 기판(1)이 상기 에칭에 의한 손상을 줄일 수 있고, 누설을 줄일 수 있는 제1절연체(32a)를 형성할 수 있다. 그 경우, 절연막을 형성하는 추가 단계는 상기 제2실시예에 기재된 게이트 절연체를 형성하는 방법과 동일한 방법을 이용하여 수행될 수도 있다. The initial insulating film 34 is etched using the anisotropic etching method, so that the film thickness at the sidewall portion of the gate stack 8 becomes substantially equal to or thinner than the thickness of the initial insulating film 34, and is formed on the semiconductor substrate 1. The initial insulating film is processed so that the film thickness becomes thinner or completely removed than the thickness of the initial insulating film 34. Therefore, the first insulating film 32a is formed in which the film thickness T1 on the semiconductor substrate 1 is thinner than the film thickness T2 at the sidewall portion of the gate electrode 3. In this regard, the step of forming the insulating film again may be added thereto. Therefore, the semiconductor substrate 1 can reduce damage caused by the etching and can form the first insulator 32a which can reduce leakage. In that case, the additional step of forming the insulating film may be performed using the same method as the method of forming the gate insulator described in the second embodiment.

이상과 같이 도 3b에 도시된 구조가 형성되었다. 구조는 상기 제2실시예의 도 2b의 구조와 외관상 동일하고, 이후의 단계도 제2실시예에 도시된 단계와 같이 상기 제2실시예에 도시된 단계를 이용함으로써 반도체 메모리 장치를 형성할 수 있다.As described above, the structure shown in FIG. 3B was formed. The structure is identical in appearance to that of Fig. 2B of the second embodiment, and subsequent steps can also be formed by using the steps shown in the second embodiment as in the second embodiment. .

반도체 메모리 소자 또는 그 제조방법으로 인해, 상기 제2실시예와 동일한 이점을 얻을 수 있다. 그러나, 제1절연막을 형성하는 방법에 있어서는, 다른 이점이 얻어진다. 보다 상세하게는, 제3실시예에 따르면, 게이트 전극에 어떠한 불순물도 미리 함유시킬 필요가 없고, 그 점에서 더욱 간단한 단계되는 방법이다. 또한, 통상의 CMOS 형성공정에서 자주 이용되는 2중게이트 CMOS단계, 즉, 소스/드레인 확산영역을 형성하기 위한 불순물 주입단계와 동시에 게이트 전극 내에 불순물을 주 입하는 단계를 이용할 수 있어서, 종래의 CMOS 형성공정을 적용할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 반도체 메모리 장치가 형성된다. 또한, CMOS 장치와의 공존이 용이한 반도체 메모리 장치가 형성된다.Due to the semiconductor memory device or the manufacturing method thereof, the same advantages as in the second embodiment can be obtained. However, other advantages are obtained in the method of forming the first insulating film. More specifically, according to the third embodiment, it is not necessary to contain any impurities in the gate electrode in advance, and it is a simpler step in that respect. In addition, a double-gate CMOS step that is frequently used in a conventional CMOS forming process, that is, a step of implanting impurities into the gate electrode at the same time as the impurity implantation step for forming the source / drain diffusion region, can be used. Since the forming step can be applied, a highly reliable semiconductor memory device is formed. In addition, a semiconductor memory device in which coexistence with a CMOS device is easy is formed.

(제4실시예)(Example 4)

본 발명의 제4실시예를 도 4a∼도 4d를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 상기 각 실시예에 기재된 반도체 메모리 장치의 게이트 전극의 측벽부에 형성되는 절연막의 구조 및 형성방법에 대해, 어스퍼리티에 기인하는 문제를 해결하는 새로운 이점을 얻을 수 있는 새로운 구조 및 형성방법을 설명한다. 도 4a에는 상기 제2실시예에서 설명한 형성방법에 의해 형성되어 있고 제1절연체(32a)가 열처리에 의해 특별히 형성되어 있는 반도체 메모리 소자가 도시되어 있다. 또한, 도 4b에는 도 4a에 점선의 원으로 표시된 영역을 확대한 모식도가 도시되어 있다. 도 4b로부터, 게이트 전극(3)의 측면에 어스퍼리티(40)가 형성되어 있는 것이 보인다. "어스퍼리티"는 예를 들면, 게이트 전극(3)이 폴리실리콘으로 만들어지고 소산방지 유전체 또는 제1절연체가 열산화 단계에 의해 형성되는 경우, 도 4b에 도시된 바와 같이 폴리실리콘 표면에 생긴다. 보다 상세하게는, "어스퍼리티"는 폴리실리콘 표면에서의 산화의 용이성의 편차와, 폴리실리콘의 열산화시에 폴리실리콘의 미립자 경계가 강화 산화를 겪는 등의 이유로 인해 발생하는 편차로 인해 폴리실리코 표면에 나타나는 요철(ruggedness)이라고 고려된다.A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 4A to 4D. The present embodiment has a novel structure that can obtain a new advantage in solving the problems caused by the asperities with respect to the structure and the formation method of the insulating film formed in the sidewall portion of the gate electrode of the semiconductor memory device described in each of the above embodiments, and The formation method is demonstrated. FIG. 4A shows a semiconductor memory element formed by the formation method described in the second embodiment and in which the first insulator 32a is formed by heat treatment. 4B shows an enlarged schematic diagram of the area indicated by the dotted circle in FIG. 4A. It is seen from FIG. 4B that the aperture 40 is formed on the side surface of the gate electrode 3. &Quot; Asperity " occurs on the polysilicon surface as shown in FIG. 4B, for example, when the gate electrode 3 is made of polysilicon and the anti-dissipative dielectric or first insulator is formed by a thermal oxidation step. . More specifically, "aperity" refers to poly because of variations in the ease of oxidation on the surface of polysilicon and deviations that occur due to reasons such as a hardening of the particulate boundaries of polysilicon during thermal oxidation of polysilicon. It is considered ruggedness that appears on the silico surface.

도 4a에는 어스퍼리티를 생략하여 나타내지 않았다. 도 4 이외의 도면에도 어스퍼리티가 도시되어 있지 않지만, 이는 어스퍼리티가 형성되어 있지 않은 것을 표시하는 것이 아니고, 도 4a에서와 같이 어스퍼리티를 생략한 것이다. 상기 이유로 인해 어스퍼리티가 나타나는 경우, 도시의 여부에 상관없이 어스퍼리티가 형성되어 있다고 고려해야 한다.In FIG. 4A, the asperity is not omitted. Although the aperity is not shown in the drawings other than FIG. 4, this does not indicate that the aperity is not formed, and omits the as shown in FIG. 4A. In the case where the appearance appears due to the above reason, it should be considered that the appearance is formed whether or not shown.

상기 제2실시예의 형성방법으로 인해 어스퍼리티가 나타나는 경우, 게이트 전극(3)으로부터 전하유지부(31) 내로의 전하의 주입이 어스퍼리티가 나타나지 않는 경우보다 더 용이해진다. 따라서, 반도체 메모리 소자의 소거 모드에서 소거불량이 발생되기 쉬워진다. 보다 상세하게는, 소거 모드에서 전위를 인가하는 상황이 게이트 전극(3)에 네거티브 전위를 인가하고 소스/드레인 확산영역(13)에 포지티브 전위를 인가하여, 전하유지부(31)에 유지된 전자가 소스/드레인 확산영역(13) 측으로 방출하도록 되어 있는 경우, 전자가 전하유지부(31)로부터 방출되는 동시에 전자가 게이트 전극(3)으로부터 전하유지부(31) 내에 주입되는 누설이 발생하기 쉬워진다. 그러므로, 소거 효율이 악화되고, 소거불량이 발생하기 쉬워진다.In the case where the appearance appears due to the formation method of the second embodiment, the injection of charge from the gate electrode 3 into the charge holding portion 31 becomes easier than when the appearance does not appear. Therefore, erasing failure is likely to occur in the erasing mode of the semiconductor memory device. More specifically, the situation in which the potential is applied in the erase mode applies a negative potential to the gate electrode 3 and a positive potential to the source / drain diffusion region 13 so that the electrons held in the charge holding part 31 are maintained. Is discharged to the source / drain diffusion region 13 side, the electrons are discharged from the charge holding portion 31 and at the same time, leakage of electrons injected from the gate electrode 3 into the charge holding portion 31 is likely to occur. Lose. Therefore, the erasing efficiency deteriorates and the erasing failure tends to occur.

반면, 도 4c 또는 도 4d에 도시된 바와 같은 구조가 형성되면, 소거불량이 발생하기 쉬워진다는 상기 문제점을 해결할 수 있다. 이하 상기 구조를 상세하게 설명한다.On the other hand, if the structure as shown in Fig. 4C or 4D is formed, the above problem of erasing of the defective erase easily can be solved. Hereinafter, the structure will be described in detail.

도 4c의 구조는 게이트 전극(3)의 각 측면에 퇴적절연체(41)가 형성되고, 상기 퇴적절연체(41)의 외측의 반도체 기판(1)의 표면 상에 제3절연체(42)가 형성되며, 최적절연체(41)와 제3절연체(42)의 표면에 전하유지부(31)와 제2절연체(32b)가 형성되어 있는 것이다. 따라서, 게이트 전극(3)과 접하는 부분에서의 절연체는 도 4b에 도시된 제1절연체(32a)와 달리 CVD에 기초하고, 열처리를 이용하는 절연체 형 성방법에 기초한 퇴적절연체(41)이다. 그러므로, 도 4c의 절연체(41)는 도 4b에 도시된 열처리에 의한 절연체의 형성에 기인하는 어스퍼리티로부터 자유롭다. 따라서, 어스퍼리티에 의해 야기되는 누설이 억제되고, 소거불량이 억제될 수 있다. 그러나, 제3절연체(42)는 열처리에 의해 형성되기 때문에, 다소의 어스퍼리티가 나타나지만, 도 4b에 도시된 경우보다 훨씬 어스퍼리티의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 소거불량을 억제할 수 있다.In the structure of FIG. 4C, a deposition insulator 41 is formed on each side of the gate electrode 3, and a third insulator 42 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 outside the deposition insulator 41. The charge holding part 31 and the second insulator 32b are formed on the surfaces of the optimum insulator 41 and the third insulator 42. Therefore, the insulator in the portion in contact with the gate electrode 3 is a deposition insulator 41 based on CVD and an insulator formation method using heat treatment, unlike the first insulator 32a shown in Fig. 4B. Therefore, the insulator 41 of FIG. 4C is free from the arising resulting from the formation of the insulator by the heat treatment shown in FIG. 4B. Therefore, leakage caused by the earthiness can be suppressed, and erase failure can be suppressed. However, since the third insulator 42 is formed by heat treatment, some aperity appears, but it is possible to suppress the occurrence of a much more than the case shown in Fig. 4B. Therefore, erasure failure can be suppressed.

도 4d의 구조는, 게이트 전극(3)의 각 측면에서, 도 4c에서 형성된 퇴적절연체(41)를 포함하지만, 퇴적절연체(41)와 게이트 전극(3) 사이와 퇴적절연체(41)와 반도체 기판(1) 사이에 열처리에 기초한 절연체가 형성되어 있는 열절연체(43)라는 점에서 도 4c의 구조와 특히 다르다. 여기서, 도 4d의 구조는 열절연체(43)가 반도체 기판(1)과 퇴적절연체(41) 사이의 계면특성의 악화로 인해 채널의 이동성이 저하되는 현상에 의한 구동전류의 감소를 억제한다는 점에서 도 4c의 구조보다 더욱 유리하다. 어스퍼리티의 영향을 줄이기 위해서는, 열절연체(43)의 막두께를 얇게 해야한다. 열절연체(43)로서 열산화막을 형성하는 경우에는, 그 두께가 약 1㎚∼20㎚이 되도록 하는 것이 바람직하고, 약 10㎚인 것이 특히 바람직하다. 따라서, 열절연체(43)와 반도체 기판(1) 사이의 계면의 형상이 양호하고 그 계면을 통해 흐르는 전류의 이동성 저하가 억제될 수 있기 때문에, 보다 큰 구동전류가 얻어지고, 판독속도가 더욱 향상된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 특히, 열산화막의 두께는 1㎚이상이기 때문에, 계면특성이 충분히 향상될 수 있고, 10㎚ 이하이면, 어스퍼리티에 기인하는 열화의 발생을 억제할 수 있다.The structure of FIG. 4D includes, on each side of the gate electrode 3, the insulator 41 formed in FIG. 4C, but between the insulator 41 and the gate electrode 3 and between the insulator 41 and the semiconductor substrate. It differs especially from the structure of FIG. 4C in that it is the thermal insulator 43 in which the insulator based on heat processing is formed between (1). Here, the structure of FIG. 4D is that the thermal insulator 43 suppresses the reduction of the driving current due to the phenomenon that the mobility of the channel is degraded due to the deterioration of the interface property between the semiconductor substrate 1 and the deposition insulator 41. It is more advantageous than the structure of Fig. 4c. In order to reduce the influence of the earthiness, the film thickness of the thermal insulator 43 must be made thin. In the case of forming a thermal oxide film as the thermal insulator 43, the thickness thereof is preferably about 1 nm to 20 nm, particularly preferably about 10 nm. Therefore, since the shape of the interface between the thermal insulator 43 and the semiconductor substrate 1 is good and the mobility deterioration of the current flowing through the interface can be suppressed, a larger driving current is obtained and the reading speed is further improved. A semiconductor memory device may be provided. In particular, since the thickness of the thermal oxide film is 1 nm or more, the interface characteristics can be sufficiently improved, and if it is 10 nm or less, the occurrence of deterioration due to the earthiness can be suppressed.

다음으로, 도 4c의 구조를 형성하는 방법을 설명한다. 공정의 일부는 상기 제2실시예에서 설명된 제조방법의 일부와 동일한 제조방법을 이용한다.Next, a method of forming the structure of FIG. 4C will be described. Part of the process uses the same manufacturing method as part of the manufacturing method described in the second embodiment.

우선, 상기 제2실시예와 동일한 방법을 이용하여, 도 2a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(1) 상에 게이트 절연체(2)과 게이트 전극(3)으로 구성된 게이트 스택(8)을 형성한다. First, using the same method as the second embodiment, a gate stack 8 composed of a gate insulator 2 and a gate electrode 3 is formed on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 2A.

이어서, CVD법을 이용하여, 절연막을 실질적으로 균일하게 형성한다. 절연막의 두께는 산화막 환산으로 상기 제2실시예의 제1절연체(32a)와 거의 동일할 수도 있다. 또한, 반도체 기판(1)이 노출될 때까지 이방성 에칭을 수행하여, 게이트 측벽에 퇴적절연체(41)를 형성한다. 절연막의 재질은, 게이트 전극(3)의 측벽에 일반적으로 사용하는 산화막 또는 산질화막 등의 절연막을 사용할 수 있다.Subsequently, the insulating film is formed to be substantially uniform using the CVD method. The thickness of the insulating film may be substantially the same as that of the first insulator 32a of the second embodiment in terms of oxide film. In addition, anisotropic etching is performed until the semiconductor substrate 1 is exposed to form the deposition insulator 41 on the gate sidewall. As the material of the insulating film, an insulating film such as an oxide film or an oxynitride film generally used for the sidewall of the gate electrode 3 can be used.

다음으로, 제3절연체(42)를 형성하기 위해 열산화막을 형성한다. 이 때, 게이트 전극(3)의 측면에는 이미 퇴적절연체(41)가 형성되어 있기 때문에, 게이트측면에는 노출된 반도체 기판 표면 만큼 두껍게 열산화막이 형성되지 않는다. 그러므로, 도면에 있어서, 열산화막은 퇴적절연체(41) 외측의 반도체 기판(1) 부분에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 게이트 측면에는 생략되어 있다. 또한, 절연체를 형성하는 단계로서 열산화 단계를 이용하기 때문에, 게이트 측면의 절연막의 두께의 증가에 따라 게이트 전극(3)이 열산화된다. 그러나, 열산화의 두께는 상기 제2실시예의 제1절연체(32a)의 두께에 비해 훨씬 얇기 때문에, 어스퍼리티의 형성이 현저하게 억제된다. 여기서, 제3절연체(42)의 막두께는 제1절연체(32a)의 막두께와 거의 동일할 수도 있고, 그 형성방법은 CVD 또는 열처리 중 어떠한 것도 가능 하다. 이와 관련하여, 열처리에 의해 절연막을 형성하는 경우, 반도체 기판(1)과 절연막 사이의 계면특성이 양호해지기 때문에, 이동성이 향상되어 구동전류가 증가한다.Next, a thermal oxide film is formed to form the third insulator 42. At this time, since the deposition insulator 41 is already formed on the side of the gate electrode 3, the thermal oxide film is not formed as thick on the gate side as the exposed surface of the semiconductor substrate. Therefore, in the figure, the thermal oxide film is shown as being formed on the semiconductor substrate 1 portion outside the deposition insulator 41, but is omitted on the gate side surface. In addition, since the thermal oxidation step is used as the step of forming the insulator, the gate electrode 3 is thermally oxidized as the thickness of the insulating film on the side of the gate increases. However, since the thickness of thermal oxidation is much thinner than the thickness of the first insulator 32a of the second embodiment, the formation of the aurity is significantly suppressed. Here, the film thickness of the third insulator 42 may be substantially the same as the film thickness of the first insulator 32a, and the formation method may be any of CVD or heat treatment. In this regard, when the insulating film is formed by heat treatment, since the interface characteristics between the semiconductor substrate 1 and the insulating film are good, the mobility is improved and the driving current is increased.

다음으로, 도 4d의 구조를 형성하는 방법은 도 4c의 구조를 형성하는 방법과 동일하지만, 퇴적절연체(41)의 형성 이전에 열절연체(43)가 형성된다는 점에서 다르다. 그러므로, 열절연체(43)는 열처리를 이용하는 산화 또는 산질화(산질화막)에 기초할 수도 있고, 특히, N2O가스 또는 NO가스를 이용한 산질화처리가 누설도 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 열절연체(43)의 막두께는 산화막 환산으로 약 1∼20㎚ 인 것이 바람직하고, 특히 약 10㎚인 것이 바람직하다. 따라서, 열절연체(43)와 반도체 기판(1) 사이의 계면의 형상이 양호하고, 계면을 통해 흐르는 전류의 이동성 저하가 억제될 수 있기 때문에, 보다 큰 구동전류가 얻어지고, 판독속도가 더욱 향상된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 특히, 열산화막의 두께는 1㎚이상이기 때문에, 두께가 10㎚이하이면 어스퍼리티로 인한 열화의 발생을 억제할 수 있다.Next, the method of forming the structure of FIG. 4D is the same as the method of forming the structure of FIG. 4C, except that the thermal insulator 43 is formed before the deposition insulator 41 is formed. Therefore, the thermal insulator 43 may be based on oxidation or oxynitride (oxynitride film) using heat treatment, and in particular, the oxynitride treatment using N 2 O gas or NO gas is preferable because leakage can also be suppressed. The film thickness of the thermal insulator 43 is preferably about 1 to 20 nm in terms of oxide film, and particularly preferably about 10 nm. Therefore, since the shape of the interface between the thermal insulator 43 and the semiconductor substrate 1 is good, and the mobility deterioration of the current flowing through the interface can be suppressed, a larger driving current is obtained and the reading speed is further improved. A semiconductor memory device may be provided. In particular, since the thickness of the thermal oxide film is 1 nm or more, the occurrence of deterioration due to the earthiness can be suppressed when the thickness is 10 nm or less.

또한, 상기 구조 및 방법과는 별도로, 어스퍼리티로 인한 누설을 억제함으로써 소거불량을 억제하는 방법은 하기와 같다. 상기 제2실시예에서의 제1절연체(32a)를 N2O가스 또는 NO가스를 산화가스로서 사용하여 열산화막으로 형성한다. 따라서, 질소를 함유하는 산화막인 질화막이 형성되어 절연막의 누설전류가 억제된다.In addition to the above structure and method, a method of suppressing erasure failure by suppressing leakage due to aperity is as follows. The first insulator 32a in the second embodiment is formed of a thermal oxide film using N 2 O gas or NO gas as the oxidizing gas. Therefore, a nitride film, which is an oxide film containing nitrogen, is formed to suppress the leakage current of the insulating film.

(제5실시예)(Example 5)

도 5를 참조하여 본 발명의 제5실시예를 설명한다. 본 실시예는 상기 제2실시예와 실질적을 동일한 단계를 이용한다. 특별히 다른 점은 다음의 두가지이다. 첫째, 전하저장영역(33)을 형성하는 단계에서 각 전하저장영역이 상기 제2실시얘에서 보다 더 높게 만들어질 수 있다. 둘째, 제1절연체(32a)를 에칭하는 단계에서 L자형의 제1절연체(32a)를 형성하기 위해, 반도체 기판(1) 또는 게이트 전극(3)이 노출될 때까지 제1절연체(32a)를 에칭하는 단계가 제거되었다는 점이다. 상기한 바를 고려하여 상기 제2실시예에 기재된 단계를 수행함으로써, 도 5에 도시된 구조가 형성된다.A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment uses substantially the same steps as the second embodiment. In particular, there are two differences. First, in the step of forming the charge storage region 33, each charge storage region can be made higher than in the second embodiment. Second, in order to form the L-shaped first insulator 32a in the etching of the first insulator 32a, the first insulator 32a is exposed until the semiconductor substrate 1 or the gate electrode 3 is exposed. The etching step has been eliminated. In view of the above, by performing the steps described in the second embodiment, the structure shown in FIG. 5 is formed.

도 5에 도시된 바와 같이, 각 전하저장영역(33)의 최상부 위치는 제1절연체(32a)의 최상부 위치와 높이가 같거나 낮게 만들어질 수도 있다.As shown in FIG. 5, the uppermost position of each charge storage region 33 may be made the same as or lower than the uppermost position of the first insulator 32a.

또한, 제1절연체(32a)를 형성하는 단계는 상기 제3 또는 제4실시예에 나타낸 방법일 수도 있다. 그 경우, 해당 실시예에 기재된 이점을 얻을 수 있다는 것은 물론이다.In addition, the forming of the first insulator 32a may be the method shown in the third or fourth embodiment. In that case, of course, the advantage described in the said Example can be acquired.

또한, 게이트 전극(3)과 소스/드레인 확산영역이 배선과 접속되기 위한 이후의 콘택트 단계에 의해 제1절연체(32a)가 에칭된다. 여기서, 제1절연체(32a)를 쉽게 에칭하기 위해, 층간절연막으로 사용되는 재료와 동일한 조성의 재료를 이용할 수도 있다. 예를 들면, 층간절연막으로서 산화막이 자주 사용되기 때문에, 제1절연체(32a)의 재료로서 산화막을 사용할 수도 있다. 콘택트 에칭은, 산화막을 에칭하고, 기판의 실리콘과 게이트 전극(3)의 폴리실리콘에 대한 산화막의 선택비가 높은 조건하에서 수행할 수도 있다. 또한, 제1절연막이, 예를 들면, 실리콘 질화막으로 만들어진 경우에도, 콘택트 에칭 단계에서의 에칭 스토퍼로서 기능하고, 소스/드레인 확산영역(13)으로 형성되어 있는 반도체 기판(1)을 무의미하게 에칭되는 것이 회피됨으로써, 소스/드레인 확산영역(13)과 반도체 기판(1)이 단락되는 것이 효과적으로 방지된다.In addition, the first insulator 32a is etched by a subsequent contact step for the gate electrode 3 and the source / drain diffusion region to be connected to the wiring. Here, in order to easily etch the first insulator 32a, a material having the same composition as that used as the interlayer insulating film may be used. For example, since an oxide film is often used as the interlayer insulating film, an oxide film may be used as the material of the first insulator 32a. The contact etching may be performed under conditions in which the oxide film is etched and the selectivity of the oxide film to the silicon of the substrate and the polysilicon of the gate electrode 3 is high. Further, even when the first insulating film is made of, for example, a silicon nitride film, the semiconductor substrate 1, which functions as an etching stopper in the contact etching step and is formed of the source / drain diffusion region 13, is irrelevantly etched. By being avoided, a short circuit between the source / drain diffusion region 13 and the semiconductor substrate 1 is effectively prevented.

또한, 제1절연체(32a)는 소스/드레인 확산영역(13)의 불순물 주입시에 주입 보호막으로서 이용될 수 있기 때문에, 주입보호막을 형성하는 단계가 불필요하다. In addition, since the first insulator 32a can be used as an implantation protection film during impurity implantation of the source / drain diffusion region 13, it is unnecessary to form the implantation protection film.

또한, 소스/드레인 확산영역(13)과의 콘택트가 오차(misregistration)에 의해 게이트 전극(3) 위에 부분적으로 배치되는 경우에도, 제1절연체(32a)의 막두께의 차이로 인해 소스/드레인 영역(13)과 게이트 전극(3) 사이의 절연이 유지될 수 있다. 보다 상세하게는, 게이트 전극(3) 상의 절연막이 소스/드레인 확산영역(13)상의 절연막에 비해 더 두껍게 형성된다. 그러므로, 소스/드레인 확산영역(13)상에 콘택트 정공이 형성되어 있지만, 게이트 전극(3)상에는 형성되지 않기 때문에, 절연이 유지될 수 있다. 따라서, 설계시의 허용오차를 작게하여, 미세가공과 고집적화가 가능하다.In addition, even when the contact with the source / drain diffusion region 13 is partially disposed on the gate electrode 3 due to misregistration, the source / drain region may differ due to the difference in the film thickness of the first insulator 32a. Insulation between 13 and the gate electrode 3 can be maintained. More specifically, the insulating film on the gate electrode 3 is formed thicker than the insulating film on the source / drain diffusion region 13. Therefore, although contact holes are formed on the source / drain diffusion region 13 but not formed on the gate electrode 3, insulation can be maintained. Therefore, the tolerance at the time of design can be made small, and micromachining and high integration are attained.

(제6실시예)(Example 6)

도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명의 제6실시예를 설명한다. 본 실시예의 도 6a에 도시된 구조는 상기 제2실시예와 실질적으로 동일한 단계를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 도 6b에 도시된 구조는 상기 제2실시예와 실질적으로 동일한 단계를 이용하여 형성될 수 있다.A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. The structure shown in Fig. 6A of this embodiment can be formed using substantially the same steps as in the second embodiment. Also, the structure shown in Fig. 6B can be formed using substantially the same steps as in the second embodiment.

특별히 다른 점은 다음과 같다. 게이트 산화막(2)의 두께(TG)는 반도체 기판(1)과 접하는 제1절연체(32a) 부분의 두께(T1)와 게이트 전극(3)과 접하는 제1절연체(32a) 부분의 두께(T2)의 합보다, 등가산화막 두께 환산으로 더 두껍게 만들어진다. 또한, 소스/드레인 확산영역(13)의 불순물 주입은 게이트 전극(3)의 형성 후에 수행된다. In particular, the differences are as follows. The thickness TG of the gate oxide film 2 is the thickness T1 of the portion of the first insulator 32a in contact with the semiconductor substrate 1 and the thickness T2 of the portion of the first insulator 32a in contact with the gate electrode 3. It is made thicker in terms of equivalent oxide film thickness than the sum of. In addition, impurity implantation of the source / drain diffusion region 13 is performed after the formation of the gate electrode 3.

상기 단계에 의해, 본 실시예의 반도체 메모리 소자는 하기의 터널링 동작 방식에 의해 구동될 수 있다.By the above steps, the semiconductor memory device of this embodiment can be driven by the following tunneling operation method.

또한, 제1절연체(32a)를 형성하는 단계는 상기 제3 또는 제4실시예에 표시된 방법일 수도 있다. 그 경우, 해당 실시예에 기재된 이점을 얻을 수 있다는 것은 물론이다.In addition, the forming of the first insulator 32a may be the method shown in the third or fourth embodiment. In that case, of course, the advantage described in the said Example can be acquired.

그러나, 본 단계에서 상기 제2실시예에 기재된 제1절연체(32a)의 형성방법을 이용하면, 상기 제2실시예에 기재된 바와 동일한 이유로, 도 6a에 도시된 제1절연체(32a), 또는 도 6b에 도시된 제1절연체(32a)가 에칭 등의 어떠한 특별한 단계도 필요로 하지 않고 간단한 단계에 의해 막두께에 차이를 줄 수 있다. 그러므로, 비교적 적은 수의 제조단계로 반도체 메모리 소자를 제조할 수 있기 때문에, 보다 낮은 비용의 반도체 메모리 소자를 제공할 수 있다. However, if the method of forming the first insulator 32a described in the second embodiment is used in this step, for the same reason as described in the second embodiment, the first insulator 32a shown in Fig. 6A, or Fig. The first insulator 32a shown in 6b does not require any special steps such as etching and can make a difference in film thickness by a simple step. Therefore, since the semiconductor memory device can be manufactured in a relatively small number of manufacturing steps, a lower cost semiconductor memory device can be provided.

또한, 반도체 기판(1)과 접하는 제1절연체(32a) 부분의 막두께(T1)와 게이트 전극(3)과 접하는 제1절연체(32a) 부분의 막두께(T2)는 다를 수도 있고, 어느 한쪽이 더 두꺼울 수도 있다. 여기서는 두께 T1이 두께 T2보다 얇은 경우의 구동방법을 설명할 것이지만, 반대의 경우, 더 얇은 측으로부터 전하를 주입/제거하도록, 게이 트 전극(3)과 소스/드레인 확산영역(13)에 인가될 전압의 조건을 반대로 할 수도 있다. 그렇게 함으로써 하기의 이점이 나타난다. 반도체 기판(1)과 접하는 부분에서의 절연막의 두께가 게이트 전극(3)과 접하는 부분에서의 절연막의 두께보다 얇게 만들어진 경우에는, 반도체 기판(1)으로부터 주입된 전하가 제1절연체(32a)를 통과하여 게이트 전극(3)으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 반대로, 반도체 기판(1)과 접하는 부분에서의 절연막의 두께가 게이트 전극(3)과 접하는 부분에서의 절연막의 두께보다 두껍게 만들어진 경우에는, 게이트 전극(3)으로부터 주입된 전하가 제1절연체(32a)를 통과하여 반도체 기판으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 양호하고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 장치가 제공될 수 있다.In addition, the film thickness T1 of the portion of the first insulator 32a in contact with the semiconductor substrate 1 and the film thickness T2 of the portion of the first insulator 32a in contact with the gate electrode 3 may be different. This may be thicker. Here, the driving method in the case where the thickness T1 is thinner than the thickness T2 will be described, but in the opposite case, it is applied to the gate electrode 3 and the source / drain diffusion region 13 to inject / remove the charge from the thinner side. The condition of the voltage can also be reversed. By doing so, the following advantages are shown. When the thickness of the insulating film in the portion in contact with the semiconductor substrate 1 is made thinner than the thickness of the insulating film in the portion in contact with the gate electrode 3, the charge injected from the semiconductor substrate 1 may cause the first insulator 32a to become thin. Since passing through the gate electrode 3 can be suppressed, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high write / erase speed can be provided. On the contrary, when the thickness of the insulating film in the portion in contact with the semiconductor substrate 1 is made thicker than the thickness of the insulating film in the portion in contact with the gate electrode 3, the charge injected from the gate electrode 3 is the first insulator 32a. Since it can be suppressed to pass through the semiconductor substrate to the semiconductor substrate, a semiconductor device having a good charge injection efficiency and a high writing / erasing speed can be provided.

또한, 소스/드레인 확산영역(13)은 게이트 전극(3)의 아래에 부분적으로 배치될 수 있기 때문에, 오프셋영역을 형성하는 단계가 필요하지 않고 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 또한, 통상의 전계효과 트랜지스터와 구조가 동일하기 때문에, 지금까지 실적이 있는 종래의 전계효과 트랜지스터 공정를 이용할 수 있고, 제조비용이 낮은 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 또한, 소스/드레인 확산영역(13)이 게이트 전극(3)에 대해 오프셋되어 형성된 경우, 상기 제2실시예에 기재된 바와 동일한 이점을 얻을 수 있다.In addition, since the source / drain diffusion region 13 may be partially disposed under the gate electrode 3, the step of forming the offset region is not necessary and a semiconductor memory device may be provided. In addition, since the structure is the same as that of a conventional field effect transistor, it is possible to use a conventional field effect transistor process that has been accomplished so far, and a semiconductor memory device having a low manufacturing cost can be provided. In addition, when the source / drain diffusion region 13 is formed to be offset from the gate electrode 3, the same advantages as described in the second embodiment can be obtained.

상기 구조의 반도체 메모리 소자는 상기 제1∼제5실시예에 기재된 소자들과는 다른 기록/소거 조건을 이용한다. 즉, 소스/드레인 확산영역(13)과 게이트 전극(3) 사이의 전위차에 의해, 반도체 기판(1)과 접하는 제1절연막(32a)의 얇은 부분을 통해 전하기 터널링하도록 기록/소거가 수행되는 터널링 구동 방법을 이용한다. 상기 구조의 반도체 메모리 소자의 기록/소거/판독 방법의 예를 이하 설명한다.The semiconductor memory device having the above structure uses a write / erase condition different from those described in the first to fifth embodiments. That is, tunneling in which writing / erasing is performed so that electric charge tunnels through a thin portion of the first insulating film 32a in contact with the semiconductor substrate 1 by the potential difference between the source / drain diffusion region 13 and the gate electrode 3. Drive method is used. An example of the writing / erasing / reading method of the semiconductor memory element having the above structure will be described below.

우선, 기록동작을 설명한다. 게이트 전극(3) 및 소스/드레인 확산영역(13)에 각각 10볼트와 0볼트의 전위를 가한다. 그리고나서, 소스/드레인 확산영역(13)에 대한 게이트 전극(3)의 전위를 10볼트까지 상승시킨다. 전하저장영역(33)의 전위는 게이트 전극(3)과의 용량결합(capacitive coupling)으로 인해 터널전류 발생에 필요한 레벨까지 증가한다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 약 1∼2나노초의 상승시간에서 게이트 전극(3)의 전위를 0볼트∼10볼트까지 상승시키면, 전하저장영역(33)의 전위는 "오버슈트(overshoot)"에 의해 일시적으로 약 15볼트까지 상승한다. 그 결과, 소스/드레인 확산영역(13)의 전자가 각각 반도체 기판(1)과 접하는 제1절연체(32a)의 얇은 부분을 통해 터널링하고, 게이트 전극(3)의 양측에 위치한 전하저장영역(33)내에 주입된다. 전하저장영역(33) 내에 전자가 주입된 후, 게이트 전극(3)의 전위를 10볼트 아래로 낮춰도, 이들 각 전하저장영역(33)이 절연막에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 주입된 전하는 전하저장영역(33)에 유지된다. First, the recording operation will be described. A potential of 10 volts and 0 volts is applied to the gate electrode 3 and the source / drain diffusion region 13, respectively. The potential of the gate electrode 3 relative to the source / drain diffusion region 13 is then raised to 10 volts. The potential of the charge storage region 33 increases to the level required for tunnel current generation due to capacitive coupling with the gate electrode 3. More specifically, for example, when the potential of the gate electrode 3 is raised to 0 to 10 volts at the rise time of about 1 to 2 nanoseconds, the potential of the charge storage region 33 becomes " overshoot. Is temporarily raised to about 15 volts. As a result, the electrons of the source / drain diffusion region 13 tunnel through the thin portions of the first insulator 32a in contact with the semiconductor substrate 1, respectively, and the charge storage region 33 located on both sides of the gate electrode 3. Inject into). Even after the electrons are injected into the charge storage region 33, even if the potential of the gate electrode 3 is lowered below 10 volts, each of the charge storage regions 33 is surrounded by an insulating film. Is maintained at 33.

상기 기록방법에 따르면, 한쪽의 소스/드레인 확산영역(13)과 다른 한쪽의 소스/드레인 확산영역(13)의 전위가 같기 때문에, 드레인 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 전력소비가 낮춰진 반도체 메모리 소자가 제공된다. 또한, 핫캐리어가 발생되지 않고, 게이트 절연체(2) 내에 전하가 주입되지 않기 때문에, 게이트 절연체(2) 내에 전하가 주입되어 발생하는 임계전압의 편차가 억제될 수 있고, 신뢰성이 높은 반도체 메모리셀이 제공된다 According to the above recording method, since the potentials of one source / drain diffusion region 13 and the other source / drain diffusion region 13 are the same, no drain current flows. Thus, a semiconductor memory device having low power consumption is provided. In addition, since no hot carrier is generated and no charge is injected into the gate insulator 2, variations in the threshold voltage generated by the injection of charge into the gate insulator 2 can be suppressed, and highly reliable semiconductor memory cells. Is provided

복수의 메모리 셀들 중에서 어떠한 특정 메모리 셀의 게이트 전극(3) 상에 10볼트의 전위를 선택적으로 가하고, 선택되지 않은 메모리셀의 게이트 전극(3)에는 0볼트의 전위를 가한다. 그리고나서, 선택된 메모리셀의 전하저장영역(33)에만 전자가 저장될 수 있다.Among the plurality of memory cells, a potential of 10 volts is selectively applied to the gate electrode 3 of any particular memory cell, and a potential of 0 volts is applied to the gate electrode 3 of the unselected memory cells. Then, electrons may be stored only in the charge storage region 33 of the selected memory cell.

다음으로, 판독동작을 설명한다. 게이트 전극, 한 쪽의 소스/드레인 확산영역(13)(편의상 소스 영역이라 가정), 및 다른 한쪽의 소스/드레인 확산영역(13)(편의상 드레인 영역이라 가정)에 5볼트, 0볼트, 및 1볼트의 전위를 각각 인가한다. 본 실시예에 있어서는, 반도체 메모리 소자의 임계전압이 5볼트보다 낮은 값(예를 들면, 1볼트)으로 설정되어 있기 때문에, 소스 영역과 드레인 영역 사이에 전도 채널이 형성된다. 그 결과, 소스 영역으로부터 드레인 영역내로 전자가 이동하고, 소정 크기의 드레인 전류가 얻어진다.Next, the read operation will be described. 5 volts, 0 volts, and 1 to the gate electrode, one source / drain diffusion region 13 (assuming a source region for convenience), and the other source / drain diffusion region 13 (assuming a drain region for convenience). Apply the potential of the bolts respectively. In this embodiment, since the threshold voltage of the semiconductor memory element is set to a value lower than 5 volts (for example, 1 volt), a conduction channel is formed between the source region and the drain region. As a result, electrons move from the source region into the drain region, and a drain current of a predetermined size is obtained.

본 실시예에 있어서, 전하저장영역(33)은 채널형성영역(19) 외측에 위치하기 때문에, 전하저장영역(33)이 전자를 저장하지 않은 경우의 반도체 메모리 소자의 임계전압과 전하저장영역(33)이 전자를 저장하는 경우의 임계전압이 실질적으로 동일하다. 그러므로, 양측 경우 모두, 소스 영역과 드레인 영역 사이에 동일한 전도 채널이 형성되고, 소스 영역으로부터 드레인 영역 내로 전자가 이동하기 때문에, 드레인 전류가 얻어진다. 그러나, 전하저장영역(33)이 전자를 저장하고 있는 경우, 저장전자의 존재가 소스/드레인 확산영역(13)의 확산층 저항(기생저항)을 증가시킨 다. 그 결과, 전하저장영역(33)이 전자를 저장하고 있는 경우의 드레인 전류는 전하저장영역(33)이 전자를 저장하고 있지 않은 경우의 드레인 전류보다 낮아진다.In the present embodiment, since the charge storage region 33 is located outside the channel formation region 19, the threshold voltage and charge storage region of the semiconductor memory element when the charge storage region 33 does not store electrons ( 33) The threshold voltage when storing these electrons is substantially the same. Therefore, in both cases, since the same conduction channel is formed between the source region and the drain region, and electrons move from the source region into the drain region, a drain current is obtained. However, when the charge storage region 33 stores electrons, the presence of the storage electrons increases the diffusion layer resistance (parasitic resistance) of the source / drain diffusion region 13. As a result, the drain current when the charge storage region 33 stores electrons is lower than the drain current when the charge storage region 33 does not store electrons.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 측벽 저장형 비휘발성 메모리 셀에서는, 반도체 메모리 소자의 임계전압의 크기에 따라 1비트의 정보가 저장되는 것이 아니다. 본 발명에서는, 각 메모리 기능체 바로 아래에 위치하는 소스/드레인 확산영역(13)의 기생저항의 크기에 따라 1비트의 정보가 저장된다. 전하저장영역이 다수의 전자를 저장하고 있을 때, 전자에 의해 형성된 전기장의 영향하에서 전하저장영역(33) 부근에서 소스/드레인 확산영역(13)의 전자가 감소하고, 그 영역의 저기저항을 증가시킨다고 고려된다. 소스/드레인 확산영역의 기생저항의 크기에 따라 드레인 전류의 크기가 변화하기 때문에, 드레인 전류의 크기에 의해 데이터를 식별할 수 있다.As described above, in the sidewall storage type nonvolatile memory cell according to the present invention, one bit of information is not stored according to the magnitude of the threshold voltage of the semiconductor memory device. In the present invention, one bit of information is stored according to the magnitude of the parasitic resistance of the source / drain diffusion region 13 located directly below each memory functional body. When the charge storage region stores a large number of electrons, the electrons of the source / drain diffusion region 13 decrease near the charge storage region 33 under the influence of the electric field formed by the electrons, and increase the resistance of the region. Is considered. Since the magnitude of the drain current changes depending on the magnitude of the parasitic resistance of the source / drain diffusion region, data can be identified by the magnitude of the drain current.

데이터의 판독을 실용적으로 수행하기 위해서는, 데이터가 기록되어 있는 상태에서의 드레인 전류는 데이터가 기록되지 않은 상태에서의 드레인 전류의 80%이하의 크기를 가질 필요가 있다. 또한, 어떠한 오류도없이 데이터의 판독을 수행하기 위해서는, 데이터가 기록되어 있는 상태에서의 드레인 전류가 데이터가 기록되어 있지 않은 상태에서의 드레인 전류의 70%이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다.In order to perform data readout practically, the drain current in the state in which data is written needs to have a magnitude of 80% or less of the drain current in the state in which data is not written. In addition, in order to perform data reading without any error, it is preferable that the drain current in the state where data is recorded has a magnitude of 70% or less of the drain current in the state where data is not recorded.

전하저장영역(33)에 전하의 축적/비축적에 따라 드레인 전류의 변화를 크게 하기 위해서는, 예를 들면, 전하저장영역(33)의 폭을 늘리고 반도체 기판(1)과 접하는 제1절연체(32a) 부분의 막두께(T1)을 얇게 하는 것이 권장된다.In order to increase the change of the drain current in accordance with the accumulation / accumulation of charge in the charge storage region 33, for example, the first insulator 32a which increases the width of the charge storage region 33 and contacts the semiconductor substrate 1. It is recommended to make the film thickness (T1) of the () part thin.

다음으로, 소거작동을 설명한다. 게이트 전극(3)과 소스/드레인 확산영역(13)에 각각 -10볼트와 0볼트의 전위를 가한다. 그러면, 게이트 전극(3)과의 용량결합으로 인해 전하저장영역(33)의 전위가 충분히 낮은 레벨로 낮아진다. 그 결과, 전하저장영역(33)에 저장된 전자가 전하저장영역(33)으로부터 소스/드레인 확산영역(13) 내로 이동한다(방출된다).Next, the erase operation will be described. A potential of -10 volts and 0 volts is applied to the gate electrode 3 and the source / drain diffusion region 13, respectively. Then, the potential of the charge storage region 33 is lowered to a sufficiently low level due to the capacitive coupling with the gate electrode 3. As a result, electrons stored in the charge storage region 33 move (discharge) from the charge storage region 33 into the source / drain diffusion region 13.

소거방법에 따르면, 한쪽의 소스/드레인 확산영역(13)과 다른 한쪽의 소스/드레인 확산영역(13)의 전위가 동일하기 때문에, 드레인 전류가 흐르지 않는다. 그러므로, 전력소비가 낮은 반도체 메모리 소자가 제공된다. 또한, 핫캐리어가 발생되지 않고, 전하가 게이트 절연체(2) 내에 주입되지 않기 때문에, 게이트 전련막(2) 내에 접하가 주입됨으로써 발생되는 임계전압의 편차가 억제될 수 있고, 신뢰성이 높은 반도체 메모리 소자가 제공된다.According to the erasing method, since the potentials of one source / drain diffusion region 13 and the other source / drain diffusion region 13 are the same, no drain current flows. Therefore, a semiconductor memory device having low power consumption is provided. In addition, since no hot carrier is generated and no charge is injected into the gate insulator 2, variations in the threshold voltage caused by the injection of a contact into the gate electrode film 2 can be suppressed, and a highly reliable semiconductor memory. An element is provided.

이상으로부터, 본 실시예의 반도체 메모리 소자에 따르면, 전력소비가 낮고 신뢰성이 높은 반도체 메모리 소자가 제공된다. 에칭 공정 등을 이용하여 반도체 메모리 소자를 형성하는 경우보다 적은 수의 제조 단계에 의해 반도체 메모리 소자를 제조할 수 있기 때문에, 비용이 저렴한 반도체 메모리 소자를 제공할 수 있다.As described above, according to the semiconductor memory device of the present embodiment, a semiconductor memory device having low power consumption and high reliability is provided. Since the semiconductor memory device can be manufactured by fewer manufacturing steps than in the case of forming the semiconductor memory device using an etching process or the like, a low cost semiconductor memory device can be provided.

(제7실시예)(Example 7)

도 7a∼도 7d를 참조하여 본 발명의 제78실시예를 설명한다. 본 실시예의 도 7a∼도 7d에 도시된 각 구조들은 상기 제2실시예와 실질적으로 동일한 단계를 이용하여 형성될 수 있고, 동일한 효과를 가진다. 또한, 도 7a∼도 7d에 도시된 구조는 상기 제6실시예의 도 6a∼도 6b에 도시된 구조와 실질적으로 동일한 단계를 이용하 여 각각 형성될 수 있고, 동일한 효과를 가진다.A seventy-eighth embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 7A to 7D. Each structure shown in Figs. 7A to 7D of this embodiment can be formed using substantially the same steps as the second embodiment, and has the same effect. In addition, the structures shown in Figs. 7A to 7D can be formed using substantially the same steps as those shown in Figs. 6A to 6B of the sixth embodiment, respectively, and have the same effect.

또한, 제1절연체(32a)를 형성하는 단계는 상기 제3 또는 제4실시예에서 나타낸 방법일 수도 있다. 그 경우, 해당 실시예에 기재된 효과를 얻을 수 있다는 것은 물론이다.In addition, the forming of the first insulator 32a may be the method shown in the third or fourth embodiment. In that case, of course, the effect described in the said Example can be acquired.

특히 다른 점은, 소스/드레인 확산영역(13)을 형성하기 위한 불순물 이온 주입 후에, 전하저장영역(33)을 더 에칭하여, 전하를 유지할 수 있는 범위를 반도체 기판측에 더욱 한정하는 것이다. In particular, the difference is that after the impurity ion implantation for forming the source / drain diffusion region 13, the charge storage region 33 is further etched to further limit the range on which the charge can be retained on the semiconductor substrate side.

즉, 전하저장영역(13)을 더 에칭하여, 도 7에 도시된 바와 같이 전하저장영역(33)을 매우 작게 만든다. 보다 바람직하게는, 도 7a 또는 도 7b에 있어서, 전하저장영역(33)은 오프셋영역(20) 위에 있을 수도 있기 때문에, 소스/드레인 확산영역(13)의 횡방향 확산폭에 따라 전하저장영역(33)을 횡방향으로 에칭함으로써 구조의 크기를 줄일 수 있다.That is, the charge storage region 13 is further etched to make the charge storage region 33 very small as shown in FIG. More preferably, in FIG. 7A or 7B, since the charge storage region 33 may be above the offset region 20, the charge storage region (depending on the lateral diffusion width of the source / drain diffusion region 13) The size of the structure can be reduced by etching 33) laterally.

이상으로부터, 기록에 의해 주입되는 전자는 채널 부근 내에 한정되기 때문에, 소거에 의해 전자를 제거하기가 용이하고, 오소거를 방지할 수 있다. 또한, 주입전하의 양을 변화시키지 않고 전하를 유지할 수 있는 각 전하저장영역의 체적이 감소하므로, 단위체적당 전하의 양을 증가시킬 수 있기 때문에, 전자를 효율적으로 기록/소거할 수 있고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 형성된다.As mentioned above, since the electrons injected by recording are limited in the vicinity of the channel, it is easy to remove the electrons by erasing, and the erasure can be prevented. In addition, since the volume of each charge storage region capable of holding charge without changing the amount of injected charge is reduced, the amount of charge per unit volume can be increased, so that electrons can be efficiently recorded / erased and recorded / A semiconductor memory device having a high erase speed is formed.

(제8실시예)(Example 8)

도 29a는 본 발명의 반도체 장치의 실시예인 메모리 유닛(200)의 평면도를 나타낸다. 29A shows a plan view of a memory unit 200 which is an embodiment of a semiconductor device of the present invention.

메모리 유닛(200)에 있어서, 반도체 메모리 소자를 포함하는 메모리 셀 어레이(201)와, 반도체 스위칭 소자를 포함하는 주변회로(202)가 동일 반도체 기판(1)상에 배치되어 있다. 메모리 셀 어레이(201)는 후술하는 반도체 메모리 소자가 어레이의 형상으로 배치되도록 한다. 주변회로(202)는 디코더(203, 206), 기록/소거회로(209), 판독회로(208), 아날로그 회로(206), 제어회로(205), 및 각종 I/O회로(204) 등의 통상의 MOSFET(전계효과 트랜지스터)으로 각각 구성될 수 있는 주변회로로 형성된다.In the memory unit 200, a memory cell array 201 including a semiconductor memory element and a peripheral circuit 202 including a semiconductor switching element are disposed on the same semiconductor substrate 1. The memory cell array 201 allows semiconductor memory devices, which will be described later, to be arranged in the shape of an array. Peripheral circuits 202 include decoders 203 and 206, write / erase circuits 209, readout circuits 208, analog circuits 206, control circuits 205, various I / O circuits 204, and the like. It is formed of peripheral circuits each of which can be composed of conventional MOSFETs (field effect transistors).

또한, 도 29b에 도시된 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터 또는 휴대전화 등의 정보 처리 시스템의 메모리 장치(300)를 단일 칩으로 구성할 수 있도록 하기 위해서는, 메모리 유닛(200)에 더해, MPU(마이크로 프로세싱 유닛)(301), 캐쉬 SRAM(스태틱 RAM)(302), 논리회로(303), 아날로그 회로(도시 안됨) 등의 논리회로영역을 동일한 반도체 기판(1) 상에 배치할 필요가 있다.In addition, as shown in FIG. 29B, in order to be able to configure the memory device 300 of an information processing system such as a personal computer or a mobile phone as a single chip, in addition to the memory unit 200, an MPU (micro processing unit) 301, a cache SRAM (static RAM) 302, a logic circuit 303, an analog circuit (not shown), and the like, must be disposed on the same semiconductor substrate 1.

지금까지는, 메모리 셀 어레이(201), 주변회로(202) 등을 공존시키기 위해, 표준 CMOS를 형성하는 경우보다 제조비용이 크게 증가하였다. 이에 관련하여, 이하의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조비용의 증가를 억제할 수 있다.Until now, in order to coexist with the memory cell array 201, the peripheral circuit 202, etc., the manufacturing cost has greatly increased compared with the case of forming a standard CMOS. In this regard, as can be seen from the following description, an increase in manufacturing cost can be suppressed by the present invention.

상기 제2실시예에 기재된 단계의 절차로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 반도체 메모리 소자를 형성하는 단계의 절차는 공지의 일반적인 MOSFET 형성공정과 친화성이 높다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 메모리 소자의 구성은 공지의 일반적인 MOSFET에 가깝다. 상기 일반적인 MOSFET을 메모리 소자로 변경하기 위해서는, 예를 들면, 일반적인 MOSFET의 측벽 스페이서를 메모리 기능체로서 이용하고, LDD영역을 형성하지 않는 것으로 충분하다. 메모리 주변 회로부, 논리 회로부, SRAM부 등을 구성하는 일반적인 MOSFET의 측벽 스페이서가 메모리 기능체의 기능을 가지는 경우에도, 측벽 스페이서 폭이 적절하고 재기록 동작이 일어나지 않는 전압범위내에서 MOSFET이 동작하는 한, 트랜지스터 성능이 저하되지 않는다. 따라서, 일반적인 MOSFET과 메모리 소자는 공통 측벽 스페이서를 이용할 수 있다. 또한, 메모리 주변회로부, 논리 회로부, SRAM부 등을 구성하는 일반적인 MOSFET과 메모리 소자의 공존은 메모리 주변회로부, 논리회로부, SRAM부 등에만 LDD 구조를 더 형성함으로써 가능하다. LDD구조를 형성하기 위해서는, 게이트 전극의 형성 후 그리고 전하저장영역을 구성하는 재료의 퇴적 전에, LDD영역을 형성하는 불순물 주입을 수행할 수도 있다. 따라서, LDD형성을 위한 불순물 주입을 수행하는 경우에 메모리 영역만 포토레지스트로 마스킹하는 것 만으로, 메모리 소자와, 메모리 주변회로부, 논리회로부, SRAM부 등을 구성하는 통상 구조의 MOSFET을 용이하게 공존시킬 수 있다. 또한, 메모리 소자와, 메모리 주변회로부, 논리히로부, SRAM부 등을 구성하는 통상구조의 MOSFET으로 SRAM을 구성하면, 반도체 메모리 장치, 논리회로, 및 SRAM을 용이하게 공존시킬 수 있다.As can be seen from the procedure of the step described in the second embodiment, the procedure of the step of forming the semiconductor memory device of the present invention has a high affinity with a known general MOSFET forming process. As can be seen from Fig. 2, the configuration of the memory element is close to a known general MOSFET. In order to change the said general MOSFET into a memory element, it is sufficient, for example, to use the side wall spacer of a general MOSFET as a memory functional body, and not to form an LDD area | region. Even when the sidewall spacers of the general MOSFETs constituting the memory peripheral circuit section, the logic circuit section, the SRAM section, etc., have the function of a memory functional body, as long as the MOSFET operates within a voltage range in which the sidewall spacer width is appropriate and rewriting operation does not occur, Transistor performance is not degraded. Thus, typical MOSFETs and memory devices may use common sidewall spacers. In addition, coexistence of a general MOSFET and a memory element constituting the memory peripheral circuit portion, the logic circuit portion, the SRAM portion, and the like can be achieved by further forming an LDD structure only in the memory peripheral circuit portion, the logic circuit portion, and the SRAM portion. In order to form the LDD structure, impurity implantation for forming the LDD region may be performed after the formation of the gate electrode and before the deposition of the material constituting the charge storage region. Therefore, in the case of performing impurity implantation for LDD formation, only the memory region is masked with photoresist to easily coexist memory elements with MOSFETs of ordinary structures constituting the memory peripheral circuit portion, logic circuit portion, SRAM portion, and the like. Can be. In addition, when the SRAM is composed of a memory element and a MOSFET having a conventional structure constituting the memory peripheral circuit portion, the logic hero portion, and the SRAM portion, the semiconductor memory device, the logic circuit, and the SRAM can easily coexist.

한편, 메모리 소자에 인가될 전압이 논리회로부, SRAM부 등에서의 허용전압보다 높은 경우, 고내전압 웰 형성 마스크와 고내전압 게이트 절연체 형성 마스크를 표준 MOSFET 형성 마스크에 단지 추가할 수도 있다. 종래, EEPROM(전기적으로 소거 및 프로그래밍 가능한 ROM)과 논리회로부를 단일 칩상에 공존시키기 위한 공 정은 표준 MOSFET 공정과 크게 달랐고, 필요마스크의 수와 공정 단계의 수가 현저하게 증가하였다. 그러므로, EEPROM과, 메모리 주변회로부, 논리회로부, SRAM부 등의 회로가 종존하는 종래기술의 경우에 비해 마스크의 수와 공정단계의 수가 크게 감소될 수 있다. 따라서, 메모리 주변회로부, 논리회로부, SRAM부 등의 일반적인 MOSFET과 반도체 메모리 장치가 공존하는 칩의 비용을 감축할 수 있다. 또한, 메모리 소자에는 높은 공급전압이 공급될 수 있기 때문에, 기록/소거속도가 현저하게 향상된다. 또한, 논리회로부, SRAM부 등에는 낮은 공급전압이 공급되기 때문에, 게이트 절연체 등의 손상에 기인하는 트랜지스터 특성의 저하가 억제될 수 있고, 전력소비를 더욱 낮출 수 있다. 따라서, 동일 기판상에 용이하게 공존시킬 수 있는 신뢰성이 높은 논리회로부와 기록/소거속도가 매우 빠른 메모리 소자를 가지는 반도체 장치를 실현한 수 있다.On the other hand, when the voltage to be applied to the memory element is higher than the allowable voltage in the logic circuit section, SRAM section, or the like, the high withstand voltage well formation mask and the high withstand voltage gate insulator formation mask may be added only to the standard MOSFET formation mask. Conventionally, the process for coexisting EEPROM (electrically erasable and programmable ROM) and logic circuitry on a single chip is significantly different from standard MOSFET processes, and the number of required masks and the number of process steps have increased significantly. Therefore, the number of masks and the number of process steps can be greatly reduced as compared with the prior art in which EEPROMs, circuits such as memory peripheral circuits, logic circuits, and SRAM sections exist. Therefore, the cost of a chip in which a general MOSFET such as a memory peripheral circuit portion, a logic circuit portion, and an SRAM portion and a semiconductor memory device coexist can be reduced. In addition, since a high supply voltage can be supplied to the memory element, the write / erase speed is remarkably improved. In addition, since a low supply voltage is supplied to the logic circuit section, the SRAM section, and the like, deterioration of transistor characteristics due to damage of the gate insulator or the like can be suppressed, and power consumption can be further reduced. Therefore, a semiconductor device having a highly reliable logic circuit portion that can easily coexist on the same substrate and a memory element having a very high write / erase speed can be realized.

도 8a∼도 9e를 참조하여 본 발명의 제8실시예를 상세하게 설명한다.An eighth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 8A to 9E.

본 실시예에 있어서, 주변회로 등에서의 일반적인 MOSFET과 반도체 메모리 장치는 어떠한 복잡한 공정도 필요로 하지 않고 동일 기판상에 동시에 용이하게 각각 형성될 수 있다는 것을 나타낸다. 보다 상세하게는, 상기 제2실시예에 기재된 반도체 메모리 장치를 형성하는 단계에 포토리소그래피 공정을 더하여, LDD 확산영역을 형성하는 영역과 형성하지 않은 영역을 분리하여, 일반적인 MOSFET과 반도체 메모리 소자를 동일 기판상에 자동적으로 제작할 수 있다는 것을 나타낸다. In the present embodiment, it is shown that the general MOSFET and the semiconductor memory device in the peripheral circuit and the like can be easily formed on the same substrate at the same time without requiring any complicated process. More specifically, by adding a photolithography process to the step of forming the semiconductor memory device described in the second embodiment, a region in which an LDD diffusion region is formed and a region in which it is not formed are separated, so that a general MOSFET and a semiconductor memory element are the same. Indicates that it can be produced automatically on the substrate.

이하, 도면과 함께 제조단계를 순서대로 설명한다. Hereinafter, the manufacturing steps will be described in order together with the drawings.

각 도면의 좌우측은 별도의 장치를 나타내는 것으로서, 좌측은 주변회로영역(4)의 일반적인 MOSFET을 나타내고, 우측은 메모리 영역(5)의 메모리 소자를 나타낸다.The left and right sides of each figure represent a separate device, the left side showing a general MOSFET of the peripheral circuit region 4 and the right side showing a memory element of the memory region 5.

LDD영역을 형성하는 단계 이전의 공정은 상기 제2실시예에서와 동일한 단계를 이용할 수도 있다. 즉, 도 8a에 도시된 바와 같이, 도 2a에 도시된 구조가 각각의 주변영역(4)과 메모리 영역(5)에 각각 형성되어 있다. The process before forming the LDD region may use the same steps as in the second embodiment. That is, as shown in FIG. 8A, the structure shown in FIG. 2A is formed in each peripheral region 4 and memory region 5, respectively.

다음으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 주변회로영역(4)에만 LDD영역(6)을 형성한다. 이 때, 메모리 영역(5)에는 포토레지스터(7)가 형성되어 있고, LDD영ㅇ역에는 형성되어 있지 않다. 여기서, 메모리 영역(5)에 LDD영역(6)을 형성하지 않고, 통상 구조의 일반적인 트랜지스터를 형성하는 주변회로영역(4)에 LDD영역을 성공적으로 형성하였다. 포토레지스트는 주입을 방지하는 작용을 하고, 선택적으로 제거할 수 있는, 예를 들면, 질화막 등의 절연막일 수도 있다. 이 단계만이 상기 제2실시예의 단계와 다른 특별한 단계이고, 그 이후로는 상기 제2실시예와 동일한 단계를 이용한다.Next, as shown in FIG. 8B, the LDD region 6 is formed only in the peripheral circuit region 4. At this time, the photoresist 7 is formed in the memory region 5, but not in the LDD region. Here, without forming the LDD region 6 in the memory region 5, the LDD region was successfully formed in the peripheral circuit region 4 which forms a general transistor having a normal structure. The photoresist may be an insulating film such as, for example, a nitride film, which serves to prevent the injection and can be selectively removed. This step is only a special step different from that of the second embodiment, after which the same steps as the second embodiment are used.

다음으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 제2실시예의 도 2b에서와 동일한 단계를 이용하여 제1절연체(32a)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 8C, the first insulator 32a is formed using the same steps as in FIG. 2B of the second embodiment.

또한, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 제2실시예의 도 2c에서와 동일한 단계를 이용하여 전하저장영역(33)을 형성한다.In addition, as shown in FIG. 9D, the charge storage region 33 is formed using the same steps as in FIG. 2C of the second embodiment.

또한, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 제2실시예의 도 2d에서와 동일한 단계를 이용하여 소스/드레인 확산영역을 형성한다.In addition, as shown in Fig. 9E, the source / drain diffusion region is formed using the same steps as in Fig. 2D of the second embodiment.

상술한 바로 인해, 상기 제2실시에에 기재된 반도체 메모리 장치를 형성하 는 단계에 포토리소그래피 단계를 더하여, LDD확산영역(6)을 형성하는 영역과 형성하지 않은 영역을 분리함으로써, 어떠한 복잡한 공정도 필요로 하지 않고 동일 기판상에 일반적인 MOSFET과 반도체 메모리 소자를 자동적으로 제조할 수 있었다. Due to the foregoing, any complicated process can be performed by adding the photolithography step to the step of forming the semiconductor memory device described in the second embodiment, and separating the region where the LDD diffusion region 6 is formed from the region not formed. It was possible to automatically manufacture common MOSFETs and semiconductor memory devices on the same substrate without the need.

도 27a∼도 27d를 참조하여 상기 반도체 장치와 다른 본 실시예의 반도체 장치의 제조공정을 다음과 같이 상세하게 설명한다. 본 제조공정의 반도체 장치는 도 11a∼도 11d에 예로서 도시되어 있다. 27A to 27D, the manufacturing steps of the semiconductor device of this embodiment different from the semiconductor device will be described in detail as follows. The semiconductor device of this manufacturing process is shown by way of example in Figs. 11A to 11D.

본 실시예에서는, 논리회로 등의 반도체 스위칭소자와 반도체 저장소자의 개별적인 장치가 어떠한 복잡한 공정도 필요없이 동일 기판상에 동시에 모두 간단하게 형성될 수 있다는 것을 나타낸다. 보다 상세하게는, 제11실시예에 기재된 반도체 저장장치 형성의 형성공정에 포토리소그래피 단계를 추가함으로써 하나의 기판 상에 반도체 스위칭소자와 반도체 저장소자를 동시에 제조하여, LDD확산영역이 형성되어 있는 한쪽 영역과 그렇지 않은 다른 영역을 제공할 수 있다. In this embodiment, it is shown that individual devices of semiconductor switching elements such as logic circuits and semiconductor reservoirs can all be simply formed simultaneously on the same substrate without any complicated process. More specifically, by adding a photolithography step to the formation process of forming a semiconductor storage device according to the eleventh embodiment, a semiconductor switching element and a semiconductor reservoir are simultaneously manufactured on one substrate, where one LDD diffusion region is formed. And other areas that do not.

이하, 도 27a∼도 27d에 따라 제조공정을 설명한다. 도 27a∼도 27d에 있어서, 좌측은 논리회로영역(4)의 반도체 스위칭소자에 해당하고 우측은 메모리 영역(5)의 반도체 저장소자에 해당한다.Hereinafter, the manufacturing process will be described with reference to FIGS. 27A to 27D. 27A to 27D, the left side corresponds to the semiconductor switching element of the logic circuit region 4 and the right side corresponds to the semiconductor reservoir of the memory region 5.

제1유전체막(9)을 형성하는 단계까지는 제11실시예와 동일한 단계를 이용할 수도 있다. 즉, 도 27a에 도시된 바와 같이, 논리회로영역(4)과 메모리 영역(5) 양쪽에 대해 도 12c에 기재된 구조가 형성된다.The same steps as in the eleventh embodiment may be used up to the step of forming the first dielectric film 9. That is, as shown in FIG. 27A, the structure described in FIG. 12C is formed for both the logic circuit region 4 and the memory region 5.

다음으로, 도 27b에 도시된 바와 같이, 주입 마스크로서 작용하는 포토레지스트(7)를 메모리 영역(5)에 덮고, 불순물을 이온주입하여, 논리회로영역(4)에만 LDD영역이 형성된다. 이 경우, 메모리 영역(5)에는 포토레지스트(7)가 형성되고 LDD영역은 형성되지 않는다. 이 공정에 있어서, LDD영역은 게이트 전극 아래로 연장하고 함께 중첩되도록 확실하게 형성될 수 있기 때문에, 도 14a에서 설명된 연장부에 대한 주입각도보다 큰 주입각도로 불순물 주입을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 이 단계에 의해, 일반적인 반도체 스위칭소자가 형성될 논리회로부(4)에 LDD영역이 형성되었고 메모리 영역(5)에는 LDD영역(6)이 형성되지 않는다. 이 포토레지스트는 주입을 막기 위한 것이고, 선택적인 제거가 가능하고 실리콘 질화물 등의 유전체막이어야 한다. 이 단계는 단지 제11실시예와 다른 특별한 단계이고 이후의 단계는 제11실시예와 동일한 단계일 수도 있다.Next, as shown in FIG. 27B, the photoresist 7 serving as an implantation mask is covered in the memory region 5, and impurities are implanted to form an LDD region only in the logic circuit region 4. In this case, the photoresist 7 is formed in the memory region 5, and the LDD region is not formed. In this step, since the LDD region can be reliably formed to extend below the gate electrode and overlap together, it is preferable to perform impurity implantation at an implantation angle larger than the implantation angle with respect to the extended portion described in Fig. 14A. Also, by this step, the LDD region is formed in the logic circuit portion 4 where the general semiconductor switching element is to be formed, and the LDD region 6 is not formed in the memory region 5. This photoresist is intended to prevent implantation and can be selectively removed and be a dielectric film such as silicon nitride. This step is only a special step different from the eleventh embodiment, and subsequent steps may be the same as the eleventh embodiment.

즉, 도 27c에 도시된 바와 같이, 제11실시예의 도 12d에 도시된 바와 동일한 단계를 이용하여 실리콘 질화물(17)이 형성된다. 또 다르게는, 이 단계에서의 형성은 LDD영역의 형성을 위한 주입단계 이전 또는 분리단계를 수행한 후의 측벽형성단계에서 이루어질 수도 있다.That is, as shown in Fig. 27C, silicon nitride 17 is formed using the same steps as shown in Fig. 12D of the eleventh embodiment. Alternatively, the formation in this step may be made before the implantation step for forming the LDD region or in the sidewall formation step after performing the separation step.

또한, 도 27d에 도시된 바와 같이, 제11실시예의 도 13에 도시된 바와 동일한 단계를 이용하여 메모리 기능체(11)가 형성된다. 또한, 소스/드레인 확산영역(13)까지는 동일한 단계를 이용하여 형성된다.Further, as shown in Fig. 27D, the memory functional body 11 is formed using the same steps as shown in Fig. 13 of the eleventh embodiment. Further, the source / drain diffusion region 13 is formed using the same step.

상기 단계의 결과, 제11실시예에 기재된 반도체 저장장치의 형성에 대한 단계에 포토리소그래피 단계가 추가되어, 상기 영역이 LDD확산영역이 형성되어 있는 영역(4)과 그렇지 않은 다른 영역(5)로 나뉜다. 따라서, 반도체 스위칭 소자와 반도체 저장소자는 어떠한 복잡한 공정도 필요로 하지 않고 간단하게 동일 기판상에 동시에 제조될 수 있다.As a result of this step, a photolithography step is added to the step for formation of the semiconductor storage device according to the eleventh embodiment, so that the area is different from the area 4 in which the LDD diffusion region is formed and the other area 5 in the other case. Divided. Thus, the semiconductor switching element and the semiconductor reservoir can be manufactured simultaneously on the same substrate simply without requiring any complicated process.

메모리 기능체에 전하가 유지되면, 채널형성영역 부분은 전하에 의해 강한 영향을 받아, 드레인 전류값이 변화한다. 따라서, 드레인 전류값의 변화에 따라 전하의 유무를 구별하는 반도체 저장소자가 형성된다.When charge is maintained in the memory functional body, the channel formation region portion is strongly influenced by the charge, and the drain current value changes. Therefore, a semiconductor reservoir for distinguishing the presence or absence of electric charge is formed in accordance with the change of the drain current value.

게이트 스택(8)과 메모리 기능체(11)를 서로 분리시켜 배치함으로써, 표준 MOSFET 공정과 비교하여 어떠한 많은 공정변화 또는 공정인시(man-hour)증가도 포함하지 않고 하나의 칩상에 반도체 스위칭소자와 반도체 저장소자를 복합적으로 장착할 수 있게 된다.By disposing the gate stack 8 and the memory functional element 11 separately from each other, the semiconductor switching device on one chip does not include any many process changes or man-hour increases compared to standard MOSFET processes. And the semiconductor reservoir can be mounted in combination.

게이트 전극단과 소스/드레인 영역이 오프셋되어 있는 반도체 저장소자와 게이트 전극단과 소스/드레인 영역이 오프셋되어 있지 않은 논리회로영역의 반도체 스위칭 소자를 자기정렬식의 공정에 의해 하나의 동일 기판상에 형성함으로써, 메모리 효과가 큰 반도체 저장소자와 논리회로영역에 구비되어 있고 전류구동전력이 높은 반도체 스위칭소자를 어떠한 복잡한 공정도 필요로 하지 않고 복합적으로 장착할 수 있게 된다.Semiconductor switching elements in which the gate electrode terminal and the source / drain regions are offset and the semiconductor switching elements of the logic circuit region in which the gate electrode terminal and the source / drain regions are not offset are placed on the same substrate by a self-aligned process. By forming the semiconductor switching element and the logic circuit region having a large memory effect, the semiconductor switching element having a high current driving power can be mounted in a complex manner without any complicated process.

또한, 본 반도체 저장소자에 따르면, 트랜지스터당 2비트 저장이 실현될 수 있기 때문에, 비트당 반도체 저장소자 점유면적이 감소될 수 있어서 대용량 반도체 저장소자를 형성할 수 있다.Further, according to the present semiconductor reservoir, since 2-bit storage per transistor can be realized, the semiconductor reservoir occupied area per bit can be reduced to form a large capacity semiconductor reservoir.

(제9실시예)(Example 9)

도 10a∼도 10i를 참조하여 본 발명의 제9실시예를 설명한다. A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 10A to 10I.

본 실시예는 상기 모든 실시예에 있어서의 각 전하저장영역(33)의 구성을 나 타낸다. 해당 실시예의 효과에 더하여, 하기의 효과를 가진다. This embodiment shows the configuration of each charge storage region 33 in all the above embodiments. In addition to the effect of the said Example, it has the following effects.

도 10a에 도시된 전하저장영역은 제2절연체(32b)에 1층의 실리콘 도트가 포함되어 있는 것이다.In the charge storage region illustrated in FIG. 10A, one layer of silicon dots is included in the second insulator 32b.

제조방법으로서, 제1절연체(32a)의 형성후에 실리콘 도트(10)를 형성하고, 그 후 퇴적절연막을 형성하고 에칭백(etching-back) 단계를 거쳐 잔류물 제거 단계를 행하여, 도시되어 있는 구조를 제조한다. 각 단계의 상세를 이하 설명한다.As the fabrication method, the silicon dot 10 is formed after the formation of the first insulator 32a, the deposition insulating film is formed, and the residue removal step is carried out through an etching-back step. To prepare. The detail of each step is demonstrated below.

실리콘 도트(10)의 형성방법은 하기와 같다. CVD법을 이용하여, 디시레인(disilane)을 원료가스로 사용하여 1Torr의 압력과 700℃의 기판온도 하에서 실리콘 도트(10)를 2분간 성장시킨다. 각 실리콘 도프의 크기는 약 5㎚이다. 이에 관련하여, 이 때의 각 실리콘 도트의 크기는 쿨롱차폐 등의 양자효과를 발현하기 위한 크기인 약 1∼15㎚인 것이 바람직하다. 여기서, CVD에 있어서의 원료가스, 압력, 기판온도, 성장시간 등의 각각의 조건을 적절하게 변경 및 조정함으로써, 크기, 밀도 등의 최적화에 의해 실리콘 도트(10)를 형성할 수 있다.The method of forming the silicon dot 10 is as follows. By using CVD, disilane is used as a raw material gas, and the silicon dots 10 are grown for 2 minutes under a pressure of 1 Torr and a substrate temperature of 700 ° C. Each silicon dope is about 5 nm in size. In this regard, the size of each silicon dot at this time is preferably about 1 to 15 nm, which is a size for expressing quantum effects such as coulomb shielding. Here, the silicon dots 10 can be formed by optimizing the size, density, etc. by appropriately changing and adjusting respective conditions such as source gas, pressure, substrate temperature, growth time, and the like in CVD.

또한, 다음 단계의 산화로 인해 도트 직경이 작아지는 것을 고려하여, 실리콘 도트(10)를 미리 적절하게 큰 크기로 형성하여, 최적 형상의 실리콘 도트(10)를 형성할 수 있다.In addition, considering that the dot diameter becomes small due to the oxidation of the next step, the silicon dot 10 can be formed to a suitable large size in advance, so that the silicon dot 10 having an optimal shape can be formed.

또한, 도시되어 있지 않지만, 형성된 실리콘 도트(10)의 표면을 산화시키는 것이 바람직하다. 산화의 단계는 열산화일 수도 있다. 이 경우, 각 실ㄹ리콘 도트의 크기가 작아질수록, 산화의 속도가 지연되기 때문에, 실리콘 도트(10)의 크기의 편차가 억제된다. 또한, 실리콘 도트의 표면의 산화막은 전자가 통과하는 절연막으 로서 작용하기 때문에, 내전압이 높고, 누설전류가 적으며, 신뢰성이 높은 막일 수도 있다. 예를 들면, 산화막은 N2O산화막 또는 NO산화막일 수도 있다. 산화막의 경우, 그 최종형상에 있어서의 막의 두께는 제1절연체(32a)를 포함하는 등가산화막의 두께로 약 1∼20㎚인 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 각 실리콘 도트의 크기가 1∼15㎚인 경우, 막두께는 약 1∼10㎚인 것이 바람직하다. 이런 식으로 실리콘 도트(10)를 산화시켜 보다 작은 크기로 하는 경우, 각 실리콘 도트가 형성되는 동안 크기의 감소율을 고려하여 실리콘 도트(10)를 미리 어느 정도 크게 형성할 필요가 있다는 것은 물론이다. 또한, 절연막을 터널전류가 통과하여 흐를 정도로 얇게 형성하고, 2중터널접합에 기초한 쿨롱차폐효과에 의해 전하를 유지하는 경우에는, 전하를 주입/소거하기 위해 필요한 전압을 낮출 수 있어서, 전력소비를 줄일 수 있다. 그 경우의 전형적인 산화막 두께는 약 1∼3㎚일 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이 실리콘 도트(10)는 균일한 높이를 가지지 않고 불균일하게 퇴적될 수도 있다.In addition, although not shown, it is preferable to oxidize the surface of the formed silicon dot 10. The step of oxidation may be thermal oxidation. In this case, since the rate of oxidation is delayed as the size of each silicon dot decreases, the variation in the size of the silicon dot 10 is suppressed. In addition, since the oxide film on the surface of the silicon dot acts as an insulating film through which electrons pass, it may be a film having high withstand voltage, low leakage current, and high reliability. For example, the oxide film may be an N 2 O oxide film or an NO oxide film. In the case of the oxide film, the thickness of the film in its final shape is preferably about 1 to 20 nm in thickness of the equivalent oxide film including the first insulator 32a. More specifically, when the size of each silicon dot is 1 to 15 nm, the film thickness is preferably about 1 to 10 nm. In this way, when the silicon dot 10 is oxidized to a smaller size, it is needless to say that the silicon dot 10 needs to be formed to some extent in advance in consideration of the reduction ratio of the size during the formation of each silicon dot. In addition, when the insulating film is formed thin enough to flow through the tunnel current, and the charge is maintained by the Coulomb shielding effect based on the double tunnel junction, the voltage required for injecting / erasing the charge can be lowered, thereby reducing power consumption. Can be reduced. Typical oxide film thickness in that case may be about 1 to 3 nm. In addition, as shown in the figure, the silicon dots 10 may be deposited unevenly without having a uniform height.

다음으로, CVD법을 이용한 퇴적절연층의 형성방법은 HTO(High Temperature Oxide) 또는 LPCVD(Low-Pressure Chemical Vaper Deposition)을 이용한 스텝 커버리지(step coverage)이 좋은 막을 이용할 수도 있다. HTO막을 이용하는 경우, 그 두께는 약 20∼100㎚일 수도 있다. 또한, 퇴적절연막(15)은 이후의 단계에서 측벽 스페이서의 형상으로 에칭백되고, 소스/드레인 확산영역을 형성하는 불순물 주입의 경우에 주입 마스크로서 기능한다. 즉, 각 소스/드레인 확산영역의 형상, 특히, 게 이트 전극단에 대한 오프셋폭을 규정하는 중요한 요소가 된다. 그러므로, Next, as a method of forming a deposition insulating layer using the CVD method, a film having a good step coverage using high temperature oxide (HTO) or low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) may be used. In the case of using an HTO film, the thickness may be about 20 to 100 nm. In addition, the deposition insulating film 15 is etched back in the shape of sidewall spacers in a later step, and functions as an injection mask in the case of impurity implantation forming a source / drain diffusion region. That is, it becomes an important factor for defining the shape of each source / drain diffusion region, in particular, the offset width with respect to the gate electrode end. therefore,

퇴적절연막의 두께를 적절하게 조정 및 변경하여 각 소스/드레인 확산영역을 최적의 형상으로 형성하도록, 최적의 오프셋 폭을 얻을 수 있다.An optimum offset width can be obtained so as to appropriately adjust and change the thickness of the deposition insulating film so as to form each source / drain diffusion region in an optimal shape.

다음으로, 퇴적절연막과 실리콘 도트(10)를 이방성 에칭함으로써, 게이트 스택(8)의 측벽에 측벽 스페이서의 형상이고 실리콘 도트(10)를 포함하는 전하저장영역을 형성한다. 이 때, 제1절연체(32a)와 최적절연막의 재료로서 다른 재료를 선택함으로써, 이들 막들 사이의 선택비를 향상시킬 수 있고, 그 단계를 효율적으로 용이하게 수행할 수 있다. 예를 들면, 제1절연체(32a)의 재료로서 질화막을, 퇴적절연막의 재료로서 산화막을 사용할 수 있다.Next, by anisotropically etching the deposition insulating film and the silicon dot 10, a charge storage region in the shape of sidewall spacers and including the silicon dot 10 is formed on the sidewall of the gate stack 8. At this time, by selecting another material as the material of the first insulator 32a and the optimum insulating film, the selectivity between these films can be improved, and the step can be easily performed efficiently. For example, a nitride film can be used as the material of the first insulator 32a and an oxide film can be used as the material of the deposition insulating film.

그러나, 반도체 기판(1)으로서 실리콘 기판을 일반적으로 사용하고, 그 경우 도트의 재료로서 실리콘을 사용하기 때문에, 실리콘 도트를 에칭할 수 없고 에칭 잔류물이 발생된다. 이 경우, 상기 이방성 에칭 후에, 플루오르화수소산(hydrofluoric acid) 등으로 습식 에칭에 의해 남아있는 절연막을 이방성 에칭하도록, 실리콘 잔류물을 제거할 수도 있다. 또한, 잔류물이 남아있는 경우에는, 잔류물의 표면 또는 전체가 산화되도록 산화를 수행하여, 플루오르화수소산 등으로 습식에칭에 의해 잔류물을 제거할 수 있다.However, since a silicon substrate is generally used as the semiconductor substrate 1 and silicon is used as the material of the dot in that case, the silicon dots cannot be etched and etching residues are generated. In this case, after the anisotropic etching, the silicon residue may be removed to anisotropically etch the remaining insulating film by wet etching with hydrofluoric acid or the like. In addition, when the residue remains, oxidation may be carried out so that the surface or the whole of the residue is oxidized, and the residue may be removed by wet etching with hydrofluoric acid or the like.

이런 식으로 실리콘 도트에 의해 전하를 유지할 수 있는 구조를 이용함으로써, 메모리의 유지특성을 저하시키는 절연막의 누설이 발생한 경우에도, 유지된 모든 전하가 누설되지 않고, 절연막의 누설부 부근의 실리콘 도트에 유지되어 있던 전하만이 누설된다. 그러므로, 유지특성이 양호한 반도체 메모리 장치가 제공된다.By employing a structure in which charges can be held by silicon dots in this manner, even when leakage of an insulating film deteriorating the memory retention characteristics occurs, all of the held charges are not leaked to the silicon dots near the leakage portion of the insulating film. Only the held charges leak. Therefore, a semiconductor memory device having good retention characteristics is provided.

또한, 실리콘 도트의 표면의 산화로 인해, 실리콘 도트의 크기의 편차가 억제될 수 있고, 전기특성의 편차가 적은 반도체 메모리 장치가 제공된다.In addition, due to the oxidation of the surface of the silicon dot, the variation in the size of the silicon dot can be suppressed, and a semiconductor memory device having less variation in electrical characteristics is provided.

다음으로, 도 10b에 도시된 전하저장영역은 제2절연체(32b)에 2층의 실리콘 도트(10)가 포함되어 있는 구조를 가진다. 제조방법으로는, 제1절연체(32a)의 형성후, 도 10a에 도시된 방법에 의해 실리콘 도트(10)를 형성하고, 실리콘 도트(10)의 표면을 산화시킨다. 그 후, 동일한 방법에 의해 실리콘 도트(10)를 더 형성한다. 이어서, 퇴적절연막을 형성하고, 에칭백 단계를 거쳐 잔류물 제거단계를 행한다. 그리고나서, 도시된 구조가 제조된다. 각각의 단계는 도 10a를 참조하여 설명된 방법일 수도 있다.Next, the charge storage region illustrated in FIG. 10B has a structure in which two layers of silicon dots 10 are included in the second insulator 32b. In the manufacturing method, after the formation of the first insulator 32a, the silicon dots 10 are formed by the method shown in FIG. 10A to oxidize the surface of the silicon dots 10. Thereafter, the silicon dot 10 is further formed by the same method. Subsequently, a deposition insulating film is formed, and a residue removal step is performed through an etching back step. Then, the structure shown is manufactured. Each step may be the method described with reference to FIG. 10A.

상기 구조에 의해, 실리콘 도트(10)가 수직방향으로 2중 이상의 다중도트를 구성하기 때문에, 단일층의 도트의 경우보다 메모리 유지성능이 크게 향상된다. 또한, 단일층의 도트의 경우보다 메모리기능막의 실리콘 도트(10)의 수가 증가하기 때문에, 유지전하의 수가 증가한다. 따라서, 기록 및 소거시의 임계전압이 차이와 구동전류의 차이가 증가하기 때문에, 전압마진이 크고 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 소자가 형성될 수 있다.With the above structure, since the silicon dots 10 constitute multiple dots or more in the vertical direction, the memory holding performance is greatly improved as compared with the case of dots of a single layer. Further, since the number of silicon dots 10 of the memory functional film is increased than in the case of a single layer dot, the number of sustaining charges is increased. Therefore, since the difference between the threshold voltage at the time of writing and erasing and the difference between the driving current increases, a semiconductor memory device having a large voltage margin and improved reliability can be formed.

다음으로, 도 10c에 도시돈 전하저장영역은 제2절연체(32b)에 3층의 실리콘 도트(10)가 포함되어 있는 구조를 가진다. 제조방법으로서는, 제1절연체(32a)의 형성후, 도 10a에 도시된 방법에 의해 실리콘 도트(10)를 형성하고, 실리콘 도트(10)의 표면을 산화시킨다. 그 후, 실리콘 도트(10)를 더 형성한다. 이어서, 퇴적절연막을 형성하고 에칭백 단계를 거쳐 잔류물 제거단계를 행한다. 그리고나서, 도시된 구조가 제조된다. 각각의 단계는 도 10a를 참조하여 설명한 방법일 수도 있다.Next, the charge storage region illustrated in FIG. 10C has a structure in which three layers of silicon dots 10 are included in the second insulator 32b. As the manufacturing method, after the formation of the first insulator 32a, the silicon dots 10 are formed by the method shown in Fig. 10A to oxidize the surface of the silicon dots 10. Thereafter, the silicon dot 10 is further formed. Subsequently, a deposition insulating film is formed and the residue is removed by an etching back step. Then, the structure shown is manufactured. Each step may be the method described with reference to FIG. 10A.

상기 구조에 의해, 실리콘 도트(10)가 수직방향으로 3중 이상의 다중 도트를 구성하기 때문에, 단일층 또는 2층의 도트의 경우보다 메모리 유지성능이 크게 향상된다. 또한, 단일층 또는 2층의 도트의 경우보다 메모리기능막의 실리콘 도트(10)의 수가 증가하기 때문에, 유지전하의 수가 증가한다. 따라서, 기록 및 소거시의 임계전압의 차이와 구동전류의 차이가 증가하기 때문에, 전압마진이 크고 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 소자가 형성될 수 있다.With the above structure, since the silicon dot 10 constitutes three or more triple dots in the vertical direction, the memory holding performance is greatly improved as compared with the case of a single layer or two layers of dots. Further, since the number of silicon dots 10 of the memory functional film is increased than in the case of a single layer or two layers of dots, the number of sustaining charges is increased. Therefore, since the difference between the threshold voltage and the drive current during writing and erasing increases, a semiconductor memory device having a large voltage margin and improved reliability can be formed.

도 10d에는 메모리기능막이 충분히 채워진 막두께까지 실리콘 도트(10)를 적층한 경우의 전하저장영역이 도시되어 있다. 제조방법으로서는, 도 10a∼도 10c의 방법에 대해 실리콘 도트(10)의 형성 및 산화단계를 여러번 적절히 더 반복할 수도 있다. 단일층, 2층, 또는 3층의 도트의 경우보다 메모리 유지성능이 크게 향상된다. 또한, 메모리기능막의 실리콘 도트(10)의 수가 단일층, 2층, 또는 3층의 도트의 경우보다 증가하기 때문에, 유지전하의 수가 증가한다. 따라서, 기록 및 소거시의 임계전압의 차이와 구동전류의 차이가 증가하기 때문에, 전압마진이 크고 신뢰성이 향상된 비휘발성 메모리가 형성될 수 있다.FIG. 10D shows the charge storage region in the case where the silicon dots 10 are stacked up to the film thickness in which the memory functional film is sufficiently filled. As the manufacturing method, the formation and oxidation steps of the silicon dots 10 may be appropriately repeated several times with respect to the method of FIGS. 10A to 10C. The memory holding performance is greatly improved as compared with the case of single layer, two layer, or three layer dots. Further, since the number of silicon dots 10 of the memory functional film is increased than in the case of a single layer, two layers, or three layers of dots, the number of sustaining charges increases. Therefore, since the difference between the threshold voltage and the drive current during writing and erasing increases, a nonvolatile memory having a large voltage margin and improved reliability can be formed.

도 10e에는 제2절연체(32b)에 전하주입부 근처에 매우 작은 측벽의 형상으로 퇴적절연막(15)이 포함되어 있는 구조가 도시되어 있다. 제조방법으로서는, 제1절연체(32a)의 형성후, LPCVD 등의 스텝 커버리지가 양호한 방법에 의해 폴리실리콘을 퇴적시키고 에칭백함으로써, 도면에 도시된 바와 같이 전하저장영역의 모서리부에서 전하가 주입되는 부분에만 퇴적절연막을 형성한다. 그 후, 퇴적절연막을 형성 하고 에칭백 단계를 행한다. 그리고나서, 도시된 구조가 제조된다.FIG. 10E shows a structure in which the deposition insulating film 15 is included in the second insulator 32b in the shape of a very small sidewall near the charge injection portion. As the manufacturing method, after the formation of the first insulator 32a, polysilicon is deposited and etched back by a method having good step coverage such as LPCVD, whereby charge is injected at the corners of the charge storage region as shown in the figure. A deposition insulating film is formed only in the portion. Thereafter, a deposition insulating film is formed and an etching back step is performed. Then, the structure shown is manufactured.

상기 구조에 의해, 기록에 의해 주입되는 전자가 채널 부근 내에 한정되기 때문에, 소거에 의해 전자를 용이하게 제거하고, 오소거를 방지할 수 있다. 또한, 주입 전하의 양을 변화시키지 않고 전하를 유지할 수 있는 전하유지부의 체적이 감소하므로, 단위체적당 전하량이 증가될 수 있기 때문에, 전하를 효율적으로 기록/소거할 수 있고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공된다. 이 효과는 상기 제5실시예와 동일하다. 그러나, 상기 구조에 의하면, 제2절연체(32b)가 퇴적절연막(15)을 더 덮고 있기 때문에, 게이트 전극과 소스/드레인 확산영역에 대한 콘택트 단계에서 퇴적절연막(15)과 콘택트가 단락되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 층간절연막과 측벽절연체는 다른 재료, 예를 들면, 산화막과 질화막으로 각각 만들어진다. 그러므로, 설계콘택트 마진이 작기 때문에, 장치가 소형화된다. 따라서, 비용이 낮은 반도체 메모리 장치가 제공된다.With the above structure, since the electrons injected by recording are limited in the vicinity of the channel, the electrons can be easily removed by erasing and the erasure can be prevented. In addition, since the volume of the charge holding portion that can maintain the charge without changing the amount of the injected charge is reduced, the amount of charge per unit volume can be increased, so that the charge can be efficiently recorded / erased, and the recording / erasing speed is high. A semiconductor memory device is provided. This effect is the same as in the fifth embodiment. However, according to the above structure, since the second insulator 32b further covers the deposition insulating film 15, the contact between the gate electrode and the source / drain diffusion region is prevented from shorting the deposition insulating film 15 and the contact. can do. Here, the interlayer insulating film and the sidewall insulator are made of different materials, for example, an oxide film and a nitride film, respectively. Therefore, since the design contact margin is small, the apparatus is miniaturized. Thus, a low cost semiconductor memory device is provided.

도 10f에는 제2절연체(32b)의 전하주입부 부근에 폭이 좁은 측벽형상으로 퇴적절연막(15)이 포함되어 있는 구조가 도시되어 있다. 형성방법은 도 10e에 도시된 바와 동일할 수도 있고, 폴리실리콘의 퇴적막두께와 에칭량을 조정함으로써 형성될 수 있다. 또한, 효과도 도 10e과 동일하다.FIG. 10F shows a structure in which the deposition insulating film 15 is included in a narrow sidewall shape near the charge injection portion of the second insulator 32b. The formation method may be the same as that shown in Fig. 10E, or may be formed by adjusting the deposition film thickness and the etching amount of polysilicon. The effect is also the same as in FIG. 10E.

도 10g에는 전하저장영역이 제2절연체(32b)와 L자형 퇴적절연막(15)으로 이루어진 구조가 도시되어 있다. 형성방법으로는, 제1절연체(32a)의 형성후, 폴리실리콘을 LPCVD 등의 스텝 커버리지가 양호한 방법에 의해 퇴적시키고 계속해서 퇴적절연막을 형성한다. 그 후, 폴리실리콘과 퇴적절연막을 에칭한다. 그리하여, 도시 된 구조가 제조된다. 상기 구조에 의해, 도 10e와 동일한 효과를 얻을 수 있다.10G shows a structure in which the charge storage region is composed of the second insulator 32b and the L-shaped deposition insulating film 15. As the formation method, after the formation of the first insulator 32a, polysilicon is deposited by a method having good step coverage such as LPCVD, and then a deposition insulating film is formed. After that, the polysilicon and the deposition insulating film are etched. Thus, the structure shown is manufactured. By the above structure, the same effects as in Fig. 10E can be obtained.

또한, 도 10i에 도시된 바와 같이, 도 10g에 도시된 구조의 전하저장영역을 가지는 반도체 메모리 장치에 있어서, 제1절연체(32a)을 시리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막으로 만들고, 퇴적절연막(15)을 실리콘 질화막으로 변경한 경우에는, 하기와 같은 점에 의해 보다 양호한 반도체 메모리 장치가 얻어진다.In addition, as shown in FIG. 10I, in the semiconductor memory device having the charge storage region having the structure shown in FIG. 10G, the first insulator 32a is made of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film, and the deposition insulating film 15 is formed. Is changed to a silicon nitride film, a better semiconductor memory device is obtained by the following points.

전하를 트래핑하는 준위가 다수 존재하기 때문에, 큰 히스테리시스 특성을 얻을 수 있다. 또한, 전하유지시간이 길고, 누설경로의 발생에 기인하는 전하누설의 문제가 발생하지 않기 때문에, 유지특성이 양호하다. 또한, LSI 공정에서 매우 일반적으로 사용되는 재료이기 때문에, 제조비용이 낮아진다.Since there are many levels trapping charges, large hysteresis characteristics can be obtained. In addition, since the charge holding time is long and the problem of charge leakage due to the occurrence of leakage paths does not occur, the retention characteristics are good. In addition, since the material is very commonly used in the LSI process, the manufacturing cost is low.

각각의 막을 형성하는 방법은 상기 제2실시예 또는 본 실시예에 기재된 형성방법을 따를 수도 있다. 그러나, 실리콘 질화막은 LPCVD 등의 스텝 커버리지가 양호한 방법에 의해 퇴적되는 것이 바람직하다.The method for forming each film may follow the forming method described in the second embodiment or the present embodiment. However, the silicon nitride film is preferably deposited by a method having good step coverage such as LPCVD.

도 10h에는 전하저장영역이 제2절연체(32b), L자형 퇴적절연막(15)과 실리콘 도트(10)로 이루어진 구조가 도시되어 있다. 형성방법으로는, 제1절연체(32a)를 형성한 후, 폴리실리콘을 LPCVD 등의 스텝 커버리지가 양호한 방법에 의해 퇴적하고, 표면을 산화시킨 후, 실리콘 도트를 형성하고, 계속해서 퇴적절연막을 형성한다. 상기 구조는 도 10a와 도 10h의 단계를 이용하여 형성될 수도 있다. 상기 구조에 의해, 반도체 기판과 복수의 미립자 사이에 반도체 또는 도체막이 존재함으로써, 미립자의 위치나 크기가 전계효과 트랜지스터의 임계전압에 미치는 영향을 억제할 수 있다. 따라서, 오판독이 억제된 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.10H illustrates a structure in which the charge storage region is formed of the second insulator 32b, the L-shaped deposition insulating film 15, and the silicon dot 10. As the forming method, after the first insulator 32a is formed, polysilicon is deposited by a method having good step coverage such as LPCVD, the surface is oxidized, silicon dots are formed, and then a deposition insulating film is formed. do. The structure may be formed using the steps of FIGS. 10A and 10H. With the above structure, the semiconductor or the conductor film is present between the semiconductor substrate and the plurality of fine particles, whereby the influence of the position and size of the fine particles on the threshold voltage of the field effect transistor can be suppressed. Therefore, a semiconductor memory device in which misreading is suppressed can be provided.

또한, 하기와 같은 단계를 이용할 수 있다. 제1절연체(32a)를 형성한 후, LPCVD 등의 스텝 커버리지가 양호한 방법에 의해 폴리실리콘을 퇴적시키고, 그 표면을 산화시킨다. 그 후, 폴리실리콘을 퇴적한 조건과 동일한 조건하의 공정을 수행한다.In addition, the following steps may be used. After the first insulator 32a is formed, polysilicon is deposited by a method having good step coverage such as LPCVD, and the surface thereof is oxidized. Thereafter, the process is carried out under the same conditions as those in which polysilicon is deposited.

제1폴리실리콘 퇴적단계와 이 때의 단계에서의 하위(underlying)의 산화막의 조도(roughness)의 차이로 인해, 이 때의 단계에서 실리콘 도트가 형성된다. 그러한 실리콘 도트 형성을 수행하는 경우에는, 실리콘 도트가 너무 작으면 쿨롱차폐효과가 너무 강해져 전하의 주입이 어려워지고, 실리콘 도트가 너무 크면 얇은 막이 된다. 그러므로, 폴리실리콘막의 최적의 두께는 약 1∼20㎚이다. 전형적인 예로서는, 상기 폴리실리콘 막과 같은, 620℃의 SiH4 분위기에서 저압 화학기상증착(LPCVD)에 의해 5㎚의 폴리실리콘막과 실리콘 도트를 형성할 수 있다.Due to the difference in the roughness of the underlying oxide film in the first polysilicon deposition step and the step at this time, silicon dots are formed in this step. In the case of performing such silicon dot formation, if the silicon dot is too small, the coulombic shielding effect is so strong that injection of charge becomes difficult, and if the silicon dot is too large, a thin film is obtained. Therefore, the optimum thickness of the polysilicon film is about 1 to 20 nm. As a typical example, a 5 nm polysilicon film and a silicon dot can be formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) in a SiH 4 atmosphere at 620 ° C., such as the polysilicon film.

도 10e∼도 10h에 도시된 전하저장영역은 좌우의 전하저장영역 사이의 단락을 방지하기 위해, 도 28a 및 도 28b에 도시된 바와 같은 게이트의 우회부(circumventive part)(제거영역(21))의 제거가 필요하다.The charge storage regions shown in FIGS. 10E-10H are circumventive parts (removal regions 21) as shown in FIGS. 28A and 28B to prevent short circuits between left and right charge storage regions. Need to be removed.

또한, 도 10e∼도 10h에 도시된 전하저장영역의 폴리실리콘에 있어서는, 전하를 유지하는 기능을 가지는 한, 폴리실리콘 이외의 어떠한 기판도 동일한 효과를 얻는다. 예를 들면, 실리콘 질화막, 도체, 또는 PZT나 PLZT 등의 강유전체일 수도 있다.In addition, in the polysilicon of the charge storage region shown in Figs. 10E to 10H, any substrate other than polysilicon obtains the same effect as long as it has a function of retaining charge. For example, a silicon nitride film, a conductor, or a ferroelectric such as PZT or PLZT may be used.

(제10실시예)(Example 10)

도 11a∼도 11d를 참조하여 본 발명의 제10실시예의 반도체 저장장치를 설명한다.A semiconductor storage device of a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11A through 11D.

본 실시예의 반도체 저장장치는, 도 11a에 도시된 바와 같이, 게이트 절연체(2)를 통해 반도체 기판(1) 상에 형성된 게이트 전극(3)을 가지는 FET와, 상기 게이트 전극(3)의 양측에 대응하는 반도체 기판 표면상에 형성된 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13, 13)을 포함한다. 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13, 13) 사이의 영역은 채널형성영역(19)에 해당한다. 게이트 절연체(2)와 게이트 전극(3)은 게이트 스택(8)을 이룬다.The semiconductor storage device of the present embodiment, as shown in FIG. 11A, has a FET having a gate electrode 3 formed on the semiconductor substrate 1 through the gate insulator 2, and on both sides of the gate electrode 3. And a pair of source / drain diffusion regions 13, 13 formed on the corresponding semiconductor substrate surface. The region between the pair of source / drain diffusion regions 13 and 13 corresponds to the channel forming region 19. The gate insulator 2 and the gate electrode 3 form a gate stack 8.

게이트 전극(3)의 양측부와 반도체 기판 표면 사이에는 측방으로 단면이 점차 넓어지는 오목부(50, 50)가 각각 형성되어 있다. 게이트 전극(3)의 측면은 게이트 절연체(2)의 표면에 대체로 수직인 평탄부(3a)와, 오목부(50)의 일부를 형성하기 위해 상기 평탄부의 하측과 인접하는 경사부(3b)를 가진다.Between the both sides of the gate electrode 3 and the surface of the semiconductor substrate, recesses 50 and 50 whose cross sections gradually widen laterally are formed, respectively. The side surface of the gate electrode 3 has a flat portion 3a substantially perpendicular to the surface of the gate insulator 2, and an inclined portion 3b adjacent to the lower side of the flat portion to form part of the concave portion 50. Have

반도체 기판 표면은 게이트 절연체(2)를 통해 게이트 전극(3)의 바닥면에 대향하는 평탄부(1a)와, 오목부(50)의 일부를 형성하기 위해 게이트 길이방향에 대해 상기 평탄부의 양측에 각각 인접하는 경사부(1b, 1b), 및 상기 경사부(1b, 1b)의 외측에 각각 인접하는 바닥면부(1c, 1c)를 가진다.The semiconductor substrate surface has a flat portion 1a facing the bottom surface of the gate electrode 3 through the gate insulator 2 and on both sides of the flat portion with respect to the gate longitudinal direction to form a part of the recess 50. Each of the inclined portions 1b and 1b adjacent to each other and the bottom surface portions 1c and 1c adjacent to the outer sides of the inclined portions 1b and 1b, respectively.

게이트 전극(3)의 양측에는 오목부(50, 50)가 매립되도록 메모리 기능체(11, 11)가 형성된다. 메모리 기능체(11)는 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부(31)와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체(편의상, 일반적으로 참조부호 32로 표시)로 이루어진다.Memory functional bodies 11 and 11 are formed on both sides of the gate electrode 3 so that the recesses 50 and 50 are embedded. The memory functional element 11 is composed of a charge holding portion 31 made of a material having a function of storing charge and a dissipation preventing dielectric (generally indicated by reference numeral 32 for convenience) having a function of preventing the dissipation of stored charge. .

본 예에서, 소산방지 유전체(32)는 전하유지부(31) 및 반도체 기판(1)뿐만 아니라 전하유지부(31) 및 게이트 전극(3)이 각각 서로 격리되도록 반도체 기판 표면의 경사부(1b) 및 바닥면부(1c)뿐만 아니라 게이트 전극의 측면의 경사부 및 평탄부(3a)를 덮고 있고 막두께가 실질적으로 균일한 제1유전체(32a)로 이루어진다.In this example, the anti-dissipating dielectric 32 is inclined portion 1b of the surface of the semiconductor substrate so that the charge holding portion 31 and the gate electrode 3 as well as the charge holding portion 31 and the semiconductor substrate 1 are respectively isolated from each other. ) And the bottom surface portion 1c, as well as the inclined portion and the flat portion 3a of the side surface of the gate electrode, and the first dielectric material 32a having a substantially uniform film thickness.

게이트 길이방향에 대한 소스/드레인 확산영역(13)과 게이트 전극(3)의 바닥면 사이에는 공간(오프셋영역)(20)이 형성되어 있다. 각 공간(20)은 메모리 기능체(11)로 덮여있다.A space (offset region) 20 is formed between the source / drain diffusion region 13 in the gate longitudinal direction and the bottom surface of the gate electrode 3. Each space 20 is covered with a memory functional body 11.

즉, FET로 이루어진 본 반도체 저장 장치에 있어서, 반도체 기판(1)의 표면에는 스웰링부(swelling portion)가 형성되고 게이트 전극(3)의 측면의 하부가 역방향으로 테이퍼져 있다. 채널형성영역(19)은 게이트 전극 아래에 형성되고, 채널형성영역(19)의 양측에는 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13, 13)이 형성되어 있다. 게이트 전극(3)의 측벽에는 전하를 저장하는 기능을 가지는 실리콘 질화물로 형성된 전하유지부(31)와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체(32)로 각각 이루어진 메모리 기능체(11, 11)가 형성되어 있다.That is, in the present semiconductor storage device made of FET, a swelling portion is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and the lower portion of the side surface of the gate electrode 3 is tapered in the reverse direction. The channel forming region 19 is formed under the gate electrode, and a pair of source / drain diffusion regions 13 and 13 having opposite conductivity types of the channel forming region are formed on both sides of the channel forming region 19. . On the sidewall of the gate electrode 3, a memory functional element 11 each comprising a charge holding part 31 formed of silicon nitride having a function of storing charge and a dissipation preventing dielectric 32 having a function of preventing the dissipation of stored charges. , 11) is formed.

오프셋영역(20)은 각각 메모리 기능체(11)로 덮여있기 때문에, 게이트 전극(3)에 인가되는 전압에 의해 한쪽의 소스/드레인 확산영역(13)으로부터 다른 한쪽의 소스/드레인 확산영역(13)으로 흐르는 전류량은 메모리 기능체(11, 11)에 의해 유지되는 전하량에 따라 바뀔 수 있다.Since the offset regions 20 are each covered with the memory functional bodies 11, the source / drain diffusion regions 13 from one source / drain diffusion region 13 to the other by the voltage applied to the gate electrode 3. The amount of current flowing into N) may vary depending on the amount of charge held by the memory functional bodies 11 and 11.

도면에 도시된 바와 같이, 전하유지부는 종래기술에서 도시된 바와 같이 게 이트 절연체의 기능을 발휘하는 FET 부분이 아니라 게이트 전극의 양측부에 형성되기 때문에, 종래기술에서의 과소거의 문제점이 해결될 수 있다.As shown in the figure, since the charge holding portion is formed on both sides of the gate electrode, not the FET portion that functions as a gate insulator as shown in the prior art, the problem of over-erasing in the prior art can be solved. have.

또한, 소스/드레인 확산영역(13, 13)은 반도체 기판 표면의 바닥면 부분(1c, 1c)에 배치되고, 게이트 스택(8)은 반도체 기판 표면의 평탄부(1a)에 위치하며, 이들 부재들은 경사부(1b)를 통해 서로 떨어져 있다. 따라서, 실질적인 오프셋 폭이 설계(횡방향)오프셋 폭보다 커지기 때문에, 충분한 오프셋 폭이 유지되면서 장치의 소형화가 가능하다. 또한, 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13, 13) 사이의 거리는 구조적인 이유로 기본설계보다 실질적으로 커져, 소형화로 인한 펀치스루(punch-through) 및 단채널 효과 등의 트랜지스터 동작의 악화가 억제된다. 따라서, 소형화에 적함하고 제조비용이 억제될 수 있는 반도체 저장장치가 제공될 수 있다.In addition, the source / drain diffusion regions 13 and 13 are disposed at the bottom portions 1c and 1c of the semiconductor substrate surface, and the gate stack 8 is located at the flat portion 1a of the semiconductor substrate surface. They are separated from each other via the inclined portion 1b. Therefore, since the substantial offset width becomes larger than the design (lateral) offset width, the device can be miniaturized while maintaining a sufficient offset width. In addition, the distance between the pair of source / drain diffusion regions 13 and 13 is substantially larger than that of the basic design for structural reasons, so that deterioration of transistor operation such as punch-through and short channel effects due to miniaturization is suppressed. do. Therefore, a semiconductor storage device suitable for miniaturization and in which manufacturing cost can be suppressed can be provided.

소스/드레인 확산영역(13)은 도면에 도시된 바와 같이 반도체 기판 표면의 경사부(1b) 상에 연장되지 않도록 형성되지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 소스/드레인 확산영역(13)은 소스/드레인 확산영역(13)이 경사부상에 연장되도록 형성되는 경우 반도체 기판 표면 상에 게이트 스택(8)을 형성하는 게이트 전극(3)의 바닥면부에 더 오프셋되도록 형성되어야 한다. 또한, 그렇게 함으로써, 기록시에 발생하는 열전자가 메모리 기능체 내에 주입되는 효율이 향상될 수 있다. 또한, 그러한 구성에 의하면, 오프셋 영역(2)이 게이트 전극을 덮도록 형성될 수 있기 때문에, 단채널 효과가 억제될 수 있어서, 소형화를 이룰 수 잇다. 또한, 게이트 전극(3)의 전압에 의한 전자의 주입 또는 방출에 있어서, 게이트 전극(3)은 오프셋 영역(20) 위에 위치하기 때문에, 전자의 주입 또는 방출이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있 다. 그러므로, 기록속도가 향상될 수 있다.The source / drain diffusion region 13 is formed so as not to extend on the inclined portion 1b of the semiconductor substrate surface as shown in the figure, but is not limited thereto. That is, the source / drain diffusion region 13 is formed at the bottom surface of the gate electrode 3 that forms the gate stack 8 on the semiconductor substrate surface when the source / drain diffusion region 13 is formed to extend on the inclined portion. It should be formed to be more offset. In addition, by doing so, the efficiency of injecting hot electrons generated during writing into the memory functional body can be improved. Further, according to such a configuration, since the offset region 2 can be formed so as to cover the gate electrode, the short channel effect can be suppressed, thereby achieving miniaturization. In addition, in the injection or release of electrons by the voltage of the gate electrode 3, since the gate electrode 3 is located above the offset region 20, the injection or release of electrons can be made more effective. Therefore, the recording speed can be improved.

또한, 구조적인 이유로, 게이트 전극(3)의 전압이 메모리 기능체(11, 11)의 채널 부근에 효과적으로 영향을 주기 때문에, 전하가 더욱 용이하게 주입 및 소거된다. 따라서, 기록/소거 또는 판독 오류가 억제되고 신뢰성이 높은 반도체 저장장치가 제공될 수 있다. 또한, 게이트 전극(3)의 전압은 채널의 오프셋부에 효과적으로 영향을 주기 때문에, 소거동작에서의 구동전류가 커서 오판독이 억제될 수 있고 판독속도가 빠른 반도체 저장장치가 제공될 수 있다.Further, for structural reasons, since the voltage of the gate electrode 3 effectively affects the vicinity of the channel of the memory functional bodies 11 and 11, charge is more easily injected and erased. Thus, a semiconductor storage device in which write / erase or read errors are suppressed and high reliability can be provided. In addition, since the voltage of the gate electrode 3 effectively affects the offset portion of the channel, the misread can be suppressed because the driving current in the erase operation is large, and a semiconductor storage device having a high read speed can be provided.

또한, 반도체 저장장치는, 메모리 기능체(11)에 의한 가변저항효과로 인해, 선택 트랜지스터와 메모리 트랜지스터 모두의 기능을 가지는 메모리 셀로서 기능할 수 있다.In addition, the semiconductor storage device can function as a memory cell having the functions of both the selection transistor and the memory transistor due to the variable resistance effect by the memory functional body 11.

반도체 기판(1)과 게이트 전극(3)은 실리콘으로 만들어진 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 반도체 기판(1)과 게이트 전극(3)은 근래 반도체 장치의 재료로서 일반적으로 사용되는 실리콘으로 형성되기 때문에, 종래의 반도체 제조공정과의 호환성이 매우 높은 반도체 공정을 구출할 수 있다. 따라서, 제조비용이 낮은 반도체 저장장치가 제공될 수 있다.The semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3 are preferably formed of a material made of silicon. In this case, since the semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3 are formed of silicon generally used as a material of a semiconductor device in recent years, the semiconductor process which is highly compatible with the conventional semiconductor manufacturing process can be rescued. Thus, a semiconductor storage device having a low manufacturing cost can be provided.

또한, 본 발명의 반도체 저장장치의 실시예에 있어서, 하나의 소자에 2비트 이상의 정보가 저장되어, 반도체 저장장치가 4가 이상의 정보를 저장하는 메모리 소자로서 기능하도록 만들어질 수 있다.Further, in the embodiment of the semiconductor storage device of the present invention, two or more bits of information are stored in one element, so that the semiconductor storage device can be made to function as a memory element storing four or more pieces of information.

또한, 본 발명의 반도체 저장장치는 하기의 구성을 가질 수도 있다.In addition, the semiconductor storage device of the present invention may have the following configuration.

이하, 메모리 기능체의 호칭과 각 부분을 다음과 같이 규정한다.Hereinafter, the names of the memory functional bodies and their respective parts are defined as follows.

도 11a∼도 11c에 도시된 바와 같이, 메모리 기능체(11)는, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어지고 게이트 전극(3) 옆에 형성되는 전하유지부(31)와, 저장된 전자의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체(32)로 이루어진다고 가정한다. 이 경우, 소산방지 유전체(32)는 제1유전체(32a)와 제2유전체(32b)를 가질 수도 있고(도 11b, 도 11c), 제2유전체는 가지지 않고 제1유전체만을 가질 수도 있다(도 11a).As shown in Figs. 11A to 11C, the memory functional body 11 is made of a material having a function of storing electric charges, and is formed of a charge holding part 31 formed next to the gate electrode 3, and of the stored electrons. It is assumed that the anti-dissipation dielectric 32 has a function of preventing dissipation. In this case, the anti-dissipating dielectric 32 may have the first dielectric 32a and the second dielectric 32b (FIGS. 11B and 11C), or may have only the first dielectric without the second dielectric (FIG. 11). 11a).

제1유전체(32a)는, 전하유지부(31)가 게이트 전극(3) 및 반도체 기판(1)으로부터 격리되도록 형성되고, 제2유전체(32b)는 전하유지부(31) 외측의 측벽스페이서로서 형성되며, 제1유전체(32a)와 제2유전체(32b) 모두는 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가진다. 그 결과, 전하유지 특성이 향상된다.The first dielectric 32a is formed so that the charge holding portion 31 is isolated from the gate electrode 3 and the semiconductor substrate 1, and the second dielectric 32b is a sidewall spacer outside the charge holding portion 31. Both the first dielectric 32a and the second dielectric 32b have a function of preventing the dissipation of stored charges. As a result, the charge holding characteristic is improved.

또한, 도 11a∼도 11d에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 확산영역(13)은 반도체 기판(1)의 표면에서 채널 방향으로 게이트 전극(3)으로부터 떨어져 있다. 보다 상세하게는, 게이트 전극(3)과 게이트 절연체(2)로 이루어진 게이트 스택(8)과 소스/드레인 확산영역(13)은 반도체 기판 표면 부분에서 서로 떨어져 있다. 즉, 반도체 기판(1)의 표면 상에서, 소스/드레인 확산영역(13)은 (게이트 절연체(2)를 통해) 게이트 전극(3)의 바닥면 바로 아래에 존재하지 않고, 오프셋영역(20)의 폭의 범위만큼 떨어져 있다. 즉, 소스영역과 드레인 영역 사이의 채널형성영역(19)은 메모리 기능체(11)의 아래에 반도체 기판(1)의 표면의 오프셋영역(20)의 폭에 걸쳐 배치된다. 그 결과, 메모리 기능체 내로의 정공의 주입뿐만 아니라 전자의 주입도 효율적으로 수행되어, 기록 및 소거속도가 빠른 반도체 저장장치가 형성될 수 있 다.11A to 11D, the source / drain diffusion region 13 is spaced apart from the gate electrode 3 in the channel direction on the surface of the semiconductor substrate 1. More specifically, the gate stack 8 consisting of the gate electrode 3 and the gate insulator 2 and the source / drain diffusion region 13 are separated from each other at the surface portion of the semiconductor substrate. That is, on the surface of the semiconductor substrate 1, the source / drain diffusion region 13 does not exist directly below the bottom surface of the gate electrode 3 (via the gate insulator 2), but the offset region 20 does not exist. It is separated by a range of widths. That is, the channel formation region 19 between the source region and the drain region is disposed under the memory functional body 11 over the width of the offset region 20 on the surface of the semiconductor substrate 1. As a result, not only the injection of holes into the memory functional body but also the injection of electrons can be efficiently performed, so that a semiconductor storage device having a high writing and erasing speed can be formed.

따라서, 반도체 저장장치에 있어서, 소스/드레인 확산영역(13)이 게이트 전극(3)으로부터 오프셋되기 때문에, 게이트 전극(3)에 인가되는 전압에 의한 메모리 기능체(11) 아래의 오프셋 영역의 역전성(invertibility)의 정도를 메모리 기능체(11)에 저장된 전하량에 의해 크게 변화시킬 수 있어서, 메모리 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 통상 구조의 MOSFET에 비해, 단채널 효과가 억제될 수 있어서, 게이트 길이를 줄일 수 있다. 그로 인해, 단채널 효과 억제에 대한 구조적인 적정도(suitability)에 의해, 오프셋 배치가 없는 논리 트랜지스터에 비해 막두께가 더 두꺼운 게이트 절연체를 사용할 수 있어서, 신뢰성을 높일 수 있다.Therefore, in the semiconductor storage device, since the source / drain diffusion region 13 is offset from the gate electrode 3, the inversion of the offset region under the memory functional body 11 due to the voltage applied to the gate electrode 3 is reversed. The degree of invertibility can be greatly changed by the amount of charge stored in the memory functional body 11, thereby increasing the memory effect. In addition, compared with the MOSFET of the conventional structure, the short channel effect can be suppressed, so that the gate length can be reduced. Therefore, due to the structural suitability for suppressing the short channel effect, it is possible to use a gate insulator having a thicker film thickness than a logic transistor without an offset arrangement, thereby increasing the reliability.

또한, 반도체 저장장치의 메모리 기능체(11)는 게이트 절연체(2)와 독립적으로 형성된다. 그러므로, 메모리 기능체(11)에 의해 작용하는 메모리기능과 게이트 절연체(2)에 의해 작용하는 트랜지스터 동작기능이 서로 분리된다. 또한, 같은 이유로, 메모리 기능체(11)를 형성하기 위해 메모리기능에 적합한 재료가 선택될 수 있다.In addition, the memory function 11 of the semiconductor storage device is formed independently of the gate insulator 2. Therefore, the memory function acting by the memory functional element 11 and the transistor operation function acting by the gate insulator 2 are separated from each other. Also, for the same reason, a material suitable for the memory function can be selected to form the memory function body 11.

이러한 경우, 도 11c에 도시된 바와 같이, 메모리 기능체(11)의 전하유지부(31)는 게이트 전극(3) 또는 반도체 기판(1)의 외형을 따라 굴곡되도록 형성된다. 본 도면에서 전하유지부(31)는 곡선으로 표시되어 있지만, 간략화를 위해 본 도면 이후의 몇몇 도면에서는 굴곡부가 생략되어 있다. 그러므로, 각 실시예를 고려하여 외형을 적절하게 해석할 필요가 있다.In this case, as shown in FIG. 11C, the charge holding part 31 of the memory functional body 11 is formed to be bent along the outer shape of the gate electrode 3 or the semiconductor substrate 1. Although the charge holding part 31 is shown as a curve in this figure, in some drawings after this figure, the bending part is abbreviate | omitted for the sake of simplicity. Therefore, it is necessary to properly interpret the appearance in consideration of each embodiment.

또한, 도 11d에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 확산영역과 동일한 도전형이 고 소스/드레인 확산영역보다 접합깊이가 얕은 연장부(6, 6)가 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13, 13)의 내측, 즉, 오프셋 영역에 형성될 수 있다. 연장부(6)(일반적으로, 참조부호 18로 표시)를 포함하는 소스/드레인 영역의 형성에 의해, 단채널 효과가 억제되면서 경사부(1b) 상으로 연장하도록 연장부를 포함하는 소스/드레인 확산영역(18)을 형성할 수 있게 된다. 따라서, 메모리 기능체 내로의 열전자의 주입효과가 향상되어, 기록이 효과적으로 이루어진다. 또한, 오프셋 영역의 상부가 게이트 전극(3)을 덮도록 형성될 수 있기 때문에, 단채널 효과가 억제될 수 있어서, 소형화가 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 전극(3)은 오프셋 영역 위에 위치하기 때문에, 게이트 전극(3)의 전압으로 전하의 주입 및 방출이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있기 때문에, 기록속도가 향상될 수 있다. 그러한 경우, 연장부(6)가 소스/드레인 확산영역(18)의 다른 한쪽 부분(소스/드레인 확산영역)(13)보다 더 약하게 도핑되면, 단채널 효과가 크게 억제될 수 있고, 반대로, 연장부(6)가 짙게 도핑되면, 핫캐리어 발생 효율이 더욱 향상될 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 11D, the extension portions 6 and 6 having the same conductivity type as the source / drain diffusion regions and the shallower junction depths than the high source / drain diffusion regions have a pair of source / drain diffusion regions 13, 13), that is, in the offset region. Formation of a source / drain region comprising an extension 6 (generally denoted with reference 18) causes source / drain diffusion including the extension to extend over the inclined portion 1b while the short channel effect is suppressed. The region 18 can be formed. Therefore, the effect of injecting hot electrons into the memory functional body is improved, and recording is effectively performed. In addition, since the upper portion of the offset region can be formed to cover the gate electrode 3, the short channel effect can be suppressed, so that miniaturization can be achieved. In addition, since the gate electrode 3 is located above the offset region, the writing speed can be improved because the injection and release of charge can be made more efficiently with the voltage of the gate electrode 3. In such a case, if the extension 6 is lighter doped than the other portion (source / drain diffusion region) 13 of the source / drain diffusion region 18, the short channel effect can be largely suppressed, and conversely, If the portion 6 is heavily doped, the hot carrier generation efficiency can be further improved.

또한, 연장부(6)를 포함하는 소스/드레인 확산영역(18)의 내측에, 게이트 전극의 바닥면 바로 아래에 위치한 채널형성영역보다 더욱 짙게 도핑된 카운터 영역(22)이 소스/드레인 확산영역의 반대의 도전형으로 형성되고, 열전자의 발생 효율이 더욱 향상될 수 있기 때문에, 기록 효율이 크게 향상될 수 있다.Also, inside the source / drain diffusion region 18 including the extension 6, the counter region 22 doped more heavily than the channel formation region located directly below the bottom surface of the gate electrode is the source / drain diffusion region. Since it is formed in the opposite conductivity type and the generation efficiency of hot electrons can be further improved, the recording efficiency can be greatly improved.

또한, 그러한 카운터 영역이 소스/드레인 확산영역(13, 13), 즉, 도 11a∼도 11c에 도시된 반도체 저장장치의 확산영역에 형성되는 경우에도, 기록효율이 동일하게 향상된다.Further, even when such a counter area is formed in the source / drain diffusion areas 13 and 13, that is, in the diffusion area of the semiconductor storage device shown in Figs. 11A to 11C, the recording efficiency is equally improved.

또한, 본 반도체 저장장치는 다음의 모드에서 실시될 수도 있다.In addition, the present semiconductor storage device may be implemented in the following modes.

본 발명의 반도체 저장장치의 메모리를 형성하는 반도체 저장소자는 주로, 게이트 절연체, 상기 게이트 절연체 상에 형성된 게이트 전극, 상기 반도체 저장소자의 상기 게이트 전극의 양측에 형성되는 메모리 기능체, 상기 게이트 전극 아래에 형성된 채널형성영역, 및 상기 채널형성영역의 양측에 형성되고 상기 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 소스/드레인 확산영역으로 이루어진다. The semiconductor reservoir forming the memory of the semiconductor storage device of the present invention is mainly formed under a gate insulator, a gate electrode formed on the gate insulator, a memory functional body formed on both sides of the gate electrode of the semiconductor reservoir, and formed under the gate electrode. And a source / drain diffusion region formed at both sides of the channel forming region and having a conductivity type opposite to that of the channel forming region.

본 반도체 저장장치는 1개의 메모리 기능체에 2가 이상의 정보를 저장하기 때문에, 4가 이상의 정보를 저장하는 반도체 저장소자로서 기능한다. 또한, 반도체 저장소자는, 메모리 기능체의 가변저항효과 기능에 의해, 선택트랜지스터와 메모리 트랜지스터의 기능을 동시에 가지는 메모리 셀로서도 기능한다. 그러나, 본 반도체 저장소자는 4가 이상의 정보를 저장하도록 만들 필요는 없지만, 2가의 정보를 저장하도록 만들 수도 있다.Since the semiconductor storage device stores two or more pieces of information in one memory functional body, it functions as a semiconductor reservoir for storing four or more pieces of information. The semiconductor reservoir also functions as a memory cell having the functions of the selection transistor and the memory transistor simultaneously by the variable resistance effect function of the memory functional body. However, the semiconductor reservoir need not be made to store more than four kinds of information, but can also be made to store two kinds of information.

본 발명의 반도체 장치를 이루는 반도체 저장소자는 반도체 기판상, 또는 반도체 기판에 형성되어 있고 반도체 기판의 채널형성영역과 동일한 도전형을 가지는 웰영역에 형성된다.The semiconductor reservoir constituting the semiconductor device of the present invention is formed on the semiconductor substrate or in the well region having the same conductivity type as the channel formation region of the semiconductor substrate.

반도체 기판은 반도체 장치에 적합하다면 특별히 한정되지 않고, 실리콘과 게르마늄을 포함하는 원소반도체로 만들어진 기판, SiGe, GaAs, InGaAs, ZnSe, 및 GaN을 포함하는 화합물 반도체, SOI(Silicon On Insulator)기판, 및 다층 SOI기판으로 만들어진 기판, 및 글래스 또는 플라스틱 기판 상에 반도체층을 가지는 기판 등의 다양한 기판을 사용할 수도 있다. 이것들 중에서, 실리콘 기판, 또는 실리콘 표면층을 가지는 SOI기판이 바람직하다. 반도체 기판 또는 반도체 층은, 내측을 흐르는 전류량이 약간 다르지만, 단결정(예를 들면, 에피택셜 성장에 의해 얻어진 단결정), 다결정, 또는 비경정질 중 어느 하나일 수 있다.The semiconductor substrate is not particularly limited as long as it is suitable for a semiconductor device, a substrate made of an element semiconductor containing silicon and germanium, a compound semiconductor including SiGe, GaAs, InGaAs, ZnSe, and GaN, a silicon on insulator (SOI) substrate, and Various substrates may be used, such as a substrate made of a multilayer SOI substrate and a substrate having a semiconductor layer on a glass or plastic substrate. Among these, a silicon substrate or an SOI substrate having a silicon surface layer is preferable. The semiconductor substrate or the semiconductor layer may be any of single crystals (for example, single crystals obtained by epitaxial growth), polycrystals, or amorphous, although the amount of current flowing through the inside is slightly different.

반도체 기판 또는 반도체층에는, 소자격리영역이 형성되는 것이 바람직하고, 트랜지스터, 커패시터 및 저항, 그것들이 조합된 회로, 반도체 장치, 및 층간절연막 또는 막들을 조합하여 단층 또는 다층구조로 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 소자격리영역은 LOCOS(local oxidation of silicon)막, 트렌치 산화막, 및 STI(Shallow Trench Isolation)을 포함하는 어떠한 다양한 소자격리막에 의해서도 형성될 수 있다. 반도체 기판은 P형 또는 N형 도전형 중 어느 하나의 도전형을 가질 수 있고, 반도체 기판에는 적어도 1개의 제1도전형(P형 또는 N형)의 웰영역이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 반도체 기판 및 웰영역의 불순물 농도는 종래기술에서 공지의 범위 내에 있을 수 있다. SOI기판을 반도체 기판으로써 이용하는 경우, 표면 반도체 층에는 웰영역이 형성될 수도 있고, 또한, 채널형성영역 아래에는 바디영역이 구비될 수도 있다.In the semiconductor substrate or the semiconductor layer, an element isolation region is preferably formed, and it is more preferable to form a single layer or multilayer structure by combining transistors, capacitors and resistors, circuits in which they are combined, semiconductor devices, and interlayer insulating films or films. Do. The device isolation region may be formed by any of a variety of device isolation films including a local oxidation of silicon (LOCOS) film, a trench oxide film, and a shallow trench isolation (STI). The semiconductor substrate may have either a conductive type of a P type or an N type conductive type, and at least one well region of the first conductive type (P type or N type) is preferably formed in the semiconductor substrate. Impurity concentrations of the semiconductor substrate and the well region may be within a range known in the prior art. When the SOI substrate is used as a semiconductor substrate, a well region may be formed in the surface semiconductor layer, and a body region may be provided below the channel formation region.

게이트 절연체의 예는 특별히 한정되지 않고, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하는 절연막, 및 알루미늄 산화막, 티타늄 산화막, 탄탈 산화막, 하프늄 산화막을 포함하는 고유전체막 등을 단층막 또는 다층막의 형태로 반도체 장치에 일반적으로 사용되는 것들을 포함한다. 이것들 중에서, 실리콘 산화막이 바람직하다. 게이트 절연체의 적절한 두께는, 예를 들면, 등가 절연체 두께로 약 1∼20㎚이고, 1∼6㎚이 바람직하다. 게이트 절연체는 게이트 전극의 우측 바로 아래에 형성 될 수도 있고, 게이트 전극보다 (폭이) 넓게 형성될 수도 있다.Examples of the gate insulator are not particularly limited, and an insulating film including a silicon oxide film and a silicon nitride film, and a high dielectric film including an aluminum oxide film, a titanium oxide film, a tantalum oxide film, and a hafnium oxide film may be used in a semiconductor device in the form of a single layer film or a multilayer film. Includes commonly used ones. Among these, a silicon oxide film is preferable. Appropriate thickness of a gate insulator is about 1-20 nm, for example, 1-6 nm in thickness of an equivalent insulator. The gate insulator may be formed just below the right side of the gate electrode, or may be formed wider than the gate electrode.

게이트 전극 또는 전극들은 통상 반도체 장치에 사용되는 형상 또는 하단부에 오목부를 가지는 형상으로 게이트 절연체 상에 형성된다. 여기서, "단일 게이트 전극"은 단층 또는 다층 도전막으로 이루어진 게이트 전극으로서 규정되고 단일의 분리할 수 없는 것으로 형성된다. 게이트 전극은 각 측면에 측벽 절연막을 가질 수도 있다. 게이트 전극은 일반적으로 반도체 장치에 이용되는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 폴리실리콘; 구리와 알루미늄을 포함하는 금속, 텅스텐, 티타늄, 및 탄탈을 포함하는 고융점 금속; 및 고융점 금속들의 실리사이드가 단일층 또는 다층의 형태로 된 도전막을 들 수 있다. 게이트 전극은 예를 들면, 약 50∼400㎚의 막두께로 형성되는 것이 적절하다. 채널형성영역은 게이트 전극 아래에 형성된다.The gate electrode or electrodes are formed on the gate insulator in a shape generally used in a semiconductor device or in a shape having a recess at a lower end thereof. Here, the "single gate electrode" is defined as a gate electrode made of a single layer or multilayer conductive film and is formed of a single inseparable. The gate electrode may have sidewall insulating films on each side. The gate electrode is not particularly limited as long as it is generally used in a semiconductor device, and may be polysilicon; Metals including copper and aluminum, high melting point metals including tungsten, titanium, and tantalum; And conductive films in which silicides of high melting point metals are in the form of a single layer or a multilayer. The gate electrode is suitably formed, for example, with a film thickness of about 50 to 400 nm. The channel forming region is formed under the gate electrode.

메모리 기능체는 적어도 전하를 유지하는 기능, 전하를 저장 및 유지하는 기능, 전하를 트래핑하는 기능 또는 전하분극상태로 유지하는 기능을 가지는 막 또는 영역을 가진다. 이들 기능을 가지는 재료로는 실리콘 질화물, 실리콘, 인 또는 붕소 등의 불순물을 포함하는 실리케이트 유리; 실리콘 카바이드, 알루미나; 하프늄 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 또는 탄탈 옥사이드 등의 고유전체 물질; 탄탈 옥사이드; 아연 옥사이드, 및 금속을 포함한다. 메모리 기능체는 예를 들면, 실리콘 질화막을 포함하는 절연막; 도전막 또는 반도체층이 내측에 결합되는 절연막; 하나 이상의 도체 도트 또는 반도체 도트를 포함하는 절연막의 단층 또는 다층 구조로 형성될 수도 있다. 이것들 중에서, 트래핑 전하에 대한 다수의 준위가 존재함으로써 큰 히스테리시스 특성을 얻을 수 있고 전하유지시간이 길고 누설경로의 발생에 의한 전하의 누설이 발생되기 어려워 양호한 유지특성을 가지고 있으며, LSI 공정에 일반적으로 사용되는 재료이기 때문에, 실리콘 질화물이 바람직하다.The memory functional body has a film or region having at least a function of holding a charge, a function of storing and holding a charge, a trapping charge, or a function of keeping the charge polarized. Examples of the material having these functions include silicate glass containing impurities such as silicon nitride, silicon, phosphorus or boron; Silicon carbide, alumina; High dielectric materials such as hafnium oxide, zirconium oxide, or tantalum oxide; Tantalum oxide; Zinc oxide, and metals. The memory functional body may include, for example, an insulating film including a silicon nitride film; An insulating film having a conductive film or a semiconductor layer bonded therein; It may be formed in a single layer or a multilayer structure of an insulating film containing one or more conductor dots or semiconductor dots. Among them, the presence of a large number of levels for trapping charges allows a large hysteresis characteristic to be obtained, a long charge holding time and a low retention of electric charges due to the occurrence of leakage paths. Since it is a material used, silicon nitride is preferable.

실리콘 질화막 등의 전하유지기능을 가지는 절연막을 내측에 포함하는 절연막의 이용하면 메모리 유지에 관한 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 실리콘 질화막은 절연체가기 때문에, 전하의 일부가 누설된 경우에도 실리콘 질화막 전체의 전하를 즉시 잃지는 않는다. 또한, 복수의 저장장치를 배치한 경우에, 저장장치들 간의 거리가 짧고 인접하는 메모리 기능체가 서로 접촉하는 경우에도, 메모리 기능체가 도체로 이루어진 경우와는 달리 각 메모리 기능체에 저장된 정보를 잃지 않는다. 또한, 메모리 기능체에 콘택트 플러그를 보다 가까이 배치할 수 있고, 어떤 경우에는, 메모리 기능체와 중첩되도록 콘택트 플러그를 배치하여 저장장치의 소형화를 용이하게 할 수 있다. 메모리 유지에 관한 신뢰성을 더 증가시키는데 있어서, 전하를 유지하는 기능을 가지는 절연체는 막 형상으로 될 필요는 없고, 전하를 유지하는 기능을 가지는 절연체가 절연막에 분산되어 있는 식으로 존재하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 실리콘 산화물과 같이 전하를 유지하기 어려운 재료 위에 절연체가 도트 형상으로 분산되어 있는 것이 바람직하다.The use of an insulating film having an insulating film having a charge holding function, such as a silicon nitride film inside, can increase the reliability of memory retention. Since the silicon nitride film is an insulator, even if part of the charge leaks, the charge of the entire silicon nitride film is not immediately lost. Furthermore, in the case where a plurality of storage devices are arranged, even when the distance between the storage devices is short and adjacent memory functional bodies come into contact with each other, unlike the case where the memory functional bodies are made of conductors, information stored in each memory functional body is not lost. . Further, the contact plug can be arranged closer to the memory functional body, and in some cases, the contact plug can be arranged so as to overlap the memory functional body to facilitate the miniaturization of the storage device. In order to further increase the reliability regarding memory retention, the insulator having the function of holding charge does not have to be in the shape of a film, and it is preferable that the insulator having the function of holding charge is present in such a manner that it is dispersed in the insulating film. In more detail, it is preferable that the insulator is disperse | distributed in dot shape on the material which is hard to hold | maintain electric charge like silicon oxide.

또한, 메모리 기능체로서 도전막 또는 반도체층을 내측에 포하하는 절연체 막의 이용하면 도체 또는 반도체 내에 주입된 전하량을 자유롭게 제어할 수 있기 때문에, 다중 준위 셀을 용이하게 얻을 수 있다는 효과가 있다.In addition, the use of an insulator film containing a conductive film or a semiconductor layer inside as a memory functional body can freely control the amount of charge injected into the conductor or the semiconductor, thereby making it possible to easily obtain a multi-level cell.

또한, 하나 이상의 도체 또는 반도체 도트를 포함하는 절연막을 메모리 기능체로서 이용하면, 전하의 직접적인 터널링에 의한 기록 및 소거를 용이하게 수행할 수 있기 때문에, 전력소비를 줄일 수 있다는 효과가 있다.In addition, when an insulating film containing at least one conductor or semiconductor dot is used as the memory functional body, since writing and erasing by direct tunneling of charge can be easily performed, there is an effect that power consumption can be reduced.

또한, 메모리 기능체로서, 전기장에 의해 분극방향이 변화하는 PZT(lead zirconate titanate)와 PLZT(lead lanthanum zirconate titanate) 등의 강유전체 막을 이용할 수 있다. 이 경우, 강유전체막의 표면상의 분극에 의해 전하가 실질적으로 발생하고 그 상태에서 유지된다. 그러므로, 메모리기능을 가지는 막의 외측으로부터 전하가 공급되어, 전하를 트래핑하는 막과 동일한 히스테리시스 특성을 얻을 수 있다. 또한, 막의 외측으로부터 전하를 주입할 필요가 없고, 막의 전하의 분극에 의해서만 히스테리시스 특성을 얻을 수 있기 때문에, 기록 및 소거속도가 빨라진다.As the memory functional body, ferroelectric films such as lead zirconate titanate (PZT) and lead lanthanum zirconate titanate (PLZT) whose polarization direction changes with an electric field can be used. In this case, electric charges are substantially generated by the polarization on the surface of the ferroelectric film and maintained in that state. Therefore, charge is supplied from the outside of the film having a memory function, so that the same hysteresis characteristics as the film trapping the charge can be obtained. In addition, since there is no need to inject charges from the outside of the film, the hysteresis characteristics can be obtained only by polarization of the charge of the film, and thus the writing and erasing speed is increased.

메모리 기능체는 전하의 누설을 차단하는 영역 또는 전하의 누설을 차단하는 기능을 가지는 막을 더 포함하는 것이 바람직하다. 전하의 누설을 차단하는 기능을 발휘하는 재료로는 실리콘 산화물이 있다.The memory functional body preferably further includes a region which blocks the leakage of charge or a film having a function of blocking the leakage of charge. Silicon oxide is a material that functions to block leakage of charge.

메모리 기능체에 포함된 전하유지부는 게이트 전극의 양측에 직접적으로 또는 절연막을 통해 형성되고, 반도체 기판(웰영역, 바디영역, 또는 소스/드레인 영역 또는 확산층 영역) 상에 직접적으로 또는 게이트 절연체 또는 절연막을 통해 배치된다. 게이트 전극의 양측의 전하유지부는 게이트 전극의 측벽 전체 또는 일부를 직접적으로 또는 절연막을 통해 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 게이트 전극이 하부 에지측에 오목부를 가지는 경우에는, 전하유지부는 전체 오목부 또는 오목부의 일부를 직접적으로 또는 절연막을 통해 채우도록 형성될 수도 있다.The charge holding part included in the memory functional body is formed directly on both sides of the gate electrode or through an insulating film, and directly on a semiconductor substrate (well region, body region, or source / drain region or diffusion layer region) or a gate insulator or insulating layer. Is placed through. The charge holding portions on both sides of the gate electrode are preferably formed so as to cover the whole or part of the sidewall of the gate electrode directly or through an insulating film. When the gate electrode has a recess on the lower edge side, the charge holding portion may be formed so as to fill the entire recess or a portion of the recess directly or through an insulating film.

게이트 전극은 메모리 기능체의 측벽에만 형성되거나 메모리 기능체의 상부 가 덮이지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러한 배치에서는, 콘택트 플러그를 게이트 전극에 더 가까이 배치시킬 수 있어서, 반도체 저장 소자의 소형화를 용이하게 한다. 또한, 그러한 간단한 배치를 가지는 반도체 저장소자가 용이하게 제조되어, 수율이 증가한다.The gate electrode is preferably formed only on the sidewalls of the memory function or not to cover the top of the memory function. In such an arrangement, the contact plug can be disposed closer to the gate electrode, which facilitates the miniaturization of the semiconductor storage element. In addition, the semiconductor reservoir having such a simple arrangement is easily manufactured, so that the yield is increased.

도전막을 전하유지부로 사용하는 경우, 전하유지막이 반도체 기판(웰영역, 바디영역, 또는 소스/드레인 확산영역 또는 확산측 영역) 또는 게이트 전극과 직접 접촉하지 않도록 전하유지부를 절연막의 삽입물과 함께 배치하는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들면, 도전막과 절연막으로 구성된 다층구조, 도트형 도전막을 절연막에 분산시킨 구조, 및 게이트의 측벽에 형성된 측벽절연막 부분 내에 도전막을 분산시킨 구조에 의해 이루어진다.When the conductive film is used as the charge holding portion, the charge holding portion is disposed together with the insert of the insulating film so that the charge holding film does not directly contact the semiconductor substrate (well region, body region, or source / drain diffusion region or diffusion side region) or the gate electrode. It is preferable. This is achieved by, for example, a multilayer structure composed of a conductive film and an insulating film, a structure in which a dot-shaped conductive film is dispersed in an insulating film, and a structure in which the conductive film is dispersed in a sidewall insulating film portion formed on the sidewall of the gate.

소스/드레인 확산영역은 반도체 기판 또는 웰영역의 반대의 도전형을 가지는 확산영역으로서 게이트 전극으로부터 대향하는 메모리 기능체 측에 배치되어 있다. 소스/드레인 확산영역이 반도체 기판 또는 웰영역에 결합된 부분에서는 불순물 농도가 급증하는 것이 바람직하다. 이는 급증하는 불순물 농도가 낮은 전압으로 열전자와 열정공을 효율적으로 발생시켜 보다 낮은 전압으로 고속 동작을 가능하게 하기 때문이다. 소스/드레인 확산영역의 접합깊이는 특별히 한정되지 않으므로 제조되는 메모리 장치의 성능 등에 따라 필요한 만큼 조정할 수 있다. 접합깊이는 표면반도체층의 막두께과 거의 동일한 것이 바람직하지만, SOI기판을 반도체 기판으로서 사용하는 경우에는, 소스/드레인 확산영역의 접합깊이는 표면 반도체층의 막두께보다 얇을 수도 있다.The source / drain diffusion region is a diffusion region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate or well region, and is disposed on the side of the memory functional body opposite from the gate electrode. It is preferable that the impurity concentration rapidly increase in the portion where the source / drain diffusion region is bonded to the semiconductor substrate or the well region. This is because rapidly increasing impurity concentrations efficiently generate hot electrons and passion holes at low voltages, thereby enabling high-speed operation at lower voltages. Since the junction depth of the source / drain diffusion region is not particularly limited, it can be adjusted as necessary according to the performance of the manufactured memory device. Although the junction depth is preferably about the same as the thickness of the surface semiconductor layer, when the SOI substrate is used as the semiconductor substrate, the junction depth of the source / drain diffusion region may be thinner than the thickness of the surface semiconductor layer.

소스/드레인 확산영역은 게이트 전극의 에지와 중첩하거나, 게이트 전극의 에지와 만나거나, 또는 게이트 전극의 에지로부터 오프셋되도록 배치될 수도 있다. 특히, 소스/드레인 확산영역이 게이트 전극의 에지에 대해 오프셋되는 것이 바람직하다. 이는, 이러한 경우, 전압이 게이트 전극에 인가되면, 전하유지부 아래의 오프셋 영역의 반전의 용이성이 메모리 기능체에 저장된 전하량에 의해 크게 변화하여, 메모리 효과가 증가하고 단채널 효과가 감소하기 때문이다. 그러나, 지나치게 많이 오프셋되면 소스와 드레인 사이의 구동 전류가 감소한다. 그러므로, 오프셋량, 즉, 게이트 전극의 한쪽 에지로부터 게이트 길이 방향으로 가까운 쪽의 소스 또는 드레인 영역까지의 거리가 게이트 길이방향으로의 전하유지부의 두께보다 짧은 것이 바람직하다. 특히 중요한 점은 메모리 기능체의 전하유지부의 적어도 일부가 확산층 영역으로서 기능하는 소스/드레인 확산영역과 중첩한다는 것이다. 이는 The source / drain diffusion region may be arranged to overlap the edge of the gate electrode, meet the edge of the gate electrode, or offset from the edge of the gate electrode. In particular, it is preferable that the source / drain diffusion region be offset with respect to the edge of the gate electrode. This is because, in this case, when a voltage is applied to the gate electrode, the ease of inversion of the offset region under the charge holding portion is greatly changed by the amount of charge stored in the memory functional body, so that the memory effect increases and the short channel effect decreases. . However, too much offset reduces the drive current between the source and drain. Therefore, it is preferable that the offset amount, that is, the distance from one edge of the gate electrode to the source or drain region near the gate length direction is shorter than the thickness of the charge holding portion in the gate length direction. Of particular importance is that at least a portion of the charge holding portion of the memory functional body overlaps the source / drain diffusion region serving as the diffusion layer region. this is

본 발명의 반도체 장치를 구성하는 반도체 저장소자의 본질이 메모리 기능체의 측벽부에만 존재하는 게이트 전극과 소스/드레인 확산영역 사이의 전압차에 의해 메모리 기능체를 가로지르는 전기장으로 메모리를 재기록하는 것이기 때문이다.This is because the nature of the semiconductor reservoir constituting the semiconductor device of the present invention is to rewrite the memory into an electric field across the memory function due to the voltage difference between the gate electrode and the source / drain diffusion region existing only in the sidewall portion of the memory function. to be.

소스/드레인 확산영역의 일부는 채널형성영역의 표면, 즉, 게이트 절연체의 하면보다 높은 위치까지 연장될 수도 있다.A portion of the source / drain diffusion region may extend to a position above the surface of the channel formation region, that is, the bottom surface of the gate insulator.

이러한 경우, 도전막이 반도체 기판에 형성된 소스/드레인 확산영역에 소스/드레인 확산영역과 함께 일체적으로 배치되는 것이 적절하다. 도전막의 예로는, 폴리시릴콘 등의 반도체, 비결정질 실리콘, 실리사이드, 및 상기 금속 및 고융점 금속을 포함한다. 이것들 중에서, 폴리실리콘이 바람직하다. 폴리실리콘은 반도체 기 판보다 불순물 확산속도가 매우 빠르기 때문에, 반도체 기판의 소스/드레인 확산영역의 접합깊이를 얕게 하는 것이 용이하고, 단채널 효과를 제어하기가 용이하다. 이 경우, 소스/드레인 확산영역은 전하유지막의 적어도 일부가 소스/드레인 확산영역의 일부와 게이트 전극 사이에 개재되도록 배치되는 것이 바람직하다.In such a case, it is appropriate that the conductive film is integrally disposed with the source / drain diffusion region in the source / drain diffusion region formed in the semiconductor substrate. Examples of the conductive film include a semiconductor such as polysilylcone, amorphous silicon, silicide, and the metal and the high melting point metal. Among these, polysilicon is preferable. Since polysilicon has a much faster impurity diffusion rate than a semiconductor substrate, it is easy to shallowen the junction depth of the source / drain diffusion region of the semiconductor substrate and to control the short channel effect. In this case, the source / drain diffusion region is preferably disposed such that at least a portion of the charge holding film is interposed between a portion of the source / drain diffusion region and the gate electrode.

본 발명의 반도체 저장소자는 워드선 또는 게이트 전극의 측벽에 단층 또는 적층 구조의 측벽 스페이서를 형성하는 방법과 동일한 방법에 따른 통상의 반도체 공정에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로는, 게이트 전극 또는 워드선을 형성하는 단계, 전하유지부, 전하유지부/절연막, 절연막/전하유지부, 절연막/전하유지부/절연막 등의 전하유지부를 포함하는 단층막 또는 다층막을 형성하는 단계, 및 적당한 조건하에서 에칭백에 의해 막 또는 막들을 측벽스페이서 형상으로 남기는 단계를 포함하는 방법; 절연막 또는 전하유지부를 형성하는 단계, 적당한 조건하에서 에칭백에 의해 막을 측벽 스페이서 형상으로 남기는 단계, 및 전하유지부 또는 절연막을 더 형성하고 적당한 조건하에서 에칭백에 의해 막을 측벽 스페이서 형상으로 남기는 단계를 포함하는 방법; 미립자 전하유지재료가 분산되어 있는 절연막 재료를, 게이트 전극을 포함하는 반도체 웨이퍼 상에 피복 또는 퇴적하는 단계, 및 적당한 조건하에서 에칭백에 의해 절연막 재료를 측벽 스페이서 형상으로 남기는 단계를 포함하는 방법; 게이트 전극을 형성하는 단계; 단층막 또는 다층막을 형성하는 단계, 및 마스크를 이용하여 패터닝을 수행하는 단계를 포함하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 게이트 전극 또는 전극을 형성하는 단계 이전에, 전하유지부, 전하유지부/절연막, 절연막/전하유지부, 또는 절연막/전하유집/절연막을 형성하는 단계. 채 널형성영역이 되는 영역에 막 또는 막들을 통해 개구를 형성하는 단계, 웨이퍼의 상부면 전체에 게이트 전극 재료막을 형성하는 단계, 및 이 게이트 전극 재료막을 상기 개구보다 크고 상기 개구를 둘러싸는 형상으로 패터닝하는 단계를 포함하는 방법을 들 수 있다.The semiconductor reservoir of the present invention can be formed by a conventional semiconductor process according to the same method as the method of forming sidewall spacers of a single layer or stacked structure on the sidewalls of a word line or a gate electrode. Specifically, forming a gate electrode or a word line, forming a single layer film or a multilayer film including a charge holding portion such as a charge holding portion, a charge holding portion / insulating film, an insulating film / charge holding portion, an insulating film / charge holding portion / insulating film, or the like And leaving the film or films in sidewall spacer shape by etching back under appropriate conditions; Forming an insulating film or charge holding portion, leaving the film in the form of sidewall spacers by etching back under suitable conditions, and further forming a charge holding portion or insulating film and leaving the film in the form of side wall spacers by etching back under suitable conditions; How to; Coating or depositing the insulating film material in which the particulate charge holding material is dispersed, onto the semiconductor wafer including the gate electrode, and leaving the insulating film material in the form of sidewall spacers by etching back under suitable conditions; Forming a gate electrode; And a method including forming a single layer film or a multilayer film, and performing patterning using a mask. Also, before forming the gate electrode or the electrode, forming the charge holding portion, the charge holding portion / insulating film, the insulating film / charge holding portion, or the insulating film / charge collecting / insulating film. Forming an opening through a film or films in an area to be a channel forming region, forming a gate electrode material film over the entire upper surface of the wafer, and forming the gate electrode material film larger than the opening and surrounding the opening. And a method comprising patterning.

본 발명의 반도체 저장소자를 배치함으로써 메모리 셀이 구성되면, 반도체 저장소자의 최량의 모드를 만족하기 위한 필요조건들은 다음과 같다.When the memory cell is constructed by disposing the semiconductor reservoir of the present invention, the requirements for satisfying the best mode of the semiconductor reservoir are as follows.

(ⅰ) 복수의 반도체 저장소자의 게이트 전극의 집적체에 의해 워드선의 기능을 가진다.(Iii) An integrated body of gate electrodes of a plurality of semiconductor reservoirs has a function of word lines.

(ⅱ) 메모리 기능체는 각 워드선의 양측에 형성된다.(Ii) Memory functional bodies are formed on both sides of each word line.

(ⅲ) 전하를 메모리 기능체에 유지하는 재료는 절연체, 특히, 실리콘 질화물이다.(Iii) The material that holds the charge in the memory functional body is an insulator, in particular silicon nitride.

(ⅳ) 메모리 기능체는 ONO(Oxide Nitride Oxide)막으로 구성되고, 실리콘 질화막은 게이트 절연체의 표면에 거의 평행한 표면을 가진다.(Iii) The memory functional body is composed of an oxide Nitride Oxide (ONO) film, and the silicon nitride film has a surface substantially parallel to the surface of the gate insulator.

(ⅴ) 각 메모리 기능체의 실리콘 질화막은 실리콘 산화막에 의해 워드선과 채널형성영역으로부터 분리되어 있다.(Iii) The silicon nitride film of each memory functional body is separated from the word line and the channel forming region by the silicon oxide film.

(ⅵ) 각 메모리 기능체의 실리콘 질화막은 대응하는 확산영역과 중첩한다.(Iii) The silicon nitride film of each memory functional body overlaps with the corresponding diffusion region.

(ⅶ) 게이트 전극의 표면과 거의 평행한 표면을 가지는 실리콘 절연막을 채널형성영역 또는 반도체층으로부터 분리하는 절연막의 두께는 게이트 절연체의 두께와 다르다.(Iii) The thickness of the insulating film that separates the silicon insulating film having a surface substantially parallel to the surface of the gate electrode from the channel forming region or the semiconductor layer is different from the thickness of the gate insulator.

(ⅷ) 하나의 반도체 저장소자의 기록 및 소거동작은 단일 워드선에 의해 수 행된다.(Iii) Writing and erasing operations of one semiconductor reservoir are performed by a single word line.

(ⅸ) 각 메모리 기능체 상에는 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극(워드선)이 없다.(Iii) On each memory functional body, there is no electrode (word line) having a function of assisting write and erase operations.

(ⅹ) 각 메모리 기능체 우측 아래의 확산영역과 접촉하는 부분은 확산영역의 도전형의 반대의 도전형의 불순물 농도가 짙은 영역을 가진다.(Iii) The portion in contact with the diffusion region on the lower right side of each memory functional body has a region where the impurity concentration of the conductivity type opposite to that of the diffusion region is high.

최량의 모드는 이들 조건들을 모두 만족하는 모드이지만, 모든 조건들을 만족할 필요는 없다.The best mode is a mode that satisfies all of these conditions, but does not need to satisfy all the conditions.

상기 조건의 일부를 만족하는 경우에는, 조건의 가장 바람직한 조합이 있다. 예를 들면, (ⅲ)전하를 메모리 기능체에 유지하는 재료는 절연체, 특히, 실리콘 질화물이고, (ⅸ)각 메모리 기능체 상에는 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극(워드선)이 없으며, (ⅵ)각 메모리 기능체의 실리콘 질화막은 대응하는 확산영역과 중첩한다는 가장 바람직한 조합이 존재한다. 발명자의 연구에 따르면, 절연체가 메모리 기능체에 전하를 유지하고 각 메모리 기능체상에 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극이 없으면, 각 메모리 기능체의 절연체(실리콘 질화막)이 대응하는 확산영역과 중첩하는 경우에만 길고 동작이 수행된다. 즉, 조건(ⅲ)과 (ⅸ)를 만족하면, 조건(ⅵ)를 만족하는 것이 특히 바람직하다. 한편, 전도체가 전하를 메모리 기능체에 유지하거나 기록 및 소거동작을 보조하는 기능을 가지는 전극이 각 메모리 기능체에 있는 경우에는, 각 메모리 기능체의 절연체가 대응하는 확산영역과 중첩하지 않는 경우에도 기록 동작이 수행된다. 그러나, 절연체가 메모리 기능체에 전하를 유지하거나 기록 및 소거를 보조하는 기능을 가지는 전극 이 각 메모리 기능체에 없는 경우에는, 다음과 같은 큰 이점이 얻어진다. 즉, 콘택트 플러그를 메모리 기능체에 가까이 배치할 수 있다. 또는, 반도체 저장소자가 거로 가까이 위치하는 경우에도, 복수의 메모리 기능체가 서로 간섭하지 않고, 저장정보가 유지될 수 있다. 그러므로, 반도체 저장소자의 소형화가 용이해진다. 또한, 소자 구조가 간단하기 때문에, 제조공정 단계의 수가 감소하고, 수율이 향상된다. 또한, 논리회로와 아날로그 회로를 구성하는 트랜지스터와의 조합이 용이해질 수 있다. 또한, 우리는 5V 이하의 낮은 전압에서도 기록 및 소거동작이 수행될 수 있다는 사실을 확인하였다. 이는 조건(ⅲ),(ⅸ), 및 (ⅵ)를 만족하는 것이 특히 바람직한 이유이다.If some of the conditions are met, there is the most preferred combination of conditions. For example, (i) the material that holds the charge in the memory functional body is an insulator, in particular silicon nitride, and (i) there is no electrode (word line) having a function of assisting write and erase operations on each memory functional body. And (iii) the most preferred combination is that the silicon nitride film of each memory functional body overlaps with the corresponding diffusion region. According to the inventor's research, if the insulator has no electrodes having a function of retaining charge in the memory functional bodies and assisting write and erase operations on each memory functional body, the insulator (silicon nitride film) of each memory functional body corresponds to the diffusion region. Only if it overlaps with is long and the operation is performed. That is, it is especially preferable to satisfy the conditions (iv) if the conditions (iv) and (iv) are satisfied. On the other hand, in the case where an electrode having a function in which a conductor holds charge in a memory functional body or assists writing and erasing operations in each memory functional body, even when the insulator of each memory functional body does not overlap with the corresponding diffusion region, The write operation is performed. However, in the case where the insulator has no electrode in each memory function having a function of keeping charge in the memory function or assisting writing and erasing, the following great advantages are obtained. That is, the contact plug can be placed close to the memory functional body. Alternatively, even when the semiconductor reservoir is located close to each other, the plurality of memory functional bodies do not interfere with each other, and the stored information can be maintained. Therefore, miniaturization of the semiconductor reservoir becomes easy. In addition, because the device structure is simple, the number of manufacturing process steps is reduced, and the yield is improved. In addition, the combination of the logic circuit and the transistor constituting the analog circuit can be facilitated. In addition, we have confirmed that the write and erase operations can be performed even at a voltage lower than 5V. This is why it is particularly preferable to satisfy the conditions (iii), (iii) and (iii).

반도체 저장소자가 논리소자와 조합되어 있는 본 발명의 반도체 장치는 전지구동 휴대전자기기, 특히 이동정보단말에 적용할 수 있다. 휴대전자기기의 예로는 이동정보단말 외에 이동전화와 게임기를 들 수 있다.The semiconductor device of the present invention, in which the semiconductor reservoir is combined with a logic element, can be applied to a battery-powered portable electronic device, particularly a mobile information terminal. Examples of portable electronic devices include mobile phones and game machines in addition to mobile information terminals.

제10실시예는 N채널 장치를 설명한다. 그러나, 불순물의 도전형이 반대인 경우에는 P채널 장치일 수도 있다.The tenth embodiment describes an N-channel device. However, if the conductivity type of the impurity is opposite, it may be a P-channel device.

또한, 도면에서, 동일한 재료 및 물질이 사용되고 동일한 형상을 표시할 필요가 없는 부분에는 동일한 참조부호를 부여하였다.In addition, in the drawings, the same reference numerals are given to portions where the same materials and materials are used and the same shapes need not be indicated.

또한, 도면은 개략적이고, 두께와 면간의 치수관계, 층과 부분간의 두께와 크기의 비율 등을 실제와 다르다. 그러므로, 두께와 크기의 구체적인 치수는 다음의 설명을 고려하여 판단해야 한다. 또한, 물론, 도면들간에는 상호 치수관계와 비율이 다른 부분이 포함되어 있다In addition, the drawings are schematic and differ from the actual ones in terms of the dimensional relationship between the thickness and the plane, the ratio of the thickness and size between the layer and the part, and the like. Therefore, specific dimensions of thickness and size should be determined in consideration of the following description. Also, of course, the drawings include parts having different dimensional relations and ratios.

또한, 본 발명에서 설명된 층과 부분의 두께 및 치수는 특별히 설명되지 않는한 반도체 장치의 형성이 완료된 상태의 최종 형상의 치수이다. 그러므로, 최종형상의 치수는 막과 불순물 영역 등의 형성 직후의 치수에 비해 이후의 공정의 열이력 등에 따라 다소 변화할 수도 있다.Incidentally, the thicknesses and dimensions of the layers and portions described in the present invention are the dimensions of the final shape in which the formation of the semiconductor device is completed unless otherwise described. Therefore, the size of the final shape may change somewhat depending on the thermal history of the subsequent process or the like as compared with the dimension immediately after the formation of the film and the impurity region or the like.

(제11실시예)(Eleventh embodiment)

도 12a∼도 12d를 참조하여 본 발명의 제11실시에의 반도체 저장장치를 설명한다.12A to 12D, a semiconductor storage device according to an eleventh embodiment of the present invention will be described.

이하, 제조공정을 도 12a∼도 12d를 따라 순서대로 설명한다.Hereinafter, manufacturing processes are demonstrated in order along FIGS. 12A-12D.

도 12a에 도시된 바와 같이, MOS구조를 가지고 있고 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 형성공정을 거친 게이트 절연체(2) 및 게이트 전극(3), 즉, 게이트 스택(8)이 P도전형을 가지는 실리콘 기판(1) 상에 형성된다.As shown in FIG. 12A, the gate insulator 2 and the gate electrode 3, that is, the gate stack 8 having the MOS structure and undergoing a metal-oxide-semiconductor (MOS) forming process have a P conductivity type. It is formed on the silicon substrate 1.

전형적인 MOS 형성공정은 다음과 같다.A typical MOS formation process is as follows.

우선, 필요에 따라, 공지의 방법에 의해 소자격리영역을 실리콘으로 만들어지고 P형 반도체 영역을 가지는 반도체 기판(1) 상에 형성한다. 소자격리영역은 서로 인접하는 소자들 사이에서 기판을 통해 누설전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 서로 인접하는 소자들이 소스/드레인 확산영역(13)과 공통으로 결합되어 있는 경우에도, 그러한 소자격리영역을 형성할 필요가 없다. 소자격리영역을 형성하면 기판을 통해 이웃하는 소자들 사이에 누설전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 그러한 소자격리영역은 First, if necessary, the device isolation region is made of silicon and formed on the semiconductor substrate 1 having a P-type semiconductor region by a known method. The device isolation region may prevent the leakage current from flowing through the substrate between devices adjacent to each other. However, even when elements adjacent to each other are commonly coupled with the source / drain diffusion region 13, it is not necessary to form such an element isolation region. Formation of the device isolation region may prevent leakage current from flowing between neighboring devices through the substrate. Such device isolation area

공유되어 있는 소스/드레인 확산영역들 사이에 이웃하는 소자들에 대해 형성 될 필요가 없다. 상기 공지의 소자격리영역 형성 방법은 LOCOS 산화물을 사용하는 공지의 방법, 트렌치 격리영역을 이용하는 공지의 방법, 또는 다른 공지의 방법이라면 어떠한 것이라도 소자를 서로로부터 격리하는 목적을 이룰 수 있는 것이면 된다. 본 실시예에 있어서, 소자격리영역이 형성되지 않은 경우에는 소자격리영역이 도면에 도시되어 있지 않다.It does not need to be formed for neighboring devices between shared source / drain diffusions. The known device isolation region forming method may be any known method using a LOCOS oxide, a known method using a trench isolation region, or any other known method that can achieve the purpose of isolating elements from each other. In the present embodiment, when no device isolation region is formed, the device isolation region is not shown in the figure.

다음으로, 상세하게 도시되어 있지 않지만, 반도체 기판의 노출면과 그 둘레에는 불순물 확산영역이 형성되어 있다. 이 불순물 확산영역은 임계전압의 제어와 채널형성영역의 불순물 농도의 증가를 위한 것이다. 적절한 임계전압을 얻기 위해 공지의 방법에 의해 적절한 불순물 확산영역을 형성할 수도 있다.Next, although not shown in detail, an impurity diffusion region is formed on the exposed surface of the semiconductor substrate and its circumference. This impurity diffusion region is for controlling the threshold voltage and increasing the impurity concentration in the channel formation region. In order to obtain an appropriate threshold voltage, an appropriate impurity diffusion region may be formed by a known method.

다음으로, 반도체 영역의 노출면 전체에는 유전체막이 형성된다. 누설을 억제할 수만 있는 이 유전체막은 산화막, 질화막, 산화막과 질화막의 복합막, 하프늄 산화막이나 지르코늄 산화막 등의 고유전체막, 또는 고유전체막과 산화막의 복합막으로 형성될 수도 있다. 또한, 막은 MOSFET의 게이트 절연체를 형성하기 때문에, N2O산화, NO산화, 산화후의 질화처리 및 기타 단계를 포함하는 공정을 이용함으로써 게이트 절연체로서 우수한 성능을 가지는 막을 형성하는 것이 바람직하다. 게이트 절연체로서 우수한 성능을 가지는 막이라 함은 MOSFET의 소형화 및 성능향상을 진척시키는데 방해가 되는 모든 요인을 억제할 수 있고, 예를 들면, MOSFET 단채널효과를 억제하고, 게이트 절연체를 통해 불필요하게 흐르는 전류인 누설전류를 억제하며, 게이트 전극의 불순물의 공핍을 억제하면서 MOSFET의 채널형성영역 내로의 게이트 전극의 불순물의 확산을 억제할 수 있는 절연막을 의미한다. 일반적으로, 그 막은 열산화막, N2O산화막 또는 NO산화막 등의 산화막으로서 막두께는 1∼6㎚의 범위 내에 있는 것이 적당하다.Next, a dielectric film is formed over the entire exposed surface of the semiconductor region. This dielectric film, which can only suppress leakage, may be formed of an oxide film, a nitride film, a composite film of an oxide film and a nitride film, a high dielectric film such as a hafnium oxide film or a zirconium oxide film, or a composite film of a high dielectric film and an oxide film. In addition, since the film forms a gate insulator of the MOSFET, it is preferable to form a film having excellent performance as the gate insulator by using a process including N 2 O oxidation, NO oxidation, post-oxidation nitriding and other steps. A film having excellent performance as a gate insulator can suppress all factors that hinder the progress of miniaturization and performance improvement of the MOSFET. For example, the MOSFET short channel effect can be suppressed and unnecessary flow through the gate insulator It means an insulating film which can suppress the leakage current which is a current and can suppress the diffusion of the impurity of the gate electrode into the channel formation region of a MOSFET while suppressing the depletion of the impurity of the gate electrode. Generally, the film is an oxide film such as a thermal oxide film, an N 2 O oxide film, or an NO oxide film, and the film thickness is suitably in the range of 1 to 6 nm.

다음으로, 유전체막 상에 게이트 전극 재료가 형성된다. 게이트 전극 재료로서는, 폴리실리콘, 도핑된 폴리실리콘 또는 기타 반도체, Al, Ti, W, 또는 가른 금속, 이들 금속과 실리콘의 화합물 등의 MOSFET을서의 성능을 발휘할 수 있는 것이면 어떠한 재료도 사용될 수 있다. 예를 들어 폴리실리콘막이 형성되는 경우, 폴리실리콘 막의 두께는 50㎚∼400㎚인 것이 바람직하다.Next, a gate electrode material is formed on the dielectric film. As the gate electrode material, any material can be used as long as it can exert a performance with a MOSFET such as polysilicon, doped polysilicon or other semiconductors, Al, Ti, W, or a thin metal, a compound of these metals and silicon. For example, when a polysilicon film is formed, it is preferable that the thickness of a polysilicon film is 50 nm-400 nm.

다음으로, 포토리소그래피 공정에 의해 게이트 전극 재료 상에 소정의 포토레지스트 패턴을 형성하고, 얻어진 포토레지스트 패턴을 마스크로서 이용하여, 게이트 전극 재료와 게이트 절연체가 에칭되도록 게이트 에칭을 수행하여 도 12a의 구조를 형성한다. 게이트 절연체(2)와 게이트 전극(3)으로 이루어진 게이트 스택(8)이 형성된다. 도시되지는 않았지만, 이 공정에 있어서, 게이트 절연체는 에칭되지 않을 수도 있다. 게이트 절연체가 에칭되지 않고 이후의 불순물 주입 단계에서 주입보호막으로서 사용되면, 주입보호막을 형성하는 단계를 단순화할 수 있다.Next, a predetermined photoresist pattern is formed on the gate electrode material by a photolithography process, and using the obtained photoresist pattern as a mask, gate etching is performed so that the gate electrode material and the gate insulator are etched. To form. A gate stack 8 consisting of the gate insulator 2 and the gate electrode 3 is formed. Although not shown, in this process, the gate insulator may not be etched. If the gate insulator is not etched and used as the implantation protection film in a subsequent impurity implantation step, the step of forming the implantation protection film can be simplified.

게이트 절연체(2)과 게이트 전극(3)의 재료는 근래의 스케일링 법칙(scaling law)을 따르는 논리 공정에 사용되는 것일 수도 있고, 상기에 한정되지 않는다.The material of the gate insulator 2 and the gate electrode 3 may be used for a logic process which follows the scaling law of recent years, and is not limited to the above.

또한, 게이트 스택(8)은 다음의 공정에 의해 형성될 수도 있다. P형 반도체 영역을 가지는 반도체 기판(1)의 노출면에 상술한 바와 같이 구성된 게이트 절연체를 전체적으로 형성한다. 이어서, 상기 게이트 절연체 상에 상술한 바와 같이 구성된 게이트 전극 재료를 형성한다. 이어서, 상기 게이트 전극 재료 상에 산화물, 질화물, 산질화물 등의 마스크 유전체막을 형성한다. 이어서, 상기 마스크 유전체막 상에 살술한 바와 같이 구성된 포토레지스트 패턴을 형성한 후 마스크 유전체막을 에칭한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 마스크 유전체막을 에칭 마스크로서 이용하여, 상기 게이트 전극 재료를 에칭한다. 이어서, 게이트 절연체의 노출부와 마스크 유전체막을 에칭하여, 도 12a의 구조를 형성한다. 이런 식으로 게이트 스택을 형성하는 경우에는, 에칭의 선택비, 즉, 게이트 절연체 재료에 대한 게이트 전극 재료의 선택비가 커져, 기판을 에칭하지 않고 박막 게이트 절연체를 에칭할 수 있다. 이 경우, 도시되지 않았지만, 게이트 절연체는 상기와 동일한 이유로 에칭될 필요가 없다.In addition, the gate stack 8 may be formed by the following process. The gate insulator constructed as described above is formed as a whole on the exposed surface of the semiconductor substrate 1 having the P-type semiconductor region. A gate electrode material constructed as described above is then formed on the gate insulator. Subsequently, a mask dielectric film of oxide, nitride, oxynitride or the like is formed on the gate electrode material. Subsequently, after forming the photoresist pattern constructed as described above on the mask dielectric film, the mask dielectric film is etched. Subsequently, the photoresist pattern is removed, and the gate electrode material is etched using the mask dielectric film as an etching mask. Subsequently, the exposed portion of the gate insulator and the mask dielectric film are etched to form the structure of FIG. 12A. In the case of forming the gate stack in this manner, the selectivity of etching, that is, the selectivity of the gate electrode material to the gate insulator material is increased, so that the thin film gate insulator can be etched without etching the substrate. In this case, although not shown, the gate insulator need not be etched for the same reason as above.

다음으로, 도 12b에 도시된 바와 같이, 열산화를 수행하여, 실리콘 산화물로 만들어지고 측방으로 단면이 점차 넓어지는 부분(18a, 18a)을 가지는 새부리 유전체막(18)이 반도체 기판(1) 표면과 게이트 전극(3)의 양측부 사이에 각각 형성된다. 이러한 새부리(단면이 점차 넓어지는 부분(18a, 18a))는 산화를 수행함으로써 게이트 전극(3)과 반도체 기판(1) 사이의 계면 내에 침입되도록 산화막이 형성될 수 있다. 그런데, 두꺼운 산화막이 형성될 필요가 있는 경우, 다음과 같은 조건하에서 약한 산화에 의해 산화가 수행되는 경우에도 새부리를 형성할 수 있다. 즉, 게이트 전극과 반도체 기판 사이의 계면내에 반응물질(산화용 산소)가 잘 분산되어 있는 조건 하에서, 즉, 통상의 산화조건에서보다 더 높은 압력 또는 더 높은 온도, 또는 반응물질의 압력이 부분적으로 낮을뿐만 아니라 더 높은 압력 또는 더 높은 온도에서 산화가 이루어질 수 있다. 산화막을 새부리 유전체막(18)으로서 사용했지만, 질화막도 사용할 수 있고, 질화물과 산화물의 혼합막을 대용할 수 있다. 이 단계에 의해, 반도체 기판(1)의 표면에 스웰링부가 형성될 수 있고, 게이트 전극(3)의 양측면의 하부가 역방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.Next, as shown in Fig. 12B, thermal oxidation is performed so that the beak dielectric film 18 having the portions 18a and 18a made of silicon oxide and gradually widening in cross section laterally has a semiconductor substrate 1 surface. And between both sides of the gate electrode 3, respectively. Such a beak (parts 18a and 18a in which the cross-section is gradually widened) may be formed so that the oxide film penetrates into the interface between the gate electrode 3 and the semiconductor substrate 1. By the way, when a thick oxide film needs to be formed, a bird's beak can be formed even when oxidation is performed by weak oxidation under the following conditions. That is, under conditions where the reactant (oxygen oxide) is well dispersed in the interface between the gate electrode and the semiconductor substrate, that is, a higher pressure or higher temperature, or a pressure of the reactant is partially lower than in normal oxidizing conditions. In addition to being low, oxidation can occur at higher pressures or higher temperatures. Although an oxide film was used as the beak dielectric film 18, a nitride film can also be used and a mixed film of nitride and oxide can be substituted. By this step, a swelling portion can be formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and lower portions of both sides of the gate electrode 3 can be formed to be tapered in the reverse direction.

다음으로, 도 12c에 도시된 바와 같이, 새부리 유전체막(18)이 제거되어, 새부리 유전체막(18)이 제거된 장소, 즉, 게이트 전극(3)의 양측부와 반도체 기판(1) 표면 사이의 장소에, 측방으로 단면이 점차 넓어지는 오목부(50, 50)가 형성된다. 이어서, 산화물로 만들어진 제1유전체막(9)이 오목부(50, 50)가 형성된 게이트 스택(8)과 반도체 기판(1)의 노출면을 따라 대체로 균일하게 형성된다. 이 제1유전체막(9)은 소산방지 유전체(후술함)의 일부를 형성한다. 산화물이 사용된 경우에서의 제1유전체막(9)은 전자가 통과하는 유전체막이 되기 때문에 내전압이 높고, 누설전류가 적으며, 신뢰성이 높은 막인 것이 바람직하다. 예를 들면, 열산화막, N2O산화막, MO산화막 등의 산화막이 게이트 절연체(2)의 재료로서 사용된다. 또한, 이 유전체막이 터널링 전류가 흐를 정도로 얇게 형성되면, 전하의 주입 또는 소거에 필요한 전압이 낮아질 수 있어서, 전력소비를 줄일 수 있다. 이러한 경우의 일반적인 막두께는 3㎚∼8㎚인 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 12C, the beak dielectric film 18 is removed to remove the beak dielectric film 18, that is, between both sides of the gate electrode 3 and the surface of the semiconductor substrate 1. In the place of the recesses, recesses 50 and 50 whose cross sections gradually widen are formed. Subsequently, the first dielectric film 9 made of oxide is formed substantially uniformly along the exposed surface of the gate stack 8 and the semiconductor substrate 1 in which the recesses 50 and 50 are formed. This first dielectric film 9 forms a part of the anti-dissipating dielectric (described later). Since the first dielectric film 9 in the case where an oxide is used is a dielectric film through which electrons pass, it is preferable that the first dielectric film 9 is a film having high withstand voltage, low leakage current and high reliability. For example, an oxide film such as a thermal oxide film, an N 2 O oxide film, or an MO oxide film is used as the material of the gate insulator 2. In addition, when the dielectric film is formed so thin that the tunneling current flows, the voltage required for injecting or erasing the charge can be lowered, thereby reducing power consumption. In this case, the general film thickness is preferably 3 nm to 8 nm.

이 공정에 있어서, 새부리 유전체막이 한번 형성된 후, 유전체막이 제거되고 다시 그 보다 얇은 유전체막이 형성된다. 그러나, 아래에 나타낸 바와 같이 이 공정 이외의 공정이 채택될 수도 있다. 즉, 도 12a에 도시된 게이트 전극 형성공정에 있어서, 게이트 전극의 양측면의 하부가 역방향으로 테이퍼지도록 에칭공정이 수행된다. 이 단계에서, 게이트 전극의 양측면에 퇴적물이 구비되는 조건하에서, 게이트 산화물 표면의 부근까지 에칭이 이루어진다. 이 퇴적물은 상부에서 상방으로 갈수록 점차 두꺼워진다. 다음으로, 퇴적물이 얇거나 또는 구비되어 있지 않은 게이트 전극의 양측면의 하부가 동시에 에칭되는 공정에서 산화물을 완전히 제거하는 에칭이 수행된다. 그 결과, 오목부가 게이트 전극의 양측면의 하부에 구비된 구조가 형성된다. 그리고나서, 도 12b의 설명에서와 같이 보다 얇은 산호막이 형성되는 조건하에서 통상의 산화를 수행하여 산화물로 만들어진 새부리 산화물이 형성된다. 그 결과, 도 12c에 도시된 바와 동일한 구조, 또는 반도체 기판은 평탄하고 게이트 전극에서만 도 12c에 도시된 바와 동일한 구조가 형성될 수 있다. 반도체 기판이 평탄해도, 반도체 기판이 평탄하지 않은 경우에서와 동일한 단계가 이후의 단계에 이용될 수 있다. 반도체 기판이 평탄한 경우, 반도체 기판이 평탄하지 않은 경우에 비해 평탄하지 않은 반도체 기판과 함께 생산될 수 있는 가공효과가 발생될 수 없지만, 구동전류가 증가하는 가공효과가 발생할 수 있다.In this step, after the beak dielectric film is formed once, the dielectric film is removed and a thinner dielectric film is formed again. However, a process other than this process may be adopted as shown below. That is, in the gate electrode forming process shown in FIG. 12A, an etching process is performed such that lower portions of both side surfaces of the gate electrode are tapered in the reverse direction. In this step, etching is performed to the vicinity of the gate oxide surface under the condition that deposits are provided on both sides of the gate electrode. This deposit becomes thicker from top to top. Next, etching is performed to completely remove the oxide in a process in which the lower portions of both sides of the gate electrode, which are thin or not provided with the deposits, are etched simultaneously. As a result, a structure is formed in which the concave portions are provided on the lower sides of both sides of the gate electrode. Then, as described in FIG. 12B, a common oxide is formed under the condition that a thinner coral film is formed, thereby forming a beak oxide made of an oxide. As a result, the same structure as shown in Fig. 12C, or the semiconductor substrate is flat and the same structure as shown in Fig. 12C can be formed only at the gate electrode. Even if the semiconductor substrate is flat, the same steps as in the case where the semiconductor substrate is not flat can be used for later steps. When the semiconductor substrate is flat, the processing effect that can be produced together with the semiconductor substrate that is not flat cannot be generated as compared with the case where the semiconductor substrate is not flat, but the processing effect that the driving current increases can occur.

다음으로, 도 12d에 도시된 바와 같이, 오목부(50)가 매립되도록 실리콘 질화물(17)이 전하유지부의 재료로서 대체로 균일하게 최적된다. 실리콘 질화물(17)의 반도체 저장장치의 막두께는, 예를 들면, 2㎚∼100㎚이다. 게이트 전극(3)으로부터의 오프셋으로 형성되는 소스/드레인 확산영역에 대한 중요한 변수인 막두께는 오프셋량을 고려하여 막두께 범위 내에서 제어될 수 있다. 여기서는 실리콘 질화물을 사용했지만, 실리콘 질화물 대신, 전하를 유지 또는 유도할 수 있는 재료, 예를 들면, 전자와 정공 등의 전하를 가지는 물질을 유지할 수 있는 산질화물 또는 전하 트랩을 가지는 산화물 등의 물질, 또는 분극이나 다른 현상에 의해 메모리 기능체의 표면에 전하를 유도할 수 있는 강유전체 등의 물질, 또는 전하를 유지할 수 있는 폴리실리콘 또는 실리콘 도트와 같은 부동 물질이 산화막에 포함된 구조를 가지는 물질을 사용할 수도 있다.Next, as shown in FIG. 12D, the silicon nitride 17 is substantially uniformly optimized as the material of the charge holding portion so that the recess 50 is embedded. The film thickness of the semiconductor storage device of silicon nitride 17 is, for example, 2 nm to 100 nm. The film thickness, which is an important variable for the source / drain diffusion region formed by the offset from the gate electrode 3, can be controlled within the film thickness range in consideration of the offset amount. Silicon nitride is used here, but instead of silicon nitride, a material capable of holding or inducing a charge, such as an oxynitride or oxide having a charge trap, capable of holding a material having charge such as electrons and holes, Alternatively, a material such as a ferroelectric material capable of inducing charges on the surface of the memory function by polarization or other phenomena, or a material having a structure in which an oxide film contains a floating material such as polysilicon or silicon dots capable of retaining charge can be used. It may be.

이 경우, 제1유전체막(9)의 형성에 의해, 전하를 저장하는 기능을 가지는 실리콘 질화물(17)이 유전체막을 통해 반도체 기판 및 게이트 전극과 접촉하여, 유지된 전하의 누설이 유전체막에 의해 억제될 수 있다. 따라서, 전하유지 특성이 양호하고 장기간 신뢰성이 높은 반도체 저장장치가 실현될 수 있다.In this case, by the formation of the first dielectric film 9, the silicon nitride 17 having a function of storing charges contacts the semiconductor substrate and the gate electrode through the dielectric film, so that the leakage of the retained charge is caused by the dielectric film. Can be suppressed. Therefore, a semiconductor storage device having good charge holding characteristics and high long-term reliability can be realized.

다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 실리콘 질화물(17)이 에칭되고 제1유전체막(9)이 에칭되어, 제1유전체(32a)와 전하유지부(31)로 각각 구성된 메모리 기능체(11, 11)가 게이트 스택(8)의 양측면에 측벽으로서 형성된다. 제1유전체(32a)는 제1유전체막(9)의 일부로 형성되고, 전하유지부(31)는 실리콘 질화물의 일부로 만들어진다.Next, as shown in FIG. 13, the silicon nitride 17 is etched and the first dielectric film 9 is etched to form a memory functional body composed of the first dielectric 32a and the charge holding part 31, respectively. 11 and 11 are formed as sidewalls on both sides of the gate stack 8. The first dielectric 32a is formed of part of the first dielectric film 9, and the charge holding part 31 is made of part of silicon nitride.

또한, 게이트 전극(3)과 메모리 기능체(11, 11)를 마스크로서 이용하면, 종래의 소스/드레인 확산영역(13)을 형성하는 불순물 주입을 수행한 후, 소망의 열처리가 수행되어, 소스/드레인 확산영역(13)이 형성된다. 이 경우, 메모리 기능체(11)의 형성 이전, 또는 메모리 기능체(11)의 형성 이후에, 에 소스/드레인 확산영역(13)이 형성될 수도 있고, 어느 경우에서라도 대체로 동일한 효과가 생긴다. 그러나, 메모리 기능체(11)의 형성 이전에 소스/드레인 확산영역(13)이 형성되면, 주입보호막을 형성할 필요가 없어서, 공정을 간소화할 수 있다. 여기서는 메모리 기능체(11)의 형성 이후에 소스/드레인 확산영역(13)이 형성되는 경우를 설명하였다.In addition, using the gate electrode 3 and the memory functional bodies 11 and 11 as a mask, after performing impurity implantation to form the conventional source / drain diffusion region 13, a desired heat treatment is performed, thereby Drain diffusion region 13 is formed. In this case, before the formation of the memory functional body 11 or after the formation of the memory functional body 11, the source / drain diffusion region 13 may be formed, and in either case, substantially the same effect occurs. However, if the source / drain diffusion region 13 is formed before the formation of the memory functional body 11, it is not necessary to form the injection protection film, and the process can be simplified. Here, the case where the source / drain diffusion region 13 is formed after the formation of the memory functional body 11 has been described.

이제, 상기 메모리 기능체를 형성하는 공정을 상세하게 설명한다.Now, the process of forming the memory functional body will be described in detail.

우선, 실리콘 질화물(17)을 이방성으로 에칭하여, 실리콘 질화막(17)이 제1유전체막(9)을 통해 게이트 스택(8)의 측벽상에 측벽으로서 남는다. 이 경우, 제1유전체막(9)이 선택적으로 에칭될 수 있고 산화물로 만들어진 제1유전체막(9)에 대한 에칭선택비가 큰 조건하에서 에칭을 수행하는 것이 바람직하다.First, the silicon nitride 17 is anisotropically etched so that the silicon nitride film 17 remains as a sidewall on the sidewall of the gate stack 8 through the first dielectric film 9. In this case, it is preferable to perform etching under the condition that the first dielectric film 9 can be selectively etched and the etching selectivity with respect to the first dielectric film 9 made of oxide is large.

다음으로, 제1유전체막(9)을 이방성으로 에칭하여, 제1유전체막(9)의 일부로 만들어진 제1유전체(32a)를 게이트 스택(8)의 측벽에 형성한다. 이 경우, 제1유전체막(9)이 선택적으로 에칭되고 실리콘 질화물(17), 게이트 전극(3), 및 반도체 기판(1)에 대한 에칭선택비가 큰 조건하에서 에칭으로 수행하는 것이 바람직하다.Next, the first dielectric film 9 is anisotropically etched to form a first dielectric 32a made of a part of the first dielectric film 9 on the sidewall of the gate stack 8. In this case, it is preferable that the first dielectric film 9 is selectively etched and performed by etching under conditions in which the etching selectivity for the silicon nitride 17, the gate electrode 3, and the semiconductor substrate 1 is large.

이런 식으로, 게이트 스택(8)의 양측에, 오목부(50)가 매립되도록 메모리 기능체(11, 11)가 측벽으로서 형성된다.In this way, on both sides of the gate stack 8, the memory functional bodies 11 and 11 are formed as sidewalls so that the recesses 50 are embedded.

다음으로, 소스/드레인 확산영역(13)을 형성한다. 즉, 게이트 전극(3)과 메모리 기능체(11, 11)를 마스크로서 이용하여, 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 불순물을 주입하고, 종래의 활성화에 대한 열처리를 수행한다. 그 결과, 특정 접합깊이를 가지는 소스/드레인 확산영역(13, 13)이 자기정렬식으로 형성된다. 이 경우, 반도체 기판(1) 내로의 불순물 주입이 피복막을 통하지 않고 수행되기 때문에, 주입 에너지를 제어하여, 피복막의 막두께의 범위만큼 불순물이 얕게 주입되어, 접합이 특정 깊이로 형성된다.Next, the source / drain diffusion region 13 is formed. That is, by using the gate electrode 3 and the memory functional bodies 11 and 11 as masks, impurities having opposite conductivity types of the channel formation region are implanted, and heat treatment for conventional activation is performed. As a result, source / drain diffusion regions 13 and 13 having a specific junction depth are formed in a self-aligning manner. In this case, since the impurity implantation into the semiconductor substrate 1 is performed without passing through the coating film, the implantation energy is controlled so that the impurity is shallowly injected by the range of the film thickness of the coating film, and the junction is formed to a specific depth.

이제, 상기 단계를 통해, 메모리 기능체가 형성되었다. 이들 메모리 기능체를 사용하는 반도체 저장장치는 다음의 작동효과를 가진다.Now, through this step, the memory functional body is formed. The semiconductor storage device using these memory functional bodies has the following operational effects.

메모리 기능체(11)의 전하유지부(31)에 전하가 유지되면, 채널형성영역의 일부가 전하에 의해 강한 영향을 받아, 드레인 전류값이 변화한다. 따라서, 드레이 전류값의 변화에 따른 전하의 유무를 구별하는 반도체 저장장치가 형성된다.When charge is held in the charge holding part 31 of the memory functional body 11, part of the channel formation region is strongly influenced by the charge, and the drain current value changes. Thus, a semiconductor storage device is formed which distinguishes the presence or absence of electric charges according to the change of the drain current value.

또한, 게이트 절연체(2)와 메모리 기능체(11)는 서로 격리되어 배치되어 있기 때문에, 다른 형태의 스케일링으로 된다. 따라서, 단채널 효과를 억제하여 메모리 효과가 양호한 반도체 저장장치가 제공될 수 있다.In addition, since the gate insulator 2 and the memory functional body 11 are arranged to be separated from each other, scaling of another form is achieved. Therefore, a semiconductor storage device having a good memory effect by suppressing a short channel effect can be provided.

또한, 메모리 기능체의 실리콘 질화물(17)은 유전체막을 통해 반도체 기판(1) 및 게이트 전극(3)과 접하고 있기 때문에, 유지전하의 누설이 유전체막에 의해 억제될 수 있다. 그 결과, 전하유지특성이 양호하고 장기간 신뢰성이 높은 반도체 저장장치가 형성된다.In addition, since the silicon nitride 17 of the memory functional body is in contact with the semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3 through the dielectric film, leakage of sustaining charge can be suppressed by the dielectric film. As a result, a semiconductor storage device having good charge holding characteristics and high reliability for a long time is formed.

또한, 전도체 또는 반도체를 메모리 기능체로서 사용하는 경우, 게이트 전극에 포지티브 전압이 인가되고, 메모리 기능체 내에 분극이 발생하여, 채널형성영역의 부근에서 전자가 감소하도록 게이트 측벽부의 부근에 전자가 유도된다. 그 결과, 기판 또는 소스/드레인 확산영역으로부터의 전자의 주입이 가속화될 수 있어서, 기록속도가 빠르고 신뢰성이 높은 반도체 저장장치가 형성될 수 있다.In addition, when a conductor or a semiconductor is used as a memory functional body, a positive voltage is applied to the gate electrode, polarization occurs in the memory functional body, and electrons are induced in the vicinity of the gate sidewall so that electrons decrease in the vicinity of the channel formation region. do. As a result, the injection of electrons from the substrate or the source / drain diffusion region can be accelerated, so that a semiconductor storage device having a high writing speed and high reliability can be formed.

(제12실시예)(Twelfth embodiment)

도 14a∼도 14c를 참조하여 본 발명의 제12실시예의 반도체 저장장치를 상세하게 설명한다.A semiconductor storage device of a twelfth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 14A to 14C.

본 실시예의 반도체 저장소자는, 도 14c에 도시된 바와 같이, 상기 제11실시예의 반도체 저장소자의 구성과 대체로 동일하다. 그러나, 본 실시예는 도 11d에 도시된 바와 같은 연장부(6) 및/또는 카운터 영역(22)이 구비된다는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에 의해, 어떠한 특별한 마스크도 증가시키지 않고 상기 구조를 자기정렬식으로 형성할 수 있다. 또한, 소스/드레인 확산영역(13)보다 접합깊이가 얕은 연장부(6)가, 소스/드레인 확산영역과 동일한 도전형으로, 한 쌍의 소스/드레인 확산영역(13, 13), 즉 오프셋 영역에 형성되어, 소연장부를 포함하는 소스/드레인 확산영역(18)이 형성된다. 그 결과, 경사부와 인접하도록 연장부를 포함하는 소스/드레인 확산영역(18)이 단채널 효과가 억제된 채 형성될 수 있기 때문에, 메모리 기능체 내로의 열전가의 주입 효율이 증가되어, 기록이 효율적으로 수행될 수 있다. 또한, 오프셋 영역의 상부가 게이트 전극(3)으로 덮여지돌고 형성될 수 있기 때문에, 단채널효과가 억제될 수 있고 소형화가 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 전극은 오프셋 영역 위에 배치되기 때문에, 게이트 전극(3)의 전압에 의한 전하의 주입 및 방출이 더욱 효율적으로 수행될 수 있어서, 기록속도가 형상될 수 있다. 이 경우, 연장부(6)의 불순물 농도를 소스/드레인 확산영역(18)의 다른 부분보다 옅게 하면, 단채널 효과를 더욱 억제할 수 있고, 반대로, 동일 불순물 농도를 짙게 하면, 핫캐리어의 생성 효율을 증가시킬 수 있다.As shown in Fig. 14C, the semiconductor reservoir of this embodiment is substantially the same as the structure of the semiconductor reservoir of the eleventh embodiment. However, this embodiment is characterized in that the extension 6 and / or the counter area 22 as shown in FIG. 11D are provided. By this embodiment, the structure can be formed in a self-aligning manner without increasing any special mask. In addition, the extension portion 6 having a smaller junction depth than the source / drain diffusion region 13 has the same conductivity type as the source / drain diffusion region, so that the pair of source / drain diffusion regions 13 and 13, that is, the offset region And a source / drain diffusion region 18 including a small extension portion. As a result, since the source / drain diffusion region 18 including the extension portion adjacent to the inclined portion can be formed with the short channel effect suppressed, the injection efficiency of the heat transfer into the memory functional body is increased, so that the recording is efficient. It can be performed as. In addition, since the upper portion of the offset region can be formed covering the gate electrode 3, the short channel effect can be suppressed and miniaturization can be achieved. Further, since the gate electrode is disposed above the offset region, the injection and release of the charge by the voltage of the gate electrode 3 can be performed more efficiently, so that the writing speed can be shaped. In this case, if the impurity concentration of the extension portion 6 is made lighter than other portions of the source / drain diffusion region 18, the short channel effect can be further suppressed. On the contrary, if the same impurity concentration is thickened, hot carriers are generated. The efficiency can be increased.

또한, 소스/드레인 확산영역의 반대의 도전형이고 채널형성영역보다 불순물 농도가 짙은 카운터 영역(22)은 연장부를 포함하는 소스/드레인 확산영역(18)의 내측에 형성되고, 열전자의 생성 효율이 더욱 증가될 수 있고 길고 효율이 크게 증가될 수 있다.In addition, a counter region 22 having a conductivity type opposite to that of the source / drain diffusion region and having an impurity concentration higher than that of the channel formation region is formed inside the source / drain diffusion region 18 including the extension portion. It can be increased further and can be increased long and efficiency greatly.

이들 카운터 영역(22)이 소스/드레인 확산영역(13)의 내측, 즉 오프셋 영역에 형성되는 경우에도, 마찬가지로 기록 효율이 향상된다.Even when these counter areas 22 are formed inside the source / drain diffusion area 13, i.e., the offset areas, the recording efficiency is similarly improved.

또한, 연장부(6)는 접합 깊이가 더 깊은 부분에 비해 소스/드레인 확산영역(18) 이외의 부분보다 접합깊이가 얕기 때문에, 횡방향 변동도 억제될 수 있다. 따라서, 오프셋 영역의 횡방향(채널 방향)으로의 폭 변동이 낮게 억제될 수 있기 때문에, 신뢰도가 높은 반도체 저장장치를 형성할 수 있다. 그러나, 소스/드레인 확산영역은, 통상의 소스/드레인 확산영역을 형성하는 불순물 주입에 의해서만 경사부 상에서 중첩하도록 형성될 수도 있다. 그러나, 이 경우, 연장부가 형성된 경우에 비해, 횡방향(채널 방향)의 폭에 대한 변동 감소 효과는 생기지 않지만, 공정이 간단해지는 작동효과가 생긴다.Further, since the extension portion 6 has a shallower junction depth than the portion other than the source / drain diffusion region 18 compared to the portion where the junction depth is deeper, the lateral fluctuation can also be suppressed. Therefore, since the fluctuation in the width in the transverse direction (channel direction) of the offset region can be suppressed low, a highly reliable semiconductor storage device can be formed. However, the source / drain diffusion region may be formed so as to overlap on the inclined portion only by impurity implantation forming a normal source / drain diffusion region. However, in this case, compared with the case where the extension part is formed, the effect of reducing fluctuations in the width in the transverse direction (channel direction) does not occur, but the operation effect in which the process is simplified is produced.

본 반도체 저장장치에 대한 제조방법으로서, 상기 제11실시예에 기재된 도 12a∼도 12d의 제조방법을 기본적으로 이용할 수도 있다. 그러나, 본 실시예의 특징적인 단계로서는, 연장부 및/또는 카운터 영역을 형성하는 단계가 추가된다. 도 14a∼도 14c는 연장부만 형성되어 있는 경우를 도시하고 있지만, 다음 설명은 카운터 영역도 형성되어 있는 경우를 포함한다.As the manufacturing method for this semiconductor storage device, the manufacturing method of Figs. 12A to 12D described in the eleventh embodiment may be basically used. However, as a characteristic step of this embodiment, the step of forming an extension and / or a counter area is added. 14A to 14C show the case where only the extension part is formed, the following description includes the case where the counter area is also formed.

즉, 도 14a에 도시된 바와 같이, 도 12c에 도시된 구조가 먼저 형성되고, 그 후, 소스/드레인 확산영역과 동일한 도전형이 얻어지도록 연장부(6)가 형성되고, 이는 소스/드레인 확산영역보다 낮은 주입에너지로 불순물 주입을 수행함으로써 이루어진다. 그러나, 불순물의 활성화에 대한 열처리는 아직 이 단계에서 이루어질 필요는 없고, 이후의 소스/드레인 확산영역의 형성과 동시에 수행될 수도 있다.That is, as shown in Fig. 14A, the structure shown in Fig. 12C is formed first, and then the extension 6 is formed so that the same conductivity type as the source / drain diffusion region is obtained, which is the source / drain diffusion. This is accomplished by performing impurity implantation with a implantation energy lower than the region. However, the heat treatment for activation of the impurity does not yet have to be done at this stage, and may be performed simultaneously with the subsequent formation of the source / drain diffusion region.

이 공정에서, 소스/드레인 확산영역(18)(도 14c참조)의 다른 부분(13)보다 주입 에너지가 낮은 연장부(6)는 접합깊이가 얕게 형성될 수도 있다. 그 결과, 연장부(6)의 확산영역의 형성에 포함된 횡방향 변동이 접합깊이가 더 깊은 부분(13)의 형성에 포함된 횡방향 변동보다 작게 억제될 수 있기 때문에, 오프셋 영역의 변동도 작게 억제될 수 있다. 그러므로, 특히 메모리 기능체 내로의 전하의 주입량의 변동이 억제될 수 있기 때문에, 장치소자 특성의 변동이 억제되고, 신뢰성이 높은 반도체 저장장치가 형성될 수 있다.In this process, the extension 6 having a lower implantation energy than the other portion 13 of the source / drain diffusion region 18 (see Fig. 14C) may have a shallower junction depth. As a result, since the lateral fluctuations included in the formation of the diffusion region of the extension portion 6 can be suppressed to be smaller than the lateral fluctuations included in the formation of the portion 13 with a deeper junction depth, the variation of the offset region is also reduced. It can be suppressed small. Therefore, in particular, since the fluctuation of the injection amount of charge into the memory functional body can be suppressed, the fluctuation of the device element characteristics can be suppressed, and a highly reliable semiconductor storage device can be formed.

이 단계에서, 소스/드레인 확산영역의 반대의 도전형이 얻어질 수 있도록, 카운터 영역을 형성하는 불순물 주입을 더 수행하면, 카운터 영역이 형성될 수 있다. 연장부의 형성에서와 같이, 이후의 공정에서 열처리가 수행될 수도 있다. 그너라, 도 11d에 도시된 바와 같이 연장영역 내측에 형성되는데 필요한 카운터 영역은 In this step, a counter region can be formed by further performing impurity implantation forming the counter region so that the opposite conductivity type of the source / drain diffusion region can be obtained. As in the formation of the extension, heat treatment may be performed in a subsequent process. Furthermore, as shown in Fig. 11D, the counter area required to be formed inside the extension area is

연장부보다 큰 주입각도로 주입을 수행함으로써 내측에 용이하게 형성될 수 있다.It can be easily formed on the inside by performing the injection at a larger injection angle than the extension.

또한, 연장부를 형성하지 않고 카운터 영역만을 형성하는 경우에는, 소스/드레인 확산영역과 카운터 영역이 서로 접하는 구조가 형성된다.In the case where only the counter region is formed without forming the extension, a structure in which the source / drain diffusion region and the counter region are in contact with each other is formed.

다음으로 도 14b에 도시된 바와 같이, 오목부(50)가 매립되도록 실리콘 질화 물(17)이 전하유지부의 재료로서 형성된다. 실리콘 질화물(17)을 형성하는 방법은 상기 제11실시예의 도 12d의 설명에 기재된 공정이 될 수도 있다.Next, as shown in Fig. 14B, silicon nitride 17 is formed as a material of the charge holding portion so that the recess 50 is embedded. The method of forming the silicon nitride 17 may be the process described in the description of Fig. 12D of the eleventh embodiment.

다음으로, 도 14c에 도시된 바와 같이, 게이트 스택(8)의 양측에는 전하유지부(31)와 제1유전체(32a)로 각각 구성되는 메모리 기능체(11)가 형성된다. 메모리 기능체(11)를 형성하는 방법은 상기 제11실시예의 도 13의 설명에 기재된 공정일 수도 있다.Next, as shown in FIG. 14C, memory functional bodies 11 each formed of a charge holding part 31 and a first dielectric 32 a are formed on both sides of the gate stack 8. The method for forming the memory functional body 11 may be the process described in the description of Fig. 13 of the eleventh embodiment.

따라서, 카운터 영역 및/또는 연장부가 형성되어 있는 반도체 저장장치가 형성된다.Thus, a semiconductor storage device in which a counter region and / or an extension is formed is formed.

(제13실시예)(Thirteenth Embodiment)

도 15a∼도 15c를 참조하여 본 발명의 제13실시예의 반도체 저장장치를 상세하게 설명한다.A semiconductor storage device of a thirteenth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 15A to 15C.

본 실시예의 반도체 저장소자는, 도 15c에 도시된 바와 같이, 상기 제11실시예의 반도체 저장소자의 구조와 대체로 동일하다. 그러나, 본 실시예는, 전하유지부(31)가 오목부(50)에 각각 수용되도록 한정되게 형성되어, 각 전하유지부(31)의 최상부 위치가 게이트 전극(3)의 최상부 위치보다 낮아지는 것을 특징으로 한다. 그 결과, 상기 제11실시예에 기재된 반도제 저장소자와 비교하여, 전하유지부가 핫캐리어가 발생하는 장소의 부근에 한정되도록 형성될 수 있어서, 기록 동작에 의해 주입되는 전자가 더욱 용이하게 소거될 수 있음으로써, 소거불량이 더욱 발생되지 않고 신뢰성이 형상된다. 또한, 주입된 전하량이 불변유지되는 동안, 전하를 유지하는 메모리 기능체의 전하유지부의 체적이 감소하여, 단위체적당 전하량이 증가될 수 있다. 그러므로, 전자의 기록/소거가 효율적으로 이루어질 수 있고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 저장장치가 제공된다.The semiconductor reservoir of this embodiment is substantially the same as the structure of the semiconductor reservoir of the eleventh embodiment, as shown in Fig. 15C. However, in the present embodiment, the charge holding portions 31 are formed so as to be respectively accommodated in the concave portions 50, so that the top position of each charge holding portion 31 is lower than the top position of the gate electrode 3. It is characterized by. As a result, compared with the semiconductor reservoir described in the eleventh embodiment, the charge holding portion can be formed so as to be limited to the vicinity of the place where the hot carrier occurs, so that the electrons injected by the write operation can be erased more easily. As a result, erasure failure is not generated further and reliability is formed. In addition, while the injected charge amount is invariably maintained, the volume of the charge holding portion of the memory functional body holding the charge decreases, so that the amount of charge per unit volume can be increased. Therefore, an electronic recording / erasing can be made efficiently, and a semiconductor storage device having a high recording / erasing speed is provided.

또한, 본 구조에 있어서, 메모리 기능체(11)와 전하를 유지하는 기능을 가지는 실리콘 질화물로 만들어진 전하유지부(31)는 소산방지 유전체(32) 제1유전체(32a), 제2유전체(32b)) 사이에 개재되어 있다. 그러므로, 유지된 전하의 소산이 억제되고, 유지특성이 양호한 반도체 저장장치가 제공될 수 있다. 또한, 전하유지부(31)가 소산방제 유전체(32)(제1유전체(32a), 제2유전체(32b)) 사이에 개재된 구조를 구비함으로써, 기록 동작시에 게이트 전극과 다른 노드에 주입된 전하의 소산이 억제되어, 전하주입 효율이 향상됨으로써, 보다 빠른 기록동작이 이루어질 수 있다.Further, in this structure, the charge holding portion 31 made of silicon nitride having a function of retaining charge with the memory functional element 11 is composed of the anti-dissipating dielectric 32, the first dielectric 32a and the second dielectric 32b. It is interposed between)). Therefore, dissipation of the retained charge can be suppressed, and a semiconductor storage device having good retention characteristics can be provided. In addition, the charge holding part 31 has a structure interposed between the dissipation suppressing dielectric 32 (the first dielectric 32a and the second dielectric 32b), thereby injecting it into the gate electrode and the other node during the write operation. Dissipation of the charged charges is suppressed and the charge injection efficiency is improved, whereby a faster recording operation can be achieved.

본 반도체 저장장치에 대한 제조방법은 기본적으로 상기 제11실시예에 기재된 도 12a∼도 12d의 제조방법이 될 수도 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 도 13에 도시된 구조의 형성 이후, 즉, 소스/드레인 확산영역(13)의 형성에 대한 불순물 주입 이후의 단계가 수행된다.The manufacturing method for this semiconductor storage device may basically be the manufacturing method of Figs. 12A to 12D described in the eleventh embodiment. However, in this embodiment, a step after formation of the structure shown in Fig. 13, that is, after impurity implantation for the formation of the source / drain diffusion region 13, is performed.

그 후, 도 15a에 도시된 바와 같이, 오목부(50)의 외측에 존재하는 실리콘 질화물(전하유지부(31)의 재료)의 일부를 제거하기 위해 이방성 에칭백을 더 수행하여, 오목부(50)내에 실리콘 질화물을 남기기 위한 단계가 수행된다. 따라서, 메모리 기능체(11)의 소형화의 가공효과가 얻어질 수 있고 충분한 오프셋 폭이 확보된다. 메모리 기능체(11)의 에칭 단계에서는, 이방성 에칭을 이용하는 것이 높이방향과 폭방향 모두의 소형화가 동시에 이루어질 수 있기 때문에 더욱 바람직하다. 또한, 이 에칭은 메모리 기능체를 구성하는 물질이 선택적으로 에칭될 수 있고 게이트 전극(3)과 반도체 기판(1)의 재료가 에칭되기 어려운 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 뜨거운 인산(hot phosphoric acid)을 이용하는 습식 에칭 공정이 이용될 수도 있다.Thereafter, as shown in Fig. 15A, an anisotropic etching back is further performed to remove a part of the silicon nitride (material of the charge holding portion 31) existing outside the recess 50, so that the recess ( A step for leaving silicon nitride in 50) is performed. Therefore, the processing effect of miniaturization of the memory functional body 11 can be obtained and a sufficient offset width is secured. In the etching step of the memory functional body 11, it is more preferable to use anisotropic etching because the miniaturization in both the height direction and the width direction can be simultaneously performed. Further, this etching is preferably performed under conditions in which the material constituting the memory functional body can be selectively etched and the materials of the gate electrode 3 and the semiconductor substrate 1 are hard to be etched. For example, a wet etch process using hot phosphoric acid may be used.

그러나, 반도체 기판(1) 또는 게이트 전극(3)과 동일한 재료를 메모리 기능체에 대해 사용하는 경우, 즉, 메모리 기능체가 폴리실리콘 또는 실리콘 도트를 가지고 반도체 기판이 실리콘으로 형성되거나 전극이 폴리실리콘으로 형성되는 일반적인 경우 등에 있어서, 이들 재료들 간의 충분한 선택비가 얻어질 수 없고, 예를 들어 에칭재(etchant)로서 사용되는 플루오르화수소(hydrogen fluoride)로 이방성에칭을 수행하면, 메모리 기능체의 폴리실리콘 또는 실리콘 도트가 에칭되지 않고 남게 된다. 이러한 경우, 플루오르화수소로 에칭하는 것이 가능하도록 산화를 더 수행하여 에칭 잔류물을 산화시켜 잔류물을 제거하는 것이 바람직하다.However, when the same material as the semiconductor substrate 1 or the gate electrode 3 is used for the memory function, that is, the memory function has polysilicon or silicon dots and the semiconductor substrate is formed of silicon or the electrode is made of polysilicon. In the general case of forming, etc., a sufficient selectivity between these materials cannot be obtained, for example, when anisotropic etching is performed with hydrogen fluoride used as an etchant, polysilicon or The silicon dot remains unetched. In this case, it is preferable to perform further oxidation to etch with hydrogen fluoride to oxidize the etching residue to remove the residue.

다음으로, 도 15b에 도시된 바와 같이, 퇴적유전체막(15)이 대체로 균일하게 형성된다. 퇴적유전체막으로서는, HTO(High Temperature Oxide) 등의 스텝 커버리지가 양호한 막 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)를 사용하는 막을 적절하게 사용할 수도 있다. HTO를 사용하는 경우, 막두께는 약 10㎚∼100㎚일 수도 있다.Next, as shown in Fig. 15B, the deposition dielectric film 15 is formed substantially uniformly. As the deposition dielectric film, a film having good step coverage such as HTO (High Temperature Oxide) or a film using CVD (Chemical Vapor Deposition) may be suitably used. In the case of using HTO, the film thickness may be about 10 nm to 100 nm.

다음으로, 도 15c에 도시된 바와 같이, 에칭백 공정을 이용함으로써 퇴적유전체막(15)이 에칭되어, 퇴적유전체막(15)의 일부를 형성하는 상기 제2유전체(32b)가 측벽으로서 형성된다. 퇴적유전체막(15)이 이방성 에칭되어, 제1유전체(32a), 전하유지부(31), 및 제2유전체(32b)를 각각 구성하는 메모리 기능체(11)가 게이트 스택(8)의 양측에 각각 측벽으로서 형성된다. 이 에칭은 퇴적유전체막(15)이 선택적으로 에칭될 수 있고 반도체 깊나(1)에 대한 에칭 선택비가 큰 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다.Next, as shown in Fig. 15C, the deposition dielectric film 15 is etched by using an etching back process, so that the second dielectric 32b forming a part of the deposition dielectric film 15 is formed as a sidewall. . The deposition dielectric film 15 is anisotropically etched so that the memory functional bodies 11 constituting the first dielectric 32a, the charge holding portion 31, and the second dielectric 32b are formed on both sides of the gate stack 8, respectively. Are formed as side walls, respectively. This etching is preferably performed under the condition that the deposition dielectric film 15 can be selectively etched and the etching selectivity to the semiconductor depth 1 is large.

또한, 상기 제11실시예에서도 설명했지만, 소스/드레인 확산영역(13)의 형성에 대한 불순물 주입도 전하유지부(31)의 형성 이전에 이루어질 수 있고, 본 실시예에도 적용가능하다. 그러나, 이 경우, 실리콘 질화물(17)에 대한 에칭공정은 불순물 주입의 단계 이후에 이루어진다.In addition, as described in the eleventh embodiment, impurity implantation for the formation of the source / drain diffusion region 13 can also be made before the formation of the charge holding portion 31, and is applicable to this embodiment as well. In this case, however, the etching process for the silicon nitride 17 is performed after the step of impurity implantation.

(제14실시예)(Example 14)

도 16a∼도 16d를 참조하여 본 발명의 제14실시예의 반도체 저장장치를 설명한다.16A to 16D, a semiconductor storage device of a fourteenth embodiment of the present invention will be described.

본 실시예의 반도체 저장소자는, 도 16d에 도시된 바와 같이, 상기 제13실시예의 반도체 저장소자의 구조와 대체로 동일하다. 그러나, 본 실시예는 전하유지부(31)가 오목부(50) 내부뿐만 아니라 게이트 전극(3)의 측면 전체를 따라 (제1유전체(32a)를 통해) 형성되는 것을 특징으로 한다. 전하유지부(31)는 게이트 전극(3)의 측면의 전체가 아니라 대부분을 덮도록 형성될 수도 있다.The semiconductor reservoir of this embodiment is substantially the same as the structure of the semiconductor reservoir of the thirteenth embodiment, as shown in Fig. 16D. However, the present embodiment is characterized in that the charge holding portion 31 is formed not only inside the recess 50 but also along the entire side surface of the gate electrode 3 (via the first dielectric 32a). The charge holding part 31 may be formed so as to cover most of the side of the gate electrode 3, not the whole.

본 구조에 있어서, 메모리 기능체(11)의 일부를 형성하고 전하를 유지하는 기능을 가지는 실리콘 질화물로 만들어지는 전하유지부(31)는 소산방지 유전체(32)(제1유전체(32a)와 제2유전체(32b)들 사이에 개재된다. 그러므로, 유지전하의 소산이 억제되고, 유지특성이 양호한 반도체 저장장치가 제공될 수 있다. 또한, 전하유지부(31)가 소산방지 유전체(제1유전체(32a)와 제2유전체(32b) 사이에 개재되는 구조를 제공함으로써, 기록 동작시에 게이트 전극과 다른 노드들에 주입된 전하의 소산이 억제되어, 전하유지 효율이 향상되고, 고속동작을 이룰 수 있다.In this structure, the charge holding portion 31 made of silicon nitride, which forms a part of the memory functional element 11 and has a function of holding charge, has a dissipation preventing dielectric 32 (first dielectric 32a and a first dielectric). It is interposed between the two dielectric materials 32b. Therefore, a semiconductor storage device can be provided in which dissipation of sustain charges is suppressed and the retention characteristics are good. By providing a structure interposed between 32a and the second dielectric 32b, dissipation of charge injected into the gate electrode and other nodes during the write operation is suppressed, thereby improving charge holding efficiency and achieving high speed operation. Can be.

본 반도체 저장장치에 대한 제조방법은 우선 상기 제11실시예에 기재된 도 12c까지의 제조방법일 수도 있다. 즉, 도 12c의 구조는 상기 제11실시예에 기재된 방법에 따라 형성된다.The manufacturing method for this semiconductor storage device may first be the manufacturing method up to FIG. 12C described in the eleventh embodiment. That is, the structure of Fig. 12C is formed in accordance with the method described in the eleventh embodiment.

그 후, 도 16a에 도시된 바와 같이, 산화물로 만들어진 제1유전체막(9)이 게이트 스택(8)과 반도체 기판(1)의 노출면을 따라 대체로 균일하게 형성된다. 이 경우에 산화물이 사용되는 이 제1유전체막(9)은 전자가 통과하는 유전체막이 되기 때문에, 내전압이 높고 누설전류가 적으며 신뢰성이 높은 막인 것이 바람직하다. 예를 들면, 열산화막, N2O산화막, NO산화막 등의 산화막을 게이트 절연체(2)의 재료로서 사용한다. 산화물의 두께는 1㎚∼20㎚인 것이 바람직하다. 또한, 이 유전체막(9)이 터널링 전류가 흐르도록 얇게 형성되면, 전하의 주입 또는 소거에 필요한 전압을 낮게 만들 수 있어서, 전력소비를 줄일 수 있다. 이러한 경우의 일반적인 막두께는 1㎚∼5㎚인 것이 바람직하다. 이 경우, 제1유전체막(9)의 형성에 의해, 전하를 저장하는 기능을 가지는 실리콘 질화물(17)이 유전체막을 통해 반도체 기판 및 게이트 전극과 접하기 때문에, 이 유전체막에 의해 유지전하의 누설이 억제될 수 있다. 따라서, 전하유지 특성이 양호하고 장기간 신뢰성이 높은 반도체 저장소자가 실현될 수 있다.Then, as shown in FIG. 16A, a first dielectric film 9 made of oxide is formed substantially uniformly along the exposed surface of the gate stack 8 and the semiconductor substrate 1. In this case, since the first dielectric film 9 in which the oxide is used is a dielectric film through which electrons pass, it is preferable that the first dielectric film 9 is a film having high withstand voltage, low leakage current, and high reliability. For example, an oxide film such as a thermal oxide film, an N 2 O oxide film, or an NO oxide film is used as the material of the gate insulator 2. It is preferable that the thickness of an oxide is 1 nm-20 nm. In addition, when the dielectric film 9 is formed thin so that the tunneling current flows, the voltage required for injecting or erasing charges can be made low, thereby reducing power consumption. It is preferable that the general film thickness in this case is 1 nm-5 nm. In this case, since the silicon nitride 17 having the function of storing charges is in contact with the semiconductor substrate and the gate electrode through the dielectric film by forming the first dielectric film 9, leakage of sustain charges is caused by the dielectric film. This can be suppressed. Therefore, a semiconductor reservoir with good charge holding characteristics and high reliability for a long time can be realized.

다음으로, 전하유지부의 재료로서 실리콘 질화물(17)이 오목부(50)가 매립되 도록 대체로 균일하게 퇴적된다. 이 경우 실리콘 질화물을 사용하지만, 실리콘 질화물 대신에, 전하를 유지 또는 유도할 수 있는 재료, 예를 들면, 전자 및 정공 등의 전하를 가지는 물질을 유지할 수 있는 산질화물 또는 전하 트랩을 가지는 산화물 등의 재료, 또는 분극 또는 다른 현상에 의해 메모리 기능체의 표면에 전하를 유도할 수 있는 강유전체 등의 재료, 또는 전하를 유지할 수 있는 폴리실리콘 또는 실리콘 도트와 같은 부동 물질이 산화막에 포함된 구조를 가지는 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 이들 재료를 사용하는 경우, 동일한 가공효과가 발생한다. 그러나, 도전막을 이용하는 경우, 게이트 전극의 양측(좌우측)의 전하유지부(31, 31)가 서로 단락되지 않도록 서로 차단시킬 필요가 있다.Next, as the material of the charge holding portion, silicon nitride 17 is deposited substantially uniformly so that the recess 50 is buried. In this case, silicon nitride is used, but instead of silicon nitride, a material capable of holding or inducing charge, such as an oxide having an oxynitride or an oxide having a charge trap, can hold a material having charge such as electrons and holes. Material, or a material such as a ferroelectric material capable of inducing charge on the surface of a memory functional body by polarization or other phenomenon, or a material having a structure in which an oxide film contains a floating material such as polysilicon or silicon dot capable of maintaining charge You can also use In addition, when using these materials, the same processing effect occurs. However, in the case of using the conductive film, it is necessary to block the charge holding portions 31 and 31 on both sides (left and right) of the gate electrode so as not to short-circuit each other.

이 경우, 실리콘 질화물(17)의 막두께는 예를 들면 약 2㎚∼100㎚일 수도 있다.In this case, the film thickness of the silicon nitride 17 may be, for example, about 2 nm to 100 nm.

다음으로, 소산방제 절연체의 적어도 일부를 형성하고 산화물로 만들어지는 도시되지 않은 제2절연막이 실리콘 질화물(17)의 노출면을 따라 대체로 균일하게 형성된다. 제2절연막으로서는, HTO 등의 스텝 커버리지가 양호한 막 또는 CVD를 이용하는 막을 적절하게 사용할 수도 있다. 산화물이 제2유전체막으로서 사용되는 경우, 막두께는 약 5㎚∼100㎚일 수도 있다. 또한, 제2유전체막은 열처리로 실리콘 질화물의 막표면처리에 의해 형성될 수도 있다.Next, a second insulating film, not shown, which forms at least a portion of the dissipation control insulator and is made of oxide is formed substantially uniformly along the exposed surface of the silicon nitride 17. As the second insulating film, a film having a good step coverage such as HTO or a film using CVD may be suitably used. When an oxide is used as the second dielectric film, the film thickness may be about 5 nm to 100 nm. The second dielectric film may also be formed by film surface treatment of silicon nitride by heat treatment.

다음으로, 제2유전체막을 이방성 에칭하여, 도 16b에 도시된 바와 같이 제1유전체막(9)과 실리콘 질화물(17)을 통해 게이트 스택(8)의 양측에 제2유전체(32b, 32b)를 형성한다. 이 에칭은 제2유전체막(9)이 선택적으로 에칭되고 실리콘 질화물 에 대한 에칭선택비가 큰 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다.Next, the second dielectric film is anisotropically etched to form second dielectrics 32b and 32b on both sides of the gate stack 8 through the first dielectric film 9 and the silicon nitride 17 as shown in FIG. 16B. Form. This etching is preferably performed under the condition that the second dielectric film 9 is selectively etched and the etching selectivity to silicon nitride is large.

다음으로, 도 16c에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 확산영역(13)의 형성을 위한 불순물 주입이 수행된다. 이 단계에서와 같이 실리콘 질화물(17)과 제1유전체막(9) 위에 불순물이 주입되는 경우, 반도체 기판 표면이 거칠어지는 것을 방지하기 위해 희생 산화막을 형성하는 것이 불필요하다. 그러므로, 공정이 간단해질 수 있고, 저렴한 반도체 저장장치가 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 16C, impurity implantation for forming the source / drain diffusion region 13 is performed. When impurities are implanted on the silicon nitride 17 and the first dielectric film 9 as in this step, it is unnecessary to form a sacrificial oxide film to prevent the surface of the semiconductor substrate from roughening. Therefore, the process can be simplified and an inexpensive semiconductor storage device can be formed.

또 다르게는, 소스/드레인 확산영역(13)을 형성하기 위한 이 불순물 주입은 메모리 기능체(11)의 형성 후에 수행될 수도 있다. 또한, 이 단계는, 메모리 기능체(11)의 형성중에, 즉, 실리콘 질화물(17)을 에칭함으로써 전하유지부(31)의 형성 이후에 제1유전체막(9) 위에서 이루어질 수도 있다.Alternatively, this impurity implantation for forming the source / drain diffusion region 13 may be performed after the formation of the memory functional body 11. This step may also be performed on the first dielectric film 9 during formation of the memory functional body 11, that is, after formation of the charge holding portion 31 by etching the silicon nitride 17.

다음으로, 도 16d에 도시된 바와 같이, 실리콘 질화물(17)은 제2유전체(32b)를 에칭 마스크로서 이용하여 등방성 또는 이방성으로 에칭되어, 실리콘 질화물로 만들어진 전하유지부(31)가 제1유전체막(9)를 통해 게이트 스택(8)의 양측에 형성된다. 이 경우, 실리콘 질화물(17)이 선택적으로 에칭되고 산화물로 만들어진 제1유전체막(9)과 제2유전체막(32b)에 대한 에칭 선택비가 큰 조건하에서 에칭이 수행되는 것이 바람직하다.Next, as shown in Fig. 16D, the silicon nitride 17 is etched isotropically or anisotropically using the second dielectric 32b as an etching mask, so that the charge holding portion 31 made of silicon nitride is made of the first dielectric. It is formed on both sides of the gate stack 8 through the film 9. In this case, it is preferable that the silicon nitride 17 is selectively etched and etching is performed under conditions in which the etching selectivity with respect to the first dielectric film 9 and the second dielectric film 32b made of oxide is large.

다음으로, 제1유전체막(9)이 이방성 에칭되어, 게이트 스택(8)의 측벽에 제1유전체(32a)가 형성된다. 이 경우, 제1유전체막(9)이 선택적으로 에칭되고 실리콘 질화물로 만들어진 전하유지부와 게이트 전극(3), 및 반도체 기판(1)에 대한 에칭 선택비가 큰 조건하에서 에칭이 수행되는 것이 바람직하다.Next, the first dielectric film 9 is anisotropically etched to form a first dielectric 32a on the sidewall of the gate stack 8. In this case, it is preferable that the first dielectric film 9 is selectively etched and etching is performed under conditions in which the etching holding ratio with respect to the charge holding portion made of silicon nitride and the gate electrode 3 and the semiconductor substrate 1 is large. .

이제, 제1유전체(32a), 게이트 전극(3), 및 반도체 기판(1)으로 각각 구성된 메모리 기능체(11)가 형성된다.Now, a memory functional body 11 each composed of the first dielectric 32a, the gate electrode 3, and the semiconductor substrate 1 is formed.

그러나, 제1유전체(32a)와 제2유전체(32b)가 모두 산화물 등의 동일한 재료로 만들어지는 경우 에칭 선택비가 얻어질 수 없는 경우가 있다. 그러므로, 이러한 경우에는, 제1유전체막의 에칭시에 제2유전체(32b)의 에칭량을 고려하여 필요에 따라 제2유전체(32b)의 형성시의 에칭량을 감소시킬 필요가 있다.However, in some cases, when both the first dielectric material 32a and the second dielectric material 32b are made of the same material as an oxide, an etching selectivity may not be obtained. Therefore, in such a case, it is necessary to reduce the etching amount at the time of forming the second dielectric 32b in consideration of the etching amount of the second dielectric 32b at the time of etching the first dielectric film.

또한, 실리콘 질화물로 만들어진 전하유지부(31)도 그 상부에서 다소 에칭되는 경향이 있다. 그러나, 이는 특히 전하유지부의 소형화를 유발하기 때문에 문제가 안되고, 반대로 제13실시예에 기재된 전하유지부의 소형화의 가공효과가 발생될 수 있다.In addition, the charge holding portion 31 made of silicon nitride also tends to be somewhat etched thereon. However, this does not cause a problem, especially since it causes the miniaturization of the charge holding section, and conversely, the processing effect of the miniaturization of the charge holding section described in the thirteenth embodiment can occur.

또한, 소스/드레인 확산영역(13)을 형성하는 불순물 주입이 도 16c과 관련하여 설명된 제1유전체막(9)과 실리콘 질화물(17) 위에서 수행되고, 제1유전체막(9) 위에서 주입이 이루어지고, 메모리 기능체의 형성 후에 주입이 이루어지는 어떠한 경우에 있어서도, 그 후에 소망의 열처리를 추가함으로써 소스/드레인 확산영역(13)이 형성될 수 있다.Also, impurity implantation forming the source / drain diffusion region 13 is performed on the first dielectric film 9 and silicon nitride 17 described with reference to FIG. 16C, and implantation on the first dielectric film 9 is performed. In any case where the injection is made after the formation of the memory functional body, the source / drain diffusion region 13 can be formed by adding a desired heat treatment thereafter.

또한, 도 16b의 구조에서부터 도 16d의 구조로의 공정은 하나의 단계에서 수행되어도 좋다(소스/드레인 확산영역의 형성 단계는 고려하지 않음). 즉, 제1유전막(9), 제2유전막 및 실리콘 질화물(17)을 모두 에칭할 수 있고, 게이트 전극(3)의 재료 및 반도체 기판(1)의 재료에 대한 에칭 선택비가 큰 조건을 이용하여 이방성 에칭을 수행함으로써, 원래 세 단계를 필요로 하는 공정을 하나의 단계에서 수행하 는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 공정 단계의 개수를 감소시킬 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다. In addition, the process from the structure of FIG. 16B to the structure of FIG. 16D may be performed in one step (step of forming a source / drain diffusion region is not considered). That is, all of the first dielectric film 9, the second dielectric film, and the silicon nitride 17 can be etched, and the etching selectivity with respect to the material of the gate electrode 3 and the material of the semiconductor substrate 1 is large using the conditions. By performing anisotropic etching, it becomes possible to perform a process which originally required three steps in one step. Therefore, the number of process steps can be reduced and manufacturing costs can be reduced.

이제, 상기 단계를 통해, 메모리 기능체(11)가 형성되었다. 이들 메모리 기능체(11)를 이용하는 반도체 저장장치는 다음의 작동효과를 가진다.Now, through this step, the memory functional body 11 is formed. The semiconductor storage device using these memory functional bodies 11 has the following operation effects.

메모리 기능체(11)의 전하유지부(31)에 전하가 유지되면, 채널형성영역의 일부가 전하에 의해 강하게 영향을 받아, 드레인 전류값이 변화된다. 그리하여, 드레이 전류값의 변화에 따른 전하의 유무를 구별하는 반도체 저장장치가 형성된다.When charge is held in the charge holding portion 31 of the memory functional body 11, part of the channel forming region is strongly influenced by the charge, and the drain current value changes. Thus, a semiconductor storage device is formed which distinguishes the presence or absence of electric charges according to the change of the dray current value.

또한, 게이트 절연체(2)와 메모리 기능체(11)는 서로 떨어져 배치되어 있기 때문에, 다른 종류의 스케일링이 행해질 수 있다. 그리하여, 단채널 효과를 억제하여 메모리 효과가 양호한 반도체 저장장치가 제공될 수 있다.In addition, since the gate insulator 2 and the memory functional body 11 are disposed apart from each other, different kinds of scaling may be performed. Thus, a semiconductor storage device having a good memory effect by suppressing the short channel effect can be provided.

또한, 메모리 기능체(11)의 전하유지부(31)(실리콘 질화물로 이루어짐)가 유전막을 통해 반도체 기판(1) 및 게이트 전극(3)과 접하고 있기 때문에, 이 유전막에 의해 유지된 전하의 누설이 억제될 수 있다. 이 결과, 전하유지특성이 양호하고 장기간 신뢰성이 높은 반도체 저장장치가 형성된다. In addition, since the charge holding part 31 (made of silicon nitride) of the memory functional body 11 is in contact with the semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3 through the dielectric film, the leakage of the charge held by the dielectric film This can be suppressed. As a result, a semiconductor storage device having good charge holding characteristics and high reliability for a long time is formed.

또한, 전기전도체 또는 반도체가 메모리 기능체의 재료로서 사용되는 경우, 게이트 전극에 포지티브 전압이 인가될 때, 메모리 기능체 내에 분극이 발생하여, 게이트 전극 측벽부 부근에 전자가 유도되므로, 채널형성영역 부근의 전자가 감소된다. 이 결과, 기판 또는 소스/드레인 확산영역으로부터의 전자 주입이 가속화될 수 있으므로, 기록속도가 빠르고 신뢰성이 높은 반도체 저장장치를 형성할 수 있다. In addition, when an electric conductor or a semiconductor is used as the material of the memory functional body, when a positive voltage is applied to the gate electrode, polarization occurs in the memory functional body, and electrons are induced near the gate electrode sidewall portion, thereby forming a channel forming region. The electrons in the vicinity are reduced. As a result, electron injection from the substrate or the source / drain diffusion region can be accelerated, so that a semiconductor storage device having a high writing speed and high reliability can be formed.

(제15실시예)(Example 15)

본 실시예의 반도체 메모리 장치는 메모리 기능체(161, 162)이 각각 전하를 유지할 수 있는 영역(전하를 저장하는 영역으로서, 전하를 유지하는 기능을 가지는 막이어도 좋다)과 전하가 이탈하는 것을 어렵게 하는 영역(전하가 이탈하는 것을 어렵게 하는 기능을 가지는 막이어도 좋다)을 포함하고 있다. 예를 들면, 상기 장치는 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이 ONO 구조를 가진다. 더욱 구체적으로는, 실리콘 산화막(141)과 실리콘 산화막(143) 사이에 실리콘 질화막(142)이 끼워져 메모리 기능체(161, 162)을 구성한다. 여기서, 실리콘 질화막(142)은 전하를 유지하는 기능을 나타낸다. 또한, 실리콘 산화막(141, 143)은 실리콘 질화막(142)에 저장된 전하의 이탈을 어렵게 하는 기능을 가지는 막의 역할을 나타낸다.The semiconductor memory device of this embodiment makes it difficult for the memory functional bodies 161 and 162 to retain charges (which may be a film storing charges, which may be a film having a function of retaining charges), and to prevent charges from escaping. An area (which may be a film having a function of making it difficult for charges to escape) is included. For example, the device has an ONO structure as shown in FIGS. 17A and 17B. More specifically, the silicon nitride film 142 is sandwiched between the silicon oxide film 141 and the silicon oxide film 143 to form the memory functional bodies 161 and 162. Here, the silicon nitride film 142 exhibits a function of holding charge. In addition, the silicon oxide films 141 and 143 represent a role of a film having a function of making it difficult to release charges stored in the silicon nitride film 142.

또한, 메모리 기능체(161, 162)에 있어서의 전하를 유지할 수 있는 영역[실리콘 질화막(142)]은 소스/드레인 확산영역(112, 113)과 각각 중첩하고 있다. 여기서, 중첩한다는 것은, 전하를 유지할 수 있는 영역[실리콘 질화막(142)] 중 적어도 일부가 대응하는 소스/드레인 확산영역(112, 113) 중 적어도 일부의 위에 존재한다는 것을 의미한다. 또한, 참조부호 111은 반도체 기판, 참조부호 114는 게이트 절연체, 참조부호 117은 게이트 전극, 참조부호 171은 [게이트 전극(117)과 확산영역(112, 113) 사이의] 각 오프셋 영역이다. 도시하지 않았지만, 게이트 절연체(114) 아래에서 반도체 기판(111)의 최표면부는 채널형성영역이 된다.Further, regions in which the charges in the memory functional bodies 161 and 162 can be retained (silicon nitride film 142) overlap the source / drain diffusion regions 112 and 113, respectively. Here, overlapping means that at least some of the regions capable of holding charge (silicon nitride film 142) are present on at least some of the corresponding source / drain diffusion regions 112 and 113. Reference numeral 111 denotes a semiconductor substrate, reference numeral 114 denotes a gate insulator, reference numeral 117 denotes a gate electrode, and reference numeral 171 denotes an offset region (between the gate electrode 117 and the diffusion regions 112 and 113). Although not shown, the outermost surface portion of the semiconductor substrate 111 under the gate insulator 114 becomes a channel formation region.

메모리 기능체(161, 162)에 있어서의 전하를 유지할 수 있는 영역(142)이 소스/드레인 확산영역(112, 113)과 각각 중첩한다는 사실에 의거한 이점에 대해 설명 한다. An advantage based on the fact that the charge retaining regions 142 in the memory functional bodies 161 and 162 overlap with the source / drain diffusion regions 112 and 113 respectively will be described.

도 18a 및 도 18b는 도 17a 및 도 17b에 있어서의 우측의 메모리 기능체(162)과 그 주변부의 확대도이다. W1은 게이트 전극(117)과 확산영역(113)의 오프셋량을 나타낸다. 또한, W2는 게이트 전극(117)의 단면에서 바라 본 채널 길이방향의 메모리 기능체(162)의 폭을 나타낸다. 메모리 기능체(162)에 있어서, 게이트(117)로부터 먼 실리콘 질화막(142)의 단부가 게이트 전극(117)으로부터 먼 메모리 기능체(162)의 단부와 일치하기 때문에, 메모리 기능체(162)의 폭을 W2로서 정의한다. 메모리 기능체(162)과 확산영역(113)의 중첩량은 W2-W1으로 표현된다. 특히 중요한 것은 메모리 기능체(162)에 있어서, 실리콘 질화막(142)이 확산영역(113)과 중첩한다는 것, 즉, W2>W1의 관계를 만족한다는 것이다.18A and 18B are enlarged views of the memory functional body 162 and its peripheral portion on the right side in Figs. 17A and 17B. W1 represents an offset amount between the gate electrode 117 and the diffusion region 113. W2 represents the width of the memory functional element 162 in the channel longitudinal direction as seen from the cross section of the gate electrode 117. In the memory functional body 162, since the end of the silicon nitride film 142 far from the gate 117 coincides with the end of the memory functional body 162 far from the gate electrode 117, The width is defined as W2. The overlapping amount of the memory functional body 162 and the diffusion region 113 is represented by W2-W1. Especially important is that in the memory functional body 162, the silicon nitride film 142 overlaps with the diffusion region 113, that is, satisfies the relationship of W2 &gt; W1.

그런데, 도 19a 및 도 19b에 도시된 바와 같이, 메모리 기능체(162a)에 있어서, 게이트 전극(117a)으로부터 먼 실리콘 질화막(142a)의 단부가 게이트 전극(117a)으로부터 먼 측의 메모리 기능체(162a)의 단부와 일치하지 않는 경우, 폭 W2를 게이트 전극의 단부로부터 게이트 전극(117a)에서 먼 실리콘 질화막(142a)의 단부까지로 정의하여도 좋다.By the way, as shown in FIGS. 19A and 19B, in the memory functional body 162a, the end of the silicon nitride film 142a far from the gate electrode 117a is far from the gate electrode 117a. If it does not coincide with the end of 162a, the width W2 may be defined from the end of the gate electrode to the end of the silicon nitride film 142a far from the gate electrode 117a.

도 18a 및 도 18b에 나타낸 구조에 있어서의 소거상태(정공이 저장되어 있음)의 드레인 전류로서, 실리콘 질화막(142)과 확산영역(113)이 중첩하는 구성에서는 충분한 전류값이 얻어진다. 그러나, 실리콘 질화막(142)과 확산영역(113)이 중첩하지 않는 구성에서는 실리콘 질화막(142)과 확산영역(113)의 거리에 따라 드레인 전류가 갑자기 감소하며, 약 30㎚의 거리에서 3오더(order) 정도 감소한다. As a drain current in the erased state (holes are stored) in the structures shown in Figs. 18A and 18B, a sufficient current value is obtained in the configuration in which the silicon nitride film 142 and the diffusion region 113 overlap each other. However, in the configuration in which the silicon nitride film 142 and the diffusion region 113 do not overlap, the drain current abruptly decreases according to the distance between the silicon nitride film 142 and the diffusion region 113, and 3 orders (at a distance of about 30 nm). order) decreases.

드레인 전류값은 판독동작의 속도에 거의 비례하기 때문에, 실리콘 질화막(142)과 확산영역(113)의 거리가 멀어짐에 따라 메모리의 성능은 급속하게 열화한다. 한편, 실리콘 질화막(142)과 확산영역(113)이 중첩하는 범위에서는, 드레인 전류의 감소는 완화된다. 따라서, 전하를 유지하는 기능을 가지는 막인 실리콘 질화막(142)의 적어도 일부와 소스/드레인 영역이 중첩하는 것이 바람직하다.Since the drain current value is almost proportional to the speed of the read operation, the memory performance deteriorates rapidly as the distance between the silicon nitride film 142 and the diffusion region 113 increases. On the other hand, in the range where the silicon nitride film 142 and the diffusion region 113 overlap, the decrease of the drain current is alleviated. Therefore, it is preferable that at least a portion of the silicon nitride film 142 and the source / drain regions overlap with each other.

상기 결과를 고려하면, 폭 W2를 100㎚에 고정하고, 폭 W1을 설계값으로서 60㎚ 및 100㎚에 설정하여 메모리 셀 어레이를 제작했다. 폭 W1이 60㎚인 경우, 실리콘 질화막(142)과 대응하는 소스/드레인 확산영역(112, 113)은 설계값으로서 40nm 중첩하고, 폭 W1이 100㎚인 경우, 설계값으로서 중첩하지 않는다. 메모리 셀 어레이의 판독시간 측정한 결과, 편차를 고려한 최악의 경우에서 비교하여, 폭 W1을 설계값으로서 60㎚로 설정한 경우가 판독 액세스 시간이 100배 고속이었다. 실용상, 판독 액세스 시간은 1비트당 100나노초 이하인 것이 바람직하지만, W1=W2인 조건하에서는 이러한 요구를 도저히 달성할 수 없다는 것이 알려져 있다. 또한, 제조 편차까지 고려하면, W2-W1>10㎚인 것이 보다 바람직하다는 것이 판명되었다.In view of the above results, the memory cell array was fabricated by fixing the width W2 to 100 nm and setting the width W1 to 60 nm and 100 nm as design values. When the width W1 is 60 nm, the silicon nitride film 142 and the corresponding source / drain diffusion regions 112 and 113 overlap 40 nm as the design value, and when the width W1 is 100 nm, it does not overlap as the design value. As a result of measuring the read time of the memory cell array, the read access time was 100 times faster when the width W1 was set to 60 nm as the design value, compared with the worst case considering the deviation. In practice, it is known that the read access time is preferably 100 nanoseconds or less per bit, but it is known that such a requirement cannot be achieved under the condition of W1 = W2. In addition, in consideration of manufacturing variation, it was found that W2-W1> 10 nm is more preferable.

메모리 기능체(161)[영역(181)]에 저장된 정보의 판독시, 소스/드레인 확산영역(112)을 소스 전극으로 사용하고, 확산영역(113)을 드레인 영역으로 사용하여, 드레인 영역(113)에 가까운 채널형성영역 측상에 핀치오프점(pinch-off point)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 2개의 메모리 기능체 중 한쪽에 저장된 정보를 판독할 때, 핀치오프점을 채널형성영역의 다른 쪽 메모리 기능체에 가까운 영역에 형성시키는 것이 바람직하다. 그리하여, 메모리 기능체(162)의 저장상황에 관계없이, 메모리 기능체(161)의 저장된 정보를 고감도로 검출할 수 있고, 이는 2비트 동작을 실현하는데 중요한 요인이 된다. When reading information stored in the memory functional body 161 (region 181), the drain region 113 is used by using the source / drain diffusion region 112 as the source electrode and the diffusion region 113 as the drain region. It is preferable to form a pinch-off point on the side of the channel formation region close to the?). That is, when reading the information stored in one of the two memory functional bodies, it is preferable to form the pinch-off point in the region close to the other memory functional body of the channel forming region. Thus, regardless of the storage situation of the memory functional body 162, the stored information of the memory functional body 161 can be detected with high sensitivity, which is an important factor in realizing the 2-bit operation.

한편, 2개의 메모리 기능체 중 한쪽에만 정보를 저장하는 경우 또는 2개의 메모리 기능체를 동일 저장상태로 하여 메모리를 사용하는 경우, 판독모드시에 핀치오프점을 항상 형성할 필요는 없다.On the other hand, when information is stored in only one of the two memory functional bodies or when the memory is used with the two memory functional bodies in the same storage state, it is not necessary to always form a pinch-off point in the read mode.

또한, 도 17a 및 도 17b에는 도시되어 있지 않지만, 반도체 기판(111)의 표면에 웰영역(N채널 소자의 경우는 P형 웰)을 형성하는 것이 바람직하다. 웰영역을 형성함으로써, 채널형성영역의 불순물 농도를 메모리 동작(재기록 동작 및 판독동작)에 최적화하면서, 그외의 전기특성(내전압, 접합용량, 단채널 효과)을 제어한다. Although not shown in Figs. 17A and 17B, it is preferable to form a well region (P type well in the case of an N-channel element) on the surface of the semiconductor substrate 111. By forming the well region, the impurity concentration of the channel forming region is optimized for memory operations (rewrite operation and read operation) while controlling other electrical characteristics (withstand voltage, junction capacitance, short channel effect).

메모리의 유지특성을 향상시키는 관점에서, 각 메모리 기능체는 전하를 기능적으로 유지할 수 있는 전하유지부와 절연막을 포함하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 전하유지부로서 전하를 트랩하는 준위를 가지는 실리콘 질화막(142)을 사용하며, 절연막으로서 전하유지부에 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 하는 실리콘 산화막(141, 143)을 사용하고 있다. 메모리 기능체가 전하유지부와 절연막을 포함하기 때문에, 전하의 소산을 방지함으로써 유지특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 메모리 기능체가 전하유지부만으로 구성되는 경우에 비해 전하유지부의 체적을 적절히 작게 할 수 있다. 전하유지부의 체적을 적절히 작게 함으로써, 전하유지부 내에서의 전하의 이동을 제한하고, 저장유지상태에서 전하이동에 의한 어떠한 특성변화가 일어나는 것을 억제할 수 있다.From the viewpoint of improving the retention characteristics of the memory, each memory functional body preferably includes a charge holding portion and an insulating film capable of functionally retaining charge. In this embodiment, a silicon nitride film 142 having a level trapping charge is used as the charge holding portion, and silicon oxide films 141 and 143 which function to prevent dissipation of charge stored in the charge holding portion are used as the insulating film. Doing. Since the memory functional body includes the charge holding portion and the insulating film, the retention characteristics can be improved by preventing the dissipation of the charges. In addition, the volume of the charge holding portion can be appropriately reduced as compared with the case where the memory functional body is composed of only the charge holding portion. By appropriately reducing the volume of the charge holding portion, it is possible to restrict the movement of charges in the charge holding portion and to suppress any characteristic change due to charge movement in the storage holding state.

또한, 각 메모리 기능체는, 게이트 절연체의 표면과 거의 평행하게 배치된 전하유지부를 포함하는 것, 즉, 메모리 기능체에 있어서의 전하유지부의 상면이 게이트 절연체의 상면으로부터 같은 거리에 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같이, 메모리 기능체(162)의 전하유지부(142a)가 게이트 절연체(114)의 표면과 거의 평행한 면을 가진다. 환언하면, 전하유지부(142a)는 게이트 절연체(114)의 표면에 대응하는 레벨로부터 균일한 높이로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, each memory functional body includes a charge holding portion disposed substantially parallel to the surface of the gate insulator, that is, the upper surface of the charge holding portion in the memory functional body is preferably disposed at the same distance from the top surface of the gate insulator. Do. Specifically, as shown in FIGS. 20A and 20B, the charge holding portion 142a of the memory functional element 162 has a surface substantially parallel to the surface of the gate insulator 114. In other words, the charge holding part 142a is preferably formed at a uniform height from a level corresponding to the surface of the gate insulator 114.

메모리 기능체(162)에 게이트 절연체(114)의 표면과 거의 평행한 전하유지부(142a)가 존재하기 때문에, 전하유지부(142a)에 저장된 전하량에 따라서 오프셋 영역(171)에서의 반전층의 형성의 용이함을 효과적으로 제어할 수 있고, 더 나아가서는, 메모리 효과를 증대시킬 수 있다. 또한, 전하유지부(142a)가 게이트 절연체(114)의 표면과 거의 평행하기 때문에, 오프셋량(W1)이 분산되더라도 메모리 효과의 변화를 비교적 작게 유지할 수 있으므로, 메모리 효과의 분산을 억제할 수 있다. 또한, 전하유지부(142a)의 상방으로의 전하의 이동이 억제되고, 저장유지상태에서 전하이동에 의한 어떠한 특성변화가 일어나는 것을 억제할 수 있다.Since the charge holding portion 142a is substantially parallel to the surface of the gate insulator 114 in the memory functional element 162, the inversion layer in the offset region 171 depends on the amount of charge stored in the charge holding portion 142a. The ease of formation can be effectively controlled, and furthermore, the memory effect can be increased. In addition, since the charge holding part 142a is substantially parallel to the surface of the gate insulator 114, even if the offset amount W1 is dispersed, the change in the memory effect can be kept relatively small, and thus dispersion of the memory effect can be suppressed. . In addition, movement of charges above the charge holding portion 142a can be suppressed, and any change in characteristics due to charge movement in the storage holding state can be suppressed.

또한, 메모리 기능체(162)는 게이트 절연체(114)의 표면과 거의 평행한 전하유지부(142a)와 채널형성영역(또는 웰 영역)을 격리시키는 절연막[예를 들면, 오프셋 영역(171)상에 놓여진 실리콘 산화막(141) 부분]을 포함하는 것이 바람직하다. 이 절연막에 의해, 전하유지부(142a)에 저장된 전하의 소산이 억제되고, 또한, 유지특성이 더욱 양호한 반도체 메모리 장치를 얻을 수 있다.In addition, the memory functional element 162 is formed on an insulating film (eg, an offset region 171) that isolates the charge holding portion 142a substantially parallel to the surface of the gate insulator 114 and the channel forming region (or the well region). Part of the silicon oxide film 141 placed on the substrate. By this insulating film, dissipation of the charge stored in the charge holding unit 142a can be suppressed, and a semiconductor memory device having better retention characteristics can be obtained.

또한, 전하유지부(142a)의 막두께를 제어하고, 또한 전하유지부(142a) 아래의 절연막[오프셋 영역(171)상에 놓여진 실리콘 산화막(144) 부분]의 막두께를 일정하게 제어함으로써, 반도체 기판(111)의 표면으로부터 전하유지부(142a)에 저장된 전하까지의 거리를 거의 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 반도체 기판 표면으로부터 전하유지부(142a)에 저장된 전하까지의 거리를, 전하유지부(142a) 아래의 절연막의 최소 막두께값과, 전하유지부(142a) 아래의 절연막의 최대 막두께값과 전하유지부(142a)의 최대 막두께값의 합의 사이에서 제어할 수 있다. 그리하여, 전하유지부(142a)에 저장된 전하에 의해 발생되는 전기력선의 밀도를 대체로 제어하는 것이 가능해지고, 메모리 소자의 메모리 효과의 강도의 편차를 매우 작게 하는 것이 가능해진다.Further, by controlling the film thickness of the charge holding unit 142a and by controlling the film thickness of the insulating film (part of the silicon oxide film 144 placed on the offset region 171) under the charge holding unit 142a constant, The distance from the surface of the semiconductor substrate 111 to the charge stored in the charge holding portion 142a can be maintained substantially constant. That is, the distance from the surface of the semiconductor substrate to the charge stored in the charge holding portion 142a is determined by the minimum film thickness value of the insulating film under the charge holding portion 142a and the maximum film thickness value of the insulating film under the charge holding portion 142a. And the sum of the maximum film thickness values of the charge holding unit 142a. Thus, it becomes possible to generally control the density of the electric line of force generated by the charge stored in the charge holding section 142a, and to make the variation in the intensity of the memory effect of the memory element very small.

(제16실시예)(Example 16)

이 실시예에 있어서, 도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이, 메모리 기능체(162)의 전하유지부(142)가 거의 균일한 막두께를 가지며, 게이트 절연체(114)의 표면과 거의 평행하게 배치되고[화살표(181)로 나타냄], 또한 게이트 전극(117)의 측면과 거의 평행하게 배치된[화살표(182)로 나타냄] 구성을 가지고 있다.In this embodiment, as shown in FIGS. 21A and 21B, the charge holding portion 142 of the memory functional element 162 has a substantially uniform film thickness, and is substantially parallel to the surface of the gate insulator 114. It is arranged (indicated by arrow 181) and has a configuration (indicated by arrow 182) that is disposed substantially parallel to the side surface of the gate electrode 117.

게이트 전극(117)에 포지티브 전압이 인가될 경우, 메모리 기능체(162)에 있어서의 전기력선, 즉, 전계는 화살표(183)로 나타낸 바와 같이 실리콘 질화막(142)을 [화살표(182)와 화살표(181)로 나타내진 부분] 2회 통과한다. 또한, 게이트 전극(117)에 네거티브 전압이 인가될 때, 전기력선의 방향은 반대가 된다. 여기서, 실리콘 질화박(142)의 비유전율은 약 6이고, 실리콘 산화막(141, 143)의 비유전율은 약 4이다. 따라서, 화살표(181)로 표시되는 전하유지부만이 존재하는 경우보다, 전기력선[화살표(183)]의 방향에서의 메모리 기능체(162)의 유효 비유전율이 커지고, 전기력선의 양단 간의 전위차를 보다 작게 할 수 있다. 즉, 게이트 전극(117)에 인가된 전압의 큰 부분은 오프셋 영역(171)에서의 전계를 강하게 하기 위해 사용된다.When a positive voltage is applied to the gate electrode 117, the electric line of force in the memory functional element 162, i.e., the electric field, moves the silicon nitride film 142 as shown by arrow 183 (arrow 182 and arrow ( Section 181) twice. In addition, when a negative voltage is applied to the gate electrode 117, the direction of the electric line of force is reversed. Here, the dielectric constant of the silicon nitride foil 142 is about 6, and the dielectric constant of the silicon oxide films 141 and 143 is about 4. Therefore, the effective relative dielectric constant of the memory functional body 162 in the direction of the electric force line (arrow 183) becomes larger than the case where only the charge holding portion indicated by the arrow 181 exists, and the potential difference between both ends of the electric force line is increased. It can be made small. That is, a large part of the voltage applied to the gate electrode 117 is used to strengthen the electric field in the offset region 171.

재기록동작시에 실리콘 질화막(142)에 전하가 주입되는 이유는, 발생된 전하가 오프셋 영역(171)에서의 전계에 의해 끌어당겨지기 때문이다. 따라서, 화살표(182)로 표시되는 전하유지부를 포함함으로써, 재기록 동작시에 메모리 기능체(162)에 주입되는 전하가 증가하고, 재기록 속도가 빨라진다.The charge is injected into the silicon nitride film 142 during the rewrite operation because the generated charge is attracted by the electric field in the offset region 171. Therefore, by including the charge holding portion indicated by the arrow 182, the charge injected into the memory functional body 162 during the rewriting operation increases, and the rewriting speed is increased.

그런데, 실리콘 산화막(143) 부분도 실리콘 질화막으로 대체한 경우, 즉, 전하유지부가 게이트 절연체(114)의 표면에 대응하는 레벨에 대해 균일하지 않은 경우, 실리콘 질화막의 상방으로의 전하의 이동이 현저하게 되어, 유지특성이 악화된다.By the way, when the silicon oxide film 143 portion is also replaced by the silicon nitride film, that is, when the charge holding portion is not uniform with respect to the level corresponding to the surface of the gate insulator 114, the movement of charge upward of the silicon nitride film is remarkable. As a result, the retention characteristics deteriorate.

전하유지부는 실리콘 질화막 대신에 산화하프늄 등의 비유전율이 매우 큰 고유전체에 의해 형성되는 것이 동일한 이유로 인해 보다 바람직하다.It is more preferable for the same reason that the charge holding portion is formed of a high dielectric constant having a very high dielectric constant such as hafnium oxide instead of the silicon nitride film.

또한, 메모리 기능체는 게이트 절연체의 표면과 거의 평행한 전하유지부와 채널형성영역(또는 웰 영역)을 격리시키는 절연막[오프셋 영역(171)상에 놓여진 실리콘 산화막(141) 부분]을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 절연막에 의해, 전하유지부에 저장된 전하의 소산이 억제되고, 또한, 유지특성을 더욱 향상시킬 수 있 다. The memory functional element further includes an insulating film (part of the silicon oxide film 141 placed on the offset region 171) that isolates the charge holding portion substantially parallel to the surface of the gate insulator and the channel forming region (or well region). It is preferable. By this insulating film, dissipation of the charge stored in the charge holding portion can be suppressed, and the retention characteristics can be further improved.

또한, 메모리 기능체는 게이트 전극과 게이트 전극의 측면과 거의 평행하게 연장되는 전하유지부를 격리시키는 절연막[게이트 전극(117)에 접해있는 실리콘 산화막(141) 부분]을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 절연막에 의해, 게이트 전극으로부터 전하유지부로의 전하 주입으로 인해 전기적 특성이 변화하는 것을 방지하고, 반도체 메모리 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Further, the memory functional body preferably further includes an insulating film (part of the silicon oxide film 141 in contact with the gate electrode 117) that isolates the gate holding portion and the charge holding portion extending substantially in parallel with the side surface of the gate electrode. This insulating film can prevent the electrical characteristics from changing due to charge injection from the gate electrode to the charge holding portion, and improve the reliability of the semiconductor memory device.

또한, 전하유지부(142) 아래의 절연막[오프셋 영역(171)상에 놓여진 실리콘 산화막(141) 부분]의 막두께를 일정하게 제어하는 것, 또한, 게이트 전극의 측벽상에 배치하는 절연막[게이트 전극(117)에 접해있는 실리콘 산화막(141) 부분]의 막두께를 일정하게 제어하는 것이 바람직하다. 그리하여, 전하유지부(142)에 저장된 전하의 누설을 방지할 수 있다.In addition, the film thickness of the insulating film (part of the silicon oxide film 141 placed on the offset region 171) under the charge holding portion 142 is controlled to be constant, and the insulating film (gate is disposed on the sidewall of the gate electrode). It is preferable to constantly control the film thickness of the portion of the silicon oxide film 141 in contact with the electrode 117. Thus, leakage of the charge stored in the charge holding unit 142 can be prevented.

본 발명의 관점에 따르면, 게이트 절연체의 적어도 일부 및 메모리 기능체의 적어도 일부는 각각 산화막으로 이루어져도 좋으며, 게이트 절연체는 메모리 기능체에 대향하는 게이트 전극의 측벽으로부터 메모리 기능체 아래에 위치하는 기판의 표면으로 메모리 기능체를 통해 연장되는 경로의 등가산화막 두께보다 얇은 등가산화막 두께를 가지고 있어도 좋다. 여기서, "산화막 등가 두께"란 절연막의 두께를 절연막의 유전율에 대한 산화막의 유전율의 비율로 곱함으로써 얻어지는 것이다. 절연막이 일부 유전층으로 구성되고, 상기 층 중 하나가 산화막으로 이루어지지 않을 때, 질화막층의 등가 두께를 고려하여 산화막 등가 두께를 결정한다. According to an aspect of the present invention, at least a portion of the gate insulator and at least a portion of the memory functional body may each be made of an oxide film, the gate insulator of the substrate located below the memory functional body from the sidewall of the gate electrode opposite the memory functional body. It may have an equivalent oxide film thickness that is thinner than the equivalent oxide film thickness of a path extending through the memory functional body to the surface. Here, the "oxide equivalent thickness" is obtained by multiplying the thickness of the insulating film by the ratio of the dielectric constant of the oxide film to the dielectric constant of the insulating film. When the insulating film is composed of some dielectric layers and one of the layers is not made of an oxide film, the oxide film equivalent thickness is determined in consideration of the equivalent thickness of the nitride film layer.

상기에 설명한 구조는, 게이트 전극과 그 게이트 전극 아래의 기판 사이에 전압이 인가될 때, 게이트 절연체를 통해 게이트 전극으로부터 기판으로 연장되는 경로에서의 전계 강도가, 메모리 기능체에 대향하는 게이트 전극의 측벽으로부터 메모리 기능체의 아래에 위치하는 기판의 표면으로 메모리 기능체를 통해 연장되는 경로에서의 전계 강도 보다 작다는 것을 의미한다. 즉, 도 21a 및 도 21b에 나타낸 구조의 경우, 게이트 절연체(114)은 실리콘 질화막(142)에 대향하는 게이트 전극(117)의 측벽으로부터 반도체 기판(11)의 표면으로 연장되는 화살표(183)로 나타낸 경로의 등가산화막 두께보다 얇은 등가산화막 두께를 가지고 있어도 좋다. 상기 경로는 실리콘 산화막(141), 실리콘 질화막(142) 및 실리콘 산화막(141)을 통해, 또는 실리콘 산화막(141), 실리콘 질화막(142), 실리콘 산화막(143), 실리콘 질화막(142) 및 실리콘 산화막(141)을 통해 연장된다. The above-described structure has a structure in which the electric field strength in the path extending from the gate electrode to the substrate through the gate insulator when the voltage is applied between the gate electrode and the substrate under the gate electrode is opposite to that of the memory functional body. It means less than the electric field strength in the path extending through the memory function from the sidewall to the surface of the substrate located below the memory function. That is, in the case of the structure shown in FIGS. 21A and 21B, the gate insulator 114 is moved by an arrow 183 extending from the sidewall of the gate electrode 117 opposite the silicon nitride film 142 to the surface of the semiconductor substrate 11. It may have an equivalent oxide film thickness thinner than the equivalent oxide film thickness of the path shown. The path may be through the silicon oxide film 141, the silicon nitride film 142 and the silicon oxide film 141, or the silicon oxide film 141, the silicon nitride film 142, the silicon oxide film 143, the silicon nitride film 142, and the silicon oxide film. Extends through 141.

상기에 설명한 관점에서, 게이트 절연체의 등가산화막 두께를 메모리 기능체에 대향하는 게이트 전극의 측벽으로부터 반도체 기판으로 메모리 기능체를 통해 연장되는 경로의 그것 보다 작을 수도 있기 때문에, 예컨대, 이 경우의 게이트 절연체의 임계전압은 MOSFET의 임계전압을 낮게 설정할 수 있는 것과 같이 사용하고, 낮은 판독전압의 낮은 전압 구동을 실현할 수 있다. 따라서, 전력소비가 낮은 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다. In view of the above description, since the equivalent oxide film thickness of the gate insulator may be smaller than that of the path extending through the memory function from the sidewall of the gate electrode opposite the memory function to the semiconductor substrate, for example, the gate insulator in this case. The threshold voltage of is used as the threshold voltage of the MOSFET can be set low, and low voltage driving with low read voltage can be realized. Therefore, a semiconductor memory device having low power consumption can be provided.

또한, 게이트 절연체의 적어도 일부 및 메모리 기능체의 적어도 일부는 각각 산화막으로 이루어져도 좋으며, 게이트 절연체는 메모리 기능체에 대향하는 게이트 전극의 측벽으로부터 메모리 기능체의 아래에 위치하는 기판의 표면으로 메모리 기능체를 통해 연장되는 경로의 등가산화막 두께보다 두꺼운 등가산화막 두께를 가지 고 있어도 좋다. 즉, 도 21a 및 도 21b에 나타낸 구조의 경우, 게이트 절연체(114)은 화살표(183)로 나타낸 경로의 등가산화막 두께보다 두꺼운 등가산화막 두께를 가지고 있어도 좋다. In addition, at least a part of the gate insulator and at least a part of the memory functional body may each be formed of an oxide film, and the gate insulator functions from the sidewall of the gate electrode opposite the memory functional body to the surface of the substrate located below the memory functional body. The equivalent oxide film thickness may be thicker than the equivalent oxide film thickness of the path extending through the sieve. That is, in the structure shown in FIGS. 21A and 21B, the gate insulator 114 may have an equivalent oxide film thickness that is thicker than the equivalent oxide film thickness of the path indicated by the arrow 183.

실시예에 의해 상기에 설명한 관점에 있어서, 게이트 전극 및 소스/드레인 확산영역에 대해 10V 및 0V의 전위를 각각 이용하여 정보를 기록할 수 있고, 게이트 전극 및 소스/드레인 확산영역에 대해 -10V 및 0V의 전위를 각각 이용하여 정보를 소거할 수 있으며, 소스/드레인 확산영역과 기타영역의 전위가 동일하기 때문에 드레인 전류는 흐르지 않는다. 또한, 게이트 절연체가 두꺼우므로, 게이트 절연체를 통해 흐르는 누설전류가 억제된다. 그러므로, 전력소비가 절감된 반도체 메모리 장치가 제공된다. 또한, 핫캐리어가 발생되지 않고, 게이트 절연체에 어떠한 전하도 주입되지 않기 때문에, 게이트 절연체로의 전하 주입에 의한 임계전압의 변동이 억제되고, 신뢰성이 높은 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다. According to the embodiment described above, information can be recorded by using potentials of 10 V and 0 V for the gate electrode and the source / drain diffusion region, respectively, and -10 V and the gate electrode and the source / drain diffusion region, respectively. The information can be erased using the potential of 0V, respectively, and the drain current does not flow because the potentials of the source / drain diffusion region and the other region are the same. In addition, since the gate insulator is thick, the leakage current flowing through the gate insulator is suppressed. Therefore, a semiconductor memory device with reduced power consumption is provided. In addition, since no hot carrier is generated and no charge is injected into the gate insulator, variations in the threshold voltage due to charge injection into the gate insulator can be suppressed, and a highly reliable semiconductor memory device can be provided.

(제17실시예)(Example 17)

이 실시예는 게이트 전극, 메모리 기능체 및 소스/드레인 영역간의 거리의 최적화에 관한 것이다. 도 22a 및 도 22b에 도시된 바와 같이, 참조부호 A는 채널 길이방향의 단면에서 바라본 게이트 전극의 길이, 참조부호 B는 소스/드레인 영역간의 거리(채널 길이), 참조부호 C는 한쪽의 메모리 기능체의 단부로부터 다른 쪽의 메모리 기능체의 단부까지의 거리, 즉, 채널 길이방향의 단면에서의 한쪽의 메모리 기능체 내의 전하를 유지하는 기능을 가지는 막의 단부(게이트 전극과 떨어져 있는 쪽)로부터 다른 쪽의 메모리 기능체 내의 전하를 유지하는 기능을 가지는 막 의 단부(게이트 전극과 떨어져 있는 측)까지의 거리를 나타낸다.This embodiment relates to the optimization of the distance between the gate electrode, the memory functional body and the source / drain regions. As shown in Figs. 22A and 22B, reference A is the length of the gate electrode viewed from the cross section in the channel longitudinal direction, reference B is the distance between the source / drain regions (channel length), and reference C is one memory function. The distance from the end of the sieve to the end of the other memory functional body, that is, from the end of the film (the side away from the gate electrode) having the function of retaining charge in one memory functional body in the cross section in the channel longitudinal direction The distance to the end (side away from the gate electrode) of the film having a function of retaining charge in the memory functional body on the side is shown.

우선, B<C인 것이 바람직하다. 채널형성영역에 있어서, 게이트 전극(117) 아래의 부분과 소스/드레인 확산영역(112, 113)의 사이에 오프셋 영역(171)이 존재한다. B<C인 관계에 의해, 메모리 기능체(161, 162)[실리콘 질화막(142)]에 저장된 전하에 따라서, 오프셋 영역(171)의 전 영역에 있어서의 반전의 용이성이 효과적으로 변동한다. 따라서, 메모리 효과가 증대되고, 특히 판독동작의 고속화가 실현된다.First, it is preferable that B <C. In the channel formation region, an offset region 171 exists between a portion under the gate electrode 117 and the source / drain diffusion regions 112 and 113. By the relation B <C, the ease of inversion in all the regions of the offset region 171 is effectively changed depending on the charge stored in the memory functional bodies 161 and 162 (silicon nitride film 142). Therefore, the memory effect is increased, and in particular, the speed of the read operation is realized.

또한, 게이트 전극(117)에 관해 소스/드레인 확산영역(112, 113)이 오프셋하고 있는 경우, 즉, A<B인 경우에는, 게이트 전극(117)에 전압을 인가할 경우의 오프셋 영역(171)의 반전의 용이성이 메모리 기능체에 저장된 전하량에 따라 크게 변화하므로, 메모리 효과가 증대되고, 또한 단채널 효과를 저감할 수 있다. 그러나, 메모리 효과가 나타난다면, 오프셋 영역(171)이 반드시 존재할 필요는 없다. 오프셋 영역(171)이 존재하지 않더라도, 소스/드레인 확산영역(112, 113)의 불순물 농도가 충분히 낮다면, 메모리 기능체(161, 162)[실리콘 질화막(142)]에 있어서 메모리 효과가 나타날 수 있다. In addition, when the source / drain diffusion regions 112 and 113 are offset from the gate electrode 117, that is, when A <B, the offset region 171 when voltage is applied to the gate electrode 117. Since the ease of inversion of?) Varies greatly depending on the amount of charge stored in the memory functional body, the memory effect can be increased and the short channel effect can be reduced. However, if the memory effect occurs, the offset area 171 does not necessarily need to exist. Even if the offset region 171 does not exist, if the impurity concentration of the source / drain diffusion regions 112 and 113 is sufficiently low, the memory effect may appear in the memory functional bodies 161 and 162 (silicon nitride film 142). have.

따라서, A<B<C인 것이 가장 바람직하다.Therefore, it is most preferable that A <B <C.

(제18실시예)(Example 18)

도 23a 및 도 23b에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 반도체 메모리 장치는 반도체 기판을 SOI기판으로 대체하는 것 이외에는 제8실시예와 거의 동일한 구성을 가진다. 여기서, SOI기판 특유의 기판 부유효과가 나타나기 쉬워지므로, 열전자 발 생효율을 향상시킬 수 있고, 기록 속도를 고속화할 수 있다.As shown in Figs. 23A and 23B, the semiconductor memory device of this embodiment has a configuration substantially the same as that of the eighth embodiment except for replacing the semiconductor substrate with the SOI substrate. Here, since the substrate floating effect peculiar to the SOI substrate tends to appear, the thermoelectron generation efficiency can be improved and the recording speed can be increased.

본 반도체 메모리 장치는 반도체 기판(186)상에 매립 산화막(188)이 형성되고, 또한 그 위에 SOI층이 더 형성되어 있다. SOI층 내에는 소스/드레인 확산영역(112, 113)이 형성되고, 그외 영역은 바디영역(187)을 형성한다. In this semiconductor memory device, a buried oxide film 188 is formed on a semiconductor substrate 186, and an SOI layer is further formed thereon. Source / drain diffusion regions 112 and 113 are formed in the SOI layer, and other regions form the body region 187.

또한, 본 반도체 메모리 장치에 있어서, 제8실시예의 반도체 메모리 장치와 동일한 동작 및 이점이 달성된다. 또한, 소스/드레인 확산영역(112, 113)과 바디영역(187)의 접합용량을 현저하게 작게 할 수 있기 때문에, 소자의 동작속도의 고속화 및 전력소비의 저감이 가능해진다.Further, in the semiconductor memory device, the same operation and advantages as those of the semiconductor memory device of the eighth embodiment are achieved. In addition, since the junction capacitance between the source / drain diffusion regions 112 and 113 and the body region 187 can be significantly reduced, it is possible to speed up the operation speed of the device and to reduce the power consumption.

(제19실시예)(Example 19)

도 24a 및 도 24b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 반도체 메모리 장치는, P형 고농도영역(191)이 N형의 소스/드레인 확산영역(112, 113)의 채널측에 인접하여 부가된 것을 제외하고는, 실질적으로 제15실시예와 동일한 구성을 갖는다.As shown in Figs. 24A and 24B, in the semiconductor memory device in this embodiment, a P-type high concentration region 191 is added adjacent to the channel side of the N-type source / drain diffusion regions 112 and 113. Except for the above, the structure is substantially the same as that of the fifteenth embodiment.

더욱 상세하게는, 각 P형 고농도영역(191)에서의 P형에 영향을 미치는 불순물(예컨대, 붕소)의 농도는 P형 영역(192)에서의 P형에 영향을 미치는 불순물의 농도보다 높다. P형 고농도영역(191)에서의 P형 불순물농도는, 예컨대, 대략 5×1017~1×1019cm-3이 바람직하다. 또한, P형 영역(192)에서의 P형 불순물농도는, 예컨대, 5×1016~1×1018cm-3으로 설정될 수 있다.More specifically, the concentration of impurities (for example, boron) affecting the P-type in each P-type high concentration region 191 is higher than the concentration of the impurities affecting the P-type in the P-type region 192. The P-type impurity concentration in the P-type high concentration region 191 is preferably, for example, approximately 5 × 10 17 to 1 × 10 19 cm -3 . In addition, the P-type impurity concentration in the P-type region 192 may be set to, for example, 5 × 10 16 to 1 × 10 18 cm −3 .

P형 고농도영역(191)이 이 방식으로 배치되는 경우, 소스/드레인 확산영역(112, 113)과 반도체기판(111) 사이의 접합은 메모리 기능체(161, 162) 바로 아래에서 급준하게 된다. 그로 인해, 기록 및 소거동작시에 핫 캐리어가 발생하기 쉬워지고, 기록동작 및 소거동작의 전압을 저하시키거나, 기록동작 및 소거동작을 고속으로 하는 것이 가능해진다. 또한, P형 영역(192)의 불순물 농도는 비교적 옅어지기 때문에, 메모리가 소거상태에 있을 때의 임계전압이 낮고, 드레인 전류는 커진다. 그로 인해, 판독속도가 향상된다. 따라서, 재기록 전압이 낮거나 재기록 속도가 고속이고, 또한, 판독속도가 고속인 반도체 메모리 장치를 얻을 수 있다.When the P-type high concentration region 191 is disposed in this manner, the junction between the source / drain diffusion regions 112 and 113 and the semiconductor substrate 111 is sharply below the memory functional bodies 161 and 162. Therefore, hot carriers are more likely to occur during the write and erase operations, and the voltages of the write and erase operations can be lowered, or the write and erase operations can be made faster. In addition, since the impurity concentration of the P-type region 192 becomes relatively light, the threshold voltage when the memory is in the erased state is low, and the drain current becomes large. As a result, the reading speed is improved. Therefore, a semiconductor memory device having a low rewrite voltage, a high rewrite speed, and a high read speed can be obtained.

또한, 도 24a 및 도 24b를 참조하면, 소스/드레인 영역(112, 113) 근방에 있어서의 메모리 기능체(161, 162)의 아래(즉, 게이트 전극(117)의 바로 아래는 아님)에 있어서, P형 고농도 영역(191)이 형성됨으로써, 트랜지스터 전체로서의 임계는 현저하게 상승한다. 이 상승의 정도는, P형 고농도 영역(191)이 게이트 전극(117)의 바로 아래에 있는 경우에 비해 현저하게 크다. 메모리 기능체에 기록전하(트랜지스터가 N채널형인 경우는 전자)가 저장된 경우는, 임계전압의 차이가 한층 더 커진다. 한편, 메모리 기능체에 충분한 소거전하(트랜지스터가 N채널형인 경우는 정공)가 저장된 경우는, 트랜지스터 전체로서의 임계전압은, 게이트 전극(117) 아래의 채널형성영역(P형 영역(192))의 불순물 농도로 결정되는 임계까지 저하한다. 즉, 소거시의 임계전압은, P형 고농도 영역(191)의 불순물 농도에는 의존하지 않고, 한편으로, 기록시의 임계전압은 불순물 농도에 의해 매우 큰 영향을 받는다. 따라서, P형 고농도 영역(191)을 메모리 기능체의 아래에 있어서 소스/드레인 영역 근방에 배치함으로써, 기록시의 임계전압만이 매우 크게 변동하고, 메 모리 효과(기록시와 소거시에서의 임계전압 사이의 차이)를 현저하게 증대시킬 수 있다.24A and 24B, below the memory functional bodies 161 and 162 in the vicinity of the source / drain regions 112 and 113 (that is, not directly under the gate electrode 117). By forming the P-type high concentration region 191, the threshold as a whole of the transistor is raised significantly. The extent of this rise is significantly larger than the case where the P-type high concentration region 191 is directly under the gate electrode 117. When the write charge (the former when the transistor is an N-channel type) is stored in the memory functional body, the difference in the threshold voltage is further increased. On the other hand, when sufficient erase charges (holes when the transistor is an N-channel type) are stored in the memory functional body, the threshold voltage as the entire transistor is formed in the channel formation region (P-type region 192) under the gate electrode 117. It falls to the threshold determined by the impurity concentration. That is, the threshold voltage at the time of erasing does not depend on the impurity concentration in the P-type high concentration region 191, while the threshold voltage at the time of writing is greatly influenced by the impurity concentration. Therefore, by arranging the P-type high concentration region 191 near the source / drain region under the memory functional body, only the threshold voltage at the time of writing varies greatly, and the memory effect (the threshold at the time of writing and erasing) is changed. Difference between voltages) can be increased significantly.

(제20실시예)(Example 20)

본 실시예의 반도체 메모리 장치는, 도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 제15실시예에 있어서, 채널형성영역 또는 웰영역으로부터 전하유지부(실리콘 질화막(142))를 분리시키는 절연막(141)의 두께(T1)가, 게이트 절연체(114)의 두께(TG)보다 얇은 것 외에는, 실질적으로 동일한 구성을 가진다.In the semiconductor memory device of this embodiment, as shown in Figs. 25A and 25B, in the fifteenth embodiment, the insulating film 141 which separates the charge holding portion (silicon nitride film 142) from the channel forming region or the well region. Has a substantially identical configuration except that the thickness T1 is thinner than the thickness TG of the gate insulator 114.

게이트 절연체(114)은, 메모리의 재기록 동작시에 대한 내전압의 요청으로부터, 그 두께(TG)에는 하한값이 존재한다. 그러나, 절연막의 두께(T1)는, 내전압의 요청에 상관없이, 두께(TG)보다 얇게 하는 것이 가능하다. 두께(T1)를 얇게 함으로써, 메모리 기능체(161, 162)로의 전하의 주입이 용이해지고, 기록동작 및 소거동작의 전압을 저하시키거나, 또는 기록동작 및 소거동작을 고속으로 하는 것이 가능해진다. 또한, 실리콘 질화막(142)에 전하가 저장되었을 때에 채널형성영역 또는 웰영역에 유기되는 전하량이 증가하기 때문에, 메모리기능이 강화될 수 있다.The gate insulator 114 has a lower limit on its thickness TG from the request of the withstand voltage for the memory rewrite operation. However, the thickness T1 of the insulating film can be made thinner than the thickness TG regardless of the request for the withstand voltage. By reducing the thickness T1, the injection of charges into the memory functional bodies 161 and 162 becomes easy, and the voltages of the write and erase operations can be lowered, or the write and erase operations can be made faster. In addition, since the amount of charge induced in the channel forming region or the well region increases when the charge is stored in the silicon nitride film 142, the memory function may be enhanced.

따라서, T1<TG로 함으로써, 메모리의 내압 성능을 저하시키지 않고, 기록동작 및 소거동작의 전압을 저하시키고, 또는 기록 동작 및 소거동작을 고속으로 하는 것이 허용된다. Therefore, by setting T1 &lt; TG, it is allowed to lower the voltage of the write operation and the erase operation, or to speed up the write operation and the erase operation without lowering the breakdown voltage performance of the memory.

또한, 절연막(141)의 두께(T1)는, 제조프로세스에 의한 균일성이나 막질이 일정한 수준을 유지할 수 있고, 또한, 유지특성이 극단으로 열화하지 않는 한계가 되는 0.8㎚ 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, the thickness T1 of the insulating film 141 is more preferably 0.8 nm or more, which can maintain a constant level of uniformity and film quality by the manufacturing process, and is a limit in which the retention characteristics do not deteriorate to the extreme.

(제21실시예)(Example 21)

본 실시예의 반도체 메모리 장치는, 도 26a 및 도 26b에 도시된 바와 같이, 제15실시예에 있어서, 채널형성영역 또는 웰영역으로부터 전하유지부(실리콘 질화막(142))를 분리시키는 절연막(141)의 두께(T1)가, 게이트 절연체(114)의 두께(TG)보다 두꺼운 것 외에는, 실질적으로 동일한 구성을 가진다.In the semiconductor memory device of this embodiment, as shown in Figs. 26A and 26B, in the fifteenth embodiment, an insulating film 141 which separates the charge holding portion (silicon nitride film 142) from the channel forming region or well region. Has a substantially same configuration except that the thickness T1 is thicker than the thickness TG of the gate insulator 114.

게이트 절연체(114)은, 소자의 단채널 효과 방지의 요청으로부터, 그 두께(TG)에는 상한값이 존재한다. 그러나, 절연막(114)의 두께(T1)는, 단채널효과 방지의 요청에 상관없이, 두께(TG)보다 두껍게 할 수 있다. 두께(T1)를 두껍게 함으로써, 전하저장영역(142)에 저장된 전하가 소실되는 것이 방지되고, 메모리의 유지특성이 개선될 수 있다.The gate insulator 114 has an upper limit on its thickness TG from the request for preventing the short channel effect of the device. However, the thickness T1 of the insulating film 114 can be made thicker than the thickness TG regardless of the request for short channel effect prevention. By thickening the thickness T1, the charge stored in the charge storage region 142 is prevented from being lost, and the retention characteristics of the memory can be improved.

따라서, T1>TG로 함으로써, 메모리의 단채널 효과를 악화시키지 않고 유지특성을 개선할 수 있다. Therefore, by setting T1> TG, the retention characteristics can be improved without deteriorating the short channel effect of the memory.

또한, 절연막(141)의 두께(T1)는, 재기록 속도의 저하를 고려하여, 20㎚ 이하인 것이 바람직하다.In addition, the thickness T1 of the insulating film 141 is preferably 20 nm or less in consideration of the decrease in the rewriting speed.

(제22실시예)(Example 22)

본 발명의 제22실시예는 도 30a 및 도 30b를 참조하여 설명된다. 도 30a 및 도 30b는 IC 카드의 구성을 각각 나타내는 도면이다. 도 30a에 도시된 바와 같이, IC카드(400A)내에는, MPU(Micro Processing Unit)부(401), 및 커넥터부(408)가 내장되어 있다. MPU부(401)내에는, 데이터 메모리부(404), 연산부(402), 제어부(403), ROM(Read Only Memory)(405), 및 RAM(Random Access Memory)(406)이 있고, 이것들이 1개의 칩에 형성되어 있다. MPU부(401)에는, 본 발명의 반도체 장치가 조립되어 있다. 다양한 구성요소는 (데이터 버스, 전원선 등을 포함하는) 배선(407)에 의해 상호 접속되어 있다. 또한, IC카드(400A)가 외부의 리더/라이터에 장착되었을 때, 커넥터부(408)와 리더/라이터(409)는 접속되고, 카드(400A)에 전력이 공급됨과 동시에 데이터의 교환이 행해진다.A twenty-second embodiment of the present invention is described with reference to FIGS. 30A and 30B. 30A and 30B are diagrams each showing the configuration of the IC card. As shown in Fig. 30A, an MPU (Micro Processing Unit) unit 401 and a connector unit 408 are incorporated in the IC card 400A. In the MPU unit 401, there are a data memory unit 404, a calculation unit 402, a control unit 403, a read only memory (ROM) 405, and a random access memory (RAM) 406. It is formed on one chip. In the MPU unit 401, the semiconductor device of the present invention is assembled. The various components are interconnected by wiring 407 (including data buses, power lines, and the like). When the IC card 400A is mounted on an external reader / writer, the connector 408 and the reader / writer 409 are connected, and power is supplied to the card 400A and data is exchanged. .

본 실시예의 특징은, MPU부(401)와 데이터 메모리부(404)가 1개의 반도체 칩상에 형성됨으로써, 데이터 메모리부(404)와 공존하는 MPU부(401)를 구성하고 있다는 점이다. 데이터 메모리부(404)에는, 본 발명에 기재된 바와 같이 제조비용을 절감할 수 있는 반도체 메모리소자를 이용한다.The characteristic of this embodiment is that the MPU unit 401 and the data memory unit 404 are formed on one semiconductor chip, thereby forming the MPU unit 401 which coexists with the data memory unit 404. As the data memory unit 404, a semiconductor memory device capable of reducing manufacturing costs is used as described in the present invention.

상기 반도체 메모리소자는 미세화가 용이하고, 2비트 동작이 가능하기 때문에, 이러한 소자가 배열된 메모리 셀 어레이의 면적은 용이하게 또한 축소된다. 따라서, 메모리 셀 어레이의 비용은 절감될 수 있다. 이 메모리 셀 어레이가 IC카드(400A)의 데이터 메모리부(404)로서 이용되는 경우, IC카드(400A)의 비용은 절감된다. Since the semiconductor memory device is easy to be miniaturized and capable of 2-bit operation, the area of the memory cell array in which such devices are arranged is also easily reduced. Thus, the cost of the memory cell array can be reduced. When this memory cell array is used as the data memory section 404 of the IC card 400A, the cost of the IC card 400A is reduced.

또한, 데이터 메모리부(404)가 MPU부(401)에 포함되고, 1개의 칩상에 형성되기 때문에, IC카드(400A)의 비용은 더욱 절감될 수 있다.In addition, since the data memory section 404 is included in the MPU section 401 and formed on one chip, the cost of the IC card 400A can be further reduced.

또한, 데이터 메모리부(404)에는 본 발명의 반도체 메모리소자가 이용되고, 논리회로부에는 본 발명의 반도체소자가 이용되고, 즉 MPU부(401)가 본 발명의 반도체 장치로 형성된다. 따라서, MPU부(401)의 논리회로부(연산부(402) 및 제어부(403))를 구성하는 소자와 그 형성 프로세스는, 예컨대, 플래시 메모리를 이 용한 경우와 매우 유사하고, 데이터 메모리부(404)와 논리회로부는 용이하게 공존할 수 있기 때문에, 공존 탑재 프로세스가 현저하기 간략화된다. 따라서, MPU부(401)와 데이터 메모리부(404)를 1개의 칩상에 형성함으로써 비용 절감효과가 특히 커진다.The semiconductor memory device of the present invention is used for the data memory section 404, and the semiconductor device of the present invention is used for the logic circuit section, that is, the MPU section 401 is formed of the semiconductor device of the present invention. Therefore, the elements constituting the logic circuit section (operation section 402 and control section 403) of the MPU section 401 and the formation process thereof are very similar to the case of using a flash memory, for example, and the data memory section 404 Since the and logic circuit portions can easily coexist, the coexistence mounting process is remarkably simplified. Therefore, the cost reduction effect is particularly large by forming the MPU unit 401 and the data memory unit 404 on one chip.

또한, ROM(405)이 상기 반도체 메모리소자로 구성되어도 좋다. 이 방식에 있어서, MPU부(401)를 구동하는 프로그램이 기억되어 있는 ROM(405)은 외부로부터 재기록될 수 있고, IC카드(400A)의 성능이 비약적으로 향상될 수 있다. 메모리 소자가 용이하게 미세화되고, 2비트 동작을 할 수 있기 때문에, 마스크 ROM을 상기 메모리 소자로 치환해도 칩 면적의 증대를 거의 초래하지 않는다. 또한, 상기 반도체 메모리소자를 형성하는 프로세스는, 통상의 CMOS 형성 프로세스와 거의 유사하기 때문에, 논리회로부와의 공존이 용이하다.In addition, the ROM 405 may be composed of the semiconductor memory device. In this manner, the ROM 405 in which the program for driving the MPU unit 401 is stored can be rewritten from the outside, and the performance of the IC card 400A can be dramatically improved. Since the memory element can be easily miniaturized and two-bit operation can be performed, even if the mask ROM is replaced with the memory element, the chip area is hardly increased. In addition, since the process of forming the semiconductor memory element is almost similar to a normal CMOS forming process, coexistence with the logic circuit portion is easy.

다음, 도 30b에 도시된 바와 같이, IC카드(400B)내에는, MPU부(401), RF인터페이스부(410), 및 안테나부(411)가 내장되어 있다. MPU부(401)내에는, 데이터 메모리부(404), 연산부(402), 제어부(403), ROM(405) 및 RAM(406)이 있고, 이들은 1개의 칩에 형성되어 있다. 다양한 구성요소는, (데이터 버스, 전원선 등ㅇ르 포함하는) 배선(407)으로 상호 접속되어 있다.Next, as shown in FIG. 30B, the MPU unit 401, the RF interface unit 410, and the antenna unit 411 are incorporated in the IC card 400B. In the MPU section 401, there are a data memory section 404, a calculation section 402, a control section 403, a ROM 405, and a RAM 406, which are formed on one chip. The various components are interconnected by wires 407 (including data buses, power lines, etc.).

도 30b의 IC카드(400B)가, 도 30a의 IC카드(400A)와 다른 것은, 비접촉형이라는 점이다. 따라서, 제어부(403)는 커넥터부(408)가 아니라 RF인터페이스부(410)과 접속되어 있다. RF인터페이스부(410)는, 또한, 안테나부(411)에 접속되어 있다. 안테나부(411)는, 외부기기와의 통신하고 전력을 집전하는 기능을 가진다. RF인터 페이스부(410)는, 안테나부(411)로부터 전달된 고주파신호를 정류하고 전력을 공급하는 기능과, 신호의 변조 및 복조기능을 가진다. 또한, RF인터페이스부(410) 및 안테나부(411)는, MPU부(401)와 1개의 칩상에 공존하여 탑재될 수도 있다.The IC card 400B of FIG. 30B differs from the IC card 400A of FIG. 30A in that it is of a non-contact type. Therefore, the control unit 403 is connected to the RF interface unit 410 instead of the connector unit 408. The RF interface unit 410 is further connected to the antenna unit 411. The antenna unit 411 has a function of communicating with an external device and collecting power. The RF interface unit 410 has a function of rectifying and supplying power to a high frequency signal transmitted from the antenna unit 411, and has a function of modulating and demodulating the signal. In addition, the RF interface unit 410 and the antenna unit 411 may be mounted in coexistence with the MPU unit 401 on one chip.

본 실시예의 IC카드(400B)는 비접촉형이기 때문에, 이는 커넥터부를 통해 발생할 수 있는 정전파괴를 방지할 수 있다. 또한, 외부기기와 반드시 밀착할 필요가 없기 때문에, 사용형태의 자유도가 커진다. 또한, 데이터 메모리부(404)를 구성하는 반도체 메모리소자는, 종래의 플래시 메모리(약 12V의 전원전압)에 비해 낮은 전원전압(예컨대, 대략 9V)로 작동하기 때문에, RF인터페이스부(410)의 회로는 소형화될 수 있어, 비용을 절감할 수 있다.Since the IC card 400B of this embodiment is of a non-contact type, this can prevent electrostatic breakdown that may occur through the connector portion. In addition, since it is not necessary to be in close contact with an external device, the degree of freedom of use is increased. In addition, the semiconductor memory device constituting the data memory unit 404 operates at a power supply voltage (for example, approximately 9V) lower than that of a conventional flash memory (power supply voltage of about 12V). The circuit can be miniaturized, which can reduce the cost.

(제23실시예)(Example 23)

본 발명의 제23실시예는 도 31을 참조하여 설명된다. 상기 실시예들 중 하나에 기재된 반도체 메모리 장치 또는 반도체 장치는, 전지구동의 휴대전자기기, 특히 휴대정보단말에 이용될 수 있다. 휴대전자기기로서는, 휴대정보단말, 휴대전화, 게임기기 등을 들 수 있다. 도 31은, 휴대전화의 예를 나타내고 있다. MPU부(501)에는, 본 발명의 반도체 장치가 조립되어 있다.A twenty-third embodiment of the present invention is described with reference to FIG. The semiconductor memory device or the semiconductor device described in one of the above embodiments can be used in battery-powered portable electronic devices, in particular, portable information terminals. As a portable electronic device, a portable information terminal, a mobile telephone, a game device, etc. are mentioned. 31 shows an example of a mobile phone. In the MPU unit 501, the semiconductor device of the present invention is assembled.

본 발명의 반도체 장치가 휴대전자기기에 이용됨으로써, 제어회로의 제조비용이 절감되기 때문에, 휴대전자기기 자체의 비용도 절감될 수 있다. 대안으로, 제어회로에 포함되는 비휘발성 메모리가 대용량화되고, 휴대전자기기의 성능이 고도화될 수 있다.Since the semiconductor device of the present invention is used in a portable electronic device, the manufacturing cost of the control circuit is reduced, so that the cost of the portable electronic device itself can also be reduced. Alternatively, the nonvolatile memory included in the control circuit can be increased in capacity, and the performance of the portable electronic device can be enhanced.

도 31에 도시된 바와 같이, 휴대전화(500)내에는, MPU부(510), 맨-머신(man- machine) 인터페이스부(508), RF(무선주파수)회로부(510), 및 안테나부(511)가 내장되어 있다. MPU부(501)내에는, 데이터 메모리부(504), 연산부(502), 제어부(503), ROM(505) 및 RAM(506)이 있고, 이들이 1개의 칩상에 형성되어 있다. 상기 다양한 구성요소는, (데이터 버스, 전원선 등을 포함하는) 배선(507)으로 상호 접속되어 있다.As shown in FIG. 31, in the cellular phone 500, an MPU unit 510, a man-machine interface unit 508, an RF (radio frequency) circuit unit 510, and an antenna unit ( 511 is built-in. In the MPU section 501, there are a data memory section 504, a calculation section 502, a control section 503, a ROM 505, and a RAM 506, which are formed on one chip. The various components are interconnected by wires 507 (including data buses, power lines, and the like).

본 실시예의 특징은, MPU부(501)와 데이터 메모리부(504)가 1개의 반도체 칩상에 형성됨으로써, 데이터 메모리부(504)와 공존하는 MPU부(501)를 구성하고 있다는 점이다. 데이터 메모리부(504)로서, 본 발명에 기재된 바와 같이 제조비용을 절감할 수 있는 반도체 메모리소자가 이용된다.The characteristic of this embodiment is that the MPU unit 501 and the data memory unit 504 are formed on one semiconductor chip, thereby forming the MPU unit 501 which coexists with the data memory unit 504. As the data memory unit 504, a semiconductor memory device capable of reducing manufacturing costs as described in the present invention is used.

상기 반도체 메모리소자는 미세화가 용이하고, 2비트 동작을 할 수 있기 때문에, 이러한 소자가 배열된 메모리 소자 어레이의 면적이 용이하게 또한 축소된다. 따라서, 메모리 소자 어레이의 비용은 절감될 수 있다. 이 메모리 소자 어레이가 휴대전화(500)의 데이터 메모리부(504)로서 이용되면, 휴대전화(500)의 비용이 절감된다.Since the semiconductor memory device can be easily miniaturized and can perform 2-bit operation, the area of the memory device array in which such devices are arranged is also easily reduced. Thus, the cost of the memory element array can be reduced. If this memory element array is used as the data memory section 504 of the cellular phone 500, the cost of the cellular phone 500 is reduced.

또한, 데이터 메모리부(504)가 MPU부(501)에 내장되고, 1개의 칩상에 형성되기 때문에, 휴대전화(500)의 비용은 크게 절감될 수 있다.In addition, since the data memory unit 504 is built in the MPU unit 501 and formed on one chip, the cost of the cellular phone 500 can be greatly reduced.

또한, 데이터 메모리부(504)에는 본 발명의 반도체 메모리소자가 이용되고, 논리회로부에는 본 발명의 반도체소자가 이용되고, 즉 MPU부(501)은 본 발명의 반도체 장치로 형성된다. 따라서, MPU부(501)의 논리회로부(연산부(502) 및 제어부(503))를 구성하는 소자와 그 형성 프로세스는, 예컨대, 플래시 메모리를 이 용한 경우와 매우 유사하고, 데이터 메모리부(504)와 논리회로부는 용이하게 공존할 수 있기 때문에, 공존 탑재 프로세스가 현저하기 간략화된다. 따라서, MPU부(501)와 데이터 메모리부(504)를 1개의 칩상에 형성함으로써 비용 절감효과가 특히 커진다.The semiconductor memory device of the present invention is used for the data memory section 504, and the semiconductor device of the present invention is used for the logic circuit section, that is, the MPU section 501 is formed of the semiconductor device of the present invention. Therefore, the elements constituting the logic circuit section (operation section 502 and control section 503) of the MPU section 501 and the forming process thereof are very similar to the case of using a flash memory, for example, and the data memory section 504. Since the and logic circuit portions can easily coexist, the coexistence mounting process is remarkably simplified. Therefore, the cost reduction effect is particularly large by forming the MPU unit 501 and the data memory unit 504 on one chip.

또한, ROM(505)은 상기 반도체 메모리소자로 구성되어도 좋다. 이 방식에 있어서, MPU부(501)를 구동하기 위한 프로그램이 기어되어 있는 ROM(505)이 외부로부터 재기록될 수 있고, 휴대전화(500)의 성능이 비약적으로 향상될 수 있다. 메모리소자는 미세화가 용이하고, 또한 2비트 동작을 할 수 있기 때문에, 마스크 ROM을 상기 메모리 소자로 치환해도 칩 면적의 증대를 거의 초래하지 않는다. 또한, 상기 반도체 메모리소자를 형성하는 프로세스는, 통상의 CMOS 형성 프로세스와 거의 유사하기 때문에, 논리회로부와의 공존이 용이하다.The ROM 505 may also be comprised of the semiconductor memory device. In this manner, the ROM 505 in which the program for driving the MPU unit 501 is geared can be rewritten from the outside, and the performance of the cellular phone 500 can be dramatically improved. Since the memory element can be easily miniaturized and can perform 2-bit operation, even if the mask ROM is replaced with the memory element, the chip area is hardly increased. In addition, since the process of forming the semiconductor memory element is almost similar to a normal CMOS forming process, coexistence with the logic circuit portion is easy.

본 발명은 많은 장점이 있다.The present invention has many advantages.

본 발명의 일실시예의 반도체 메모리 장치에 따르면, 각 메모리 기능체의 전하유지부가, 전계효과 트랜지스터의 게이트 절연체가 아니라, 게이트전극의 측방에서 형성되기 때문에, 과소거 및 그것에 관련된 판독 불량의 문제는 실질적으로 해소된다.According to the semiconductor memory device of one embodiment of the present invention, since the charge holding portion of each memory functional body is formed not on the gate insulator of the field effect transistor but on the side of the gate electrode, the problem of over-erasing and reading failure associated therewith is substantially Is eliminated.

또한, 메모리 기능체의 전하유지부로부터 전하의 소실을 억제시키는 소실방지 절연막이 존재하기 때문에, 전하의 유지시간은 향상된다.In addition, since there is a loss-proof insulating film for suppressing the loss of charge from the charge holding portion of the memory functional body, the charge holding time is improved.

게이트전극의 측방과 상기 측방에 대향하는 전하유지부 사이의 거리(T2)는 전하유지부의 반도체기판 상에 위치한 저부와 반도체기판의 표면 사이의 거리(T1)와 다르게 형성되어 있다. 따라서, 예컨대, 거리(T1)가 거리(T2)보다 얇은 경우, 반도체기판으로부터 주입된 전하는 게이트전극으로 메모리 기능체를 통과하는 것이 억제될 수 있고, 반대로, 거리(T1)가 거리(T2)보다 두꺼운 경우, 게이트전극으로부터 주입된 전하는 반도체기판으로 메모리 기능체를 통과하는 것이 억제될 수 있다. 따라서, 전하주입효율이 높고 기록/소거 속도가 빠른 반도체 메모리 장치를 얻는 것이 가능하다.The distance T2 between the side of the gate electrode and the charge holding portion opposing the side is formed differently from the distance T1 between the bottom portion located on the semiconductor substrate of the charge holding portion and the surface of the semiconductor substrate. Thus, for example, when the distance T1 is thinner than the distance T2, the charges injected from the semiconductor substrate can be suppressed from passing through the memory functional body to the gate electrode, and conversely, the distance T1 is larger than the distance T2. In the thick case, the charge injected from the gate electrode can be suppressed from passing through the memory functional body to the semiconductor substrate. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor memory device having a high charge injection efficiency and a high write / erase speed.

또한, 본 발명의 일실시예의 반도체 장치에 따르면, 소스/드레인 확산영역이 게이트전극의 단부와 관련하여 오프셋되지 않는 반도체소자와, 오프셋되는 반도체 메모리소자가 동일한 기판 상에 공존하여 탑재되고, 전하를 저장하는 기능을 갖는 메모리 기능체는, 반도체소자와 반도체 메모리소자 각각의 게이트전극의 측벽에서 배열된다. 그러나, 양 소자의 제조 프로세스가 크게 다르지 않기 때문에, 예컨대, 반도체 메모리소자를 포함하는 비휘발성 메모리와, 반도체소자를 포함하는 논리회로의 공존은 매우 용이하게 실현된다. 또한, 게이트 절연체의 두께가 제한되지 않기 때문에, 가장 진보된 MOSFET 제조 프로세스가 용이하게 적용될 수 있는 반도체 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, a semiconductor device in which a source / drain diffusion region is not offset with respect to an end of a gate electrode, and an offset semiconductor memory device are coexisted and mounted on the same substrate, The memory functional body having the function of storing is arranged on the sidewalls of the gate electrode of each of the semiconductor element and the semiconductor memory element. However, since the manufacturing process of both devices is not very different, for example, coexistence of a nonvolatile memory including a semiconductor memory element and a logic circuit including the semiconductor element is very easily realized. In addition, since the thickness of the gate insulator is not limited, a semiconductor device can be provided in which the most advanced MOSFET fabrication process can be easily applied.

또한, 본 발명의 일실시예의 IC카드에 따르면, 비휘발성 메모리, 그 주변회로부, 논리회로부, SRAM부 등이 용이하게 공존하여 탑재되고, 그 비용이 절감될 수 있는 반도체 장치가 포함될 수 있기 때문에, 비용이 절감된 IC카드가 제공될 수 있다. In addition, according to the IC card of the embodiment of the present invention, since a nonvolatile memory, its peripheral circuit portion, a logic circuit portion, an SRAM portion, and the like can easily coexist and be mounted, a semiconductor device capable of reducing the cost can be included. Cost-saving IC cards can be provided.                     

또한, 본 발명의 휴대전자기기에 따르면, 예컨대, 비휘발성 메모리, 그 주변회로부, 논리회로부, SRAM부 등이 용이하게 공존하여 탑재되고 그 비용이 절감될 수 있는 반도체 장치를 휴대전화가 포함할 수 있기 때문에, 비용이 절감된 휴대전화가 제공될 수 있다.In addition, according to the portable electronic device of the present invention, for example, the mobile phone may include a semiconductor device in which a nonvolatile memory, its peripheral circuit portion, a logic circuit portion, an SRAM portion, etc. can be easily coexist and mounted, and the cost thereof can be reduced. As a result, a cost-effective mobile phone can be provided.

또한, 반도체 메모리 장치에 대한 본 발명의 일실시예의 제조방법에 따르면, 반도체 메모리소자의 절연막의, 상기 소자의 게이트 전극에 접하는 부분의 막두께와 상기 소자의 반도체 기판에 접하는 부분의 막두께를 대폭으로 다르도록 형성할 수 있고, 그로 인해 소거시의 소거불량을 억제하거나 기록/소거 속도의 고속화가 가능해진다. 더욱 상세하게는, 게이트 전극에 접하는 부분의 절연막의 막두께에 대해, 반도체 기판에 접하는 부분의 절연막의 막두께를 얇게 형성한 경우는, 소거시의 소거불량을 억제하거나 반도체 기판으로부터 주입된 전하가 게이트 전극으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 좋고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 또한, 반대로, 게이트 전극에 접하는 부분의 제1절연막의 막두께에 대해, 반도체 기판에 접하는 부분의 제1절연막의 막두께를 두껍게 형성한 경우는, 게이트 전극으로부터 주입된 전하가 반도체 기판으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입효율이 좋고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the manufacturing method of an embodiment of the present invention for a semiconductor memory device, the film thickness of the portion of the insulating film of the semiconductor memory device in contact with the gate electrode of the device and the film thickness of the portion of the semiconductor memory device in contact with the semiconductor substrate It can be formed so as to be different from each other, thereby suppressing erasing failure during erasing or speeding up the write / erase speed. More specifically, in the case where the film thickness of the insulating film in the portion in contact with the gate electrode is formed thin, the erasure failure during erasing or the charge injected from the semiconductor substrate is suppressed. Since the exit to the gate electrode can be suppressed, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high writing / erasing speed can be provided. On the contrary, when the film thickness of the first insulating film in the portion in contact with the gate electrode is formed thick with respect to the film thickness of the portion in contact with the gate electrode, charges injected from the gate electrode flow out to the semiconductor substrate. Since the semiconductor device can be suppressed, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high write / erase speed can be provided.

또한, 반도체 메모리소자의 소스/드레인 확산영역이, 게이트 전극에 대해 오프셋하도록 형성될 수 있고, 또한, 전하저장영역에 오버랩하도록 형성될 수 있기 때문에, 메모리 효과가 양호하고, 반도체 메모리 장치의 판독동작시의 전류값이 소 스/드레인 확산영역이 오버랩하지 않는 경우에 비해, 크게 향상된다. 따라서, 판독속도도 크게 향상되기 때문에, 판독속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공된다.In addition, since the source / drain diffusion region of the semiconductor memory element can be formed so as to offset the gate electrode, and can also be formed so as to overlap the charge storage region, the memory effect is good and the read operation of the semiconductor memory device. The current value at the time is greatly improved as compared with the case where the source / drain diffusion regions do not overlap. Therefore, since the read speed is also greatly improved, a semiconductor memory device having a high read speed is provided.

또한, 반도체 메모리 장치에 대한 본 발명의 일실시예의 다른 제조방법에 따르면, 반도체 메모리소자의 반도체 기판과 게이트 전극은 성분이 다른 재료를 이용하여 형성되어 있기 때문에, 절연막의 게이트 전극에 접하는 부분의 막두께와 반도체 기판에 접하는 부분의 막두께를 대폭으로 다르게 형성할 수 있고, 그로 인해 소거시의 소거 불량을 억제하거나 기록/소거 속도의 고속화가 가능해진다.In addition, according to another manufacturing method of an embodiment of the present invention for a semiconductor memory device, since the semiconductor substrate and the gate electrode of the semiconductor memory device are formed using a material having a different component, the film of the portion in contact with the gate electrode of the insulating film The thickness and the film thickness of the portion in contact with the semiconductor substrate can be formed to be significantly different, thereby suppressing the erasing failure during erasing or increasing the recording / erasing speed.

또한, 반도체 메모리소자의 제1절연막을 게이트 전극에 접하는 부분과 반도체 기판에 접하는 부분의 막두께가 다르도록 형성하는 공정이, 에칭공정 등을 이용하지 않고, 통상의 절연막 형성공정만으로 행해질 수 있기 때문에, 복잡한 공정이 필요없고 제조비용이 저렴한 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.Further, the step of forming the first insulating film of the semiconductor memory element so as to have a different film thickness between the portion in contact with the gate electrode and the portion in contact with the semiconductor substrate can be performed only by the usual insulating film forming process without using an etching process or the like. As a result, a semiconductor memory device which does not require complicated processes and which is low in manufacturing cost can be provided.

또한, 반도체 메모리소자의 소스/드레인 확산영역이, 소자의 게이트 전극에 대해 오프셋하도록 형성될 수 있고, 또한, 소자의 전하저장영역에 의해 오버랩하도록 형성될 수 있기 때문에, 메모리 효과가 양호하고, 반도체 메모리 장치의 판독동작시의 전류값이 소스/드레인 확산영역이 오버랩되지 않는 경우와 비교하여, 크게 향상된다. 따라서, 판독속도도 크게 향상되기 때문에, 판독속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공된다.In addition, since the source / drain diffusion region of the semiconductor memory element can be formed so as to offset the gate electrode of the element, and can also be formed so as to overlap by the charge storage region of the element, the memory effect is good, and the semiconductor The current value during the read operation of the memory device is greatly improved as compared with the case where the source / drain diffusion region does not overlap. Therefore, since the read speed is also greatly improved, a semiconductor memory device having a high read speed is provided.

또한, 반도체 메모리 장치에 대한 본 발명의 일실시예의 또 다른 제조방법에 따르면, 반도체 메모리소자의 게이트전극의 불순물 농도가 5 ×1019-3이상이기 때 문에, 불순물강화 산화의 효과가 현저하게 나타난다. 또한, 반도체 기판에 있어서 게이트 전극의 불순물 농도보다 낮은 불순물 영역이 형성되고, 반도체 기판 및 게이트 전극 상에 열처리에 의한 절연막이 형성된다. 따라서, 제1절연막의 게이트 전극에 접하는 부분의 막두께와 반도체 기판에 접하는 부분의 막두께를 대폭 다르게 형성할 수 있기 때문에, 에칭 등의 복잡한 공정이 필요하지 않고 제조 비용이 저렴한 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to another manufacturing method of an embodiment of the present invention for a semiconductor memory device, since the impurity concentration of the gate electrode of the semiconductor memory device is 5 × 10 19 cm -3 or more, the effect of the impurity strengthening oxidation is remarkable Appears. In the semiconductor substrate, an impurity region lower than the impurity concentration of the gate electrode is formed, and an insulating film by heat treatment is formed on the semiconductor substrate and the gate electrode. Therefore, since the film thickness of the portion in contact with the gate electrode of the first insulating film and the film thickness of the portion in contact with the semiconductor substrate can be formed differently, a semiconductor memory device having low manufacturing cost without requiring complicated processes such as etching is provided. Can be.

또한, 반도체 메모리 셀의 게이트 전극에 접하는 부분의 제1절연막의 막두께에 대해, 반도체 기판에 접하는 부분의 제1절연막의 막두께를 얇게 형성한 경우는, 반도체 기판으로부터 주입된 전하가 게이트 전극으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 좋고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.When the film thickness of the first insulating film in the portion in contact with the semiconductor substrate is formed thin with respect to the film thickness of the portion in contact with the gate electrode in the semiconductor memory cell, the charges injected from the semiconductor substrate are transferred to the gate electrode. Since the exit can be suppressed, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high write / erase speed can be provided.

또한, 반도체 메모리 장치에 대한 본 발명의 일실싱예의 또 다른 제조방법에 따르면, 반도체 메모리소자의 게이트 전극은 불순물 농도가 1 ×1020-3이하이고, 소자의 반도체 기판보다 낮기 때문에, 게이트 전극에는 불순물강화 산화의 효과가 발현하지 않는 조건을 설정할 수 있고, 반도체 기판에는 게이트 전극의 불순물 농도보다 높고, 5 ×1019-3이상으로 불순물강화 산화의 효과가 현저하게 나타나기 시작하기 때문에, 반도체 기판 및 게이트 전극에 열처리에 의한 절연막을 형성한 결과, 제1절연막의 게이트 전극에 접하는 부분의 막두께와 반도체 기판에 접하는 부분의 막두께를 대폭 다르게 형성할 수 있기 때문에, 복잡한 공정이 필요없고 제조 비용이 저렴한 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. 또한, 제1절연막의 게이트 전극에 접하는 부분의 막두께와, 반도체 기판에 접하는 부분의 막두께가 대폭 다르기 때문에, 기록/소거속도가 현저하게 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다. Further, according to another manufacturing method of one embodiment of the present invention for a semiconductor memory device, the gate electrode of the semiconductor memory device has a impurity concentration of 1 × 10 20 cm -3 or less and lower than the semiconductor substrate of the device, so that the gate electrode In this case, it is possible to set conditions under which the effect of impurity strengthening oxidation does not occur. Since the effect of impurity strengthening oxidation starts to be remarkably higher than the impurity concentration of the gate electrode in the semiconductor substrate and is 5 × 10 19 cm −3 or more, the semiconductor As a result of forming an insulating film by heat treatment on the substrate and the gate electrode, since the film thickness of the portion in contact with the gate electrode of the first insulating film and the film thickness of the portion in contact with the semiconductor substrate can be formed significantly different, no complicated process is required and the production is unnecessary. An inexpensive semiconductor memory device can be provided. In addition, since the film thickness of the portion in contact with the gate electrode of the first insulating film and the film thickness of the portion in contact with the semiconductor substrate are significantly different, a semiconductor memory device with a remarkably fast write / erase speed can be provided.

또한, 반도체 메모리소자의 제1절연막은 게이트 전극에 접하는 부분의 막두께에 대해, 반도체 기판에 접하는 부분의 막두께가 두껍기 때문에, 게이트 전극으로부터 주입된 전하가 반도체 기판으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있으므로, 전하 주입효과가 좋고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, since the film thickness of the portion in contact with the semiconductor substrate is thick with respect to the film thickness of the portion in contact with the gate electrode, the charge injected from the gate electrode can be suppressed from escaping to the semiconductor substrate. A semiconductor memory device having a good charge injection effect and a high write / erase speed can be provided.

또한, 반도체 메모리소자의 게이트 전극에 접하는 부분의 제1절연막의 막두께에 대해, 반도체 기판에 접하는 부분의 제1절연막의 막두께를 얇게 형성한 경우는, 반도체 기판으로부터 주입된 전하가 게이트 전극으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전하주입 효율이 좋고, 기록/소거속도가 빠른 반도체 메모리 장치가 제공될 수 있다.In addition, when the film thickness of the first insulating film in the portion in contact with the semiconductor substrate is formed thin with respect to the film thickness of the first insulating film in the portion in contact with the gate electrode of the semiconductor memory device, the charge injected from the semiconductor substrate is transferred to the gate electrode. Since the exit can be suppressed, a semiconductor memory device having a good charge injection efficiency and a high write / erase speed can be provided.

Claims (57)

메모리 셀들을 포함하는 반도체 메모리 장치에 있어서, 각 메모리 셀은,In a semiconductor memory device including memory cells, each memory cell, 반도체 기판상에 형성된 게이트 절연체;A gate insulator formed on the semiconductor substrate; 상기 게이트 절연체 상에 형성된 게이트 전극;A gate electrode formed on the gate insulator; 상기 게이트 전극 아래에 위치한 채널형성영역;A channel formation region under the gate electrode; 상기 채널형성영역의 양측에 배치되고, 상기 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 영역; 및A pair of source / drain regions disposed on both sides of the channel forming region and having a conductivity type opposite to that of the channel forming region; And 전하를 저장하는 작용을 하는 재료로 만들어지는 전하유지부와, 상기 게이트 전극과 상기 반도체 기판 모두로부터 전하저장부를 격리함으로써 저장된 전하가 소산되는 것을 방지하는 작용을 하는 소산방지 유전체를 각각 포함하고, 상기 게이트 전극의 양측에 각각 위치하는 메모리 기능체를 포함하고, A charge holding part made of a material which functions to store electric charges, and a dissipation preventing dielectric which functions to prevent dissipation of stored charges by isolating charge storage parts from both the gate electrode and the semiconductor substrate, and A memory functional body located at both sides of the gate electrode, 서로 대향하는 상기 게이트 전극의 측벽과 전하유지부측 사이의 거리(T2)가 상기 전하유지부의 바닥과 기판의 표면 사이의 거리(T1)와 다르도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And the distance (T2) between the sidewalls of the gate electrodes facing each other and the side of the charge holding portion is different from the distance (T1) between the bottom of the charge holding portion and the surface of the substrate. 제1항에 있어서, 상기 거리(T2)는 상기 반도체 기판으로부터 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device of claim 1, wherein the distance (T2) increases as the distance from the semiconductor substrate increases. 제1항에 있어서, 상기 거리(T2)는 거리(T1)보다 큰 것을 특징으로 하는 반도 체 메모리 장치.The semiconductor memory device of claim 1, wherein the distance (T2) is greater than the distance (T1). 제1항에 있어서, 상기 전하유지부와 상기 게이트 전극 사이에 산질화막이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein an oxynitride film is formed between the charge holding portion and the gate electrode. 제1항에 있어서, 상기 전하유지부와 상기 게이트 전극 사이에 퇴적절연막이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a deposition insulating film is formed between the charge holding portion and the gate electrode. 제5항에 있어서, 상기 퇴적절연체와 상기 반도체 기판 사이에 두께가 1㎚∼10㎚인 열절연체가 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein a thermal insulator having a thickness of 1 nm to 10 nm is disposed between the deposition insulator and the semiconductor substrate. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 반도체 기판과 다른 조성의 재료로 형성되고, 상기 거리(T2)는 상기 거리(T1)와 다른 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the gate electrode is formed of a material having a composition different from that of the semiconductor substrate, and the distance (T2) is different from the distance (T1). 제1항에 있어서, 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부는 상기 소산방지 유전체에 의해 상기 게이트 전극과 상기 반도체 기판 모두로부터 격리되어 있고,The semiconductor device of claim 1, wherein the charge holding portion of the memory functional body is isolated from both the gate electrode and the semiconductor substrate by the anti-dissipating dielectric. 상기 반도체 기판과 상기 게이트 전극은 실리콘으로 만들어지고,The semiconductor substrate and the gate electrode are made of silicon, 상기 반도체 기판이 상기 메모리 기능체와 대향하는 영역의 불순물 농도는 상기 게이트 전극이 상기 메모리 기능체와 대향하는 영역의 불순물 농도와 다르며, 상기 거리(T2)는 상기 거리(T1)와 다른 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The impurity concentration in the region where the semiconductor substrate faces the memory functional body is different from the impurity concentration in the region where the gate electrode faces the memory functional body, and the distance T2 is different from the distance T1. A semiconductor memory device. 제8항에 있어서, 상기 게이트 전극의 불순물 농도는 1×1020-3 이상이고 1 ×1021-3이하이며, 상기 반도체 기판의 불순물 농도는 상기 게이트 전극의 불순물 농도보다 옅은 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The method of claim 8, wherein the impurity concentration of the gate electrode is 1 × 10 20 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less, and the impurity concentration of the semiconductor substrate is lighter than that of the gate electrode. A semiconductor memory device. 제1항에 있어서, 상기 게이트 절연체의 적어도 일부와 상기 메모리 기능체의 적어도 일부는 각각 산화막으로 만들어지고, 상기 게이트 절연체는 상기 메모리 기능체의 반대측의 상기 게이트 전극의 측벽으로부터 상기 메모리 기능체를 통해 상기 메모리 기능체 아래에 위치하는 상기 반도체 기판의 표면까지 연장하는 경로의 등가산화막 두께보다 얇은 등가산화막 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The memory of claim 1, wherein at least a portion of the gate insulator and at least a portion of the memory functional body are each made of an oxide film, and the gate insulator passes through the memory functional body from a sidewall of the gate electrode opposite the memory functional body. And an equivalent oxide film thickness thinner than an equivalent oxide film thickness of a path extending below the memory functional body to a surface of the semiconductor substrate. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극의 양측에 각각 위치하는 상기 전하유지부는 독립적으로 전하를 저장하도록 되어있는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the charge holding portions respectively located on both sides of the gate electrode are configured to independently store charge. 제1항에 있어서, 상기 게이트 절연체의 적어도 일부와 상기 메모리 기능체의 적어도 일부는 각각 산화막으로 만들어지고, 상기 게이트 절연체는 상기 메모리 기 능체의 반대측의 상기 게이트 전극의 측벽으로부터 상기 메모리 기능체를 통해 상기 메모리 기능체 아래에 위치하는 상기 반도체 기판의 표면까지 연장하는 경로의 등가산화막 두께보다 두꺼운 등가산화막 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The memory of claim 1, wherein at least a portion of the gate insulator and at least a portion of the memory functional body are each made of an oxide film, and the gate insulator passes through the memory functional body from sidewalls of the gate electrode on the opposite side of the memory function. And an equivalent oxide film thickness thicker than an equivalent oxide film thickness of a path extending below the memory functional body to a surface of the semiconductor substrate. 제12항에 있어서, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역의 적어도 일부는 상기 게이트 전극 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device of claim 12, wherein at least a portion of the source region and the drain region are disposed under the gate electrode. 제1항에 있어서, 상기 메모리 기능체의 상기 소산방지 유전체는 실리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막으로 만들어지고, 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부는 실리콘 질화막으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the anti-dissipating dielectric of the memory functional body is made of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film, and the charge holding part of the memory functional body is made of a silicon nitride film. 제1항에 있어서, 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부의 적어도 일부는 상기 소스 또는 드레인 영역 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein at least a part of the charge holding part of the memory functional body is disposed on the source or drain region. 제15항에 있어서, 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부는 상기 게이트 절연체의 표면과 실질적으로 평행한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.16. The semiconductor memory device according to claim 15, wherein the charge holding portion of the memory functional body has a surface substantially parallel to the surface of the gate insulator. 제16항에 있어서, 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부는 상기 게이트 전 극의 측면과 실질적으로 평행하게 연장하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.17. The semiconductor memory device according to claim 16, wherein the charge holding portion of the memory functional body includes a portion extending substantially parallel to a side of the gate electrode. 제16항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부를 상기 반도체 기판으로부터 격리하는 절연막을 포함하고, 상기 절연막의 두께는 0.8㎚ 이상이고 상기 게이트 절연체보다 얇은 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.17. The semiconductor device according to claim 16, wherein the semiconductor memory device includes an insulating film that isolates the charge holding portion of the memory functional body from the semiconductor substrate, wherein the insulating film has a thickness of 0.8 nm or more and thinner than the gate insulator. Memory device. 제16항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부를 상기 반도체 기판으로부터 격리하는 절연막을 포함하고, 상기 절연막은 상기 게이트 절연체보다 두껍고 두께가 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.17. The semiconductor memory according to claim 16, wherein the semiconductor memory device includes an insulating film that isolates the charge holding portion of the memory functional body from the semiconductor substrate, wherein the insulating film is thicker than the gate insulator and has a thickness of 20 nm or less. Device. 반도체 메모리 셀과 반도체 소자를 포함하는 반도체 장치에 있어서, 각 반도체 메모리 셀과 반도체 소자는,In a semiconductor device comprising a semiconductor memory cell and a semiconductor element, each semiconductor memory cell and semiconductor element, 반도체 기판상에 형성된 게이트 절연체;A gate insulator formed on the semiconductor substrate; 상기 게이트 절연체 상에 형성된 게이트 전극;A gate electrode formed on the gate insulator; 상기 게이트 전극 아래에 위치한 채널형성영역;A channel formation region under the gate electrode; 상기 채널형성영역의 양측에 배치되고, 상기 채널형성영역의 반대의 도전형을 가지는 한 쌍의 소스/드레인 영역; 및A pair of source / drain regions disposed on both sides of the channel forming region and having a conductivity type opposite to that of the channel forming region; And 전하를 저장하는 작용을 하는 재료로 만들어지는 전하유지부와, 저장된 전하가 소산되는 것을 방지하는 작용을 하는 소산방지 유전체를 각각 포함하고, 상기 게이트 전극의 양측에 각각 위치하는 메모리 기능체를 포함하고, A charge holding part made of a material which functions to store electric charges, and a dissipation preventing dielectric which acts to prevent the stored charges from dissipating, and a memory functional body respectively located at both sides of the gate electrode; , 서로 대향하는 상기 게이트 전극의 측벽과 전하유지부측 사이의 거리가 상기 전하유지부의 바닥과 기판의 표면 사이의 거리와 다르도록 구성되고,The distance between the sidewall of the gate electrode and the charge holding portion side facing each other is different from the distance between the bottom of the charge holding portion and the surface of the substrate, 상기 메모리 셀의 상기 소스/드레인 영역은 상기 메모리 셀의 상기 게이트 전극의 아래의 영역 외측에 배치되며,The source / drain region of the memory cell is disposed outside the region below the gate electrode of the memory cell, 상기 반도체 소자의 상기 소스/드레인 영역의 일부가 상기 반도체 소자의 상기 게이트 전극 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.And a portion of the source / drain region of the semiconductor element is disposed under the gate electrode of the semiconductor element. 제1항에 기재된 반도체 메모리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 IC카드.An IC card comprising the semiconductor memory device according to claim 1. 제1항에 기재된 반도체 메모리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대전자기기.A portable electronic device comprising the semiconductor memory device according to claim 1. 게이트 절연체를 반도체 기판 상에 형성하고 측벽을 가지는 게이트 전극을 상기 게이트 절연체 상에 형성하는 단계;Forming a gate insulator on the semiconductor substrate and forming a gate electrode having sidewalls on the gate insulator; 상기 게이트 전극 및 상기 반도체 기판 상에 제1절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating layer on the gate electrode and the semiconductor substrate; 적어도 상기 게이트 전극의 측벽에 상기 제1절연막이 남도록 상기 제1절연막을 부분적으로 제거하는 단계;Partially removing the first insulating film so that the first insulating film remains on at least a sidewall of the gate electrode; 산화 또는 산질화공정 중 어느 하나에 의해, 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 제2절연막 부분이 상기 반도체 기판을 덮는 제2절연막 부분보다 두껍도록, 상기 반도체 기판 및 상기 게이트 전극의 측벽에 제2절연막을 형성하는 단계;A second insulating film is formed on the sidewalls of the semiconductor substrate and the gate electrode so that the second insulating film portion covering the sidewall of the gate electrode is thicker than the second insulating film portion covering the semiconductor substrate by either an oxidation or oxynitride process. Doing; 상기 제2절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽에 전하저장영역을 형성하는 단계; 및Forming a charge storage region on a sidewall of the gate electrode through the second insulating layer; And 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 측벽에 존재하는 상기 제1 및 제2절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크로서 이용하여 상기 반도체 기판 내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리의 제조방법.Forming a source / drain region by implanting impurities into the semiconductor substrate using the gate electrode, the first and second insulating layers present on sidewalls of the gate electrode, and the charge storage region as an injection mask; A method of manufacturing a semiconductor memory, characterized in that the. 게이트 절연체를 반도체 기판 상에 형성하고, 측벽을 가지고 있고 반도체 기판과 다른 조성의 재료로 만들어지는 게이트 전극을 상기 게이트 절연체 상에 형성하는 단계;Forming a gate insulator on the semiconductor substrate, and forming a gate electrode on the gate insulator, which has sidewalls and is made of a material having a composition different from that of the semiconductor substrate; 상기 기판을 덮는 절연막 부분의 두께가 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 절연막 부분의 두께와 다르도록, 열처리를 이용하여 상기 반도체 기판 및 상기 게이트 전극의 측벽에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on sidewalls of the semiconductor substrate and the gate electrode using heat treatment such that the thickness of the insulating film portion covering the substrate is different from the thickness of the insulating film portion covering the gate electrode sidewalls; 상기 절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽에 전하저장영역을 형성하는 단계; 및 Forming a charge storage region on a sidewall of the gate electrode through the insulating layer; And 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극 측벽 상에 존재하는 상기 절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크로서 이용하여 상기 반도체 기판 내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 제조방법.Forming a source / drain region by implanting impurities into the semiconductor substrate using the gate electrode, the insulating film on the gate electrode sidewall, and the charge storage region as an injection mask; Method of manufacturing a memory device. 실리콘으로 만들어진 반도체 기판 상에 게이트 절연체를 형성하는 단계;Forming a gate insulator on a semiconductor substrate made of silicon; 게이트 전극의 표면 근처에 위치한 상기 반도체 기판의 영역보다 불순물 농도가 더 짙고 5 ×1019-3 이상이고 1 ×1021-3이하인 불순물 농도를 가지며, 실리콘으로 만들어지고 측벽을 가지는 게이트 전극을 형성하는 단계;A gate electrode made of silicon and having sidewalls having an impurity concentration of greater than 5 × 10 19 cm −3 and greater than 1 × 10 21 cm −3 and less than an area of the semiconductor substrate located near the surface of the gate electrode; Forming; 상기 기판을 덮는 절연막 부분의 두께가 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 절연막 부분의 두께와 다르도록, 열처리를 이용하여 상기 반도체 기판과 상기 게이트 전극의 측벽에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the sidewalls of the semiconductor substrate and the gate electrode using heat treatment such that the thickness of the insulating film portion covering the substrate is different from the thickness of the insulating film portion covering the gate electrode sidewalls; 상기 절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽에 전하저장영역을 형성하는 단계; 및Forming a charge storage region on a sidewall of the gate electrode through the insulating layer; And 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극 측벽에 존재하는 상기 절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판 내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 제조방법.And forming a source / drain region by implanting impurities into the semiconductor substrate using the gate electrode, the insulating film on the sidewall of the gate electrode, and the charge storage region as an injection mask. Method of manufacturing the device. 실리콘으로 만들어지고, 불순물 농도가 5 ×1019-3이상이고 1 ×1021-3이하인 불순물 영역을 반도체 기판의 표면 부근에 가지는 반도체 기판상에 게이트 절연체를 형성하는 단계;Forming a gate insulator on a semiconductor substrate made of silicon and having an impurity concentration of at least 5 × 10 19 cm −3 and less than 1 × 10 21 cm −3, near the surface of the semiconductor substrate; 실리콘으로 만들어지고 측벽을 가지며, 상기 반도체 기판의 표면 부근의 불순물 영역보다 불순물 농도가 옅고 1 ×1016-3이상이고 1 ×1020-3이하인 불순물 농도를 가지는 게이트 전극을 형성하는 단계;Forming a gate electrode made of silicon and having sidewalls, the impurity concentration being lighter than an impurity region near the surface of the semiconductor substrate and having an impurity concentration of 1 × 10 16 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less; 상기 반도체 기판을 덮는 절연막 부분의 두께가 상기 게이트 전극 측벽을 덮는 절연막 부분의 두께와 다르도록, 열처리를 이용하여 상기 반도체 기판과 상기 게이트 전극의 측벽에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on sidewalls of the semiconductor substrate and the gate electrode using heat treatment such that the thickness of the insulating film portion covering the semiconductor substrate is different from the thickness of the insulating film portion covering the gate electrode sidewalls; 상기 절연막을 통해 상기 게이트 전극의 측벽에 전하저장영역을 형성하는 단계; 및Forming a charge storage region on a sidewall of the gate electrode through the insulating layer; And 상기 게이트 전극, 상기 게이트 전극 측벽에 존재하는 상기 절연막, 및 상기 전하저장영역을 주입 마스크로서 이용하여 상기 반도체 기판 내에 불순물을 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 제조방법.Forming a source / drain region by implanting impurities into the semiconductor substrate using the gate electrode, the insulating film present on the sidewall of the gate electrode, and the charge storage region as an injection mask; Method of manufacturing the device. 제20항에 기재된 반도체 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 IC카드.An IC card comprising the semiconductor device according to claim 20. 제20항에 기재된 반도체 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대전자기기.A portable electronic device comprising the semiconductor device according to claim 20. 메모리 셀들을 포함하는 반도체 메모리 장치에 있어서, 각 메모리 셀은,In a semiconductor memory device including memory cells, each memory cell, 반도체 기판;Semiconductor substrates; 상기 반도체 기판 상에 형성되고 채널형성영역에 의해 격리된 한 쌍의 소스/드레인 영역;A pair of source / drain regions formed on said semiconductor substrate and isolated by channel formation regions; 상기 채널형성영역 상에 형성된 게이트 절연체;A gate insulator formed on the channel formation region; 상기 게이트 절연체 위에 형성된 게이트 전극; 및A gate electrode formed on the gate insulator; And 상기 게이트 전극의 양측에 위치하고, 전하유지부와 소산방지 유전체를 포함하는 메모리 기능체를 포함하고,Located on both sides of the gate electrode, including a memory functional element including a charge holding portion and the anti-dissipation dielectric, 상기 전하유지영역은 제1거리(T1)만큼 상기 반도체 기판으로부터 떨어져 있고, 상기 제1거리(T1)와 동일하지 않은 제2거리(T2)만큼 상기 게이트 전극으로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The charge holding region is spaced apart from the semiconductor substrate by a first distance T1 and is spaced apart from the gate electrode by a second distance T2 which is not equal to the first distance T1. . 제29항에 있어서, 상기 제2거리(T2)는 상기 반도체 기판으로부터 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.30. The semiconductor memory device according to claim 29, wherein the second distance (T2) increases as the distance from the semiconductor substrate increases. 제29항에 있어서, 상기 제2거리(T2)는 상기 제1거리(T1)보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.30. The semiconductor memory device according to claim 29, wherein the second distance T2 is greater than the first distance T1. 제29항에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 반도체 기판과 다른 조성의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.30. The semiconductor memory device according to claim 29, wherein the gate electrode is formed of a material having a composition different from that of the semiconductor substrate. 제29항에 있어서, 상기 게이트 전극의 불순물 농도는 1×1020-3 이상이고 1 ×1021-3이하이며, 상기 반도체 기판의 불순물 농도는 상기 게이트 전극의 불순물 농도보다 옅은 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.30. The method of claim 29, wherein the impurity concentration of the gate electrode is 1 × 10 20 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less, and the impurity concentration of the semiconductor substrate is lighter than that of the gate electrode. A semiconductor memory device. 제29항에 있어서, 상기 소산방지 유전체는 실리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막을 포함하고, 상기 전하유지부는 실리콘 질화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.30. The semiconductor memory device according to claim 29, wherein the anti-dissipating dielectric comprises a silicon oxide film or a silicon oxynitride film, and the charge holding part comprises a silicon nitride film. 게이트 절연체를 통해 반도체 기판 상에 형성된 게이트 전극과 게이트 전극의 양측에 대응하는 범위의 반도체 기판 표면 상에 형성된 한 쌍의 소스/드레인 확산영역을 가지는 전계효과 트랜지스터를 포함하고, A field effect transistor having a gate electrode formed on the semiconductor substrate through the gate insulator and a pair of source / drain diffusion regions formed on the surface of the semiconductor substrate in a range corresponding to both sides of the gate electrode, 게이트 전극의 양측부와 반도체 기판 표면 사이에 측방으로 단면이 점차 넓어지도록 오목부가 각각 형성되며,Recesses are formed respectively so that the cross sections gradually widen laterally between both sides of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와, 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 각각 이루어진 메모리 기능체가, 상기 오목부가 매립되도록 상기 게이트 전극의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.A memory functional body each consisting of a charge holding portion made of a material having a function of storing charge and a dissipation preventing dielectric having a function of preventing dissipation of stored charges is formed on both sides of the gate electrode so that the recess is buried. A semiconductor memory device. 제35항에 있어서, 상기 반도체 기판의 표면은, 상기 게이트 절연체를 통해 상기 게이트 전극의 바닥면과 대향하는 평탄부, 상기 오목부의 일부를 형성하도록 게이트 길이방향에 대해 상기 평탄부의 양측에 인접하는 경사부, 및 상기 경사부의 외측에 각각 인접하는 바닥면부를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.36. The surface of the semiconductor substrate according to claim 35, wherein a surface of the semiconductor substrate is inclined adjacent to both sides of the flat portion with respect to a gate longitudinal direction to form a portion of the flat portion facing the bottom surface of the gate electrode through the gate insulator and the concave portion. And a bottom surface portion adjacent to the outer side of the inclined portion, respectively. 제35항에 있어서, 상기 게이트 전극의 바닥면과 상기 게이트 길이방향에 대한 상기 소스/드레인 확산영역 사이에 공간이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.36. The semiconductor memory device according to claim 35, wherein a space is provided between the bottom surface of the gate electrode and the source / drain diffusion region in the gate longitudinal direction. 제36항에 있어서, 상기 게이트 전극의 측면은 상기 게이트 절연체의 표면과 수직인 평탄부와, 상기 오목부의 일부를 형성하도록 이 평탄부의 하측에 인접하는 경사부를 가지고,The side surface of the said gate electrode has a flat part perpendicular | vertical to the surface of the said gate insulator, and the inclined part adjacent to the lower side of this flat part so that a part of the said recessed part may be formed, 상기 소산방지 유전체는, 전하유지부와 게이트 전극뿐만 아니라 전하유지부와 반도체 기판이 서로 각각 격리되도록, 상기 게이트 전극의 측면의 경사부와 평탄부뿐만 아니라 상기 반도체 기판 표면의 바닥면부와 경사부를 실질적으로 균일한 막두께로 덮는 제1유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The anti-dissipating dielectric may be substantially inclined to not only the charge holding portion and the gate electrode but also the bottom portion and the slope portion of the surface of the semiconductor substrate as well as the inclined portion and the flat portion of the side of the gate electrode so that the charge holding portion and the semiconductor substrate are separated from each other. And a first dielectric covered with a uniform film thickness. 제35항에 있어서, 상기 전하유지부의 적어도 일부는 상기 소스/드레인 확산영역의 일부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.36. The semiconductor memory device of claim 35, wherein at least a portion of the charge holding portion overlaps a portion of the source / drain diffusion region. 제35항에 있어서, 상기 전하유지부는 상기 게이트 절연체의 표면과 평행한 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.36. The semiconductor memory device according to claim 35, wherein the charge holding portion has a portion parallel to the surface of the gate insulator. 제35항에 있어서, 상기 게이트 전극의 측면은 상기 게이트 절연체의 표면과 수직인 평탄부와, 상기 오목부의 일부를 형성하도록 이 평탄부의 하측에 인접하는 경사부를 가지고,The side surface of the said gate electrode has a flat part perpendicular | vertical to the surface of the said gate insulator, and the inclined part adjacent to the lower side of this flat part so that a part of the said recessed part may be formed, 상기 전하유지부는 상기 게이트 전극의 측면의 평탄부에 평행하게 연장하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And the charge holding portion includes a portion extending in parallel to the flat portion of the side surface of the gate electrode. 제35항에 있어서, 상기 전하유지부와 상기 반도체 기판을 서로 격리시키는 소산방지 유전체의 부분의 두께가 상기 게이트 절연체의 막두께보다 얇고 0.8㎚이상인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.36. The semiconductor memory device according to claim 35, wherein the thickness of the portion of the anti-dissipating dielectric that isolates the charge holding portion and the semiconductor substrate from each other is thinner than the film thickness of the gate insulator and is 0.8 nm or more. 제35항에 있어서, 상기 전하유지부와 상기 반도체 기판을 서로 격리시키는 소산방지 유전체의 부분의 두께가 상기 게이트 절연체의 막두께보다 두껍고 20㎚이하인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.36. The semiconductor memory device according to claim 35, wherein the thickness of the portion of the anti-dissipating dielectric that isolates the charge holding portion and the semiconductor substrate from each other is thicker than 20 nm and less than the film thickness of the gate insulator. 제37항에 있어서, 상기 소스/드레인 확산영역의 적어도 일부는 상기 반도체 기판 표면의 경사부에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.38. The semiconductor memory device of claim 37, wherein at least a portion of the source / drain diffusion region is disposed on an inclined portion of the surface of the semiconductor substrate. 제37항에 있어서, 상기 한 쌍의 소스/드레인 영역의 내측에서, 상기 게이트 전극의 바닥면 바로 아래에 위치하는 채널형성영역보다 더욱 짙게 도핑되는 카운터 영역은 상기 소스/드레인 확산영역의 반대의 도전형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.38. The counter region of claim 37, wherein a counter region that is more heavily doped than a channel forming region located directly below the bottom surface of the gate electrode inside the pair of source / drain regions has a conductivity opposite to that of the source / drain diffusion region. And a semiconductor memory device. 제37항에 있어서, 상기 소스/드레인 확산영역은 채널형성영역이 존재하고 있는 한쪽에 연장부를 가지고, 상기 연장부의 접합깊이는 상기 연장부 이외의 부분의 접합깊이보다 얕은 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.38. The semiconductor memory device according to claim 37, wherein the source / drain diffusion region has an extension on one side where a channel forming region exists, and a junction depth of the extension portion is shallower than a junction depth of portions other than the extension portion. . 제46항에 있어서, 상기 연장부의 불순물 농도는 상기 연장부 이외의 소스/드레인 확산영역 부분의 불순물 농도보다 옅은 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.The semiconductor memory device according to claim 46, wherein an impurity concentration of the extension portion is lighter than an impurity concentration of a portion of the source / drain diffusion region other than the extension portion. 제37항에 있어서, 상기 메모리 기능체의 상기 전하유지부는 오목부에 수용되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.38. The semiconductor memory device according to claim 37, wherein said charge holding portion of said memory functional body is accommodated in a recessed portion. 반도체 메모리 소자를 가지는 메모리 영역과 반도체 스위칭 소자를 가지는 논리회로 영역을 포함하고, 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역 모두 반도체 기판상에 구비되며,A memory region having a semiconductor memory element and a logic circuit region having a semiconductor switching element, wherein both the memory region and the logic circuit region are provided on a semiconductor substrate, 상기 반도체 메모리 소자와 상기 반도체 스위칭 소자는 게이트 전극의 양측에 대응하는 반도체 기판 표면의 부분에 형성된 한 쌍의 소스/드레인 확산영역과 게이트 전극을 각각 가지는 전계효과 트랜지스터에 의해 각각 동작하고,The semiconductor memory device and the semiconductor switching device are respectively operated by field effect transistors each having a pair of source / drain diffusion regions and gate electrodes formed in portions of the surface of the semiconductor substrate corresponding to both sides of the gate electrode, 상기 반도체 메모리 소자와 상기 반도체 스위칭 소자 중 어느 한 쪽에는, 측방으로 단면이 점차 넓어지도록 형성된 오목부가 각각 형성되고, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 각각 구성되는 메모리 기능체가 상기 오목부가 매립되도록 상기 게이트 전극의 양측에 형성되고,In either of the semiconductor memory element and the semiconductor switching element, recesses each formed to have a wider cross section laterally are formed, and a charge holding portion made of a material having a function of storing charge and preventing the dissipation of stored charges are prevented. Memory functional bodies each composed of a dissipation preventing dielectric having a function are formed on both sides of the gate electrode such that the recess is buried, 상기 반도체 메모리 소자는, 상기 게이트 전극에 전압을 인가시, 전하유지부에 유지된 전하의 준위에 기초하여 한 쪽의 상기 소스/드레인 확산영역으로부터 다른 한 쪽의 소스/드레인 확산영역으로 흐르는 전류량을 변화시킬 수 있도록 구성되며,The semiconductor memory device, when a voltage is applied to the gate electrode, based on the level of charge held in the charge holding portion, the amount of current flowing from one source / drain diffusion region to the other source / drain diffusion region. Is designed to change, 상기 반도체 스위칭 소자는 상기 전하유지부에 유지된 전하의 준위와 상관없이 스위칭 동작을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.And the semiconductor switching element is configured to perform a switching operation irrespective of the level of charge held in the charge holding portion. 제35항에 기재된 반도체 메모리 장치가 장착된 것을 특징으로 하는 IC카드.An IC card comprising the semiconductor memory device according to claim 35 mounted thereon. 제47항에 기재된 반도체 장치가 장착된 것을 특징으로 하는 IC카드.An IC card comprising the semiconductor device according to claim 47 mounted thereon. 제35항에 기재된 반도체 메모리 장치가 장착된 것을 특징으로 하는 휴대전자기기.A portable electronic device comprising the semiconductor memory device according to claim 35 mounted thereon. 제47항에 기재된 반도체 장치가 장착된 것을 특징으로 하는 휴대전자기기.A portable electronic device comprising the semiconductor device according to claim 47 mounted thereon. 전계효과 트랜지스터로 구성된 반도체 메모리 소자를 형성하는 단계에 있어서,In the step of forming a semiconductor memory device consisting of a field effect transistor, 게이트 절연체를 통해 반도체 기판 표면 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;Forming a gate electrode on the semiconductor substrate surface through the gate insulator; 측방으로 단면이 점차 넓어지는 새부리 유전체막을 상기 게이트 전극의 양측 부분과 상기 반도체 기판 표면 사이에 각각 형성하는 단계;Forming a beak dielectric film having a laterally wider cross section between both sides of the gate electrode and the surface of the semiconductor substrate; 상기 새부리 유전체막이 제거된 자리에 측방으로 단면이 점차 넓어지는 오목부를 형성하도록 상기 새부리막을 제거하는 단계;Removing the beak film to form a recess in which the cross-section is gradually widened in a position where the beak dielectric film is removed; 상기 오목부가 매립되도록 상기 게이트 전극의 양측에, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 구성된 메모리 기능체를 형성하는 단계;Forming a memory functional body on both sides of the gate electrode such that the recess is filled with a charge holding part made of a material having a function of storing charge and a dissipation preventing dielectric having a function of preventing the dissipation of stored charge; 상기 게이트 전극과 상기 메모리 기능체를 마스크로서 이용하여, 한 쌍의 소스/드레인 확산영역을 형성하도록 상기 마스크의 양측에 대응하는 반도체 기판 표면 부분에 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 제조방법.Using the gate electrode and the memory functional body as a mask, implanting impurities into surface portions of the semiconductor substrate corresponding to both sides of the mask to form a pair of source / drain diffusion regions; Method of manufacturing a memory device. 제54항에 있어서, 상기 메모리 기능체를 형성하는 단계는,55. The method of claim 54, wherein forming the memory functional body 상기 오목부가 형성되어 있는 곳들 사이에 반도체 기판의 노출면과 상기 게이트 전극을 따라 실질적으로 균일한 막두께로 상기 소산방지 유전체의 적어도 일 부를 형성하는 제1절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating layer between at least one of the recesses to form at least a portion of the anti-dissipating dielectric material with a substantially uniform film thickness along the exposed surface of the semiconductor substrate and the gate electrode; 상기 오목부가 매립되도록 상기 제1절연막의 노출면에 상기 전하유지부의 재료로서 실리콘 질화물을 형성하는 단계; 및Forming silicon nitride as a material of the charge holding part on the exposed surface of the first insulating film so that the recess is buried; And 상기 메모리 기능체가 상기 게이트 전극의 양측에 각각 남도록 상기 게이트 전극의 양측 상의 상기 실리콘 질화물과 상기 제1절연막을 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 제조방법.Etching the silicon nitride and the first insulating film on both sides of the gate electrode so that the memory functional bodies remain on both sides of the gate electrode, respectively. 제55항에 있어서, 상기 실리콘 질화물과 상기 제1유전체막을 에칭하는 단계에서, 상기 오목부 이외의 상기 실리콘 질화물의 부분은 상기 오목부에 존재하는 상기 실리콘 질화물의 부분이 남도록 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리장치의 제조방법.56. The method of claim 55, wherein in the etching of the silicon nitride and the first dielectric film, portions of the silicon nitride other than the recess are removed such that portions of the silicon nitride existing in the recess remain. Method of manufacturing a semiconductor memory device. 전계효과 트랜지스터로 각각 구성된 반도체 메모리 소자가 반도체 기판상에 설정된 메모리 영역에 형성되고, 전계효과 트랜지스터로 각각 구성된 반도체 스위칭 소자가 반도체 기판 상에 설정된 논리회로 영역에 형성되는 반도체 장치의 제조방법으로서,A method of manufacturing a semiconductor device in which semiconductor memory elements each composed of field effect transistors are formed in a memory region set on a semiconductor substrate, and semiconductor switching elements each composed of field effect transistors are formed in a logic circuit region set on a semiconductor substrate. 각각 게이트 절연체를 통해 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역에 대응하는 반도체 기판 표면의 부분에 게이트 전극을 형성하는 단계;Forming a gate electrode on a portion of a surface of the semiconductor substrate corresponding to the memory region and the logic circuit region through a gate insulator, respectively; 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 모두에 있어서, 상기 반도체 기판 표면과 상기 게이트 전극의 양측 부분 사이에서 각각 측방으로 단면이 점차 넓어지는 새부 리 유전체막을 형성하고, 상기 새부리 유전체막이 제거된 자리에 측방으로 단면이 점차 넓어지는 오목부를 형성하도록 상기 새부리 유전체막을 제거하는 단계;In both the memory region and the logic circuit, a bird dielectric film is formed in which the cross-section is gradually widened laterally between the semiconductor substrate surface and the both side portions of the gate electrode, and is laterally cross-section in place of the bird dielectric film being removed. Removing the beak dielectric film to form a gradually widening recess; 상기 메모리 영역내에 불순물이 도입되지 않도록 상기 게이트 전극을 마스크로서 이용하여 상기 논리회로영역 내에 불순물을 도입함으로써, 소스/드레인 확산영역의 일부를 형성하는 제1도프 영역을 상기 논리회로에 형성하는 단계;Forming a first doped region in the logic circuit to form a portion of a source / drain diffusion region by introducing impurities into the logic circuit region using the gate electrode as a mask so as not to introduce impurities into the memory region; 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역 모두에서, 상기 오목부가 매립되도록 상기 게이트 전극의 양측에, 전하를 저장하는 기능을 가지는 재료로 만들어진 전하유지부와 저장된 전하의 소산을 방지하는 기능을 가지는 소산방지 유전체로 각각 구성된 메모리 기능체를 형성하는 단계;In both the memory region and the logic circuit region, a charge holding portion made of a material having a function of storing charge and a dissipation preventing dielectric having a function of preventing dissipation of stored charge on both sides of the gate electrode such that the recess is buried. Forming a memory functional body each composed of; 상기 게이트 전극과 상기 메모리 기능체를 마스크로서 이용하여, 선행 단계의 도전형과 동일한 불순물을 상기 메모리 영역과 상기 논리회로 영역에 각각 주입하여 상기 소스/드레인 확산영역의 적어도 일부를 형성하는 제2도프영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.A second dope forming the at least a portion of the source / drain diffusion region by using the gate electrode and the memory functional body as a mask and implanting the same impurities as the conductive type of the previous step into the memory region and the logic circuit region, respectively; And forming a region.
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