JP2007317923A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007317923A JP2007317923A JP2006146519A JP2006146519A JP2007317923A JP 2007317923 A JP2007317923 A JP 2007317923A JP 2006146519 A JP2006146519 A JP 2006146519A JP 2006146519 A JP2006146519 A JP 2006146519A JP 2007317923 A JP2007317923 A JP 2007317923A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- diffusion layer
- memory cell
- gate transistor
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 208
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 94
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 9
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 101000739175 Trichosanthes anguina Seed lectin Proteins 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置に係り、特に電荷蓄積層と制御ゲート電極とを積層した不揮発性メモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device using a nonvolatile memory cell in which a charge storage layer and a control gate electrode are stacked.
従来、半導体メモリとしては例えばデータの書き込み及び消去を電気的に行う、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)が知られている。さらに、EEPROMの1つとして、高集積化が可能なNAND型フラッシュメモリが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) that electrically writes and erases data is known as a semiconductor memory. Furthermore, a NAND flash memory capable of high integration is known as one of the EEPROMs.
NAND型フラッシュメモリのメモリセルトランジスタは、半導体基板上に絶縁膜を介して電荷蓄積を目的とする層若しくは膜と、制御ゲート電極とが積層形成されたスタックゲート構造を有している。そして、複数個のメモリセルトランジスタを、隣接するもの同士でソース領域若しくはドレイン領域を共有するような形で列方向に直列接続させ、その両端に選択ゲートトランジスタを配置して、NANDセルユニットが構成される。 A memory cell transistor of a NAND flash memory has a stack gate structure in which a layer or film for charge accumulation and a control gate electrode are stacked on a semiconductor substrate via an insulating film. Then, a plurality of memory cell transistors are connected in series in the column direction so that adjacent ones share a source region or drain region, and select gate transistors are arranged at both ends to constitute a NAND cell unit. Is done.
NANDセルユニットをマトリクス状に配置することにより、メモリセルアレイが構成される。また、行方向に並ぶNANDセルユニットによりNANDセルブロックが構成される。同一行に並ぶ選択ゲートトランジスタのゲートは、同一の選択ゲート線に接続され、同一行に並ぶメモリセルトランジスタの制御ゲートは、同一の制御ゲート線に接続される。 A memory cell array is configured by arranging NAND cell units in a matrix. A NAND cell block is configured by NAND cell units arranged in the row direction. The gates of the select gate transistors arranged in the same row are connected to the same select gate line, and the control gates of the memory cell transistors arranged in the same row are connected to the same control gate line.
個々のNANDセルユニットに電流を流すために、ビット線及びソース線を接続するためのコンタクトがNANDセルユニットの両端に設けられる。コンタクト占有面積の削減のために、1つのコンタクトを隣接する2つのNANDセルユニットで共有するような配置が用いられる。したがって、ビット線コンタクト及びソース線コンタクトに対してNANDセルユニットは折り返した配置となる。ビット線コンタクト及びソース線コンタクトは、隣接するNANDセルユニットの選択ゲートトランジスタ間に設けられる。 In order to pass a current through each NAND cell unit, contacts for connecting bit lines and source lines are provided at both ends of the NAND cell unit. In order to reduce the contact occupation area, an arrangement in which one contact is shared by two adjacent NAND cell units is used. Therefore, the NAND cell unit is folded back with respect to the bit line contact and the source line contact. The bit line contact and the source line contact are provided between select gate transistors of adjacent NAND cell units.
選択ゲートトランジスタの役割は多岐にわたるが、主なものは(1)読み出し時の非選択ブロックのカットオフ、及び(2)選択ブロック内の書き込み禁止NANDセルユニット内における昇圧チャネル電圧のカットオフである。これらの動作時のバイアスは低減されないのが通例である。このため、選択ゲートトランジスタの微細化はメモリセルトランジスタの微細化よりも困難であり、メモリセルトランジスタより先にスケーリングの壁にぶつかる可能性が高い。 Although the role of the select gate transistor is diverse, the main ones are (1) cut-off of the non-selected block at the time of reading, and (2) cut-off of the boosted channel voltage in the write-inhibited NAND cell unit in the selected block. . Typically, the bias during these operations is not reduced. For this reason, miniaturization of the select gate transistor is more difficult than miniaturization of the memory cell transistor, and there is a high possibility that the scaling gate wall will be hit before the memory cell transistor.
これにより、NAND型フラッシュメモリの微細化と共に、選択ゲートトランジスタのNANDストリング長に占める割合が増大してしまう。 This increases the proportion of the select gate transistor in the NAND string length as the NAND flash memory becomes finer.
またこの種の関連技術として、NAND型フラッシュメモリにおいて、選択ゲートトランジスタ間にビット線コンタクト形成する技術が開示されている(特許文献1参照)。
本発明は、選択ゲートトランジスタのカットオフ特性を劣化させずに、この選択ゲートトランジスタの占有面積を低減することが可能な不揮発性半導体記憶装置を提供する。 The present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device capable of reducing the area occupied by a select gate transistor without degrading the cut-off characteristic of the select gate transistor.
本発明の一視点に係る不揮発性半導体記憶装置は、半導体基板と、前記半導体基板に設けられ、かつ電荷蓄積層の電荷量に応じてデータを記憶する複数のメモリセルが直列に接続されて構成されたメモリセル列と、前記メモリセル列の一端に直列に接続された選択ゲートトランジスタと、前記半導体基板の上方に設けられ、かつ前記選択ゲートトランジスタに接続されたビット線とを具備し、前記選択ゲートトランジスタのチャネル領域は、前記半導体基板と前記ビット線との間に設けられる。 A nonvolatile semiconductor memory device according to one aspect of the present invention includes a semiconductor substrate and a plurality of memory cells that are provided on the semiconductor substrate and store data according to the amount of charge in a charge storage layer. A memory cell column, a selection gate transistor connected in series to one end of the memory cell column, and a bit line provided above the semiconductor substrate and connected to the selection gate transistor, A channel region of the select gate transistor is provided between the semiconductor substrate and the bit line.
本発明によれば、選択ゲートトランジスタのカットオフ特性を劣化させずに、この選択ゲートトランジスタの占有面積を低減することが可能な不揮発性半導体記憶装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can reduce the area occupied by the selection gate transistor without degrading the cutoff characteristic of the selection gate transistor.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, elements having the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの回路図である。データ消去単位である1つのユニットは、直列に接続された複数のメモリセルMC(典型的には16個のメモリセルMC)からなるメモリセル列と、その一端(ソース側)に直列に接続された選択ゲートトランジスタSSTと、他端(ドレイン側)に直列に接続された選択ゲートトランジスタSDTとにより構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a NAND flash memory according to the first embodiment of the present invention. One unit, which is a data erasing unit, is connected in series to a memory cell column composed of a plurality of memory cells MC (typically 16 memory cells MC) connected in series and one end (source side) thereof. The selection gate transistor SST and the selection gate transistor SDT connected in series to the other end (drain side).
メモリセルMCとしてのメモリセルトランジスタの制御ゲート端子には、ワード線WLが接続されている。ソース側の選択ゲートトランジスタSSTのゲート端子には、選択ゲート線SGSLが接続されている。選択ゲートトランジスタSSTのソース端子には、ソース線SLが接続されている。ドレイン側の選択ゲートトランジスタSDTのゲート端子には、選択ゲート線SGDLが接続されている。選択ゲートトランジスタSDTのドレイン端子には、ビット線BLが接続されている。 A word line WL is connected to the control gate terminal of the memory cell transistor as the memory cell MC. A selection gate line SGSL is connected to the gate terminal of the source side selection gate transistor SST. A source line SL is connected to the source terminal of the select gate transistor SST. A selection gate line SGDL is connected to the gate terminal of the drain side selection gate transistor SDT. A bit line BL is connected to the drain terminal of the select gate transistor SDT.
選択ゲート線SGSL,SGDLは、選択ゲートトランジスタSST,SDTのオン/オフを制御するために設けられている。選択ゲートトランジスタSST,SDTは、データ書き込み及びデータ読み出し等の際に、ユニット内のメモリセルMCに所定の電位を供給するためのゲートとして機能する。 The selection gate lines SGSL and SGDL are provided for controlling on / off of the selection gate transistors SST and SDT. The selection gate transistors SST and SDT function as gates for supplying a predetermined potential to the memory cells MC in the unit at the time of data writing and data reading.
このユニットがX方向(ワード線WLの延在方向)に複数個配列されてブロックが構成されている。1個のブロックのうち同じワード線WLに接続された複数のメモリセルは1ページとして取り扱われ、このページごとにデータ書き込み及びデータ読み出し動作が行われる。 A plurality of units are arranged in the X direction (the extending direction of the word lines WL) to form a block. A plurality of memory cells connected to the same word line WL in one block are handled as one page, and data write and data read operations are performed for each page.
複数のブロックは、Y方向(ビット線の延在方向)に複数個配列される。ここで、第1のブロックと、この第1のブロックの一方(ドレイン側)に隣接する第2のブロックとは、ドレイン側の選択ゲートトランジスタSDTを共有している。すなわち、複数のブロックは、順番に折り返されるように配列される。上記第1のブロックと、この第1のブロックの他方(ソース側)に隣接する第3のブロックとは、ソース側の選択ゲートトランジスタSSTが向き合うように配置されている。 A plurality of blocks are arranged in the Y direction (bit line extending direction). Here, the first block and the second block adjacent to one (drain side) of the first block share the selection gate transistor SDT on the drain side. That is, the plurality of blocks are arranged so as to be folded in order. The first block and the third block adjacent to the other (source side) of the first block are arranged such that the source side select gate transistor SST faces each other.
各メモリセルMCは、トンネル絶縁膜、浮遊ゲート電極、ゲート絶縁膜、制御ゲート電極が積層された構造を有している。メモリセルMCのソース領域及びドレイン領域は隣接するもの同士で共有されることにより、メモリセルMCは直列に接続される。そして、メモリセルMCに含まれる浮遊ゲート電極に電子を注入する、或いは浮遊ゲート電極から電子を引き抜くことにより、メモリセルMCのデータが変えられる。以下、読み出し及び書き込み動作の一例について説明する。 Each memory cell MC has a structure in which a tunnel insulating film, a floating gate electrode, a gate insulating film, and a control gate electrode are stacked. The memory cell MC is connected in series by sharing the source region and the drain region of the memory cell MC between adjacent ones. The data of the memory cell MC can be changed by injecting electrons into the floating gate electrode included in the memory cell MC or by extracting electrons from the floating gate electrode. Hereinafter, an example of read and write operations will be described.
データ書き込み時には、選択されたメモリセルMC(選択メモリセルMC)のワード線WLに正の高電位、例えば20Vを印加し、非選択メモリセルMCのワード線WLに正の中間電位、例えば8Vを印加する。そして、ドレイン側の選択ゲート線SGDLにVCC(電源電位)を印加して選択ゲートトランジスタSDTをオン状態にし、ソース側の選択ゲート線SGSLに0V(接地電位)を印加して選択ゲートトランジスタSSTをカットオフ状態にする。そして、選択ビット線BLには、書き込むデータに応じて0V或いはVCC(例えば3V)を印加する。 At the time of data writing, a positive high potential, for example, 20V is applied to the word line WL of the selected memory cell MC (selected memory cell MC), and a positive intermediate potential, for example, 8V is applied to the word line WL of the non-selected memory cell MC. Apply. Then, VCC (power supply potential) is applied to the drain-side selection gate line SGDL to turn on the selection gate transistor SDT, and 0 V (ground potential) is applied to the source-side selection gate line SGSL to select the selection gate transistor SST. Cut off. Then, 0 V or VCC (for example, 3 V) is applied to the selected bit line BL according to data to be written.
こうすることにより、選択ゲートトランジスタSDT及びユニット内の非選択メモリセルMCが導通状態となり、選択メモリセルMCのドレイン領域にビット線電位が伝達され、メモリセルMCの閾値電圧がシフトする。 As a result, the select gate transistor SDT and the non-selected memory cell MC in the unit become conductive, the bit line potential is transmitted to the drain region of the selected memory cell MC, and the threshold voltage of the memory cell MC shifts.
例えば“0”を書き込む場合、ビット線BLに0Vを印加する。すると、メモリセルMCの活性領域に形成されたチャネル領域と制御ゲート電極との間に高電界が発生するため、浮遊ゲート電極に電子が注入される。この結果、メモリセルMCの閾値電圧は、正方向にシフトする。 For example, when “0” is written, 0 V is applied to the bit line BL. Then, since a high electric field is generated between the channel region formed in the active region of the memory cell MC and the control gate electrode, electrons are injected into the floating gate electrode. As a result, the threshold voltage of the memory cell MC shifts in the positive direction.
一方、“1”書き込みは、メモリセルMCの閾値電圧を変化させずに維持(消去状態を維持)する状態であり、メモリセルMCの制御ゲート電極に正の高電位20Vが印加されても浮遊ゲート電極に電子が注入されないようにする。このため、ビット線BLにVCCを印加する。そして、書き込みの初期にメモリセルMCのチャネル領域にVCCが充電された後、選択ワード線WLに20V、非選択ワード線WLに8Vを印加する。 On the other hand, “1” writing is a state in which the threshold voltage of the memory cell MC is maintained without being changed (erased state is maintained), and is floating even when a positive high potential of 20 V is applied to the control gate electrode of the memory cell MC. Electrons are not injected into the gate electrode. Therefore, VCC is applied to the bit line BL. Then, after VCC is charged in the channel region of the memory cell MC at the initial stage of writing, 20 V is applied to the selected word line WL and 8 V is applied to the non-selected word line WL.
すると、制御ゲート電極とチャネル領域との容量結合によりチャネル電位は上昇するが、ドレイン側の選択ゲート線SGDLはビット線BLとともにVCCであるため選択ゲートトランジスタSDTがカットオフ状態となる。こうすることにより、チャネル電位は8V程度まで上昇するので、メモリセルMCに電子は注入されない。すなわち、メモリセルMCの閾値電圧は変化しない。 Then, although the channel potential rises due to capacitive coupling between the control gate electrode and the channel region, the selection gate transistor SDT is cut off because the selection gate line SGDL on the drain side is VCC together with the bit line BL. As a result, the channel potential rises to about 8 V, so that electrons are not injected into the memory cell MC. That is, the threshold voltage of the memory cell MC does not change.
データ読み出し時には、選択メモリセルMCのワード線WLに例えば0Vを印加し、非選択メモリセルMCのワード線WL及び選択ゲート線SGDL,SGSLにVCC若しくはVCCより少し高い読み出し電位を印加する。つまり、選択ゲートトランジスタSDT,SST及び非選択メモリセルMCは導通状態になるため、選択メモリセルMCの閾値電圧が正か負かでビット線BLの電位は決まり、この電位を検知することでデータ読み出しが可能となる。 At the time of data reading, for example, 0 V is applied to the word line WL of the selected memory cell MC, and a read potential slightly higher than VCC or VCC is applied to the word line WL and the selection gate lines SGDL and SGSL of the unselected memory cell MC. That is, since the select gate transistors SDT and SST and the non-selected memory cell MC are in a conductive state, the potential of the bit line BL is determined depending on whether the threshold voltage of the selected memory cell MC is positive or negative, and data is obtained by detecting this potential. Reading is possible.
データ消去時には、選択されたブロック内の全てのワード線WLに0Vを印加し、半導体基板に20Vを印加する。これにより、選択ブロック内の全てのメモリセルMCにおいて浮遊ゲート電極の電子がトンネル電流により半導体基板に放出される。この結果、これらのメモリセルの閾値電圧が負方向にシフトする。 When erasing data, 0 V is applied to all word lines WL in the selected block, and 20 V is applied to the semiconductor substrate. As a result, the electrons of the floating gate electrode are emitted to the semiconductor substrate by the tunnel current in all the memory cells MC in the selected block. As a result, the threshold voltages of these memory cells shift in the negative direction.
一方、非選択ブロック内の全てのワード線WL、選択ゲート線SGDL,SGSL、及びビット線BLは、フローティング状態にする。これにより、非選択ブロックでは、ワード線WLが活性領域との容量結合により20V近くまで上昇するため、消去動作が行われない。 On the other hand, all word lines WL, selection gate lines SGDL, SGSL, and bit lines BL in the non-selected block are set in a floating state. As a result, in the non-selected block, the word line WL rises to near 20 V due to capacitive coupling with the active region, so that the erase operation is not performed.
次に、本実施形態のNAND型フラッシュメモリの構造について説明する。図2は、選択ゲートトランジスタSDTを中心に示したNAND型フラッシュメモリの平面図である。図3は、図2に示したIII−III線に沿ったNAND型フラッシュメモリの断面図である。図4は、図2に示したIV−IV線に沿ったNAND型フラッシュメモリの断面図である。なお、図1の平面図において、構造の理解を容易にするために、ビット線BL及び層間絶縁層20の図示を省略している。
Next, the structure of the NAND flash memory of this embodiment will be described. FIG. 2 is a plan view of the NAND flash memory mainly showing the selection gate transistor SDT. FIG. 3 is a cross-sectional view of the NAND flash memory taken along the line III-III shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the NAND flash memory taken along line IV-IV shown in FIG. In the plan view of FIG. 1, the bit lines BL and the interlayer insulating
P型導電性の基板11は、例えばP型半導体基板、P型ウェルを有する半導体基板、P型半導体層を有するSOI(Silicon On Insulator)型基板などである。半導体基板としては、例えばシリコンが用いられる。例えばP型半導体基板11は、表面領域に素子分離絶縁層12を具備し、素子分離絶縁層12が形成されていない半導体基板11の表面領域が素子を形成する素子領域(アクティブ領域:AA)となる。素子分離絶縁層12は、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)により構成される。STI12としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。
The P-
半導体基板11上には、メモリセルMCを構成するトンネル絶縁膜13、浮遊ゲート電極14、ゲート絶縁膜15、及び制御ゲート電極16が順に積層されたゲート積層体が設けられている。制御ゲート電極16は、図1に示したワード線WLに対応する。
On the
ゲート積層体の両側で半導体基板11内には、メモリセルMCのソース領域及びドレイン領域として機能するN+型拡散層17−1が設けられている。N+型拡散層17−1は、高濃度のN+型不純物が拡散された半導体層である。隣接するメモリセルMCは、1つのN+型拡散層17−1を共有している。このようにして、ユニット内の複数のメモリセルMCが直列に接続される。
In the
ゲート積層体の両側面には、側壁絶縁膜18が設けられている。側壁絶縁膜18としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。メモリセルMCの上には、バリア膜19が設けられている。このようにして、メモリセルMCが構成される。
Side
次に、ドレイン側の選択ゲートトランジスタSDTの構造について説明する。本実施形態では、選択ゲートトランジスタSDTとして、縦型トランジスタを用いている。なお、縦型トランジスタとは、チャネルが縦方向に形成されるトランジスタである。 Next, the structure of the drain side select gate transistor SDT will be described. In the present embodiment, a vertical transistor is used as the selection gate transistor SDT. Note that a vertical transistor is a transistor in which a channel is formed in a vertical direction.
ドレイン側で隣接するブロック間(すなわち、選択ゲートトランジスタSDTが形成される領域)で半導体基板11内には、N+型拡散層17−2が設けられている。N+型拡散層17−2は、ドレイン側の端に配置されたメモリセルMCのソース/ドレイン領域として機能する。
An N + type diffusion layer 17-2 is provided in the
N+型拡散層17−2上には、N+型拡散層(ソース領域)21が設けられている。N+型拡散層21上には、P−型拡散層(チャネル領域)22が設けられている。P−型拡散層22は、低濃度のP−型不純物が拡散された半導体層である。P−型拡散層22上には、N+型拡散層(ドレイン領域)23が設けられている。具体的には、N+型拡散層23は、P−型拡散層22上に設けられたN+型拡散層23−1と、このN+型拡散層23−1の上部から横方向に突出したN+型拡散層23−2とから構成されている。N+型拡散層23−2は、N+型拡散層23上に電気的に接続されるコンタクトを形成する際の余裕のために設けられている。
On the N + diffusion layer 17-2, N + -type diffusion layer (source region) 21 is provided. A P − type diffusion layer (channel region) 22 is provided on the N +
N+型拡散層21、P−型拡散層22及びN+型拡散層23からなる積層膜の側面上には、ゲート絶縁膜24が設けられている。ゲート絶縁膜24としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。ゲート絶縁膜24の側面上には、X方向に延在するように、ゲート電極25が設けられている。ゲート電極25は、図1に示した選択ゲート線SGDLに対応する。ゲート電極25としては、例えばポリシリコンが用いられる。
A
なお、本実施形態では、ゲート電極25は、N+型拡散層21、P−型拡散層22及びN+型拡散層23からなる積層膜の側面上にゲート絶縁膜24を介して設けられている。しかしこれに限定されず、ゲート電極25は、少なくともチャネル領域としてのP−型拡散層22の側面上にゲート絶縁膜24を介して設けられていればよい。このようにして、選択ゲートトランジスタSDTが構成される。
In the present embodiment, the
また、図2に示すように、同じ列の複数の選択トランジスタにおいて、複数のN+型拡散層23−2は、ゲート電極25の両側に交互に配置される。すなわち、X方向に隣接する2つのユニットに対応する2つのN+型拡散層23−2は、ゲート電極25に対して、Y方向の一方の側と他方の側とに配置される。換言すると、上記2つのN+型拡散層23−2は、X方向において向き合わないように、Y方向にずらして配置される。
As shown in FIG. 2, the plurality of N + -type diffusion layers 23-2 are alternately arranged on both sides of the
N+型拡散層23上でN+型拡散層23−2が配置される側には、コンタクト層26が設けられている。コンタクト層26上には、Y方向に延在するように、ビット線BLが設けられている。半導体基板11とビット線BLとの間は、層間絶縁層20で満たされている。
On the side where the N + -type diffusion layer 23-2 on the N + diffusion layer 23 is arranged, the
次に、ソース側の選択ゲートトランジスタSSTの構造について説明する。図5は、選択ゲートトランジスタSSTを中心に示したNAND型フラッシュメモリの平面図である。図6は、図5に示したVI−VI線に沿ったNAND型フラッシュメモリの断面図である。 Next, the structure of the source side select gate transistor SST will be described. FIG. 5 is a plan view of a NAND flash memory centered on the select gate transistor SST. 6 is a cross-sectional view of the NAND flash memory taken along the line VI-VI shown in FIG.
半導体基板11上には、X方向に延在するように、ゲート絶縁膜13を介してゲート電極31が設けられている。ゲート電極31は、図1に示した選択ゲート線SGSLに対応する。ゲート電極31としては、例えばポリシリコンが用いられる。ゲート電極31の両側面には、側壁絶縁膜18が設けられている。
A
ソース側で隣接するゲート電極31間で半導体基板11内には、N+型拡散層17−3が設けられている。N+型拡散層17−3は、隣接する2つの選択ゲートトランジスタSSTの共通のソース領域として機能する。選択ゲートトランジスタSSTは、隣接するメモリセルMCとN+型拡散層17−1を共有することで、このメモリセルMCと直列に接続されている。
An N + type diffusion layer 17-3 is provided in the
N+型拡散層17−3上には、コンタクト層32が設けられている。コンタクト層32としては、例えばタングステン(W)が用いられる。コンタクト層26上には、X方向に延在するように、ソース線SLが設けられている。半導体基板11とソース線SLとの間は、層間絶縁層20で満たされている。このようにして、選択ゲートトランジスタSSTが構成される。
A
次に、本実施形態のNAND型フラッシュメモリの製造方法の一例について説明する。なお、図7A乃至図13Aは、製造方法の一工程を示す平面図である。図7B乃至図13Bは、平面図に示したIII−III線に沿った断面図である。図7C乃至図13Cは、平面図に示したIV−IV線に沿った断面図である。 Next, an example of a method for manufacturing the NAND flash memory according to this embodiment will be described. 7A to 13A are plan views showing one process of the manufacturing method. 7B to 13B are cross-sectional views along the line III-III shown in the plan views. 7C to 13C are cross-sectional views taken along line IV-IV shown in the plan views.
P型半導体基板11の表面領域に、トランジスタ等の半導体素子が形成されるアクティブ領域AAを形成する。すなわち、P型半導体基板11の表面領域にSTI12を形成することにより、半導体基板11の表面領域にアクティブ領域AAを形成する。STI12は、リソグラフィ法及びRIE(Reactive Ion Etching)法を用いて半導体基板11に溝を形成し、この溝にシリコン酸化膜等の絶縁体を埋め込むことにより形成される。
An active area AA in which semiconductor elements such as transistors are formed is formed in the surface area of the P-
次に、図7A乃至図7Cに示すように、半導体基板11上に、メモリセルMCを構成するトンネル絶縁膜13、浮遊ゲート電極14、ゲート絶縁膜15、制御ゲート電極16を順に堆積する。そして、リソグラフィ法及びRIE法を用いて、制御ゲート電極16、ゲート絶縁膜15、及び浮遊ゲート電極14を所望の形状にパターニングする。
Next, as shown in FIGS. 7A to 7C, a
トンネル絶縁膜13としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。浮遊ゲート電極14としては、例えばポリシリコンが用いられる。ゲート絶縁膜15としては、例えばONO膜(酸化膜、窒化膜、及び酸化膜からなる積層膜)が用いられる。制御ゲート電極16としては、例えばポリシリコンが用いられる。
For example, a silicon oxide film is used as the
次に、図8A乃至図8Cに示すように、P型半導体基板11内に、N+型不純物(リン(P)、ヒ素(As)等)を導入することにより、N+型拡散層17−1,17−2を形成する。次に、制御ゲート電極16及び浮遊ゲート電極14の側面に側壁絶縁膜18を形成する。この際、同一ブロック内のメモリセルMC間は、側壁絶縁膜18で埋め込まれている。なお、この側壁絶縁膜18の形成工程により、隣接するブロック間のトンネル絶縁膜13は、エッチングされている。
Next, as shown in FIGS. 8A to 8C, by introducing N + -type impurities (phosphorus (P), arsenic (As), etc.) into the P-
次に、隣接するブロック間に開口部を形成するためのエッチング工程時のストッパー目的で、装置全面に、バリア膜19を堆積する。バリア膜19としては、例えばシリコン窒化膜が用いられる。
Next, a
次に、図9A乃至図9Cに示すように、装置全面に、絶縁層20−1を堆積する。絶縁層20−1としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。或いは、シリコン酸化膜にBとPを含ませたBPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)、BSG(Boron Silicate Glass)、もしくはPSG(Phosphorus Silicate Glass)等を用いてもよい。 Next, as shown in FIGS. 9A to 9C, an insulating layer 20-1 is deposited on the entire surface of the device. As the insulating layer 20-1, for example, a silicon oxide film is used. Alternatively, BPSG (Boron Phosphorus Silicate Glass), BSG (Boron Silicate Glass), PSG (Phosphorus Silicate Glass), or the like in which B and P are included in the silicon oxide film may be used.
次に、図10A乃至図10Cに示すように、N+型拡散層17−2の上面を露出するように、リソグラフィ法及びRIE法を用いて、絶縁層20−1及びバリア膜19をエッチングする。これにより、N+型拡散層17−2の上面を露出する開口部41−1が形成される。
Next, as shown in FIGS. 10A to 10C, the insulating layer 20-1 and the
さらに、絶縁層20−1の表面領域に、リソグラフィ法及びRIE法を用いて開口部41−2を形成する。この開口部41−2は、開口部41−1の上部からY方向に突出するように形成される。また、図10Aに示すように、複数の開口部41−2は、開口部41−1に対して、Y方向の一方の側と他方の側とに交互に形成される。 Further, an opening 41-2 is formed in the surface region of the insulating layer 20-1 by using a lithography method and an RIE method. The opening 41-2 is formed so as to protrude from the upper part of the opening 41-1 in the Y direction. As shown in FIG. 10A, the plurality of openings 41-2 are alternately formed on one side and the other side in the Y direction with respect to the opening 41-1.
次に、図11A乃至図11Cに示すように、N+型拡散層17−2上に、開口部41−1の下部を埋め込むように、N+型拡散層21を例えば選択成長法(具体的には、選択CVD(Chemical Vapor Deposition)法)を用いて形成する。次に、N+型拡散層21上に、開口部41−1の中間部を埋め込むように、P−型拡散層22を例えば選択成長法を用いて形成する。
Next, as shown in FIGS. 11A to 11C, the N +
次に、P−型拡散層22上に、開口部41−1の上部及び開口部41−2を埋め込むように、N+型拡散層23を例えば選択成長法を用いて形成する。これにより、P−型拡散層22上に形成されたN+型拡散層23−1と、このN+型拡散層23−1の上部からY方向に突出したN+型拡散層23−2とが形成される。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、N+型拡散層23及び絶縁層20−1の上面を平坦化する。そして、N+型拡散層23及び絶縁層20−1上に、絶縁層20−2を堆積する。
Next, the N + -
次に、図12A乃至図12Cに示すように、N+型拡散層23−1,21及びP−型拡散層22の側面及びN+型拡散層17−2の上面を露出するように、リソグラフィ法及びRIE法を用いて、絶縁層20−2、N+型拡散層23−1,21及びP−型拡散層22を選択的にエッチングする。これにより、N+型拡散層23−1,21及びP−型拡散層22の側面を露出しかつX方向に延在する開口部42が形成される。なお、開口部42は、必ずしもN+型拡散層17−2まで到達する必要はなく、P−型拡散層22の底面まで到達していればよい。
Next, as shown in FIGS. 12A to 12C, lithography is performed so that the side surfaces of the N + -type diffusion layers 23-1 and 23 and 21 and the P − -
次に、図13A乃至図13Cに示すように、積層膜(N+型拡散層23−1,21及びP−型拡散層22からなる)の側面上及びN+型拡散層17−2上に、ゲート絶縁膜24を堆積する。次に、ゲート絶縁膜24の側面上に、開口部42を埋め込むように、ゲート電極25を形成する。その後、ゲート電極25及び絶縁層20−2の上面をCMP法を用いて平坦化する。
Next, as shown in FIGS. 13A to 13C, on the side surface of the laminated film (consisting of the N + -type diffusion layers 23-1, 21 and the P − -type diffusion layer 22) and on the N + -type diffusion layer 17-2. Then, a
次に、図2乃至図4に示すように、ゲート電極25及び絶縁層20−2上に、絶縁層を堆積する。そして、この絶縁層の上面をCMP法を用いて平坦化する。これにより、層間絶縁層20が形成される。次に、層間絶縁層20内に、N+型拡散層23−1,23−2に到達するように、コンタクト層26を形成する。これにより、N+型拡散層23−1,23−2に電気的に接続されたコンタクト層26が形成される。コンタクト層26としては、例えばタングステン(W)が用いられる。また、複数のコンタクト層26は、ゲート電極25の両側に交互に形成される。
Next, as shown in FIGS. 2 to 4, an insulating layer is deposited on the
次に、コンタクト層26及び層間絶縁層20上に、Y方向に延在するビット線BLを形成する。これにより、N+型拡散層23に電気的に接続されたビット線BLが形成される。
Next, a bit line BL extending in the Y direction is formed on the
このように構成されたNAND型フラッシュメモリでは、選択ゲートトランジスタSDTとして縦型トランジスタを用いているため、この選択ゲートトランジスタSDTの占有面積を小さくすることができる。すなわち、選択ゲートトランジスタSDTを微細化することが可能となる。 In the NAND flash memory configured as described above, since the vertical transistor is used as the selection gate transistor SDT, the area occupied by the selection gate transistor SDT can be reduced. That is, the select gate transistor SDT can be miniaturized.
また、選択ゲートトランジスタSDTのカットオフ特性を劣化させずに、選択ゲートトランジスタSDTの占有面積を小さくすることが可能である。これにより、NAND型フラッシュメモリの動作時のバイアスを低減する必要がないため、NAND型フラッシュメモリを最適な状態で動作させることができる。 In addition, the area occupied by the select gate transistor SDT can be reduced without degrading the cut-off characteristics of the select gate transistor SDT. As a result, it is not necessary to reduce the bias during operation of the NAND flash memory, and the NAND flash memory can be operated in an optimum state.
また、隣接するブロック間で1つの選択ゲートトランジスタSDTを共有している。このように構成しても、NAND型フラッシュメモリのデータ書き込み及びデータ読み出し動作を正確に行なうことができる。これにより、NAND型フラッシュメモリをより微細化することが可能となる。 In addition, one select gate transistor SDT is shared between adjacent blocks. Even with this configuration, the data write and data read operations of the NAND flash memory can be performed accurately. As a result, the NAND flash memory can be further miniaturized.
また、選択ゲートトランジスタSDTとビット線BLとを電気的に接続するコンタクト層26をゲート電極25の両側に交互に配置している。これにより、X方向に隣接するコンタクト層26は、距離を十分空けて配置される。この結果、各コンタクト層26のサイズを大きくすることができる。さらに、コンタクト層26の形成工程を容易にすることが可能となる。
In addition, contact layers 26 that electrically connect the select gate transistors SDT and the bit lines BL are alternately arranged on both sides of the
また、選択ゲートトランジスタSDTのチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域は、層間絶縁層20の側面上に設けられている。すなわち、選択ゲートトランジスタSDTのチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域は、絶縁層上に設けられたSOI(Silicon On Insulator)層に形成されているのと同等である。したがって、選択ゲートトランジスタSDTの寄生容量を低減することができる。この結果、選択ゲートトランジスタSDTの動作速度を高速化することができる。
The channel region, source region, and drain region of the select gate transistor SDT are provided on the side surface of the interlayer insulating
なお、ソース側の選択ゲートトランジスタSSTに縦型トランジスタを適用してもよい。すなわち、第1のブロックと、この第1のブロックの一方(ソース側)に隣接する第2のブロックとは、1つの選択ゲートトランジスタSSTを共有する。そして、上記第1のブロックと、この第1のブロックの他方(ドレイン側)に隣接する第3のブロックとの間には、2つの選択ゲートトランジスタSDTが配置され、この2つの選択ゲートトランジスタSDTが直列に接続される。このようにしてNAND型フラッシュメモリを構成した場合でも、同様に実施可能である。 Note that a vertical transistor may be applied to the selection gate transistor SST on the source side. That is, the first block and the second block adjacent to one (source side) of the first block share one select gate transistor SST. Two selection gate transistors SDT are arranged between the first block and a third block adjacent to the other (drain side) of the first block, and the two selection gate transistors SDT are arranged. Are connected in series. Even when the NAND flash memory is configured in this manner, the present invention can be similarly implemented.
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、選択ゲートトランジスタSDTの他の構成例であり、縦型トランジスタを用いずにNAND型フラッシュメモリを微細化するようにしている。
(Second Embodiment)
The second embodiment is another configuration example of the selection gate transistor SDT, and a NAND flash memory is miniaturized without using a vertical transistor.
図14は、本発明の第2の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの平面図である。また、図14は、選択ゲートトランジスタSDTを中心に示している。図15は、図14に示したIII−III線に沿ったNAND型フラッシュメモリの断面図である。図16は、図14に示したIV−IV線に沿ったNAND型フラッシュメモリの断面図である。なお、図14の平面図において、構造の理解を容易にするために、ビット線BL及び層間絶縁層20,58の図示を省略している。
FIG. 14 is a plan view of a NAND flash memory according to the second embodiment of the present invention. FIG. 14 mainly shows the selection gate transistor SDT. FIG. 15 is a cross-sectional view of the NAND flash memory taken along the line III-III shown in FIG. FIG. 16 is a cross-sectional view of the NAND flash memory taken along line IV-IV shown in FIG. In the plan view of FIG. 14, the bit line BL and the
ドレイン側で隣接するブロック間(すなわち、選択ゲートトランジスタSDTが形成される領域)で半導体基板11内には、N+型拡散層17−2が設けられている。N+型拡散層17−2は、ドレイン側の端に配置されたメモリセルMCのソース/ドレイン領域として機能する。なお、メモリセルMCの構造は、上記第1の実施形態と同じである。
An N + type diffusion layer 17-2 is provided in the
層間絶縁層20内でN+型拡散層17−2上には、N+型拡散層17−2に電気的に接続されたコンタクト層51が設けられている。このコンタクト層51は、例えば、高濃度のN+不純物が導入されたN+型拡散層により構成される。
A
層間絶縁層20の上部には、コンタクト層51の側面に接触するように、低濃度のP−型不純物が導入されたP−型半導体層52が設けられている。P−型半導体層52は、選択ゲートトランジスタSDTの活性層として機能する。
A P −
また、図14に示すように、同じ列の複数の選択トランジスタにおいて、複数のP−型半導体層52は、コンタクト層51の両側に交互に配置される。すなわち、X方向に隣接する2つのユニットに対応する2つのP−型半導体層52は、コンタクト層51に対して、Y方向の一方の側と他方の側とに配置される。換言すると、上記P−型半導体層52は、X方向において向き合わないように、Y方向にずらして配置される。
Further, as shown in FIG. 14, in the plurality of selection transistors in the same column, the plurality of P − type semiconductor layers 52 are alternately arranged on both sides of the
P−型半導体層52上には、ゲート絶縁膜55が設けられている。ゲート絶縁膜55としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。ゲート絶縁膜55上には、X方向に延在するように、ゲート電極56が設けられている。ゲート電極56は、図1に示した選択ゲート線SGDLに対応する。ゲート電極56としては、例えばポリシリコンが用いられる。
A
P−型半導体層52内でゲート電極56の両側には、ソース領域としてのN+型拡散層53と、ドレイン領域としてのN+型拡散層54とが設けられている。このようにして、選択ゲートトランジスタSDTが構成される。
An N +
選択ゲートトランジスタSDT上には、層間絶縁層58が設けられている。層間絶縁層58上には、Y方向に延在するビット線BLが設けられている。層間絶縁層58内には、N+型拡散層54とビット線BLとを電気的に接続するコンタクト層57が設けられている。
An interlayer insulating
次に、本実施形態のNAND型フラッシュメモリの製造方法の一例について説明する。なお、図17A乃至図21Aは、製造方法の一工程を示す平面図である。図17B乃至図21Bは、平面図に示したIII−III線に沿った断面図である。図17C乃至図21Cは、平面図に示したIV−IV線に沿った断面図である。 Next, an example of a method for manufacturing the NAND flash memory according to this embodiment will be described. 17A to 21A are plan views showing one process of the manufacturing method. FIGS. 17B to 21B are cross-sectional views taken along line III-III shown in the plan views. FIGS. 17C to 21C are cross-sectional views taken along the line IV-IV shown in the plan views.
上記第1の実施形態で説明した絶縁層20−1を形成するまでの製造工程(すなわち、図9A乃至図9Cまでの製造工程)は、上記第1の実施形態と同じである。次に、図17A乃至図17Cに示すように、N+型拡散層17−2の上面を露出するように、リソグラフィ法及びRIE法を用いて、層間絶縁層20及びバリア膜19をエッチングする。これにより、N+型拡散層17−2の上面を露出する開口部61が形成される。
The manufacturing process until the insulating layer 20-1 described in the first embodiment is formed (that is, the manufacturing process up to FIGS. 9A to 9C) is the same as that in the first embodiment. Next, as illustrated in FIGS. 17A to 17C, the
次に、図18A乃至図18Cに示すように、N+型拡散層17−2上に、開口部61を埋め込むように、コンタクト層51としてのN+型拡散層を例えば選択成長法を用いて形成する。その後、CMP法を用いて、コンタクト層51及び層間絶縁層20の上面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 18A to FIG. 18C, on the N + diffusion layer 17-2, so as to fill the
次に、図19A乃至図19Cに示すように、リソグラフィ法及びRIE法を用いて、層間絶縁層20内でコンタクト層51の側面を露出する開口部62を形成する。なお、図19Aに示すように、複数の開口部62は、コンタクト層51の両側に交互に形成される。
Next, as shown in FIGS. 19A to 19C, an
次に、図20A乃至図20Cに示すように、開口部62を埋め込むように、不純物が導入されていないポリシリコン層(アンドープトポリシリコン層)を堆積する。次に、CMP法を用いて、ポリシリコン層の上面を平坦化する。次に、ポリシリコン層内に低濃度のP−型不純物を導入する。これにより、開口部62内に、選択ゲートトランジスタSDTの活性領域としてのP−型半導体層52が形成される。
Next, as shown in FIGS. 20A to 20C, a polysilicon layer into which no impurity is introduced (undoped polysilicon layer) is deposited so as to fill the
次に、図21A乃至図21Cに示すように、P−型半導体層52上にゲート絶縁膜55を形成する。次に、ゲート絶縁膜55上に、リソグラフィ法及びRIE法を用いて、X方向に延在するゲート電極56を形成する。
Next, as shown in FIGS. 21A to 21C, a
次に、ゲート電極56をマスクとして、P−型半導体層52内に高濃度のN+型不純物を導入する。これにより、P−型半導体層52内でゲート電極56の両側にソース領域としてのN+型拡散層53と、ドレイン領域としてのN+型拡散層54とが形成される。
Next, high-concentration N + -type impurities are introduced into the P − -
次に、図14乃至図16に示すように、ゲート電極56及びゲート絶縁膜55上に、層間絶縁層58を堆積する。そして、この層間絶縁層58の上面をCMP法を用いて平坦化する。次に、層間絶縁層58内に、N+型拡散層54に到達するように、コンタクト層57を形成する。これにより、N+型拡散層54に電気的に接続されたコンタクト層57が形成される。コンタクト層57としては、例えばタングステン(W)が用いられる。
Next, as shown in FIGS. 14 to 16, an
次に、コンタクト層57及び層間絶縁層58上に、Y方向に延在するビット線BLを形成する。これにより、N+型拡散層54に電気的に接続されたビット線BLが形成される。このようにして、NAND型フラッシュメモリが形成される。
Next, a bit line BL extending in the Y direction is formed on the
このように構成されたNAND型フラッシュメモリでは、選択ゲートトランジスタSDTを半導体基板11とビット線BLとの間の層間絶縁層内に形成している。すなわち、選択ゲートトランジスタSDTは、半導体基板11に形成されない。また、選択ゲートトランジスタSDTに接続される2つのメモリセルの間には、コンタクト層51のみが配置される。これにより、隣接するブロック間の面積を小さくすることができ、ひいては、NAND型フラッシュメモリを微細化することができる。
In the NAND flash memory configured as described above, the select gate transistor SDT is formed in an interlayer insulating layer between the
また、選択ゲートトランジスタSDTのサイズは縮小されない。これにより、NAND型フラッシュメモリの動作時のバイアスを低減する必要がないため、NAND型フラッシュメモリを最適な状態で動作させることができる。 Further, the size of the select gate transistor SDT is not reduced. As a result, it is not necessary to reduce the bias during operation of the NAND flash memory, and the NAND flash memory can be operated in an optimum state.
また、選択ゲートトランジスタSDTは、コンタクト層51の両側に交互に配置されている。また、選択ゲートトランジスタSDTとビット線BLとを電気的に接続するコンタクト層57もコンタクト層51の両側に交互に配置されている。これにより、X方向に隣接するコンタクト層57は、距離を十分空けて配置される。この結果、各コンタクト層57のサイズを大きくすることができる。
The select gate transistors SDT are alternately arranged on both sides of the
また、選択ゲートトランジスタSDTは、層間絶縁層20上に設けられている。すなわち、選択ゲートトランジスタSDTは、層間絶縁層20上に設けられたSOI層に形成されている。これにより、選択ゲートトランジスタSDTの動作速度を高速化することができる。
The select gate transistor SDT is provided on the
また、第2の実施形態を選択ゲートトランジスタSSTに適用可能であることは勿論である。 Of course, the second embodiment can be applied to the select gate transistor SST.
上記第1及び第2の実施形態では、NANDセルを用いたNAND型フラッシュメモリを一例として説明したが、これに限らず不揮発性メモリセルを用いたEEPROM全般に適用することができる。 In the first and second embodiments, the NAND flash memory using NAND cells has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to all EEPROMs using nonvolatile memory cells.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化できる。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements disclosed in the embodiments, or constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.
MC…メモリセル、SST,SDT…選択ゲートトランジスタ、WL…ワード線、SGSL,SGDL…選択ゲート線、SL…ソース線、BL…ビット線、AA…アクティブ領域、11…P型半導体基板、12…素子分離絶縁層(STI)、13…トンネル絶縁膜(ゲート絶縁膜)、14…浮遊ゲート電極、15…ゲート絶縁膜、16…制御ゲート電極、17−1,17−2,17−3…N+型拡散層、18…側壁絶縁膜、19…バリア膜、20,58…層間絶縁層、21…N+型拡散層、22…P−型拡散層、23,23−1,23−2…N+型拡散層、24,55…ゲート絶縁膜、25,31,56…ゲート電極、26,32,51,57…コンタクト層、41,42,61,62…開口部、52…P−型半導体層、53,54…N+型拡散層。 MC ... memory cell, SST, SDT ... selection gate transistor, WL ... word line, SGSL, SGDL ... selection gate line, SL ... source line, BL ... bit line, AA ... active region, 11 ... P-type semiconductor substrate, 12 ... Element isolation insulating layer (STI), 13 ... tunnel insulating film (gate insulating film), 14 ... floating gate electrode, 15 ... gate insulating film, 16 ... control gate electrode, 17-1, 17-2, 17-3 ... N + Type diffusion layer, 18 ... sidewall insulating film, 19 ... barrier film, 20, 58 ... interlayer insulating layer, 21 ... N + type diffusion layer, 22 ... P - type diffusion layer, 23, 23-1, 23-2 ... N + type diffusion layer, 24, 55 ... gate insulating film, 25, 31, 56 ... gate electrode, 26, 32, 51, 57 ... contact layer, 41, 42, 61, 62 ... opening, 52 ... P - type semiconductor layer, 53,54 ... N Type diffusion layer.
Claims (5)
前記半導体基板に設けられ、かつ電荷蓄積層の電荷量に応じてデータを記憶する複数のメモリセルが直列に接続されて構成されたメモリセル列と、
前記メモリセル列の一端に直列に接続された選択ゲートトランジスタと、
前記半導体基板の上方に設けられ、かつ前記選択ゲートトランジスタに接続されたビット線と
を具備し、
前記選択ゲートトランジスタのチャネル領域は、前記半導体基板と前記ビット線との間に設けられることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A semiconductor substrate;
A memory cell array configured by connecting a plurality of memory cells provided in the semiconductor substrate and storing data according to the amount of charge in the charge storage layer; and
A select gate transistor connected in series to one end of the memory cell column;
A bit line provided above the semiconductor substrate and connected to the select gate transistor;
A non-volatile semiconductor memory device, wherein a channel region of the select gate transistor is provided between the semiconductor substrate and the bit line.
前記選択ゲートトランジスタは、
前記メモリセル列の一端のソース/ドレイン領域上に設けられかつ第1の導電型からなる第1の拡散層と、
前記第1の拡散層上に設けられかつチャネルが形成されかつ第2の導電型からなる第2の拡散層と、
前記第2の拡散層上に設けられかつ前記ビット線に電気的に接続されかつ前記第1の導電型からなる第3の拡散層と、
前記第2の拡散層上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 The memory cell includes a source region and a drain region provided in the semiconductor substrate,
The selection gate transistor is:
A first diffusion layer provided on a source / drain region at one end of the memory cell row and having a first conductivity type;
A second diffusion layer provided on the first diffusion layer and having a channel and having a second conductivity type;
A third diffusion layer provided on the second diffusion layer and electrically connected to the bit line and comprising the first conductivity type;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a gate electrode provided on the second diffusion layer via a gate insulating film.
隣接する2つのメモリセル列に対応する2つのコンタクト層は、前記ゲート電極の延在方向において向き合わないようにずらして配置されることを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A contact layer that electrically connects the bit line and the third diffusion layer;
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein two contact layers corresponding to two adjacent memory cell columns are arranged so as not to face each other in the extending direction of the gate electrode.
前記メモリセルは、前記半導体基板内に設けられたソース領域及びドレイン領域を含み、
前記選択ゲートトランジスタは、
前記層間絶縁層内に設けられた活性層と、
前記活性層上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記活性層内に設けられかつ第1のコンタクト層を介して前記メモリセル列の一端のソース/ドレイン領域に電気的に接続されたソース領域と、
前記活性層内に設けられかつ前記ビット線に電気的に接続されたドレイン領域と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 An interlayer insulating layer provided on the plurality of memory cells;
The memory cell includes a source region and a drain region provided in the semiconductor substrate,
The selection gate transistor is:
An active layer provided in the interlayer insulating layer;
A gate electrode provided on the active layer via a gate insulating film;
A source region provided in the active layer and electrically connected to a source / drain region at one end of the memory cell column via a first contact layer;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a drain region provided in the active layer and electrically connected to the bit line.
隣接する2つのメモリセル列に対応する2つの第2のコンタクト層は、前記ゲート電極の延在方向において向き合わないようにずらして配置されることを特徴とする請求項4に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A second contact layer for electrically connecting the bit line and the drain region of the select gate transistor;
5. The nonvolatile semiconductor according to claim 4, wherein two second contact layers corresponding to two adjacent memory cell columns are arranged so as not to face each other in an extending direction of the gate electrode. Storage device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006146519A JP2007317923A (en) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006146519A JP2007317923A (en) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007317923A true JP2007317923A (en) | 2007-12-06 |
Family
ID=38851515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006146519A Pending JP2007317923A (en) | 2006-05-26 | 2006-05-26 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007317923A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011024213A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-03 | 株式会社 東芝 | Nonvolatile semiconductor storage device |
-
2006
- 2006-05-26 JP JP2006146519A patent/JP2007317923A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011024213A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-03 | 株式会社 東芝 | Nonvolatile semiconductor storage device |
JP5351274B2 (en) * | 2009-08-25 | 2013-11-27 | 株式会社東芝 | Nonvolatile semiconductor memory device |
US8723248B2 (en) | 2009-08-25 | 2014-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor storage device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4445514B2 (en) | Semiconductor memory device | |
JP4945248B2 (en) | Memory system, semiconductor memory device and driving method thereof | |
JP5288877B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP4762118B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP4330670B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP4764461B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2007317874A (en) | Non-volatile semiconductor storage device | |
JP2009164485A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP2009224574A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device and method of manufacturing the same | |
TW201434137A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing same | |
US20210242229A1 (en) | Three-dimensional semiconductor device | |
JP2002368141A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP4843412B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP2012164776A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device | |
US8957469B2 (en) | Semiconductor storage device and manufacturing method of semiconductor storage device | |
JP2012038835A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
JP4959990B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2000286349A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
US8581326B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
JP2008300785A (en) | Semiconductor device | |
JP2006019570A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device and manufacturing method thereof | |
JP2002368140A (en) | Non-volatile semiconductor memory device | |
US20070108504A1 (en) | Non-volatile memory and manufacturing method and operating method thereof | |
KR100762262B1 (en) | Nonvolatile Memory Device and Formation Method | |
JP4810330B2 (en) | Semiconductor memory device |