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JPH0888285A - Non-voltage semiconductor memory device and manufacture thereof - Google Patents

Non-voltage semiconductor memory device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH0888285A
JPH0888285A JP24843694A JP24843694A JPH0888285A JP H0888285 A JPH0888285 A JP H0888285A JP 24843694 A JP24843694 A JP 24843694A JP 24843694 A JP24843694 A JP 24843694A JP H0888285 A JPH0888285 A JP H0888285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
insulating film
film
floating gate
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
Application number
JP24843694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Maruyama
徹 丸山
Seiichi Aritome
誠一 有留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP24843694A priority Critical patent/JPH0888285A/en
Publication of JPH0888285A publication Critical patent/JPH0888285A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a non-volatile semiconductor memory device in which the drop of a program voltage and the microminiaturization of a cell are compatible by forming a floating gate via a tunnel insulating film on protrusion element forming regions divided by the parallel grooves of the main surface of a semiconductor substrate and rounded at an upper edge. CONSTITUTION: A plurality of grooves 12 are formed in parallel on the surface of a semiconductor substrate 11, and an embedded insulating film 13 is embedded to the midway of the grooves 12. The substrate part protruding without being embedded by the film 13 is an element forming region 14, and the upper edge of the region 14 is rounded. A floating gate 16 is formed via a tunnel insulating film 15 on the region 14. The gate 16 is isolated with each element forming region in a direction perpendicular to the groove 12, and isolated at a predetermined interval in the direction parallel with the groove 12. A control gate 18 is formed on the gate 16 via a gate insulating film 17. The gate 18 is so formed as to be extended in the direction perpendicular to the groove 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体記憶装
置に係わり、特にメモリセル構造の改良をはかった不揮
発性半導体記憶装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device, and more particularly to a non-volatile semiconductor memory device having an improved memory cell structure and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体記憶装置は高集化の一途を
辿っており、より微細なメモリ素子の研究・開発が盛ん
である。例えば各種半導体記憶装置のうち、半導体基板
上に浮遊ゲートと制御ゲートを積層し、浮遊ゲートと基
板間の電荷の授受によりデータの書き替えを行う不揮発
性半導体記憶装置(EEPROM)は、ハードディスク
装置の代替品として期待されており、さらなる高集積化
が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor memory devices have been increasing in concentration, and research and development of finer memory devices have been actively conducted. For example, among various semiconductor memory devices, a nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM) in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate and data is rewritten by exchanging charges between the floating gate and the substrate is a hard disk device. It is expected as a substitute, and higher integration is desired.

【0003】このEEPROMにおいては、他の半導体
記憶装置には見られない浮遊ゲートと制御ゲートを積層
した特殊な構造を有しており、浮遊ゲートと基板の間に
かかる電圧は次のように表わすことができる。
This EEPROM has a special structure in which a floating gate and a control gate which are not found in other semiconductor memory devices are laminated, and the voltage applied between the floating gate and the substrate is expressed as follows. be able to.

【0004】 Vox=Cono /(Cox+Cono )Vpp …(1) Cono :ゲート酸化膜(インターポリ絶縁膜)に対する
容量 Cox :トンネル酸化膜に対する容量 Vpp :書き込み時に制御ゲートに印加される電圧 Vox :トンネル酸化膜に印加される電圧 ここで、EEPROMのメモリ素子として機能させるに
は、上記の各容量Cox及びCono を十分に大きくする必
要がある。また、上記(1)式におけるCono/(Cox
+Cono )がカップリング定数であり、このカップリン
グ定数を大きくすることによって、低いVpp電圧を実現
できる。それ故、Coxに対するCono を大きくすること
が必要である。
Vox = Cono / (Cox + Cono) Vpp (1) Cono: capacitance with respect to gate oxide film (interpoly insulating film) Cox: capacitance with respect to tunnel oxide film Vpp: voltage applied to control gate during writing Vox: tunnel oxidation Voltage Applied to Membrane Here, in order to function as a memory element of the EEPROM, it is necessary to sufficiently increase the above capacitances Cox and Cono. Further, in the above formula (1), Cono / (Cox
+ Cono) is a coupling constant, and by increasing this coupling constant, a low Vpp voltage can be realized. Therefore, it is necessary to increase the Cono for Cox.

【0005】しかしながら、素子を微細化・高集積化す
るに伴いCono 及びCoxは小さくなり、また構造的な制
約からカップリング定数を大きくするのは困難であっ
た。
However, it has been difficult to increase the coupling constant due to structural restrictions, as Cono and Cox become smaller as the device is miniaturized and highly integrated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の不揮
発性半導体記憶装置において、浮遊ゲートを分離形成し
た構造では、プログラム電圧の低電圧化とセルの微細化
を両立することは極めて困難であった。
As described above, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, in the structure in which the floating gate is formed separately, it is extremely difficult to achieve both reduction of the program voltage and miniaturization of the cell. It was

【0007】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、セルを微細化してもC
ono 及びCoxを十分に大きくすることができ、かつカッ
プリング定数を大きくすることができ、プログラム電圧
の低電圧化とセルの微細化の両立をはかり得る不揮発性
半導体記憶装置及びその製造方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a C
(EN) Provided are a non-volatile semiconductor memory device capable of sufficiently increasing ono and Cox and a coupling constant, and achieving both reduction of program voltage and miniaturization of cells, and a manufacturing method thereof. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations.

【0009】即ち本発明は、半導体基板上に浮遊ゲート
と制御ゲートを積層し、浮遊ゲートと基板間の電荷の授
受によりデータの書き替えを行う不揮発性半導体記憶装
置において、半導体基板の主面に形成され相互に平行配
置された複数本の溝により分離され、かつ上端エッジが
丸められた凸状の素子形成領域と、これらの素子形成領
域上にトンネル絶縁膜を介して形成された浮遊ゲート
と、これらの浮遊ゲート上にゲート絶縁膜を介して形成
され、かつ溝と交差する方向に延在して配置された制御
ゲートとを具備してなることを特徴とする。
That is, the present invention is a nonvolatile semiconductor memory device in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate, and data is rewritten by exchanging charges between the floating gate and the substrate. A convex element forming region which is formed and is separated by a plurality of grooves arranged in parallel to each other and whose upper edge is rounded; and a floating gate formed on these element forming regions through a tunnel insulating film. And a control gate formed on these floating gates with a gate insulating film interposed therebetween and extending in a direction intersecting with the trench.

【0010】また本発明は、上記構成の不揮発性半導体
記憶装置の製造方法において、半導体基板の主面を選択
エッチングして複数本の溝を形成する工程と、溝により
分離された素子形成領域の上端エッジを丸める工程と、
溝内を途中まで絶縁膜で埋め込む工程と、埋め込み絶縁
膜より上に突出した半導体基板の素子形成領域上にトン
ネル絶縁膜を介して浮遊ゲートを形成する工程と、浮遊
ゲート及び絶縁膜上にゲート絶縁膜を介して制御ゲート
を形成する工程とを含むことを特徴とする。
According to the present invention, in the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having the above structure, a step of selectively etching a main surface of a semiconductor substrate to form a plurality of grooves, and an element formation region separated by the grooves are formed. Rounding the top edge,
A step of partially filling the trench with an insulating film; a step of forming a floating gate on the element formation region of the semiconductor substrate protruding above the buried insulating film via a tunnel insulating film; and a gate on the floating gate and the insulating film. And a step of forming a control gate via an insulating film.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、素子形成領域となる基板部分
を丸めることにより、トンネル絶縁膜及びゲート絶縁膜
の双方の面積を増やすことができ、Cono 及びCoxを十
分に大きくすることができる。さらに、基板部分を丸め
ることにより、トンネル絶縁膜とゲート絶縁膜の半導体
上端部に対する曲率半径の差を利用し、トンネル絶縁膜
に対するゲート絶縁膜の面積比を増大させ、カップリン
グ定数も増加させることができる。これにより、プログ
ラミング時の電圧Vppを低下させることができる。例え
ば、カップリング比を従来のものより10%程度大きく
することができ、プログラミング時の電圧を1割程度低
くすることができる。
According to the present invention, the area of both the tunnel insulating film and the gate insulating film can be increased by rounding the substrate portion which becomes the element forming region, and Cono and Cox can be made sufficiently large. Further, by rounding the substrate part, the area ratio of the gate insulating film to the tunnel insulating film is increased and the coupling constant is also increased by utilizing the difference in radius of curvature between the tunnel insulating film and the gate insulating film with respect to the upper end of the semiconductor. You can As a result, the voltage Vpp during programming can be reduced. For example, the coupling ratio can be increased by about 10% compared to the conventional one, and the voltage during programming can be reduced by about 10%.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (実施例1)図1は本発明の第1の実施例に係わるEE
PROMのメモリセル部構成を示す平面図、図2(a)
(b)はそれぞれ図1の矢視A−A′,B−B′断面図
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows an EE according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a plan view showing the configuration of the memory cell portion of the PROM.
3B is a sectional view taken along the lines AA ′ and BB ′ of FIG. 1, respectively.

【0013】n型Si基板(図示せず)上に形成された
pウェル(半導体基板)11の表面に複数本の溝12が
平行に形成され、この溝12の途中までCVD−SiO
2 膜(埋め込み絶縁膜)13が埋め込まれている。絶縁
膜13で埋め込まれず突出した基板部分が素子形成領域
14であり、この素子形成領域14の上端エッジは丸め
加工されている。
A plurality of grooves 12 are formed in parallel on the surface of a p-well (semiconductor substrate) 11 formed on an n-type Si substrate (not shown), and CVD-SiO is formed up to the middle of the grooves 12.
Two films (buried insulating film) 13 are buried. The protruding substrate portion that is not filled with the insulating film 13 is the element forming region 14, and the upper edge of the element forming region 14 is rounded.

【0014】素子形成領域14上には、トンネル酸化膜
(トンネル絶縁膜)15を介して浮遊ゲート16が形成
されている。この浮遊ゲート16は、溝と直交する方向
には素子形成領域毎に分離されており、溝12と平行な
方向には所定間隔で分離されている。また、浮遊ゲート
16上には、ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)17を介し
て制御ゲート18が形成されている。この制御ゲート1
8は、溝12と直交する方向に延在して形成されてい
る。各ゲート16,18間の基板上にはソース・ドレイ
ン拡散層19が形成されている。そして、これらを形成
した基板上には保護膜としてのCVD−SiO2 膜20
が形成されている。
A floating gate 16 is formed on the element forming region 14 with a tunnel oxide film (tunnel insulating film) 15 interposed therebetween. The floating gate 16 is separated for each element formation region in the direction orthogonal to the groove, and is separated at a predetermined interval in the direction parallel to the groove 12. A control gate 18 is formed on the floating gate 16 via a gate oxide film (gate insulating film) 17. This control gate 1
8 is formed to extend in a direction orthogonal to the groove 12. A source / drain diffusion layer 19 is formed on the substrate between the gates 16 and 18. Then, the CVD-SiO 2 film 20 as a protective film is formed on the substrate on which these are formed.
Are formed.

【0015】次に、本実施例素子の製造方法について、
図3〜図5を参照して説明する。
Next, the method of manufacturing the device of this embodiment will be described.
This will be described with reference to FIGS.

【0016】まず、図3(a)に示すように、例えば面
方位(100),比抵抗5〜50Ωcmのp型Si基板
(n型Si基板上にp型ウェルを形成したもの)11を
用意する。このSi基板11上にマスク層として、例え
ば常圧CVD法でSiO2 膜31を100nm堆積す
る。
First, as shown in FIG. 3A, a p-type Si substrate (having a p-type well formed on an n-type Si substrate) 11 having, for example, a plane orientation (100) and a specific resistance of 5 to 50 Ωcm is prepared. To do. As a mask layer, a SiO 2 film 31 of 100 nm is deposited on the Si substrate 11 by, for example, an atmospheric pressure CVD method.

【0017】続いて、写真触刻法で選択的にレジストパ
ターン(図示せず)を形成し、これをマスクにCVD−
SiO2 膜31を、例えばRIEによりエッチングした
後、このレジストパターンをアッシャー及びH2 SO4
+H2 2 の溶液を用いて剥離する。さらに、マスク層
31を用いて、Si基板11上に溝12を形成する。こ
こで、溝12の形成方法としては例えばSi−RIEを
用い、幅0.4μ,深さ0.5μm程度のトレンチを形
成する。
Subsequently, a resist pattern (not shown) is selectively formed by photolithography, and the resist pattern is used as a mask for CVD-
After etching the SiO 2 film 31 by, for example, RIE, the resist pattern is removed by an asher and H 2 SO 4
Strip with a solution of + H 2 O 2 . Further, using the mask layer 31, the groove 12 is formed on the Si substrate 11. Here, as a method of forming the groove 12, for example, Si-RIE is used to form a trench having a width of 0.4 μm and a depth of about 0.5 μm.

【0018】次いで、図3(b)に示すように、例えば
フッ化アンモニウムを用いて、CVD−SiO2 膜31
をエッチングした後に、例えばCDE法を用いてトレン
チの角を丸め、トレンチ上端部が完全に丸められるよう
にする。その後、バッファ酸化膜32を熱酸化工程によ
りSi基板11上に25nm程度形成し、その上にポリ
Si膜33を堆積する。
Then, as shown in FIG. 3B, the CVD-SiO 2 film 31 is formed by using, for example, ammonium fluoride.
After etching, the corners of the trench are rounded using, for example, the CDE method so that the upper end of the trench is completely rounded. Then, a buffer oxide film 32 is formed on the Si substrate 11 to a thickness of about 25 nm by a thermal oxidation process, and a poly-Si film 33 is deposited thereon.

【0019】次いで、図3(c)に示すように、トレン
チ埋め込みCVD−SiO2 膜13を、例えば1000
nm程度堆積する。次いで、図3(d)に示すようCV
D−SiO2 膜13をエッチバックし、例えばトレンチ
上端部から200nm程度まで、Si基板11が露出す
るようにする。このとき、トレンチ側壁部が露出してい
ることが重要である。そして、ポリSi膜33を酸化し
てSiO2 膜33′にする。
Next, as shown in FIG. 3C, a trench-embedded CVD-SiO 2 film 13 is formed, for example, 1000
Deposit about nm. Then, as shown in FIG.
The D-SiO 2 film 13 is etched back so that the Si substrate 11 is exposed, for example, up to about 200 nm from the upper end of the trench. At this time, it is important that the trench sidewall is exposed. Then, the poly-Si film 33 is oxidized to form a SiO 2 film 33 '.

【0020】次いで、図4(e)に示すように、ウェッ
トエッチングで酸化膜33′,32を除去し、素子形成
領域14を露出させる。その後、好ましくはアニール工
程等を行い、Si基板11の結晶欠陥回復工程を行い、
さらに洗浄処理を行った後に、図4(f)に示すように
トンネル酸化膜15を形成する。その後、図4(g)に
示すように、浮遊ゲートとなるポリSi膜16を堆積さ
せ、このポリSi膜16にP(リン)を拡散させる。
Next, as shown in FIG. 4E, the oxide films 33 'and 32 are removed by wet etching to expose the element forming region 14. After that, preferably an annealing step or the like is performed, and a crystal defect recovery step of the Si substrate 11 is performed
After further cleaning treatment, a tunnel oxide film 15 is formed as shown in FIG. After that, as shown in FIG. 4G, a poly-Si film 16 to be a floating gate is deposited, and P (phosphorus) is diffused in the poly-Si film 16.

【0021】次いで、図5(h)に示すように、浮遊ゲ
ート形成のためにレジストパターン35を形成し、これ
をマスクにポリSi膜16を、例えばRIEでエッチン
グする。その後、図5(i)に示すように、レジストパ
ターン35を剥離する。ここで、ポリSi膜16のエッ
ジを丸めるために、例えばCDEでポリSi膜16を一
部エッチングしてもよい。
Next, as shown in FIG. 5H, a resist pattern 35 is formed for forming a floating gate, and the poly-Si film 16 is etched by using this as a mask, for example, by RIE. After that, as shown in FIG. 5I, the resist pattern 35 is peeled off. Here, in order to round the edges of the poly-Si film 16, the poly-Si film 16 may be partially etched by, for example, CDE.

【0022】次いで、図5(j)に示すように、全面に
ゲート酸化膜17を形成した後、制御ゲートとなるポリ
Si膜18を堆積し、セル部の形成を完了する。なお、
ポリSi膜18は、溝12と直交する方向にパターニン
グされ、これと同時にポリSi膜16もパターニングさ
れる。そして、ポリSi膜18,16をマスクにイオン
注入等により前記ソース・ドレイン拡散層19が形成さ
れることになる。
Next, as shown in FIG. 5 (j), after forming a gate oxide film 17 on the entire surface, a poly-Si film 18 serving as a control gate is deposited to complete the formation of the cell portion. In addition,
The poly-Si film 18 is patterned in a direction orthogonal to the groove 12, and at the same time, the poly-Si film 16 is also patterned. Then, the source / drain diffusion layers 19 are formed by ion implantation or the like using the poly-Si films 18 and 16 as masks.

【0023】かくして得られるメモリセル構造は、素子
形成領域14となる基板部分を丸めているので、トンネ
ル酸化膜15及びゲート酸化膜17の双方の面積を増や
すことができ、それぞれの酸化膜15,17に対する容
量Cox,Cono を十分に大きくすることができる。さら
に、基板部分を丸めることにより、トンネル酸化膜15
とゲート酸化膜17の半導体上端部に対する曲率半径の
差を利用し、トンネル酸化膜15に対するゲート酸化膜
17の面積比を増大させ、カップリング定数も増加させ
ることができる。これにより、例えばカップリング比を
従来のものより10%程度大きくすることができ、プロ
グラミング時の電圧Vppを1割程度低下させることがで
きる。つまり、セルを微細化してもCono 及びCoxを十
分に大きくすることができ、かつカップリング定数を大
きくすることができるので、プログラム電圧の低電圧化
とセルの微細化の両立をはかることが可能となる。 (実施例2)図6〜図9は、本発明の第2の実施例に係
わるEEPROMの製造工程を示す断面図である。な
お、図3〜図5と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。
In the memory cell structure thus obtained, since the substrate portion which becomes the element formation region 14 is rounded, the areas of both the tunnel oxide film 15 and the gate oxide film 17 can be increased, and the respective oxide films 15, The capacitances Cox and Cono for 17 can be made sufficiently large. Further, the tunnel oxide film 15 is formed by rolling the substrate portion.
By utilizing the difference in the radius of curvature between the gate oxide film 17 and the upper end of the semiconductor, the area ratio of the gate oxide film 17 to the tunnel oxide film 15 can be increased, and the coupling constant can also be increased. As a result, for example, the coupling ratio can be increased by about 10% as compared with the conventional one, and the voltage Vpp during programming can be reduced by about 10%. In other words, even if the cell is miniaturized, Cono and Cox can be made sufficiently large and the coupling constant can be made large, so that it is possible to achieve both the reduction of the program voltage and the miniaturization of the cell. Becomes (Embodiment 2) FIGS. 6 to 9 are sectional views showing a manufacturing process of an EEPROM according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 3 to 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0024】Si基板に対する条件は、第1の実施例と
同じである。まず、図6(a)に示すように、Si基板
11上にSiO2 膜37を熱酸化工程によって、例えば
25nm程度形成する。さらに、第1マスク層38とし
て、例えば多結晶Siを400nm程度堆積し、その上
に第2マスク層39として、例えばCVD−SiO2
を350nm程度堆積する。
The conditions for the Si substrate are the same as in the first embodiment. First, as shown in FIG. 6A, a SiO 2 film 37 is formed on the Si substrate 11 by a thermal oxidation process to have a thickness of, for example, about 25 nm. Further, as the first mask layer 38, for example, polycrystalline Si is deposited to a thickness of about 400 nm, and as the second mask layer 39, for example, a CVD-SiO 2 film is deposited to a thickness of about 350 nm.

【0025】次いで、写真触刻法で選択的にレジストパ
ターン(図示せず)を形成し、これをマスクに、第2マ
スク層39をRIEによりエッチングした後、例えばア
ッシャー+SHによりレジスト膜を剥離する。続いて、
第2マスク層39をマスクに用い、第1マスク層38及
びSi基板11上に形成された熱酸化膜37を、例えば
RIEによりエッチングする。さらに、Si基板11上
に選択的に残された各マスク層38,39をマスクに、
例えばRIE法によりSi基板11に溝(トレンチ)1
2を形成する。
Next, a resist pattern (not shown) is selectively formed by photolithography, the second mask layer 39 is etched by RIE using this as a mask, and then the resist film is removed by, for example, asher + SH. . continue,
Using the second mask layer 39 as a mask, the first mask layer 38 and the thermal oxide film 37 formed on the Si substrate 11 are etched by, for example, RIE. Furthermore, using the mask layers 38 and 39 selectively left on the Si substrate 11 as a mask,
For example, a trench 1 is formed in the Si substrate 11 by the RIE method.
Form 2

【0026】次いで、図6(b)に示すように、埋め込
みCVD−SiO2 膜13を1000nm堆積する。続
いて、図6(c)に示すように、RIE等を用いてSi
2膜13をエッチバックする。このとき、トレンチ側
壁が例えば100nm程度露出していることが重要であ
る。
Next, as shown in FIG. 6B, a buried CVD-SiO 2 film 13 is deposited to 1000 nm. Subsequently, as shown in FIG. 6C, Si is formed using RIE or the like.
The O 2 film 13 is etched back. At this time, it is important that the trench sidewall is exposed, for example, by about 100 nm.

【0027】次いで、図7(d)に示すように、SiO
2 及びポリSiに対して選択的にエッチングできる物
質、例えばシリコンナイトライド(Si3 4 )膜41
を100nm堆積し、このSi3 4 膜41に対して選
択的にエッチングできる物質、例えばSiO2 膜42を
500nm程度堆積する。
Then, as shown in FIG.
2. A material that can be selectively etched with respect to 2 and poly-Si, such as a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 41
Is deposited to a thickness of 100 nm, and a substance capable of being selectively etched with respect to the Si 3 N 4 film 41, for example, a SiO 2 film 42 is deposited to a thickness of about 500 nm.

【0028】次いで、図7(e)に示すように、堆積し
たSiO2 膜42を例えばRIEを用いてエッチバック
する。このとき、Si3 4 膜41の上端部から約10
0nmオーバエッチングすることが重要である。次い
で、図7(f)に示すように、Si3 4 膜41を例え
ばRIEなどでエッチングし、第1マスク層38(ポリ
Si)上及びトレンチ側壁に堆積したSi3 4 膜41
を除去する。
Next, as shown in FIG. 7E, the deposited SiO 2 film 42 is etched back by using, for example, RIE. At this time, about 10 from the upper end of the Si 3 N 4 film 41
It is important to overetch 0 nm. Then, as shown in FIG. 7 (f), Si 3 N 4 etching the film 41 for example, RIE or the like, Si 3 N 4 film 41 deposited on the first mask layer 38 (poly Si) and on the trench side walls
Is removed.

【0029】次いで、図8(g)に示すように、第1マ
スク層38(ポリSi)を例えばSi−RIEなどで除
去した後に、Si基板11上に形成された熱酸化膜37
を、例えばフッ化アンモニウムで除去し、Si基板11
を露出させる。そして、Si−CDEを行い、トレンチ
−RIEプロセス時に生じたエッジを丸める。このと
き、トレンチ上端部が完全に丸められることが重要であ
る。
Next, as shown in FIG. 8G, after removing the first mask layer 38 (poly-Si) by, for example, Si-RIE, the thermal oxide film 37 formed on the Si substrate 11 is removed.
Are removed by, for example, ammonium fluoride, and the Si substrate 11
To expose. Then, Si-CDE is performed to round the edges generated during the trench-RIE process. At this time, it is important that the upper end of the trench be completely rounded.

【0030】次いで、図8(h)に示すように、汚染を
取り除くため、バッファ酸化を行ってバッファ酸化膜4
3を形成する。その後、ウェットエッチングを行い、バ
ッファ酸化膜43を剥離する。次いで、図8(i)に示
すように、熱酸化によりトンネル酸化膜15を形成し、
さらに図8(j)に示すように、浮遊ゲート形成用ポリ
Si膜16を堆積する。
Then, as shown in FIG. 8 (h), in order to remove contamination, buffer oxidation is performed to remove the buffer oxide film 4
3 is formed. Then, wet etching is performed to remove the buffer oxide film 43. Next, as shown in FIG. 8I, a tunnel oxide film 15 is formed by thermal oxidation,
Further, as shown in FIG. 8J, a floating gate forming poly-Si film 16 is deposited.

【0031】次いで、図9(h)に示すように、ポリS
i膜16の平坦化を行い、CVD−SiO2 膜42の上
端面を露出させた後に、図9(l)に示すように、例え
ばCDEによりCVD−SiO2 膜42及びSiN膜4
1を除去して、第1ポリSi膜のスリットを形成する。
この工程は、トレンチに対して自己整合的に行うことが
きるので、微細なスリットまで形成できる。
Then, as shown in FIG. 9 (h), poly S
After the i film 16 is flattened and the upper end surface of the CVD-SiO 2 film 42 is exposed, the CVD-SiO 2 film 42 and the SiN film 4 are formed by, for example, CDE, as shown in FIG.
1 is removed to form a slit in the first poly-Si film.
Since this process can be performed in a self-aligning manner with respect to the trench, even minute slits can be formed.

【0032】次いで、図9(m)に示すように、ゲート
酸化膜17を形成した後、制御ゲートとなるポリSi膜
18を堆積して、セル部形成工程を完了する。なお、こ
の後に続くポリSi膜18,16のパターニング及びソ
ース・ドレイン拡散層19の形成は第1の実施例と同様
に行えばよい。
Next, as shown in FIG. 9 (m), after forming the gate oxide film 17, a poly-Si film 18 to be a control gate is deposited to complete the cell portion forming step. Incidentally, the subsequent patterning of the poly-Si films 18 and 16 and the formation of the source / drain diffusion layer 19 may be performed in the same manner as in the first embodiment.

【0033】このように本実施例によれば、第1の実施
例と同様にトンネル酸化膜15及びゲート酸化膜17に
対する容量Cox,Cono を十分に大きくすることがで
き、さらにトンネル酸化膜15に対するゲート酸化膜1
7の面積比を増大させ、カップリング定数も増加させる
ことができる。従って、第1の実施例と同様の効果が得
られる。また、本実施例では、溝12と直交する方向に
おいて浮遊ゲート16の加工をセルフアラインで行うこ
とができるので、セルの微細化に際してより有効であ
る。 (実施例3)図10及び図11は、本発明の第3の実施
例に係わるEEPROMの製造工程を示す断面図であ
る。なお、図3〜図5と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。
As described above, according to the present embodiment, the capacitances Cox and Cono for the tunnel oxide film 15 and the gate oxide film 17 can be made sufficiently large as in the first embodiment, and further, for the tunnel oxide film 15. Gate oxide film 1
7 and the coupling constant can be increased. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, the floating gate 16 can be processed by self-alignment in the direction orthogonal to the groove 12, which is more effective in miniaturizing the cell. (Embodiment 3) FIGS. 10 and 11 are sectional views showing the steps of manufacturing an EEPROM according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 3 to 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0034】トレンチ埋め込みエッチバック工程まで
は、第1の実施例と同様である。その後、第1マスク層
38であるポリSi膜を例えばRIEで除去し、さらに
Si基板11上に形成された熱酸化膜37をNH4 F等
で除去する。この状態が、図10(a)である。
The process up to the trench filling etch back process is the same as in the first embodiment. After that, the poly-Si film that is the first mask layer 38 is removed by, for example, RIE, and the thermal oxide film 37 formed on the Si substrate 11 is removed by NH 4 F or the like. This state is shown in FIG.

【0035】次いで、図10(b)に示すように、Si
−CDEを行い、トレンチの肩を丸める。このとき、ト
レンチ上端部が完全に丸められることが重要である。そ
の後、結晶回復のためのアニール及び酸化を行う。次い
で、図10(c)に示すように、フッ化アンモニウムに
よりバッファ酸化膜43のエッチングを行った後、洗浄
処理を行う。
Then, as shown in FIG.
-CDE and round the shoulders of the trench. At this time, it is important that the upper end of the trench be completely rounded. After that, annealing and oxidation for crystal recovery are performed. Next, as shown in FIG. 10C, the buffer oxide film 43 is etched with ammonium fluoride, and then a cleaning process is performed.

【0036】次いで、図11(d)に示すように、熱酸
化によりトンネル酸化膜15を形成し、さらにポリSi
膜16を堆積させてP(リン)を拡散させる。次いで、
図11(e)に示すように、浮遊ゲート形成のために選
択的にレジストパターン(図示せず)を形成し、これを
マスクにポリSi膜16を例えばRIEでエッチングし
た後、レジストを剥離する。
Next, as shown in FIG. 11 (d), a tunnel oxide film 15 is formed by thermal oxidation, and poly-Si is further formed.
The film 16 is deposited to diffuse P (phosphorus). Then
As shown in FIG. 11E, a resist pattern (not shown) is selectively formed for forming the floating gate, and the poly-Si film 16 is etched by, for example, RIE using this as a mask, and then the resist is peeled off. .

【0037】次いで、図11(f)に示すように、ゲー
ト酸化膜17を形成した後、制御ゲートとなるポリSi
膜18を堆積してセル部の形成を完了する。なお、この
後に続くポリSi膜18,16のパターニング及びソー
ス・ドレイン拡散層19の形成は第1の実施例と同様に
行えばよい。
Next, as shown in FIG. 11F, after forming a gate oxide film 17, poly-Si which will become a control gate is formed.
The film 18 is deposited to complete the formation of the cell portion. Incidentally, the subsequent patterning of the poly-Si films 18 and 16 and the formation of the source / drain diffusion layer 19 may be performed in the same manner as in the first embodiment.

【0038】このような実施例においても、トンネル酸
化膜15及びゲート酸化膜17に対する容量Cox,Con
o を十分に大きくすることができ、さらにトンネル酸化
膜15に対するゲート酸化膜17の面積比を増大させ、
カップリング定数も増加させることができる。従って、
第1の実施例と同様の効果が得られる。
Also in this embodiment, the capacitances Cox, Con for the tunnel oxide film 15 and the gate oxide film 17 are provided.
can be made sufficiently large, and the area ratio of the gate oxide film 17 to the tunnel oxide film 15 can be increased,
The coupling constant can also be increased. Therefore,
The same effect as the first embodiment can be obtained.

【0039】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、浮遊ゲート及び制御ゲ
ートの材料としてポリSi膜を用いたが、これに限らず
シリサイド,他の半導体,金属を用いることも可能であ
る。さらに、トンネル絶縁膜やゲート絶縁膜の材料は酸
化膜に限るものではなく、仕様に応じて適宜変更可能で
ある。また、素子形成領域の形状は実施例に示したもの
に限るものではなく、溝により分離されて突出した素子
形成領域が丸め加工されているものであればよい。さら
に、製造プロセスも実施例に示した方法に限定されるも
のではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, the poly-Si film is used as the material of the floating gate and the control gate, but the material is not limited to this, and silicide, another semiconductor, or metal may be used. Further, the material of the tunnel insulating film and the gate insulating film is not limited to the oxide film, but can be changed appropriately according to the specifications. Further, the shape of the element formation region is not limited to that shown in the embodiment, and any element formation region that is separated by the groove and protruded may be rounded. Further, the manufacturing process is not limited to the method shown in the embodiment, and can be changed appropriately according to the specifications. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、素
子形成領域となる基板部分を丸めることにより、トンネ
ル絶縁膜及びゲート絶縁膜の双方の面積を増やしてCon
o 及びCoxを十分に大きくすることができ、さらにトン
ネル絶縁膜に対するゲート絶縁膜の面積比を増大させて
カップリング定数も増加させることができる。従って、
セルを微細化してもCono 及びCoxを十分に大きくする
ことができ、かつカップリング定数を大きくすることが
でき、プログラム電圧の低電圧化とセルの微細化の両立
をはかり得る不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法
を実現することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, the area of both the tunnel insulating film and the gate insulating film is increased by rounding the substrate portion which becomes the element forming region, and the Con
o and Cox can be made sufficiently large, and the area ratio of the gate insulating film to the tunnel insulating film can be increased to increase the coupling constant. Therefore,
Even if the cell is miniaturized, Cono and Cox can be sufficiently increased, the coupling constant can be increased, and a low programming voltage and miniaturization of the cell can be achieved at the same time. And the manufacturing method thereof can be realized.

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

【図1】第1の実施例に係わるEEPROMのメモリセ
ル構成を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a memory cell configuration of an EEPROM according to a first embodiment.

【図2】図1の矢視A−A′,B−B′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′, BB ′ of FIG.

【図3】第1の実施例素子の製造工程を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the device of the first example.

【図4】第1の実施例素子の製造工程を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the device of the first example.

【図5】第1の実施例素子の製造工程を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the device of the first example.

【図6】第2の実施例に係わるEEPROMの製造工程
を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM according to the second embodiment.

【図7】第2の実施例に係わるEEPROMの製造工程
を示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM according to the second embodiment.

【図8】第2の実施例に係わるEEPROMの製造工程
を示す断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM according to the second embodiment.

【図9】第2の実施例に係わるEEPROMの製造工程
を示す断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM according to the second embodiment.

【図10】第3の実施例に係わるEEPROMの製造工
程を示す断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM according to the third embodiment.

【図11】第3の実施例に係わるEEPROMの製造工
程を示す断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the EEPROM according to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…pウェル(Si基板) 12…溝(トレンチ) 13…CVD−SiO2 膜(埋め込み絶縁膜) 14…素子形成領域 15…トンネル酸化膜(トンネル絶縁膜) 16…ポリSi膜(浮遊ゲート) 17…ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜) 18…ポリSi膜(制御ゲート) 19…ソース・ドレイン拡散層 20…CVD−SiO2 膜(保護膜)11 ... P-well (Si substrate) 12 ... Trench (trench) 13 ... CVD-SiO 2 film (buried insulating film) 14 ... Element forming region 15 ... Tunnel oxide film (tunnel insulating film) 16 ... Poly Si film (floating gate) 17 ... Gate oxide film (gate insulating film) 18 ... Poly Si film (control gate) 19 ... Source / drain diffusion layer 20 ... CVD-SiO 2 film (protective film)

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年4月5日[Submission date] April 5, 1995

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Name of item to be amended] Title of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【発明の名称】 不揮発性半導体記憶装置及びその製造
方法
Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板の主面に形成されて相互に平行
配置された複数本の溝により分離され、かつ上端エッジ
が丸められた凸状の素子形成領域と、前記素子形成領域
上にトンネル絶縁膜を介して形成された浮遊ゲートと、
前記浮遊ゲート上にゲート絶縁膜を介して形成され、か
つ前記溝と交差する方向に延在して配置された制御ゲー
トとを具備してなることを特徴とする不揮発性半導体記
憶装置。
1. A convex element formation region, which is formed on a main surface of a semiconductor substrate and is separated by a plurality of grooves arranged in parallel with each other, and has a rounded upper edge, and a tunnel on the element formation region. A floating gate formed through an insulating film,
A nonvolatile semiconductor memory device comprising: a control gate formed on the floating gate via a gate insulating film and extending in a direction intersecting with the groove.
【請求項2】半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートを
積層し、浮遊ゲートと基板間の電荷の授受によりデータ
の書き替えを行う不揮発性半導体記憶装置の製造方法に
おいて、 半導体基板の主面を選択エッチングして複数本の溝を形
成する工程と、前記溝により分離された素子形成領域の
上端エッジを丸める工程と、前記溝内を途中まで絶縁膜
で埋め込む工程と、前記埋め込み絶縁膜より上に突出し
た半導体基板の素子形成領域上にトンネル絶縁膜を介し
て浮遊ゲートを形成する工程と、前記浮遊ゲート及び埋
め込み絶縁膜上にゲート絶縁膜を介して制御ゲートを形
成する工程とを含むことを特徴とする不揮発性半導体記
憶装置の製造方法。
2. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: stacking a floating gate and a control gate on a semiconductor substrate; and rewriting data by exchanging charges between the floating gate and the substrate. A step of selectively etching to form a plurality of trenches; a step of rounding the upper edge of the element formation region separated by the trenches; a step of partially filling the trenches with an insulating film; and a step above the buried insulating film. A step of forming a floating gate on the element formation region of the semiconductor substrate protruding from above through a tunnel insulating film, and a step of forming a control gate on the floating gate and the buried insulating film through a gate insulating film. A method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device, comprising:
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