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JP2943227B2 - Semiconductor memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor memory device and method of manufacturing the same

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JP2943227B2
JP2943227B2 JP2086147A JP8614790A JP2943227B2 JP 2943227 B2 JP2943227 B2 JP 2943227B2 JP 2086147 A JP2086147 A JP 2086147A JP 8614790 A JP8614790 A JP 8614790A JP 2943227 B2 JP2943227 B2 JP 2943227B2
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JP
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gate electrode
region
semiconductor substrate
insulating film
convex portion
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JP2086147A
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幸一 楠山
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、MNOS形EEPROM(Metal Nitride Oxide Se
miconductor形Electrically Erasable and Programable
ROM)半導体記憶装置の微細化・高集積化に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an MNOS type EEPROM (Metal Nitride Oxide Se
Electronically Erasable and Programmable
ROM) The present invention relates to miniaturization and high integration of semiconductor memory devices.

〔従来技術〕(Prior art)

MNOS形EEPROMは、EPROM(Erasable and Programable
ROM)とは異なり記憶されている情報を紫外線照射を行
うことなしに電気的に書き替えることが可能である。
MNOS EEPROM is an EPROM (Erasable and Programmable)
Unlike ROM), stored information can be electrically rewritten without performing ultraviolet irradiation.

従来のMNOS形EEPROM半導体記憶装置としては、例えば
第11図に示すようなものがある。[日経エレクトロニク
ス,1986.2.10,(no.338),PP142〜145参照] この半導体記憶装置は、電子の直接トンネリングが可
能な厚さの酸化膜よりなる第1ゲート絶縁膜3と窒化膜
よりなる第2ゲート絶縁膜4とストアゲート電極5とか
らなる情報を記憶するための第1ゲート電極領域と、第
3ゲート絶縁膜6とアイソレーションゲート電極7およ
びセレクトゲート電極8とからなる記憶した情報を読み
出すための第2および第3ゲート電極領域と、ソース領
域10とドレイン領域11とから構成されている。
As a conventional MNOS type EEPROM semiconductor memory device, for example, there is one as shown in FIG. [See Nikkei Electronics, 1986.2.10, (No. 338), PP142-145] This semiconductor memory device comprises a first gate insulating film 3 made of an oxide film having a thickness capable of directly tunneling electrons and a nitride film. A first gate electrode region for storing information including the second gate insulating film 4 and the store gate electrode 5, and stored information including the third gate insulating film 6, the isolation gate electrode 7, and the select gate electrode 8. , And a source region 10 and a drain region 11.

第11図は、N形半導体基板1と、N形半導体基板1内
に形成されたP形不純物領域であるPウェル2の表面に
形成された第2および第3ゲート電極領域と、第2およ
び第3ゲート電極領域の間のPウェル2の表面に一定の
間隔を開けて形成された第1ゲート電極領域と、第2お
よび第3ゲート電極領域の外側おPウェル2内に形成さ
れたソース領域10およびドレイン領域11とから構成され
る半導体記憶装置の断面図である。
FIG. 11 shows an N-type semiconductor substrate 1, second and third gate electrode regions formed on the surface of a P-well 2 which is a P-type impurity region formed in the N-type semiconductor substrate 1, and second and third gate electrode regions. A first gate electrode region formed on the surface of the P well 2 between the third gate electrode regions at a predetermined interval, and a source formed in the P well 2 outside the second and third gate electrode regions. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device including a region 10 and a drain region 11. FIG.

この従来の半導体記憶装置の情報の記憶および読み出
し動作を説明する。
The operation of storing and reading information in the conventional semiconductor memory device will be described.

情報の記憶動作 ソース領域10とドレイン領域11の所定の電圧を印加し
アイソレーションゲート電極7およびPウェル2に負の
電圧を印加した状態で、ストアゲート電極5およびセレ
クトゲート電極8に正の電圧を印加すると、第1ゲート
絶縁膜3と第2ゲート絶縁膜4の接続面に存在する電子
が第1ゲート絶縁膜3を直接トンネリングしてPウェル
2の中は移動するため、第1ゲート絶縁膜3と第2ゲー
ト絶縁膜4の接続面の電子が失われてホールが形成され
る。この様にして、第1ゲート電極領域に正の電荷が蓄
積されて情報が記憶される。
Information storage operation With a predetermined voltage applied to the source region 10 and the drain region 11 and a negative voltage applied to the isolation gate electrode 7 and the P well 2, a positive voltage is applied to the store gate electrode 5 and the select gate electrode 8. Is applied, electrons existing on the connection surface between the first gate insulating film 3 and the second gate insulating film 4 directly tunnel through the first gate insulating film 3 and move in the P well 2, so that the first gate insulating film 3 Electrons on the connection surface between the film 3 and the second gate insulating film 4 are lost, and a hole is formed. In this manner, information is stored by storing positive charges in the first gate electrode region.

記憶された情報の消去動作 ソース領域10とドレイン領域11とPウェル2とアイソ
レーションゲート電極7およびセレクトゲート電極8の
4箇所に同じ正の電圧を印加した状態で、ストアゲート
電極5の負の電圧を印加すると、Pウェル2から電子が
第1ゲート絶縁膜3を直接トンネリングされるため、第
1ゲート絶縁膜3と第2ゲート絶縁膜4の接続面に存在
しているホールに電子が供給される。このため、第1ゲ
ート電極領域に蓄積されていた電荷がなくなり、記憶さ
れていた情報が消去される。
Erasing Operation of Stored Information With the same positive voltage applied to the source region 10, the drain region 11, the P well 2, the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8, When a voltage is applied, electrons are directly tunneled from the P well 2 through the first gate insulating film 3, so that electrons are supplied to holes existing on the connection surface between the first gate insulating film 3 and the second gate insulating film 4. Is done. As a result, the charge stored in the first gate electrode region disappears, and the stored information is erased.

記憶された情報の読み出し動作 ドレイン領域11に正の電圧を印加してストアゲート電
極5およびPウェル2をグランドとして状態で、アイソ
レーションゲート電極7とセレクトゲート電極8に同じ
正の電圧を印加すると、第1ゲート電極領域に正の電荷
が蓄積されている場合にはソース領域10〜ドレイン領域
11間がPウェル2内に形成されるチャネルで電気的に接
続されるが、第1ゲート電極領域に正の電荷が蓄積され
ていない場合には第1ゲート絶縁膜3直下のPウェル2
内にチャネルが形成されないためソース領域10〜ドレイ
ン領域11間が電気的に接続されない。このため、ソース
領域10〜ドレイン領域11間に流れる電流を見ることで記
憶されている情報を読み出すことができる。
Read operation of stored information When a positive voltage is applied to the drain region 11 and the same positive voltage is applied to the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8 with the store gate electrode 5 and the P well 2 being grounded. When a positive charge is accumulated in the first gate electrode region, the source region 10 to the drain region
11 are electrically connected to each other by a channel formed in the P well 2, but when no positive charge is accumulated in the first gate electrode region, the P well 2 immediately below the first gate insulating film 3 is formed.
Since no channel is formed in the inside, the source region 10 and the drain region 11 are not electrically connected. Therefore, the stored information can be read by looking at the current flowing between the source region 10 and the drain region 11.

次に、この従来の半導体記憶装置の製造工程を説明す
る。
Next, a manufacturing process of the conventional semiconductor memory device will be described.

N形半導体基板1にP形不純物を拡散してPウェル2
を形成し、Pウェル2の表面を酸化して第3ゲート絶縁
膜6を形成し、第3ゲート絶縁膜6の表面に所定の間隔
を開けてアイソレーションゲート電極7およびセレクト
ゲーム電極8を形成し、アイソレーションゲート電極7
およびセレクトゲート電極8の表面を酸化して層間絶縁
膜9を形成し、アイソレーションゲート電極7およびセ
レクトゲート電極8の間の第3ゲート絶縁膜6および層
間絶縁膜9を除去し、第3ゲート絶縁膜6および層間絶
縁膜9を除去した部分のPウェル2表面に電子の直接ト
ンネリングが可能な厚さの酸化膜よりなる第1ゲート絶
縁膜3を形成し、第1ゲート絶縁膜3の表面に窒化膜よ
りなる第2ゲート絶縁膜4を形成し、第2ゲート絶縁膜
4に表面にストアゲート電極5を形成し、アイソレーシ
ョンゲート電極7およびセレクトゲート電極8の外側の
Pウェル2中へN形不純物を拡散させてソース領域10お
よびドレイン領域11を形成して半導体記憶装置を製造す
る。
P-type impurity is diffused into N-type semiconductor substrate 1 to form P-well 2
Is formed, and the surface of the P well 2 is oxidized to form a third gate insulating film 6, and an isolation gate electrode 7 and a select game electrode 8 are formed on the surface of the third gate insulating film 6 at predetermined intervals. And the isolation gate electrode 7
And oxidizing the surface of select gate electrode 8 to form interlayer insulating film 9, removing third gate insulating film 6 and interlayer insulating film 9 between isolation gate electrode 7 and select gate electrode 8, and removing third gate insulating film 9. A first gate insulating film 3 made of an oxide film having a thickness capable of directly tunneling electrons is formed on the surface of the P well 2 where the insulating film 6 and the interlayer insulating film 9 have been removed, and the surface of the first gate insulating film 3 is formed. A second gate insulating film 4 made of a nitride film is formed on the second gate insulating film 4, a store gate electrode 5 is formed on the surface of the second gate insulating film 4, and the P gate 2 is formed outside the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8. A source region 10 and a drain region 11 are formed by diffusing an N-type impurity to manufacture a semiconductor memory device.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の半導体記憶装置は、第1,第2および第
3ゲート電極領域が平坦なPウェル2の表面に設けられ
ているため、ソース領域10とドレイン領域11の間隔が広
くなるという構造上の問題点がある。
In the conventional semiconductor memory device described above, since the first, second, and third gate electrode regions are provided on the flat surface of the P well 2, the structure between the source region 10 and the drain region 11 is widened. There is a problem.

また、第1ゲート電極領域を第2および第3ゲート電
極領域に対して自己整合的に形成する(位置合わせのた
めのマスクを使用せずに形成する)ことができないた
め、マスクの合わせ余裕を十分にとる必要があるという
製造上の問題点がある。
In addition, the first gate electrode region cannot be formed in a self-aligned manner with respect to the second and third gate electrode regions (formed without using a mask for alignment), so that a margin for mask alignment is provided. There is a manufacturing problem that it is necessary to take a sufficient amount.

以上、構造上および製造上の問題点が半導体記憶装置
の微細化・高集積化の妨げとなっていた。
As described above, structural and manufacturing problems have hindered miniaturization and high integration of semiconductor memory devices.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は、前述の如き従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、半導体記憶装置の構造を表面に凸部を持つ半
導体基板と、半導体基板の凸部の上面に形成した第1ゲ
ート電極領域と、半導体基板の凸部の側壁に向かい合わ
せに形成した第2および第3ゲート電極領域とからなる
構造とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has a semiconductor memory device having a semiconductor substrate having a convex portion on its surface, and a first gate electrode region formed on the upper surface of the convex portion of the semiconductor substrate. And a second and third gate electrode region formed to face the side wall of the projection of the semiconductor substrate.

また、半導体基板上に第1ゲート電極領域を形成後、
第1ゲート電極領域が凸部の上面に残るように半導体基
板に凸部を形成し、半導体基板の凸部の側壁に向かい合
わせに第2および第3ゲート電極領域を形成する工程で
半導体記憶装置を製造する。
After forming the first gate electrode region on the semiconductor substrate,
Forming a convex portion on the semiconductor substrate such that the first gate electrode region remains on the upper surface of the convex portion, and forming a second and a third gate electrode region facing the side wall of the convex portion of the semiconductor substrate; To manufacture.

〔作用〕[Action]

半導体記憶装置の構造を表面に凸部を持つ半導体基板
と、半導体基板の凸部の上面に形成した第1ゲート電極
領域と、半導体基板の凸部の側壁に向かい合わせに形成
した第2および第3ゲート電極領域とからなる構造とし
たため、第1,第2および第3ゲート電極領域によって半
導体基板内に形成されるチャネルが、半導体基板の凸部
の上面および側壁の両側に立体的に形成され、実効的チ
ャネル長を変えずにソース領域とドレイン領域の間隔を
狭くできる。
The structure of the semiconductor memory device is a semiconductor substrate having a convex portion on the surface, a first gate electrode region formed on the upper surface of the convex portion of the semiconductor substrate, and a second and a second formed on the side wall of the convex portion of the semiconductor substrate. Because of the structure including the three gate electrode regions, the channels formed in the semiconductor substrate by the first, second, and third gate electrode regions are formed three-dimensionally on both sides of the upper surface and the side wall of the protrusion of the semiconductor substrate. In addition, the distance between the source region and the drain region can be reduced without changing the effective channel length.

半導体基板上に第1ゲート電極領域を形成後、第1ゲ
ート電極領域が凸部の上面に残るように半導体基板に凸
部を形成し、半導体基板の凸部の側壁に向かい合わせに
第2および第3ゲート領域を形成する工程としたため、
第1ゲート電極領域を第2および第3ゲート電極領域に
対して自己整合的に形成することが可能となり、第2お
よび第3ゲート電極領域間のマスク合わせ余裕が不用と
なる。上記の理由により、前記問題点の解決を図ること
ができる。
After forming the first gate electrode region on the semiconductor substrate, a convex portion is formed on the semiconductor substrate such that the first gate electrode region remains on the upper surface of the convex portion, and the second and second gate electrode regions are opposed to the side walls of the convex portion of the semiconductor substrate. Since the third gate region was formed,
The first gate electrode region can be formed in a self-aligned manner with respect to the second and third gate electrode regions, and a margin for mask alignment between the second and third gate electrode regions becomes unnecessary. For the above reasons, the above problem can be solved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、具体的な実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, description will be made based on specific examples.

第1図は、この発明の第1の実施例を示す図である。
第1図において、1はN形半導体基板であって、このN
形半導体基板1にPウェル2が形成されており、Pウェ
ル2の表面には凸部が形成されている。Pウェル2上の
凸部の上面には電子の直接トンネリングが可能な厚さの
酸化膜よりなる第1ゲート絶縁膜3と窒化膜よりなる第
2ゲート絶縁膜4とストアゲート電極5とからなる第1
ゲート電極領域が形成されており、Pウェル2上の凸部
の側壁の左側には第3ゲート絶縁膜6とアイソレーショ
ンゲート電極7よりなる第2ゲート電極領域が形成され
ており、Pウェル2上の凸部の側壁の右側には第3ゲー
ト絶縁膜6とセレクトゲート電極8とからなる第3ゲー
ト電極領域が形成されており、Pウェル2上の凸部の下
部外側にソース領域10およびドレイン領域11が形成され
ている。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an N-type semiconductor substrate.
A P-well 2 is formed in a semiconductor substrate 1, and a projection is formed on the surface of the P-well 2. On the upper surface of the convex portion on the P well 2, there are formed a first gate insulating film 3 made of an oxide film having a thickness capable of directly tunneling electrons, a second gate insulating film 4 made of a nitride film, and a store gate electrode 5. First
A gate electrode region is formed, and a second gate electrode region including a third gate insulating film 6 and an isolation gate electrode 7 is formed on the left side of the side wall of the protrusion on the P well 2. A third gate electrode region including a third gate insulating film 6 and a select gate electrode 8 is formed on the right side of the side wall of the upper convex portion. A drain region 11 is formed.

次に第1の実施例の動作を第1図に基づいて説明す
る。基本的には第11図に示した従来例と同じ動作をする
が、記憶された情報を読み出すときアイソレーションゲ
ート電極7とセレクトゲート電極8に同じ正の電圧を印
加した場合、アイソレーションゲート電極7およびセレ
クトゲート電極8が第3ゲート絶縁膜6を介して接する
Pウェル2内に形成するチャネルが、Pウェル2上の凸
部の側壁部分からPウェル2上の凸部の下部外側部分に
かけて立体的になり、ソース領域10からドレイン領域11
への電流経路がPウェル2上の凸部に沿って形成され
る。
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG. Basically, the operation is the same as that of the conventional example shown in FIG. 11, but when the same positive voltage is applied to the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8 when reading the stored information, A channel formed in the P well 2 where the select gate electrode 7 and the select gate electrode 8 are in contact with each other via the third gate insulating film 6 extends from the side wall portion of the protrusion on the P well 2 to the lower outer portion of the protrusion on the P well 2. It becomes three-dimensional, and from the source region 10 to the drain region 11
Is formed along the convex portion on the P-well 2.

3個の各ゲート電極領域を半導体基板上に設けた凸部
に立体的に形成した構造としたために、各ゲート電極領
域によりPウェル2内に形成されるチャネルも立体的と
なり、実効的チャネル長を変えることなくソース領域10
とドレイン領域11の間隔を狭くすることができる。
Since each of the three gate electrode regions has a three-dimensional structure formed on the protrusion provided on the semiconductor substrate, the channel formed in the P well 2 by each gate electrode region also has a three-dimensional structure. Source area 10 without changing
And the interval between the drain region 11 can be reduced.

次に、第1の実施例の製造方法を第2図〜第5図に示
す図面に基づいて説明する。第2図〜第5図は、第1の
実施例の製造工程を示す半導体記憶装置の断面図であ
る。
Next, the manufacturing method of the first embodiment will be described with reference to the drawings shown in FIGS. 2 to 5 are cross-sectional views of the semiconductor memory device showing the manufacturing steps of the first embodiment.

1) 第2図に示すように、N形半導体基板1にP形不
純物を拡散してPウェル2を形成し、電子の直接トンネ
リングが可能な厚さの酸化物よりなる第1ゲート絶縁膜
3をN形半導体基板1表面を酸化して形成し、第1ゲー
ト絶縁膜3の表面に窒化物よりなる第2ゲート絶縁膜4
をCVD法により形成し、第2ゲート絶縁膜4の表面に多
結晶シリコンよりなるストアゲート電極5をCVD法によ
り形成する。
1) As shown in FIG. 2, a P-type impurity is diffused into an N-type semiconductor substrate 1 to form a P-well 2, and a first gate insulating film 3 made of an oxide having a thickness capable of directly tunneling electrons. Is formed by oxidizing the surface of the N-type semiconductor substrate 1 and the second gate insulating film 4 made of nitride is formed on the surface of the first gate insulating film 3.
Is formed by the CVD method, and a store gate electrode 5 made of polycrystalline silicon is formed on the surface of the second gate insulating film 4 by the CVD method.

2) 第3図に示すように、ストアゲート電極5の必要
な部分を凸部の上面に残して異方性エッチング例えばリ
アクティブ・イオン・エッチング法(RIE法)などによ
ってPウェル2表面を凸部に形成する。ここで、凸部の
高さBのサイズは、第1ゲート電極領域に電荷が蓄積さ
れている場合に形成されるチャネルとソース領域10およ
びドレイン領域11との間隔を確保する必要から高さBの
下限が決まり、凸部上を通る配線の問題や構造上の強度
の問題から高さBの上限が決まる。このため、例えば凸
部の上面の長さAを2μmとする場合、高さBを1〜2
μmとなるように凸部を形成する。
2) As shown in FIG. 3, the surface of the P well 2 is raised by anisotropic etching, for example, a reactive ion etching (RIE) method, while leaving a necessary portion of the store gate electrode 5 on the upper surface of the projection. Formed in the part. Here, the size of the height B of the convex portion is set to be equal to the height B because it is necessary to secure a space between the channel formed when electric charges are accumulated in the first gate electrode region and the source region 10 and the drain region 11. Is determined, and the upper limit of the height B is determined from the problem of wiring passing over the convex portion and the problem of structural strength. For this reason, for example, when the length A of the upper surface of the projection is 2 μm, the height B is 1 to 2
A convex portion is formed to have a thickness of μm.

3) 第4図に示すように、N形半導体基板1の全面を
酸化して第3ゲート絶縁膜6を形成し、第3ゲート絶縁
膜6の全面に多結晶シリコンをCVD法により形成し、RIE
法により不用な多結晶シリコンを除去することでアイソ
レーションゲート電極7およびセレクトゲート電極8を
形成する。
3) As shown in FIG. 4, the entire surface of the N-type semiconductor substrate 1 is oxidized to form a third gate insulating film 6, and polycrystalline silicon is formed on the entire surface of the third gate insulating film 6 by a CVD method. RIE
By removing unnecessary polycrystalline silicon by the method, the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8 are formed.

4) 第5図に示すように、アイソレーションゲート電
極7およびセレクトゲート電極8の表面を酸化して層間
絶縁膜9を形成し、アイソレーションゲート電極7およ
びセレクトゲート電極8の外側のソース領域10およびド
レイン領域11を形成する部分の第3ゲート絶縁膜6を除
去後、第3ゲート絶縁膜6を除去した部分からPウェル
2の中へN形不純物を拡散させてソース領域10およびド
レイン領域11を形成する。
4) As shown in FIG. 5, the surfaces of the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8 are oxidized to form an interlayer insulating film 9, and the source region 10 outside the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8 is formed. After removing the third gate insulating film 6 at the portion where the third gate insulating film 6 is to be formed, the N-type impurity is diffused into the P well 2 from the portion where the third gate insulating film 6 has been removed to form the source region 10 and the drain region 11. To form

前記の工程で半導体記憶装置を製造すれば、半導体基
板上に第1ゲート電極領域を形成後、第1ゲート電極領
域が凸部の上面に残るように半導体基板に凸部を形成
し、半導体基板の凸部の側壁に向かい合わせに第2およ
び第3ゲート電極領域を形成するため、第1ゲート電極
領域を第2および第3ゲート電極領域に対して自己整合
的に形成することが可能となり、第2および第3ゲート
電極領域間のマスク合わせ余裕が不用となる。したがっ
て、半導体記憶装置の微細化・高集積化を図ることがで
きる。
If the semiconductor memory device is manufactured in the above-described process, after forming the first gate electrode region on the semiconductor substrate, the convex portion is formed on the semiconductor substrate so that the first gate electrode region remains on the upper surface of the convex portion. Since the second and third gate electrode regions are formed to face the side walls of the convex portion, the first gate electrode region can be formed in a self-aligned manner with respect to the second and third gate electrode regions. A margin for mask alignment between the second and third gate electrode regions becomes unnecessary. Therefore, miniaturization and high integration of the semiconductor memory device can be achieved.

第6図に第2の実施例を示す。第2の実施例は、第6
図に示したように第2ゲート電極領域の下側にソース領
域10を形成し、第3ゲート電極領域の下側にドレイン領
域11を形成したことを特徴としている。
FIG. 6 shows a second embodiment. The second embodiment is the sixth embodiment.
As shown in the drawing, the source region 10 is formed below the second gate electrode region, and the drain region 11 is formed below the third gate electrode region.

ソース領域10およびドレイン領域11をおのおの第2お
よび第3ゲート電極領域の下側に形成したことにより、
ソース領域10とドレイン領域11の間隔をさらに狭くする
ことが可能となり、半導体記憶装置の微細化・高集積化
を図ることができる。
By forming the source region 10 and the drain region 11 below the second and third gate electrode regions, respectively,
The distance between the source region 10 and the drain region 11 can be further reduced, and miniaturization and high integration of the semiconductor memory device can be achieved.

次に、第2の実施例の製造方法を第7図・第8図に示
す図面に基づいて説明する。第7図・第8図は、第2の
実施例の製造工程を示す半導体記憶装置の断面図であ
る。
Next, the manufacturing method of the second embodiment will be described with reference to the drawings shown in FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views of the semiconductor memory device showing the manufacturing steps of the second embodiment.

N形半導体基板1内のPウェル2表面にRIE法により
凸部を形成するまでの工程は、第1の実施例で示した工
程1),2)と同じである。
The steps up to the formation of the projections on the surface of the P well 2 in the N-type semiconductor substrate 1 by the RIE method are the same as the steps 1) and 2) shown in the first embodiment.

3) 第7図に示すように、Pウェル2表面の凸部の外
側にN形不純物を拡散しソース領域10とドレイン領域11
とを形成し、N形半導体基板1全面を酸化させて第3ゲ
ート絶縁膜6を形成する。
3) As shown in FIG. 7, an N-type impurity is diffused outside the convex portion on the surface of the P well 2 to form a source region 10 and a drain region 11.
Is formed, and the entire surface of the N-type semiconductor substrate 1 is oxidized to form a third gate insulating film 6.

4) 第8図に示すように、第3ゲート絶縁膜6表面に
多結晶シリコンをCVD法により形成後RIE法により不要部
分の多結晶シリコンを除去してアイソレーションゲート
電極7およびセレクトゲート電極8を形成し、アイソレ
ーションゲート電極7およびセレクトゲート電極8表面
を酸化して層間絶縁膜9を形成する。
4) As shown in FIG. 8, after forming polycrystalline silicon on the surface of the third gate insulating film 6 by the CVD method, unnecessary portions of the polycrystalline silicon are removed by the RIE method to remove the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8. Is formed, and the surfaces of the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8 are oxidized to form an interlayer insulating film 9.

上記工程で製造した場合も、第1の実施例で示した工
程で製造した場合と同様の効果があり、半導体記憶装置
の微細化・高集積化を図ることができる。
Also in the case where the semiconductor memory device is manufactured in the above-described steps, the same effect as in the case where the semiconductor memory device is manufactured in the step shown in the first embodiment can be achieved, and miniaturization and high integration of the semiconductor memory device can be achieved.

第9図に第3の実施例を示す。第3の実施例は、P形
不純物領域であるPウェル2の表面に凸部を設けたN形
半導体基板1と、N形半導体基板1の凸部の側壁に向か
い合わせに形成された第3ゲート絶縁膜6とアイソレー
ションゲート電極7およびセレクトゲート電極8よりな
る第2および第3ゲート電極領域と、N形半導体基板1
の凸部の上面にアイソレーションゲート電極7およびセ
レクトゲート電極8と一部オーバーラップさせて形成さ
れた第1ゲート絶縁膜3と第2ゲート絶縁膜4とストア
ゲート電極5からなる第1ゲート電極領域と、ソース領
域10と、ドレイン領域11とからなる半導体記憶装置を示
している。
FIG. 9 shows a third embodiment. In the third embodiment, an N-type semiconductor substrate 1 having a convex portion provided on the surface of a P-well 2 serving as a P-type impurity region, and a third type formed to face a side wall of the convex portion of the N-type semiconductor substrate 1. N-type semiconductor substrate 1, second and third gate electrode regions including gate insulating film 6, isolation gate electrode 7 and select gate electrode 8.
A first gate electrode comprising a first gate insulating film 3, a second gate insulating film 4, and a store gate electrode 5 formed on the upper surface of the convex portion so as to partially overlap the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8. 1 shows a semiconductor memory device including a region, a source region 10, and a drain region 11.

第3図の実施例の構造は、第1の実施例の構造とほと
んど同じであり、Pウェル2内に形成されるチャネルが
立体となるため実効的チャネル長を変えることなくソー
ス領域10とドレイン領域11の間隔を狭くすることができ
る。
The structure of the embodiment shown in FIG. 3 is almost the same as the structure of the first embodiment. Since the channel formed in the P well 2 is three-dimensional, the source region 10 and the drain are formed without changing the effective channel length. The interval between the regions 11 can be reduced.

また、第2の実施例のようにソース領域10とドレイン
領域11をおのおのアイソレーションゲート電極7とセレ
クトゲート電極8の下に形成すれば、第2の実施例と同
様の効果を得ることができる。
If the source region 10 and the drain region 11 are formed below the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8, respectively, as in the second embodiment, the same effects as in the second embodiment can be obtained. .

第10図に第4の実施例を示す。第4の実施例は、P形
不純物領域であるPウェル2の表面に溝(凹部)を設け
たN形半導体基板1と、N形半導体基板1の溝の側壁に
向かい合わせに形成された第3ゲート絶縁膜6とアイソ
レーションゲート電極7およびセレクトゲート電極8よ
りなる第2および第3ゲート電極領域と、N形半導体基
板1の溝の底にアイソレーションゲート電極7およびセ
レクトゲート電極8こ一部オーバーラップさせて形成さ
れた第1ゲート絶縁膜3と第2ゲート絶縁膜4とストア
ゲート電極5よりなる第1ゲート電極領域と、ソース領
域10と、ドレイン領域11とからなる半導体記憶装置を示
している。
FIG. 10 shows a fourth embodiment. In the fourth embodiment, an N-type semiconductor substrate 1 in which a groove (recess) is provided on the surface of a P-well 2 that is a P-type impurity region, and a N-type semiconductor substrate 1 formed to face a side wall of the groove in the N-type semiconductor substrate 1. The second and third gate electrode regions including the third gate insulating film 6, the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8, and the isolation gate electrode 7 and the select gate electrode 8 are formed at the bottom of the groove of the N-type semiconductor substrate 1. A semiconductor memory device comprising a first gate electrode region including a first gate insulating film 3, a second gate insulating film 4, a store gate electrode 5, a source region 10, and a drain region 11, which are formed to partially overlap each other. Is shown.

第4の実施例は、第1・第2および第3ゲート電極領
域をN形半導体基板1に設けた溝(凹部)に形成した構
造のため、Pウェル2内に形成されるチャネルが立体と
なるため実効的チャネル長を変えることなくソース領域
10とドレイン領域11の間隔を狭くすることができる。
The fourth embodiment has a structure in which the first, second and third gate electrode regions are formed in a groove (recess) provided in the N-type semiconductor substrate 1, so that the channel formed in the P well 2 is three-dimensional. Source region without changing the effective channel length
The interval between 10 and the drain region 11 can be reduced.

また、この発明を具体的な実施例に基づいて説明した
が、前記の実施例に限定されるものでなく下記〜の
如くすることも可能である。
Although the present invention has been described based on the specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be as follows.

各半導体領域の導電形は、逆であってもよい。 The conductivity type of each semiconductor region may be reversed.

各ゲート電極および第3ゲート絶縁膜の材料は使用
条件などにより適宜変更してもよい。
The material of each gate electrode and the third gate insulating film may be appropriately changed depending on the use conditions and the like.

基板に形成されるチャネル部にしきい値制御のため
不純物を導入してもよい。
An impurity may be introduced into a channel portion formed in the substrate for controlling a threshold value.

半導体記憶装置を基板上に複数形成する場合、半導
体基板の凸部は半導体記憶装置1個ごとに独立して形成
してもよいが、半導体記憶装置数個単位で形成してもよ
い。
When a plurality of semiconductor storage devices are formed on a substrate, the projections of the semiconductor substrate may be formed independently for each semiconductor storage device, or may be formed in units of several semiconductor storage devices.

半導体基板の凸部の側壁を半導体基板表面に対して
90°に直立させた場合が最も効果的であった。しかしな
がら、第2および第3ゲート電極を半導体基板の凸部に
対して自己整合的に形成可能であれば90°に直立してい
なくともよい。
The side wall of the convex part of the semiconductor substrate is
Uprighting at 90 ° was most effective. However, if the second and third gate electrodes can be formed in a self-aligned manner with respect to the projections of the semiconductor substrate, the second and third gate electrodes need not be upright at 90 °.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上具体的な実施例に基づいて説明したように、表面
に凸部を持つ半導体基板と、半導体基板の凸部の上面に
形成した第1ゲート電極領域と、半導体基板の凸部の側
壁に向かい合わせに形成した第2および第3ゲート電極
領域とからなる構造としたため、ソース領域とドレイン
領域の間隔を狭くすることができ、半導体基板上の占有
面積を小さくできる。また、第1ゲート電極領域を半導
体基板表面に形成後第1ゲート電極領域を凸部上面に残
るように半導体基板に凸部を形成し、半導体基板凸部側
壁に向かい合わせに第2および第3ゲート電極領域を形
成する工程としたため、第1ゲート電極領域を第2およ
び第3ゲート電極領域に対して自己整合的に形成するこ
とができ第2および第3ゲート電極領域間のマスク合わ
せ余裕が不用となる。このため半導体記憶装置の微細化
・高集積化を図ることができるという効果が得られる。
As described above with reference to the specific examples, the semiconductor substrate having the convex portion on the surface, the first gate electrode region formed on the upper surface of the convex portion of the semiconductor substrate, and the side wall of the convex portion of the semiconductor substrate. Since the structure includes the second and third gate electrode regions formed together, the distance between the source region and the drain region can be reduced, and the area occupied on the semiconductor substrate can be reduced. Further, after forming the first gate electrode region on the surface of the semiconductor substrate, a convex portion is formed on the semiconductor substrate so that the first gate electrode region remains on the upper surface of the convex portion. Since the step of forming the gate electrode region is performed, the first gate electrode region can be formed in a self-aligned manner with respect to the second and third gate electrode regions, and the mask alignment margin between the second and third gate electrode regions can be increased. Become useless. Therefore, there is an effect that the semiconductor memory device can be miniaturized and highly integrated.

【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の第1の実施例を示す断面図、 第2図〜第5図は、第1の実施例の製造工程を示す半導
体記憶装置の断面図、 第6図は、この発明の第2の実施例を示す断面図、 第7図、第8図は、第2の実施例の製造工程を示す半導
体記憶装置の断面図、 第9図は、この発明の第3の実施例を示す断面図、 第10図は、この発明の第4の実施例を示す断面図、 第11図は、従来図である。 1……N形半導体基板、2……Pウェル、3……第1ゲ
ート絶縁膜、4……第2ゲート絶縁膜、5……ストアゲ
ート電極、6……第3ゲート絶縁膜、7……アイソレー
ションゲート電極、8……セレクトゲート電極、9……
層間絶縁膜、10……ソース領域、11……ドレイン領域。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 5 are sectional views of a semiconductor memory device showing manufacturing steps of the first embodiment. 6, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention, FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views of a semiconductor memory device showing manufacturing steps of the second embodiment, and FIG. FIG. 10 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a conventional view. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... N-type semiconductor substrate, 2 ... P well, 3 ... 1st gate insulating film, 4 ... 2nd gate insulating film, 5 ... Store gate electrode, 6 ... 3rd gate insulating film, 7 ... ... Isolation gate electrode, 8 ... Select gate electrode, 9 ...
Interlayer insulating film, 10 source region, 11 drain region.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板にソース領域と、ドレイン領域
と、第1,第2および第3ゲート電極領域とを有し、 前記第1ゲート電極領域で情報を記憶し、前記第2およ
び第3ゲート電極領域で記憶されている情報の読み出し
を行う半導体記憶装置において、 表面に凸部を持つ半導体基板と、前記半導体基板の凸部
の上面に形成した前記第1ゲート電極領域と、前記半導
体基板の凸部の側壁に向かい合わせに形成した前記第2
および第3ゲート電極領域とを有することを特徴とする
半導体記憶装置。
A semiconductor substrate having a source region, a drain region, and first, second and third gate electrode regions, wherein information is stored in the first gate electrode region; A semiconductor memory device for reading information stored in a gate electrode region, comprising: a semiconductor substrate having a convex portion on a surface; the first gate electrode region formed on an upper surface of the convex portion of the semiconductor substrate; The second portion formed facing the side wall of the convex portion of the second portion.
And a third gate electrode region.
【請求項2】半導体基板にソース領域と、ドレイン領域
と、第1,第2および第3ゲート電極領域とを有し、 前記第1ゲート電極領域で情報を記憶し、前記第2およ
び第3ゲート電極領域で記憶されている情報の読み出し
を行う半導体記憶装置の製造方法において、 前記半導体基板上に前記第1ゲート電極領域を形成する
工程と、前記第1ゲート電極領域が凸部の上面に残るよ
うに前記半導体基板に凸部を形成する工程と、前記半導
体基板の凸部の側壁に向かい合わせに前記第2および第
3ゲート電極領域を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体記憶装置の製造方法。
2. A semiconductor substrate having a source region, a drain region, and first, second, and third gate electrode regions, wherein information is stored in the first gate electrode region; In a method for manufacturing a semiconductor memory device for reading information stored in a gate electrode region, a step of forming the first gate electrode region on the semiconductor substrate, wherein the first gate electrode region is formed on an upper surface of a projection. A semiconductor memory, comprising: forming a convex portion on the semiconductor substrate so as to remain; and forming the second and third gate electrode regions facing a side wall of the convex portion of the semiconductor substrate. Device manufacturing method.
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