JP2013062415A - Semiconductor memory device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor memory device and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013062415A JP2013062415A JP2011200531A JP2011200531A JP2013062415A JP 2013062415 A JP2013062415 A JP 2013062415A JP 2011200531 A JP2011200531 A JP 2011200531A JP 2011200531 A JP2011200531 A JP 2011200531A JP 2013062415 A JP2013062415 A JP 2013062415A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- dummy cell
- charge storage
- storage layer
- gate
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
【課題】メモリセルアレイと周辺回路との間のアレイ端パターンにおける耐圧を向上させる。
【解決手段】浮遊ゲートは半導体基板上の第1の絶縁膜上に設けられる。ゲート間絶縁膜は浮遊ゲート上に、制御ゲートはゲート間絶縁膜上に設けられる。メモリセルは、第1の絶縁膜、浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜および制御ゲートを含む。周辺回路はメモリセルアレイの周辺に設けられる。第1のダミーセルは、第1の絶縁膜、浮遊ゲート、ゲート間絶縁膜および制御ゲートを含み、メモリセルアレイの端に設けられる。第2のダミーセルは、第1の絶縁膜よりも厚い第2の絶縁膜を含み、第1のダミーセルと周辺回路との間に設けられる。第1のダミーセルにおいて、ゲート間絶縁膜および制御ゲートは浮遊ゲートの上面および2つの側面に設けられる。
【選択図】図3A breakdown voltage in an array end pattern between a memory cell array and a peripheral circuit is improved.
A floating gate is provided on a first insulating film on a semiconductor substrate. The intergate insulating film is provided on the floating gate, and the control gate is provided on the intergate insulating film. The memory cell includes a first insulating film, a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate. The peripheral circuit is provided around the memory cell array. The first dummy cell includes a first insulating film, a floating gate, an inter-gate insulating film, and a control gate, and is provided at the end of the memory cell array. The second dummy cell includes a second insulating film thicker than the first insulating film, and is provided between the first dummy cell and the peripheral circuit. In the first dummy cell, the inter-gate insulating film and the control gate are provided on the upper surface and two side surfaces of the floating gate.
[Selection] Figure 3
Description
本発明の実施形態は半導体記憶装置およびその製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.
電気的に書き換え可能で且つ高集積化が可能な不揮発性半導体記憶装置として、NAND型フラッシュEEPROMが知られている。NAND型フラッシュEEPROMのメモリセルトランジスタは、電荷を蓄積するフローティングゲートとフローティングゲートの電圧を制御するコントロールゲートとを含むスタックゲート構造を有している。 A NAND flash EEPROM is known as a nonvolatile semiconductor memory device that can be electrically rewritten and highly integrated. The memory cell transistor of the NAND flash EEPROM has a stack gate structure including a floating gate for accumulating charges and a control gate for controlling the voltage of the floating gate.
近年、メモリセルの高集積化に伴い、メモリセルアレイのパターンが微細化されている。メモリセルアレイの微細化が進むと、リソグラフィ技術によるライン・スペースによってもメモリセルアレイのフローティングゲートやSTI(Shallow Trench Isolation)を加工することが困難になる。そこで、メモリセルアレイのフローティングゲートやSTIのトレンチを加工する際には、側壁をマスクとして利用した側壁転写プロセスが用いられる。側壁転写プロセスは、芯材の側面に側壁膜を形成し、芯材を除去した後、その側壁膜をマスクとして用いて材料を加工する技術である。 In recent years, with the high integration of memory cells, the pattern of the memory cell array is miniaturized. As the memory cell array is further miniaturized, it becomes difficult to process the floating gate and STI (Shallow Trench Isolation) of the memory cell array even by the line space by the lithography technique. Therefore, when processing the floating gate of the memory cell array and the STI trench, a sidewall transfer process using the sidewall as a mask is used. The sidewall transfer process is a technique for forming a sidewall film on a side surface of a core material, removing the core material, and then processing the material using the sidewall film as a mask.
このような側壁転写プロセスを用いてメモリを製造するとき、メモリセルアレイと周辺回路とを別個に加工する。メモリセルアレイと周辺回路とを個別に加工する場合、メモリセルアレイの微細なパターンを描画するために、メモリセルアレイと周辺回路との間に比較的太いラインパターン(アレイ端パターンともいう)を設ける。このアレイ端パターンは、メモリセルアレイ端に近いメモリセルのパターンを充分に露光するために、隣接するメモリセル間の間隔と同程度の間隔を空けてメモリセルアレイに隣接するように配置される。メモリセルアレイの微細化に伴い、メモリセルアレイとアレイ端パターンとの間隔もメモリセル間の間隔と同様に狭くなる。 When a memory is manufactured using such a sidewall transfer process, the memory cell array and the peripheral circuit are processed separately. When the memory cell array and the peripheral circuit are processed individually, a relatively thick line pattern (also referred to as an array end pattern) is provided between the memory cell array and the peripheral circuit in order to draw a fine pattern of the memory cell array. The array end pattern is arranged adjacent to the memory cell array with a space approximately equal to the interval between adjacent memory cells in order to sufficiently expose the pattern of the memory cells close to the end of the memory cell array. Along with the miniaturization of the memory cell array, the interval between the memory cell array and the array end pattern becomes narrow as is the interval between the memory cells.
従来、側壁転写プロセスの側壁マスクをメモリセルアレイ領域に形成する際に、周辺回路を被覆するフォトレジストの境界は、メモリセルアレイとアレイ端パターンとの間に位置していた。このフォトレジストをマスクとして用いてメモリセルアレイ側にある芯材をウェットエッチングで除去し、側壁マスクを形成していた。 Conventionally, when forming a sidewall mask of the sidewall transfer process in the memory cell array region, the boundary of the photoresist covering the peripheral circuit is located between the memory cell array and the array end pattern. Using this photoresist as a mask, the core material on the memory cell array side is removed by wet etching to form a sidewall mask.
しかし、素子の微細化によってメモリセルアレイとアレイ端パターンとの間隔が狭くなると、フォトレジストの境界をメモリセルアレイとアレイ端パターンとの間に位置づけることは技術的に困難になる。 However, if the space between the memory cell array and the array end pattern becomes narrow due to element miniaturization, it becomes technically difficult to position the boundary of the photoresist between the memory cell array and the array end pattern.
また、ウェットエッチングの溶剤がアレイ端パターンに染み込み易くなり、アレイ端パターンにある芯材の一部がエッチングされ、この芯材が変形するおそれがある。この場合、芯材の形状がフローティングゲートおよび半導体基板に転写され、アレイ端パターンにあるSTIについて、所望の形状が得られない可能性がある。これは、メモリの信頼性を低下させてしまう。 In addition, the solvent for wet etching easily penetrates into the array end pattern, and a part of the core material in the array end pattern is etched, and this core material may be deformed. In this case, the shape of the core material is transferred to the floating gate and the semiconductor substrate, and a desired shape may not be obtained for the STI in the array end pattern. This reduces the reliability of the memory.
さらに、アレイ端パターンにおいては、周辺領域と同様に芯材を残置させたまま、フローティングゲートおよびSTIのトレンチが加工される。従って、アレイ端パターンにおいては、フローティングゲートは、その上面でコントロールゲートと面するため、フローティングゲートとコントロールゲートとチャネルとの間のカップリング容量比が小さくなる。これは、アレイ端パターンにおいて、フローティングゲートとコントロールゲートとの間の耐圧、あるいは、フローティングゲートと基板との間の耐圧を低下させる原因となる。 Further, in the array end pattern, the floating gate and the STI trench are processed while leaving the core material as in the peripheral region. Therefore, in the array end pattern, the floating gate faces the control gate on its upper surface, so that the coupling capacitance ratio between the floating gate, the control gate, and the channel is reduced. This causes a decrease in the breakdown voltage between the floating gate and the control gate or the breakdown voltage between the floating gate and the substrate in the array end pattern.
微細化されても、メモリセルアレイと周辺回路との間のアレイ端パターンにおける耐圧を向上させ、従来よりも容易に製造可能な半導体記憶装置を提供する。 Provided is a semiconductor memory device capable of improving the breakdown voltage in an array end pattern between a memory cell array and a peripheral circuit even when miniaturized, and which can be manufactured more easily than in the past.
本実施形態による半導体記憶装置は、半導体基板を備える。第1の絶縁膜が半導体基板上に設けられている。電荷蓄積層は、第1の絶縁膜上に設けられ電荷を蓄積可能である。ゲート間絶縁膜は、電荷蓄積層上に設けられている。コントロールゲートは、ゲート間絶縁膜上に設けられ電荷蓄積層の電圧を制御する。複数のメモリセルは、第1の絶縁膜と、電荷蓄積層と、ゲート間絶縁膜と、コントロールゲートとを含む。メモリセルアレイは、複数のメモリセルを有する。周辺回路は、メモリセルアレイの周辺に設けられている。第1のダミーセルは、第1の絶縁膜と、電荷蓄積層と、ゲート間絶縁膜と、コントロールゲートとを含み、メモリセルアレイの端に設けられている。第2のダミーセルは、半導体基板上に設けられ第1の絶縁膜よりも厚い第2の絶縁膜を含み、第1のダミーセルと周辺回路との間に設けられている。第1のダミーセルにおいて、ゲート間絶縁膜およびコントロールゲートは電荷蓄積層の上面および2つの側面に設けられている。 The semiconductor memory device according to the present embodiment includes a semiconductor substrate. A first insulating film is provided on the semiconductor substrate. The charge storage layer is provided on the first insulating film and can store charges. The inter-gate insulating film is provided on the charge storage layer. The control gate is provided on the inter-gate insulating film and controls the voltage of the charge storage layer. The plurality of memory cells include a first insulating film, a charge storage layer, an inter-gate insulating film, and a control gate. The memory cell array has a plurality of memory cells. The peripheral circuit is provided around the memory cell array. The first dummy cell includes a first insulating film, a charge storage layer, an inter-gate insulating film, and a control gate, and is provided at the end of the memory cell array. The second dummy cell includes a second insulating film that is provided on the semiconductor substrate and is thicker than the first insulating film, and is provided between the first dummy cell and the peripheral circuit. In the first dummy cell, the inter-gate insulating film and the control gate are provided on the upper surface and two side surfaces of the charge storage layer.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に従ったNANDフラッシュEEPROM(以下、単にメモリともいう)の構成を示す平面図である。メモリは、メモリセルアレイMCAと、周辺回路PRIと、第1のダミーセルDC1と、第2のダミーセルDC2とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a NAND flash EEPROM (hereinafter also simply referred to as a memory) according to the first embodiment. The memory includes a memory cell array MCA, a peripheral circuit PRI, a first dummy cell DC1, and a second dummy cell DC2.
メモリセルアレイMCAは、アクティブエリアAA上に形成された複数のメモリセルMCを有する。メモリセルアレイMCAの詳細な構成は、図2に示す。周辺回路は、メモリセルアレイMCAの周辺に形成され、メモリセルアレイMCAを制御するために設けられた複数の半導体素子(図示せず)を有する。 The memory cell array MCA has a plurality of memory cells MC formed on the active area AA. A detailed configuration of the memory cell array MCA is shown in FIG. The peripheral circuit is formed around the memory cell array MCA and includes a plurality of semiconductor elements (not shown) provided for controlling the memory cell array MCA.
第1および第2のダミーセルDC1、DC2は、アレイ端パターンAEPの領域に形成されている。アレイ端パターンAEPは、メモリセルアレイMCAの微細なパターンを描画するために、メモリセルアレイMCAと周辺回路PRIとの間に設けられたラインパターンである。本実施形態では、第1のダミーセルDC1が、メモリセルアレイMCA端に近いメモリセルMCのパターンを充分に露光するために、隣接するメモリセルMC間の間隔と同程度の間隔S0を空けてメモリセルアレイに隣接するように配置されている。 The first and second dummy cells DC1, DC2 are formed in the region of the array end pattern AEP. The array end pattern AEP is a line pattern provided between the memory cell array MCA and the peripheral circuit PRI in order to draw a fine pattern of the memory cell array MCA. In the present embodiment, in order for the first dummy cell DC1 to sufficiently expose the pattern of the memory cell MC close to the end of the memory cell array MCA, the memory cell array is spaced by an interval S0 that is approximately the same as the interval between adjacent memory cells MC. It is arranged to be adjacent to.
アレイ端パターンAEPの領域上に示す第1の境界としての境界ZLは、ゲート絶縁膜の厚い高耐圧トランジスタとゲート絶縁膜の薄い低耐圧トランジスタとの境界を示す。境界ZLを境として周辺回路PRI側に高耐圧用のゲート絶縁膜が設けられ、メモリセルアレイMCA側に低耐圧用のゲート絶縁膜(トンネルゲート絶縁膜)が設けられている。従って、メモリセルMCのトンネルゲート絶縁膜は、低耐圧トランジスタ用の薄いゲート絶縁膜である。周辺回路PRIのトランジスタのゲート絶縁膜は、高耐圧トランジスタ用の厚いゲート絶縁膜である。 A boundary ZL as a first boundary shown on the region of the array end pattern AEP indicates a boundary between a high breakdown voltage transistor having a thick gate insulating film and a low breakdown voltage transistor having a thin gate insulating film. A high breakdown voltage gate insulating film is provided on the peripheral circuit PRI side with the boundary ZL as a boundary, and a low breakdown voltage gate insulating film (tunnel gate insulating film) is provided on the memory cell array MCA side. Therefore, the tunnel gate insulating film of the memory cell MC is a thin gate insulating film for a low breakdown voltage transistor. The gate insulating film of the transistor of the peripheral circuit PRI is a thick gate insulating film for a high voltage transistor.
本実施形態において、境界ZLは、第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に位置する。従って、第1のダミーセルDC1は、低耐圧用のゲート絶縁膜(図3の参照番号20)を有する。第2のダミーセルDC2は、高耐圧用のゲート絶縁膜を有する(図3の参照番号30)。
In the present embodiment, the boundary ZL is located between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2. Therefore, the first dummy cell DC1 has a gate insulating film for low breakdown voltage (
第2の境界としての境界APは、側壁転写プロセスを用いてメモリセルアレイMCAに側壁マスクを形成する際に、周辺回路PRIを被覆するフォトレジストの境界である。素子の微細化により、メモリセルアレイMCAとアレイ端パターンAEPとの間(間隔S0)に境界APを位置づけることは、リソグラフィ技術では困難である。これに対し、本実施形態では、間隔S0よりも広いアレイ端パターンAEPの領域(第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間)に境界APを位置づけている。従って、リソグラフィ技術で簡単にフォトレジストの境界APを位置づけることができる。アレイ端パターンAEPの領域に境界APがある場合、アレイ端パターンAEPにある芯材は変形したまま残存せず、除去される(図7参照)。このため、アレイ端パターンAEPにあるダミーセルDC1、DC2は、メモリセルMCとほぼ同じサイズに形成される。 The boundary AP as the second boundary is a boundary of the photoresist that covers the peripheral circuit PRI when the sidewall mask is formed in the memory cell array MCA by using the sidewall transfer process. It is difficult for the lithography technique to position the boundary AP between the memory cell array MCA and the array end pattern AEP (interval S0) due to element miniaturization. On the other hand, in the present embodiment, the boundary AP is positioned in an area of the array end pattern AEP (between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2) wider than the interval S0. Therefore, the photoresist boundary AP can be easily positioned by lithography. When there is a boundary AP in the region of the array end pattern AEP, the core material in the array end pattern AEP does not remain deformed and is removed (see FIG. 7). For this reason, the dummy cells DC1 and DC2 in the array end pattern AEP are formed to have substantially the same size as the memory cell MC.
第3の境界としての境界EBは、素子分離STIをエッチングバックするときに周辺回路PRIを被覆するフォトレジストの境界である。メモリセルアレイMCAの領域では素子分離STIの形成時に、素子分離STIをエッチングバックしてフローティングゲートFG(電荷蓄積層)の側面を露出させ、フローティングゲートFGの側面にIPD(Inter-Poly Dielectric)膜およびコントロールゲートCGを設ける。素子分離STIのエッチングバックの際、周辺回路PRをフォトレジストで保護する。境界EBは、第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に位置する。従って、第1のダミーセルDC1のフローティングゲートFGの両側側面には、IPD膜およびコントロールゲートCGが設けられる。一方、第2のダミーセルDC1のフローティングゲートFGの両側側面には、IPD膜およびコントロールゲートCGはほとんど設けられず、素子分離STIが残置される。尚、メモリセルMC、第1および第2のダミーセルDC1、DC2のより詳細な構成および製造方法は、後述する。 The boundary EB as the third boundary is a boundary of the photoresist that covers the peripheral circuit PRI when the element isolation STI is etched back. In the region of the memory cell array MCA, when the element isolation STI is formed, the element isolation STI is etched back to expose the side surface of the floating gate FG (charge storage layer), and an IPD (Inter-Poly Dielectric) film is formed on the side surface of the floating gate FG. A control gate CG is provided. At the time of etching back the element isolation STI, the peripheral circuit PR is protected with a photoresist. The boundary EB is located between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2. Accordingly, the IPD film and the control gate CG are provided on both side surfaces of the floating gate FG of the first dummy cell DC1. On the other hand, the IPD film and the control gate CG are hardly provided on both side surfaces of the floating gate FG of the second dummy cell DC1, and the element isolation STI is left. A more detailed configuration and manufacturing method of the memory cell MC and the first and second dummy cells DC1 and DC2 will be described later.
図2は、第1の実施形態に従ったメモリセルアレイMCAの構成図である。メモリセルアレイは、複数のメモリブロックBLOCKを含む。図2には、或るブロックBLOCKi(iは整数)の構成を示す。ブロックBLOCKiは、データ消去の単位であり、各カラムのビット線BLに接続される複数のNANDストリングNS0〜NS5を含む。NANDストリングNS0〜NS5は、直列に接続された複数のメモリセルMCと、これらのメモリセルMCの両端に接続された選択ゲートトランジスタSGS、SGDとを有する。NANDストリングNSは、図1に示すようにストライプ状に形成されたアクティブエリアAA上に設けられている。この例では、各NANDストリングNSにおいて5つのメモリセルMCが直列に接続されているが、通常、32個または64個のメモリセルMCが直列に接続されている。NANDストリングNS0〜NS5の一端は、対応するビット線BL0〜BL5に接続され、その他端は共通ソース線SLに接続されている。 FIG. 2 is a configuration diagram of the memory cell array MCA according to the first embodiment. The memory cell array includes a plurality of memory blocks BLOCK. FIG. 2 shows a configuration of a certain block BLOCKi (i is an integer). The block BLOCKi is a unit of data erasure and includes a plurality of NAND strings NS0 to NS5 connected to the bit line BL of each column. The NAND strings NS0 to NS5 include a plurality of memory cells MC connected in series and select gate transistors SGS and SGD connected to both ends of these memory cells MC. The NAND string NS is provided on the active area AA formed in a stripe shape as shown in FIG. In this example, five memory cells MC are connected in series in each NAND string NS, but usually 32 or 64 memory cells MC are connected in series. One ends of the NAND strings NS0 to NS5 are connected to the corresponding bit lines BL0 to BL5, and the other ends are connected to the common source line SL.
メモリセルMCのコントロールゲートCGは、そのメモリセルMCが属するページに対応するワード線WL0〜WL4に接続されている。例えば、ページj(j=0〜4)に属するメモリセルMCのコントロールゲートは、ワード線WLjに接続されている。選択ゲートトランジスタSGD、SGSのゲートは、選択ゲート線SGL1またはSGL2に接続されている。ページは、データ読出しまたはデータ書込みの単位である。 The control gate CG of the memory cell MC is connected to the word lines WL0 to WL4 corresponding to the page to which the memory cell MC belongs. For example, the control gates of the memory cells MC belonging to the page j (j = 0 to 4) are connected to the word line WLj. The gates of the selection gate transistors SGD and SGS are connected to the selection gate line SGL1 or SGL2. A page is a unit of data reading or data writing.
複数のワード線WLは、ロウ方向に延伸しており、複数のビット線BLは、ロウ方向にほぼ直交するようにカラム方向に延伸している。 The plurality of word lines WL extend in the row direction, and the plurality of bit lines BL extend in the column direction so as to be substantially orthogonal to the row direction.
図2に示すように、メモリセルMCは、ワード線WLとビット線BLとによって構成される格子形状の交点に対応して設けられている。例えば、ワード線WL0〜WL4とビット線BL0〜BL5とによって構成される格子形状の交点は、5×6のマトリクス状に位置する。メモリセルMCは、これらの交点に対応するように5×6のマトリクス状に二次元配置されている。尚、本実施形態のブロックは、5×6(30個)のメモリセルMCを有するが、1ブロック内のメモリセルMCの個数は、これに限定されない。 As shown in FIG. 2, the memory cell MC is provided corresponding to a lattice-shaped intersection formed by the word line WL and the bit line BL. For example, the lattice-shaped intersections constituted by the word lines WL0 to WL4 and the bit lines BL0 to BL5 are located in a 5 × 6 matrix. The memory cells MC are two-dimensionally arranged in a 5 × 6 matrix so as to correspond to these intersections. The block of this embodiment has 5 × 6 (30) memory cells MC, but the number of memory cells MC in one block is not limited to this.
メモリセルMCは、フローティングゲートFGおよびコントロールゲートCGを有するn型FET(Field-Effect Transistor)で構成されている。ワード線WLによってコントロールゲートCGに電圧を与えることで、フローティングゲートFGに電荷(電子)を注入し、あるいは、フローティングゲートFGから電荷(電子)を放出させる。これにより、メモリセルMCにデータを書き込み、あるいは、メモリセルMCのデータを消去する。メモリセルMCは、フローティングゲートFGに蓄積された電荷の量(電子の数)に応じた閾値電圧を有する。メモリセルMCは、閾値電圧の違いとして、二値データ(1ビット)あるいは多値データ(2ビット以上)を電気的に記憶することができる。 The memory cell MC is composed of an n-type FET (Field-Effect Transistor) having a floating gate FG and a control gate CG. By applying a voltage to the control gate CG by the word line WL, charges (electrons) are injected into the floating gate FG, or charges (electrons) are discharged from the floating gate FG. As a result, data is written to the memory cell MC or data in the memory cell MC is erased. The memory cell MC has a threshold voltage corresponding to the amount of charges (number of electrons) accumulated in the floating gate FG. The memory cell MC can electrically store binary data (1 bit) or multi-value data (2 bits or more) as a difference in threshold voltage.
図3は、図1の3−3線に沿った断面図である。図3は、メモリセルアレイMCA、アレイ端パターンAEPおよび周辺回路PRIの構成を示す。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. FIG. 3 shows a configuration of the memory cell array MCA, the array end pattern AEP, and the peripheral circuit PRI.
本実施形態によるメモリは、半導体基板10を備えている。メモリセルMCは、トンネルゲート絶縁膜20と、フローティングゲートFGと、ゲート間絶縁膜IPDと、コントロールゲートCGとを含む。
The memory according to the present embodiment includes a
第1の絶縁膜としてのトンネルゲート絶縁膜20は、半導体基板10上に設けられている。トンネルゲート絶縁膜20は、低耐圧用のゲート絶縁膜であり、例えば、シリコン酸化膜を用いて形成されている。フローティングゲートFGは、トンネルゲート絶縁膜20上に設けられ、電荷(電子)を蓄積し、あるいは、放出することによってデータを格納することができる。フローティングゲートFGは、例えば、ポリシリコンを用いて形成されている。ゲート間絶縁膜IPDは、フローティングゲートFG上に設けられている。ゲート間絶縁膜IPDは、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜よりも誘電率の高いHigh−k膜を用いて形成されている。コントロールゲートCGは、ゲート間絶縁膜IPD上に設けられており、フローティングゲートFGの電圧を制御する。コントロールゲートCGは、例えば、ポリシリコンを用いて形成されている。
A tunnel
コントロールゲートCGおよびゲート間絶縁膜IPDは、互いに隣接する複数のメモリセルMC間において素子分離STI(半導体基板10)へ向かって落とし込まれており、フローティングゲートFGのロウ方向に向く2つの側面に面している。これにより、コントロールゲートCGとフローティングゲートFGとの間の対向面積が大きくなるので、コントロールゲートCGとフローティングゲートFGとチャネルとの間のカップリング容量比Crが大きくなる。これにより、コントロールゲートCGによって、フローティングゲートFGの電圧を制御しやすくなる。 The control gate CG and the inter-gate insulating film IPD are dropped toward the element isolation STI (semiconductor substrate 10) between a plurality of adjacent memory cells MC, and are formed on two side surfaces of the floating gate FG facing the row direction. Facing. As a result, the facing area between the control gate CG and the floating gate FG is increased, so that the coupling capacitance ratio Cr between the control gate CG, the floating gate FG and the channel is increased. Thereby, the voltage of the floating gate FG can be easily controlled by the control gate CG.
メモリセルアレイMCAと周辺回路PRIとの間のアレイ端パターンAEPには、第1および第2のダミーセルDC1、DC2が設けられている。第1および第2のダミーセルDC1、DC2の平面レイアウトにおける大きさは、メモリセルMCとほぼ同じ大きさである。 The array end pattern AEP between the memory cell array MCA and the peripheral circuit PRI is provided with first and second dummy cells DC1 and DC2. The size of the first and second dummy cells DC1 and DC2 in the planar layout is substantially the same as that of the memory cell MC.
第1のダミーセルDC1は、メモリセルMCと同様の構成を有する。即ち、第1のダミーセルDC1は、トンネルゲート絶縁膜20と、フローティングゲートFGと、ゲート間絶縁膜IPDと、コントロールゲートCGとを含む。第1のダミーセルDC1は、メモリセルアレイMCAから間隔S0だけ離れた位置に、メモリセルアレイMCAの端に隣接して設けられている。間隔S0は、メモリセルアレイMCAを微細加工することができるように設定され、メモリセルMC間の間隔と同程度かそれより大きくてもよい。
The first dummy cell DC1 has a configuration similar to that of the memory cell MC. That is, the first dummy cell DC1 includes the tunnel
境界EBが第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間にあるので、第1のダミーセルDC1においては、コントロールゲートCGおよびゲート間絶縁膜IPDは、フローティングゲートFGの上面だけでなく、ロウ方向に向く2つの側面にも設けられている。換言すると、コントロールゲートCGおよびゲート間絶縁膜IPDは、フローティングゲートFGのロウ方向の両側において素子分離STI(半導体基板10)に向かって落とし込まれている。これにより、コントロールゲートCGは、フローティングゲートFGの上面だけでなく、2つの側面にも面しているので、カップリング容量比Crが大きくなる。その結果、データ書込みまたはデータ消去において、コントロールゲートCG(ワード線WL)に電圧が印加された場合であっても、第1のダミーセルDC1において、ゲート間絶縁膜IPDまたはトンネルゲート絶縁膜20が破壊され難くなる。
Since the boundary EB is between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2, in the first dummy cell DC1, the control gate CG and the inter-gate insulating film IPD are not only the upper surface of the floating gate FG, but also the row It is also provided on two side faces that face the direction. In other words, the control gate CG and the inter-gate insulating film IPD are dropped toward the element isolation STI (semiconductor substrate 10) on both sides of the floating gate FG in the row direction. As a result, the control gate CG faces not only the upper surface of the floating gate FG but also the two side surfaces, so that the coupling capacitance ratio Cr increases. As a result, even when a voltage is applied to the control gate CG (word line WL) in data writing or data erasing, the intergate insulating film IPD or the tunnel
第2のダミーセルDC2は、第1のダミーセルDC1と周辺回路PRIとの間に設けられており、トンネルゲート絶縁膜20よりも厚い第2の絶縁膜としてのゲート絶縁膜30を備える。これは、境界ZLが第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間にあるからである。さらに、第2のダミーセルDC2は、ゲート絶縁膜30上に形成されたフローティングゲートFGと、フローティングゲートFG上に設けられたゲート間絶縁膜IPDと、ゲート間絶縁膜IPD上に設けられたコントロールゲートCGとを備えている。
The second dummy cell DC2 is provided between the first dummy cell DC1 and the peripheral circuit PRI, and includes a
第2のダミーセルDC2において、コントロールゲートCGおよびゲート間絶縁膜IPDは、フローティングゲートFGの上面に設けられているものの、フローティングゲートFGの両側において素子分離STI(半導体基板10)に向かって落とし込まれていない。フローティングゲートFGのロウ方向に向かう2つの側面は、素子分離STIに面している。これは、境界EBが第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に位置するからである。しかし、第2のダミーセルDC2は、高耐圧用のゲート絶縁膜30を備えているため、第2のダミーセルDC2の耐圧は問題とならない。
In the second dummy cell DC2, the control gate CG and the inter-gate insulating film IPD are provided on the upper surface of the floating gate FG, but are dropped toward the element isolation STI (semiconductor substrate 10) on both sides of the floating gate FG. Not. Two side surfaces of the floating gate FG facing the row direction face the element isolation STI. This is because the boundary EB is located between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2. However, since the second dummy cell DC2 includes the
本実施形態によれば、第1のダミーセルDC1において、コントロールゲートCGおよびゲート間絶縁膜IPDは、フローティングゲートFGの上面だけでなく、ロウ方向に向く2つの側面にも設けられている。コントロールゲートCGは、フローティングゲートFGの上面だけでなく、2つの側面にも面しているので、カップリング容量比Crが大きくなる。その結果、データ書込みまたはデータ消去において、コントロールゲートCG(ワード線WL)に電圧が印加された場合であっても、第1のダミーセルDC1において、ゲート間絶縁膜IPDまたはトンネルゲート絶縁膜20が破壊され難くなる。即ち、アレイ端パターンAEPにおける第1および第2のダミーセルDC1、DC2の耐圧を上昇させることができる。
According to this embodiment, in the first dummy cell DC1, the control gate CG and the inter-gate insulating film IPD are provided not only on the upper surface of the floating gate FG but also on the two side surfaces facing the row direction. Since the control gate CG faces not only the upper surface of the floating gate FG but also two side surfaces, the coupling capacitance ratio Cr increases. As a result, even when a voltage is applied to the control gate CG (word line WL) in data writing or data erasing, the intergate insulating film IPD or the tunnel
図4〜図11は、第1の実施形態によるメモリの製造方法を示す断面図である。まず、図4に示すように、第1の絶縁膜としてのトンネルゲート絶縁膜20および第2の絶縁膜としてのゲート絶縁膜30を半導体基板10上に形成する。第1の境界としての境界ZLを境としてメモリセルアレイMCA側にトンネルゲート絶縁膜20を形成し、周辺回路PRI側にゲート絶縁膜30を形成する。トンネルゲート絶縁膜20は、例えば、数nmであり、ゲート絶縁膜30は、トンネルゲート絶縁膜20よりも厚く、例えば、約30nmである。
4 to 11 are cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the memory according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 4, a tunnel
トンネルゲート絶縁膜20およびゲート絶縁膜30は、例えば、半導体基板10を熱酸化して形成されたシリコン酸化膜を用いて形成されている。尚、トンネルゲート絶縁膜20の表面およびゲート絶縁膜30の表面が同一面になるように、周辺回路PRI側の半導体基板10の表面は、予めエッチングされている。
The tunnel
ここで、境界ZLは、後に形成される第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に位置し、メモリセルMCと第1のダミーセルDC1との間には位置していない。即ち、境界ZLは、メモリセルMCと第1のダミーセルDC1との間隔S0よりも広いアレイ端パターンAEPに重複するように設定されている。メモリセルMCと第1のダミーセルDC1との間の間隔S0は、例えば、約50〜150nmであり、第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間の間隔(アレイ端パターンAEPの間隔)は、例えば、約500nmである。従って、本実施形態によれば、半導体基板10のエッチングおよびゲート絶縁膜20、30の形成のためのリソグラフィ工程において、アライメントが比較的容易である。
Here, the boundary ZL is located between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2 to be formed later, and is not located between the memory cell MC and the first dummy cell DC1. That is, the boundary ZL is set so as to overlap with the array end pattern AEP wider than the interval S0 between the memory cell MC and the first dummy cell DC1. An interval S0 between the memory cell MC and the first dummy cell DC1 is, for example, about 50 to 150 nm, and an interval between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2 (interval of the array end pattern AEP). Is, for example, about 500 nm. Therefore, according to the present embodiment, alignment is relatively easy in the lithography process for etching the
次に、図5に示すように、トンネルゲート絶縁膜20およびゲート絶縁膜30上にフローティングゲートFGの材料を堆積する。フローティングゲートFGは、例えば、ポリシリコンを用いて形成されている。
Next, as shown in FIG. 5, a material for the floating gate FG is deposited on the tunnel
次に、第1のマスク材41の材料、第2のマスク材42の材料および芯材50の材料をフローティングゲートFGの材料上に堆積する。第1のマスク材41は、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜を用いて形成される。第2のマスク材41は、例えば第1のマスク材および芯材50とは異なる絶縁膜、例えばアモスファスシリコン膜やシリコン窒化膜を用いて形成される。芯材50は、例えば、シリコン酸化膜等の絶縁膜を用いて形成されている。次に、リソグラフィ技術およびRIE(Reactive Ion Etching)法を用いて、芯材50の材料を加工する。このとき、図6に示すように、アレイ端パターンAEPの芯材50は境界ZLに重複する。続いて、側壁マスク60の材料を芯材50の上面および側面、並びに、第2のマスク材42の材料上に堆積する。側壁マスク60の材料は、芯材50とは異なる絶縁膜、例えば、シリコン窒化膜またはアモルファスシリコンを用いて形成されている。側壁マスク60の材料は、側壁マスク60の材料を芯材50の上面および側面を被覆するように形成される。次に、RIE法を用いて側壁マスク60の材料を異方的にエッチングする。これにより、図6に示すように、側壁マスク60が芯材50の側面に残置される。
Next, the material of the
次に、リソグラフィ技術を用いて、第2の境界としての境界APを境として、周辺回路PRI側の領域をフォトレジストPRで被覆する。境界APは、境界ZLと同様に、第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に位置し、アレイ端パターンAEPに重複するように設定されている。 Next, using the lithography technique, the region on the peripheral circuit PRI side is covered with the photoresist PR with the boundary AP as the second boundary as the boundary. Similarly to the boundary ZL, the boundary AP is located between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2, and is set to overlap the array end pattern AEP.
次に、フォトレジストPRをマスクとして用いて、側壁マスク60を残置させたまま、露出された芯材50を選択的にエッチングする。このとき、ウェットエッチング、CDE(Chemical Dry Etching)等の等方性エッチングを用いて、芯材50を除去する。境界APは、アレイ端パターンAEPに重複しており、アレイ端パターンAEPにおける芯材50の上面の一部は露出されている。従って、アレイ端パターンAEPの芯材50も同時に除去される。フォトレジストPRで被覆された周辺回路PRI側の芯材50は残置される。これにより、図7に示す構造が得られる。
Next, using the photoresist PR as a mask, the exposed
境界AP(アレイ端パターンAEP)より周辺回路PRI側においては、芯材50が残置されているので、周辺回路PRIでは、芯材50および側壁マスク60が素子の電極パターン(ゲート電極またはキャパシタ電極等)に形成される。一方、境界APよりメモリセルアレイMCA側では、芯材50は除去されるので、側壁マスク60がフローティングゲートFGのパターンに形成される。また、アレイ端パターンAEPのうち境界APより周辺回路PRI側でも、芯材50は除去されるので、側壁マスク60がフローティングゲートFGのパターンに形成される。
Since the
次に、フォトレジストPRの除去後、側壁マスク60または芯材50をマスクとして用いて、第2のマスク材42をRIE法で加工する。第2のマスク材42をマスクとして用いて、第1のマスク材41をRIE法で加工する。第1のマスク材41をマスクとして、フローティングゲートFGの材料、トンネルゲート絶縁膜20、ゲート絶縁膜30および半導体基板10をRIE法で加工する。これにより、図8に示すように、フローティングゲートFGを形成するとともに、素子分離STIに用いられるトレンチ70を形成する。
Next, after removing the photoresist PR, the
尚、境界ZLを境として、膜厚の異なるトンネルゲート絶縁膜20およびゲート絶縁膜30が隣接している。絶縁膜20、30(例えば、シリコン酸化膜)をエッチングする際、絶縁膜20、30のエッチング選択比は、半導体基板10(例えば、シリコン単結晶)に比べて高い。絶縁膜20、30のエッチングを終了し半導体基板10のエッチングを開始する時点では、ZL境界部における半導体基板10の段差は残った状態となっている。半導体基板10のエッチング速度はメモリセルMCA、アレイ端パターンAEPおよび周辺回路PRIのいずれにおいても変わらない。このため、アレイ端パターンAEPにおけるトレンチ70の底部には、境界ZLを境として段差STが形成される。
The tunnel
次に、トレンチ70内に素子分離絶縁膜80を充填する。続いて、フローティングゲートFGの上面が露出されるまで、素子分離絶縁膜80を平坦化処理する。これにより、図9に示す構造が得られる。
Next, the element
次に、図10に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第3の境界としての境界EBを境として周辺回路PRI側の領域をフォトレジストPR2で被覆し、メモリセルアレイMCA側の領域を露出させる。次に、図10に示すように、メモリセルアレイMCAにある素子分離絶縁膜80をエッチングバックすることによって、フローティングゲートFGの側面の上部を露出させる。境界EBは、第1のダミーセルDC1と周辺回路PRIとの間にあり、本実施形態では、境界EBは、アレイ端パターンAEPに重複している。従って、第1のダミーセルDC1のフローティングゲートFGの側面も露出される。
Next, as shown in FIG. 10, using the lithography technique, the region on the peripheral circuit PRI side is covered with the photoresist PR2 with the boundary EB as the third boundary as a boundary, and the region on the memory cell array MCA side is exposed. . Next, as shown in FIG. 10, the element
一方、本実施形態では、第2のダミーセルDC2は、フォトレジストPR2で被覆されているため、第2のダミーセルDC2の側面は、素子分離絶縁膜80で被覆されたままである。
On the other hand, in the present embodiment, since the second dummy cell DC2 is covered with the photoresist PR2, the side surface of the second dummy cell DC2 remains covered with the element
フォトレジストPR2の除去後、図11に示す構ように、ゲート間絶縁膜IPDをメモリセルMCおよび第1のダミーセルDC1のそれぞれのフローティングゲートFGの上面および側面に堆積する。即ち、ゲート間絶縁膜IPDは、隣接するメモリセルMC間にある素子分離STI(半導体基板10)に向かって落とし込まれている。また、ゲート間絶縁膜IPDは、第1のダミーセルDC1の上面および側面も被覆するように形成され、第1のダミーセルDC1の両側においても素子分離STI(半導体基板10)に向かって落とし込まれている。さらに、第2のダミーセルDC2の側面は素子分離絶縁膜80で被覆されたままであるので、ゲート間絶縁膜IPDは、第2のダミーセルDC2の上面上に堆積されるが、その側面には堆積されない。
After the removal of the photoresist PR2, as shown in FIG. 11, an inter-gate insulating film IPD is deposited on the upper surface and side surfaces of the floating gates FG of the memory cell MC and the first dummy cell DC1, respectively. That is, the inter-gate insulating film IPD is dropped toward the element isolation STI (semiconductor substrate 10) between adjacent memory cells MC. Further, the inter-gate insulating film IPD is formed so as to cover the upper surface and the side surface of the first dummy cell DC1, and is dropped toward the element isolation STI (semiconductor substrate 10) on both sides of the first dummy cell DC1. Yes. Further, since the side surface of the second dummy cell DC2 remains covered with the element
ゲート間絶縁膜IPDの膜厚は、ゲート間絶縁膜IPDが互いに隣接するメモリセルMC間を埋め込まないように、メモリセルMC間の間隔の2分の1未満とする。 The film thickness of the inter-gate insulating film IPD is set to be less than a half of the interval between the memory cells MC so that the inter-gate insulating film IPD does not embed between adjacent memory cells MC.
次に、周辺回路PRIにおいて、フローティングゲートFGとコントロールゲートCGとを電気的に接続させるために、ゲート間絶縁膜IPDの一部を除去する。また、必要に応じてメモリセルアレイMCAにおいても、図示しない選択ゲートトランジスタ部分のゲート間絶縁膜IPDの一部を除去する。 Next, in the peripheral circuit PRI, a part of the inter-gate insulating film IPD is removed in order to electrically connect the floating gate FG and the control gate CG. Further, also in the memory cell array MCA, a part of the inter-gate insulating film IPD of the selection gate transistor portion (not shown) is removed as necessary.
次に、コントロールゲートCGの材料をゲート間絶縁膜IPD上に堆積する。コントロールゲートCGは、例えば、ポリシリコンや金属シリサイドを用いて形成される。コントロールゲートCGは、メモリセルMCおよび第1のダミーセルDC1のそれぞれのフローティングゲートFGの上面および側面にゲート間絶縁膜IPDを介して形成される。換言すると、コントロールゲートCGは、ゲート間絶縁膜IPDと同様に、メモリセルMCおよび第1のダミーセルDC1のそれぞれのフローティングゲートFGの両側において素子分離STI(半導体基板10)に向かって落とし込まれている。コントロールゲートCGを加工した後、層間絶縁膜、ビット線BL等を形成することによって、図3に示すメモリが完成する。 Next, a material for the control gate CG is deposited on the inter-gate insulating film IPD. The control gate CG is formed using, for example, polysilicon or metal silicide. The control gate CG is formed on the top and side surfaces of the floating gates FG of the memory cell MC and the first dummy cell DC1 via the inter-gate insulating film IPD. In other words, the control gate CG is dropped toward the element isolation STI (semiconductor substrate 10) on both sides of the floating gate FG of each of the memory cell MC and the first dummy cell DC1, similarly to the inter-gate insulating film IPD. Yes. After processing the control gate CG, an interlayer insulating film, a bit line BL, and the like are formed, thereby completing the memory shown in FIG.
本実施形態によれば、境界ZLがアレイ端パターンAEPの第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に設定されている。通常、第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間の間隔は、メモリセルアレイMCAと第1のダミーセルDC1との間の間隔S0に比べて大きい。従って、本実施形態では、高耐圧用のゲート絶縁膜30と低耐圧用のトンネルゲート絶縁膜20とを形成する際の、リソグラフィ工程のアライメントが容易である。境界APおよびEBについても、境界ZLと同様のことが言える。
According to the present embodiment, the boundary ZL is set between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2 of the array end pattern AEP. Usually, the interval between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2 is larger than the interval S0 between the memory cell array MCA and the first dummy cell DC1. Therefore, in this embodiment, alignment of the lithography process when forming the high breakdown voltage
本実施形態によれば、境界ZLがアレイ端パターンAEPの第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に設定されている。これにより、第2のダミーセルDC2は、トンネルゲート絶縁膜20よりも厚いゲート絶縁膜30を備える。従って、第2のダミーセルDC2は、メモリセルMCよりも耐圧の高い高耐圧トランジスタとなる。
According to the present embodiment, the boundary ZL is set between the first dummy cell DC1 and the second dummy cell DC2 of the array end pattern AEP. As a result, the second dummy cell DC <b> 2 includes a
一方、第1のダミーセルDC1は、トンネルゲート絶縁膜20を備える。しかし、境界APおよび境界EBが第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に設定されている。従って、アレイ端パターンAEPにある芯材50を除去し、第1のダミーセルDC1と第2のダミーセルDC2との間に素子分離STIを形成することができ、かつ、第1のダミーセルDC1のフローティングゲートFGの両側にある素子分離絶縁膜80をエッチングバックすることができる。これにより、コントロールゲートCGは、第1のダミーセルDC1のフローティングゲートFGの両側面にゲート間絶縁膜IPDを介して面する。その結果、カップリング容量比Crが大きくなり、データ書込みまたはデータ消去において、第1のダミーセルDC1のゲート間絶縁膜IPDまたはトンネルゲート絶縁膜20が破壊されることを抑制することができる。即ち、アレイ端パターンAEPにおける第1および第2のダミーセルDC1、DC2の耐圧を上昇させることができる。
On the other hand, the first dummy cell DC1 includes a tunnel
(第2の実施形態)
図12は、第2の実施形態に従ったメモリの構成を示す断面図である。第2の実施形態では、境界EBが第2のダミーセルDC2に重複するように設定されている点で第1の実施形態と異なる。これにより、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの片側側面F1にはゲート間絶縁膜IPDおよびコントロールゲートCGが設けられており、他方の側面F2には素子分離絶縁膜80が設けられている。これにより、第2のダミーセルDC2の耐圧が第1の実施形態と比べさらに高くなる。第2の実施形態のその他の構成は、対応する第1の実施形態の構成と同様でよい。従って、第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を有する。
(Second Embodiment)
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the memory according to the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that the boundary EB is set to overlap the second dummy cell DC2. Thereby, the inter-gate insulating film IPD and the control gate CG are provided on one side surface F1 of the floating gate FG of the second dummy cell DC2, and the element
第2の実施形態の製造方法は、図4から図9に示す工程を得た後、図13および図14に示す工程を含む。 The manufacturing method of the second embodiment includes the steps shown in FIGS. 13 and 14 after obtaining the steps shown in FIGS.
第2の実施形態では、境界EBが第2のダミーセルDC2に重複するので、素子分離絶縁膜80をエッチングバックする際に、図13に示すように、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの片側の側面F1が露出される。
In the second embodiment, since the boundary EB overlaps the second dummy cell DC2, when the element
これに伴い、図14に示すように、ゲート間絶縁膜IPDは、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの上面および片側の側面F1にも形成される。第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの他方の側面F2は、素子分離STIで被覆されたままである。コントロールゲートCGは、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの上面および片側の側面F1にゲート間絶縁膜IPDを介して形成される。その後、第1の実施形態と同様に層間絶縁膜およびビット線等を形成することによって、第2の実施形態によるメモリが完成する。 Accordingly, as shown in FIG. 14, the inter-gate insulating film IPD is also formed on the upper surface and the one side surface F1 of the floating gate FG of the second dummy cell DC2. The other side surface F2 of the floating gate FG of the second dummy cell DC2 remains covered with the element isolation STI. The control gate CG is formed on the upper surface and one side surface F1 of the floating gate FG of the second dummy cell DC2 via the inter-gate insulating film IPD. Thereafter, an interlayer insulating film, a bit line, and the like are formed as in the first embodiment, thereby completing the memory according to the second embodiment.
(第3の実施形態)
図15は、第3の実施形態に従ったメモリの構成を示す断面図である。第3の実施形態では、境界EBが第2のダミーセルDC2と周辺回路PRIとの間にある素子分離STIにおいて重複するように設定されている点で第1の実施形態と異なる。これにより、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの両側側面F1、F2にはゲート間絶縁膜IPDおよびコントロールゲートCGが設けられている。これにより、第2のダミーセルDC2の耐圧が第2の実施形態と比べさらに高くなる。第3の実施形態のその他の構成は、対応する第1の実施形態の構成と同様でよい。従って、第3の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を有する。
(Third embodiment)
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of a memory according to the third embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment in that the boundary EB is set so as to overlap in the element isolation STI between the second dummy cell DC2 and the peripheral circuit PRI. Thereby, the inter-gate insulating film IPD and the control gate CG are provided on both side surfaces F1, F2 of the floating gate FG of the second dummy cell DC2. As a result, the breakdown voltage of the second dummy cell DC2 is further increased compared to the second embodiment. Other configurations of the third embodiment may be the same as the corresponding configurations of the first embodiment. Therefore, the third embodiment has the same effect as the first embodiment.
第3の実施形態の製造方法は、図4から図9に示す工程を得た後、図16および図17に示す工程を含む。 The manufacturing method of the third embodiment includes the steps shown in FIGS. 16 and 17 after obtaining the steps shown in FIGS.
第3の実施形態では、境界EBが第2のダミーセルDC2と周辺回路PRIとの間の素子分離STIに重複するので、素子分離絶縁膜80をエッチングバックする際に、図16に示すように、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの両側側面F1、F2が露出される。
In the third embodiment, since the boundary EB overlaps the element isolation STI between the second dummy cell DC2 and the peripheral circuit PRI, when the element
これに伴い、図17に示すように、ゲート間絶縁膜IPDは、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの上面および両側側面F1、F2にも形成される。コントロールゲートCGは、第2のダミーセルDC2のフローティングゲートFGの上面および両側側面F1、F2にゲート間絶縁膜IPDを介して形成される。その後、第1の実施形態と同様に層間絶縁膜およびビット線等を形成することによって、第3の実施形態によるメモリが完成する。 Accordingly, as shown in FIG. 17, the inter-gate insulating film IPD is also formed on the upper surface and both side surfaces F1, F2 of the floating gate FG of the second dummy cell DC2. The control gate CG is formed on the upper surface and both side surfaces F1, F2 of the floating gate FG of the second dummy cell DC2 via the inter-gate insulating film IPD. Thereafter, an interlayer insulating film, a bit line, and the like are formed as in the first embodiment, thereby completing the memory according to the third embodiment.
尚、第1から第3の実施形態により、境界EBは、第1のダミーセルDC1と周辺回路PRIとの間の任意の位置、言い換えると境界ZLを基準としてメモリセルアレイMCA側のもっとも近くに設けられた側壁60と周辺回路PRIとの間に設定されればよいことになる。
According to the first to third embodiments, the boundary EB is provided at an arbitrary position between the first dummy cell DC1 and the peripheral circuit PRI, in other words, closest to the memory cell array MCA side with respect to the boundary ZL. It is only necessary to set between the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
MCA・・・メモリセルアレイ、PRI・・・周辺回路、MC・・・メモリセル、DC1・・・第1のダミーセル、DC2・・・第2のダミーセル、AEP・・・アレイ端パターン、STI・・・素子分離、AA・・・アクティブエリア、FG・・・フローティングゲート、CG・・・コントロールゲート、IPD・・・IPD膜、10・・・半導体基板、20・・・トンネルゲート絶縁膜、30・・・ゲート絶縁膜 MCA ... memory cell array, PRI ... peripheral circuit, MC ... memory cell, DC1 ... first dummy cell, DC2 ... second dummy cell, AEP ... array end pattern, STI ... -Element isolation, AA ... active area, FG ... floating gate, CG ... control gate, IPD ... IPD film, 10 ... semiconductor substrate, 20 ... tunnel gate insulating film, 30 ..Gate insulation film
Claims (8)
前記半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に設けられ電荷を蓄積可能な電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に設けられたゲート間絶縁膜と、前記ゲート間絶縁膜上に設けられ前記電荷蓄積層の電圧を制御するコントロールゲートとを含む複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイの周辺に設けられた周辺回路と、
前記第1の絶縁膜と、前記電荷蓄積層と、前記ゲート間絶縁膜と、前記コントロールゲートとを含み、前記メモリセルアレイの端に設けられた第1のダミーセルと、
前記半導体基板上に設けられ前記第1の絶縁膜よりも厚い第2の絶縁膜を含み、前記第1のダミーセルと前記周辺回路との間に設けられた第2のダミーセルとを備え、
前記第1のダミーセルにおいて、前記ゲート間絶縁膜および前記コントロールゲートは前記電荷蓄積層の上面および2つの側面に設けられ、
前記第1のダミーセルの前記ゲート間絶縁膜および前記コントロールゲートは、前記電荷蓄積層の両側において前記半導体基板に向かって落とし込まれており、
前記第2のダミーセルにおいて、前記電荷蓄積層は前記第2の絶縁膜上に設けられ、前記ゲート間絶縁膜は前記電荷蓄積層上に設けられ、前記コントロールゲートは前記ゲート間絶縁膜上に設けられ、
前記第2のダミーセルの前記電荷蓄積層の両側側面に素子分離絶縁膜が設けられていることを特徴とする半導体記憶装置。 A semiconductor substrate;
A first insulating film provided on the semiconductor substrate; a charge storage layer provided on the first insulating film capable of storing charges; an intergate insulating film provided on the charge storage layer; A memory cell array having a plurality of memory cells including a control gate provided on the inter-gate insulating film and controlling a voltage of the charge storage layer;
Peripheral circuits provided around the memory cell array;
A first dummy cell provided at an end of the memory cell array, including the first insulating film, the charge storage layer, the inter-gate insulating film, and the control gate;
A second dummy cell provided on the semiconductor substrate, including a second insulating film thicker than the first insulating film, and provided between the first dummy cell and the peripheral circuit;
In the first dummy cell, the inter-gate insulating film and the control gate are provided on an upper surface and two side surfaces of the charge storage layer,
The intergate insulating film and the control gate of the first dummy cell are dropped toward the semiconductor substrate on both sides of the charge storage layer,
In the second dummy cell, the charge storage layer is provided on the second insulating film, the intergate insulating film is provided on the charge storage layer, and the control gate is provided on the intergate insulating film. And
An element isolation insulating film is provided on both side surfaces of the charge storage layer of the second dummy cell.
前記半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に設けられ電荷を蓄積可能な電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層上に設けられたゲート間絶縁膜と、前記ゲート間絶縁膜上に設けられ前記電荷蓄積層の電圧を制御するコントロールゲートとを含む複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイの周辺に設けられた周辺回路と、
前記第1の絶縁膜と、前記電荷蓄積層と、前記ゲート間絶縁膜と、前記コントロールゲートとを含み、前記メモリセルアレイの端に設けられた第1のダミーセルと、
前記半導体基板上に設けられ前記第1の絶縁膜よりも厚い第2の絶縁膜を含み、前記第1のダミーセルと前記周辺回路との間に設けられた第2のダミーセルとを備え、
前記第1のダミーセルにおいて、前記ゲート間絶縁膜および前記コントロールゲートは前記電荷蓄積層の上面および2つの側面に設けられていることを特徴とする半導体記憶装置。 A semiconductor substrate;
A first insulating film provided on the semiconductor substrate; a charge storage layer provided on the first insulating film capable of storing charges; an intergate insulating film provided on the charge storage layer; A memory cell array having a plurality of memory cells including a control gate provided on the inter-gate insulating film and controlling a voltage of the charge storage layer;
Peripheral circuits provided around the memory cell array;
A first dummy cell provided at an end of the memory cell array, including the first insulating film, the charge storage layer, the inter-gate insulating film, and the control gate;
A second dummy cell provided on the semiconductor substrate, including a second insulating film thicker than the first insulating film, and provided between the first dummy cell and the peripheral circuit;
In the first dummy cell, the inter-gate insulating film and the control gate are provided on an upper surface and two side surfaces of the charge storage layer.
前記第2のダミーセルの前記電荷蓄積層の両側側面に素子分離絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。 In the second dummy cell, the charge storage layer is provided on the second insulating film, the intergate insulating film is provided on the charge storage layer, and the control gate is provided on the intergate insulating film. And
3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein element isolation insulating films are provided on both side surfaces of the charge storage layer of the second dummy cell.
前記第2のダミーセルの前記電荷蓄積層の片側側面に前記ゲート間絶縁膜および前記コントロールゲートが設けられ、
前記第2のダミーセルの前記電荷蓄積層の他方の側面に素子分離絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。 In the second dummy cell, the charge storage layer is provided on the second insulating film, the intergate insulating film is provided on the charge storage layer, and the control gate is provided on the intergate insulating film. And
The inter-gate insulating film and the control gate are provided on one side surface of the charge storage layer of the second dummy cell,
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein an element isolation insulating film is provided on the other side surface of the charge storage layer of the second dummy cell.
前記第2のダミーセルの前記電荷蓄積層の両側側面に前記ゲート間絶縁膜および前記コントロールゲートが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。 In the second dummy cell, the charge storage layer is provided on the second insulating film, the intergate insulating film is provided on the charge storage layer, and the control gate is provided on the intergate insulating film. And
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the inter-gate insulating film and the control gate are provided on both side surfaces of the charge storage layer of the second dummy cell.
前記第1のダミーセルと前記第2のダミーセルとの間の第1の境界を境として前記メモリセルアレイ側の半導体基板上に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の境界を境として前記周辺回路側の前記半導体基板上に前記第1の絶縁膜よりも厚い第2の絶縁膜を形成し、
前記第1および前記第2の絶縁膜上に電荷蓄積層の材料を形成し、
前記電荷蓄積層の材料上にマスク材と芯材とを形成し、
前記芯材の側面に側壁マスクを形成し、
前記第1のダミーセルと前記第2のダミーセルとの間の第2の境界を境として、前記周辺回路側の前記芯材を残置させつつ、前記メモリセルアレイ側の前記芯材を除去し、
前記芯材および前記側壁マスクをマスクとして用いて、前記電荷蓄積層を加工するとともに、素子分離用のトレンチを形成し、
前記素子分離用のトレンチ内に素子分離絶縁膜を充填し、
前記第1のダミーセルと前記周辺回路との間の第3の境界を境として、前記メモリセルアレイ側にある前記素子分離絶縁膜をエッチングして、前記メモリセルおよび少なくとも前記第1のダミーセルのそれぞれの前記電荷蓄積層の側面の少なくとも一部を露出させ、
前記メモリセルおよび前記第1のダミーセルのそれぞれの前記電荷蓄積層の上面および側面にゲート間絶縁膜を形成し、
前記メモリセルおよび前記第1のダミーセルのそれぞれの前記電荷蓄積層の上面および側面に前記ゲート間絶縁膜を介してコントロールゲートを形成することを具備した半導体記憶装置の製造方法。 A memory cell array including a plurality of memory cells, a peripheral circuit provided around the memory cell array, a first dummy cell provided at an end of the memory cell array, and between the first dummy cell and the peripheral circuit And a second dummy cell provided in the semiconductor memory device, comprising:
A first insulating film is formed on the semiconductor substrate on the memory cell array side with a first boundary between the first dummy cell and the second dummy cell as a boundary, and the periphery is formed with the first boundary as a boundary. Forming a second insulating film thicker than the first insulating film on the semiconductor substrate on the circuit side;
Forming a charge storage layer material on the first and second insulating films;
Forming a mask material and a core material on the material of the charge storage layer;
Forming a sidewall mask on the side surface of the core material;
Removing the core material on the memory cell array side while leaving the core material on the peripheral circuit side, with the second boundary between the first dummy cell and the second dummy cell as a boundary,
Using the core material and the sidewall mask as a mask, processing the charge storage layer, forming a trench for element isolation,
Filling the element isolation trench with an element isolation insulating film,
The element isolation insulating film on the memory cell array side is etched with a third boundary between the first dummy cell and the peripheral circuit as a boundary, and each of the memory cell and at least the first dummy cell is etched. Exposing at least part of the side surface of the charge storage layer;
Forming an inter-gate insulating film on the upper and side surfaces of the charge storage layer of each of the memory cell and the first dummy cell;
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising: forming a control gate on an upper surface and a side surface of the charge storage layer of each of the memory cell and the first dummy cell via the inter-gate insulating film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011200531A JP2013062415A (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011200531A JP2013062415A (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013062415A true JP2013062415A (en) | 2013-04-04 |
Family
ID=48186821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011200531A Withdrawn JP2013062415A (en) | 2011-09-14 | 2011-09-14 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013062415A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020035877A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
-
2011
- 2011-09-14 JP JP2011200531A patent/JP2013062415A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020035877A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
| JP7216502B2 (en) | 2018-08-29 | 2023-02-01 | ローム株式会社 | semiconductor equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7736973B2 (en) | Non-volatile memory arrays having dual control gate cell structures and a thick control gate dielectric and methods of forming | |
| US7795080B2 (en) | Methods of forming integrated circuit devices using composite spacer structures | |
| US7592223B2 (en) | Methods of fabricating non-volatile memory with integrated select and peripheral circuitry and post-isolation memory cell formation | |
| US7704832B2 (en) | Integrated non-volatile memory and peripheral circuitry fabrication | |
| KR102623862B1 (en) | Manufacturing method of a semiconductor device | |
| US20100155813A1 (en) | Semiconductor memory device having stack gate structure and method for manufacturing the same | |
| US7773403B2 (en) | Spacer patterns using assist layer for high density semiconductor devices | |
| US8212303B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
| JP5389074B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
| JP5059204B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor memory device | |
| US8253185B2 (en) | Memory device and method for fabricating the same | |
| JP6786440B2 (en) | Semiconductor devices and their manufacturing methods | |
| JP2003168750A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2013065799A (en) | Semiconductor storage device and manufacturing method of the same | |
| JP5801341B2 (en) | Semiconductor memory | |
| US9252150B1 (en) | High endurance non-volatile memory cell | |
| US20140217555A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US20120175725A1 (en) | Semiconductor storage device and manufacturing method thereof | |
| US8728888B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor storage device | |
| JP2013062415A (en) | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
| KR100958627B1 (en) | Flash memory device and manufacturing method thereof | |
| US20070108504A1 (en) | Non-volatile memory and manufacturing method and operating method thereof | |
| US20140183614A1 (en) | Semiconductor device | |
| KR100660718B1 (en) | How to Form Floating Gate Array of Flash Memory Devices | |
| KR100649308B1 (en) | Flash memory device comprising a method of forming a self-aligned floating gate array and a self-aligned floating gate array |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141202 |