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JP3866586B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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JP3866586B2 JP2002048521A JP2002048521A JP3866586B2 JP 3866586 B2 JP3866586 B2 JP 3866586B2 JP 2002048521 A JP2002048521 A JP 2002048521A JP 2002048521 A JP2002048521 A JP 2002048521A JP 3866586 B2 JP3866586 B2 JP 3866586B2
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Description

【0001】
【発明の属する利用分野】
本発明は、半導体記憶装置に係わり、例えば電荷蓄積層と制御ゲートを積層した不揮発性メモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体記憶装置の一種として、半導体基板上に絶縁膜を介して浮遊ゲート(電荷蓄積層)と制御ゲートを積層した不揮発性半導体メモリセルを用いた不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)が注目されている。このEEPROMでは、ワード線とビット線の各交差部にメモリセルを配置することにより、メモリセルはマトリッリス状に配置される。このとき、一般に制御ゲートによってワード線を形成し、Al配線を各セルのドレイン部にコンタクトすることによってビット線を形成する。しかし、マトリックス状にメモリセルをつなぎ合せたEEPROMにおいては、その微細化によって種々の問題点が起こっている。
【0003】
例えば、NANDセル型EEPROMを例にとって説明を以下に行う。NANDセル型EEPROMは、複数のメモリセルを直列に接続してNANDセルを構成したものであり、各メモリセルの制御ゲートは、素子分離を挟んで隣り側のメモリセルと共通化されワード線となっている。また、各NANDセルのドレイン側には選択トランジスタを介して配線が接続されており、この配線はワード線と直交する方向に共通化されてビット線を構成している。さらに、各NANDセルのソース側は、選択トランジスタを介してワード線と平行方向のソース線に接続されている。
【0004】
ここで、マトリックスを組んでいるNANDセルアレイにおいては、各々のNANDセルのドレインへのコンタクト部(ビット線コンタクト部)は、ワード線方向に隣り合ったNANDセルに対して真横に位置している。コンタクト部ではPEPのずれを見越して余裕を設ける必要があり、コンタクト部の拡散層領域は大きくせざるを得ない。このため、隣り合うビット線コンタクト部の拡散層領域は隣接するビット線間隔以上に近づくことになり、この部分での耐圧によりワード線方向に隣り合うNANDセル間の耐圧が律速し、ワード線方向の素子分離領域の微細化が困難になるという欠点があった。
【0005】
このような問題は、複数のメモリセルが直列接続されてメモリセルユニットを構成する他の半導体記憶装置、例えばNAND型DRAMセルにおいても同様に生じる。例えば、NAND型DRAMセルのビット線コンタクト位置に関しては特開平4-147490号公報の第3図,第13図,第14図に示すように、従来は、隣接するビット線コンタクトは、ワード線方向に平行に配置されている。
【0006】
また、NANDセル型EEPROMにおいては、各々のNANDセルは同じカラムに属するもの同士でビット線を共有し、同じロウに属するもの同士でソース線を共用する形でアレイを構成している。このとき、従来の場合には、共通ソース線の部分には素子分離領域がなく、隣り合う同一ロウに属するNANDセルのソース側選択トランジスタのソース拡散層がつながっているような構造になっており、素子分離領域は共通ソース線によって分断されている。
【0007】
このような構成においては、素子分離領域の端がソース側選択トランジスタにかかることがあり、これが選択トランジスタの耐圧を落とす原因となっていた。図6に従来のNANDセルアレイを示すが、図中破線のように共通ソース線の屈曲部がだれると、この部分がソース側選択トランジスタにかかることになる。これを防止するために、共通ソースとソース側選択トランジスタのゲート間距離を長くすることは、集積度の低下につながる。
【0008】
また、素子分離領域形成のためのレジストパターン形成のプロセスにおいて、位相シフト法を用いる場合にも、共通ソース線のところで位相シフタがアブノーマル配置となるため、位相シフト法が用いにくいという欠点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、マトリックス状にアレイを組んだNANDセル型の半導体記憶装置においては、隣接するビット線コンタクトの部分でメモリセル間の耐圧が律速され、これによりメモリセル間の素子分離領域の縮小(ワード線方向)が困難になるという問題があった。
【0010】
また、メモリセル同士を分けている素子分離領域が共通ソース線のところで途切れており、NANDセルを用いた場合は素子分離領域の端がソース側選択トランジスタにかかることがあり、これが選択トランジスタの耐圧を落とす原因となっていた。
【0011】
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、共通ソース線によるメモリセルの信頼性低下を防止することができ、集積度の向上及び信頼性の向上をはかり得る半導体記憶装置を提供することにある。
【0012】
【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。
【0013】
即ち、本発明は、半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートを積層して不揮発性メモリセルを形成し、このメモリセルを複数個直列に接続し、該直列接続部のドレイン側にドレイン側選択ゲートを設け、ソース側にソース側選択ゲートを設けたNANDセルユニットを、マトリックス状に配置してなる半導体記憶装置において、前記NANDセルユニットのドレイン側選択ゲートのドレインはビット線に接続され、ソース側選択ゲートのソースは共通接続線に接続され、前記共通ソース線は、前記基板上に前記ソース側選択ゲートのゲート配線と別で平行に配置され、複数のNANDセルユニットに渡って、素子形成領域と素子分離領域が、共通ソース線の部分で分離されることなく連続に形成されていることを特徴とする。
【0014】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては、次のものがあげられる。
【0015】
(1) メモリセルは、単一セルを複数個直列に接続したNANDセル構造を有すること。
【0016】
(2) メモリセルは、ワード線とビット線の交差部毎に配置されていること。
【0017】
(3) 共通ソース線をポリシリコン又はAl配線で取るようにして、メモリセルアレイ中の素子分離領域が共通ソース線で途切れることなく続くようになっていること。
【0018】
(4) セルアレイ中の素子分離領域が、いかなる部分をとっても必ずメモリセルの制御ゲート或いはワード線と直交するように作られていること。
【0019】
(5) メモリセルは、不揮発性メモリセルでもよいし、他のメモリセル、例えばDRAM、特にNAND型DRAMセルでもよい。
【0020】
【作用】
本発明においては、アレイ中の素子分離領域が共通ソース線で途切れることが無いため、素子分離領域の端がメモリセルアレイの一部(例えば、NANDセルではソース側選択トランジスタ)にかかったりすることがなく、素子特性が劣化(選択トランジスタの耐圧が悪化)したりすることはない。また、素子分離領域形成のためのレジストパターン形式のプロセスでも、共通ソース線による途切れに起因する、位相シフタのアブノーマル配置が現れることはなく、位相シフト法が使い易い。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0022】
(参考例)
図1は、本発明の一参考例に係わるNANDセル型EEPROMのアレイ構成を示す平面図である。図中1はビット線、2はビット線コンタクト、3はソース線、4はメモリセル、5はドレイン側選択トランジスタ、6はソース側選択トランジスタを示している。
【0023】
メモリセル4は、半導体基板上にトンネル酸化膜(例えば10nm)を介してp型ポリシリコンからなる浮遊ゲート(電荷蓄積層)FGを形成し、その上にゲート酸化膜(例えば膜厚20nm)を介してポリシリコンからなる制御ゲートCGを形成したものである。制御ゲートCGはワード線となる。このメモリセル4を8個直列に接続し、さらにその前後に選択トランジスタ5,6を接続して1つのNANDセルとする。
【0024】
そして、上側の選択トランジスタ5のドレイン部にコンタクト(ビット線コンタクト)2をとり、ワード線と直交する方向のAl配線を行い、これをビット線(BL)1とする。下側の選択トランジスタ6のソース部は、ワード線と平行方向のソース線3に接続する。
【0025】
ここで本参考例では、ビット線コンタクト2をワード線方向に揃えるのではなく、ビット線方向に交互にずらしている。このようにすることで、各コンタクト間距離は、従来のようにコンタクトをとるよりも、より小さい素子分離領域で実現が可能である。なお、参考のために図7に、従来のNAND型EEPROMのアレイ平面図を示す。この図に示すように、ビット線コンタクト2がワード線方向に揃えて配置されている。
【0026】
本参考例のように構成した場合のセル縮小を見積もってみる。まず、素子分離幅をL1 ,NANDセルのビット線方向の長さをL2 ,セルの幅をL3 とする。従来のNANDセルアレイだと、素子分離領域を含めた1つのNANDセルの面積S1 は、図7に示すように、
S1 =(L1 +L3 )×L2
となる。本参考例のNANDセルアレイだと、図1に示すように、
S2 =(L1 cos θ+L3 )×(L2 +L1 sin θ)
となる。従ってL1 ,L2 ,L3 ,θを、例えばL1 =1.8μm,L2 =16μm,L3 =0.7μm,θ=45°とすると、本参考例と従来例との面積の差は、
S1 −S2 =40.0−34.0=6.0
となり、6.0μm2 だけ縮小される。
【0027】
なお、上記説明では、従来例のL1 を隣接ビット線間の長さ、参考例のL1 を隣接ビット線のコンタクト中心間を結ぶ長さとしたが、より正確に見積もるには従来例のL1'を隣接ビット線コンタクト間の長さ、参考例のL1'を隣接ビット線コンタクトのエッジ間最短長として計算すればよい。
【0028】
(実施例1)
図2は、本発明の第1の実施例に係わるEEPROMのアレイ構成を示す平面図である。なお、図1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。
【0029】
この実施例は、ビット線コンタクト2を交互にずらしたことに合わせて、制御ゲートCG及び選択ゲートSGを交互に曲げて配設したことにある。このような構成にすれば、ビット線コンタクト2から選択ゲートSGD までの距離を各々のNANDセルで等しく(コンタクトから選択トランジスタまでの抵抗を等しく)することができるので、セル特性の均一化に有効である。
【0030】
また、本実施例では、ソース線として共通ソース線(拡散層)3を用いる代わりに、後述する実施例で説明するようにソースコンタクトを設けてワード線方向に隣接するソースを接続している。勿論これも、第1の実施例と同様に共通ソース線3を設けてもよい。
【0031】
なお、参考例及び第1の実施例におけるレイアウトは、セルフアラインコンタクトプロセスを適用するにも適している。また、参考例,第1の実施例ではNANDセルを用いたが、これに限らず不揮発性メモリセルを用いたEEPROMに適用することができる。前記従来の技術で述べた特開平4-147940号公報に示された構成のNAND型セルに対しても、本発明の実施例を適用することができる。
【0032】
(実施例2)
図3は本発明の第2の実施例に係わるNANDセル型EEPROMのアレイ構成を示す平面図であり、図4(a)(b)はその矢視A−A’,B−B’の断面図である。また、図5はNANDセルの等価回路である。
【0033】
この実施例では、4個のメモリセルM1 〜M4 がそれらのソース,ドレイン拡散層を隣接するもの同士で共用する形で直列接線されていてNANDセルを構成している。このようなNANDセルがマトリックス配列されてNANDセルアレイが構成される。
【0034】
NANDセルの一端のドレイン側は、選択ゲートSGD を介してビット線BLに接続され、他端のソースは選択ゲートSGS を通じてポリシリコン配線等からる共通ソース線(接地線)に接続されている。各メモリセルの制御ゲートCG1 〜CG4 は、ビット線BLと交差する方向に配設されてワード線WLとなる。
【0035】
この実施例では、4個のメモリセルで1つのNANDセルを構成しているが、一般に2のn乗個(n=1,2,…)のメモリセルで1つのNANDセルを構成することができる。
【0036】
具体的なメモリセル構造は、図4(a)(b)に示す通りである。n型シリコン基板11にp型ウェル11’が形成され、このp型ウェル11’にメモリセルが配列形成されている。周辺回路は、メモリセルとは別のp型ウェルに形成されることになる。p型ウェル11’の素子分離絶縁膜12で囲まれた領域に4個のメモリセルと2個の選択ゲートが形成されている。
【0037】
各メモリセルは、p型ウェル11’上に5〜20nmの熱酸化膜からなる第1ゲート絶縁膜131 を介して形成された50〜400nmの第1層多結晶シリコンにより浮遊ゲート14(142 〜145 )が形成され、この上に15〜40nmの熱酸化膜からなる第2ゲート絶縁膜15を介して形成された100〜400nmの第2層多結晶シリコンにより制御ゲート16(161 〜165 )が形成されている。各メモリセルのソース,ドレイン拡散層となるn型層19は、隣接するもの同士で共用する形で、4個のメモリセルが直列接続されている。
【0038】
NANDセルのソース側端部には、p型ウェル11’上に5〜40nmの熱酸化膜からなるゲート絶縁膜132 を介して第1層多結晶シリコンにより形成されたゲート電極141 を持つ選択ゲート(SGD )と、ゲート電極146 を持つ選択ゲート(SGS )が形成されている。ここで、ゲート絶縁膜132 は第1のゲート絶縁膜131 と同じでもよい。ゲート電極141 と146 には第2多結晶シリコンによる配線161 と166 が重ねて配設されている。これらゲート電極141 と配線161 及び146 と166 は、所定間隔毎にスルーホールで接続されて低抵抗化される。
【0039】
ここで、各メモリセルの浮遊ゲート142 〜145 と制御ゲート162 〜165 、及び選択ゲートのゲート電極141 ,146 、配線161 ,166 は、チャンネル長方向については同一エッチングマスクを用いてパターニングして揃えられている。ソース,ドレイン拡散層となるn型層19は、これらの電極をマスクとして、砒素又はリンのイオン注入により形成されている。
【0040】
素子形成された基板上は、CVD絶縁膜17により覆われ、この上に第3層多結晶シリコンにより共通ソース線20が形成され、ソース拡散層とはコンタクトホール21により接続される。またさらにこの上は、CVD絶縁膜17’により覆われこの上にAl膜によりビット線18が配設される。
【0041】
このように構成されたNANDセルアレイの動作は、従来のものと全く同様である。しかし、この実施例の構造では、ソース側選択ゲートの信頼性を従来の場合に比べて向上させることができる。
【0042】
従来の場合には、前記図6に示すように共通ソース線によりNANDセルを分離している素子分離領域が分断されている。素子分離領域が共通ソース線により切れている部分は、実際の場合には破線のように丸まっており、この丸みを帯びた部分がソース側選択ゲートにかかってしまい、これにより耐圧が劣化する。この傾向は、素子が微細化されソース側選択ゲートから共通ソース線までの距離が縮まるにつれて顕著になる。
【0043】
これに対し本実施例の場合には、素子分離領域が共通ソース線20により分断されないので、上記のような問題は起こらず、従来のものに対してソース側選択ゲートの耐圧が改善される。また本実施例では、素子分離領域が分断されることなく連続していることから、素子分離領域形成のためのレジストパターンをライン&スペースに近いパターンで形成することができる。このため、位相シフト法を効果的に用いることが可能となり、パターン精度の向上をはかることも可能となる。
【0044】
なお、本実施例では共通ソース線として第3多結晶シリコン線を用いたが、これは別に第2層Al線等でもよいし、またビット線の材質を変えることにより第1層Al配線でもよい。また、実施例ではNANDセルを用いたが、これに限らず不揮発性メモリセルを用いたEEPROMに適用することができる。
【0045】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、複数の不揮発性メモリセルに渡って、素子分離領域を共通ソース線によって分断されることなく連続的に形成しているので、ソース側選択ゲートの耐圧を向上させ、信頼性の高いNANDセル型EEPROMを実現することができる。また、位相シフト法も用い易くなり、高集積化もより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一参考例に係わるEEPROMのアレイ構成を示す平面図。
【図2】第1の実施例に係わるEEPROMのアレイ構成を示す平面図。
【図3】第2の実施例に係わるEEPROMのアレイ構成を示す平面図。
【図4】図3のNANDセルの矢視A−A’,B−B’の断面図。
【図5】図3のNANDセルの等価回路図。
【図6】従来のNANDセルのアレイ構成を示す平面図。
【図7】従来のNANDセルのアレイ構成を示す平面図。
【符号の説明】
1…ビット線(BL)
2…ビット線コンタクト
3…ソース線
4…メモリセル
5…ドレイン側選択トランジスタ
6…ソース側選択トランジスタ
CG(CG1 〜CG8 )…制御ゲート
FG…浮遊ゲート(電荷蓄積層)
SG(SGD ,SGS )…選択ゲート
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, a nonvolatile semiconductor memory device using a nonvolatile memory cell in which a charge storage layer and a control gate are stacked.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM) using a nonvolatile semiconductor memory cell in which a floating gate (charge storage layer) and a control gate are stacked on a semiconductor substrate via an insulating film has attracted attention as a kind of semiconductor memory device. ing. In this EEPROM, memory cells are arranged in a matrix form by arranging memory cells at each intersection of a word line and a bit line. At this time, a word line is generally formed by a control gate, and a bit line is formed by contacting an Al wiring to the drain portion of each cell. However, various problems have arisen in the EEPROM in which memory cells are connected in a matrix, due to miniaturization.
[0003]
For example, a NAND cell type EEPROM will be described below as an example. A NAND cell type EEPROM is a NAND cell configured by connecting a plurality of memory cells in series, and the control gate of each memory cell is shared with the adjacent memory cell with element isolation in between, and the word line and It has become. In addition, a wiring is connected to the drain side of each NAND cell via a selection transistor, and this wiring is shared in a direction orthogonal to the word line to constitute a bit line. Further, the source side of each NAND cell is connected to a source line in a direction parallel to the word line via a selection transistor.
[0004]
Here, in a NAND cell array that forms a matrix, a contact portion (bit line contact portion) to the drain of each NAND cell is located directly beside a NAND cell adjacent in the word line direction. In the contact portion, it is necessary to provide a margin in anticipation of the PEP shift, and the diffusion layer region of the contact portion must be enlarged. For this reason, the diffusion layer region of the adjacent bit line contact portion is closer to the interval between adjacent bit lines, and the breakdown voltage between the adjacent NAND cells in the word line direction is limited by the breakdown voltage in this portion, and the word line direction However, there is a drawback that it is difficult to miniaturize the element isolation region.
[0005]
Such a problem also occurs in other semiconductor memory devices in which a plurality of memory cells are connected in series to form a memory cell unit, for example, a NAND DRAM cell. For example, regarding the bit line contact position of a NAND type DRAM cell, as shown in FIGS. 3, 13, and 14 of Japanese Patent Laid-Open No. 4-147490, conventionally, adjacent bit line contacts are arranged in the word line direction. It is arranged in parallel with.
[0006]
In the NAND cell type EEPROM, each NAND cell constitutes an array in such a manner that those belonging to the same column share a bit line and those belonging to the same row share a source line. At this time, in the conventional case, there is no element isolation region in the common source line portion, and the source diffusion layers of the source side selection transistors of the NAND cells belonging to the same row adjacent to each other are connected. The element isolation region is divided by the common source line.
[0007]
In such a configuration, the end of the element isolation region may be applied to the source-side selection transistor, which causes the breakdown voltage of the selection transistor to drop. FIG. 6 shows a conventional NAND cell array. When a bent portion of the common source line is bent as shown by a broken line in the drawing, this portion is applied to the source side select transistor. In order to prevent this, increasing the distance between the gates of the common source and the source side selection transistor leads to a decrease in the degree of integration.
[0008]
In addition, in the process of forming a resist pattern for forming an element isolation region, even when the phase shift method is used, there is a drawback that the phase shift method is difficult to use because the phase shifter is in an abnormal arrangement at the common source line. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional NAND cell type semiconductor memory device in which the array is arranged in a matrix, the withstand voltage between the memory cells is controlled by the adjacent bit line contact portion, thereby reducing the element isolation region between the memory cells. There is a problem that (word line direction) becomes difficult.
[0010]
In addition, the element isolation region separating the memory cells is interrupted at the common source line, and when the NAND cell is used, the end of the element isolation region may be applied to the source side select transistor, which is the withstand voltage of the select transistor. Was the cause of dropping.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent a decrease in the reliability of memory cells due to a common source line, and to improve the degree of integration and the reliability. An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
[0013]
That is, according to the present invention, a nonvolatile memory cell is formed by stacking a charge storage layer and a control gate on a semiconductor substrate, a plurality of the memory cells are connected in series, and the drain side is selected as the drain side of the series connection portion. In a semiconductor memory device in which a NAND cell unit having a gate and a source side select gate on the source side is arranged in a matrix, the drain of the drain side select gate of the NAND cell unit is connected to a bit line, and the source The source of the side selection gate is connected to a common connection line, and the common source line is arranged separately and in parallel with the gate wiring of the source side selection gate on the substrate to form an element over a plurality of NAND cell units. The region and the element isolation region are formed continuously without being separated by the common source line portion.
[0014]
Here, preferred embodiments of the present invention include the following.
[0015]
(1) The memory cell has a NAND cell structure in which a plurality of single cells are connected in series.
[0016]
(2) Memory cells must be placed at each intersection of word lines and bit lines.
[0017]
(3) The common source line is taken by polysilicon or Al wiring so that the element isolation region in the memory cell array continues without interruption by the common source line.
[0018]
(4) The element isolation region in the cell array must be formed so as to be orthogonal to the control gate or word line of the memory cell, regardless of the portion.
[0019]
(5) The memory cell may be a non-volatile memory cell or another memory cell such as a DRAM, particularly a NAND DRAM cell.
[0020]
[Action]
In the present invention, since the element isolation region in the array is not interrupted by the common source line, the end of the element isolation region may be applied to a part of the memory cell array (for example, the source side selection transistor in the NAND cell). Therefore, the device characteristics are not deteriorated (the breakdown voltage of the selection transistor is not deteriorated). Further, even in a resist pattern type process for forming an element isolation region, an abnormal arrangement of phase shifters due to interruption by a common source line does not appear, and the phase shift method is easy to use.
[0021]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0022]
(Reference example)
FIG. 1 is a plan view showing an array configuration of a NAND cell type EEPROM according to a reference example of the present invention. In the figure, 1 is a bit line, 2 is a bit line contact, 3 is a source line, 4 is a memory cell, 5 is a drain side select transistor, and 6 is a source side select transistor.
[0023]
In the memory cell 4, a floating gate (charge storage layer) FG made of p-type polysilicon is formed on a semiconductor substrate via a tunnel oxide film (for example, 10 nm), and a gate oxide film (for example, a film thickness of 20 nm) is formed thereon. A control gate CG made of polysilicon is formed therethrough. The control gate CG becomes a word line. Eight memory cells 4 are connected in series, and select transistors 5 and 6 are connected before and after that to form one NAND cell.
[0024]
Then, a contact (bit line contact) 2 is formed on the drain portion of the upper selection transistor 5 and an Al wiring is formed in a direction orthogonal to the word line. This is used as a bit line (BL) 1. The source portion of the lower selection transistor 6 is connected to the source line 3 in the direction parallel to the word line.
[0025]
Here, in this reference example, the bit line contacts 2 are not shifted in the word line direction but are alternately shifted in the bit line direction. By doing so, the distance between the contacts can be realized with a smaller element isolation region than that in the conventional case. For reference, FIG. 7 shows an array plan view of a conventional NAND type EEPROM. As shown in the figure, the bit line contacts 2 are arranged in the word line direction.
[0026]
Let us estimate the cell reduction when configured as in this reference example. First, the element isolation width is L1, the length of the NAND cell in the bit line direction is L2, and the cell width is L3. In the conventional NAND cell array, the area S1 of one NAND cell including the element isolation region is as shown in FIG.
S1 = (L1 + L3) × L2
It becomes. In the NAND cell array of this reference example, as shown in FIG.
S2 = (L1 cos θ + L3) × (L2 + L1 sin θ)
It becomes. Accordingly, if L1, L2, L3, and θ are, for example, L1 = 1.8 μm, L2 = 16 μm, L3 = 0.7 μm, and θ = 45 °, the difference in area between this reference example and the conventional example is
S1 -S2 = 40.0-34.0 = 6.0
Is reduced by 6.0 μm 2 .
[0027]
In the above description, L1 in the conventional example is the length between adjacent bit lines, and L1 in the reference example is a length connecting between the contact centers of the adjacent bit lines. However, for more accurate estimation, L1 ′ in the conventional example is The length between adjacent bit line contacts, L1 ′ in the reference example, may be calculated as the shortest length between edges of adjacent bit line contacts.
[0028]
Example 1
FIG. 2 is a plan view showing the array configuration of the EEPROM according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to FIG. 1 and an identical part, and the detailed description is abbreviate | omitted.
[0029]
In this embodiment, the control gate CG and the selection gate SG are alternately bent in accordance with the bit line contacts 2 being alternately shifted. With this configuration, the distance from the bit line contact 2 to the selection gate SGD can be made equal in each NAND cell (the resistance from the contact to the selection transistor is equal), which is effective for uniform cell characteristics. It is.
[0030]
Further, in this embodiment, instead of using the common source line (diffusion layer) 3 as the source line, a source contact is provided to connect adjacent sources in the word line direction as will be described in an embodiment described later. Of course, the common source line 3 may also be provided as in the first embodiment.
[0031]
The layouts in the reference example and the first embodiment are also suitable for applying a self-alignment contact process. In the reference example and the first embodiment, the NAND cell is used. However, the present invention is not limited to this and can be applied to an EEPROM using a nonvolatile memory cell. The embodiment of the present invention can also be applied to the NAND type cell having the structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-147940 described in the above prior art.
[0032]
(Example 2)
FIG. 3 is a plan view showing an array configuration of a NAND cell type EEPROM according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 4 (a) and 4 (b) are cross sections taken along arrows AA 'and BB'. FIG. FIG. 5 is an equivalent circuit of a NAND cell.
[0033]
In this embodiment, four memory cells M1 to M4 are connected in series so that their adjacent source and drain diffusion layers are shared by each other to constitute a NAND cell. Such NAND cells are arranged in a matrix to form a NAND cell array.
[0034]
Drain side of one end of the NAND cell is connected to the bit line BL via a select gate SG D, the source of the other end is connected to the polysilicon wiring, etc. Calalou common source line via select gates SG S (ground line) Yes. The control gates CG 1 to CG 4 of each memory cell are arranged in a direction crossing the bit line BL and become the word line WL.
[0035]
In this embodiment, one NAND cell is composed of four memory cells, but in general, one NAND cell can be composed of 2 n (n = 1, 2,...) Memory cells. it can.
[0036]
A specific memory cell structure is as shown in FIGS. A p-type well 11 ′ is formed in the n-type silicon substrate 11, and memory cells are arranged in the p-type well 11 ′. The peripheral circuit is formed in a p-type well different from the memory cell. Four memory cells and two select gates are formed in a region surrounded by the element isolation insulating film 12 of the p-type well 11 ′.
[0037]
Each memory cell is, p-type well 11 'made of a thermal oxide film 5~20nm on the first gate insulating film 13 1 float by the first-layer polycrystalline silicon of 50~400nm formed via a gate 14 (14 2 to 14 5 ), and a control gate 16 (16 1 ) is formed by a second layer polycrystalline silicon of 100 to 400 nm formed thereon via a second gate insulating film 15 made of a thermal oxide film of 15 to 40 nm. ~ 16 5 ) are formed. The n-type layer 19 serving as the source and drain diffusion layers of each memory cell is shared by adjacent ones, and four memory cells are connected in series.
[0038]
The source end of the NAND cell, selecting that with the p-type well 11 'gate insulating film 13 and second gate electrode 141 formed by the first-layer polycrystalline silicon via made of a thermal oxide film 5~40nm on A selection gate (SG S ) having a gate (SG D ) and a gate electrode 14 6 is formed. Here, the gate insulating film 13 2 may be the same as the first gate insulating film 13 1 . On the gate electrodes 14 1 and 14 6 , wirings 16 1 and 16 6 made of second polycrystalline silicon are disposed so as to overlap each other. The gate electrode 14 1 and the wirings 16 1 and 14 6 and 16 6 are connected by through holes at predetermined intervals to reduce the resistance.
[0039]
Here, the floating gates 14 2 to 14 5 and the control gates 16 2 to 16 5 of each memory cell, the gate electrodes 14 1 and 14 6 of the selection gates, and the wirings 16 1 and 16 6 are etched in the channel length direction. They are aligned by patterning using a mask. The n-type layer 19 serving as a source / drain diffusion layer is formed by ion implantation of arsenic or phosphorus using these electrodes as a mask.
[0040]
The substrate on which the element is formed is covered with a CVD insulating film 17, on which a common source line 20 is formed by third-layer polycrystalline silicon, and is connected to the source diffusion layer by a contact hole 21. Further, this is covered with a CVD insulating film 17 ', and a bit line 18 is provided thereon with an Al film.
[0041]
The operation of the NAND cell array configured in this way is exactly the same as the conventional one. However, in the structure of this embodiment, the reliability of the source side selection gate can be improved as compared with the conventional case.
[0042]
In the conventional case, as shown in FIG. 6, the element isolation region separating the NAND cells by the common source line is divided. The part where the element isolation region is cut off by the common source line is rounded as shown by a broken line in the actual case, and this rounded part is applied to the source side selection gate, thereby degrading the breakdown voltage. This tendency becomes more prominent as the element is miniaturized and the distance from the source side selection gate to the common source line is reduced.
[0043]
On the other hand, in the case of the present embodiment, since the element isolation region is not divided by the common source line 20, the above problem does not occur, and the breakdown voltage of the source side selection gate is improved compared to the conventional one. In this embodiment, since the element isolation region is continuous without being divided, a resist pattern for forming the element isolation region can be formed in a pattern close to a line and space. For this reason, the phase shift method can be used effectively, and the pattern accuracy can be improved.
[0044]
In this embodiment, the third polycrystalline silicon line is used as the common source line, but this may be a second layer Al line or the like, or a first layer Al wiring by changing the material of the bit line. . In the embodiment, the NAND cell is used. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an EEPROM using a nonvolatile memory cell.
[0045]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the element isolation region is continuously formed across the plurality of nonvolatile memory cells without being divided by the common source line. Thus, a highly reliable NAND cell type EEPROM can be realized. In addition, the phase shift method is easy to use, and higher integration becomes easier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an array configuration of an EEPROM according to a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an array configuration of an EEPROM according to the first embodiment;
FIG. 3 is a plan view showing an array configuration of an EEPROM according to a second embodiment;
4 is a cross-sectional view taken along arrows AA ′ and BB ′ of the NAND cell in FIG. 3;
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the NAND cell of FIG. 3;
FIG. 6 is a plan view showing an array configuration of a conventional NAND cell.
FIG. 7 is a plan view showing an array configuration of a conventional NAND cell.
[Explanation of symbols]
1 ... Bit line (BL)
2 ... bit line contact 3 ... source line 4 ... memory cell 5 ... drain side select transistor 6 ... source-side selection transistor CG (CG 1 ~CG 8) ... control gate FG ... floating gate (charge storage layer)
SG (SG D , SG S ) ... selection gate

Claims (1)

半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートを積層して不揮発性メモリセルを形成し、このメモリセルを複数個直列に接続し、該直列接続部のドレイン側にドレイン側選択ゲート設け、ソース側にソース側選択ゲートを設けたNANDセルユニットを、マトリックス状に配置してなる半導体記憶装置において、
前記ドレイン側選択ゲートの前記直列接続部と反対側はビット線に接続され、前記ソース側選択ゲートの前記直列接続部と反対側は共通ソース線に接続され、
前記共通ソース線は、前記基板上に前記ソース側選択ゲートのゲート配線と別で平行に配置され、
複数のNANDセルユニットに渡って、素子形成領域と素子分離領域が、共通ソース線の部分で分離されることなく連続に形成されていることを特徴とする半導体記憶装置。
A nonvolatile memory cell is formed by stacking a charge storage layer and a control gate on a semiconductor substrate, a plurality of the memory cells are connected in series , a drain side selection gate is provided on the drain side of the series connection portion , and the source side In a semiconductor memory device in which NAND cell units provided with source-side selection gates are arranged in a matrix,
The side opposite to the series connection part of the drain side selection gate is connected to a bit line, and the side opposite to the series connection part of the source side selection gate is connected to a common source line,
The common source line is arranged separately and in parallel with the gate wiring of the source side selection gate on the substrate,
A semiconductor memory device, wherein an element formation region and an element isolation region are formed continuously without being separated by a common source line portion over a plurality of NAND cell units.
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