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JP7549474B2 - Semiconductor Device - Google Patents

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JP7549474B2
JP7549474B2 JP2020120902A JP2020120902A JP7549474B2 JP 7549474 B2 JP7549474 B2 JP 7549474B2 JP 2020120902 A JP2020120902 A JP 2020120902A JP 2020120902 A JP2020120902 A JP 2020120902A JP 7549474 B2 JP7549474 B2 JP 7549474B2
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Description

本発明は、メモリ構造を含む半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device including a memory structure.

たとえば、不揮発性メモリを備える半導体装置を開示する文献として、下記特許文献1がある。特許文献1に開示された半導体装置に備えられたメモリセルでは、pウェル領域の表面部に形成された抵抗変化部上からゲート電極の側壁上にわたって電荷蓄積部が形成されている。 For example, the following Patent Document 1 is a document disclosing a semiconductor device equipped with a non-volatile memory. In the memory cell provided in the semiconductor device disclosed in Patent Document 1, a charge storage section is formed from above a resistance change section formed on the surface portion of the p-well region to the side wall of the gate electrode.

特開2005-064295号公報JP 2005-064295 A

特許文献1に開示されたメモリセルにおいて、電荷蓄積部に捕獲されるキャリア(電子および正孔)の捕獲量を増大させることで、書き込み前後の閾値電圧や電流能力の変化量を大きくすることが要求されている。
そこで、本発明の一つの目的は、プレーナゲート構造の側方にメモリ構造が隣接配置される構成において、メモリ構造に捕獲されるキャリアの量が増大された半導体装置を提供することである。
In the memory cell disclosed in Patent Document 1, it is required to increase the amount of carriers (electrons and holes) captured in the charge storage portion, thereby increasing the amount of change in threshold voltage and current capability before and after writing.
SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENTS Accordingly, one object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a memory structure is arranged adjacent to a side of a planar gate structure, and in which the amount of carriers captured by the memory structure is increased.

本発明の一実施形態は、主面を有する半導体層と、互いに間隔を空けての前記半導体層の前記主面の表面部に形成されたソース領域およびドレイン領域と、前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に配置されたプレーナゲート構造であって、平面視において前記ソース領域に対向するソース側壁部、および、平面視において前記ドレイン領域に対向するドレイン側壁部を有し、前記ソース側壁部が、前記ドレイン領域側に窪んだ第1ゲート屈曲部を有するプレーナゲート構造と、前記ソース側壁部および前記ドレイン側壁部に隣接配置されたメモリ構造であって、前記第1ゲート屈曲部に沿う第1メモリ屈曲部を有するメモリ構造とを含む、半導体装置を提供する。 One embodiment of the present invention provides a semiconductor device including: a semiconductor layer having a main surface; a source region and a drain region formed on a surface portion of the main surface of the semiconductor layer with a gap between them; a planar gate structure disposed between the source region and the drain region, the planar gate structure having a source sidewall portion facing the source region in a planar view and a drain sidewall portion facing the drain region in a planar view, the source sidewall portion having a first gate bend recessed toward the drain region; and a memory structure disposed adjacent to the source sidewall portion and the drain sidewall portion, the memory structure having a first memory bend along the first gate bend.

この装置によれば、メモリ構造が、プレーナゲート構造のソース側壁部およびドレイン側壁部に隣接配置されている。キャリアは、メモリ構造においてソース側壁部に隣接する部分によって主に捕獲される。そのため、メモリ構造においてソース側壁部に隣接する部分に幅広部が設けられていれば、メモリ構造に捕獲されるキャリアの量を増大させることができる。 In this device, the memory structure is disposed adjacent to the source sidewall and drain sidewall of the planar gate structure. Carriers are primarily captured by the portion of the memory structure adjacent to the source sidewall. Therefore, if a wide portion is provided in the portion of the memory structure adjacent to the source sidewall, the amount of carriers captured by the memory structure can be increased.

そこで、プレーナゲート構造のソース側壁部がドレイン領域側に窪む第1ゲート屈曲部を有する構成であれば、第1メモリ屈曲部におけるメモリ構造の幅を、第1メモリ屈曲部以外の部分におけるメモリ構造の幅よりも大きくすることができる。すなわち、メモリ構造においてプレーナゲート構造のソース側壁部に隣接する部分に、幅広部を設けることができる。これにより、メモリ構造に捕獲されるキャリアの量を増大させることができる。 Therefore, if the source sidewall of the planar gate structure has a first gate bend recessed toward the drain region, the width of the memory structure at the first memory bend can be made larger than the width of the memory structure in the portion other than the first memory bend. In other words, a wide portion can be provided in the portion of the memory structure adjacent to the source sidewall of the planar gate structure. This can increase the amount of carriers captured by the memory structure.

図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の要部の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a main portion of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. 図3は、図1に示すIII領域の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of region III shown in FIG. 図4は、図1に示すIV-IV線に沿う断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 図5は、図2に示すV領域の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of the V region shown in FIG. 図6Aは、前記半導体装置に備えられるメモリ構造の書き込み動作前の電気回路の状態を説明するための模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram for explaining the state of an electric circuit before a write operation of a memory structure provided in the semiconductor device. 図6Bは、前記メモリ構造の書き込み動作を説明するための模式図である。FIG. 6B is a schematic diagram for explaining a write operation of the memory structure. 図6Cは、前記メモリ構造の消去動作を説明するための模式図である。FIG. 6C is a schematic diagram for explaining the erase operation of the memory structure. 図6Dは、前記書き込み動作後の前記メモリ構造の読み出し動作を説明するための模式図である。FIG. 6D is a schematic diagram for explaining a read operation of the memory structure after the write operation. 図6Eは、前記消去動作後の前記メモリ構造の読み出し動作を説明するための模式図である。FIG. 6E is a schematic diagram for explaining a read operation of the memory structure after the erase operation. 図7は、前記書き込み動作後および前記消去動作後におけるゲート電位とドレイン・ソース間電流との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the gate potential and the drain-source current after the write operation and after the erase operation. 図8Aは、前記半導体装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。FIG. 8A is a cross-sectional view for explaining an example of a method for manufacturing the semiconductor device. 図8Bは、図8Aの後の工程を示す断面図である。FIG. 8B is a cross-sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 8A. 図8Cは、図8Bの後の工程を示す断面図である。FIG. 8C is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8B. 図8Dは、図8Cの後の工程を示す断面図である。FIG. 8D is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8C. 図8Eは、図8Dの後の工程を示す断面図である。FIG. 8E is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8D. 図8Fは、図8Eの後の工程を示す断面図である。FIG. 8F is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8E. 図8Gは、図8Fの後の工程を示す断面図である。FIG. 8G is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8F. 図8Hは、図8Gの後の工程を示す断面図である。FIG. 8H is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8G. 図8Iは、図8Hの後の工程を示す断面図である。FIG. 8I is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8H. 図8Jは、図8Iの後の工程を示す断面図である。FIG. 8J is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8I. 図8Kは、図8Jの後の工程を示す断面図である。FIG. 8K is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8J. 図8Lは、図8Kの後の工程を示す断面図である。FIG. 8L is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8K. 図8Mは、図8Lの後の工程を示す断面図である。FIG. 8M is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8L. 図8Nは、図8Mの後の工程を示す断面図である。FIG. 8N is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8M. 図8Oは、図8Nの後の工程を示す断面図である。FIG. 8O is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8N. 図8Pは、図8Oの後の工程を示す断面図である。FIG. 8P is a cross-sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 8O. 図8Qは、図8Pの後の工程を示す断面図である。FIG. 8Q is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8P. 図8Rは、図8Qの後の工程を示す断面図である。FIG. 8R is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8Q. 図8Sは、図8Rの後の工程を示す断面図である。FIG. 8S is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8R. 図8Tは、図8Sの後の工程を示す断面図である。FIG. 8T is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8S. 図8Uは、図8Tの後の工程を示す断面図である。FIG. 8U is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8T. 図8Vは、図8Uの後の工程を示す断面図である。FIG. 8V is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8U. 図8Wは、図8Vの後の工程を示す断面図である。FIG. 8W is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8V. 図8Xは、図8Wの後の工程を示す断面図である。FIG. 8X is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 8W. 図8Yは、図8Xの後の工程を示す断面図である。FIG. 8Y is a cross-sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 8X. 図9は、前記半導体装置の製造方法において、エッチングによって前記メモリ構造が形成される様子を説明するための模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining how the memory structure is formed by etching in the method for manufacturing the semiconductor device. 図10Aは、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の要部の平面図である。FIG. 10A is a plan view of a main part of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 図10Bは、図10Aに示すXB領域の拡大図である。FIG. 10B is an enlarged view of the XB region shown in FIG. 10A. 図10Cは、図10Aに示すXC領域の拡大図である。FIG. 10C is an enlarged view of region XC shown in FIG. 10A. 図11Aは、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の要部の平面図である。FIG. 11A is a plan view of a main part of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 図11Bは、図11Aに示すXIB領域の拡大図である。FIG. 11B is an enlarged view of region XIB shown in FIG. 11A. 図12Aは、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の要部の平面図である。FIG. 12A is a plan view of a main part of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. 図12Bは、図12Aに示すXIIB領域の拡大図である。FIG. 12B is an enlarged view of region XIIB shown in FIG. 12A. 図13Aは、本発明の第5実施形態に係る半導体装置の要部の平面図である。FIG. 13A is a plan view of a main part of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. 図13Bは、図13Aに示すXIIIB領域の拡大図である。FIG. 13B is an enlarged view of region XIIIB shown in FIG. 13A.

以下では、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置1の要部の平面図である。図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。図3は、図1に示すIII領域の拡大図である。図4は、図1に示すIV-IV線に沿う断面図である。図5は、図2に示すV領域の拡大図である。以下では、図1~図5を参照して、半導体装置1の構成について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
First Embodiment
Fig. 1 is a plan view of a main portion of a semiconductor device 1 according to a first embodiment of the present invention. Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II shown in Fig. 1. Fig. 3 is an enlarged view of region III shown in Fig. 1. Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV shown in Fig. 1. Fig. 5 is an enlarged view of region V shown in Fig. 2. The configuration of the semiconductor device 1 will be described below with reference to Figs. 1 to 5.

図1では、後述する被覆絶縁膜51、層間絶縁膜65、ゲート配線70、ソース配線71およびドレイン配線72が取り除かれている。半導体装置1は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いた不揮発性メモリである。半導体装置1は、半導体層2を含む。半導体層2は、たとえば、Si単結晶からなる。
図2を参照して、半導体層2は、一方側の第1主面3および他方側の第2主面4を有している。半導体装置1は、半導体層2に形成されたp型(第1導電型)のバックゲート領域20を含む。バックゲート領域20は、半導体層2の全体に形成されている。
1, a cover insulating film 51, an interlayer insulating film 65, a gate wiring 70, a source wiring 71, and a drain wiring 72, which will be described later, have been removed. The semiconductor device 1 is a non-volatile memory using a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The semiconductor device 1 includes a semiconductor layer 2. The semiconductor layer 2 is made of, for example, single crystal Si.
2 , the semiconductor layer 2 has a first main surface 3 on one side and a second main surface 4 on the other side. The semiconductor device 1 includes a p-type (first conductivity type) back gate region 20 formed in the semiconductor layer 2. The back gate region 20 is formed in the entire semiconductor layer 2.

半導体装置1は、MOSFETが形成されたデバイス領域6を区画するトレンチ絶縁構造10を含む。トレンチ絶縁構造10は、トレンチ11および絶縁埋設物12を含む。トレンチ11は、第1主面3を第2主面4に向けて掘り下げることにより形成されている。
図1を参照して、トレンチ11は、第1主面3および第2主面4の法線方向Zから見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において四角環状に形成され、四角形状のデバイス領域6を区画している。平面視におけるデバイス領域6の一辺が延びる方向を第1方向Xとする。第1方向Xおよび法線方向Zの両方と直交する方向を第2方向Yとする。
The semiconductor device 1 includes a trench insulation structure 10 that defines a device region 6 in which a MOSFET is formed. The trench insulation structure 10 includes a trench 11 and an insulating filling 12. The trench 11 is formed by digging down the first main surface 3 toward the second main surface 4.
1 , the trench 11 is formed in a rectangular ring shape in a plan view seen from a normal direction Z of the first main surface 3 and the second main surface 4 (hereinafter simply referred to as a "plan view"), and defines a rectangular device region 6. A direction in which one side of the device region 6 extends in the plan view is defined as a first direction X. A direction perpendicular to both the first direction X and the normal direction Z is defined as a second direction Y.

図2を参照して、トレンチ11は、具体的には、一方側の内側壁13、他方側の外側壁14、ならびに、内側壁13および外側壁14を接続する底壁15を含む。内側壁13は、平面視において四角環状に形成されている。外側壁14は、平面視において内側壁13に対して平行に延びる四角環状に形成されている。外側壁14は、必ずしも内側壁13に対して平行に延びている必要はなく、内側壁13とは異なる形状で形成されていてもよい。底壁15は、第1主面3に対して平行に延びている。底壁15は、第2主面4に向かう湾曲状に形成されていてもよい。 Referring to FIG. 2, the trench 11 specifically includes an inner wall 13 on one side, an outer wall 14 on the other side, and a bottom wall 15 connecting the inner wall 13 and the outer wall 14. The inner wall 13 is formed in a rectangular ring shape in a plan view. The outer wall 14 is formed in a rectangular ring shape extending parallel to the inner wall 13 in a plan view. The outer wall 14 does not necessarily need to extend parallel to the inner wall 13, and may be formed in a shape different from the inner wall 13. The bottom wall 15 extends parallel to the first main surface 3. The bottom wall 15 may be formed in a curved shape toward the second main surface 4.

トレンチ11は、この実施形態では、底壁15に向かって開口幅が狭まる先細り形状に形成されている。トレンチ11のテーパ角は、90°を超えて125°以下であってもよい。テーパ角は、90°を超えて100°以下であることが好ましい。トレンチ11のテーパ角は、半導体層2内においてトレンチ11の内側壁13(外側壁14)が第1主面3との間で成す角度である。むろん、トレンチ11は、第1主面3に対して垂直に形成されていてもよい。 In this embodiment, the trench 11 is formed in a tapered shape with the opening width narrowing toward the bottom wall 15. The taper angle of the trench 11 may be greater than 90° and less than or equal to 125°. The taper angle is preferably greater than 90° and less than or equal to 100°. The taper angle of the trench 11 is the angle between the inner wall 13 (outer wall 14) of the trench 11 and the first major surface 3 in the semiconductor layer 2. Of course, the trench 11 may be formed perpendicular to the first major surface 3.

トレンチ11の深さは、0.1μm以上1μm以下であってもよい。トレンチ11の幅は、任意である。トレンチ11の幅は、0.1μm以上10μm以下であってもよい。トレンチ11の幅は、平面視においてトレンチ11が延びる方向に直交する方向の幅によって定義される。
絶縁埋設物12は、トレンチ11に埋設されている。当該絶縁埋設物12を構成する絶縁体は任意である。絶縁埋設物12は、酸化シリコン(SiO)および窒化シリコン(SiN)のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。絶縁埋設物12は、この実施形態では、酸化シリコンからなる。
The depth of the trench 11 may be 0.1 μm or more and 1 μm or less. The width of the trench 11 is arbitrary. The width of the trench 11 may be 0.1 μm or more and 10 μm or less. The width of the trench 11 is defined by the width in a direction perpendicular to the direction in which the trench 11 extends in a plan view.
The insulating filling material 12 is buried in the trench 11. Any insulator may be used to form the insulating filling material 12. The insulating filling material 12 may include at least one of silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN). In this embodiment, the insulating filling material 12 is made of silicon oxide.

絶縁埋設物12は、埋設部17および突出部18を含む。埋設部17は、トレンチ11の開口端16に対してトレンチ11の底壁15側に位置している。突出部18は、底壁15側とは反対側に向けて埋設部17から突出している。
半導体装置1は、デバイス領域6において第1主面3の表面部に形成されたウェル領域21を含む。ウェル領域21は、p型(第1導電型)の不純物領域である。ウェル領域21のp型不純物濃度は、バックゲート領域20のp型不純物濃度を超えている。ウェル領域21のp型不純物濃度は、たとえば、10×1012cm-3以上10×1016cm-3以下である。
The insulating filling material 12 includes a buried portion 17 and a protruding portion 18. The buried portion 17 is located on the bottom wall 15 side of the trench 11 with respect to an opening end 16 of the trench 11. The protruding portion 18 protrudes from the buried portion 17 toward the side opposite to the bottom wall 15 side.
The semiconductor device 1 includes a well region 21 formed in a surface portion of the first main surface 3 in the device region 6. The well region 21 is a p-type (first conductivity type) impurity region. The p-type impurity concentration of the well region 21 exceeds the p-type impurity concentration of the back gate region 20. The p-type impurity concentration of the well region 21 is, for example, not less than 10×10 12 cm −3 and not more than 10×10 16 cm −3 .

ウェル領域21の底部は、バックゲート領域20に電気的に接続されている。ウェル領域21は、この実施形態では、トレンチ11よりも深く形成され、当該トレンチ11の底壁15を部分的に被覆している。ウェル領域21は、この実施形態とは異なり、トレンチ11の底壁15に対して第1主面3側の領域に形成され、ウェル領域21とバックゲート領域20との境界が、トレンチ11の底壁15と第1主面3との間に位置していてもよい。 The bottom of the well region 21 is electrically connected to the back gate region 20. In this embodiment, the well region 21 is formed deeper than the trench 11 and partially covers the bottom wall 15 of the trench 11. Unlike this embodiment, the well region 21 is formed in a region on the first main surface 3 side of the bottom wall 15 of the trench 11, and the boundary between the well region 21 and the back gate region 20 may be located between the bottom wall 15 of the trench 11 and the first main surface 3.

半導体装置1は、第2方向Yに互いに間隔を空けて半導体層2の第1主面3の表層部に形成されたソース領域22およびドレイン領域23を含む。ソース領域22およびドレイン領域23は、ウェル領域21の表面部に形成されたn型(第2導電型)の不純物領域である。ソース領域22およびドレイン領域23のn型不純物濃度は、たとえば、10×1016cm-3以上10×1020cm-3以下である。 The semiconductor device 1 includes a source region 22 and a drain region 23 formed in a surface layer portion of a first main surface 3 of a semiconductor layer 2 with a gap between them in a second direction Y. The source region 22 and the drain region 23 are n-type (second conductivity type) impurity regions formed in a surface portion of a well region 21. The n-type impurity concentrations of the source region 22 and the drain region 23 are, for example, not less than 10×10 16 cm −3 and not more than 10×10 20 cm −3 .

デバイス領域6の表面部においてドレイン領域23とソース領域22との間には、p型(第1導電型)のチャネル領域24が形成されている。チャネル領域24は、ソース領域22とドレイン領域23との間において、第2方向Yに沿う電流経路を形成する。
ソース領域22は、ウェル領域21の底部に対して第1主面3側に位置する底部を有している。ドレイン領域23は、ウェル領域21の底部に対して第1主面3側に位置する底部を有している。
A p-type (first conductivity type) channel region 24 is formed between the drain region 23 and the source region 22 in the surface portion of the device region 6. The channel region 24 forms a current path along the second direction Y between the source region 22 and the drain region 23.
The source region 22 has a bottom located on the first main surface 3 side with respect to the bottom of the well region 21. The drain region 23 has a bottom located on the first main surface 3 side with respect to the bottom of the well region 21.

ソース領域22の底部は、段差なく平坦である。詳しくは、ソース領域22は、チャネル領域24に接しており、ソース領域22とチャネル領域24との間には、ソース領域22よりもn型不純物濃度が低いソース低濃度領域が設けられていない。図2に示す例とは異なり、ソース領域22の底部に段差が設けられていて、ソース領域22とチャネル領域24との間にはソース低濃度領域が設けられていてもよい。 The bottom of the source region 22 is flat without any step. More specifically, the source region 22 is in contact with the channel region 24, and no low-concentration source region having a lower n-type impurity concentration than the source region 22 is provided between the source region 22 and the channel region 24. Unlike the example shown in FIG. 2, a step may be provided at the bottom of the source region 22, and a low-concentration source region may be provided between the source region 22 and the channel region 24.

ドレイン領域23の底部は、段差なく平坦である。詳しくは、ドレイン領域23は、チャネル領域24に接しており、ドレイン領域23とチャネル領域24との間には、ドレイン領域23よりもn型不純物濃度が低いドレイン低濃度領域が設けられていない。図2に示す例とは異なり、ドレイン領域23とチャネル領域24との間にはドレイン低濃度領域が設けられていてもよい。 The bottom of the drain region 23 is flat without any steps. More specifically, the drain region 23 is in contact with the channel region 24, and no low-concentration drain region having a lower n-type impurity concentration than the drain region 23 is provided between the drain region 23 and the channel region 24. Unlike the example shown in FIG. 2, a low-concentration drain region may be provided between the drain region 23 and the channel region 24.

半導体装置1は、チャネル領域24に対向するように、デバイス領域6において第1主面3の上に形成されたプレーナゲート構造30を含む。
図1を参照して、プレーナゲート構造30は、平面視において、屈曲部分30Cがデバイス領域6内に位置するように略L字形状に形成されている。詳しくは、プレーナゲート構造30は、第1直線部分30Aと、第1直線部分30Aに接続され、第1直線部分30Aに対して交差する第2直線部分30Bとを含む。
The semiconductor device 1 includes a planar gate structure 30 formed on the first major surface 3 in the device region 6 so as to face the channel region 24 .
1, the planar gate structure 30 is formed in a substantially L-shape in a plan view such that a bent portion 30C is located within the device region 6. In detail, the planar gate structure 30 includes a first straight portion 30A and a second straight portion 30B that is connected to the first straight portion 30A and intersects with the first straight portion 30A.

第1直線部分30Aと第2直線部分30Bとは直交している。第1直線部分30Aおよび第2直線部分30Bは、いずれも、第1方向Xおよび第2方向Yと異なる方向に延びている。第1直線部分30Aは、第1方向Xに対して45°傾斜して延びている。第1直線部分30Aと第2直線部分30Bとが交わる部分が屈曲部分30Cである。
図1に示す例とは異なり、第1直線部分30Aと第2直線部分30Bとは、互いに直交しておらず、第1直線部分30Aと第2直線部分30Bとが成す角度がたとえば60°であってもよい。
The first straight portion 30A and the second straight portion 30B are perpendicular to each other. The first straight portion 30A and the second straight portion 30B both extend in a direction different from the first direction X and the second direction Y. The first straight portion 30A extends at an angle of 45° with respect to the first direction X. The portion where the first straight portion 30A and the second straight portion 30B intersect is the bent portion 30C.
Unlike the example shown in FIG. 1, the first straight portion 30A and the second straight portion 30B are not perpendicular to each other, and the angle formed between the first straight portion 30A and the second straight portion 30B may be, for example, 60°.

プレーナゲート構造30は、デバイス領域6内に位置するソース側壁部37およびドレイン側壁部38を有する。平面視において、ソース側壁部37は、ソース領域22に対向し、ドレイン側壁部38は、ドレイン領域23に対向する。
第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30の端部は、トレンチ絶縁構造10上に達している。図1に示す例とは異なり、第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30の端部が、トレンチ絶縁構造10の外側に位置していてもよい。プレーナゲート構造30の屈曲部分30Cは、ソース領域22およびドレイン領域23の間に位置している。
The planar gate structure 30 has a source sidewall 37 and a drain sidewall 38 located in the device region 6. In a plan view, the source sidewall 37 faces the source region 22, and the drain sidewall 38 faces the drain region 23.
An end of the planar gate structure 30 in the first direction X reaches above the trench isolation structure 10. Unlike the example shown in Fig. 1, the end of the planar gate structure 30 in the first direction X may be located outside the trench isolation structure 10. The bent portion 30C of the planar gate structure 30 is located between the source region 22 and the drain region 23.

図2を参照して、プレーナゲート構造30は、デバイス領域6において半導体層2上に形成されたゲート絶縁膜31と、ゲート絶縁膜31上に形成されたゲート電極32とを含む。
ゲート絶縁膜31は、半導体層2の酸化物からなる。ゲート絶縁膜31は、具体的には、第1主面3の表面部が酸化されることによって膜状に形成された酸化物からなる。つまり、ゲート絶縁膜31は、第1主面3に沿って形成されたシリコン酸化膜(SiO膜)からなる。ゲート絶縁膜31は、さらに具体的には、半導体層2の第1主面3の表面部が熱酸化されることによって膜状に形成された半導体層2の熱酸化物からなる。つまり、ゲート絶縁膜31は、第1主面3に沿って形成されたシリコン熱酸化膜(熱酸化膜)からなる。
With reference to FIG. 2 , the planar gate structure 30 includes a gate insulating film 31 formed on the semiconductor layer 2 in the device region 6 , and a gate electrode 32 formed on the gate insulating film 31 .
The gate insulating film 31 is made of an oxide of the semiconductor layer 2. Specifically, the gate insulating film 31 is made of an oxide formed in a film shape by oxidizing the surface portion of the first main surface 3. That is, the gate insulating film 31 is made of a silicon oxide film ( SiO2 film) formed along the first main surface 3. More specifically, the gate insulating film 31 is made of a thermal oxide of the semiconductor layer 2 formed in a film shape by thermally oxidizing the surface portion of the first main surface 3 of the semiconductor layer 2. That is, the gate insulating film 31 is made of a silicon thermal oxide film (thermal oxide film) formed along the first main surface 3.

図5を参照して、ゲート絶縁膜31は、7nm以上13nm以下の厚さT1を有していてもよい。ゲート絶縁膜31の厚さT1は、たとえば、10nmであってもよい。ゲート絶縁膜31は、第1主面3に接する第1面31aと、第1面31aに対して半導体層2とは反対側の第2面31bとを有する。第1面31aおよび第2面31bが互いに平行に延びており、ゲート絶縁膜31がほぼ一定の厚みを有していてもよい。第1方向Xにおけるゲート絶縁膜31の両端部は、絶縁埋設物12と接続されている(図4を参照)。 Referring to FIG. 5, the gate insulating film 31 may have a thickness T1 of 7 nm or more and 13 nm or less. The thickness T1 of the gate insulating film 31 may be, for example, 10 nm. The gate insulating film 31 has a first surface 31a in contact with the first main surface 3 and a second surface 31b on the opposite side of the first surface 31a from the semiconductor layer 2. The first surface 31a and the second surface 31b may extend parallel to each other, and the gate insulating film 31 may have a substantially constant thickness. Both ends of the gate insulating film 31 in the first direction X are connected to the insulating filling 12 (see FIG. 4).

第1主面3において、ゲート絶縁膜31の両側方には、第1主面3を第2主面4側に窪ませる窪み33が形成されている。窪み33は、デバイス領域6において、ゲート絶縁膜31と絶縁埋設物12の突出部18との間の全域に形成されていてもよい。
ゲート電極32は、導電性ポリシリコンからなる。ゲート電極32は、ゲート絶縁膜31の上に形成されている。第2方向Yにおけるゲート電極32の幅(ゲート長)は、0.13μm以上0.3μm以下であってもよい。
In the first main surface 3, recesses 33 are formed on both sides of the gate insulating film 31 to recess the first main surface 3 toward the second main surface 4. The recesses 33 may be formed in the entire area between the gate insulating film 31 and the protruding portion 18 of the insulating filling 12 in the device region 6.
The gate electrode 32 is made of conductive polysilicon. The gate electrode 32 is formed on the gate insulating film 31. The width (gate length) of the gate electrode 32 in the second direction Y may be 0.13 μm or more and 0.3 μm or less.

図1および図4を参照して、ゲート電極32は、トレンチ11の開口端16を横切り、絶縁埋設物12上に達している。詳しくは、ゲート電極32は、デバイス領域6においてゲート絶縁膜31を挟んで第1主面3と対向する本体部35と、デバイス領域6よりも外側において絶縁埋設物12に対向する引き出し部36とを含む。
本体部35は、ゲート絶縁膜31上においてゲート絶縁膜31に沿って延びる膜状に形成されている。引き出し部36は、本体部35から絶縁埋設物12の突出部18上に引き出されている。
1 and 4, the gate electrode 32 crosses the opening end 16 of the trench 11 and reaches above the insulating filling 12. In detail, the gate electrode 32 includes a main body portion 35 facing the first main surface 3 in the device region 6 with the gate insulating film 31 therebetween, and an extension portion 36 facing the insulating filling 12 on the outer side of the device region 6.
The main body 35 is formed in the shape of a film extending along the gate insulating film 31 on the gate insulating film 31. The lead-out portion 36 is led out from the main body 35 onto the protruding portion 18 of the insulating filling 12.

図1を参照して、半導体装置1は、データの書き込み、消去、および読み出しを行うことができるメモリ構造40を含む。メモリ構造40は、ゲート電極32の側壁を被覆するようにプレーナゲート構造30の側方に隣接配置されている。そのため、メモリ構造40は、サイドウォール構造とも呼ばれる。
メモリ構造40は、具体的には、デバイス領域6においてゲート電極32の本体部35の側壁を被覆し、デバイス領域6よりも外側において引き出し部36の側壁を被覆している。
1, the semiconductor device 1 includes a memory structure 40 capable of writing, erasing, and reading data. The memory structure 40 is disposed adjacent to the side of the planar gate structure 30 so as to cover the sidewall of the gate electrode 32. Therefore, the memory structure 40 is also called a sidewall structure.
Specifically, the memory structure 40 covers the sidewall of the main body portion 35 of the gate electrode 32 in the device region 6 , and covers the sidewall of the drawn-out portion 36 outside the device region 6 .

メモリ構造40は、プレーナゲート構造30に隣接配置されている。メモリ構造40は、平面視において、プレーナゲート構造30を取り囲む環状である。メモリ構造40は、デバイス領域6内に位置するソース側部分40Aおよびドレイン側部分40Bと、ソース側部分40Aおよびドレイン側部分40Bを連結する一対の連結部分40Cとによって構成されている。 The memory structure 40 is disposed adjacent to the planar gate structure 30. In a plan view, the memory structure 40 is annular and surrounds the planar gate structure 30. The memory structure 40 is composed of a source side portion 40A and a drain side portion 40B located in the device region 6, and a pair of connecting portions 40C that connect the source side portion 40A and the drain side portion 40B.

ソース側部分40Aは、平面視において、ソース領域22とプレーナゲート構造30との間に位置する部分である。ドレイン側部分40Bは、平面視において、ドレイン領域23とプレーナゲート構造30との間に位置する部分である。各連結部分40Cは、メモリ構造40のうち、絶縁埋設物12上に位置する部分である。
メモリ構造40は、プレーナゲート構造30のソース側壁部37およびドレイン側壁部38に隣接配置されている。詳しくは、メモリ構造40のソース側部分40Aが、ソース側壁部37に隣接配置されており、メモリ構造40のドレイン側部分40Bが、ドレイン側壁部38に隣接配置されている。
The source side portion 40A is a portion located between the source region 22 and the planar gate structure 30 in a planar view. The drain side portion 40B is a portion located between the drain region 23 and the planar gate structure 30 in a planar view. Each coupling portion 40C is a portion of the memory structure 40 located on an insulating filling 12.
The memory structure 40 is disposed adjacent the source sidewall 37 and the drain sidewall 38 of the planar gate structure 30. In particular, a source side portion 40A of the memory structure 40 is disposed adjacent the source sidewall 37, and a drain side portion 40B of the memory structure 40 is disposed adjacent the drain sidewall 38.

図3を参照して、屈曲部分30Cにおいて、ドレイン側壁部38が外側壁部であり、ソース側壁部37が内側壁部である。ソース側壁部37は、屈曲部分30Cにおいてドレイン領域23側に窪んだ第1ゲート屈曲部100と、屈曲部分30Cにおいて第1ゲート屈曲部100以外の第1ゲート非屈曲部101とを有する。メモリ構造40のソース側部分40Aは、第1ゲート屈曲部100に沿う第1メモリ屈曲部110と、第1ゲート非屈曲部101に沿う第1メモリ非屈曲部111とを含む。 Referring to FIG. 3, in the bent portion 30C, the drain sidewall portion 38 is the outer wall portion, and the source sidewall portion 37 is the inner wall portion. The source sidewall portion 37 has a first gate bent portion 100 recessed toward the drain region 23 side in the bent portion 30C, and a first gate non-bent portion 101 other than the first gate bent portion 100 in the bent portion 30C. The source side portion 40A of the memory structure 40 includes a first memory bent portion 110 along the first gate bent portion 100, and a first memory non-bent portion 111 along the first gate non-bent portion 101.

プレーナゲート構造30のソース側壁部37は、平面視において第1メモリ屈曲部110を挟んで対向し直線的に延びる第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bと、第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bが交差する頂部37cとを有する。第1ゲート屈曲部100は、頂部37cに設けられている。第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bがメモリ構造40内において成す角度は、90°以下であることが好ましい。 The source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30 has a first source side edge 37a and a second source side edge 37b that extend linearly and face each other across the first memory bend 110 in a plan view, and an apex 37c where the first source side edge 37a and the second source side edge 37b intersect. The first gate bend 100 is provided on the apex 37c. It is preferable that the angle that the first source side edge 37a and the second source side edge 37b form within the memory structure 40 is 90° or less.

メモリ構造40のソース側部分40Aは、第1ソース側辺37aと平行に延びる第3ソース側辺120と、第2ソース側辺37bと平行に延びる第4ソース側辺121と、第3ソース側辺120および第4ソース側辺121が交差する頂部122とを有する。第1メモリ屈曲部110は、平面視において、ソース側部分40Aの頂部122とソース側壁部37の頂部37cとの間の部分である。 The source side portion 40A of the memory structure 40 has a third source side edge 120 extending parallel to the first source side edge 37a, a fourth source side edge 121 extending parallel to the second source side edge 37b, and an apex 122 where the third source side edge 120 and the fourth source side edge 121 intersect. The first memory bend 110 is the portion between the apex 122 of the source side portion 40A and the apex 37c of the source sidewall portion 37 in a plan view.

ソース側部分40Aの幅W1は、ソース側部分40Aにおけるソース領域22側の端部とソース側壁部37との最短距離である。ソース側部分40Aの幅W1は、第1メモリ屈曲部110と第1メモリ非屈曲部111とで異なる。
第1メモリ屈曲部110におけるソース側部分40Aの幅W1(第1屈曲部幅(第3幅)BW1)は、第1ゲート屈曲部100と、第1メモリ屈曲部110におけるソース領域22側の端部との最短距離である。第1屈曲部幅BW1は、ソース側壁部37の頂部37cと、ソース側部分40Aの頂部122との間の距離である。
The width W1 of the source side portion 40A is the shortest distance between the end of the source side portion 40A on the source region 22 side and the source sidewall portion 37. The width W1 of the source side portion 40A differs between the first memory bent portion 110 and the first memory non-bent portion 111.
The width W1 (first bend width (third width) BW1) of the source side portion 40A in the first memory bend 110 is the shortest distance between the first gate bend 100 and the end of the first memory bend 110 on the source region 22 side. The first bend width BW1 is the distance between the top 37c of the source sidewall 37 and the top 122 of the source side portion 40A.

第1メモリ非屈曲部111におけるソース側部分40Aの幅W1(第1非屈曲部幅(第1幅)NW1)は、第1ゲート非屈曲部101と、第1メモリ非屈曲部111における前記ソース領域22側の端部との最短距離である。第1非屈曲部幅NW1は、ソース側壁部37の第1ソース側辺37aとソース側部分40Aの第3ソース側辺120との間の距離、または、ソース側壁部37の第2ソース側辺37bとソース側部分40Aの第4ソース側辺121との間の距離である。第1屈曲部幅BW1は、第1非屈曲部幅NW1よりも大きい。 The width W1 (first non-bent portion width (first width) NW1) of the source side portion 40A in the first memory non-bent portion 111 is the shortest distance between the first gate non-bent portion 101 and the end portion on the source region 22 side in the first memory non-bent portion 111. The first non-bent portion width NW1 is the distance between the first source side edge 37a of the source sidewall portion 37 and the third source side edge 120 of the source side portion 40A, or the distance between the second source side edge 37b of the source sidewall portion 37 and the fourth source side edge 121 of the source side portion 40A. The first bent portion width BW1 is larger than the first non-bent portion width NW1.

外側壁部であるドレイン側壁部38は、平面視においてプレーナゲート構造30を挟んで対向し直線的に延びる第1辺130(ドレイン側ゲート非屈曲部)および第2辺(ドレイン側ゲート非屈曲部)131と、第1辺130および第2辺131が交差する頂部(ドレイン側ゲート屈曲部)132とを有している。
ドレイン側部分40Bは、平面視において、第1辺130と平行に延びる第3辺140と、第2辺131と平行に延びる第4辺141と、第3辺140および第4辺141を連結する円弧状の湾曲辺142とを有する。そのため、ドレイン側部分40Bの幅(第2幅、第4幅)W2は、ドレイン側部分40Bの全域においてほぼ一定である。ドレイン側部分40Bの幅W2は、ドレイン側部分40Bにおけるドレイン領域23側の端部とドレイン側壁部38との最短距離である。
The drain side wall 38, which is the outer wall, has a first side 130 (drain side gate non-bent portion) and a second side (drain side gate non-bent portion) 131 which extend linearly and face each other across the planar gate structure 30 in a planar view, and an apex (drain side gate bent portion) 132 where the first side 130 and the second side 131 intersect.
In a plan view, the drain side portion 40B has a third side 140 extending parallel to the first side 130, a fourth side 141 extending parallel to the second side 131, and an arc-shaped curved side 142 connecting the third side 140 and the fourth side 141. Therefore, the width (second width, fourth width) W2 of the drain side portion 40B is almost constant over the entire area of the drain side portion 40B. The width W2 of the drain side portion 40B is the shortest distance between the end of the drain side portion 40B on the drain region 23 side and the drain sidewall portion 38.

ドレイン側部分40Bの幅W2は、第1非屈曲部幅NW1と概ね等しく、第1屈曲部幅BW1よりも小さい。すなわち、ドレイン側部分40Bには、幅広部が設けられておらず、ソース側部分40Aには、幅広部としての第1メモリ屈曲部110が設けられている。
図2を参照して、メモリ構造40は、プレーナゲート構造30の側壁に沿う内側面40aと、プレーナゲート構造30側とは反対側に向けて突出するように湾曲する外側面40bとを有する。メモリ構造40は、チャネル領域24上に形成された絶縁膜41と、絶縁膜41を挟んでチャネル領域24に対向する電荷蓄積膜42と、電荷蓄積膜42上に形成れた絶縁スペーサ43とを含む。
The width W2 of the drain side portion 40B is approximately equal to the first non-bent portion width NW1 and is smaller than the first bent portion width BW1. That is, the drain side portion 40B does not have a wide portion, and the source side portion 40A has the first memory bent portion 110 as a wide portion.
2, the memory structure 40 has an inner side surface 40a along the sidewall of the planar gate structure 30 and an outer side surface 40b curved to protrude toward the side opposite to the planar gate structure 30. The memory structure 40 includes an insulating film 41 formed on the channel region 24, a charge storage film 42 facing the channel region 24 with the insulating film 41 interposed therebetween, and an insulating spacer 43 formed on the charge storage film 42.

絶縁膜41は、半導体層2およびゲート電極32の酸化物からなる。絶縁膜41は、具体的には、半導体層2の表面部およびゲート電極32の側壁が酸化されることによって膜状に形成された酸化物からなる。絶縁膜41は、第1主面3およびゲート電極32の側面に沿って形成されたシリコン酸化膜(SiO膜)からなる。絶縁膜41は、さらに具体的には、半導体層2の表面部およびゲート電極32の側壁が熱酸化されることによって膜状に形成された熱酸化物からなる。つまり、絶縁膜41は、第1主面3およびゲート電極32の側面に沿って形成されたシリコン熱酸化膜からなる。 The insulating film 41 is made of an oxide of the semiconductor layer 2 and the gate electrode 32. Specifically, the insulating film 41 is made of an oxide formed in a film shape by oxidizing the surface portion of the semiconductor layer 2 and the sidewall of the gate electrode 32. The insulating film 41 is made of a silicon oxide film ( SiO2 film) formed along the first main surface 3 and the side surface of the gate electrode 32. More specifically, the insulating film 41 is made of a thermal oxide formed in a film shape by thermally oxidizing the surface portion of the semiconductor layer 2 and the sidewall of the gate electrode 32. That is, the insulating film 41 is made of a silicon thermal oxide film formed along the first main surface 3 and the side surface of the gate electrode 32.

図5を参照して、絶縁膜41は、5nm以上10nm以下の厚さT2を有していてもよい。絶縁膜41の厚さT2は、たとえば、8nmであってもよい。絶縁膜41は、ゲート絶縁膜31よりも薄いことが好ましい(T2<T1)。
絶縁膜41は、半導体層2の第1主面3に接する第1面41aと、第1面41aに対して半導体層2とは反対側に位置する第2面41bと、プレーナゲート構造30の側壁(ゲート電極32の側壁)に接する第3面41cと、第3面41cに対してプレーナゲート構造30とは反対側に位置する第4面41dとを有する。
5, the insulating film 41 may have a thickness T2 of 5 nm or more and 10 nm or less. The thickness T2 of the insulating film 41 may be, for example, 8 nm. It is preferable that the insulating film 41 is thinner than the gate insulating film 31 (T2<T1).
The insulating film 41 has a first surface 41a in contact with the first main surface 3 of the semiconductor layer 2, a second surface 41b located on the opposite side of the semiconductor layer 2 from the first surface 41a, a third surface 41c in contact with the sidewall of the planar gate structure 30 (the sidewall of the gate electrode 32), and a fourth surface 41d located on the opposite side of the planar gate structure 30 from the third surface 41c.

絶縁膜41は、デバイス領域6において半導体層2の第1主面3に沿って延びる第1絶縁部46と、第1絶縁部46に連結されプレーナゲート構造30の側壁に沿って延びる第2絶縁部47とを含む。絶縁膜41は、第1絶縁部46と第2絶縁部47とが直交して連結されることによって、断面視L字状に形成されていてもよい。
第1メモリ屈曲部110における第1絶縁部46の幅は、第1メモリ屈曲部110以外の箇所(ソース側部分40Aの第1メモリ非屈曲部111およびドレイン側部分40B)における第1絶縁部46の幅よりも広い(図3も参照)。
The insulating film 41 includes a first insulating portion 46 extending along the first main surface 3 of the semiconductor layer 2 in the device region 6, and a second insulating portion 47 connected to the first insulating portion 46 and extending along the sidewall of the planar gate structure 30. The insulating film 41 may be formed in an L-shape in cross section by orthogonally connecting the first insulating portion 46 and the second insulating portion 47.
The width of the first insulating portion 46 in the first memory bend 110 is wider than the width of the first insulating portion 46 in locations other than the first memory bend 110 (the first memory non-bend portion 111 of the source side portion 40A and the drain side portion 40B) (see also Figure 3).

図4を参照して、絶縁膜41は、半導体層2およびゲート電極32の酸化物からなるため、絶縁埋設物12上には形成されていない。絶縁膜41が、絶縁埋設物12上には形成されないため、メモリ構造40の連結部分40Cには、第1絶縁部46が設けられていない。
図5を参照して、絶縁膜41は、窪み33内において第1主面3上に形成されており、ゲート絶縁膜31に隣接している。第1絶縁部46は、ゲート絶縁膜31よりも、第2主面4側に位置している。絶縁膜41の第1面41aは、ゲート絶縁膜31の第1面31aよりも第2主面4(図2も参照)側に位置していてもよい。絶縁膜41の第2面41bは、ゲート絶縁膜31の第1面31aと面一に形成されていてもよい。
4, the insulating film 41 is made of oxides of the semiconductor layer 2 and the gate electrode 32, and is therefore not formed on the insulating filling material 12. Since the insulating film 41 is not formed on the insulating filling material 12, the first insulating portion 46 is not provided in the connecting portion 40C of the memory structure 40.
5, the insulating film 41 is formed on the first main surface 3 in the recess 33 and is adjacent to the gate insulating film 31. The first insulating portion 46 is located closer to the second main surface 4 than the gate insulating film 31. The first surface 41a of the insulating film 41 may be located closer to the second main surface 4 (see also FIG. 2) than the first surface 31a of the gate insulating film 31. The second surface 41b of the insulating film 41 may be formed flush with the first surface 31a of the gate insulating film 31.

電荷蓄積膜42は、絶縁膜41とは異なる絶縁体からなり、たとえば、窒化シリコン膜(SiN膜)からなる。電荷蓄積膜42は、絶縁膜41に沿って形成されている。電荷蓄積膜42は、10nm以上50nm以下の厚さT3を有していてもよい。電荷蓄積膜42の厚さT3は、たとえば、30nmであってもよい。
電荷蓄積膜42は、平面視において、プレーナゲート構造30を取り囲む環状である。すなわち、電荷蓄積膜42は、第1方向Xにおける電荷蓄積膜42の両端部がデバイス領域6よりも外側に位置する(図4も参照)。図4の例では、第1方向Xにおける電荷蓄積膜42の端部は、絶縁埋設物12上に位置している。
The charge storage film 42 is made of an insulator different from the insulating film 41, for example, a silicon nitride film (SiN film). The charge storage film 42 is formed along the insulating film 41. The charge storage film 42 may have a thickness T3 of 10 nm or more and 50 nm or less. The thickness T3 of the charge storage film 42 may be, for example, 30 nm.
The charge storage film 42 has a ring shape surrounding the planar gate structure 30 in a plan view. That is, both ends of the charge storage film 42 in the first direction X are located outside the device region 6 (see also FIG. 4 ). In the example of FIG. 4 , the ends of the charge storage film 42 in the first direction X are located on the insulating filling 12.

電荷蓄積膜42は、絶縁膜41の第1絶縁部46上に形成された第1蓄積部48と、第1蓄積部48に連結され第2絶縁部47の側方に形成された第2蓄積部49とを含む。電荷蓄積膜42は、第1蓄積部48と第2蓄積部49とが直交して連結されることによって、断面視L字状に形成されていてもよい。
第1メモリ屈曲部110における第1蓄積部48の幅は、第1メモリ屈曲部110以外の箇所(ソース側部分40Aの第1メモリ非屈曲部111およびドレイン側部分40B)における第1蓄積部48の幅よりも広い(図3も参照)。
The charge storage film 42 includes a first storage portion 48 formed on the first insulating portion 46 of the insulating film 41, and a second storage portion 49 connected to the first storage portion 48 and formed on the side of the second insulating portion 47. The charge storage film 42 may be formed in an L-shape in cross section by connecting the first storage portion 48 and the second storage portion 49 perpendicularly to each other.
The width of the first storage portion 48 in the first memory bend 110 is wider than the width of the first storage portion 48 in locations other than the first memory bend 110 (the first memory non-bend portion 111 of the source side portion 40A and the drain side portion 40B) (see also Figure 3).

第1蓄積部48は、デバイス領域6よりも外側において、絶縁埋設物12に対向している(図4も参照)。第1蓄積部48は、デバイス領域6内において、絶縁膜41の第1絶縁部46を挟んで半導体層2に対向している。第2蓄積部49は、絶縁膜41の第2絶縁部47を挟んでプレーナゲート構造30に対向している(図4も参照)。
ソース領域22およびドレイン領域23は、メモリ構造40に対して自己整合的に形成されている。そのため、ソース領域22とチャネル領域24との境界は、平面視において、メモリ構造40の外側面40bと第1主面3との境界とほぼ一致している。同様に、ドレイン領域23とチャネル領域24との境界も、平面視において、メモリ構造40の外側面40bと第1主面3との境界とほぼ一致している。
The first accumulation portion 48 faces the insulating filling object 12 outside the device region 6 (see also FIG. 4). The first accumulation portion 48 faces the semiconductor layer 2 in the device region 6 with the first insulating portion 46 of the insulating film 41 therebetween. The second accumulation portion 49 faces the planar gate structure 30 with the second insulating portion 47 of the insulating film 41 therebetween (see also FIG. 4).
The source region 22 and the drain region 23 are formed in a self-aligned manner with respect to the memory structure 40. Therefore, the boundary between the source region 22 and the channel region 24, in a plan view, approximately coincides with the boundary between the outer side surface 40b of the memory structure 40 and the first main surface 3. Similarly, the boundary between the drain region 23 and the channel region 24, in a plan view, approximately coincides with the boundary between the outer side surface 40b of the memory structure 40 and the first main surface 3.

厳密には、ソース領域22とチャネル領域24との境界は、メモリ構造40の外側面40bと第1主面3との境界よりも僅かにプレーナゲート構造30側に位置している。同様に、ドレイン領域23とチャネル領域24との境界も、メモリ構造40の外側面40bと第1主面3との境界よりも僅かにプレーナゲート構造30側に位置している。
そのため、電荷蓄積膜42の第1蓄積部48は、絶縁膜41を挟んでチャネル領域24と対向する第1対向部48Aと、ソース領域22およびドレイン領域23に対向する第2対向部48Bとを含む。第1対向部48Aは、平面視において、第2対向部48Bよりも大きい。
Strictly speaking, the boundary between the source region 22 and the channel region 24 is located slightly closer to the planar gate structure 30 than the boundary between the outer side surface 40b of the memory structure 40 and the first main surface 3. Similarly, the boundary between the drain region 23 and the channel region 24 is also located slightly closer to the planar gate structure 30 than the boundary between the outer side surface 40b of the memory structure 40 and the first main surface 3.
Therefore, the first accumulation portion 48 of the charge accumulation film 42 includes a first opposing portion 48A opposing the channel region 24 across the insulating film 41, and a second opposing portion 48B opposing the source region 22 and the drain region 23. The first opposing portion 48A is larger than the second opposing portion 48B in a plan view.

電荷蓄積膜42は、第1蓄積部48および第2蓄積部49によって形成された凹部50を有する。凹部50は、第1蓄積部48に対して第1絶縁部46とは反対側で、かつ、第2蓄積部49に対して第2絶縁部47とは反対側に設けられている。
絶縁スペーサ43は、凹部50内で電荷蓄積膜42に隣接配置されている。絶縁スペーサ43は、たとえば、シリコン酸化物からなる。絶縁スペーサ43は、電荷蓄積膜42を挟んで絶縁膜41に対向している。
The charge storage film 42 has a recess 50 formed by a first storage portion 48 and a second storage portion 49. The recess 50 is provided on the opposite side of the first storage portion 48 to the first insulating portion 46 and on the opposite side of the second storage portion 49 to the second insulating portion 47.
The insulating spacer 43 is disposed adjacent to the charge storage film 42 in the recess 50. The insulating spacer 43 is made of, for example, silicon oxide. The insulating spacer 43 faces the insulating film 41 with the charge storage film 42 interposed therebetween.

半導体装置1は、プレーナゲート構造30およびメモリ構造40を被覆する被覆絶縁膜51をさらに含む。第2方向Yにおける被覆絶縁膜51の両端部は、メモリ構造40よりもプレーナゲート構造30とは反対側に位置する。被覆絶縁膜51は、第1方向Xに延び、第1方向Xにおける被覆絶縁膜51の両端部は、絶縁埋設物12上にまで達している(図4も参照)。そのため、被覆絶縁膜51は、デバイス領域6においてソース領域22およびドレイン領域23を被覆し、デバイス領域6よりも外側で絶縁埋設物12を被覆している。 The semiconductor device 1 further includes a coating insulating film 51 that covers the planar gate structure 30 and the memory structure 40. Both ends of the coating insulating film 51 in the second direction Y are located on the opposite side of the planar gate structure 30 from the memory structure 40. The coating insulating film 51 extends in the first direction X, and both ends of the coating insulating film 51 in the first direction X reach onto the insulating filling material 12 (see also FIG. 4). Therefore, the coating insulating film 51 covers the source region 22 and the drain region 23 in the device region 6, and covers the insulating filling material 12 outside the device region 6.

詳しくは、被覆絶縁膜51は、ゲート電極32を被覆する第1被覆部52と、メモリ構造40の外側面40bを被覆する第2被覆部53と、デバイス領域6においてソース領域22およびドレイン領域23を被覆する第3被覆部54と、デバイス領域6よりも外側において絶縁埋設物12の突出部18を被覆する第4被覆部55(図4を参照)とを一体的に有する。 In detail, the covering insulating film 51 integrally has a first covering portion 52 that covers the gate electrode 32, a second covering portion 53 that covers the outer side surface 40b of the memory structure 40, a third covering portion 54 that covers the source region 22 and the drain region 23 in the device region 6, and a fourth covering portion 55 (see FIG. 4) that covers the protruding portion 18 of the insulating embedment 12 outside the device region 6.

第3被覆部54は、メモリ構造40のソース側部分40Aの側方でソース領域22を被覆し、ドレイン側部分40Bの側方でドレイン領域23を被覆する。第4被覆部55は、メモリ構造40の連結部分40Cの側方において、絶縁埋設物12を被覆する(図4を参照)。第1被覆部52においてゲート電極32を挟んでトレンチ絶縁構造10と対向する領域には、貫通孔52Aが形成されている(図4を参照)。 The third covering portion 54 covers the source region 22 on the side of the source side portion 40A of the memory structure 40, and covers the drain region 23 on the side of the drain side portion 40B. The fourth covering portion 55 covers the insulating filling 12 on the side of the connecting portion 40C of the memory structure 40 (see FIG. 4). A through hole 52A is formed in the region of the first covering portion 52 that faces the trench insulating structure 10 across the gate electrode 32 (see FIG. 4).

図2および図4を参照して、半導体装置1は、ゲートシリサイド膜60、ソースシリサイド膜61およびドレインシリサイド膜62を含む。
図4を参照して、ゲートシリサイド膜60は、ゲート電極32の表面において貫通孔52Aの底部を構成する部分に形成されている。ゲートシリサイド膜60は、当該ゲート電極32と一体的に形成されたポリサイド膜からなる。
2 and 4, semiconductor device 1 includes a gate silicide film 60, a source silicide film 61 and a drain silicide film 62.
4, the gate silicide film 60 is formed on a portion that constitutes the bottom of the through hole 52A on the surface of the gate electrode 32. The gate silicide film 60 is made of a polycide film that is formed integrally with the gate electrode 32.

図2を参照して、ソースシリサイド膜61およびドレインシリサイド膜62は、半導体層2と一体的に形成されたシリサイド膜からなる。ソースシリサイド膜61は、ソース領域22の表面部において、被覆絶縁膜51に対してメモリ構造40側とは反対側に形成されている。ドレインシリサイド膜62は、ドレイン領域23の表面部において、被覆絶縁膜51に対してメモリ構造40側とは反対側に形成されている。 Referring to FIG. 2, the source silicide film 61 and the drain silicide film 62 are made of silicide films formed integrally with the semiconductor layer 2. The source silicide film 61 is formed on the surface portion of the source region 22 on the side opposite the memory structure 40 with respect to the covering insulating film 51. The drain silicide film 62 is formed on the surface portion of the drain region 23 on the side opposite the memory structure 40 with respect to the covering insulating film 51.

ゲートシリサイド膜60、ソースシリサイド膜61およびドレインシリサイド膜62は、TiSi、TiSi、NiSi、CoSi、CoSi、MoSiおよびWSiのうちの少なくとも1つをそれぞれ含んでいてもよい。
半導体装置1は、第1主面3を被覆する層間絶縁膜65を含む。層間絶縁膜65は、酸化膜(SiO膜)および窒化膜(SiN膜)のうちの少なくとも1つを含む。層間絶縁膜65は、酸化膜または窒化膜からなる単層構造を有していてもよい。層間絶縁膜65は、1つまたは複数の酸化膜、および、1つまたは複数の窒化膜が任意の順序で積層された積層構造を有していてもよい。層間絶縁膜65は、第1主面3の上においてトレンチ絶縁構造10、およびデバイス領域6を被覆している。
The gate silicide film 60, the source silicide film 61 and the drain silicide film 62 may each include at least one of TiSi, TiSi2 , NiSi, CoSi, CoSi2 , MoSi2 and WSi2 .
The semiconductor device 1 includes an interlayer insulating film 65 covering the first main surface 3. The interlayer insulating film 65 includes at least one of an oxide film ( SiO2 film) and a nitride film (SiN film). The interlayer insulating film 65 may have a single-layer structure made of an oxide film or a nitride film. The interlayer insulating film 65 may have a layered structure in which one or more oxide films and one or more nitride films are layered in any order. The interlayer insulating film 65 covers the trench insulating structure 10 and the device region 6 on the first main surface 3.

図2および図4を参照して、半導体装置1は、層間絶縁膜65を貫通するゲートコンタクト電極66、ソースコンタクト電極67およびドレインコンタクト電極68を含む。
図4を参照して、ゲートコンタクト電極66は、ゲートシリサイド膜60を介してゲート電極32に電気的に接続されている。ゲートコンタクト電極66は、具体的には、ゲート電極32に電気的に接続され、当該ゲート電極32を挟んで絶縁埋設物12に対向している。
2 and 4, semiconductor device 1 includes a gate contact electrode 66, a source contact electrode 67 and a drain contact electrode 68 which penetrate interlayer insulating film 65.
4, the gate contact electrode 66 is electrically connected to the gate electrode 32 via the gate silicide film 60. Specifically, the gate contact electrode 66 is electrically connected to the gate electrode 32 and faces the insulating filling 12 with the gate electrode 32 interposed therebetween.

この実施形態とは異なり、ゲート電極32が絶縁埋設物12よりも外側まで延びている場合、ゲートコンタクト電極66が絶縁埋設物12よりも外側で半導体層2に対向していてもよい。
図2を参照して、ソースコンタクト電極67は、ソースシリサイド膜61を介してソース領域22に電気的に接続されている。ドレインコンタクト電極68は、ドレインシリサイド膜62を介してドレイン領域23に電気的に接続されている。平面視において、ソースコンタクト電極67とドレインコンタクト電極68との間には、屈曲部分30Cが位置している(図1参照)。第1ゲート屈曲部100(図3を参照)は、屈曲部分30Cに設けられているため、第1ゲート屈曲部100(図3を参照)も、平面視において、ソースコンタクト電極67とドレインコンタクト電極68との間に位置している。
Unlike this embodiment, when the gate electrode 32 extends beyond the insulating filling material 12 , the gate contact electrode 66 may face the semiconductor layer 2 outside the insulating filling material 12 .
2, the source contact electrode 67 is electrically connected to the source region 22 via the source silicide film 61. The drain contact electrode 68 is electrically connected to the drain region 23 via the drain silicide film 62. In a plan view, the bent portion 30C is located between the source contact electrode 67 and the drain contact electrode 68 (see FIG. 1). Since the first gate bent portion 100 (see FIG. 3) is provided in the bent portion 30C, the first gate bent portion 100 (see FIG. 3) is also located between the source contact electrode 67 and the drain contact electrode 68 in a plan view.

図2および図4を参照して、ゲートコンタクト電極66、ソースコンタクト電極67およびドレインコンタクト電極68は、層間絶縁膜65に形成されたコンタクトホール69に埋設されている。各コンタクト電極(ゲートコンタクト電極66、ソースコンタクト電極67およびドレインコンタクト電極68)は、銅およびタングステンの少なくともいずれかによって形成されている。 Referring to FIG. 2 and FIG. 4, the gate contact electrode 66, the source contact electrode 67, and the drain contact electrode 68 are embedded in contact holes 69 formed in the interlayer insulating film 65. Each contact electrode (gate contact electrode 66, source contact electrode 67, and drain contact electrode 68) is formed of at least one of copper and tungsten.

各コンタクト電極とコンタクトホール69の内壁との間には、バリア電極膜(図示せず)が設けられていてもよい。バリア電極膜は、Ti膜またはTiN膜からなる単層構造を有していてもよい。バリア電極膜は、任意の順序で積層されたTi膜およびTiN膜を含む積層構造を有していてもよい。
半導体装置1は、層間絶縁膜65の上に形成されたゲート配線70、ソース配線71およびドレイン配線72を含む。ゲート配線70は、ゲートコンタクト電極66に電気的に接続されている。ソース配線71は、ソースコンタクト電極67に電気的に接続されている。ドレイン配線72は、ドレインコンタクト電極68に電気的に接続されている。
A barrier electrode film (not shown) may be provided between each contact electrode and the inner wall of the contact hole 69. The barrier electrode film may have a single layer structure made of a Ti film or a TiN film. The barrier electrode film may have a layered structure including a Ti film and a TiN film layered in any order.
The semiconductor device 1 includes a gate wiring 70, a source wiring 71, and a drain wiring 72 formed on an interlayer insulating film 65. The gate wiring 70 is electrically connected to a gate contact electrode 66. The source wiring 71 is electrically connected to a source contact electrode 67. The drain wiring 72 is electrically connected to a drain contact electrode 68.

各配線(ゲート配線70、ソース配線71およびドレイン配線72)は、Al膜、AlSiCu合金膜、AlSi合金膜およびAlCu合金膜のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
各配線と層間絶縁膜65との間には、バリア配線膜(図示せず)が設けられていてもよい。バリア配線膜は、Ti膜またはTiN膜からなる単層構造を有していてもよい。バリア配線膜は、任意の順序で積層されたTi膜およびTiN膜を含む積層構造を有していてもよい。バリア配線膜は、各配線上にも設けられていてもよい。
Each of the wirings (gate wiring 70, source wiring 71, and drain wiring 72) may include at least one of an Al film, an AlSiCu alloy film, an AlSi alloy film, and an AlCu alloy film.
A barrier wiring film (not shown) may be provided between each wiring and the interlayer insulating film 65. The barrier wiring film may have a single-layer structure made of a Ti film or a TiN film. The barrier wiring film may have a multilayer structure including a Ti film and a TiN film laminated in any order. The barrier wiring film may also be provided on each wiring.

次に、図6A~図7を用いて、メモリ構造40の各動作(書き込み動作、消去動作、および読み出し動作)について具体的に説明する。いずれの動作においても、ウェル領域21に接続されるバックゲート領域20には、基準電位が印加されている。
図6Aは、メモリ構造40の書き込み動作前の初期状態を説明するための模式図である。図6Bは、メモリ構造40の書き込み動作を説明するための模式図である。
6A to 7, each operation (write operation, erase operation, and read operation) of the memory structure 40 will be specifically described. In each operation, a reference potential is applied to the back gate region 20 connected to the well region 21.
Fig. 6A is a schematic diagram for explaining an initial state before a write operation of the memory structure 40. Fig. 6B is a schematic diagram for explaining a write operation of the memory structure 40.

図6Aに示すように、ゲート電極32、ソース領域22およびドレイン領域23に電位が印加される前のゲート閾値電圧Vthを第1閾値電圧Vth1(初期閾値電圧)とする。ゲート電極32、ソース領域22およびドレイン領域23に電位が印加される前の状態とは、ゲート電位Vg、ソース電位Vs、およびドレイン電位Vdがいずれも0Vである状態を意味する(Vg=Vs=Vd=0V)。ゲート電位Vgは、ゲート電極32に印加される電位である。ソース電位Vsは、ソース領域22に印加される電位である。ドレイン電位Vdは、ドレイン領域23に印加される電位である。 As shown in FIG. 6A, the gate threshold voltage Vth before potentials are applied to the gate electrode 32, the source region 22, and the drain region 23 is defined as a first threshold voltage Vth1 (initial threshold voltage). The state before potentials are applied to the gate electrode 32, the source region 22, and the drain region 23 means a state in which the gate potential Vg, the source potential Vs, and the drain potential Vd are all 0V (Vg=Vs=Vd=0V). The gate potential Vg is the potential applied to the gate electrode 32. The source potential Vs is the potential applied to the source region 22. The drain potential Vd is the potential applied to the drain region 23.

図6Bに示すように、書き込み動作は、ソース領域22の近傍において衝突電離によって発生した電子(ホットエレクトロンHE)を電荷蓄積膜42に注入することによって達成される。
詳しくは、書き込み動作の際、ゲート電極32およびソース領域22に正電位(たとえば、5V)が印加され(Vg=Vs=5V)、ドレイン領域23に基準電位が印加される(Vd=0V)。これにより、ソース領域22からドレイン領域23に向けてドレイン・ソース間電流Idsが流れ、ソース領域22の近傍に電界が集中する。そのため、ソース領域22の近傍において衝突電離によってホットエレクトロンHEが発生する。ホットエレクトロンHEは、メモリ構造40の電荷蓄積膜42(図5を参照)に注入される。
As shown in FIG. 6B, the write operation is achieved by injecting electrons (hot electrons HE) generated by impact ionization in the vicinity of the source region 22 into the charge storage film 42 .
More specifically, during a write operation, a positive potential (e.g., 5 V) is applied to the gate electrode 32 and the source region 22 (Vg=Vs=5 V), and a reference potential is applied to the drain region 23 (Vd=0 V). This causes a drain-source current Ids to flow from the source region 22 to the drain region 23, concentrating an electric field in the vicinity of the source region 22. As a result, hot electrons HE are generated by impact ionization in the vicinity of the source region 22. The hot electrons HE are injected into the charge storage film 42 (see FIG. 5) of the memory structure 40.

書き込み動作におけるゲート電位Vgおよびソース電位Vsは、5Vに限られず、たとえば、5V以上7V以下の範囲から選択された任意の電位であってもよい。
ソース領域22とゲート電極32との電位差をゲート・ソース間電圧Vgsという。たとえば、ゲート電位Vgが5Vで、ソース電位Vsが5Vの場合、ゲート・ソース間電圧Vgsは、0Vである(Vgs=0V)。
The gate potential Vg and the source potential Vs in the write operation are not limited to 5V, and may be any potential selected from the range of 5V or more and 7V or less, for example.
The potential difference between the source region 22 and the gate electrode 32 is called the gate-source voltage Vgs. For example, when the gate potential Vg is 5 V and the source potential Vs is 5 V, the gate-source voltage Vgs is 0 V (Vgs=0 V).

書き込み動作によって電荷蓄積膜42に注入された電子の負電荷により、ゲート閾値電圧Vthが上昇する。具体的には、ゲート閾値電圧Vthは、第1閾値電圧Vth1よりも高い第2閾値電圧Vth2(後述する図6Dを参照)となる(Vth=Vth2,Vth2>Vth1)。
図6Cは、メモリ構造40の消去動作について説明するための模式図である。図6Cに示すように、消去動作は、バンド間トンネリング現象によって発生した正孔(ホットホールHH)を電荷蓄積膜42に注入することによって達成される。
The gate threshold voltage Vth increases due to the negative charge of the electrons injected into the charge storage film 42 by the write operation. Specifically, the gate threshold voltage Vth becomes a second threshold voltage Vth2 (see FIG. 6D described later) that is higher than the first threshold voltage Vth1 (Vth=Vth2, Vth2>Vth1).
6C is a schematic diagram for explaining the erase operation of the memory structure 40. As shown in FIG. 6C, the erase operation is achieved by injecting holes (hot holes HH) generated by the band-to-band tunneling phenomenon into the charge storage film 42.

詳しくは、消去動作の際、ゲート電極32に負電位(たとえば-5V)が印加され(Vg=-5V)、ソース領域22に正電位(たとえば、5V)が印加され(Vs=5V)、ドレイン領域23が開放(オープン)される。つまり、ソース領域22およびゲート電極32の間に高電圧が印加されている。これにより、ウェル領域21を介して、ソース領域22からバックゲート領域20にソース・バックゲート間電流Isbが流れる。 In detail, during an erase operation, a negative potential (e.g., -5V) is applied to the gate electrode 32 (Vg = -5V), a positive potential (e.g., 5V) is applied to the source region 22 (Vs = 5V), and the drain region 23 is opened. In other words, a high voltage is applied between the source region 22 and the gate electrode 32. This causes a source-backgate current Isb to flow from the source region 22 to the backgate region 20 via the well region 21.

そのため、ウェル領域21とソース領域22との境界付近において、バンド間トンネリング現象によってホットホールHHが発生する。ホットホールHHは、メモリ構造40の電荷蓄積膜42(図2を参照)に注入される。
消去動作におけるゲート電位Vgは、-5Vに限られず、たとえば-7V以上-3V以下の範囲から任意に選択された電位であってもよい。消去動作におけるソース電位Vsは、5Vに限られず、5V以上7V以下の範囲から任意選択された電位であってもよい。
Therefore, hot holes HH are generated by the band-to-band tunneling phenomenon near the boundary between the well region 21 and the source region 22. The hot holes HH are injected into the charge storage film 42 of the memory structure 40 (see FIG. 2).
The gate potential Vg in the erase operation is not limited to −5 V, and may be any potential selected from the range of, for example, −7 V to −3 V. The source potential Vs in the erase operation is not limited to 5 V, and may be any potential selected from the range of 5 V to 7 V.

消去動作において、ゲート電位Vgが-5Vで、ソース電位Vsが5Vの場合、ゲート・ソース間電圧Vgsは、10Vである(Vgs=10V)。たとえば、絶縁膜41の厚さT2が8nmであり、ゲート絶縁膜の厚さT1が10nmである場合、絶縁膜41は、ゲート絶縁膜31と比較して薄い。そのため、絶縁膜41の厚さとゲート絶縁膜31の厚さとが同じである構成と比較して、ゲート・ソース間電圧Vgsが効率良く電荷蓄積膜42に分圧される。そのため、ソース領域22の近傍に電界を集中させやすく、ホットホールHHを発生させやすい。 In an erase operation, when the gate potential Vg is -5V and the source potential Vs is 5V, the gate-source voltage Vgs is 10V (Vgs = 10V). For example, when the thickness T2 of the insulating film 41 is 8nm and the thickness T1 of the gate insulating film is 10nm, the insulating film 41 is thinner than the gate insulating film 31. Therefore, compared to a configuration in which the thicknesses of the insulating film 41 and the gate insulating film 31 are the same, the gate-source voltage Vgs is divided more efficiently in the charge storage film 42. Therefore, it is easier to concentrate an electric field near the source region 22, and it is easier to generate hot holes HH.

消去動作によって電荷蓄積膜42に注入された正孔の正電荷により、ゲート閾値電圧Vthが下降する。具体的には、ゲート閾値電圧Vthは、第2閾値電圧Vth2から第1閾値電圧Vth1(後述する図6E参照)に戻る(Vth=Vth1)。
次に、メモリ構造40の読み出し動作について説明する。図6Dは、書き込み動作後の読み出し動作を説明するための模式図である。図6Eは、消去動作後(つまり、初期状態)の読み出し動作を説明するための模式図である。図7は、書き込み動作後および消去動作後のゲート電位Vgとドレイン・ソース間電流Idsとの関係を示すグラフである。
The gate threshold voltage Vth drops due to the positive charges of the holes injected into the charge storage film 42 by the erase operation. Specifically, the gate threshold voltage Vth returns from the second threshold voltage Vth2 to the first threshold voltage Vth1 (see FIG. 6E described later) (Vth=Vth1).
Next, the read operation of the memory structure 40 will be described. Fig. 6D is a schematic diagram for explaining the read operation after the write operation. Fig. 6E is a schematic diagram for explaining the read operation after the erase operation (i.e., the initial state). Fig. 7 is a graph showing the relationship between the gate potential Vg and the drain-source current Ids after the write operation and the erase operation.

読み出し動作時には、書き込み動作とは逆方向にドレイン・ソース間電流Idsが流れる。ドレイン・ソース間電流Idsの大きさによって、メモリ構造40にデータが書き込まれているか否かが判別される。具体的には、書き込み動作後および消去動作後のいずれにおいても、読み出し動作では、ゲート電極32に正電位(たとえば、1.5V)が印加され、ドレイン領域23に正電位(たとえば、0.5V)が印加され、ソース領域22に基準電位が印加される(Vs=0V)。 During a read operation, a drain-source current Ids flows in the opposite direction to that of a write operation. The magnitude of the drain-source current Ids determines whether data has been written to the memory structure 40. Specifically, in a read operation after both a write operation and an erase operation, a positive potential (e.g., 1.5 V) is applied to the gate electrode 32, a positive potential (e.g., 0.5 V) is applied to the drain region 23, and a reference potential (Vs = 0 V) is applied to the source region 22.

ゲート電位Vgが1.5Vであり、ドレイン電位Vdが0.5Vである場合、ドレイン領域23とゲート電極32との電位差(ドレイン・ゲート間電圧Vdg)は、1.0Vである(Vg=1.5V,Vd=0.5V,Vdg=1.0V)。
書き込み動作後のゲート閾値電圧Vth(第2閾値電圧Vth2)は、消去動作後のゲート閾値電圧(第1閾値電圧Vth1)よりも大きい。そのため、図7に示すように、読み出し時にゲート電位Vgが所定の読み出し電位Vrのとき(Vg=Vr)、書き込み動作後の読み出し動作におけるドレイン・ソース間電流Ids2は、消去動作後の読み出し動作におけるドレイン・ソース間電流Ids1よりも小さい。この電流差ΔI(ΔI=Ids1-Ids2)によって、メモリ構造40にデータが書き込まれた状態であるか否かについての判定を行うことができる。
When the gate potential Vg is 1.5 V and the drain potential Vd is 0.5 V, the potential difference between the drain region 23 and the gate electrode 32 (drain-gate voltage Vdg) is 1.0 V (Vg=1.5 V, Vd=0.5 V, Vdg=1.0 V).
The gate threshold voltage Vth (second threshold voltage Vth2) after the write operation is larger than the gate threshold voltage (first threshold voltage Vth1) after the erase operation. Therefore, as shown in FIG. 7, when the gate potential Vg is a predetermined read potential Vr (Vg=Vr) during reading, the drain-source current Ids2 in the read operation after the write operation is smaller than the drain-source current Ids1 in the read operation after the erase operation. This current difference ΔI (ΔI=Ids1-Ids2) can be used to determine whether data has been written to the memory structure 40.

第1閾値電圧Vth1は、たとえば、0.7V以上2.0V以下であり、第2閾値電圧Vth2は、第1閾値電圧Vth1に電位がプラスされた電圧である。たとえば、第1閾値電圧Vth1が1.0Vの場合、第2閾値電圧Vth2は、それ以上の電圧(1.2V以上5V以下)となる。読み出し電位Vrは、たとえば、1.5V以上5.0V以下である。 The first threshold voltage Vth1 is, for example, 0.7 V or more and 2.0 V or less, and the second threshold voltage Vth2 is a voltage obtained by adding a potential to the first threshold voltage Vth1. For example, if the first threshold voltage Vth1 is 1.0 V, the second threshold voltage Vth2 is a higher voltage (1.2 V or more and 5 V or less). The read potential Vr is, for example, 1.5 V or more and 5.0 V or less.

第1実施形態では、ソース領域22の底部およびドレイン領域23の底部は、それぞれ、段差なく平坦であり、ソース領域22およびドレイン領域23に低濃度領域(ソース低濃度領域およびドレイン低濃度領域)が設けられていない。そのため、電荷蓄積膜42が、チャネル領域24に対向する。そのため、ホットキャリアが発生しやすい。これにより、書き込み動作時に、ホットエレクトロンHEを電荷蓄積膜42に注入させることができ、消去動作時に、ホットホールHHを電荷蓄積膜42に引き込むことができる。したがって、メモリ構造40へのデータの書き込みおよびメモリ構造40からのデータの消去を効率的に繰り返して行うことができる。 In the first embodiment, the bottom of the source region 22 and the bottom of the drain region 23 are flat without any steps, and the source region 22 and the drain region 23 do not have low concentration regions (low concentration source region and low concentration drain region). Therefore, the charge storage film 42 faces the channel region 24. Therefore, hot carriers are likely to be generated. This allows hot electrons HE to be injected into the charge storage film 42 during a write operation, and allows hot holes HH to be drawn into the charge storage film 42 during an erase operation. Therefore, data can be written to the memory structure 40 and erased from the memory structure 40 repeatedly and efficiently.

また、絶縁膜41をゲート絶縁膜31よりも薄くすることによって、ゲート・ソース間電圧Vgsを効率良く電荷蓄積膜42に分圧させることができる。そのため、電荷蓄積膜42へホットホールHHを引き込みやすくすることができる。
また、この実施形態では、被覆絶縁膜51によってメモリ構造40が覆われている。そのため、メモリ構造40のシリサイド化を防ぐことができる。
Furthermore, by making the insulating film 41 thinner than the gate insulating film 31, the gate-source voltage Vgs can be efficiently divided by the charge storage film 42. Therefore, it is possible to easily draw the hot holes HH into the charge storage film 42.
In this embodiment, the memory structure 40 is covered with the insulating cover film 51. Therefore, the memory structure 40 can be prevented from being silicided.

また、第1実施形態では、被覆絶縁膜51が、メモリ構造40の側方においてソース領域22およびドレイン領域23を部分的に被覆している。そして、ソースシリサイド膜61およびドレインシリサイド膜62は、それぞれ、ソース領域22およびドレイン領域23の表面部において、被覆絶縁膜51に対してメモリ構造40側とは反対側に形成されている。そのため、被覆絶縁膜51がソース領域22およびドレイン領域23を被覆していない構成と比較して、ソースシリサイド膜61およびドレインシリサイド膜62を、電荷蓄積膜42から遠ざけることができる。これにより、電荷蓄積膜42から電子が流出することを抑制できる。 In the first embodiment, the covering insulating film 51 partially covers the source region 22 and the drain region 23 on the side of the memory structure 40. The source silicide film 61 and the drain silicide film 62 are formed on the surface portions of the source region 22 and the drain region 23, respectively, on the side opposite the memory structure 40 with respect to the covering insulating film 51. Therefore, compared to a configuration in which the covering insulating film 51 does not cover the source region 22 and the drain region 23, the source silicide film 61 and the drain silicide film 62 can be kept away from the charge storage film 42. This makes it possible to suppress the outflow of electrons from the charge storage film 42.

また、この第1実施形態では、電荷蓄積膜42は、第1蓄積部48に対してプレーナゲート構造30とは反対側で、かつ、第2蓄積部49に対して半導体層2とは反対側に凹部50を有し、絶縁スペーサ43は、凹部50に配置されている。そのため、電荷蓄積膜42は、絶縁膜41および絶縁スペーサ43、すなわち絶縁体によって囲まれている。そのため、ゲート・ソース間電圧Vgsを電荷蓄積膜42に効率良く分圧させることができる。 In addition, in this first embodiment, the charge storage film 42 has a recess 50 on the opposite side of the planar gate structure 30 with respect to the first storage portion 48 and on the opposite side of the semiconductor layer 2 with respect to the second storage portion 49, and the insulating spacer 43 is disposed in the recess 50. Therefore, the charge storage film 42 is surrounded by the insulating film 41 and the insulating spacer 43, i.e., the insulator. Therefore, the gate-source voltage Vgs can be efficiently divided by the charge storage film 42.

図8A~図8Yは、図1に示す半導体装置1の製造方法の一例を説明するための断面図である。図8A~図8Yは、図2に対応した領域の断面図である。図8A~図8Yでは、MOSFETが形成されるデバイス領域6の製造方法のみを示している。
まず、図8Aを参照して、半導体ウエハ75が用意される。半導体ウエハ75は、半導体層2のベースとなる。半導体ウエハ75は、一方側の第1ウエハ主面76、および他方側の第2ウエハ主面77を有する。第1ウエハ主面76および第2ウエハ主面77は、半導体層2の第1主面3および第2主面4にそれぞれ対応している(図2を参照)。
Figures 8A to 8Y are cross-sectional views for explaining one example of a manufacturing method of the semiconductor device 1 shown in Figure 1. Figures 8A to 8Y are cross-sectional views of a region corresponding to Figure 2. Figures 8A to 8Y only show a manufacturing method of the device region 6 in which a MOSFET is formed.
First, referring to Fig. 8A, a semiconductor wafer 75 is prepared. The semiconductor wafer 75 serves as a base for the semiconductor layer 2. The semiconductor wafer 75 has a first wafer main surface 76 on one side and a second wafer main surface 77 on the other side. The first wafer main surface 76 and the second wafer main surface 77 correspond to the first main surface 3 and the second main surface 4 of the semiconductor layer 2, respectively (see Fig. 2).

次に、所定パターンを有するレジストマスク80が、半導体ウエハ75上に形成される。レジストマスク80は、半導体ウエハ75においてトレンチ11を形成すべき領域を露出させ、それ以外の領域を被覆している。
次に、図8Bに示すように、レジストマスク80を介するエッチング法によって、第1ウエハ主面76の不要な部分が、除去される。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)であることが好ましい。
Next, a resist mask 80 having a predetermined pattern is formed on the semiconductor wafer 75. The resist mask 80 exposes the region of the semiconductor wafer 75 where the trench 11 is to be formed, and covers the other regions.
8B, unnecessary portions of the first wafer main surface 76 are removed by etching through the resist mask 80. The etching may be a dry etching method (e.g., RIE method) and/or a wet etching method. The etching is preferably a dry etching method (e.g., RIE method).

これにより、デバイス領域6を区画するトレンチ11が、第1ウエハ主面76に形成される。レジストマスク80は、その後、除去される。トレンチ11の具体的な説明については前述の通りであるので省略する。
次に、図8Cを参照して、絶縁埋設物12のベースとなるベース絶縁膜81が、第1ウエハ主面76の上に形成される。ベース絶縁膜81は、この実施形態では、酸化シリコンからなる。ベース絶縁膜81は、CVD法によって形成されてもよい。ベース絶縁膜81は、トレンチ11を埋める。
As a result, trenches 11 that define the device regions 6 are formed in the first wafer main surface 76. The resist mask 80 is then removed. A detailed description of the trenches 11 is omitted here, as it has been described above.
8C , a base insulating film 81 that serves as a base for the insulating filling 12 is formed on the first wafer main surface 76. In this embodiment, the base insulating film 81 is made of silicon oxide. The base insulating film 81 may be formed by a CVD method. The base insulating film 81 fills the trench 11.

次に、図8Dを参照して、ベース絶縁膜81の不要な部分が、エッチング法によって除去される。ベース絶縁膜81は、第1ウエハ主面76が露出するまで除去される。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。これにより、トレンチ11内に位置する絶縁埋設物12が形成される。 Next, referring to FIG. 8D, unnecessary portions of the base insulating film 81 are removed by an etching method. The base insulating film 81 is removed until the first wafer main surface 76 is exposed. The etching method may be a dry etching method (e.g., an RIE method) and/or a wet etching method. As a result, the insulating filling 12 located in the trench 11 is formed.

次に、図8Eを参照して、デバイス領域6において第1ウエハ主面76の表面部に、ゲート絶縁膜31(図2を参照)のベースとなる第1ベース膜82が形成される。第1ベース膜82は、半導体ウエハ75の酸化物からなる。第1ベース膜82は、酸化処理法によって第1ウエハ主面76の表面部を膜状に酸化させることによって形成される。第1ベース膜82は、具体的には、熱酸化処理法によって形成される。 Next, referring to FIG. 8E, a first base film 82 that serves as a base for the gate insulating film 31 (see FIG. 2) is formed on the surface portion of the first wafer main surface 76 in the device region 6. The first base film 82 is made of an oxide of the semiconductor wafer 75. The first base film 82 is formed by oxidizing the surface portion of the first wafer main surface 76 into a film shape using an oxidation process. Specifically, the first base film 82 is formed by a thermal oxidation process.

酸化処理法(熱酸化処理法)によれば、第1ウエハ主面76に沿うシリコン酸化膜(シリコン熱酸化膜)が形成される。第1ベース膜82の厚さは、ゲート絶縁膜31の厚さT1(図5を参照)と同じ、すなわち、7nm以上13nm以下であってもよい。第1ベース膜82は、絶縁埋設物12と一体を成す。
次に、図8Fを参照して、p型のウェル領域21が、デバイス領域6において第1ウエハ主面76の表面部に形成される。ゲート絶縁膜31を介するイオン注入法によってp型不純物を第1ウエハ主面76の表面部に導入することにより、ウェル領域21が形成される。ウェル領域21が形成されることによって、半導体ウエハ75においてウェル領域21よりもp型不純物濃度が低い領域がバックゲート領域20となる。
According to the oxidation process (thermal oxidation process), a silicon oxide film (silicon thermal oxide film) is formed along the first wafer main surface 76. The thickness of the first base film 82 may be the same as the thickness T1 (see FIG. 5) of the gate insulating film 31, that is, 7 nm or more and 13 nm or less. The first base film 82 is integral with the insulating filling 12.
8F , a p-type well region 21 is formed in a surface portion of the first wafer main surface 76 in the device region 6. The well region 21 is formed by introducing p-type impurities into the surface portion of the first wafer main surface 76 by ion implantation via the gate insulating film 31. By forming the well region 21, a region in the semiconductor wafer 75 having a lower p-type impurity concentration than the well region 21 becomes the back gate region 20.

第1ウエハ主面76へのp型不純物の導入は、任意のタイミングで行われてもよい。たとえば、第1ウエハ主面76へのp型不純物の導入は、ゲート絶縁膜31が第1ウエハ主面76に形成される前に行われてもよい。その場合、第1ウエハ主面76に犠牲酸化膜を形成し、犠牲酸化膜を介して、p型不純物が第1ウエハ主面76に導入されてもよい。そして、犠牲酸化膜が除去された後に、ゲート絶縁膜31が形成される。 The introduction of p-type impurities into the first wafer main surface 76 may be performed at any timing. For example, the introduction of p-type impurities into the first wafer main surface 76 may be performed before the gate insulating film 31 is formed on the first wafer main surface 76. In that case, a sacrificial oxide film may be formed on the first wafer main surface 76, and the p-type impurities may be introduced into the first wafer main surface 76 through the sacrificial oxide film. Then, after the sacrificial oxide film is removed, the gate insulating film 31 is formed.

次に、図8Gを参照して、ゲート電極32が、第1ベース膜82および絶縁埋設物12を被覆するように第1ウエハ主面76の上に形成される。ゲート電極32は、この形態では、導電性ポリシリコンからなる。ゲート電極32は、CVD法によって形成されてもよい。
次に、図8Hを参照して、所定パターンを有するレジストマスク87が、ゲート電極32上に形成される。レジストマスク87は、ゲート電極32の不要な部分を露出させ、それ以外の領域を被覆している。次に、レジストマスク87を介するエッチング法によって、ゲート電極32の不要な部分が除去される。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。ウエットエッチングは、たとえば、HF(フッ酸)の供給によって行われてもよい。これにより、ゲート電極32が形成される。その後、図8Iに示すように、レジストマスク87は、除去される。
8G, the gate electrode 32 is formed on the first wafer main surface 76 so as to cover the first base film 82 and the insulating filling 12. In this embodiment, the gate electrode 32 is made of conductive polysilicon. The gate electrode 32 may be formed by a CVD method.
Next, referring to FIG. 8H, a resist mask 87 having a predetermined pattern is formed on the gate electrode 32. The resist mask 87 exposes unnecessary portions of the gate electrode 32 and covers the other regions. Next, the unnecessary portions of the gate electrode 32 are removed by etching through the resist mask 87. The etching may be a dry etching method (e.g., RIE method) and/or a wet etching method. The wet etching may be performed by supplying HF (hydrofluoric acid), for example. In this way, the gate electrode 32 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 8I, the resist mask 87 is removed.

次に、図8Jを参照して、エッチング法によって、第1ベース膜82が部分的に除去されてゲート絶縁膜31が形成される。これにより、プレーナゲート構造30が形成される。第1ベース膜82の部分的な除去によって、ゲート絶縁膜31の側方において、第1ウエハ主面76が第2ウエハ主面77側に後退する。第1ウエハ主面76の後退によって、プレーナゲート構造30の側方に、第1ウエハ主面76を第2ウエハ主面77側に窪ませる第1窪み78が形成される。このように、第1ベース膜82の部分的な除去によって、ゲート絶縁膜31が形成されるとともに第1窪み78が形成される。第1ウエハ主面76の後退によって、絶縁埋設物12の一部がトレンチ11から突出する。 Next, referring to FIG. 8J, the first base film 82 is partially removed by etching to form the gate insulating film 31. This forms the planar gate structure 30. Due to the partial removal of the first base film 82, the first wafer main surface 76 recedes toward the second wafer main surface 77 on the side of the gate insulating film 31. Due to the receding of the first wafer main surface 76, a first recess 78 is formed on the side of the planar gate structure 30, which recesses the first wafer main surface 76 toward the second wafer main surface 77. In this way, due to the partial removal of the first base film 82, the gate insulating film 31 is formed and the first recess 78 is also formed. Due to the receding of the first wafer main surface 76, a part of the insulating filling 12 protrudes from the trench 11.

エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。第1ベース膜82の部分的な除去によって、ゲート絶縁膜31およびゲート電極32を含むプレーナゲート構造30が形成される。
次に、図8Kを参照して、絶縁膜41(図2を参照)のベースとなる第2ベース膜83が、第1窪み78内における第1ウエハ主面76の表面部と、ゲート電極32の表面部とに形成される。第2ベース膜83は、半導体ウエハ75およびゲート電極32の酸化物からなる。第2ベース膜83は、酸化処理法によって、デバイス領域6における半導体ウエハ75の表面部と、ゲート電極32の表面部とを膜状に酸化させることによって形成される。第2ベース膜83は、具体的には、熱酸化処理法によって形成される。
The etching method may be a dry etching method (for example, an RIE method) and/or a wet etching method. By partially removing the first base film 82, a planar gate structure 30 including a gate insulating film 31 and a gate electrode 32 is formed.
8K, a second base film 83 serving as a base for the insulating film 41 (see FIG. 2) is formed on the surface portion of the first wafer main surface 76 in the first recess 78 and on the surface portion of the gate electrode 32. The second base film 83 is made of oxides of the semiconductor wafer 75 and the gate electrode 32. The second base film 83 is formed by oxidizing the surface portion of the semiconductor wafer 75 in the device region 6 and the surface portion of the gate electrode 32 into a film shape by an oxidation process. Specifically, the second base film 83 is formed by a thermal oxidation process.

酸化処理法(熱酸化処理法)によれば、第1ウエハ主面76およびゲート電極32に沿うシリコン酸化膜(シリコン熱酸化膜)が形成される。第2ベース膜83の厚さは、絶縁膜41の厚さT2(図5を参照)と同じ、すなわち、5nm以上10nm以下あってもよい。
次に、図8Lを参照して、電荷蓄積膜42のベースとなる第3ベース膜84が、第2ベース膜83および絶縁埋設物12を被覆するように第1ウエハ主面76上に形成される。第3ベース膜84は、この形態では、窒化シリコンからなる。第3ベース膜84は、CVD法によって形成されてもよい。第3ベース膜84の厚さは、電荷蓄積膜42の厚さT3(図5を参照)と同じ、すなわち、10nm以上50nm以下であってもよい。
According to the oxidation process (thermal oxidation process), a silicon oxide film (silicon thermal oxide film) is formed along the first wafer main surface 76 and the gate electrode 32. The thickness of the second base film 83 may be the same as the thickness T2 of the insulating film 41 (see FIG. 5), that is, 5 nm or more and 10 nm or less.
Next, referring to FIG. 8L, a third base film 84, which is the base of the charge storage film 42, is formed on the first wafer main surface 76 so as to cover the second base film 83 and the insulating filling material 12. In this embodiment, the third base film 84 is made of silicon nitride. The third base film 84 may be formed by a CVD method. The thickness of the third base film 84 may be the same as the thickness T3 of the charge storage film 42 (see FIG. 5), that is, 10 nm or more and 50 nm or less.

次に、図8Mを参照して、絶縁スペーサ43(図2を参照)のベースとなる第4ベース膜85が、第3ベース膜84を被覆するように第1ウエハ主面76の上に形成される。第4ベース膜85は、この形態では、酸化シリコンからなる。第4ベース膜85は、CVD法によって形成されてもよい。第2ベース膜83、第3ベース膜84および第4ベース膜85を、まとめてメモリベース膜86という。 Next, referring to FIG. 8M, a fourth base film 85, which serves as the base of the insulating spacer 43 (see FIG. 2), is formed on the first wafer main surface 76 so as to cover the third base film 84. In this embodiment, the fourth base film 85 is made of silicon oxide. The fourth base film 85 may be formed by a CVD method. The second base film 83, the third base film 84, and the fourth base film 85 are collectively referred to as the memory base film 86.

次に、図8Nを参照して、ドライエッチング(たとえば、RIE法)によって、プレーナゲート構造30の側壁部を被覆する部分を残存させるように、メモリベース膜86が部分的に除去される。詳しくは、メモリベース膜86がエッチングされる際、デバイス領域6の全域において、メモリベース膜86は徐々に薄くなる。やがて、メモリベース膜86においてプレーナゲート構造30に隣接する部分以外が消失し、メモリベース膜86においてプレーナゲート構造30に隣接する部分が残留する。これにより、絶縁膜41、電荷蓄積膜42、および絶縁スペーサ43からなるメモリ構造40が形成される。つまり、メモリ構造40が、プレーナゲート構造30に対して自己整合的に形成される。 Next, referring to FIG. 8N, the memory base film 86 is partially removed by dry etching (for example, RIE method) so as to leave a portion covering the sidewall portion of the planar gate structure 30. In detail, when the memory base film 86 is etched, the memory base film 86 gradually becomes thinner throughout the device region 6. Eventually, the memory base film 86 disappears except for the portion adjacent to the planar gate structure 30, and the memory base film 86 remains in the portion adjacent to the planar gate structure 30. This forms the memory structure 40 consisting of the insulating film 41, the charge storage film 42, and the insulating spacer 43. In other words, the memory structure 40 is formed in a self-aligned manner with respect to the planar gate structure 30.

第2ベース膜83の部分的な除去によって、メモリ構造40の側方において、第1ウエハ主面76が第2ウエハ主面77側にさらに後退する。第1ウエハ主面76が第2ウエハ主面77側に後退することによって、第1窪み78よりも深い第2窪み79がプレーナゲート構造30の側方に形成される。絶縁膜41は、第2窪み79内で第1ウエハ主面76上に配置されている。第2窪み79は、窪み33(図5を参照)に対応する。第1ウエハ主面76の後退によって、トレンチ11からの絶縁埋設物12の突出量が増大する。 By partially removing the second base film 83, the first wafer main surface 76 is further recessed toward the second wafer main surface 77 on the side of the memory structure 40. By the first wafer main surface 76 being recessed toward the second wafer main surface 77, a second recess 79 deeper than the first recess 78 is formed on the side of the planar gate structure 30. The insulating film 41 is disposed on the first wafer main surface 76 within the second recess 79. The second recess 79 corresponds to the recess 33 (see FIG. 5). By the recession of the first wafer main surface 76, the amount of protrusion of the insulating filling 12 from the trench 11 increases.

次に、図8Oを参照して、n型のドレイン領域23およびn型のソース領域22が、ウェル領域21の表面部に形成される。詳しくは、ソース領域22は、メモリ構造40をマスクとするイオン注入法によってn型不純物をウェル領域21の表面部に導入することによって、メモリ構造40の一方側においてウェル領域21の表面部に形成される。ドレイン領域23は、メモリ構造40をマスクとするイオン注入法によってn型不純物をウェル領域21の表面部に導入することによって、メモリ構造40の他方側においてウェル領域21の表面部に形成される。つまり、ドレイン領域23およびソース領域22は、それぞれ、メモリ構造40に対して自己整合的に形成される。 Next, referring to FIG. 8O, an n-type drain region 23 and an n-type source region 22 are formed in the surface portion of the well region 21. In particular, the source region 22 is formed in the surface portion of the well region 21 on one side of the memory structure 40 by introducing an n-type impurity into the surface portion of the well region 21 by ion implantation using the memory structure 40 as a mask. The drain region 23 is formed in the surface portion of the well region 21 on the other side of the memory structure 40 by introducing an n-type impurity into the surface portion of the well region 21 by ion implantation using the memory structure 40 as a mask. In other words, the drain region 23 and the source region 22 are each formed in a self-aligned manner with respect to the memory structure 40.

次に、図8Pを参照して、被覆絶縁膜51が、デバイス領域6および絶縁埋設物12上に形成される。被覆絶縁膜51は、この形態では、酸化シリコンからなる。被覆絶縁膜51は、CVD法によって形成されてもよい。
次に、図8Qを参照して、所定パターンを有するレジストマスク89が、被覆絶縁膜51の上に形成される。レジストマスク89は、被覆絶縁膜51の不要な部分を露出させ、それ以外の領域を被覆している。次に、レジストマスク89を介するエッチング法によって、被覆絶縁膜51の不要な部分が除去される。
8P, a coated insulating film 51 is formed on the device region 6 and the insulating filling 12. In this embodiment, the coated insulating film 51 is made of silicon oxide. The coated insulating film 51 may be formed by a CVD method.
8Q, a resist mask 89 having a predetermined pattern is formed on the coated insulating film 51. The resist mask 89 exposes unnecessary portions of the coated insulating film 51 and covers the other regions. Next, the unnecessary portions of the coated insulating film 51 are removed by an etching method using the resist mask 89.

具体的には、図8Rに示すように、被覆絶縁膜51において、プレーナゲート構造30およびメモリ構造40を被覆する部分と、メモリ構造40の側方においてデバイス領域6を被覆する部分とが残存する。その際、被覆絶縁膜51において、デバイス領域6の外側においてゲート電極32を被覆する部分は除去されて、貫通孔52A(図4を参照)が形成される。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。その後、レジストマスク89は、除去される。 Specifically, as shown in FIG. 8R, the covering insulating film 51 has a portion covering the planar gate structure 30 and the memory structure 40, and a portion covering the device region 6 on the side of the memory structure 40. At this time, the portion of the covering insulating film 51 covering the gate electrode 32 outside the device region 6 is removed to form a through hole 52A (see FIG. 4). The etching method may be a dry etching method (e.g., RIE method) and/or a wet etching method. The resist mask 89 is then removed.

次に、図8Sを参照して、ソースシリサイド膜61およびドレインシリサイド膜62が形成される。この工程では、まず、デバイス領域6において第1ウエハ主面76およびゲート電極32を被覆する金属膜88が形成される。金属膜88は、Ti、Ni、Co、MoおよびWのうちの少なくとも1つを含む。金属膜88は、スパッタ法または蒸着法によって形成されてもよい。 Next, referring to FIG. 8S, a source silicide film 61 and a drain silicide film 62 are formed. In this process, a metal film 88 is first formed to cover the first wafer main surface 76 and the gate electrode 32 in the device region 6. The metal film 88 includes at least one of Ti, Ni, Co, Mo, and W. The metal film 88 may be formed by a sputtering method or a vapor deposition method.

次に、ゲート電極32および第1ウエハ主面76において金属膜88と接する部分が、シリサイド化される。シリサイド化は、アニール法(たとえばRTA(rapid thermal anneal)法)によって行われてもよい。これにより、TiSi、TiSi、NiSi、CoSi、CoSi、MoSiおよびWSiのうちの少なくとも1つをそれぞれ含むドレインシリサイド膜62およびソースシリサイド膜61が形成される。ドレインシリサイド膜62およびソースシリサイド膜61が形成される際、ゲートシリサイド膜60(図4を参照)も形成される。金属膜88は、その後、除去される。 Next, the gate electrode 32 and a portion of the first wafer main surface 76 in contact with the metal film 88 are silicided. The silicide may be performed by an annealing method (for example, an RTA (rapid thermal anneal) method). As a result, a drain silicide film 62 and a source silicide film 61 each including at least one of TiSi, TiSi 2 , NiSi, CoSi, CoSi 2 , MoSi 2 and WSi 2 are formed. When the drain silicide film 62 and the source silicide film 61 are formed, a gate silicide film 60 (see FIG. 4 ) is also formed. The metal film 88 is then removed.

次に、図8Tを参照して、層間絶縁膜65が、第1ウエハ主面76の上に形成される。層間絶縁膜65は、酸化膜および窒化膜のうちの少なくとも1つを含む。層間絶縁膜65は、CVD法によって形成されてもよい。層間絶縁膜65は、第1ウエハ主面76の上においてトレンチ絶縁構造10およびプレーナゲート構造30を被覆している。
次に、図8Uを参照して、所定パターンを有するレジストマスク93が、層間絶縁膜65の上に形成される。レジストマスク93は、層間絶縁膜65において複数のコンタクトホール69を形成すべき領域を露出させ、それら以外の領域を被覆している。次に、レジストマスク93を介するエッチング法によって、層間絶縁膜65の不要な部分が除去される。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。これにより、複数のコンタクトホール69が、層間絶縁膜65に形成される。複数のコンタクトホール69は、それぞれ、ゲート電極32、ソース領域22およびドレイン領域23に対応する位置に形成される。ゲート電極32に対応するコンタクトホール69は、被覆絶縁膜51を貫通する貫通孔52Aと連通している。レジストマスク93は、その後、除去される。
8T, an interlayer insulating film 65 is formed on the first wafer main surface 76. The interlayer insulating film 65 includes at least one of an oxide film and a nitride film. The interlayer insulating film 65 may be formed by a CVD method. The interlayer insulating film 65 covers the trench insulating structure 10 and the planar gate structure 30 on the first wafer main surface 76.
Next, referring to FIG. 8U, a resist mask 93 having a predetermined pattern is formed on the interlayer insulating film 65. The resist mask 93 exposes regions in the interlayer insulating film 65 where a plurality of contact holes 69 are to be formed, and covers the other regions. Next, unnecessary portions of the interlayer insulating film 65 are removed by an etching method via the resist mask 93. The etching method may be a dry etching method (for example, an RIE method) and/or a wet etching method. As a result, a plurality of contact holes 69 are formed in the interlayer insulating film 65. The plurality of contact holes 69 are formed at positions corresponding to the gate electrode 32, the source region 22, and the drain region 23, respectively. The contact hole 69 corresponding to the gate electrode 32 communicates with the through hole 52A penetrating the coating insulating film 51. The resist mask 93 is then removed.

次に、図8Vを参照して、ゲートコンタクト電極66、ドレインコンタクト電極68およびソースコンタクト電極67のベースとなるベースコンタクト電極膜90が、複数のコンタクトホール69を埋めて層間絶縁膜65の上に形成される。ベースコンタクト電極膜90は、スパッタ法または蒸着法により、それぞれ形成されてもよい。
次に、図8Wを参照して、ベースコンタクト電極膜90の不要な部分が、エッチング法によって除去される。ベースコンタクト電極膜90は、層間絶縁膜65が露出するまで除去される。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。これにより、ゲートコンタクト電極66(図4を参照)、ソースコンタクト電極67およびドレインコンタクト電極68が形成される。
8V , a base contact electrode film 90 serving as a base for gate contact electrode 66, drain contact electrode 68, and source contact electrode 67 is formed on interlayer insulating film 65, filling a plurality of contact holes 69. Base contact electrode film 90 may be formed by sputtering or vapor deposition.
8W, unnecessary portions of base contact electrode film 90 are removed by an etching method. Base contact electrode film 90 is removed until interlayer insulating film 65 is exposed. The etching method may be a dry etching method (e.g., an RIE method) and/or a wet etching method. As a result, gate contact electrode 66 (see FIG. 4), source contact electrode 67, and drain contact electrode 68 are formed.

次に、図8Xを参照して、ゲート配線70(図4を参照)、ソース配線71およびドレイン配線72のベースとなるベース配線膜91が、層間絶縁膜65の上に形成される。ベース配線膜91は、スパッタ法または蒸着法により、形成されてもよい。
次に、図8Yを参照して、所定パターンを有するレジストマスク92が、ベース配線膜91の上に形成される。レジストマスク92は、層間絶縁膜65においてゲート配線70、ドレイン配線72およびソース配線71を形成すべき領域を被覆し、そられ以外の領域を露出させている。
8X, a base wiring film 91 serving as a base for the gate wiring 70 (see FIG. 4), the source wiring 71, and the drain wiring 72 is formed on the interlayer insulating film 65. The base wiring film 91 may be formed by a sputtering method or a vapor deposition method.
8Y, a resist mask 92 having a predetermined pattern is formed on the base wiring film 91. The resist mask 92 covers regions of the interlayer insulating film 65 where the gate wiring 70, the drain wiring 72, and the source wiring 71 are to be formed, and leaves the other regions exposed.

次に、レジストマスク92を介するエッチング法によって、ベース配線膜91の不要な部分が除去される。エッチング法は、ドライエッチング法(たとえばRIE法)および/またはウエットエッチング法であってもよい。これにより、ゲート配線70(図4を参照)、ソース配線71およびドレイン配線72が、層間絶縁膜65の上に形成される。レジストマスク92は、その後、除去される。その後、半導体ウエハ75が切断され、複数の半導体装置1が切り出される。以上を含む工程を経て、半導体装置1が製造される。 Next, unnecessary portions of the base wiring film 91 are removed by etching through the resist mask 92. The etching may be a dry etching method (e.g., RIE method) and/or a wet etching method. As a result, the gate wiring 70 (see FIG. 4), the source wiring 71, and the drain wiring 72 are formed on the interlayer insulating film 65. The resist mask 92 is then removed. The semiconductor wafer 75 is then cut to cut out a plurality of semiconductor devices 1. Through the steps including those described above, the semiconductor device 1 is manufactured.

この製造方法によれば、メモリ構造40が、レジストマスクを用いることなく自己整合的に形成される。そのため、レジストマスクを用いてメモリ構造を形成する方法と比較して、メモリ構造40の形成の効率化を図れる。
第1実施形態とは異なり、プレーナゲート構造が平面視において直線状に形成されている構成において、メモリ構造に捕獲されるキャリアの量を増大させるためには、メモリ構造の幅を大きくする必要がある。メモリ構造の幅を大きくするには、電荷蓄積膜および酸化膜の厚さを増大させる必要があるため、上述した製造方法によって幅広のメモリ構造を形成することは困難である。
According to this manufacturing method, the memory structure 40 is formed in a self-aligned manner without using a resist mask, which makes it possible to form the memory structure 40 more efficiently than in a method of forming a memory structure using a resist mask.
Unlike the first embodiment, in a configuration in which the planar gate structure is formed linearly in a plan view, in order to increase the amount of carriers captured in the memory structure, it is necessary to increase the width of the memory structure. In order to increase the width of the memory structure, it is necessary to increase the thickness of the charge storage film and the oxide film, so it is difficult to form a wide memory structure by the above-mentioned manufacturing method.

第1実施形態によれば、プレーナゲート構造30のソース側壁部37がドレイン領域23側に窪む第1ゲート屈曲部100を有する。そのため、自己整合的にメモリ構造40を形成することによって、第1非屈曲部幅NW1およびドレイン側部分40Bの幅W2よりも、第1屈曲部幅BW1を大きくすることができる。すなわち、メモリ構造40においてプレーナゲート構造30のソース側壁部37に隣接する部分に、幅広部(第1メモリ屈曲部110)を設けることができる。 According to the first embodiment, the source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30 has a first gate bend portion 100 recessed toward the drain region 23. Therefore, by forming the memory structure 40 in a self-aligned manner, the first bend portion width BW1 can be made larger than the first non-bend portion width NW1 and the width W2 of the drain side portion 40B. In other words, a wide portion (first memory bend portion 110) can be provided in the portion of the memory structure 40 adjacent to the source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30.

したがって、自己整合的にメモリ構造40を形成しつつ、メモリ構造40に捕獲されるキャリアの量を増大させることができる。
図9は、半導体装置1の製造方法において、ドライエッチングによってメモリ構造40が形成される様子を説明するための模式図である。
メモリベース膜86がエッチングされる際、半導体ウエハ75の第1ウエハ主面76が露出する露出領域A1が、プレーナゲート構造30の両側方に形成される。
Therefore, the memory structure 40 can be formed in a self-aligned manner, while the amount of carriers captured in the memory structure 40 can be increased.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining how the memory structure 40 is formed by dry etching in the method for manufacturing the semiconductor device 1. As shown in FIG.
When the memory base film 86 is etched, exposed areas A1 in which the first wafer main surface 76 of the semiconductor wafer 75 is exposed are formed on both sides of the planar gate structure 30 .

その後、エッチングが進行するにつれて、露出領域A1がプレーナゲート構造30に向かって拡大し、第1ウエハ主面76においてメモリベース膜86によって被覆される被覆領域A2が縮小される。具体的には、プレーナゲート構造30の両側方において、被覆領域A2と露出領域A1との境界95が、プレーナゲート構造30に近づく。
被覆領域A2と露出領域A1との境界95は、プレーナゲート構造30の第1直線部分30Aおよび第2直線部分30Bのそれぞれと平行に延びる一対の直線部96と、一対の直線部96同士を連結する湾曲状の連結部97とを有する。
Thereafter, as the etching progresses, the exposed region A1 expands toward the planar gate structure 30, and the covered region A2 covered by the memory base film 86 on the first wafer main surface 76 is reduced. Specifically, on both sides of the planar gate structure 30, the boundaries 95 between the covered region A2 and the exposed region A1 approach the planar gate structure 30.
The boundary 95 between the covered region A2 and the exposed region A1 has a pair of straight portions 96 extending parallel to each of the first straight portion 30A and the second straight portion 30B of the planar gate structure 30, and a curved connecting portion 97 connecting the pair of straight portions 96 to each other.

プレーナゲート構造30の一方側の被覆領域A2は、平面視において、プレーナゲート構造30の第1直線部分30Aおよび第2直線部分30Bによって挟まれている。そのため、エッチングが進行するにつれて、被覆領域A2と露出領域A1との境界95の連結部97の曲率は小さくなる。エッチングの終了後には連結部97がなくなり一対の直線部96が交差する頂部98が形成される。 The covered region A2 on one side of the planar gate structure 30 is sandwiched between the first straight portion 30A and the second straight portion 30B of the planar gate structure 30 in a planar view. Therefore, as the etching progresses, the curvature of the connection portion 97 at the boundary 95 between the covered region A2 and the exposed region A1 decreases. After the etching is completed, the connection portion 97 disappears and an apex 98 is formed where a pair of straight portions 96 intersect.

プレーナゲート構造30の他方側の被覆領域A2は、平面視においてプレーナゲート構造30の第1直線部分30Aおよび第2直線部分30Bによって挟まれていない。そのため、エッチングの終了後においても、被覆領域A2と露出領域A1との境界95の連結部97は維持される。
このように、プレーナゲート構造30のソース側壁部37に第1ゲート屈曲部100を設けることによって、メモリ構造40のソース側部分40Aに幅広部としての第1メモリ屈曲部110を自己整合的に形成することができる。
The covering region A2 on the other side of the planar gate structure 30 is not sandwiched between the first straight portion 30A and the second straight portion 30B of the planar gate structure 30 in a plan view. Therefore, even after the etching is completed, the connection portion 97 of the boundary 95 between the covering region A2 and the exposed region A1 is maintained.
In this way, by providing the first gate bend 100 on the source sidewall 37 of the planar gate structure 30, a first memory bend 110 as a wide portion can be formed in a self-aligned manner in the source side portion 40A of the memory structure 40.

<第2実施形態>
図10Aは、本発明の第2実施形態に係る半導体装置1Pの要部の平面図である。図10Bは、図10Aに示すXB領域の拡大図である。図10Cは、図10Aに示すXC域の拡大図である。図10A~図10Cにおいて、前述の図1~図9に示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
Fig. 10A is a plan view of a main part of a semiconductor device 1P according to a second embodiment of the present invention. Fig. 10B is an enlarged view of an XB region shown in Fig. 10A. Fig. 10C is an enlarged view of an XC region shown in Fig. 10A. In Figs. 10A to 10C, configurations equivalent to those shown in Figs. 1 to 9 described above are given the same reference numerals as in Fig. 1 and the like, and descriptions thereof will be omitted.

第2実施形態に係る半導体装置1Pが、第1実施形態に係る半導体装置1と主に異なる点は、第2実施形態に係るプレーナゲート構造30Pが、平面視において、ジグザグ状に形成されている点である。
第2実施形態に係る半導体装置1Pは、それぞれ、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の断面形状(図2、図4および図5を参照)を有するため、詳しい説明を省略する。第2実施形態に係るプレーナゲート構造30Pおよびメモリ構造40Pは、それぞれ、第1実施形態に係るプレーナゲート構造30およびメモリ構造40と同様の構成を有する。第2実施形態に係る半導体装置1Pは、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の製造方法で製造することができるため、詳しい説明を省略する。
The semiconductor device 1P according to the second embodiment differs mainly from the semiconductor device 1 according to the first embodiment in that the planar gate structure 30P according to the second embodiment is formed in a zigzag shape in a planar view.
The semiconductor device 1P according to the second embodiment has a cross-sectional shape similar to that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment (see FIGS. 2, 4, and 5), and therefore a detailed description thereof will be omitted. The planar gate structure 30P and memory structure 40P according to the second embodiment have configurations similar to those of the planar gate structure 30 and memory structure 40 according to the first embodiment, respectively. The semiconductor device 1P according to the second embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment, and therefore a detailed description thereof will be omitted.

図10Aに示す例では、プレーナゲート構造30Pは、第1実施形態に係るプレーナゲート構造30の略L字形状の部分を第1方向Xに2つ並べた形状を有する。第2実施形態に係るプレーナゲート構造30Pでは、第1直線部分30Aと、第2直線部分30Bとが、第1方向Xに沿って交互に配置されている。
各第1直線部分30Aが延びる第1直線方向L1と各第2直線部分30Bが延びる第2直線方向L2は、いずれも、第1方向Xおよび第2方向Yと一致していない。第1直線方向L1と第2直線方向L2とは、互いに直交している。図10Aの例では、第1直線方向L1は、第1方向Xに対して45°傾斜しており、第2直線方向L2は、第1直線方向L1に対して直行している。図10Aの例とは異なり、複数の第1直線部分30Aが延びる方向は互いに異なっていてもよいし、複数の第2直線部分30Bが延びる方向は互いに異なっていてもよい。
10A , the planar gate structure 30P has a shape in which two substantially L-shaped portions of the planar gate structure 30 according to the first embodiment are arranged side by side in the first direction X. In the planar gate structure 30P according to the second embodiment, first straight line portions 30A and second straight line portions 30B are alternately arranged along the first direction X.
The first linear direction L1 in which each first linear portion 30A extends and the second linear direction L2 in which each second linear portion 30B extends do not coincide with the first direction X and the second direction Y. The first linear direction L1 and the second linear direction L2 are perpendicular to each other. In the example of FIG. 10A, the first linear direction L1 is inclined at 45° with respect to the first direction X, and the second linear direction L2 is perpendicular to the first linear direction L1. Unlike the example of FIG. 10A, the directions in which the multiple first linear portions 30A extend may be different from each other, and the directions in which the multiple second linear portions 30B extend may be different from each other.

プレーナゲート構造30Pは、複数の屈曲部分30Cを有している。複数の屈曲部分30Cは、ソース領域22およびドレイン領域23の間に位置している。複数の屈曲部分30Cは、ソース側壁部37がドレイン領域23側に窪むように屈曲する複数の第1屈曲部分30CAと、ドレイン側壁部38がソース領域22側に窪むように屈曲する1つまたは複数の第2屈曲部分30CBとを有する。 The planar gate structure 30P has multiple bent portions 30C. The multiple bent portions 30C are located between the source region 22 and the drain region 23. The multiple bent portions 30C have multiple first bent portions 30CA in which the source sidewall portion 37 is bent so as to recess toward the drain region 23, and one or more second bent portions 30CB in which the drain sidewall portion 38 is bent so as to recess toward the source region 22.

第1屈曲部分30CAでは、ドレイン側壁部38が外側壁部であり、ソース側壁部37が内側壁部である。第2屈曲部分30CBでは、ソース側壁部37が外側壁部であり、ドレイン側壁部38が内側壁部である。
第1屈曲部分30CAの数は、第2屈曲部分30CBの数よりも多い。図10Aの例では、第1屈曲部分30CAが2つ設けられており、第2屈曲部分30CBが1つ設けられている。
In the first bent portion 30CA, the drain sidewall portion 38 is an outer wall portion, and the source sidewall portion 37 is an inner wall portion. In the second bent portion 30CB, the source sidewall portion 37 is an outer wall portion, and the drain sidewall portion 38 is an inner wall portion.
The number of first bent portions 30CA is greater than the number of second bent portions 30CB. In the example of Fig. 10A, two first bent portions 30CA are provided, and one second bent portion 30CB is provided.

第2実施形態に係るソース領域22には、複数のソースコンタクト電極67が接続されていてもよい。複数のソースコンタクト電極67は、第1方向Xに等間隔を隔てて配置されていてもよい。同様に、第2実施形態に係るドレイン領域23には、複数のドレインコンタクト電極68が接続されていてもよい。複数のドレインコンタクト電極68は、第1方向Xに等間隔を隔てて配置されていてもよい。複数のソースコンタクト電極67は、それぞれ、複数のドレインコンタクト電極68と第2方向Yに対向していてもよい。 A plurality of source contact electrodes 67 may be connected to the source region 22 according to the second embodiment. The plurality of source contact electrodes 67 may be arranged at equal intervals in the first direction X. Similarly, a plurality of drain contact electrodes 68 may be connected to the drain region 23 according to the second embodiment. The plurality of drain contact electrodes 68 may be arranged at equal intervals in the first direction X. The plurality of source contact electrodes 67 may each face the plurality of drain contact electrodes 68 in the second direction Y.

第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30Pの端部には、ゲートコンタクト電極66が接続されている。第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30Pの端部は、トレンチ絶縁構造10上に達している。この実施形態とは異なり、第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30Pの端部が、トレンチ絶縁構造10の外側に位置していてもよい。
第2実施形態に係るメモリ構造40Pは、平面視において、プレーナゲート構造30Pを取り囲む環状である。第2実施形態に係るメモリ構造40Pは、第1実施形態に係るメモリ構造40と同様に、ソース側部分40A、ドレイン側部分40B、および一対の連結部分40Cによって構成されている。
A gate contact electrode 66 is connected to an end of the planar gate structure 30P in the first direction X. The end of the planar gate structure 30P in the first direction X reaches onto the trench isolation structure 10. Unlike this embodiment, the end of the planar gate structure 30P in the first direction X may be located outside the trench isolation structure 10.
The memory structure 40P according to the second embodiment is annular in plan view surrounding the planar gate structure 30P. Like the memory structure 40 according to the first embodiment, the memory structure 40P according to the second embodiment is composed of a source side portion 40A, a drain side portion 40B, and a pair of coupling portions 40C.

図10Bに示すように、プレーナゲート構造30Pのソース側壁部37は、各第1屈曲部分30CAにおいてドレイン領域23側に窪んだ第1ゲート屈曲部100と、各第1屈曲部分30CAにおいて第1ゲート屈曲部100以外の第1ゲート非屈曲部101とを有する。この実施形態では、第1ゲート屈曲部100は、複数(図10Aの例では2つ)設けられている。 As shown in FIG. 10B, the source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30P has a first gate bend portion 100 recessed toward the drain region 23 in each first bend portion 30CA, and a first gate non-bend portion 101 other than the first gate bend portion 100 in each first bend portion 30CA. In this embodiment, multiple first gate bend portions 100 (two in the example of FIG. 10A) are provided.

メモリ構造40Pのソース側部分40Aは、各第1ゲート屈曲部100に沿う第1メモリ屈曲部110と、各第1ゲート非屈曲部101に沿う第1メモリ非屈曲部111とを含む。第1メモリ屈曲部110は、第1ゲート屈曲部100と同数設けられている。
プレーナゲート構造30Pのソース側壁部37は、平面視において第1メモリ屈曲部110を挟んで対向し直線的に延びる第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bと、第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bが交差する頂部37cとを有する。第1ゲート屈曲部100は、頂部37cに設けられている。第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bがメモリ構造40内においてなす角度は、90°以下であることが好ましい。
The source side portion 40A of the memory structure 40P includes a first memory bend 110 along each of the first gate bends 100 and a first memory non-bend portion 111 along each of the first gate non-bend portions 101. The first memory bends 110 are provided in the same number as the first gate bends 100.
The source sidewall 37 of the planar gate structure 30P has a first source side edge 37a and a second source side edge 37b that extend linearly and face each other across the first memory bend 110 in a plan view, and an apex 37c where the first source side edge 37a and the second source side edge 37b intersect. The first gate bend 100 is provided on the apex 37c. The angle that the first source side edge 37a and the second source side edge 37b make in the memory structure 40 is preferably 90° or less.

メモリ構造40Pのソース側部分40Aは、第1ソース側辺37aと平行に延びる第3ソース側辺120と、第2ソース側辺37bと平行に延びる第4ソース側辺121と、第3ソース側辺120および第4ソース側辺121が交差する頂部122とを有する。第1メモリ屈曲部110は、平面視において、ソース側部分40Aの頂部122とソース側壁部37の頂部37cとの間の部分である。 The source side portion 40A of the memory structure 40P has a third source side edge 120 extending parallel to the first source side edge 37a, a fourth source side edge 121 extending parallel to the second source side edge 37b, and an apex 122 where the third source side edge 120 and the fourth source side edge 121 intersect. The first memory bend 110 is the portion between the apex 122 of the source side portion 40A and the apex 37c of the source sidewall portion 37 in a plan view.

ソース側部分40Aの幅W1は、ソース側部分40Aにおけるソース領域22側の端部とソース側壁部37との最短距離である。ソース側部分40Aの幅W1は、第1メモリ屈曲部110と第1メモリ非屈曲部111とで異なる。
第1メモリ屈曲部110におけるソース側部分40Aの幅W1(第1屈曲部幅BW1)は、第1ゲート屈曲部100と、第1メモリ屈曲部110におけるソース領域22側の端部との最短距離である。第1屈曲部幅BW1は、ソース側壁部37の頂部37cと、ソース側部分40Aの頂部122との間の距離である。
The width W1 of the source side portion 40A is the shortest distance between the end of the source side portion 40A on the source region 22 side and the source sidewall portion 37. The width W1 of the source side portion 40A differs between the first memory bent portion 110 and the first memory non-bent portion 111.
The width W1 (first bend width BW1) of the source side portion 40A in the first memory bend 110 is the shortest distance between the first gate bend 100 and the end of the first memory bend 110 on the source region 22 side. The first bend width BW1 is the distance between the top 37c of the source sidewall 37 and the top 122 of the source side portion 40A.

第1メモリ非屈曲部111におけるソース側部分40Aの幅W1(第1非屈曲部幅NW1)は、第1ゲート非屈曲部101と、第1メモリ非屈曲部111におけるソース領域22側の端部との最短距離である。第1屈曲部幅BW1は、第1非屈曲部幅NW1よりも大きい。第1非屈曲部幅NW1は、ソース側壁部37の第1ソース側辺37aとソース側部分40Aの第3ソース側辺120との間の距離、または、ソース側壁部37の第2ソース側辺37bとソース側部分40Aの第4ソース側辺121との間の距離である。 The width W1 (first non-bending portion width NW1) of the source side portion 40A in the first memory non-bending portion 111 is the shortest distance between the first gate non-bending portion 101 and the end of the first memory non-bending portion 111 on the source region 22 side. The first non-bending portion width BW1 is larger than the first non-bending portion width NW1. The first non-bending portion width NW1 is the distance between the first source side edge 37a of the source side wall portion 37 and the third source side edge 120 of the source side portion 40A, or the distance between the second source side edge 37b of the source side wall portion 37 and the fourth source side edge 121 of the source side portion 40A.

ドレイン側部分40Bにおいて第1屈曲部分30CAに隣接する部分の幅W2は、第1非屈曲部幅NW1と概ね等しく、第1屈曲部幅BW1よりも小さい。すなわち、ドレイン側部分40Bには、幅広部が設けられておらず、ソース側部分40Aには、幅広部としての第1メモリ屈曲部110が設けられている。
図10Cに示すように、プレーナゲート構造30Pのドレイン側壁部38は、第2屈曲部分30CBにおいてソース領域22側に窪んだ第2ゲート屈曲部150と、第2屈曲部分30CBにおいて第2ゲート屈曲部150以外の第2ゲート非屈曲部151とを有する。図10Aの例では、第2ゲート屈曲部150の数は1つである。そのため、第1ゲート屈曲部100の数が第2ゲート屈曲部150の数よりも多い。
The width W2 of the drain side portion 40B adjacent to the first bent portion 30CA is approximately equal to the first non-bent portion width NW1 and is smaller than the first bent portion width BW1. That is, the drain side portion 40B does not have a wide portion, and the source side portion 40A has the first memory bent portion 110 as a wide portion.
10C, the drain sidewall 38 of the planar gate structure 30P has a second gate bend 150 recessed toward the source region 22 at the second bend 30CB, and a second gate non-bend 151 other than the second gate bend 150 at the second bend 30CB. In the example of FIG. 10A, the number of second gate bends 150 is one. Therefore, the number of first gate bends 100 is greater than the number of second gate bends 150.

メモリ構造40Pのドレイン側部分40Bは、第2ゲート屈曲部150に沿う第2メモリ屈曲部160と、第2ゲート非屈曲部151に沿う第2メモリ非屈曲部161とを含む。第2メモリ屈曲部160は、第2ゲート屈曲部150と同数設けられている。そのため、第1メモリ屈曲部110の数が第2メモリ屈曲部160の数よりも多い。
プレーナゲート構造30Pのドレイン側壁部38は、平面視において第2メモリ屈曲部160を挟んで対向し直線的に延びる第1ドレイン側辺38aおよび第2ドレイン側辺38bと、第1ドレイン側辺38aおよび第2ドレイン側辺38bが交差する頂部38cとを有する。第2ゲート屈曲部150は、頂部38cに設けられている。第1ドレイン側辺38aおよび第2ドレイン側辺38bがメモリ構造40内において成す角度は、90°以下であることが好ましい。
The drain side portion 40B of the memory structure 40P includes a second memory bend 160 along the second gate bend 150 and a second memory non-bend 161 along the second gate non-bend 151. The second memory bends 160 are provided in the same number as the second gate bends 150. Therefore, the number of the first memory bends 110 is greater than the number of the second memory bends 160.
The drain sidewall 38 of the planar gate structure 30P has a first drain side edge 38a and a second drain side edge 38b that extend linearly and face each other across the second memory bend 160 in a plan view, and an apex 38c where the first drain side edge 38a and the second drain side edge 38b intersect. The second gate bend 150 is provided on the apex 38c. The angle that the first drain side edge 38a and the second drain side edge 38b form in the memory structure 40 is preferably 90° or less.

メモリ構造40Pのドレイン側部分40Bは、平面視において、第1ドレイン側辺38aと平行に延びる第3ドレイン側辺170と、第2ドレイン側辺38bと平行に延びる第4ドレイン側辺171と、第3ドレイン側辺170および第4ドレイン側辺171が交差する頂部172とを有する。第2メモリ屈曲部160は、平面視において、ドレイン側部分40Bの頂部172と第2ゲート屈曲部150との間の部分である。 The drain side portion 40B of the memory structure 40P has, in a plan view, a third drain side edge 170 extending parallel to the first drain side edge 38a, a fourth drain side edge 171 extending parallel to the second drain side edge 38b, and an apex 172 where the third drain side edge 170 and the fourth drain side edge 171 intersect. The second memory bend 160 is, in a plan view, a portion between the apex 172 of the drain side portion 40B and the second gate bend 150.

ドレイン側部分40Bの幅W2は、ドレイン側部分40Bにおけるドレイン領域23側の端部とドレイン側壁部38との最短距離である。第2メモリ屈曲部160におけるドレイン側部分40Bの幅W2(第2屈曲部幅BW2)は、第2ゲート屈曲部150と、第2メモリ屈曲部160におけるドレイン領域23側の端部との最短距離である。第2屈曲部幅BW2は、ドレイン側壁部38の頂部38cと、ドレイン側部分40Bの頂部172との間の距離である。 The width W2 of the drain side portion 40B is the shortest distance between the end of the drain side portion 40B on the drain region 23 side and the drain sidewall portion 38. The width W2 of the drain side portion 40B in the second memory bend 160 (second bend width BW2) is the shortest distance between the second gate bend 150 and the end of the second memory bend 160 on the drain region 23 side. The second bend width BW2 is the distance between the top 38c of the drain sidewall portion 38 and the top 172 of the drain side portion 40B.

第2メモリ非屈曲部161におけるドレイン側部分40Bの幅W2(第2非屈曲部幅NW2)は、第2ゲート非屈曲部151と、第2メモリ非屈曲部161におけるドレイン領域23側の端部との最短距離である。第2非屈曲部幅NW2は、ドレイン側壁部38の第1ドレイン側辺38aとドレイン側部分40Bの第3ドレイン側辺170との間の距離、または、ドレイン側壁部38の第2ソース側辺37bとドレイン側部分40Bの第4ドレイン側辺171との間の距離である。第2屈曲部幅BW2は、第2非屈曲部幅NW2よりも大きい。 The width W2 (second non-bent portion width NW2) of the drain side portion 40B in the second memory non-bent portion 161 is the shortest distance between the second gate non-bent portion 151 and the end of the second memory non-bent portion 161 on the drain region 23 side. The second non-bent portion width NW2 is the distance between the first drain side edge 38a of the drain side wall portion 38 and the third drain side edge 170 of the drain side portion 40B, or the distance between the second source side edge 37b of the drain side wall portion 38 and the fourth drain side edge 171 of the drain side portion 40B. The second bent portion width BW2 is larger than the second non-bent portion width NW2.

ソース側部分40Aにおいて第2屈曲部分30CBに隣接する部分の幅W1は、第2非屈曲部幅NW2と概ね等しく、第2屈曲部幅BW2よりも小さい。すなわち、ドレイン側部分40Bには、幅広部としての第2メモリ屈曲部160が設けられている。
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。第2実施形態によれば、幅広部としての第1メモリ屈曲部110を複数箇所に設けることができる。したがって、メモリ構造40Pに捕獲されるキャリアの量を一層増大させることができる。
The width W1 of the portion of the source side portion 40A adjacent to the second bent portion 30CB is approximately equal to the second non-bent portion width NW2 and is smaller than the second bent portion width BW2. That is, the drain side portion 40B is provided with the second memory bent portion 160 as a wide portion.
According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. According to the second embodiment, the first memory bent portion 110 as the wide portion can be provided at a plurality of positions. Therefore, the amount of carriers captured by the memory structure 40P can be further increased.

<第3実施形態>
図11Aは、本発明の第3実施形態に係る半導体装置1Qの要部の平面図である。図11Bは、図11Aに示すXIIB領域の拡大図である。図11Aおよび図11Bにおいて、前述の図1~図10Cに示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
Third Embodiment
Fig. 11A is a plan view of a main part of a semiconductor device 1Q according to a third embodiment of the present invention. Fig. 11B is an enlarged view of an XIIB region shown in Fig. 11A. In Fig. 11A and Fig. 11B, the same reference numerals as in Fig. 1 and the like are used to designate configurations equivalent to those shown in Fig. 1 to Fig. 10C, and descriptions thereof will be omitted.

第3実施形態に係る半導体装置1Qが第1実施形態に係る半導体装置1と主に異なる点は、第3実施形態に係るプレーナゲート構造30Qが、ソース領域22とドレイン領域23との間で第1方向Xに直線状に延びる直線状部分200と、直線状部分200からソース領域22に向けて突出する先細りの複数(図11Aの例では3つ)の三角状部分201とを有している点である。複数の三角状部分201は、第1方向Xに沿って並んでいる。 The semiconductor device 1Q according to the third embodiment differs from the semiconductor device 1 according to the first embodiment mainly in that the planar gate structure 30Q according to the third embodiment has a linear portion 200 that extends linearly in the first direction X between the source region 22 and the drain region 23, and multiple (three in the example of FIG. 11A) tapered triangular portions 201 that protrude from the linear portion 200 toward the source region 22. The multiple triangular portions 201 are aligned along the first direction X.

第3実施形態に係る半導体装置1Qは、それぞれ、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の断面形状(図2、図4および図5を参照)を有するため、詳しい説明を省略する。第3実施形態に係るプレーナゲート構造30Qおよびメモリ構造40Qは、それぞれ、第1実施形態に係るプレーナゲート構造30およびメモリ構造40と同様の構成を有する。第3実施形態に係る半導体装置1Qは、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の製造方法で製造することができるため、詳しい説明を省略する。 The semiconductor device 1Q according to the third embodiment has a cross-sectional shape similar to that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment (see Figures 2, 4, and 5), and therefore a detailed description thereof will be omitted. The planar gate structure 30Q and memory structure 40Q according to the third embodiment have configurations similar to those of the planar gate structure 30 and memory structure 40 according to the first embodiment, respectively. The semiconductor device 1Q according to the third embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment, and therefore a detailed description thereof will be omitted.

第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30Qの端部は、トレンチ絶縁構造10上に達している。この実施形態とは異なり、第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30Qの端部が、トレンチ絶縁構造10の外側に位置していてもよい。
第3実施形態に係るメモリ構造40Qは、平面視において、プレーナゲート構造30Qを取り囲む環状である。メモリ構造40Qは、第1実施形態に係るメモリ構造40と同様に、ソース側部分40A、ドレイン側部分40B、および一対の連結部分40Cによって構成されている。
An end of the planar gate structure 30Q in the first direction X reaches above the trench isolation structure 10. Unlike this embodiment, the end of the planar gate structure 30Q in the first direction X may be located outside the trench isolation structure 10.
The memory structure 40Q according to the third embodiment has an annular shape surrounding the planar gate structure 30Q in a planar view. Like the memory structure 40 according to the first embodiment, the memory structure 40Q is composed of a source side portion 40A, a drain side portion 40B, and a pair of coupling portions 40C.

プレーナゲート構造30Qのソース側壁部37は、第1方向Xに隣り合う三角状部分201の間のそれぞれにおいて、ドレイン領域23側に向かって窪む先細りの複数(図11Aの例では2つ)の三角状部205を有する。
図11Bに示すように、三角状部205は、ドレイン領域23側に窪んだ第1ゲート屈曲部100と、第1ゲート屈曲部100以外の第1ゲート非屈曲部101とを有する。この実施形態では、第1ゲート屈曲部100は、複数(図11Aの例では2つ)設けられている。
The source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30Q has multiple (two in the example of FIG. 11A ) tapered triangular portions 205 recessed toward the drain region 23 between adjacent triangular portions 201 in the first direction X.
11B, the triangular portion 205 has a first gate bent portion 100 recessed toward the drain region 23, and a first gate non-bent portion 101 other than the first gate bent portion 100. In this embodiment, a plurality of first gate bent portions 100 (two in the example of FIG. 11A) are provided.

メモリ構造40Qのソース側部分40Aは、各第1ゲート屈曲部100に沿う第1メモリ屈曲部110と、各第1ゲート非屈曲部101に沿う第1メモリ非屈曲部111とを含む。第1メモリ屈曲部110は、第1ゲート屈曲部100と同数設けられている。
プレーナゲート構造30Qのソース側壁部37は、平面視において第1メモリ屈曲部110を挟んで対向し直線的に延びる第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bと、第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bが交差する頂部37cとを有する。この実施形態では、頂部37cが、三角状部205におけるドレイン領域23側の頂部を構成しており、第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bが、頂部37cを形成する一対の直線状部を構成している。すなわち、第1ゲート屈曲部100は、三角状部205におけるドレイン領域23側の頂部に設けられている。
The source side portion 40A of the memory structure 40Q includes a first memory bend 110 along each of the first gate bends 100 and a first memory non-bend 111 along each of the first gate non-bends 101. The first memory bends 110 are provided in the same number as the first gate bends 100.
The source sidewall 37 of the planar gate structure 30Q has a first source side edge 37a and a second source side edge 37b that extend linearly and face each other across the first memory bend 110 in a plan view, and an apex 37c where the first source side edge 37a and the second source side edge 37b intersect. In this embodiment, the apex 37c constitutes the apex of the triangular portion 205 on the drain region 23 side, and the first source side edge 37a and the second source side edge 37b constitute a pair of linear portions that form the apex 37c. That is, the first gate bend 100 is provided at the apex of the triangular portion 205 on the drain region 23 side.

メモリ構造40Qのソース側部分40Aは、平面視において、第1ソース側辺37aと平行に延びる第3ソース側辺120と、第2ソース側辺37bと平行に延びる第4ソース側辺121と、第3ソース側辺120および第4ソース側辺121が交差する頂部122とを有する。第1メモリ屈曲部110は、平面視において、ソース側部分40Aの頂部122と第1ゲート屈曲部100との間の部分である。 The source side portion 40A of the memory structure 40Q has, in a plan view, a third source side edge 120 extending parallel to the first source side edge 37a, a fourth source side edge 121 extending parallel to the second source side edge 37b, and an apex 122 where the third source side edge 120 and the fourth source side edge 121 intersect. The first memory bend 110 is, in a plan view, the portion between the apex 122 of the source side portion 40A and the first gate bend 100.

第1メモリ屈曲部110におけるソース側部分40Aの幅W1(第1屈曲部幅BW1)は、第1ゲート屈曲部100と、第1メモリ屈曲部110におけるソース領域22側の端部との最短距離である。第1屈曲部幅BW1は、ソース側壁部37の頂部37cと、ソース側部分40Aの頂部122との間の距離である。
第1メモリ非屈曲部111におけるソース側部分40Aの幅W1(第1非屈曲部幅NW1)は、第1ゲート非屈曲部101と、第1メモリ非屈曲部111における前記ソース領域22側の端部との最短距離である。第1非屈曲部幅NW1は、ソース側壁部37の第1ソース側辺37aとソース側部分40Aの第3ソース側辺120との間の距離、または、ソース側壁部37の第2ソース側辺37bとソース側部分40Aの第4ソース側辺121との間の距離である。第1屈曲部幅BW1は、第1非屈曲部幅NW1よりも大きい。
The width W1 (first bend width BW1) of the source side portion 40A in the first memory bend 110 is the shortest distance between the first gate bend 100 and the end of the first memory bend 110 on the source region 22 side. The first bend width BW1 is the distance between the top 37c of the source sidewall 37 and the top 122 of the source side portion 40A.
The width W1 (first non-bent portion width NW1) of the source side portion 40A in the first memory non-bent portion 111 is the shortest distance between the first gate non-bent portion 101 and the end portion on the source region 22 side in the first memory non-bent portion 111. The first non-bent portion width NW1 is the distance between the first source side edge 37a of the source sidewall portion 37 and the third source side edge 120 of the source side portion 40A, or the distance between the second source side edge 37b of the source sidewall portion 37 and the fourth source side edge 121 of the source side portion 40A. The first bent portion width BW1 is larger than the first non-bent portion width NW1.

プレーナゲート構造30Qのドレイン側壁部38は、第1方向Xに沿う直線状である。そのため、メモリ構造40Qのドレイン側部分40Bも、第1方向Xに沿う直線状に形成されている。ドレイン側部分40Bは、第1方向Xにおける位置にかかわらず、一定の幅W2を有している。
第1屈曲部幅BW1は、第1非屈曲部幅NW1よりも大きい。ドレイン側部分40Bの幅W2は、第1非屈曲部幅NW1と概ね等しく、第1屈曲部幅BW1よりも小さい。すなわち、ソース側部分40Aには、幅広部としての第1メモリ屈曲部110が設けられている。
The drain sidewall portion 38 of the planar gate structure 30Q is linear along the first direction X. Therefore, the drain side portion 40B of the memory structure 40Q is also formed linearly along the first direction X. The drain side portion 40B has a constant width W2 regardless of its position in the first direction X.
The first bent portion width BW1 is larger than the first non-bent portion width NW1. The width W2 of the drain side portion 40B is approximately equal to the first non-bent portion width NW1 and is smaller than the first bent portion width BW1. That is, the source side portion 40A is provided with the first memory bent portion 110 as a wide portion.

第3実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。第3実施形態によれば、幅広部としての第1メモリ屈曲部110を複数箇所に設けることができる。したがって、メモリ構造40Qに捕獲されるキャリアの量を一層増大させることができる。
<第4実施形態>
図12Aは、本発明の第4実施形態に係る半導体装置1Rの要部の平面図である。図12Bは、図12Aに示すXIIB領域の拡大図である。図12Aおよび図12Bにおいて、前述の図1~図11Bに示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
According to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. According to the third embodiment, the first memory bent portion 110 as the wide portion can be provided at a plurality of locations. Therefore, the amount of carriers captured by the memory structure 40Q can be further increased.
Fourth Embodiment
Fig. 12A is a plan view of a main part of a semiconductor device 1R according to a fourth embodiment of the present invention. Fig. 12B is an enlarged view of an XIIB region shown in Fig. 12A. In Fig. 12A and Fig. 12B, the same reference numerals as in Fig. 1 and the like are used for configurations equivalent to those shown in Fig. 1 to Fig. 11B described above, and descriptions thereof will be omitted.

第4実施形態に係る半導体装置1Rが第1実施形態に係る半導体装置1と主に異なる点は、第4実施形態に係るプレーナゲート構造30Rが、ソース領域22とドレイン領域23との間で第1方向Xに直線状に延びる直線状部分200と、直線状部分200からソース領域22に向けて突出する複数(図12Aの例では4つ)の四角状部分202とを有している点である。複数の四角状部分202は、第1方向Xに沿って並んでいる。隣り合う四角状部分202同士の間には間隔が設けられている。 The semiconductor device 1R according to the fourth embodiment is mainly different from the semiconductor device 1 according to the first embodiment in that the planar gate structure 30R according to the fourth embodiment has a linear portion 200 that extends linearly in the first direction X between the source region 22 and the drain region 23, and a plurality of (four in the example of FIG. 12A ) square portions 202 that protrude from the linear portion 200 toward the source region 22. The multiple square portions 202 are aligned along the first direction X. A gap is provided between adjacent square portions 202.

第4実施形態に係る半導体装置1Rは、それぞれ、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の断面形状(図2、図4および図5を参照)を有するため、詳しい説明を省略する。第4実施形態に係るプレーナゲート構造30Rおよびメモリ構造40Rは、それぞれ、第1実施形態に係るプレーナゲート構造30およびメモリ構造40と同様の構成を有する。第4実施形態に係る半導体装置1Rは、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の製造方法で製造することができるため、詳しい説明を省略する。 The semiconductor device 1R according to the fourth embodiment has a cross-sectional shape similar to that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment (see Figures 2, 4, and 5), and therefore a detailed description thereof will be omitted. The planar gate structure 30R and memory structure 40R according to the fourth embodiment have configurations similar to those of the planar gate structure 30 and memory structure 40 according to the first embodiment, respectively. The semiconductor device 1R according to the fourth embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment, and therefore a detailed description thereof will be omitted.

第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30Rの端部は、トレンチ絶縁構造10上に達している。この実施形態とは異なり、第1方向Xにおけるプレーナゲート構造30Rの端部が、トレンチ絶縁構造10の外側に位置していてもよい。
第4実施形態に係るメモリ構造40Rは、平面視において、プレーナゲート構造30Rを取り囲む環状である。メモリ構造40Rは、第1実施形態に係るメモリ構造40と同様に、ソース側部分40A、ドレイン側部分40B、および一対の連結部分40Cによって構成されている。
An end of the planar gate structure 30R in the first direction X reaches the trench isolation structure 10. Unlike this embodiment, an end of the planar gate structure 30R in the first direction X may be located outside the trench isolation structure 10.
The memory structure 40R according to the fourth embodiment is annular in plan view surrounding the planar gate structure 30R. Like the memory structure 40 according to the first embodiment, the memory structure 40R is composed of a source side portion 40A, a drain side portion 40B, and a pair of coupling portions 40C.

プレーナゲート構造30Rのソース側壁部37は、第1方向Xに隣り合う四角状部分202の間において、ドレイン領域23側に向かって窪む複数(図12Aの例では3つ)の四角状部206を有する。
四角状部206の間において、ドレイン領域23側に窪んだ第1ゲート屈曲部100と、第1ゲート屈曲部100以外の第1ゲート非屈曲部101とを有する。この実施形態では、第1ゲート屈曲部100は、複数(図12Aの例では3つ)設けられている。
The source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30R has a plurality of (three in the example of FIG. 12A) square portions 206 recessed toward the drain region 23 between the square portions 202 adjacent in the first direction X.
Between the rectangular portions 206, there are a first gate bent portion 100 recessed toward the drain region 23, and a first gate non-bent portion 101 other than the first gate bent portion 100. In this embodiment, a plurality of first gate bent portions 100 (three in the example of FIG. 12A ) are provided.

図12Bに示すように、メモリ構造40Rのソース側部分40Aは、各第1ゲート屈曲部100に沿う第1メモリ屈曲部110と、各第1ゲート非屈曲部101に沿う第1メモリ非屈曲部111とを含む。第1メモリ屈曲部110は、第1ゲート屈曲部100と同数設けられている。
プレーナゲート構造30Rのソース側壁部37は、平面視において、ドレイン領域23側に向かって第2方向Yに延びる一対の第1ソース側辺37aと、第1ソース側辺37a同士を連結し第1方向Xに延びる第2ソース側辺37bと、各第1ソース側辺37aと第2ソース側辺37bとが交差する頂部37cとを有する。各第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bは、第1メモリ屈曲部110を挟んで対向する。
12B , the source side portion 40A of the memory structure 40R includes a first memory bend 110 along each of the first gate bends 100 and a first memory non-bend 111 along each of the first gate non-bends 101. The first memory bends 110 are provided in the same number as the first gate bends 100.
In a plan view, the source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30R has a pair of first source side edges 37a extending in the second direction Y toward the drain region 23, a second source side edge 37b connecting the first source side edges 37a and extending in the first direction X, and an apex 37c where each of the first source side edges 37a and the second source side edge 37b intersect. The first source side edges 37a and the second source side edges 37b face each other with the first memory bend portion 110 therebetween.

この実施形態では、頂部37cが、四角状部206におけるドレイン領域23側の2つの頂部を構成しており、一対の第1ソース側辺37aと第2ソース側辺37bとが、2つの頂部37cを形成する3つの直線状部を構成している。すなわち、第1ゲート屈曲部100は、四角状部206におけるドレイン領域23側の2つの頂部に設けられている。
メモリ構造40Rのソース側部分40Aは、平面視において、一対の第1ソース側辺37aのそれぞれと平行に延びる一対の第3ソース側辺120と、第2ソース側辺37bと平行に延びる第4ソース側辺121と、各第3ソース側辺120と第4ソース側辺121とが交差する頂部122とを有する。第1メモリ屈曲部110は、平面視において、ソース側部分40Aの頂部122と第1ゲート屈曲部100との間の部分である。
In this embodiment, the apex 37c constitutes two apexes of the rectangular portion 206 on the drain region 23 side, and the pair of the first source side edge 37a and the second source side edge 37b constitute three linear portions that form the two apexes 37c. That is, the first gate bend 100 is provided at the two apexes of the rectangular portion 206 on the drain region 23 side.
The source side portion 40A of the memory structure 40R has, in a plan view, a pair of third source sides 120 extending parallel to each of the pair of first source sides 37a, a fourth source side 121 extending parallel to the second source side 37b, and an apex 122 where each of the third source sides 120 intersects with the fourth source side 121. The first memory bend 110 is a portion between the apex 122 of the source side portion 40A and the first gate bend 100 in a plan view.

第1メモリ屈曲部110におけるソース側部分40Aの幅W1(第1屈曲部幅BW1)は、第1ゲート屈曲部100と、第1メモリ屈曲部110におけるソース領域22側の端部との最短距離である。第1屈曲部幅BW1は、ソース側壁部37の頂部37cと、ソース側部分40Aの頂部122との間の距離である。
第1メモリ非屈曲部111におけるソース側部分40Aの幅W1(第1非屈曲部幅NW1)は、第1ゲート非屈曲部101と、第1メモリ非屈曲部111における前記ソース領域22側の端部との最短距離である。第1非屈曲部幅NW1は、ソース側壁部37の第1ソース側辺37aとソース側部分40Aの第3ソース側辺120との間の距離、または、ソース側壁部37の第2ソース側辺37bとソース側部分40Aの第4ソース側辺121との間の距離である。第1屈曲部幅BW1は、第1非屈曲部幅NW1よりも大きい。
The width W1 (first bend width BW1) of the source side portion 40A in the first memory bend 110 is the shortest distance between the first gate bend 100 and the end of the first memory bend 110 on the source region 22 side. The first bend width BW1 is the distance between the top 37c of the source sidewall 37 and the top 122 of the source side portion 40A.
The width W1 (first non-bent portion width NW1) of the source side portion 40A in the first memory non-bent portion 111 is the shortest distance between the first gate non-bent portion 101 and the end portion on the source region 22 side in the first memory non-bent portion 111. The first non-bent portion width NW1 is the distance between the first source side edge 37a of the source sidewall portion 37 and the third source side edge 120 of the source side portion 40A, or the distance between the second source side edge 37b of the source sidewall portion 37 and the fourth source side edge 121 of the source side portion 40A. The first bent portion width BW1 is larger than the first non-bent portion width NW1.

プレーナゲート構造30Rのドレイン側壁部38は、第1方向Xに沿う直線状である。そのため、メモリ構造40Rのドレイン側部分40Bも、第1方向Xに沿う直線状に形成されている。ドレイン側部分40Bは、第1方向Xにおける位置にかかわらず、一定の幅W2を有している。
第1屈曲部幅BW1は、第1非屈曲部幅NW1よりも大きい。ドレイン側部分40Bの幅W2は、第1非屈曲部幅NW1と概ね等しく、第1屈曲部幅BW1よりも小さい。すなわち、ドレイン側部分40Bには、幅広部が設けられておらず、ソース側部分40Aには、幅広部としての第1メモリ屈曲部110が設けられている。
The drain sidewall portion 38 of the planar gate structure 30R is linear along the first direction X. Therefore, the drain side portion 40B of the memory structure 40R is also formed linearly along the first direction X. The drain side portion 40B has a constant width W2 regardless of its position in the first direction X.
The first bent portion width BW1 is larger than the first non-bent portion width NW1. The width W2 of the drain side portion 40B is approximately equal to the first non-bent portion width NW1 and smaller than the first bent portion width BW1. That is, the drain side portion 40B does not have a wide portion, and the source side portion 40A has the first memory bent portion 110 as a wide portion.

第4実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。第4実施形態によれば、幅広部としての第1メモリ屈曲部110を複数箇所に設けることができる。メモリ構造40Rに捕獲されるキャリアの量を一層増大させることができる。さらに、各四角状部206に第1メモリ屈曲部110を2つずつ設けることができるため、メモリ構造40Rに捕獲されるキャリアの量を一層増大させることができる。 The fourth embodiment provides the same effect as the first embodiment. According to the fourth embodiment, the first memory bend portion 110 as the wide portion can be provided in multiple locations. The amount of carriers captured by the memory structure 40R can be further increased. Furthermore, since two first memory bend portions 110 can be provided in each square portion 206, the amount of carriers captured by the memory structure 40R can be further increased.

<第5実施形態>
図13Aは、本発明の第5実施形態に係る半導体装置1Sの要部の平面図である。図13Bは、図13Aに示すXIIIA領域の拡大図である。図13Aおよび図13Bにおいて、前述の図1~図12Bに示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
Fifth Embodiment
Fig. 13A is a plan view of a main part of a semiconductor device 1S according to a fifth embodiment of the present invention. Fig. 13B is an enlarged view of a region XIIIA shown in Fig. 13A. In Fig. 13A and Fig. 13B, the same reference numerals as in Fig. 1 and the like are used for configurations equivalent to those shown in Fig. 1 to Fig. 12B described above, and descriptions thereof will be omitted.

第5実施形態に係る半導体装置1Sが、第1実施形態に係る半導体装置1と主に異なる点は、第5実施形態に係るプレーナゲート構造30Sが、平面視において、略四角環状に形成されている点である。
第5実施形態に係る半導体装置1Sは、それぞれ、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の断面形状(図2、図4および図5を参照)を有するため、詳しい説明を省略する。第5実施形態に係るプレーナゲート構造30Sおよびメモリ構造40Sは、それぞれ、第1実施形態に係るプレーナゲート構造30およびメモリ構造40と同様の構成を有する。第5実施形態に係る半導体装置1Sは、第1実施形態に係る半導体装置1と同様の製造方法で製造することができるため、詳しい説明を省略する。
The main difference between the semiconductor device 1S of the fifth embodiment and the semiconductor device 1 of the first embodiment is that the planar gate structure 30S of the fifth embodiment is formed in an approximately square ring shape in a planar view.
The semiconductor device 1S according to the fifth embodiment has a cross-sectional shape similar to that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment (see FIGS. 2, 4, and 5), and therefore a detailed description thereof will be omitted. The planar gate structure 30S and memory structure 40S according to the fifth embodiment have configurations similar to those of the planar gate structure 30 and memory structure 40 according to the first embodiment, respectively. The semiconductor device 1S according to the fifth embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment, and therefore a detailed description thereof will be omitted.

プレーナゲート構造30Sは、4つの直線状部250と、直線状部250同士が交わる4つの屈曲部分251とを含む。4つの屈曲部分251は、デバイス領域6内に位置する2つの第1屈曲部分251Aと、デバイス領域6よりも外側に位置する2つの第2屈曲部分251Bとを含む。第2屈曲部分251Bは、トレンチ絶縁構造10上に位置している。2つの第2屈曲部分251Bのうちの一方には、ゲートコンタクト電極66が接続されている。 The planar gate structure 30S includes four straight portions 250 and four bent portions 251 where the straight portions 250 intersect with each other. The four bent portions 251 include two first bent portions 251A located within the device region 6 and two second bent portions 251B located outside the device region 6. The second bent portions 251B are located on the trench insulation structure 10. A gate contact electrode 66 is connected to one of the two second bent portions 251B.

第5実施形態に係る半導体装置1Sでは、ソース領域22がプレーナゲート構造30Sの内側に位置しており、ドレイン領域23がプレーナゲート構造30Sの両外側に位置している。
プレーナゲート構造30Sは、デバイス領域6内に位置する一対のソース側壁部37および一対のドレイン側壁部38を有する。一対のソース側壁部37は、第2方向Yの両側からソース領域22に対向し、一対のドレイン側壁部38は、一対のドレイン領域23にそれぞれ対向する。
In the semiconductor device 1S according to the fifth embodiment, the source region 22 is located inside the planar gate structure 30S, and the drain region 23 is located on both outsides of the planar gate structure 30S.
The planar gate structure 30S has a pair of source sidewalls 37 and a pair of drain sidewalls 38 located in the device region 6. The pair of source sidewalls 37 face the source region 22 from both sides in the second direction Y, and the pair of drain sidewalls 38 face the pair of drain regions 23, respectively.

第5実施形態に係る半導体装置1Sに備えられたメモリ構造40Sは、プレーナゲート構造30Sの内側壁部に隣接配置された略四角環状の内側メモリ構造260と、プレーナゲート構造30Sの外側壁部に隣接配置された略四角環状の外側メモリ構造261とを含む。
内側メモリ構造260は、デバイス領域6内でソース領域22とプレーナゲート構造30Sとの間に位置する一対のソース側部分260Aと、ソース側部分260A同士を連結する一対の連結部分260Bとを含む。各ソース側部分260Aは、ソース領域22とプレーナゲート構造30Sとの間に位置している。
The memory structure 40S provided in the semiconductor device 1S of the fifth embodiment includes an inner memory structure 260 having an approximately square ring shape arranged adjacent to the inner wall portion of the planar gate structure 30S, and an outer memory structure 261 having an approximately square ring shape arranged adjacent to the outer wall portion of the planar gate structure 30S.
The inner memory structure 260 includes a pair of source side portions 260A located between the source region 22 and the planar gate structure 30S in the device region 6, and a pair of connecting portions 260B connecting the source side portions 260A to each other. Each source side portion 260A is located between the source region 22 and the planar gate structure 30S.

外側メモリ構造261は、デバイス領域6内に位置する一対のドレイン側部分261Aと、ドレイン側部分261A同士を連結する一対の連結部分261Bとを含む。各ドレイン側部分261Aは、プレーナゲート構造30Sと対応するドレイン領域23との間に位置している。
図13Bに示すように、プレーナゲート構造30Sのソース側壁部37は、各第1屈曲部分251Aにおいて、ドレイン領域23側に窪んだ第1ゲート屈曲部100と第1ゲート屈曲部100以外の第1ゲート非屈曲部101とを有する。ソース側部分260Aは、対応する第1ゲート屈曲部100に沿う第1メモリ屈曲部110と、対応する第1ゲート非屈曲部101に沿う第1メモリ非屈曲部111とを含む。
The outer memory structure 261 includes a pair of drain side portions 261A located in the device region 6 and a pair of connecting portions 261B connecting the drain side portions 261A to each other. Each drain side portion 261A is located between the planar gate structure 30S and the corresponding drain region 23.
13B , the source sidewall 37 of the planar gate structure 30S has, at each first bent portion 251A, a first gate bent portion 100 recessed toward the drain region 23 and a first gate non-bent portion 101 other than the first gate bent portion 100. The source side portion 260A includes a first memory bent portion 110 aligned with the corresponding first gate bent portion 100 and a first memory non-bent portion 111 aligned with the corresponding first gate non-bent portion 101.

プレーナゲート構造30の各ソース側壁部37は、平面視において第1メモリ屈曲部110を挟んで対向し直線的に延びる第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bと、第1ソース側辺37aおよび第2ソース側辺37bが交差する頂部37cとを有する。
内側メモリ構造260の各ソース側部分260Aは、平面視において第1ソース側辺37aと平行に延びる第3ソース側辺120と、平面視において第2ソース側辺37bと平行に延びる第4ソース側辺121と、第3ソース側辺120および第4ソース側辺121が交差する頂部122とを有する。第1メモリ屈曲部110は、平面視において、ソース側部分260Aの頂部37cと第1ゲート屈曲部100との間の部分である。
Each source sidewall portion 37 of the planar gate structure 30 has a first source side edge 37a and a second source side edge 37b that extend linearly and face each other across the first memory bend portion 110 in a planar view, and an apex 37c where the first source side edge 37a and the second source side edge 37b intersect.
Each source side portion 260A of the inner memory structure 260 has a third source side edge 120 extending parallel to the first source side edge 37a in a plan view, a fourth source side edge 121 extending parallel to the second source side edge 37b in a plan view, and an apex 122 where the third source side edge 120 and the fourth source side edge 121 intersect. The first memory bend 110 is a portion between the apex 37c of the source side portion 260A and the first gate bend 100 in a plan view.

各ソース側部分260Aの幅W1は、ソース側部分260Aにおけるソース領域22側の端部とソース側壁部37との最短距離である。
第1メモリ屈曲部110におけるソース側部分260Aの幅W1(第1屈曲部幅BW1)は、第1ゲート屈曲部100と、第1メモリ屈曲部110におけるソース領域22側の端部との最短距離である。第1屈曲部幅BW1は、ソース側壁部37の頂部37cと、ソース側部分260Aの頂部122との間の距離である。
The width W1 of each source side portion 260A is the shortest distance between the end of the source side portion 260A on the source region 22 side and the source sidewall portion 37.
The width W1 (first bend width BW1) of the source side portion 260A in the first memory bend 110 is the shortest distance between the first gate bend 100 and the end of the first memory bend 110 on the source region 22 side. The first bend width BW1 is the distance between the top 37c of the source sidewall 37 and the top 122 of the source side portion 260A.

第1メモリ非屈曲部111におけるソース側部分260Aの幅W1(第1非屈曲部幅NW1)は、第1ゲート非屈曲部101と、第1メモリ非屈曲部111におけるソース領域22側の端部との最短距離である。第1非屈曲部幅NW1は、ソース側壁部37の第1ソース側辺37aとソース側部分40Aの第3ソース側辺120との間の距離、または、ソース側壁部37の第2ソース側辺37bとソース側部分40Aの第4ソース側辺121との間の距離である。 The width W1 (first non-bending portion width NW1) of the source side portion 260A in the first memory non-bending portion 111 is the shortest distance between the first gate non-bending portion 101 and the end of the first memory non-bending portion 111 on the source region 22 side. The first non-bending portion width NW1 is the distance between the first source side edge 37a of the source side wall portion 37 and the third source side edge 120 of the source side portion 40A, or the distance between the second source side edge 37b of the source side wall portion 37 and the fourth source side edge 121 of the source side portion 40A.

第1屈曲部幅BW1は、第1非屈曲部幅NW1よりも大きい。ドレイン側部分261Aの幅W2は、第1非屈曲部幅NW1と概ね等しく、第1屈曲部幅BW1よりも小さい。すなわち、ドレイン側部分261Aには、幅広部が設けられておらず、ソース側部分260Aには、幅広部としての第1メモリ屈曲部110が設けられている。
第5実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。第5実施形態によれば、幅広部としての第1メモリ屈曲部110を複数箇所に設けることができる。したがって、メモリ構造40Sに捕獲されるキャリアの量を一層増大させることができる。
The first bent portion width BW1 is larger than the first non-bent portion width NW1. The width W2 of the drain side portion 261A is approximately equal to the first non-bent portion width NW1 and is smaller than the first bent portion width BW1. That is, the drain side portion 261A does not have a wide portion, and the source side portion 260A has the first memory bent portion 110 as a wide portion.
According to the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. According to the fifth embodiment, the first memory bent portion 110 as the wide portion can be provided at a plurality of locations. Therefore, the amount of carriers captured by the memory structure 40S can be further increased.

この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに他の形態で実施することができる。
たとえば、上述の第2実施形態では、第1屈曲部分30CAの数が多いほどキャリアの捕獲量を増大させることができるため、第1屈曲部分30CAは第2屈曲部分30CBよりも多く設けられている。しかしながら、第2屈曲部分30CBの数が第1屈曲部分30CAの数よりも多い構成であっても、第1屈曲部分30CAが少なくとも1つ設けられていれば、メモリ構造40Pに捕獲されるキャリアの量を増大させることができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in other forms.
For example, in the second embodiment described above, the more the number of first bent portions 30CA, the more the amount of carriers captured, so the more the first bent portions 30CA are provided than the second bent portions 30CB. However, even in a configuration in which the number of second bent portions 30CB is greater than the number of first bent portions 30CA, the amount of carriers captured by the memory structure 40P can be increased as long as at least one first bent portion 30CA is provided.

上述の各実施形態では、p型のウェル領域21、n型のソース領域22およびn型のドレイン領域23を含むn型(第1極性型)のMOSFETが形成されている。しかしながら、上述の実施形態とは異なり、n型のウェル領域21、p型のソース領域22およびp型のドレイン領域23を含むp型(第2極性型)のMOSFETが形成されてもよい。
メモリ構造40,40P,40Q,40R,40Sの断面構造は、必ずしも、図2、図4および図5に示すものに限られない。すなわち、絶縁膜41、電荷蓄積膜42、および絶縁スペーサ43が設けられている必要はなく、電荷を蓄積できるように構成されていればよい。
In each of the above-described embodiments, an n-type (first polarity type) MOSFET is formed, which includes a p-type well region 21, an n-type source region 22, and an n-type drain region 23. However, unlike the above-described embodiments, a p-type (second polarity type) MOSFET may be formed, which includes an n-type well region 21, a p-type source region 22, and a p-type drain region 23.
The cross-sectional structures of the memory structures 40, 40P, 40Q, 40R, and 40S are not necessarily limited to those shown in Figures 2, 4, and 5. That is, the insulating film 41, the charge storage film 42, and the insulating spacer 43 do not need to be provided, and it is sufficient that the memory structures are configured to be able to store charges.

その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。 Various other modifications may be made within the scope of the claims.

1 :半導体装置
1P :半導体装置
1Q :半導体装置
1R :半導体装置
1S :半導体装置
2 :半導体層
3 :第1主面
21 :ウェル領域
22 :ソース領域
23 :ドレイン領域
24 :チャネル領域
30 :プレーナゲート構造
30P :プレーナゲート構造
30Q :プレーナゲート構造
30R :プレーナゲート構造
30S :プレーナゲート構造
31 :ゲート絶縁膜
32 :ゲート電極
33 :窪み
37 :ソース側壁部
37a :第1ソース側辺
37b :第2ソース側辺
37c :頂部
38 :ドレイン側壁部
38a :第1ドレイン側辺
38b :第2ドレイン側辺
38c :頂部
40 :メモリ構造
41 :絶縁膜
42 :電荷蓄積膜
67 :ソースコンタクト電極
68 :ドレインコンタクト電極
100 :第1ゲート屈曲部
101 :第1ゲート非屈曲部
110 :第1メモリ屈曲部
111 :第1メモリ非屈曲部
150 :第2ゲート屈曲部
151 :第2ゲート非屈曲部
160 :第2メモリ屈曲部
161 :第2メモリ非屈曲部
205 :三角状部
206 :四角状部
BW1 :第1屈曲部幅
BW2 :第2屈曲部幅
NW1 :第1非屈曲部幅
NW2 :第2非屈曲部幅
T1 :厚さ
T2 :厚さ
1: Semiconductor device 1P: Semiconductor device 1Q: Semiconductor device 1R: Semiconductor device 1S: Semiconductor device 2: Semiconductor layer 3: First main surface 21: Well region 22: Source region 23: Drain region 24: Channel region 30: Planar gate structure 30P: Planar gate structure 30Q: Planar gate structure 30R: Planar gate structure 30S: Planar gate structure 31: Gate insulating film 32: Gate electrode 33: Recess 37: Source side wall portion 37a: First source side edge 37b: Second source side edge 37c: Top portion 38: Drain side wall portion 38a: First drain side edge 38b: Second drain side edge 38c: Top portion 40: Memory structure 41: Insulating film 42: Charge storage film 67: Source contact electrode 68: Drain contact electrode 100: First gate bend portion 101 : First gate non-bending portion 110 : First memory non-bending portion 111 : First memory non-bending portion 150 : Second gate non-bending portion 151 : Second gate non-bending portion 160 : Second memory non-bending portion 161 : Second memory non-bending portion 205 : Triangular portion 206 : Square portion BW1 : First bent portion width BW2 : Second bent portion width NW1 : First non-bending portion width NW2 : Second non-bending portion width T1 : Thickness T2 : Thickness

Claims (17)

主面を有する半導体層と、
互いに間隔を空けての前記半導体層の前記主面の表面部に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に配置されたプレーナゲート構造であって、平面視において前記ソース領域に対向するソース側壁部、および、平面視において前記ドレイン領域に対向するドレイン側壁部を有し、前記ソース側壁部が、前記ドレイン領域側に窪んだ第1ゲート屈曲部、および、前記第1ゲート屈曲部以外の第1ゲート非屈曲部を有し、かつ前記ドレイン側壁部が、前記ドレイン領域側に窪んだドレイン側ゲート屈曲部、および、前記ドレイン側ゲート屈曲部以外のドレイン側ゲート非屈曲部を有するプレーナゲート構造と、
記第1ゲート屈曲部に沿う第1メモリ屈曲部、および、前記第1ゲート非屈曲部に沿う第1メモリ非屈曲部を有し、前記ソース側壁部に隣接配置されたソース側部分、ならびに、前記ドレイン側ゲート屈曲部に沿うドレイン側屈曲部、および、前記ドレイン側ゲート非屈曲部に沿うドレイン側非屈曲部を有し、前記ドレイン側壁部に隣接配置されたドレイン側部分を有するメモリ構造とを含み、
前記ソース側部分の前記第1メモリ非屈曲部の第1幅が、前記ドレイン側部分の前記ドレイン側非屈曲部の第2幅と同じであり、
前記ソース側部分の前記第1メモリ屈曲部の第3幅が、前記ドレイン側部分の前記ドレイン側屈曲部の第4幅よりも大きい、半導体装置。
a semiconductor layer having a primary surface;
a source region and a drain region formed in a surface portion of the main surface of the semiconductor layer and spaced apart from each other;
a planar gate structure disposed between the source region and the drain region, the planar gate structure having a source sidewall portion facing the source region in a planar view and a drain sidewall portion facing the drain region in a planar view, the source sidewall portion having a first gate bent portion recessed toward the drain region and a first gate non-bent portion other than the first gate bent portion, and the drain sidewall portion having a drain side gate bent portion recessed toward the drain region and a drain side non-bent portion other than the drain side gate bent portion;
a memory structure having a source side portion adjacent to the source sidewall portion , the memory structure having a first memory bend along the first gate bend and a first memory non-bend along the first gate non-bend, and a drain side portion adjacent to the drain sidewall portion, the memory structure having a drain side bend along the drain side gate bend and a drain side non-bend along the drain side gate non-bend ,
a first width of the first memory non-bending portion of the source side portion is the same as a second width of the drain side non-bending portion of the drain side portion;
a third width of the first memory bend at the source side portion is greater than a fourth width of the drain side bend at the drain side portion .
第3幅が、前記第1幅よりも大きい、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the third width is greater than the first width . 前記第3幅は、前記第1ゲート屈曲部と、前記第1メモリ屈曲部における前記ソース領域側の端部との最短距離であり、
前記第1幅は、前記第1ゲート非屈曲部と、前記第1メモリ非屈曲部における前記ソース領域側の端部との最短距離であり、
前記第2幅は、前記ドレイン側ゲート非屈曲部と、前記ドレイン側非屈曲部における前記ドレイン領域側の端部との最短距離であり、
前記第4幅は、前記ドレイン側ゲート屈曲部と、前記ドレイン側屈曲部における前記ドレイン領域側の端部との最短距離である、請求項1または2に記載の半導体装置。
the third width is a shortest distance between the first gate bent portion and an end of the first memory bent portion on the source region side;
the first width is a shortest distance between the first gate non-bending portion and an end of the first memory non-bending portion on the source region side,
the second width is a shortest distance between the drain-side gate non-bent portion and an end portion of the drain-side non-bent portion on the drain region side,
3. The semiconductor device according to claim 1 , wherein the fourth width is a shortest distance between the drain side gate bent portion and an end of the drain side bent portion on the drain region side .
前記ソース側壁部が、平面視において、前記第1メモリ屈曲部を挟んで対向し直線的に延びる第1ソース側辺および第2ソース側辺を有し、
前記第1ゲート屈曲部が、前記第1ソース側辺および前記第2ソース側辺が交差する頂部に設けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の半導体装置。
the source sidewall portion has a first source side edge and a second source side edge which face each other across the first memory bent portion in a plan view and extend linearly;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first gate bent portion is provided at an apex where the first source side and the second source side intersect.
主面を有する半導体層と、
互いに間隔を空けての前記半導体層の前記主面の表面部に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に配置されたプレーナゲート構造であって、平面視において前記ソース領域に対向するソース側壁部、および、平面視において前記ドレイン領域に対向するドレイン側壁部を有し、前記ソース側壁部が、前記ドレイン領域側に窪んだ第1ゲート屈曲部を有するプレーナゲート構造と、
前記ソース側壁部および前記ドレイン側壁部に隣接配置されたメモリ構造であって、前記第1ゲート屈曲部に沿う第1メモリ屈曲部を有するメモリ構造とを含み、
前記ソース側壁部が、平面視において前記ドレイン領域側に向かって窪む先細りの三角状部を有し、
前記第1ゲート屈曲部が、前記三角状部における前記ドレイン領域側の頂部に設けられている、半導体装置。
a semiconductor layer having a primary surface;
a source region and a drain region formed in a surface portion of the main surface of the semiconductor layer and spaced apart from each other;
a planar gate structure disposed between the source region and the drain region, the planar gate structure having a source sidewall portion facing the source region in a plan view and a drain sidewall portion facing the drain region in a plan view, the source sidewall portion having a first gate bent portion recessed toward the drain region;
a memory structure disposed adjacent the source sidewall and the drain sidewall, the memory structure having a first memory bend along the first gate bend;
the source sidewall portion has a tapered triangular portion recessed toward the drain region in a plan view,
The first gate bent portion is provided at an apex of the triangular portion on the drain region side .
主面を有する半導体層と、
互いに間隔を空けての前記半導体層の前記主面の表面部に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に配置されたプレーナゲート構造であって、平面視において前記ソース領域に対向するソース側壁部、および、平面視において前記ドレイン領域に対向するドレイン側壁部を有し、前記ソース側壁部が、前記ドレイン領域側に窪んだ第1ゲート屈曲部を有するプレーナゲート構造と、
前記ソース側壁部および前記ドレイン側壁部に隣接配置されたメモリ構造であって、前記第1ゲート屈曲部に沿う第1メモリ屈曲部を有するメモリ構造とを含み、
前記ソース側壁部が、平面視において前記ドレイン領域側に向かって窪む四角状部を有し、
前記第1ゲート屈曲部が、前記四角状部における前記ドレイン領域側の頂部に設けられている、半導体装置。
a semiconductor layer having a primary surface;
a source region and a drain region formed in a surface portion of the main surface of the semiconductor layer and spaced apart from each other;
a planar gate structure disposed between the source region and the drain region, the planar gate structure having a source sidewall portion facing the source region in a plan view and a drain sidewall portion facing the drain region in a plan view, the source sidewall portion having a first gate bent portion recessed toward the drain region;
a memory structure disposed adjacent the source sidewall and the drain sidewall, the memory structure having a first memory bend along the first gate bend;
the source sidewall portion has a rectangular portion recessed toward the drain region in a plan view,
The first gate bent portion is provided at an apex of the rectangular portion on the drain region side .
前記ソース領域に電気的に接続されたソースコンタクト電極と、
前記ドレイン領域に電気的に接続されたドレインコンタクト電極とをさらに含み、
前記第1ゲート屈曲部が、前記ソースコンタクト電極および前記ドレインコンタクト電
極の間に位置する、請求項1~6のいずれか一項に記載の半導体装置。
a source contact electrode electrically connected to the source region;
a drain contact electrode electrically connected to the drain region;
The semiconductor device of any one of claims 1 to 6, wherein the first gate bend is located between the source contact electrode and the drain contact electrode.
主面を有する半導体層と、
互いに間隔を空けての前記半導体層の前記主面の表面部に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の間に配置されたプレーナゲート構造であって、平面視において前記ソース領域に対向するソース側壁部、および、平面視において前記ドレイン領域に対向するドレイン側壁部を有し、前記ソース側壁部が、前記ドレイン領域側に窪んだ第1ゲート屈曲部を有するプレーナゲート構造と、
前記ソース側壁部および前記ドレイン側壁部に隣接配置されたメモリ構造であって、前記第1ゲート屈曲部に沿う第1メモリ屈曲部を有するメモリ構造とを含み、
前記ドレイン側壁部が、前記ソース領域側に窪む第2ゲート屈曲部を有し、
前記メモリ構造が、前記第2ゲート屈曲部に沿う第2メモリ屈曲部を有し、
前記第1ゲート屈曲部の数が前記第2ゲート屈曲部の数よりも多い、半導体装置。
a semiconductor layer having a primary surface;
a source region and a drain region formed in a surface portion of the main surface of the semiconductor layer and spaced apart from each other;
a planar gate structure disposed between the source region and the drain region, the planar gate structure having a source sidewall portion facing the source region in a plan view and a drain sidewall portion facing the drain region in a plan view, the source sidewall portion having a first gate bent portion recessed toward the drain region;
a memory structure disposed adjacent said source sidewall and said drain sidewall, said memory structure having a first memory bend along said first gate bend;
the drain sidewall portion has a second gate bent portion recessed toward the source region;
the memory structure having a second memory bend along the second gate bend;
A semiconductor device, wherein the number of the first gate bends is greater than the number of the second gate bends.
前記ドレイン側壁部が、前記第2ゲート屈曲部以外の第2ゲート非屈曲部をさらに有し、
前記メモリ構造が、前記第2ゲート非屈曲部に沿う第2メモリ非屈曲部をさらに有し、
前記第2メモリ屈曲部における前記メモリ構造の幅が、前記第2メモリ非屈曲部におけ
る前記メモリ構造の幅よりも大きい、請求項8に記載の半導体装置。
the drain sidewall portion further includes a second gate non-bent portion other than the second gate bent portion,
the memory structure further comprising a second memory non-bend portion along the second gate non-bend portion;
The semiconductor device according to claim 8 , wherein a width of said memory structure in said second memory bent portion is greater than a width of said memory structure in said second memory non-bent portion.
前記第2メモリ屈曲部における前記メモリ構造の幅は、前記第2ゲート屈曲部と、前記第2メモリ屈曲部における前記第2ゲート屈曲部とは反対側の端部との最短距離であり、
前記第2メモリ非屈曲部における前記メモリ構造の幅は、前記第2ゲート非屈曲部と、
前記第2メモリ非屈曲部における前記第2ゲート非屈曲部とは反対側の端部との最短距離である、請求項9に記載の半導体装置。
a width of the memory structure at the second memory bend is a shortest distance between the second gate bend and an end of the second memory bend opposite the second gate bend;
The width of the memory structure at the second memory non-bending portion is the second gate non-bending portion and
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the distance is the shortest distance between an end of said second memory non-bent portion on a side opposite to said second gate non-bent portion.
前記ドレイン側壁部が、平面視において、前記第2メモリ屈曲部を挟んで対向し直線的に延びる第1ドレイン側辺および第2ドレイン側辺を有し、
前記第2ゲート屈曲部が、前記第1ドレイン側辺および前記第2ドレイン側辺が交差する頂部である、請求項8~10のいずれか一項に記載の半導体装置。
the drain sidewall portion has a first drain side edge and a second drain side edge which face each other across the second memory bend portion in a plan view and extend linearly;
11. The semiconductor device according to claim 8, wherein the second gate bent portion is an apex where the first drain side and the second drain side intersect.
前記半導体層の前記主面の表面部に形成された第1導電型のウェル領域をさらに含み、
前記ソース領域および前記ドレイン領域が、前記ウェル領域の表面部に形成された第2導電型の不純物領域であり、
前記プレーナゲート構造が、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の第1導電型のチャネル領域に対向し、
前記メモリ構造が、前記チャネル領域上に形成された絶縁膜、および、前記絶縁膜を挟んで前記チャネル領域に対向する電荷蓄積膜を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の半導体装置。
a first conductivity type well region formed in a surface portion of the main surface of the semiconductor layer,
the source region and the drain region are impurity regions of a second conductivity type formed in a surface portion of the well region,
the planar gate structure faces a channel region of a first conductivity type between the source region and the drain region;
12. The semiconductor device according to claim 1, wherein the memory structure includes an insulating film formed on the channel region, and a charge storage film facing the channel region with the insulating film interposed therebetween.
前記プレーナゲート構造が、前記半導体層の前記主面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含む、請求項12に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 12, wherein the planar gate structure includes a gate insulating film formed on the main surface of the semiconductor layer and a gate electrode formed on the gate insulating film. 前記絶縁膜の厚みが、前記ゲート絶縁膜の厚みよりも小さい、請求項13に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 13, wherein the thickness of the insulating film is smaller than the thickness of the gate insulating film. 前記ゲート絶縁膜の側方には、前記半導体層の前記主面を窪ませる窪みが設けられており、
前記絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜に隣接するように前記窪み内において前記半導体層の前記主面上に形成されている、請求項13または14に記載の半導体装置。
a recess for recessing the main surface of the semiconductor layer is provided on a side of the gate insulating film;
15. The semiconductor device according to claim 13, wherein the insulating film is formed on the main surface of the semiconductor layer in the recess so as to be adjacent to the gate insulating film.
前記電荷蓄積膜が、前記絶縁膜とは異なる絶縁体である、請求項12~15のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 12 to 15, wherein the charge storage film is an insulator different from the insulating film. 前記電荷蓄積膜がSiNからなり、前記絶縁膜がSiOからなる、請求項16に記載の半導体装置。 17. The semiconductor device according to claim 16, wherein the charge storage film is made of SiN and the insulating film is made of SiO2 .
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