JP2009238871A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不揮発性半導体記憶装置1において、シリコン基板上に絶縁膜と導電膜13とを交互に積層させて積層体14を形成し、この積層体14に、積層方向に延びる複数の貫通ホールをマトリクス状に形成する。また、積層体14の上方には、ビット線BLと共に、シャント配線SLを設ける。そして、これらの複数の貫通ホールのうち、シャント配線SLの直下域に一列に配列された貫通ホールの内部には導電体ピラー16を埋設し、残りの貫通ホールの内部には半導体ピラー17を埋設する。導電体ピラー16は、金属又は低抵抗のシリコンによって形成し、その上端部をシャント配線SLに接続し、下端部をシリコン基板の上層部分に形成されたセルソースCSに接続する。
【選択図】図1
Description
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する斜視図であり、
図2は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図であり、
図3は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する断面図であり、
図4は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の1本のメモリストリングを例示する斜視図であり、
図5は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の1つのメモリセルを例示する断面図である。
先ず、シリコン基板11の上層部分の矩形領域に不純物を導入し、セルソースCSを形成する。次に、シリコン基板11上にそれぞれ1層の絶縁膜12及び電極膜13を形成する。そして、これらの電極膜13及び絶縁膜12に貫通ホールを形成する。このとき、例えば、後の工程で導電体ピラー16が形成される予定の領域と、半導体ピラー17が形成される予定の領域とに、同時にマトリクス状に貫通ホールを形成する。次に、この貫通ホールの内面上にゲート絶縁膜を形成し、貫通ホール内に半導体材料、例えば、ドナーがドープされたN型の多結晶シリコン又は非晶質シリコンを埋め込む。これにより、下側選択ゲートLSGと、貫通ホール15の下部及び半導体ピラー17の下部が形成される。
上述の貫通ホール15を形成する各段階において、導電体ピラー16を形成する予定の領域を覆い、半導体ピラー17を形成する予定の領域を露出させるようにレジスト膜(図示せず)を形成し、このレジスト膜をマスクとしてエッチングを行い、半導体ピラー17が埋設される予定の貫通ホール15のみを先に形成する。そして、この貫通ホール15内に半導体材料を埋設し、半導体ピラー17を形成する。次に、積層体14を形成した後、導電体16が埋設される予定の領域に貫通ホール15を形成し、導電材料を埋め込み、導電体ピラー16を形成する。以後、同様に、ビア19、20及びコンタクト21を形成し、ビット配線BL、シャント配線SL、上側選択ゲート配線USL、ワード配線WLL及びセルソース配線CSLを形成する。
図1に示すように、装置1においては、ビット線BLを選択することにより、メモリセルのX座標を選び、上側選択ゲートUSGを選択することにより、メモリセルのY座標を選び、ワード線WLを選択することにより、メモリセルのZ座標を選ぶ。これにより、装置1内から1つのメモリセルを選択し、このメモリセルに対して電荷を注入又は引き出すことにより、データを記憶又は消去する。また、このメモリセルを通過するように、ビット線BLとセルソースCSとの間にセンス電流を流すことにより、記憶されたデータを読み出す。
図6は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図であり、
図7は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する断面図である。
図8は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図である。
図8に示すように、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置3においては、シャント配線SLが積層体14ごとに分断されている。また、上部配線Mは、積層体14ごとに設けられている。従って、装置3においては、積層体14と同数の上部配線Mが設けられている。更に、セルソースCSも、Y方向に沿って積層体14ごとに複数の部分に分断されている。セルソースCSの複数の部分は、Y方向に沿って配列されており、電気的に相互に分離されている。そして、各積層体14において、上部配線Mは、シャント配線SL及び導電体ピラー16を介して、セルソースCSの各部分に接続されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第2の実施形態と同様である。
図9は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する断面図である。
図9に示すように、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置4においては、前述の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置1(図3参照)と比較して、導電体ピラー16がセルソースCSではなく下側選択ゲートLSGに接続されている点が異なっている。なお、導電体ピラー16は、上側選択ゲートUSG、ワード線WL及びセルソースCSには接続されていない。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
図10は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する断面図である。
図10に示すように、本実施形態は、前述の第4の実施形態に前述の第2の実施形態を組み合わせた例である。すなわち、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置5においては、シャント配線SLは導電体ピラー16を介して下側選択ゲートLSGに接続されており、シャント配線SLと下側選択ゲート配線LSLとの間に、上部配線Mが接続されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第4の実施形態と同様である。
図11は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図であり、
図12は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する断面図である。
図13は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する断面図である。
図13に示すように、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置7においては、前述の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置1(図3参照)と比較して、導電体ピラー16がセルソースCSではなくワード線WLの1つに接続されている点が異なっている。なお、導電体ピラー16は、上側選択ゲートUSG、他のワード線WL、下側選択ゲートLSG及びセルソースCSには接続されていない。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
図14は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する断面図である。
図14に示すように、本実施形態は、前述の第7の実施形態に前述の第2の実施形態を組み合わせた例である。すなわち、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置8においては、シャント配線SLは導電体ピラー16を介して1つのワード線WLに接続されており、シャント配線SLとこのワード線WLに接続されたワード配線WLLとの間に、上部配線Mが接続されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第7の実施形態と同様である。
Claims (5)
- 基板と、
前記基板の上層部分に形成された半導体領域と、
前記基板上に交互に積層され、積層方向に延びる複数の貫通ホールが前記積層方向から見てマトリクス状に形成されたそれぞれ複数の絶縁膜及び電極膜と、
前記複数の貫通ホールのうちの一部であって第1の方向に配列された貫通ホールの内部に埋設された導電体ピラーと、
残りの前記貫通ホールの内部に埋設され前記半導体領域に接続された半導体ピラーと、
前記それぞれ複数の絶縁膜及び電極膜よりも上層に設けられ、前記導電体ピラーに接続されたシャント配線と、
前記それぞれ複数の絶縁膜及び電極膜よりも上層に設けられ、前記半導体ピラーに接続されたビット配線と、
少なくとも前記半導体ピラーと一部の前記電極膜との間に設けられた電荷蓄積層と、
を備え、
前記導電体ピラーの抵抗率は、前記半導体ピラーの抵抗率よりも低いことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記シャント配線及び前記ビット配線よりも上方に設けられ、前記第1の方向に交差する第2の方向に延び、前記シャント配線に接続された上部配線をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記導電体ピラーは前記半導体領域に接続されており、前記電極膜には接続されていないことを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記導電体ピラーは1つの前記電極膜に接続されており、他の前記電極膜及び前記半導体領域には接続されていないことを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記導電体ピラーは前記半導体領域に接続されており、前記電極膜には接続されておらず、
前記半導体領域は、前記第1の方向に沿って配列され相互に分離された複数の部分に分断されており、
前記シャント配線及び前記上部配線は前記部分ごとに設けられている
ことを特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
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