JPH02308571A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH02308571A
JPH02308571A JP1128715A JP12871589A JPH02308571A JP H02308571 A JPH02308571 A JP H02308571A JP 1128715 A JP1128715 A JP 1128715A JP 12871589 A JP12871589 A JP 12871589A JP H02308571 A JPH02308571 A JP H02308571A
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JP
Japan
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region
voltage
memory cell
drain region
applying
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JP1128715A
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Masayuki Hori
正幸 堀
Chikasumi Tozawa
戸澤 周純
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0408Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors
    • G11C16/0416Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors comprising cells containing a single floating gate transistor and no select transistor, e.g. UV EPROM
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/68Floating-gate IGFETs
    • H10D30/681Floating-gate IGFETs having only two programming levels
    • H10D30/684Floating-gate IGFETs having only two programming levels programmed by hot carrier injection
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はフローティングゲートとコントロールゲートを
有する半導体記憶装置に関する。
(従来の技術) 第5図に従来のF 1ash  E2 FROM(一括
消去型メモリ)のメモリセルのチャネル長(L)方向の
断面図の一例を示、す。
半導体基板11表面にソース領域12.ドレイン領域1
3が形成され、ソース領域12.ドレイン領域13間の
半導体基板11上にトンネル効果が起こる程度に、例え
ば100〜150人程度の薄い変色の絶縁膜14が形成
され、この第1の絶縁膜上にフローティングゲート15
が形成されている。
またフローティングゲート15上には例えば330人程
変色厚い第2の絶縁膜16を介してコントロールゲート
17が形成されている。
次に半導体記憶装置の動作原理を説明する。半導体記憶
装置への書き込みはコントロールゲート17に11v程
度、ドレイン領域13に8v程度の高電圧を印加し、ソ
ース領域12を接地して、フローティングゲート15ヘ
ホツトエレクトロン・を注入することによって行なう。
また消去はソース領域12にIOV程度の高電圧を印加
して、フローティングゲート15中の電子を薄い第1の
絶縁膜14を通してトンネル効果により除くことにより
行なう。
しかしながら従来の半導体記憶装置には次のような問題
点があった。すなわち従来の半導体記憶装置の書き込み
の様子は第6図に示すようになっており、例えば図中A
のセルに書き込みを行なう際にはワード線30とビット
線40が選択され、各々に11V程度と8v程度の高電
圧が印加される。ところがこの際例えば図中Bのセルの
ドレイン13にもビット線40に印加された高電圧が印
加されるが、Bのセルはすでに書き込みが行なわれ、フ
ローティングゲーh15に電子が注入されていた場合第
1の絶縁膜14の膜厚が薄いのでフローティングゲート
15中の電子がドレイン13に印加された高電圧により
電界放出して、フローティングゲート15中の電子が誤
って消去される誤消去の問題があった。以上の様に従来
の半導体記憶装置では半導体基板上1上の第1の絶縁膜
14の膜厚が均一でかつ例えば100人程変色薄いため
、任意のセルへ書き込みを行なう際に他の書き込み済の
セルを誤消去する問題があった。
(発明が解決しようとする課題) 上述したように従来の半導体記憶装置においては任意の
セルへ書き込みを行なう際にすでに書き込みの行なわれ
ている他のセルを誤消去するという問題があった。本発
明は誤消去を防止した半導体記憶装置を提供することを
目的としている。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明の半導体記憶装置は半導体基板と、所定間隔をお
いて形成されたドレイン領域およびソース領域と、前記
半導体基板上の少なくとも前記ドレイン領域と前記ソー
ス領域間のチャネル領域上に設けられた第1の絶縁膜と
、前記第1の絶縁膜上に設けられたフローティングゲー
トと、前記フローティングゲート上に設けられた第2の
絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に設けられたコントロー
ルゲートとを有し、前記第1の地縁膜の膜厚が前記ドレ
イン領域と前記ソース領域間の前記ドレイン領域側のチ
ャネル上で厚(、前記ソース領域上を含む一部で薄いよ
うに構成されている。
(作 用) 本発明の半導体記憶装置はドレイン領域側のチャネル上
の絶縁膜の膜厚を厚く形成し、ソース領域上の絶縁膜の
膜厚を薄く形成してメモリセルの消去特性を悪化させる
ことなく任意のメモリセルへの書き込みを行なう際の他
のメモリセルの誤消去を防止する。
(実施例) 第1図に本発明の第1の実施例を示す。第1図は半導体
記憶装置メモリセルのチャネル長(L)方向の断面を示
している。1は例えばP型シリコン(Si)からなるシ
リコン基板であり、前記シリコン基板1表面にN 型の
ソース領域2.ドレイン領域3が形成されている。ソー
ス領域2.ドレイン領域3間のチャネル上のドレイン領
域3よりに絶縁膜である250〜350λ程度の酸化膜
からなる第1の厚い酸化膜4が形成され、少なくともソ
ース領域2上は絶縁膜である第1の薄い酸化膜5が形成
されている。このソース2領域上の薄い酸化膜の膜厚は
良好な消去特性を得るため、トンネル電流の得られる例
えば100〜150人程度にする変色た酸化膜4,5上
にはポリシリコン(Poly−5i)からなるフローテ
ィングゲート6が形成されており、フローティングゲー
ト6上には絶縁膜である第2の酸化膜7を介してポリシ
リコンからなるコントロールゲート8が形成されている
本実施例の動作は次の如くである。メモリセルへの書き
込みはソース領域2を接地し、例えばコントロールゲー
ト8へIIV程度、ドレイン領域3へ8V程度の高電圧
を印加して、フローティングゲート6ヘホツトエレクト
ロンを注入することにより行なう。メモリセルからの読
み出しは例えばコントロールゲート8へ5V程度、ドレ
イン領域3へ1.5 V程度の電圧を印加し、ソース領
域2を接地することにより行なう。またメモリセルの記
憶の消去は、コントロールゲート8を接地し、ドレイン
領域3を接地もしくは電気的に非導通とし、ソース領域
2に例えばIOV程度の高電圧を印加して、フローティ
ングゲート6の電子をトンネル効果によって第1の薄い
酸化膜5を通してソース領域2へ取り去ることにより行
なう。なおコントロールゲート8は半導体装置のワード
線に接続され、ドレイン領域3はビット線に接続されて
おり、コントロールゲート8とドレイン領域3の選択は
ワード線とビット線を選択することにより行なう。
本実施例において第1図に示すようにソース領域2.ド
レイン領域3間のドレイン領域3よりのチャネル上に第
1の厚い酸化膜4を形成しているため、トンネル現象が
起こりに<<、任意のメモリセルへの書き込み時に他の
メモリセルの記憶の誤消去を防止することができる。ま
た゛ノース領域2上に第1の薄い酸化膜5を形成してメ
モリセルの消去特性を悪化させることがない。
次に第2図(a)乃至(g)を用いて本実施例の半導体
記憶装置の製造方法を説明する。第2図(a)に示すよ
うにP型シリコン基板1表面上に例えば熱酸化法を用い
て220〜250人程度の酸化変色8を形成する。次1
.: P E P (Photo Engraving
Process)を行ない酸化膜18上にレジスト19
を残しく同図(b))、例えばRI E (React
lve tonEtching)法を用いてレジスト1
9をマスクとしてレジスト19の形成されていないシリ
コン基板1上の酸化膜18を除去する。(同図(C))
次にレジスト19を剥離した後、熱酸化法を用いて例え
ば100人程変色薄い酸化膜5を全面に形成する。この
時前記酸化膜18上に薄い酸化膜5の形成された厚い酸
化膜4の膜厚は270人程変色なる。(同図(d)) 次に前記酸化膜4,5上に例えばCV D (Che−
o+1cal Vapor Deposltlon)法
やスノくツタ法を用いて例えば4000人程度0第1の
ポリシリコン26を堆積する。次に前記第1のポリシリ
コン26上に例えば熱酸化法を用いて例えば330人程
変色酸化膜27を形成する。次に前記酸化膜27上に例
えば4000人程度0第2のポリシリコン28を堆積す
る。(同図(e)) 次に図示しないが前記第2のポリシリコン28上にPE
Pレジストによりマスクを形成してRIE法を用いて自
己整合的にコントロールゲート8.フローティングゲー
ト6を形成する。その後マスクを除去する。(同図(f
)) 次に前記コントロールゲート8をマスクとしてイオン注
入法を用いて例えばAs(ヒ素)イオンをシリコン基板
1表面に注入してソース領域2゜ドレイン領域3を形成
する。(同図(g))本実施例の半導体記憶装置の製造
方法を用いると、従来の半導体記憶装置の製造方法に大
幅な変更をすることなく、誤消去の問題のない本実施例
の半導体記憶装置を製造することができる。
第3図を用いて本発明の第2の実施例を説明する。第3
図は半導体記憶装置のチャネル長(L)方向の断面図を
示している。1は例えばP型シリコンからなるシリコン
基板であり、前記シリコン基板1表面上にN 型のソー
ス領域2.ドレイン領域3が形成されている。ソース領
域2.ドレイン領域3間のドレイン領域3よりのチャネ
ル上の第1の厚い酸化膜4の膜厚は250〜350人程
度と厚く変色−ス領域2上の一部に100〜150人程
度の薄い変色の酸化膜5が形成される。
また前記酸化膜4.5を介してポリシリコンからなるフ
ローティングゲート6が形成される。また前記フローテ
ィングゲート6上に第2の酸化膜7を介してポリシリコ
ンからなるコントロールゲート8が形成される。本実施
例の半導体記憶装置は、第1の実施例の半導体記憶装置
に比べて第1の厚い酸化膜4がチャネル上のソース領域
2端まで形成されているため他のセルの誤消去を防止す
る効果が大きい。ここで第1の実施例、第2の実施例と
もドレイン3とフローティングゲート6が重複して形成
されているが、第4図のようにドレイン3とフローティ
ングゲート6が重複しないで形成されても良い。
[発明の効果] 本発明を用いると、任意のメモリセルへの書き込み時に
書き込みの行なわれている他のメモリセルの誤消去を防
止し、消去特性を悪化させることのない半導体記憶装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体記憶装置の第1の実施例の
構成を示す断面図、第2図は第1の実施例の製造方法、
第3図は本発明の第2の実施例の構成を示す断面図、第
4図は従来の半導体記憶装置・・・シリコン基板、2・
・・ソース領域。 3・・・ドレイン領域、4・・・第1の厚い酸化膜。 5・・・第1の薄い酸化膜。 6・・・フローティングゲート、7・・・第2の酸化膜
。 8・・・コントロールゲート vT j 図 第 Z 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の主面部に互いに所定間隔をおいて形成
    された第2導電型のドレイン領域および第2導電型のソ
    ース領域と、 前記半導体基板上の少なくとも前記ドレイン領域と前記
    ソース領域間のチャネル上に設けられた第1の絶縁膜と
    、 前記第1の絶縁膜上に設けられたフローティングゲート
    と、 前記フローティングゲート上に設けられた第2の絶縁膜
    と、 前記第2の絶縁膜上に設けらせれたコントロールゲート
    とを有し、前記第1の絶縁膜の膜厚が前記ドレイン領域
    と前記ソース領域時の前記ドレイン領域側のチャネル上
    で厚く、前記ソース領域上を含む一部で薄いことを特徴
    とする半導体記憶装置。
  2. (2)メモリセルへの記憶の書き込みは前記ソース領域
    へ第1の電圧を印加し、前記ドレイン領域へ前記第1の
    電圧より高電圧の第2の電圧を印加し、前記コントロー
    ルゲートへ前記第2の電圧より高い電圧の第3の電圧を
    印加して行ない、メモリセルの記憶の読み出しは前記ソ
    ース領域へ第4の電圧を印加し、前記ドレイン領域へ前
    記第4の電圧より高い電圧の第5の電圧を印加し、前記
    コントロールゲートへ前記第5の電圧より高い電圧の第
    6の電圧を印加して行ない、メモリセルの記憶の消去は
    前記コントロールゲートへ第7の電圧を印加し、前記ソ
    ース領域へ前記第7の電圧より高い電圧である第8の電
    圧を印加して行なうことを特徴とする請求項1記載の半
    導体記憶装置。
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