JPH05160413A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH05160413A
JPH05160413A JP32463791A JP32463791A JPH05160413A JP H05160413 A JPH05160413 A JP H05160413A JP 32463791 A JP32463791 A JP 32463791A JP 32463791 A JP32463791 A JP 32463791A JP H05160413 A JPH05160413 A JP H05160413A
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JP
Japan
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gate
insulating film
memory device
conductivity type
semiconductor memory
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JP32463791A
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English (en)
Inventor
Yasuo Torimaru
安雄 鳥丸
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】ゲート絶縁膜上に形成されたフローティングゲ
ート及び選択ゲートと、フローティングゲート上に絶縁
膜を介して形成されたコントロールゲートとを備え、更
に、半導体基板中に形成されたドレインと、2重拡散に
より形成されたソースと、を備えている不揮発性半導体
記憶装置。 【効果】チャネル長が2重拡散の拡散長差によって制御
されるため、特性変動の少ない不揮発性半導体記憶装置
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体記憶装
置に関し、特に、選択ゲートを有するスプリットゲート
型不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の不揮発性半導体記憶装置
の一例を示している。この不揮発性半導体記憶装置は、
p型シリコン基板301と、p型シリコン基板301中
に形成されたドレイン(n+型不純物拡散領域)311
と、p型シリコン基板301中に形成されたソース(n
+型不純物拡散領域)309と、p型シリコン基板30
1上に形成されたゲート絶縁膜302と、このゲート絶
縁膜302上に形成されたフローティングゲート303
及びそのフローティングゲート303に隣接する選択ゲ
ート307と、フローティングゲート303上に絶縁膜
304を介して形成されたコントロールゲート305
と、これらのゲート303、305及び307を覆う酸
化膜308と、を備えたスプリットゲート型不揮発性半
導体記憶装置である。
【0003】この不揮発性半導体記憶装置は、低電圧動
作に適し、書込み時の消費電流が少ないという利点を有
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3に示される不揮発
性半導体記憶装置は、以下に説明するように、製造工程
により特性が変動しやすいという欠点を有している。
【0005】従来のスプリットゲート型の不揮発性半導
体記憶装置のチャネルは、図3に示されるように、長さ
L1を有する第1の部分と長さL2を有する第2の部分
とを有している。第1の部分の長さL1は、チャネル上
方の選択ゲート307を形成する工程に於けるエッチン
グ精度及びマスクアライメント精度に強く依存する。こ
のため、長さL1は、製造工程によって変動しやすく、
その制御が困難である。長さL1が所定の設計値から変
動すると、結果的にチャネル長が変動し、不揮発性半導
体記憶装置の特性がそれに応じて大きく変動してしま
う。このため、従来の不揮発性半導体記憶装置は、製造
工程により特性が変動しやすく、製造歩留りが低いとい
う問題を有している。
【0006】本発明は、エッチング精度及びマスクアラ
イメント精度に影響を受けず、製造工程によるチャネル
長の変動が抑制された不揮発性半導体記憶装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1導電型半
導体基板と、該第1導電型半導体基板上に形成されたゲ
ート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成されたフローテ
ィングゲートと、該フローティングゲート上に絶縁膜を
介して形成されたコントロールゲートと、該ゲート絶縁
膜上に形成された選択ゲートと、を備えている不揮発性
半導体記憶装置であって、更に、該第1導電型半導体基
板中に形成された第2導電型ドレインと、該第1導電型
半導体基板中に形成された第2導電型ソースと、該第1
導電型半導体基板中に2重拡散により形成され、該第2
導電型ソースに接する第1導電型不純物拡散領域と、を
備え、そのことにより上記目的が達成される。
【0008】本発明の不揮発性半導体記憶装置は、更
に、前記第1導電型半導体基板中に2重拡散により形成
され、前記第2導電型ドレインに接する第1導電型不純
物拡散領域を備えていてもよい。
【0009】
【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。
【0010】図1は、本発明の実施例に於けるメモリセ
ルトランジスタの断面構造を模式的に示している。本実
施例は、単結晶のp型シリコン基板1と、p型シリコン
基板1中に形成されたドレイン(n+型不純物拡散領
域)11と、シリコン基板1中に形成されたソース(n
+型不純物拡散領域)9及びソース9に接する2重拡散
+型不純物拡散領域10と、p型シリコン基板1上に
形成されたゲート絶縁膜2と、このゲート絶縁膜2上に
形成されたフローティングゲート3と、フローティング
ゲート3上に絶縁膜4を介して形成されたコントロール
ゲート5と、他の絶縁膜6を介してこれらのフローティ
ングゲート3及びコントロールゲート5を覆いゲート絶
縁膜2に一部接触する選択ゲート7と、これらのゲート
3、5及び7を覆う酸化膜8と、を備えている。なお、
メモリセルトランジスタを他の周辺回路に接続するため
の配線等は、簡単化のために図1には記載されていな
い。
【0011】次に、本実施例に於けるメモリセルトラン
ジスタの動作を説明する。まず、書込み動作を説明す
る。ドレイン11、コントロールゲート5及び選択ゲー
ト7に、各々、5ボルト(V)、12V及び1.5Vの
電圧を印加すると、チャネルからホットエレクトロンが
フローティングゲート3に注入される。このとき、メモ
リセルトランジスタは、OFF状態を記憶する。
【0012】次に、消去動作を説明する。ドレイン1
1、コントロールゲート5及び選択ゲート7に、各々、
12V、0V及び0Vの電圧を印加すると、フローティ
ングゲート3からドレイン11へ、トンネリングにより
エレクトロンが移動する。こうして、メモリセルトラン
ジスタの記憶が消去される。
【0013】最後に、読みだし動作を説明する。ドレイ
ン11及び選択ゲート7に、各々、1V及び5Vの電圧
を印加する。このとき、メモリセルトランジスタがOF
F状態を記憶している場合、メモリセルトランジスタに
はドレイン電流が流れない。一方、メモリセルトランジ
スタがON状態を記憶している場合、ドレイン電流が流
れる。こうして、メモリセルトランジスタのドレイン電
流の大小により、メモリセルトランジスタの記憶してい
る”1”、又は”0”の状態が識別される(読みだされ
る)。
【0014】次に、図4から図9を参照しながら、図1
に示された不揮発性半導体記憶装置の製造方法を説明す
る。
【0015】まず、p型シリコン基板1上にゲート酸化
膜(膜厚:10〜15nm)2を形成した後、通常の方
法により、第1多結晶シリコン膜(膜厚:100〜15
0nm)、層間絶縁膜(膜厚:20〜30nm)及び第
2多結晶シリコン膜(膜厚:200〜300nm)を、
この順番で、ゲート絶縁膜2上に形成した。その後、フ
ォトリソグラフィ及びエッチング工程で第1多結晶シリ
コン膜、層間絶縁膜及び第2多結晶シリコン膜をパター
ニングすることにより、図4に示されるように、フロー
ティングゲート3、その上の絶縁膜4及びその絶縁膜4
上のコントロールゲート5を形成した。
【0016】次に、フローティングゲート3及びコント
ロールゲート5の表面を酸化することにより、図5に示
されるように、他の絶縁膜(膜厚:100〜200n
m)6を形成した。この後、他の絶縁膜6上及びゲート
絶縁膜2上に、第3多結晶シリコン膜(膜厚:200〜
300nm)47を堆積した(図5)。
【0017】次に、フォトリソグラフィ及びエッチング
工程で第3多結晶シリコン膜47をパターニングするこ
とにより、選択ゲート7を形成した(図6)。
【0018】図7に示されるように、ドレイン11とな
る領域を覆うレジスト層48をシリコン基板1上に形成
した後、このレジスト層48と選択ゲート7とを注入マ
スクとして用いたイオン注入工程で、シリコン基板1の
表面のうちこれらの注入マスクに覆われていない領域に
p型不純物をドープした。本工程では、p型不純物とし
て、ボロン(B)を用いた。イオン注入の加速エネルギ
は、100〜150keV、ドーズは、1×1013〜1
×1014cm-2とした。
【0019】レジスト層48を除去し、シリコン基板1
のドレイン11となる領域及びソース9となる領域を露
出させた後、図8に示されるように、選択ゲート7を注
入マスクとして用いたイオン注入工程で、シリコン基板
1の表面の露出した領域にn型不純物をドープした。こ
うして、ソース9及びドレイン11を構成する不純物
が、ゲート3、5及び7に対して自己整合的にシリコン
基板1にドープされた。本イオン注入工程では、n型不
純物として、ヒ素(As)を用いた。イオン注入の加速
エネルギは、40〜50keV、ドーズは、1×1015
〜1×1016cm-2とした。
【0020】次に、アニール工程(900〜950℃、
30〜60分間、窒素雰囲気)で、シリコン基板1にド
ープしたp型不純物及びn型不純物の拡散及び活性化を
行った。このアニール工程により、ソース9が形成され
る側では、p型不純物及びn型不純物が共に拡散した
(2重拡散)。一般に、不純物の種類が異なれば、シリ
コン基板1中の拡散距離が異なるため、アニール工程後
のn型不純物拡散領域とp型不純物拡散領域との間で、
各々の位置がずれる。本実施例で用いたn型不純物(ヒ
素)は、p型不純物(ボロン)よりも拡散しにくいの
で、アニール後、図9に示されるように、2重拡散P+
型不純物拡散領域10がソース(n型不純物拡散領域)
9よりも、200〜300nm程度広がった構造が得ら
れた。
【0021】2重拡散で形成されたソースを有する不揮
発性半導体記憶装置は、メモリセルトランジスタのチャ
ネルのうち長さL1を有する第1の部分の長さが高精度
で制御されており、製造工程によるメモリセルトランジ
スタの特性変動が充分に抑制された。
【0022】図2は、本発明の第2の実施例を示してい
る。第2の実施例と第1の実施例との主要な相違点は、
2重拡散P+型不純物拡散領域10がソース9の側のみ
ならず、ドレイン11の側にも形成されていることであ
る。
【0023】なお、本実施例の各部のシリコン基板及び
不純物拡散層の導電型の反対の導電型の不揮発性半導体
記憶装置であっても、本実施例と同様の効果が生じる。
ただし、そのような不揮発性半導体記憶装置に於いて
は、p型不純物の拡散距離よりもn型不純物の拡散距離
が大きくなる不純物を用いて2重拡散を行う必要があ
る。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、不揮発性半導体記憶装
置のチャネル長がソース及びドレインを形成する工程で
の2重拡散の拡散長差によって実効的に決定されるた
め、特性変動の少ない不揮発性半導体記憶装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す断面図である。
【図3】従来技術を示す断面図である。
【図4】本発明の第1の実施例を製造する方法を示す工
程断面図である。
【図5】本発明の第1の実施例を製造する方法を示す工
程断面図である。
【図6】本発明の第1の実施例を製造する方法を示す工
程断面図である。
【図7】本発明の第1の実施例を製造する方法を示す工
程断面図である。
【図8】本発明の第1の実施例を製造する方法を示す工
程断面図である。
【図9】本発明の第1の実施例を製造する方法を示す工
程断面図である。
【符号の説明】
1 p型シリコン基板1 2 ゲート絶縁膜 3 フローティングゲート 4 絶縁膜 5 コントロールゲート 6 他の絶縁膜 7 選択ゲート 8 酸化膜8 9 ソース(n+型不純物拡散領域) 10 2重拡散P+型不純物拡散領域 11 ドレイン(n+型不純物拡散領域)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型半導体基板と、該第1導電型半
    導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁
    膜上に形成されたフローティングゲートと、該フローテ
    ィングゲート上に絶縁膜を介して形成されたコントロー
    ルゲートと、該ゲート絶縁膜上に形成された選択ゲート
    と、を備えている不揮発性半導体記憶装置であって、 更に、該第1導電型半導体基板中に形成された第2導電
    型ドレインと、該第1導電型半導体基板中に形成された
    第2導電型ソースと、該第1導電型半導体基板中に2重
    拡散により形成され、該第2導電型ソースに接する第1
    導電型不純物拡散領域と、を備えた不揮発性半導体記憶
    装置。
JP32463791A 1991-12-09 1991-12-09 不揮発性半導体記憶装置 Pending JPH05160413A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101111917B1 (ko) * 2006-10-25 2012-06-27 주식회사 하이닉스반도체 세 가지 상태를 갖는 비휘발성 메모리 및 그 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01304784A (ja) * 1988-06-02 1989-12-08 Seiko Instr Inc 半導体不揮発性メモリの製造方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980528