JPS5887876A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS5887876A
JPS5887876A JP56186344A JP18634481A JPS5887876A JP S5887876 A JPS5887876 A JP S5887876A JP 56186344 A JP56186344 A JP 56186344A JP 18634481 A JP18634481 A JP 18634481A JP S5887876 A JPS5887876 A JP S5887876A
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JP
Japan
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transistor
gate
substrate
memory
gate electrode
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Pending
Application number
JP56186344A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Kikuchi
菊地 正典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP56186344A priority Critical patent/JPS5887876A/ja
Publication of JPS5887876A publication Critical patent/JPS5887876A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (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】 この発明は、改良された半導体装置、特に改良されfc
構造を有する下1■発注記憶ωj作を行う半導体装直に
関する。
従来、この独の半導体装置で、メモリ1ビット当り2個
のトランジスタ(メモリトランジスタと蒼地遇択用トラ
ンジスタ)ライ史用しているものでは、番地選択用トラ
ンジスタは通常の一層ゲートのMO8型トランジスタを
法用していた。しかるに、メモリトランジスタは浮遊ゲ
ート電惨と制佃Jゲート電極とを有するスタックド・ケ
ート型MOSトランジスタで、これに直列接続された着
地選択用のトランジスタが一〜ケートのMOS型トラン
ジスタである為、との四トランジスタ間には同一構造の
トランジスタを2個血夕i」に並べて作るt合に比し、
プラスアルファ(十α)の寸法な′福保することが必蒙
不口」欠で、これが装置の寸法全人きくシ、島東槓化の
防けになると共に、ひいては性能・製造ν箱9・伯籾注
1川での欠点となっていた。
この発明は上述の如き、従来装置の欠点に逓みてなされ
たもので、従来装置の先に飲明した寸法面での+αを除
去し筒果槓化・高性能化、高製造歩首り、lvI侶頼証
足央視、すること葡目的にしている。
この発明の半導体装1鉦は、半導体基体の主表面近傍に
、互に間隔金層いて設けられ、基体と反対導電型を持つ
ソース・ト”レイン領域と、この間の基体主表向上に第
1のゲート絶縁族と、この上に導電性拐科から成り、他
の部分から絶縁された浮遊ゲート電極パル光の上に第2
のゲート絶縁族と、さらにこの上に専′…、性拐料から
なる制御ゲート電極(CG)’に有するスタックドゲー
トMos型メモリトランジスタ(M)と、このメモリト
ランジスタに直列接続して設けられた同泳の断面構造を
自する番地選択用のM OS型トランジスタ(T)’に
具備し、トランジスタ(M)と(T)のいづれもFGと
CGがチャンネル方間にそって瓦にセルファラインに形
状が決められていると同時に、(M)と(T)のいづれ
のソース、ドレインIi4域も又FGとCGとにセルフ
ァラインに形成され、かつCG −rr G間容tのF
’G−基体間容量に対する比が(M)の場合の方が(T
)の賜金よ91.5倍以上に大きく設定しである。
この発明の装置では、1fl1列に接続されたメモリト
ランジスタと番地迫択用トランジスタの断面構造が全く
同一である為、これらトランジスタ間の寸法は制御ケー
ト電極のバターニングに際してPR(Photo  R
e5ist)技術とエツチング技術の計す限pの最小寸
法に設fi−1でき、従来装置dの如き+α分は全く必
要無い。この為、装置寸法の最小化が実現でき、これが
付加的な極々の利点効果をもたらすことは先に述べた通
如である。
ここで本発明装置の動作面をいっそう明らかにする為に
説明を加える。いま一般に、スタックトゲ−)MOS型
トランジスタに於いて、浮遊ゲート電極と基体間のオー
バーラツプ面槓を81 容量盆C8第1ケートSiO□
膜厚をdl、浮遊ゲート電極と制御ゲート′lL惨闇の
オーバーラツプ面精を82%各賞をC!、第2ゲート5
in2膜厚をd8とすれは、6をSin、のMli1率
として、C,==63. /as  、C2=gs2/
a2となる。従って制御ゲート電極に電圧V。を印加し
た場合、第1ゲートsio、膜に生じる′電界Eは次の
如く表わせる。
印=C*  VG/d I (Ct +Ct)=VG/
ca、 +dt(St/5l)) 従って本発明装置の如く、メモリトランジスタと番地選
択用トランジスタとを同陳の断面構造(即ちd、、d、
  を同一)にしても、Sz /S lを変えることに
より第1ゲート5iOii換中の′電界Eを変化5− させることができる。従って畳込・消去動作時に、制御
ゲート11L極に印加する電圧V。にょって、メモリト
ランジスタIt’J、 F’owler −Nordh
eim トyネル機構等を利用したチャージの注入・放
出を生じさせる電界Eを作ると同時罠、番地選択用トラ
ンジスタにはこれらの埃象が全く生じない一4界Eに抑
えることが設目十パラメータS2/S1の選択によって
可能となる訳である。
次に本発明の%徽と内在をより解り易くする為に、実施
例を挙げ図面を参照しながら評しく説明する。
第1図は本発明の半導体装置の一実施例に於ける断面構
造模型図である。第2図は同装置の平面模型図で、この
図に示したA−A’郁での断面を第1図が表わしている
この第1図、第2図に於いて、lは比砥抗が約100−
zのPmSi単結晶基体、2は面指数(100)を有す
るlの主表面、3は1の尚温熱酸化法によって形成した
厚さfJlμのフィールドS10.膜である。
6− 4.5.6はn型拡散領域で4はスタックドゲートMO
8型メモリトランジスタのソース領域、5はメモリトラ
ンジスタのドレインと番地込択用MO8型トランジスタ
のソースとの共洲領域、6は選択用トランジスタのドレ
イン領域となっている。
7.11はそれぞれメモリトランジスタ(以下Mと略称
)と選択用トランジスタ(以下T、!:略称)の第1ゲ
ー)SiQ、膜で、1の熱版化法により形成され、厚さ
は共に杓150A である。8.12はそれぞれM、T
の浮遊ゲート′Fa極で、厚さ約200OAのN型不純
物であるリンを冷加した多結晶Siからなっている。9
,13はそれぞれM。
Tの厚さ約100OAの第2ゲート5in2換で8゜1
2(D熱酸化により成長した。10.14はそれぞれM
、Tの制御ゲート電極で、厚さ約500OAのリン添加
多結晶Siで形成されている。15は気相成長法によっ
て形成した厚さ約1μのPSG(Phospho −5
ilicate −Glass) 腺である。
16.17はそれぞれN型領域4.6上のPSG膜1膜
中5中けられたコンタクト孔である。18゜19はAt
の引き出し配線で、それぞれコンタクト孔16.17を
介してN型領域4,6とオーミック接触を有している。
20.21はそれぞれ?b制御ゲート電極10.14上
のPSG膜1膜中5中目けられたコンタクト孔、22.
21は開側jケート11惨のAt引き出し配線である。
ここで第1図に於ける浮遊ケートx+13,12は第2
図に点巌で示した形状24にバターニングした恢、制御
ゲート成極パターン10.14全マスクにして自己賢台
的にHE形状決定されている(即ち平面的に副側1ゲー
ト%極パターンの1h下のみに浮遊ゲート電極が形成さ
れている)ので、両ゲート′亀惨はチャンネル力向、即
ちA−A’方向にそって寸法は?よは一致している。又
、N型領域4.5.6は互に自己整合化されたl′を遊
、匍j#両ゲートー1惨をマスクにしたAsのイオン注
入法によって目已歪合的に形成されている。この例示の
装置では、メモリトランジスター(M)および選択用ト
ランジスタ(T)の浮遊ゲート[4Thとチャンネル領
域間の面積はそれぞれS、=25μ 、S、:50μ 
、浮遊ゲー)’III極と制御ゲート電極間の面積は共
にSt ”82  =150μ2に設定してあり、Sz
/S1  の比はメモリトランジスタ(M)ではS。
/s1 =6、選択用トランジスタ(T)ではS、 /
51−3でSt /S1  : St /s、 =2に
なっている。この様な設計パラメータの設定により、電
体22.23に同一の1、圧全印加した場合、メモリト
ランジスタ(M)と選択用トランジスタ(T)の第lゲ
ートS10.腹7,11に生じる電界は(M)の場合の
万が(T)の場合の約1.87倍強くなる。この半導体
装置ではメモリトランジスタ(M)のゲート電極22に
正の尚電圧を印加して第1ゲート5iO1膜7中の電界
により鴇;子を基体1から浮遊ゲート電極8にFowl
er−Nordheim(以下F−Nと略)トンネル注
入したシ、又負の高市、王を印加して電子を浮遊ゲート
電極8から基体1にF−N )ンネル放出させることに
よシ“畳込”、“消去”の不揮発性記憶作用を行わせる
が、この時選択用トランジスタ(T)のゲート1M、億
23にも同碌の正・負の高電圧が印加されても、第1ゲ
ートSin、膜11中9− の・出、界が羽い為、猶予の注入・放出等の現象は生じ
ず、従って選択用トランジスタ(′r)はhピ憶作用は
竹わず、単なるスイッチ菓子としてのトランジスタとし
て機能させることができる。以上述べたメモリトランジ
スタ(M) (!: s4t< Blh 57 シ、X
 タ(T)の特性の違い全図3に示す。この図で検輔は
ゲート電極22j23から見たスレッショルド電圧(−
2)で横41111はゲート電極に、10m5の助間印
力11シに′電圧の値(vcG)を示している。
実相ハメモリトランジスタ(M)のtドを注葡、破細は
選択用トランジスタ(′r)の特性をボす。この図から
明らかな峰に、例えば正電圧V 、負電比V−を′書込
”、“消去”、“動作に使用4することによりメモリト
ランジスタ(M )のスレッショルド電圧(VTM)の
みをシフトさせることができ、選択用トランジスタ(T
)の特性は何ら変化しない味に出来る。
以上の説明から明らかな除に、比si/st  :St
 /s+を大きく取る桂% ”CGに対するメモリウィ
ンドの巾の差を大きく取れるので装置の動作は一1〇− 安定になるが、実使用に対しては上記比が1.5倍以上
あれは十分安定であることを確認した。
上述の実施例は単に?lI示の為のものであシ、本発明
がこれに限定されるものでないことは以上の説明からも
明らかである。例えば装置谷部の導電型や製法kKえる
こともできるし、材買や寸法にもある範囲内では選択の
自由度が存在する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の一央ぬ例に於ける断面俣
型図、第2図はその平面模型図である。 第3図は%性説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所要の半導体基体の一生次面に隣接し、互に間隔装置い
    て収けられた1対の基体と逆導電型を有するソース、ド
    レイン領域と、該両細織間の基体主表面上に第1のゲー
    ト1111!!縁膜と、該絶縁膜上に金属又は半導体材
    料からなり、他の装に部分から電気的に絶縁された浮遊
    ゲー)1[惨と、該電極上に第2のゲート絶縁層と、該
    絶縁膜上に尋電注材料からなる市1]御ゲート電極と會
    壱するスタックドゲートMO8型メモリトランジスタと
    、該メモリトランジスタに隣接して同−基体上に直列接
    続して設けられた、前記メモリトランジスタト同錘の断
    面構造を有する番地迫択用の1VIO8型トランジスタ
    とを具備し、前Mi2iViO8型メモリトランヅメモ
    リトラ番地スタ用MO8型トランジスタのいづれも制御
    ゲート電極と浮遊ゲートを極がチャンネル方向にそって
    互いに目已荒付的に形状決定されていると共に、それぞ
    れのソース、ドレイン領域も又、匍」側jゲート′rぼ
    4愼と#遊ケート霜、惨とに目己精合的に形成され、か
    つ制御ゲート市1欅と浮遊ゲート電極間′6租の#廚ケ
    ート′肛惨と基体間容加ンこ対する比が、1)j記メモ
    リトランジスタの場合のブiが削動番地退択用トランジ
    スタよりも15指以上に大きく設定しである半分特徴と
    する半導体装置。
JP56186344A 1981-11-20 1981-11-20 半導体装置 Pending JPS5887876A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4707717A (en) * 1984-12-05 1987-11-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device
US5274587A (en) * 1990-07-11 1993-12-28 Nec Corporation Non-volatile programmable read only memory device having memory cells each implemented by a memory transistor and a switching transistor coupled in parallel and method of memorizing a data bit
US5291440A (en) * 1990-07-30 1994-03-01 Nec Corporation Non-volatile programmable read only memory device having a plurality of memory cells each implemented by a memory transistor and a switching transistor stacked thereon

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4707717A (en) * 1984-12-05 1987-11-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device
US5274587A (en) * 1990-07-11 1993-12-28 Nec Corporation Non-volatile programmable read only memory device having memory cells each implemented by a memory transistor and a switching transistor coupled in parallel and method of memorizing a data bit
US5291440A (en) * 1990-07-30 1994-03-01 Nec Corporation Non-volatile programmable read only memory device having a plurality of memory cells each implemented by a memory transistor and a switching transistor stacked thereon

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