JPS5898977A - 不揮発性メモリ - Google Patents

不揮発性メモリ

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JPS5898977A
JPS5898977A JP56198119A JP19811981A JPS5898977A JP S5898977 A JPS5898977 A JP S5898977A JP 56198119 A JP56198119 A JP 56198119A JP 19811981 A JP19811981 A JP 19811981A JP S5898977 A JPS5898977 A JP S5898977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
floating gate
insulating film
source
drain
Prior art date
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Pending
Application number
JP56198119A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Hosokawa
義浩 細川
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP56198119A priority Critical patent/JPS5898977A/ja
Publication of JPS5898977A publication Critical patent/JPS5898977A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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】 本発明は、電気的書換え可能な半導体不揮発性メモリに
関する。
フローティングゲート構造(以下、2ムMO5型という
)の不揮発性メモリは、第1図の断面図に示すように、
1は半導体基板%2はフローティングゲート、3はゲー
ト絶縁膜、4Fiゲ一ト間の絶縁膜、6はコントロール
ゲート%6.7はソースおよびドレインの各拡散領域で
なる構造をそなえている。そして、上記ソースおよびド
レインの各領域6.7は基板の導電型とは逆の導電型を
有する拡散層で形成される。8.9はアルミニウム電極
配線、10は局部的に形成された厚膜酸化膜である。通
常、この種のメモリは絶縁膜4を介して二重構造のゲー
ト電極を設けるが、・ミターン形成過程として、最初に
コントロールゲート6を形成したのち、自己整合型めエ
ツチング工程によりフローティングゲート2を形成する
という工程がとられるため、製造プロセスとしては、か
なり高度のものが要求される。
一方、メモリ情報の消去手段として光エネルギーを用い
るもので、紫外光を用いて消去する場合、直接光がフロ
ーティングゲートに当れば、消去時間は更に短縮できる
が、かかる二重構造では、実際にはフローティングゲー
ト迄紫外光が届きにくい欠点がある。また、この自己整
合形影状を有するメモリ素子単位体(以下、単にメモリ
セルという)を横切って、アルミニウム配線をするため
に。
りん濃度の高いりんガラス膜(以下PSG膜と略す)に
よるグラスフローが採用されることが多い。
PSG膜中のりん濃度が高い場合には、水分を吸着し易
いためプラスチックパッケージ化には不利である。なお
、電気的書換え可能な記憶素子c以下、EAROMと略
す)の場合には、紫外線を照射する窓ガラスをつける必
要がないため、プラスチックパッケージでも良いが、上
記の理由によシブラスチックパッケージ化が進まないの
も現実である。
本発明は段差がゆるやかで、かつフローティングゲート
下にコントロールゲートを有する新規な構造を有する不
揮発性メモリを提供するものであり、またこのメモリは
電気的に書換え可能なEAROMとして用いることがで
きるものである0断面構造である。半導体基板11の上
に、分離用の絶縁物厚膜12(例えばLOGOSプロセ
スによる酸化膜)を形成し、基麩々及対導電型の拡散層
によるコントロールゲート13を形成したのち。
ゲート絶縁膜14を形成し、次にフローティングゲート
16を形成する。ここで上記コントロールゲート13と
フローティングゲート15との間の眉間絶縁膜16は、
例えば酸化膜や窒化膜あるいはそれらの多層構造が用い
らt、前記ゲート絶縁膜14と同一でもよいし、または
別組織でもよい。
フローティングゲート15は通常、モリブデン等の高融
点金属またはポリシリコンが用いられる。
17はフローティングゲート16上の絶縁膜である。1
8はチャネル領域である。第2図(a)をこれと直交す
る向きのI−I・断面でみると、第2図0))のように
なっておj5,19.20はソース、ドレイン拡散領域
である。
第3図□1 、 (b)は本発明の別の実施例を示すも
のであり%(alはチャンネルの直角方向の断面図であ
る。0))はチャンネル方向の3b−3b′断面図を表
わす。半導体基板21の上に分離用酸化物の厚膜22、
ゲート絶縁膜23を形成する。24は第1コントロール
’y  )、25は第2コントロールゲート、26はフ
ローティングゲート、27.28はソース、ドレイン領
域、29.30はアルミニウム配線、31はゲート間絶
縁膜である。ゲート絶縁膜23はコントロールゲート2
4,25を形成後、基板のシリコン表面を酸化すること
で形成される。上記各実施例でわかるように、本発明装
置は、13と同様の拡散によるコントロールゲート24
.25の上に、16と同様のフローティングゲート26
を形成したことが従来と大きく異なる点である。
次に本発明の不揮発性メモリの動作を第2図により説明
する。動作は通常の71MO8型メモリと同様である。
コントロールゲート電極13に電圧を印加することで容
量結合によりフローティングゲート16に電圧が誘起さ
れ、MOS)ランジスタはオン状態となり、電流は、チ
ャンネル領域(第2図では18)を図に垂直方向に流れ
る。かかるトランジスタの導電チャンネル形成により。
同チャンネルで加速される電子いわゆるホットエレクト
ロンが生じ、これがフローティングゲートに注入される
。この注入電子によりフローティングゲート16の電位
は1次第に低くなり、遂にほこのMOS )ランジスタ
はオフ状態となる。これが書込動作である。一方消去動
作は、紫外線を照射するか、あるいはさらにコントロー
ルゲート13に高電圧を印加し、フローティングゲート
16に注入された電子をコントロールゲート13側に抜
き出すか、あるいはドレイン又はソース領域から逆の電
導キャリア即ち正孔全注入することでフローティングゲ
ート16中の電子と再結合させ、初期状態に戻すかのい
ずれかの方法を用いれば良い。
本発明は、従来用いられてきた二層ゲートの形成過程で
用いられるような自己整合形エッチング工程を必要とし
ないものであり、71MO8型メモリとしてフローティ
ングゲート下にコントロールタートを設けた構造である
0 また、第3図の等価回路を第4図で表わす。第4図中、
FGはフローティング電極)、Sunは基板、G1.G
21j第1.第2コントロールゲートである。C1はG
1とFG間容量、C2はFGとSuB間容量、C5はF
Gと02間容量、C4はFG。
ソー18間容量、 CsはFG、ドレイン間容量、S。
Dはソース、ドレイン拡散領域を示す。この装置の動作
についてのべると、今、ソース、ドレイ石SuB、FG
、C1,G2(7)各電位を、それぞれ、” + vD
 r vl!luB r vFG lvG 1 * v
D2とすれば1フローテイングゲートの電位は次式で表
わされる。
但し、VBuB = Vs = Oとした。今、CI、
03)C2とする。このメモリセルに電荷が注入され、
い°わゆる書込まれた状態でのフローティングゲートの
電位は、 ここでQは注入された電荷量である。次に、このメモリ
セルの書込動作について説明する。書込時には* vG
l =VG2 ==VGとすれば、フローティングゲー
トVi、(3)式で表わされる電位までに上昇し。
メモリセルは1オン1状態になる。そして、このメモリ
セルが導通すると、いわゆるチャンネルインジェクショ
ンにより、電荷がフローティングゲートに注入される。
今%Nチャンネル形メモリセルを考えると、電子電流が
流れることにより、電子がフローティングゲートに注入
される。従ってフローティングゲート電位は下がり、や
がてフローティングゲートをゲート電極とするトランジ
スタは、その閾値vTより下がれば電流は流れなくなる
。即ち、このメモリセルは外部からみれば、vTが上昇
し書込状態となる。
次に消去時には、一方のコントロールゲートの電位、例
えばVG1=Oとすればフローティングゲ−4の電位は
VG2電圧で決まる電位となり、Va2とフローティン
グ電極G2との間に高い電界を加える。この高電界によ
り、電荷はフローティングゲートからコントロールゲー
トG2側へ抜き出される。書込時及び消去時のコントロ
ールゲートに印加する電圧vGとフローティング電極に
かかる電圧vyeとの比は、それぞれ次式となる。書込
時には、 一方、消去時には。
C3。
Vye/Vc=   Va   ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・(51C丁 この様に、フローティングゲート下に設けた2つのコン
トロールゲートの電[−コントロールすることで、書込
、消去を電気的に行なうことを可能としたICAROM
が達成でき、またこの不揮発性メモリは、従来用いられ
ていた二層ゲートの自己整合形エツチング技術も必要と
しないため、製造法も比較的容易である。
即ち、本発明によると、従来フローティングゲート上に
形成されていたコントロールゲートを、フローティング
ゲートの下側に形成した拡散層を利用して設けたので、
従来の二層ポリシリコンを同時にエッチする自己整合形
のエツチング技術を用いるものにくらべて、本構造では
その必要がなく、製造プロセスも比較的簡単となる。ま
た動作メカニズムは、従来のFAMO8型メモリと同じ
である。さらに応用例として、フローティングゲート下
のコントロールゲートを複数個設けることで、電気的に
書込、消去を容易にしたKAROMも達成可能である。
一方紫外光を用いて消去する場合、光を直接フローティ
ングゲートに照射することが可能であるため、消去特性
は非常に良好である。
【図面の簡単な説明】
第1図はyムMO8型不揮発性メモリの従来の構造断面
図、第2図(al 、 (bl及び第3図fal 、 
(b)は本発明によるFAMO8型不揮発性メモリの各
実施例の構造断面図、第4図は第3図に示した不揮発性
メモリの電気的特性を表わすための等価回路図である。 11.21・・・・・・半導体基板、12.22・・・
・・・局部形成厚膜、16.26・・・・・・フローテ
ィングゲート、  13.24.25・・・・・・コン
トロールケート、14.23・・・・・・ゲート酸化膜
、16,19.27・・・・・・ソース拡散層、20.
28・・・・・・ドレイン拡散層、31・・・・・・ゲ
ート間酸化膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1!
1図 第2図 第3図 27    26/

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型半導体基板上に反対導電型のソースおよびドレ
    インの各領域を有し、ゲート絶縁膜を介して前記ソース
    およびドレインの開領域間にフローティングゲートを有
    し、前記ソースおよびドレインの各領域の外周辺を素子
    分離用絶縁膜で形成し、前記ソースあるいはドレインの
    いずれかの領域に隣接し前記分離用絶縁膜により電気的
    に絶縁して形成した前記半導体基板と反対導電型不純物
    拡散層によるコントロールゲートを有し、前記ゲート絶
    縁膜を介して前記ソース・ドレインの開領域間から前記
    コントロールゲート上まで前記フローティングゲートの
    一部が延長された構造を有することを特徴とする不揮発
    性メモリ。
JP56198119A 1981-12-08 1981-12-08 不揮発性メモリ Pending JPS5898977A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6122664A (ja) * 1984-07-11 1986-01-31 Hitachi Ltd 半導体記憶装置の製造方法
US5383162A (en) * 1991-08-26 1995-01-17 Hitachi, Ltd. Semiconductor memory device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5197345A (ja) * 1975-01-17 1976-08-26

Patent Citations (1)

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