JPS63184367A - Mos型不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
Mos型不揮発性半導体記憶装置Info
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- JPS63184367A JPS63184367A JP62016508A JP1650887A JPS63184367A JP S63184367 A JPS63184367 A JP S63184367A JP 62016508 A JP62016508 A JP 62016508A JP 1650887 A JP1650887 A JP 1650887A JP S63184367 A JPS63184367 A JP S63184367A
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- Japan
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- insulating film
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、薄い絶縁膜を介するトンネル電流によって、
浮遊ゲート電極に電子を注入または注出することにより
記憶トランジスタの特性を変化することのできるMOS
型の不揮発性半導体記憶装置に関する。
浮遊ゲート電極に電子を注入または注出することにより
記憶トランジスタの特性を変化することのできるMOS
型の不揮発性半導体記憶装置に関する。
上記半導体装置は、通常、集積回路として選択トランジ
スタと直列接続して形成される。第4図(atに従来装
置の平面図およびそのAA’断面を同図(b)に示す。
スタと直列接続して形成される。第4図(atに従来装
置の平面図およびそのAA’断面を同図(b)に示す。
図において、拡散層216b。
216Cは半導体基板201と反対導電型であって、記
憶トランジスタのソース、ドレインになっている。23
0がチャネル領域である。半導体基板201の表面の第
1絶縁膜(ゲート絶縁膜)2o9は、前記拡散層216
cの端部において、薄い部分があシ、この部分がトンネ
ル電流領域212になっている。浮遊ゲート電極210
aは、第1絶縁膜209上に、チャネル領域230およ
びトンネル電流領域212ヲおおって形成されている。
憶トランジスタのソース、ドレインになっている。23
0がチャネル領域である。半導体基板201の表面の第
1絶縁膜(ゲート絶縁膜)2o9は、前記拡散層216
cの端部において、薄い部分があシ、この部分がトンネ
ル電流領域212になっている。浮遊ゲート電極210
aは、第1絶縁膜209上に、チャネル領域230およ
びトンネル電流領域212ヲおおって形成されている。
浮遊ゲート電極210aは、さらに第2絶縁膜21)を
介して、ゲート電極213におおわれている。
介して、ゲート電極213におおわれている。
上述した従来の記憶トランジスタは、第4図(blに示
す拡散層216cと浮遊ゲート電極210aとの間のト
ンネル電流領域212にかかる電界によシ浮遊ゲート電
極210aへ電子を注入又は注出し、浮遊ゲート電極2
10aの電位を変化させて拡散層216c 、 216
b間のチャネル領域230をオフ又はオンさせて記憶動
作を行なう。
す拡散層216cと浮遊ゲート電極210aとの間のト
ンネル電流領域212にかかる電界によシ浮遊ゲート電
極210aへ電子を注入又は注出し、浮遊ゲート電極2
10aの電位を変化させて拡散層216c 、 216
b間のチャネル領域230をオフ又はオンさせて記憶動
作を行なう。
トンネル電流領域212にか〜る電界は、ゲート電極2
13と拡散層216cとの間に印加する電圧によシ生ず
る。ゲート電極213と浮遊ゲート電極210aとの間
の容量値C2と、浮遊ゲート電極210aと拡散層21
6cとの間の容量値CIとの比により%圧が分配され、
C2/C1t−大きくすると、トンネル電流領域212
にが〜る電界が大きくなる。
13と拡散層216cとの間に印加する電圧によシ生ず
る。ゲート電極213と浮遊ゲート電極210aとの間
の容量値C2と、浮遊ゲート電極210aと拡散層21
6cとの間の容量値CIとの比により%圧が分配され、
C2/C1t−大きくすると、トンネル電流領域212
にが〜る電界が大きくなる。
容量値C2を大きくするために、ゲート電極213と浮
遊ゲート電極210aとの対向面積を大にすると、記憶
トランジスタとして占有面積が大きくなシ、また第2絶
縁膜21)を薄くすると絶縁耐圧が低下するという難点
がある。次に容量値C1を小さくするために、浮遊ゲー
ト電極210aと拡散層216Cとの対向面積を小さく
すると、記憶トランジスタの幅が小さくなり利得(ゲイ
ン)が小さくなって記憶トランジスタの性能が劣化し、
また第1絶縁膜209の膜厚を厚くすると記憶トランジ
スタのチャネル領域230上の絶縁膜厚が厚くなシ、利
得(ゲイン)が小さくなって記憶トランジスタの性能が
劣化する。
遊ゲート電極210aとの対向面積を大にすると、記憶
トランジスタとして占有面積が大きくなシ、また第2絶
縁膜21)を薄くすると絶縁耐圧が低下するという難点
がある。次に容量値C1を小さくするために、浮遊ゲー
ト電極210aと拡散層216Cとの対向面積を小さく
すると、記憶トランジスタの幅が小さくなり利得(ゲイ
ン)が小さくなって記憶トランジスタの性能が劣化し、
また第1絶縁膜209の膜厚を厚くすると記憶トランジ
スタのチャネル領域230上の絶縁膜厚が厚くなシ、利
得(ゲイン)が小さくなって記憶トランジスタの性能が
劣化する。
上記のように、従来の構造では、記憶トランジスタが低
電圧で記憶状態を変えることのできるように、容量比C
2/C1′ft大きくしようとすると、高密度化、利得
特性に問題が生ずる。
電圧で記憶状態を変えることのできるように、容量比C
2/C1′ft大きくしようとすると、高密度化、利得
特性に問題が生ずる。
本発明の目的は、上記欠点を除去した、新規な構造の記
憶トランジスタを有する半導体記憶装置を提供すること
にある。
憶トランジスタを有する半導体記憶装置を提供すること
にある。
本発明の半導体装置は、記憶トランジスタのゲート構造
として、半導体基板のチャネル領域およびドレイン拡散
層のチャネル領域に隣接する端部上に、第1絶縁膜を介
して形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲート電極
の全面をおおう第2絶縁膜の一部に設けたトンネル電流
領域と、該トンネル電流領域をおおい前記第2絶縁膜の
一部上に設けたゲート電極とを有するようにしたもので
ある。
として、半導体基板のチャネル領域およびドレイン拡散
層のチャネル領域に隣接する端部上に、第1絶縁膜を介
して形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲート電極
の全面をおおう第2絶縁膜の一部に設けたトンネル電流
領域と、該トンネル電流領域をおおい前記第2絶縁膜の
一部上に設けたゲート電極とを有するようにしたもので
ある。
トンネル電流領域は、本発明では、ゲート電極と浮遊ゲ
ート電極との間に形成している。上記両電極間の容量値
をC3,浮遊ゲート電極と半導体基板のドレイ拡散層と
の間の容量値を04とすれば、C4/C3’を大きくす
ることによって記憶トランジスタは低電圧で動作可能に
なる。実施例で説明するように、従来のような高密度化
・利得特性上の問題を生ずることなく、容量値C3の減
少、容量値C4の増大が可能である。
ート電極との間に形成している。上記両電極間の容量値
をC3,浮遊ゲート電極と半導体基板のドレイ拡散層と
の間の容量値を04とすれば、C4/C3’を大きくす
ることによって記憶トランジスタは低電圧で動作可能に
なる。実施例で説明するように、従来のような高密度化
・利得特性上の問題を生ずることなく、容量値C3の減
少、容量値C4の増大が可能である。
以下、本発明の実施例につき、図面を参照して説明する
。第1実施例の平面図を第1図(a)に、またAA’断
面図を第1図(′b)に示す。この実施例も、記憶トラ
ンジスタを選択トランジスタに直列にしたものである。
。第1実施例の平面図を第1図(a)に、またAA’断
面図を第1図(′b)に示す。この実施例も、記憶トラ
ンジスタを選択トランジスタに直列にしたものである。
半導体基板(P型)101に、拡散層(N型) 1)6
a、1)6b、1)6cを設け、拡散層1)6b、1)
6cが記憶トランジスタのソース。
a、1)6b、1)6cを設け、拡散層1)6b、1)
6cが記憶トランジスタのソース。
ドレインとなり、その間にチャネル領域130が存在す
る。−1拡散層1)6a、1)6cは選択トランジスタ
のソース、ドレインで、拡散層1)60 1)両者に共
通となっている。選択トランジスタは1)4が選択ゲー
ト電極で、1)7は外部配線1)8と接続するコンタク
ト孔である。
る。−1拡散層1)6a、1)6cは選択トランジスタ
のソース、ドレインで、拡散層1)60 1)両者に共
通となっている。選択トランジスタは1)4が選択ゲー
ト電極で、1)7は外部配線1)8と接続するコンタク
ト孔である。
次に記憶トランジスタのゲート構造につき説明する。第
1絶縁膜(ゲート絶縁膜)109上に、浮遊ゲート電極
1)0aが、チャネル領域130 およびドレイン拡
散層1)6Cに延在するように形成される。浮遊ゲート
電極1)0aは全面を比較的厚く例えば100OA以上
の第2絶縁膜1)1でおおわれ、その一部にトンネル電
流領域1)2を有する。トンネル電流領域1)2は厚’
g200A程度とする。このトンネル電流領域1)2ヲ
おおってゲート電極1)3が設けられる。このゲート電
極1)3は第2絶縁膜1)1の一部のみに接するように
、その面積を小さくする。
1絶縁膜(ゲート絶縁膜)109上に、浮遊ゲート電極
1)0aが、チャネル領域130 およびドレイン拡
散層1)6Cに延在するように形成される。浮遊ゲート
電極1)0aは全面を比較的厚く例えば100OA以上
の第2絶縁膜1)1でおおわれ、その一部にトンネル電
流領域1)2を有する。トンネル電流領域1)2は厚’
g200A程度とする。このトンネル電流領域1)2ヲ
おおってゲート電極1)3が設けられる。このゲート電
極1)3は第2絶縁膜1)1の一部のみに接するように
、その面積を小さくする。
上記の構造であるから、浮遊ゲート電極1)0gとゲー
ト電極1)3との間の容量値C3は、第2絶縁膜1)1
の膜厚が大きいことと、ゲート電極1)3の面積が小さ
いことから、極めて小さくできる。浮遊ゲート電極1)
0aとドレイン拡散層1)6Cとの間の容量値C4は、
従来例において小さくしたのと反対に、そのままでもC
4/C3を大きくできる。
ト電極1)3との間の容量値C3は、第2絶縁膜1)1
の膜厚が大きいことと、ゲート電極1)3の面積が小さ
いことから、極めて小さくできる。浮遊ゲート電極1)
0aとドレイン拡散層1)6Cとの間の容量値C4は、
従来例において小さくしたのと反対に、そのままでもC
4/C3を大きくできる。
この実施例に示した半導体記憶装置の動作そ一部、すな
わちトンネル電流領域1)2を介しての浮遊ゲート電極
1)0aへの電子の注入・注出につき説明する。まず電
子を注入する場合には、選択トランジスタの選択ゲート
電極1)4および配線1)8を高電位にすることにより
、選択トランジスタを導通し、ドレイン拡散層1)6c
を高電位にするとともに、ゲート電極1)3を接地レベ
ルにする。すると、トンネル電流領域1)2に高電界が
印加され浮遊ゲート電極1)0a に電子が注入され
る。
わちトンネル電流領域1)2を介しての浮遊ゲート電極
1)0aへの電子の注入・注出につき説明する。まず電
子を注入する場合には、選択トランジスタの選択ゲート
電極1)4および配線1)8を高電位にすることにより
、選択トランジスタを導通し、ドレイン拡散層1)6c
を高電位にするとともに、ゲート電極1)3を接地レベ
ルにする。すると、トンネル電流領域1)2に高電界が
印加され浮遊ゲート電極1)0a に電子が注入され
る。
次に、浮遊ゲート電極1)0a から電子を注出する
場合には、選択ゲート電極1)4を高電位にし、配線1
)8を接地することによシ、選択トランジスタを導通し
、ドレイン拡散層1)6c を接地レベルにするとと
もに、ゲート電極1)3を高電位にする。するとトンネ
ル電流領域1)2に高電界が印加され浮遊ゲート電極1
)0a がらゲート電極1)3へ電子が注出される。
場合には、選択ゲート電極1)4を高電位にし、配線1
)8を接地することによシ、選択トランジスタを導通し
、ドレイン拡散層1)6c を接地レベルにするとと
もに、ゲート電極1)3を高電位にする。するとトンネ
ル電流領域1)2に高電界が印加され浮遊ゲート電極1
)0a がらゲート電極1)3へ電子が注出される。
前述したように、浮遊ゲート電極10 aとドレイン拡
散層1)6cとの間の容量値c4と、浮遊ゲート電極1
0 aとゲート電極1)3との間の容量値C3との比C
4/C3が大きいので、電子の注入・注出の場合に、ト
ンネル電流領域1)2にか〜る電界が大きく、低電圧に
より注入・注出がで−きる。
散層1)6cとの間の容量値c4と、浮遊ゲート電極1
0 aとゲート電極1)3との間の容量値C3との比C
4/C3が大きいので、電子の注入・注出の場合に、ト
ンネル電流領域1)2にか〜る電界が大きく、低電圧に
より注入・注出がで−きる。
第1図に示す実施例の製作方法を、工程順に第2図を参
照して説明する。まず、第2図(&)に示すように周知
のLOGO8酸化法により半導体基板101にチャネル
・ストッパ105.フィールド絶縁膜104を形成し第
1絶縁膜(ゲート絶縁膜)109を熱酸化法によシ形成
し、拡散層1)6a、1)6b。
照して説明する。まず、第2図(&)に示すように周知
のLOGO8酸化法により半導体基板101にチャネル
・ストッパ105.フィールド絶縁膜104を形成し第
1絶縁膜(ゲート絶縁膜)109を熱酸化法によシ形成
し、拡散層1)6a、1)6b。
1)6c f形成したのち、第2図(b)に示すよう
に不純物例えばリンを含有した多結晶シリコン層1)0
を形成し、次に第2図(c)に示すように多結晶シリコ
ン層1)0をバターニングして浮遊ゲート電極1)0a
を形成したのち、その上を例えば1000A以上の厚い
第2絶縁g 1)1で榎う。さらに、第2図(d)に示
すように、第2絶縁膜1)1の一部を除去して例えば2
00′A程度の薄いトンネル電流領域1)2を形成した
後、第2図(elに示すようKその上を覆うようにゲー
ト電極1)3tl−形成すると同時に選択ゲート電極1
)4を形成する。
に不純物例えばリンを含有した多結晶シリコン層1)0
を形成し、次に第2図(c)に示すように多結晶シリコ
ン層1)0をバターニングして浮遊ゲート電極1)0a
を形成したのち、その上を例えば1000A以上の厚い
第2絶縁g 1)1で榎う。さらに、第2図(d)に示
すように、第2絶縁膜1)1の一部を除去して例えば2
00′A程度の薄いトンネル電流領域1)2を形成した
後、第2図(elに示すようKその上を覆うようにゲー
ト電極1)3tl−形成すると同時に選択ゲート電極1
)4を形成する。
次に第2図(f)に示すように層間絶縁膜125’を形
成し、コンタクト孔1)7全開孔する。その後配線1)
8を形成して第1図に示す装置を完成する。
成し、コンタクト孔1)7全開孔する。その後配線1)
8を形成して第1図に示す装置を完成する。
次に第2実施例として、浮遊ゲート電極とドレイン拡散
層との間の容量値C4を、さらに積極的に大きくした例
につき説明する。第3図(a)は実施例の平面図で、(
b)がAA’断面図である。
層との間の容量値C4を、さらに積極的に大きくした例
につき説明する。第3図(a)は実施例の平面図で、(
b)がAA’断面図である。
ドレイン拡散層108として、拡散層1)6c よシ
さらに深い拡散層を設け、その中に溝107を形成し、
浮遊ゲート電極1)0aが、溝107内をも埋めるよう
な構造としている。このように容量値C4を特に大きく
できるので容量比C4/c3がさらに大きくなる。
さらに深い拡散層を設け、その中に溝107を形成し、
浮遊ゲート電極1)0aが、溝107内をも埋めるよう
な構造としている。このように容量値C4を特に大きく
できるので容量比C4/c3がさらに大きくなる。
以上、説明したように、本発明ではトンネル電流領域を
浮遊ゲート電極の上に形成するという、全く新しい構造
としている。したがって浮遊ゲート電極とゲート電極と
の間の容量c3を小さくするために、浮遊ゲー)’+%
U極をおおう第2絶縁膜の厚みを増加し、ゲート電極の
面積を小さくしても、何ら記憶トランジスタの性能を劣
化させない。これによシ浮遊ゲート電極とドレイン拡散
層との間の容量C4と前記容量c3との比C4103を
大きくとれ、トンネル電流領域における電子の注入・注
出の効率が格段と高い不揮発性記憶装置を得ることがで
きる。さらに、ドレイン拡散層に溝を形成し、この溝内
にも浮遊ゲート電極を埋込むことにより記憶トランジス
タの占有面積を変えることなく容量値C4をいくらでも
大きくできる。
浮遊ゲート電極の上に形成するという、全く新しい構造
としている。したがって浮遊ゲート電極とゲート電極と
の間の容量c3を小さくするために、浮遊ゲー)’+%
U極をおおう第2絶縁膜の厚みを増加し、ゲート電極の
面積を小さくしても、何ら記憶トランジスタの性能を劣
化させない。これによシ浮遊ゲート電極とドレイン拡散
層との間の容量C4と前記容量c3との比C4103を
大きくとれ、トンネル電流領域における電子の注入・注
出の効率が格段と高い不揮発性記憶装置を得ることがで
きる。さらに、ドレイン拡散層に溝を形成し、この溝内
にも浮遊ゲート電極を埋込むことにより記憶トランジス
タの占有面積を変えることなく容量値C4をいくらでも
大きくできる。
第1図は、本発明の一実施例の平面図、断面図、第2図
は上記実施例の製作工程を示す図、第3図は別の実施例
の平面図、断面図、第4図は従来例である。 101・・・半導体基板、107・・・溝、108・・
・ドレイン拡散層、 109・・・第1絶縁膜(ゲート絶縁膜)、1)0a・
・・浮遊ゲート電極、 1)1・・・第2絶縁膜、1)2・・・トンネル電流領
域1)3・・・ゲート電極、1)4・・・選択ゲート電
極、1)6a、1)6b、1)6cm−−拡散層(基板
と反対導電型)、1)7・・・コンタクト孔、1)8・
・・配線、1)9、120.121・・・配線、 122、123.124・・−コンタクト孔。
は上記実施例の製作工程を示す図、第3図は別の実施例
の平面図、断面図、第4図は従来例である。 101・・・半導体基板、107・・・溝、108・・
・ドレイン拡散層、 109・・・第1絶縁膜(ゲート絶縁膜)、1)0a・
・・浮遊ゲート電極、 1)1・・・第2絶縁膜、1)2・・・トンネル電流領
域1)3・・・ゲート電極、1)4・・・選択ゲート電
極、1)6a、1)6b、1)6cm−−拡散層(基板
と反対導電型)、1)7・・・コンタクト孔、1)8・
・・配線、1)9、120.121・・・配線、 122、123.124・・−コンタクト孔。
Claims (2)
- (1)浮遊ゲート電極を有し、該電極へ電子のトンネル
注入・注出を行なうMOS型不揮発性半導体記憶装置に
おいて、 半導体基板のチャネル領域およびドレイン拡散層のチャ
ネル領域に隣接する端部上に、第1絶縁膜を介して形成
された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲート電極の全面を
おおう第2絶縁膜の一部に設けたトンネル電流領域と該
トンネル電流領域をおおい前記第2絶縁膜の一部上に設
けたゲート電極とを有することを特徴とするMOS型不
揮発性半導体装置。 - (2)前記浮遊ゲート電極の一部が、ドレイン拡散層内
に開口された溝内に、第1絶縁膜を介して埋込まれてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のMOS
型不揮発性半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016508A JP2752616B2 (ja) | 1987-01-26 | 1987-01-26 | Mos型不揮発性半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016508A JP2752616B2 (ja) | 1987-01-26 | 1987-01-26 | Mos型不揮発性半導体記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63184367A true JPS63184367A (ja) | 1988-07-29 |
| JP2752616B2 JP2752616B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=11918212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62016508A Expired - Lifetime JP2752616B2 (ja) | 1987-01-26 | 1987-01-26 | Mos型不揮発性半導体記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2752616B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02244768A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-28 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体メモリ |
| JP2008047729A (ja) * | 2006-08-17 | 2008-02-28 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
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