DE4340592C2 - Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers und einen nach diesem Verfahren hergestellten Halbleiterspeicher - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers und einen nach diesem Verfahren hergestellten HalbleiterspeicherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen
Halbleiterspeichers sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten
Halbleiterspeicher, spezieller ein Verfahren zum Herstellen von
Halbleiterspeichern, die elektrisch löschbare und programmierbare ROM
(EEPROM)-Zellen mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich des
Programmier- und des Löschbetriebs aufweisen, die für VLSI-Herstellung
geeignet sind.
Eine EEPROM-Zelle mit Feldeffekttransistorstruktur wird unter
Verwendung eines potentialungebundenen Gates betrieben, das über einer
Isolierschicht über dem Kanalbereich liegt, der zwischen einem Source-
und einem Drainbereich im Substrat ausgebildet ist, sowie mit Hilfe eines
Steuergates, das getrennt über eine weitere Isolierschicht über dem
potentialungebundenen Gate liegt.
Ein derartiger EEPROM wurde in begrenzten Anwendungsberei
chen verwendet, jedoch kommen immer mehr Anwendungen hinzu,
da das Interesse an sehr schnellen programmierbaren Spei
chern wächst.
Nachfolgend werden herkömmliche Strukturen von EEPROM-Zellen
kurz unter Bezugnahme auf mehrere Figuren diskutiert, zusam
men mit Problemen, die diesen Strukturen eigen sind.
Fig. 5 zeigt eine der üblichsten herkömmlichen Strukturen
einer EEPROM-Zelle. Wie in dieser Figur dargestellt, ist die
EEPROM-Zelle so aufgebaut, daß sie ein potentialungebundenes
Gate 4 zwischen einem Substrat 1 und einem Steuergate 6 auf
weist. Die Zelle wird dann programmiert, wenn die Schwellen
spannung der Zelle so weit erhöht wird, daß heiße Elektronen
in das potentialungebundene Gate injiziert werden. Anderer
seits wird Information gelöscht, wenn die Schwellenspannung
der Zelle in ihren Ursprungszustand zurückkehrt, wenn die
Elektronen aus dem potentialungebundenen Gate entfernt wer
den. Ein sogenanntes "heißes Elektron" ist ein freies Elek
tron, das von einer Metallplatte emittiert wird, wenn diese
erhitzt wird. Heiße Elektronen werden in einer Vakuumröhre
verwendet. Indessen werden auch solche Ladungsträger als
heiße Ladungsträger bezeichnet, die mehr als nur die thermi
sche Energie aufweisen, und zwar dadurch, daß sie in eine
Verarmungsschicht injiziert und dort durch ein hohes Feld
beschleunigt werden, wodurch manche von ihnen genug Energie
erreichen, um Stoßionisation zu bewirken.
In der EEPROM-Zelle mit der Struktur von Fig. 5 wird eine
hohe Spannung an einen Drain 2b angelegt, um heiße Elektro
nen durch einen Lawineneffekt zu erzeugen. Diese heißen La
winenelektronen werden in das potentialungebundene Gate 4
injiziert, wodurch die Zelle programmiert wird. Andererseits
wird zum Löschen der Information eine hohe Spannung an eine
Source 2a gelegt, um die injizierten Elektronen aus dem po
tentialungebundenen Gate durch einen dünnen Tunnel-Oxidfilm
hindurch zu emittieren.
In Fig. 6 ist eine andere Struktur einer herkömmlichen
EEPROM-Zelle dargestellt. Die EEPROM-Zelle von Fig. 6 ist so
aufgebaut, daß sie keinen Tunnel-Oxidfilm aufweist, wie die
Struktur in Fig. 6. Das Programmieren und Löschen erfolgt
auf ähnliche Weise wie bei der Zellenstruktur von Fig. 5.
Diese Struktur einer EEPROM-Zelle wird für einen sehr
schnell programmierbaren Speicher verwendet.
Bei der vorstehend genannten herkömmlichen Zellenstruktur
muß im Drainbereich 2a ein hohes elektrisches Feld erzeugt
werden, um die Programmiereigenschaften zu verbessern, wäh
rend es für bessere Löscheigenschaften erforderlich ist, die
Durchschlagfestigkeit am Übergang zu verbessern, um keinen
Durchschlag am Übergang hervorzurufen, wenn eine hohe Span
nung an den Sourcebereich 2b angelegt wird.
Um diese Eigenschaften zu verbessern, wurde im US-Patent Nr.
4,972,371 eine Struktur für eine EEPROM-Zelle vorgeschlagen,
die im Querschnitt in Fig. 7 schematisch dargestellt ist.
Wie dort gezeigt, ist ein p+-Bereich 7 ausgebildet, in den
neben einem Drainbereich 2b Fremdstoffe mit hoher Dotierung
eingebracht sind, um das elektrische Feld zu erhöhen, wohin
gegen ein n--Bereich, in den Fremdstoffe mit geringer Kon
zentration eindotiert sind, neben einer Source 2a ausgebil
det ist, um die Durchschlagfestigkeit am Übergang zu verbes
sern.
Jedoch hat die im vorstehend genannten Patent vorgeschlagene
Struktur einer EEPROM-Zelle den Nachteil, daß die Source und
der Drain getrennt voneinander und verschieden ausgebildet
werden, so daß das Herstellverfahren kompliziert und mühselig
wird. Z. B. müssen mindestens doppelt soviele Photolithographiepro
zesse die bei den Strukturen gemäß den Fig. 5 und 6 ausgeführt wer
den, um die Struktur der EEPROM-Zelle gemäß Fig. 7 herzustellen.
Aus der JP 5-29587 (A), ist bereits ein weiterer nichtflüchtiger Halbleiterspei
cher bekannt, dessen Speicherzellen einen n-leitenden Sourcebereich und
einen n-leitenden Drainbereich in einem Halbleitersubstrat aufweisen,
zwischen denen ein Kanalbereich vorgesehen ist. In dem Kanalbereich
sind Phosphorionen implantiert. Der Drainbereich ist von einer p-leiten
den Schicht umgeben, die sich auf seiner Unterseite bis zur Substratober
fläche erstreckt, so daß die p-leitende Schicht zwischen dem Drainbereich
30 und dem Kanalbereich 50 liegt, um einen wirksamen Kanal zu bilden.
Auf der Halbleiteroberfläche ist ein Gate vorgesehen, das eine potentialun
gebundene Elektrode und eine Steuerelektrode aufweist, die in üblicher
Weise durch die Isolationsschichten voneinander und vom Substrat ge
trennt sind.
Ferner ist aus der JP 5-129 619 (A) eine Speicherzelle mit einem Feldeffekt
transistor für einen nichtflüchtigen Speicher bekannt, der ein Gate mit ei
ner potentialungebundenen Elektrode und einer Steuerelektrode auf
weist. Benachbart zu einem n-dotierten Kanalbereich sind n+-dotierte
Source- und Drainbereich vorgesehen. Der Sourcebereich ist von einem n-
dotierten Bereich umgeben, während der Drainbereich von einem p+-do
tierten Bereich umgeben ist, der sich bis zur Oberfläche des Substrats er
streckt und somit zwischen dem Kanalbereich und dem Drainbereieh un
terhalb des Gates liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen
eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers anzugeben, durch das ein Tran
sistor einer Speicherzelle mit verbesserten Programmier- und Löscheigen
schaften einfach hergestellt und für VLSI-Zwecke verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Halbleiterspeicher
nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils nachgeordneten Unter
ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung nä
her erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer EEPROM-Zelle, wie sie bei
spielsweise in der JP 5-29 587 (A) gezeigt ist;
Fig. 2A bis 2E schematische Querschnitte zur Veranschaulichung eines
neuen Verfahrens zur Herstellung der EEPROM-Zelle nach Fig. 1,
Fig. 3 und 4 schematische Querschnitte von EEPROM-Zellen gemäß einem
ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 5 bis 7 schematische Querschnitte herkömmlicher EEPROM-Zellen.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende
Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine EEPROM-Zelle so aufgebaut, daß sie ein
gestapeltes Gate aufweist, bei dem ein potentialungebundenes Gate 15
durch eine Zwischenschicht 16 gegenüber einem Steuergate 17 isoliert ist,
und es ist ein Halbleitersubstrat 10 vorhanden, das in einen Elementab
trennteil und einen aktiven Bereich unterteilt ist, in dem ein erster aktiver
n--Bereich 13 zwischen einem n+-Sourcebereich 18a und einem
n+-Drainbereich 18b ausgebildet ist, der von einem zweiten akti
ven Bereich 19 eingeschlossen wird, wobei das
stapelförmige Gate über dem ersten aktiven Bereich 13 liegt
und durch eine erste Isolierschicht 14 gegenüber dem Sub
strat 10 isoliert ist.
Bei einer EEPROM-Zelle mit einer solchen
Struktur ist der erste aktive n--Bereich 13 auf der Seite
der Source 18a ausgebildet, so daß die Durchschlagfestigkeit
im Übergangsbereich für den Fall beim Löschbetrieb verbes
sert ist. Darüber hinaus ist diese EEPROM-
Zelle so aufgebaut, daß die Überlappung zwischen den source
seitigen Übergangsbereichen 13 und 18a sowie dem Gate 17
maximiert ist, was zu einer Geschwindigkeitserhöhung beim
Löschvorgang führt. Ferner ist auf der Seite des Drain 18b
der p+-Bereich 19 ausgebildet, der die Erzeugung eines hohen
elektrischen Feldes in ihm erlaubt, so daß die Programmier
geschwindigkeit erhöht werden kann.
Anhand von Fig. 2 wird nun schrittweise ein Verfahren zum
Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers gemäß
Fig. 1.
Über einem Halbleitersubstrat 10 von einem ersten Leitungs
typ (z. B. p+) wird ein Feldoxidfilm 11 so ausgebildet, daß
er einen Elementabtrennbereich und einen aktiven Bereich
festlegt, und zwar unter Verwendung eines herkömmlichen Pro
zesses mit örtlicher Siliziumoxidation (LOCOS) als Element
abtrennprozeß, wie in Fig. 2a gezeigt.
Anschließend wird folgend auf die Ausbildung eines verlore
nen Oxidfilms 12 auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats
10 ein n-Fremdstoff mit zweitem Leitungstyp mit geringer
Konzentration implantiert, um den ersten aktiven n--Bereich
13 mit einer ersten Übergangstiefe auszubilden, wie in Fig.
2b dargestellt.
Fig. 2c veranschaulicht den Prozeß zum Herstellen der Struk
tur des stapelförmigen Gates. Zu diesem Zweck wird der ver
lorene Oxidfilm 12 entfernt, und dann wird eine erste Iso
lierschicht 14 auf dem ersten n--Bereich 13 ausgebildet.
Über dem ersten Isolierbereich 14 werden eine erste leitende
Schicht 15, eine zweite Isolierschicht 16 und eine zweite
leitende Schicht 17 in der genannten Reihenfolge ausgebil
det. An der zweiten leitenden Schicht 17, der zweiten Iso
lierschicht 16 und der ersten leitenden Schicht 15 wird ein
Photolithographieprozeß ausgeführt, um diese mit einem vor
gegebenen Muster zu mustern. Infolge des Musterungsvorgangs
werden das potentialungebundene Gate 15 und das Steuergate
17 ausgebildet. Die erste und die zweite leitende Schicht
für das Gate werden vorzugsweise aus Polysilizium herge
stellt.
Anschließend wird ein n-Fremdstoff mit hoher Konzentration
unter Selbstausrichtung unter Verwendung des übereinander
gestapelten potentialungebundenen Gates 15 und des Steuer
gates 17 als Maske mit hoher Konzentration durch Ionenim
plantation eingebracht, um den Source-Bereich 18a
und den Drain-Bereich 18b im Substratabschnitt zu
beiden Seiten des Gates auszubilden, die beide vom n+-Typ
sind und eine zweite Übergangstiefe aufweisen, wie in Fig.
2D dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt bleibt der erste aktive
Bereich 13 unter dem Gatebereich zurück.
Anschließend wird, wie dies in Fig. 2e dargestellt ist, ein
Photoresist (PR) aufgebracht, um einen vorgegebenen Bereich
zu maskieren, gefolgt von selektiver Ionenimplantation eines
p-Fremdstoffs. Als Fremdstoff vom ersten Leitungstyp wird
dieser p-Fremdstoff mit hoher Konzentration dotiert. Infol
gedessen wird ein zweiter aktiver, aus p+ bestehender Be
reich gebildet, der den Drain-Bereich 18b umgibt
und eine dritte Übergangstiefe aufweist.
Gemäß dem Verfahren wird der zweite aktive Bereich 19 auf solche Weise
hergestellt, daß er eine höhere Konzentration als der erste aktive Bereich
13, aber eine kleinere als der Source- und Drainbereich 18a und 18b auf
weist. Auch ist die dritte Übergangstiefe, d. h. die Übergangstiefe des zwei
ten aktiven Bereichs größer als die erste und zweite Übergangstiefe.
Wie vorstehend dargelegt, können der Source- und der Drainbereich 18,
der sourceseitige n--Bereich 13 und der drainseitige p+-Bereich 19 durch
einen einmaligen Photolithographieprozeß hergestellt werden. Demgemäß
können EEPROM-Zellen mit einem einfachen Prozeß erzeugt werden.
In Fig. 3 ist eine Struktur einer EEPROM-Zelle gemäß einem Ausführungs
beispiel der Erfindung schematisch dargestellt, wie in Fig. 3 gezeigt, ist
diese Struktur einer EEPROM-Zelle mit einem dritten aktiven, p-Ionen
enthaltenden p--Bereich 20 auf solche Weise versehen, daß dieser den
zweiten aktiven Bereich 19 umgibt.
Bei der Struktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der
Drainbereich 18b so eingeschlossen, daß er zum Verbessern der Program
miergeschwindigkeit ein höheres elektrisches Feld erzeugt, was durch den
p+-Bereich 19 erfolgt, der mit fremdstoffen in höherer Konzentration aus
gebildet ist als der p--Bereich 20, von dem er seinerseits eingeschlossen
wird, so daß die sich ergebenden aktiven p-Bereiche, die als Kanal verwen
det werden, so gesteuert werden können, daß sie keine übermäßig hohe
Schwellenspannung aufweisen.
Die Struktur der EEPROM-Zelle gemäß dem Ausführungsbeispiel wird er
findungsgemäß dadurch hergestellt, daß die p-Fremdstoffe bei geeigneter
Beschleunigungsenergie und geeigneter Dosis in solcher Weise implan
tiert werden, daß der p-Ionen enthaltende dritte aktive p--Bereich 20 den
zweiten aktiven, ebenfalls p-Ionen enthaltenden p+-Bereich 19 umgibt,
der bereits hergestellt wurde, wie dies in Fig. 2e für das Verfahren zum
Herstellen der EEPROM-Zelle gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 erfolgt nun eine Beschreibung für die Struk
tur einer EEPROM-Zelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Bei dieser EEPROM-Zelle ist nicht nur der dritte aktive p--Bereich, der den
zweiten aktiven p+-Bereich umgibt, vorhanden, wie anhand von Fig. 3 er
läutert wurde, sondern es ist auch der erste aktive n--Bereich 13 so ausge
bildet, daß er tiefer als der Source- und der Drainbereich 18a und 18b ist,
daß er also den Sourcebereich 18a umgibt.
Der den Sourcebereich umgebende n--Bereich bei der Struktur nach Fig. 4
spielt eine Rolle beim Abschwächen des Feldes, das durch die hohe, an die
Source beim Löschen von Information angelegte Spannung hervorgerufen
wird. Dies Abschwächung wird dadurch erzielt, daß ein Teil des erzeugten
elektrischen Feldes aufgrund des n--Bereichs in das Substrat hinein indu
ziert wird.
Bei dieser Struktur wird der Drainbereich 18a vom p+-Bereich 19 umge
ben, der von Fremdstoffen mit höherer Konzentration gebildet wird, als sie
im p--Bereich 20 vorhanden ist, und der p+-Bereich 19 wird seinerseits
vom p--Bereich umgeben, so daß die Schwellenspannung für den Kanalbe
reich auf einen niedrigeren Wert eingestellt werden kann. Die Struktur des
zweiten Ausführungsbeispiels weist wie erwähnt einen ersten aktiven n--
Bereich auf, der den zweiten aktiven n+-Bereich umgibt und einen Teil des
elektrischen Feldes in das Substrat hinein induziert, das hervorgerufen
wird, wenn zum Löschen von Information eine hohe Spannung an die Sour
ce gelegt wird, so daß das erzeugte elektrische Feld aufgrund dieses n--Be
reichs abgeschwächt wird. Demgemäß zeigt die Struktur der EEPROM-
Zelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verbesserte
Eigenschaften sowohl beim Programmieren als auch beim Löschen.
Die Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels wird auf ähnliche Weise
wie die des ersten Ausführungsbeispiels hergestellt, mit der Ausnahme,
daß die zum Implantieren von Ionen-Fremdstoffen erforderlichen Be
schleunigungsenergien so eingestellt werden, daß der erste aktive Bereich
13 und die Source und Drain-Bereiche 18a und 18b so hergestellt werden,
daß der erste aktive Bereich tiefer als die anderen Bereiche ist und da
durch, daß die Fremdstoffe mit geeigneter Beschleunigungsenergie und
geeigneter Dosis so implantiert werden, daß der dritte aktive p--Bereich 20
so ausgebildet wird, daß er den zweiten aktiven p+-Bereich 19 umgibt, der
bereits ausgebildet wurde, wie dies in Fig. 2e dargestellt ist.
Wie oben beschrieben, können die EEPROM-Zellen gemäß den Ausfüh
rungsbeispielen mit demselben Prozeß wie die EEPROM-Zelle gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel hergestellt werden, wodurch EEPROM-Zellen
mit verbesserten Eigenschaften einfach erhalten werden können. Ferner
kann erfindungsgemäß eine EEPROM-Zelle mit verbesserten Betriebsei
genschaften wie erhöhten Geschwindigkeiten beim Löschen und Program
mieren erhalten werden. Darüber hinaus kann durch das erfindungsge
mäße Herstellverfahren eine EEPROM-Zelle mit sehr kleinen Abmessun
gen so hergestellt werden, daß Integration mit hoher Integrationsdichte
möglich ist.
Claims (14)
1. Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers mit
folgenden Schritten:
- - Implantieren eines Fremdstoffs vom zweiten Leitungstyp mit niedriger Konzentration in ein Halbleitersubstrat (10) vom ersten Leitungstyp, um in ei nem vorgegebenen Abschnitt des Halbleitersubstrats (10) einen ersten aktiven Bereich (13) auszubilden;
- - Ausbilden einer ersten Isolierschicht (12), einer ersten leitenden Schicht (15), einer zweiten Isolierschicht (16) und einer zweiten leitenden Schicht (17) über dem ersten aktiven Bereich (13) in der genannten Reihenfolge, um eine gestapelte Gatestruktur herzustellen;
- - Mustern der zweiten leitenden Schicht (17), der zweiten Isolationsschicht (16) und der ersten leitenden Schicht (15), um die gestapelte Gatestruktur mit einem potentialungebundenen Gate (15) und einem Steuergate (17) auszubilden;
- - Implantieren eines Fremdstoffs vom zweiten Leitungstyp mit hoher Kon zentration, um einen Source- und einen Drainbereich (18a, 18b) im Halblei tersubstrat (10) zu beiden Seiten der Gatestruktur auszubilden, wobei die Ga testruktur als Maske dient;
- - Implantieren eines Fremdstoffs vom ersten Leitungstyp mit hoher Kon zentration nur im Drainbereich (18b), um einen zweiten aktiven Bereich (19) auszubilden, der den Drainbereich (18b) umgibt; und
- - Ausbilden eines dritten aktiven Bereichs (20) mit einem Fremdstoff vom ersten Leitungstyp mit geringer Konzentration, der den zweiten aktiven Be reich (19) umgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstel
len des dritten aktiven Bereichs (20) folgende Schritte durchgeführt werden:
- - Einstellen der Konzentration und der Beschleunigungsenergie für den Fremdstoff vom ersten Leitungstyp unterschiedlich von den Werten, die zum Ausbilden des zweiten aktiven Bereichs (19) verwendet wurden; und
- - Implantieren des genannten Fremdstoffs beim eingestellten Zustand.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Herstellen der Source- und Drainbereiche (18a, 18b) ein n-Fremdstoff implan
tiert wird, um unter Selbstausrichtung zur Gatestruktur n+-Source- und
Drainbereiche (18a, 18b) auszubilden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Source- und Drainbereiche (18a, 18b) tiefer als der erste aktive Be
reich (13) ausgebildet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Source- und Drainbereiche (18a, 18b) flacher als der erste aktive
Bereich (13) ausgebildet werden.
6. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher, hergestellt durch ein Verfahren nach
einem der Ansprüche 1 bis 5, mit:
einem Halbleitersubstrat (10) vom ersten Leitungstyp;
einem ersten aktiven Bereich (13) vom zweiten Leitungstyp mit niedriger Fremdstoffkonzentration, der in dem Substrat ausgebildet ist;
einem Source-Bereich (18a) vom zweiten Leitungstyp mit hoher Fremd stoffkonzentration, der auf einer Seite des ersten aktiven Bereichs (13) ausge bildet ist,
einem Drain-Bereich (18b) vom zweiten Leitungstyp mit hoher Fremd stoffkonzentration, der auf der anderen Seite des ersten aktiven Bereichs (13) ausgebildet ist;
einem zweiten aktiven Bereich (19) vom ersten Leitungstyp mit hoher Fremdstoffkonzentration, der so ausgebildet ist, daß er den Drain-Bereich (18b) umgibt;
einem dritten aktiven Bereich (20) vom zweiten Leitungstyp mit niedriger Fremdstoffkonzentration, der so ausgebildet ist, daß er den zweiten aktiven Bereich (19) umgibt;
einem potentialungebundenen Gate (15), das auf einer ersten Isolier schicht (14) über dem ersten aktiven Bereich (13) liegt; und
einem Steuergate (17) auf einer zweiten Isolierschicht (16) über dem po tentialungebundenen Gate (15).
einem Halbleitersubstrat (10) vom ersten Leitungstyp;
einem ersten aktiven Bereich (13) vom zweiten Leitungstyp mit niedriger Fremdstoffkonzentration, der in dem Substrat ausgebildet ist;
einem Source-Bereich (18a) vom zweiten Leitungstyp mit hoher Fremd stoffkonzentration, der auf einer Seite des ersten aktiven Bereichs (13) ausge bildet ist,
einem Drain-Bereich (18b) vom zweiten Leitungstyp mit hoher Fremd stoffkonzentration, der auf der anderen Seite des ersten aktiven Bereichs (13) ausgebildet ist;
einem zweiten aktiven Bereich (19) vom ersten Leitungstyp mit hoher Fremdstoffkonzentration, der so ausgebildet ist, daß er den Drain-Bereich (18b) umgibt;
einem dritten aktiven Bereich (20) vom zweiten Leitungstyp mit niedriger Fremdstoffkonzentration, der so ausgebildet ist, daß er den zweiten aktiven Bereich (19) umgibt;
einem potentialungebundenen Gate (15), das auf einer ersten Isolier schicht (14) über dem ersten aktiven Bereich (13) liegt; und
einem Steuergate (17) auf einer zweiten Isolierschicht (16) über dem po tentialungebundenen Gate (15).
7. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste aktive Bereich (13) ein n--Bereich ist.
8. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sourcebereich (18a) und der Drainbereich
(18b) n+-Bereiche sind.
9. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite aktive Bereich (19) ein p+-Bereich
ist.
10. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Source und der Drainbereich (18a, 18b) tie
fer als der erste aktive Bereich (13) ist.
11. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste aktive Bereich (13) tiefer als der Sour
ce- und der Drainbereich (18a, 18b) ist.
12. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste aktive Bereich (13) den Sourcebereich (18a) umgibt.
13. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der dritte aktive Bereich (20) ein p--Bereich ist.
14. Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdstoffkonzentration im zweiten aktiven
Bereich (19) höher als diejenige im ersten aktiven Bereich (13) und niedriger
als die im Source- und Drainbereich (18a, 18b) ist.
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US5648669A (en) * | 1995-05-26 | 1997-07-15 | Cypress Semiconductor | High speed flash memory cell structure and method |
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JP2956549B2 (ja) * | 1995-09-14 | 1999-10-04 | 日本電気株式会社 | 半導体記憶装置及びその製造方法とデータ消去方法 |
US6236085B1 (en) * | 1996-11-11 | 2001-05-22 | Denso Corporation | Semiconductor memory device having high-concentration region around electric-field moderating layer in substrate |
US6051860A (en) * | 1998-01-16 | 2000-04-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nonvolatile semiconductor memory device and method for fabricating the same and semiconductor integrated circuit |
TW518725B (en) * | 2002-01-23 | 2003-01-21 | Macronix Int Co Ltd | Virtual ground flash memory |
KR100903277B1 (ko) * | 2002-10-24 | 2009-06-17 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
US6984862B2 (en) * | 2003-10-20 | 2006-01-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Storage device with charge trapping structure and methods |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3033333C2 (de) * | 1979-09-04 | 1992-01-30 | Texas Instruments Inc., Dallas, Tex., Us | |
US5153144A (en) * | 1988-05-10 | 1992-10-06 | Hitachi, Ltd. | Method of making tunnel EEPROM |
JPH0529587A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Sony Corp | 不揮発性半導体メモリ装置及びその製造方法 |
JPH05129619A (ja) * | 1991-11-01 | 1993-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4062699A (en) * | 1976-02-20 | 1977-12-13 | Western Digital Corporation | Method for fabricating diffusion self-aligned short channel MOS device |
US4142926A (en) * | 1977-02-24 | 1979-03-06 | Intel Corporation | Self-aligning double polycrystalline silicon etching process |
US4173818A (en) * | 1978-05-30 | 1979-11-13 | International Business Machines Corporation | Method for fabricating transistor structures having very short effective channels |
JPS56116670A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof |
JPS6271277A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Toshiba Corp | 不揮発性メモリセル |
KR890001099A (ko) * | 1987-06-08 | 1989-03-18 | 미다 가쓰시게 | 반도체 기억장치 |
US5262987A (en) * | 1988-11-17 | 1993-11-16 | Seiko Instruments Inc. | Floating gate semiconductor nonvolatile memory having impurity doped regions for low voltage operation |
US5378909A (en) * | 1993-10-18 | 1995-01-03 | Hughes Aircraft Company | Flash EEPROM cell having gap between floating gate and drain for high hot electron injection efficiency for programming |
US5371394A (en) * | 1993-11-15 | 1994-12-06 | Motorola, Inc. | Double implanted laterally diffused MOS device and method thereof |
-
1993
- 1993-11-29 DE DE4340592A patent/DE4340592C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-11-16 US US08/340,796 patent/US5477072A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3033333C2 (de) * | 1979-09-04 | 1992-01-30 | Texas Instruments Inc., Dallas, Tex., Us | |
US5153144A (en) * | 1988-05-10 | 1992-10-06 | Hitachi, Ltd. | Method of making tunnel EEPROM |
JPH0529587A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Sony Corp | 不揮発性半導体メモリ装置及びその製造方法 |
JPH05129619A (ja) * | 1991-11-01 | 1993-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
KUME, H., YAMAMOTO, H., et. al.: A Flash-Erase Eeprom Cell with an Asymmetric Source and Drain Structure in: International Electron Devices Meeting 1987, S. 560-563 * |
TOMITA, N., OHTSUKA, N., et. al.: A 62-ns 16-Mb Cmos Eprom with Voltage Stress Relaxation Technique in US-Z.: IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 26, No. 11, November 1991, S. 1593-1599 * |
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---|---|
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US5477072A (en) | 1995-12-19 |
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