JP2000031436A - Semiconductor storage device and manufacture of the same - Google Patents

Semiconductor storage device and manufacture of the same

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JP2000031436A
JP2000031436A JP19452998A JP19452998A JP2000031436A JP 2000031436 A JP2000031436 A JP 2000031436A JP 19452998 A JP19452998 A JP 19452998A JP 19452998 A JP19452998 A JP 19452998A JP 2000031436 A JP2000031436 A JP 2000031436A
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JP
Japan
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region
diffusion layer
channel region
layer
forming
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JP19452998A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyomi Naruge
毛 清 実 成
Shinichi Maekawa
川 信 一 前
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor storage device with less current consumption, while larger capacity of a memory is made possible. SOLUTION: Each memory cell comprises diffused layers 2 and 3, which is formed on the surface of a p-type silicon substrate 1, to be a source/drain region, and a channel region 4 formed between the diffused layers 2 and 3. An insulating film 8 of lamination structure comprising a silicon oxide film 5, a silicon nitride film 6, and a silicon oxide film 7 is formed above the channel region 4. A gate electrode 9 is formed on the upper surface of the insulating film 8 of the laminated structure. The gate electrode 9 is utilized as a word line. An interlayer insulating film 10 is formed between the diffused layers 2 and 3 and the gate electrode 9. By implanting hot electrons into the silicon nitride film 8 in the insulating film 8 of lamination structure from a substrate, data is written. The silicon nitride film 6 and the diffused layer 3 partially overlap vertically, while an offset part 11 provided between the silicon nitride film 6 and the diffusion layer 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的に書き換え
が可能な半導体記憶装置に関し、特に、微細な構造のメ
モリセルを形成する技術に関する。
The present invention relates to an electrically rewritable semiconductor memory device, and more particularly to a technique for forming a memory cell having a fine structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は従来のM(O)NOS型EEPROMのセル
断面構造を示す図である。図10のメモリセルは、n型
シリコン基板51上のp型ウェル領域52の上面に形成
されたメモリトランジスタ53と、第1および第2の選
択トランジスタ54,55とを有する。メモリトランジ
スタ53のゲート絶縁膜56は、シリコン酸化膜57/
シリコン窒化膜58/トンネル酸化膜59からなる積層
構造になっており、シリコン窒化膜58は基板52から
のダイレクト・トンネル注入された電子の電荷蓄積層と
して利用される。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a view showing a cell sectional structure of a conventional M (O) NOS type EEPROM. The memory cell of FIG. 10 has a memory transistor 53 formed on the upper surface of a p-type well region 52 on an n-type silicon substrate 51, and first and second select transistors 54 and 55. The gate insulating film 56 of the memory transistor 53 has a silicon oxide film 57 /
The silicon nitride film 58 / tunnel oxide film 59 has a laminated structure, and the silicon nitride film 58 is used as a charge storage layer for electrons directly and tunnel-injected from the substrate 52.

【0003】図10のような構造のEEPROMにデータを書
き込む場合、まず、予め定めたセルブロック内の全メモ
リセルのデータ消去を行う。具体的には、p型ウェル領
域52に正の高電圧を印加し、シリコン窒化膜58から
p型ウェル領域52に電子をダイレクトトンネルにより
放出させる。これにより、全メモリセルはノーマリーオ
ン状態になる。
When writing data into an EEPROM having a structure as shown in FIG. 10, data is first erased from all memory cells in a predetermined cell block. More specifically, a high positive voltage is applied to the p-type well region 52, and electrons are emitted from the silicon nitride film 58 to the p-type well region 52 by direct tunneling. As a result, all the memory cells are normally on.

【0004】次に、所望のメモリセルにデータの書き込
みを行う。具体的には、第1の選択トランジスタ54、
メモリトランジスタ53の制御ゲートおよび不図示のビ
ット線を指定することで、任意のメモリセルを選択す
る。メモリトランジスタ53への書き込みは、第2の選
択トランジスタ55をオフにした状態で、ビット線を接
地レベルに、第1の選択トランジスタ54と制御ゲート
53に高電圧を印加して行う。これにより、基板52か
らシリコン窒化膜58に電子がダイレクトトンネル注入
される。
Next, data is written to a desired memory cell. Specifically, the first selection transistor 54,
An arbitrary memory cell is selected by designating a control gate of the memory transistor 53 and a bit line (not shown). Writing to the memory transistor 53 is performed by applying a high voltage to the first selection transistor 54 and the control gate 53 with the bit line at the ground level while the second selection transistor 55 is turned off. Thereby, electrons are directly tunnel-injected from the substrate 52 into the silicon nitride film 58.

【0005】図10の制御ゲート53は、複数のメモリ
セルで共有しており、非選択メモリセルへのデータの書
き込みを回避するため、非選択メモリセルのビット線は
中間電位に設定される。また、ビット線からソース側に
貫通電流が流れないように、第2の選択トランジスタ5
5はオフ状態に設定される。
The control gate 53 in FIG. 10 is shared by a plurality of memory cells, and the bit lines of the non-selected memory cells are set to an intermediate potential in order to avoid writing data to the non-selected memory cells. Also, the second selection transistor 5 is connected to prevent a through current from flowing from the bit line to the source side.
5 is set to the off state.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図10のEEPROMには、
以下のの問題点を有する。
The EEPROM shown in FIG.
It has the following problems.

【0007】メモリセルごとに選択トランジスタが2
個必要なため、セルサイズが大きくならざるを得ず、メ
モリ容量の大容量化が難しい。
The number of selection transistors is two for each memory cell.
Since the number is required, the cell size must be increased, and it is difficult to increase the memory capacity.

【0008】シリコン窒化膜に書き込んだ電荷が、ダ
イレクトトンネリングにより、基板側に抜ける、いわゆ
る電荷抜けが起きやすい構造であるため、電荷保持特性
が悪い。
[0008] Since the charge written in the silicon nitride film is easily leaked to the substrate side by direct tunneling, that is, the structure is liable to cause charge loss, the charge retention characteristics are poor.

【0009】上記の問題点を解決する一手法とし
て、仮想接地型(Virtual Ground Array)のEEPROMが提
案されている。
As a method for solving the above problems, a virtual ground type (Virtual Ground Array) EEPROM has been proposed.

【0010】図11は仮想接地型のEEPROMの概略断面
図、図2は図11のEEPROMの内部構成を示す回路図であ
る。
FIG. 11 is a schematic sectional view of a virtual ground type EEPROM, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration of the EEPROM of FIG.

【0011】仮想接地型のEEPROMでは、図2に示すよう
に、複数のメモリセルがマトリクス状に配置され、同一
行のメモリセル内の制御ゲートは共通に接続されてワー
ド線を構成している。また、列方向に隣接するメモリセ
ルのソースとドレインは互いに接続され、かつ、同一列
のソースとドレインは共通に接続されて列線を構成して
いる。
In a virtual ground type EEPROM, as shown in FIG. 2, a plurality of memory cells are arranged in a matrix, and control gates in memory cells in the same row are commonly connected to form a word line. . The sources and drains of memory cells adjacent in the column direction are connected to each other, and the sources and drains of the same column are commonly connected to form a column line.

【0012】各メモリセルは、図11に示すように、浮
遊ゲート61と制御ゲート62とを備えており、その下
部の半導体基板63内には、ソース領域やドレイン領域
として用いられるn+拡散層64とn-拡散層65が形成
されている。具体的には、n+拡散層64のn-拡散層6
5に近い側がソース領域になり、その反対側がドレイン
領域になる。また、浮遊ゲート61は、n+拡散層64
とn-拡散層65とオーバーラップするように形成され
ている。
As shown in FIG. 11, each memory cell includes a floating gate 61 and a control gate 62, and an n + diffusion layer used as a source region or a drain region is provided in a semiconductor substrate 63 thereunder. 64 and an n - diffusion layer 65 are formed. Specifically, n diffusion layer 6 of n + diffusion layer 64
The side closer to 5 is the source region, and the opposite side is the drain region. In addition, the floating gate 61 has an n + diffusion layer 64.
And n diffusion layer 65.

【0013】図11のEEPROMにデータを書き込む場合、
ソース拡散層を接地レベルにし、ワード線とドレイン拡
散層に高電圧を印加する。これにより、ドレイン側から
浮遊ゲート61にホットエレクトロン注入が行われる。
When writing data to the EEPROM of FIG.
The source diffusion layer is set to the ground level, and a high voltage is applied to the word line and the drain diffusion layer. Thus, hot electrons are injected into the floating gate 61 from the drain side.

【0014】選択セルのソース側に隣接する非選択セル
は、そのドレイン拡散層を接地レベルにしてデータの書
き込みを回避する。また、選択セルのドレイン側に隣接
する非選択セルは、そのドレイン拡散層とソース拡散層
を同電位にしてデータの書き込みを回避するとともに、
プログラム電流の低減を図る。
An unselected cell adjacent to the source side of the selected cell has its drain diffusion layer at the ground level to avoid writing data. In addition, the non-selected cell adjacent to the drain side of the selected cell has its drain diffusion layer and source diffusion layer at the same potential to avoid writing data,
Reduce the program current.

【0015】図11のEEPROMには、以下のの問題
がある。
The EEPROM shown in FIG. 11 has the following problems.

【0016】書き込み時に、メモリセル単体でmAレ
ベルの大きなプログラム電流が流れる。
At the time of writing, a large program current of the mA level flows through the memory cell alone.

【0017】拡散層配線や選択トランジスタなどを形
成するパターンは、電圧降下が比較的大きいため、書き
込み特性が悪く、しきい値電圧のばらつきも大きくな
る。このため、多ビット同時書き込みは難しい。
A pattern for forming a diffusion layer wiring, a selection transistor, and the like has a relatively large voltage drop, and thus has poor writing characteristics and a large variation in threshold voltage. For this reason, simultaneous multi-bit writing is difficult.

【0018】2層ゲート構造であるため、構造が複雑
で製造プロセスも複雑になる。
Because of the two-layer gate structure, the structure is complicated and the manufacturing process is complicated.

【0019】このように、の問題があるために、
EEPROMの回路構成を仮想接地型にしても、良好な電気的
特性は得られず、結果として、メモリの大容量化が困難
になるという問題があった。
As described above, because of the problem described above,
Even if the circuit configuration of the EEPROM is a virtual ground type, good electrical characteristics cannot be obtained, and as a result, there is a problem that it is difficult to increase the capacity of the memory.

【0020】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、消費電流が少なく、メモリ容
量の大容量化が実現可能な半導体記憶装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device which consumes less current and can realize a large memory capacity.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明は、第1導電型半導体基板と、
前記半導体基板上に平行に形成される複数の第2導電型
の拡散層領域と、隣接する一対の前記拡散層領域に挟ま
れ、一端を一方の前記拡散層領域に接して設けられる第
1のチャネル領域と、一端を前記第1のチャネル領域、
他端を他方の拡散層領域に接して設けられる第2のチャ
ネル領域と、前記第1のチャネル領域上に形成される積
層構造の電荷蓄積層と、前記第2のチャネル領域上およ
び前記電荷蓄積層上に絶縁膜を介して、前記拡散層領域
の並ぶ方向に略平行に形成されるゲート電極と、を有
し、前記ゲート電極下の前記第2のチャネル領域のしき
い値を、前記ゲート電極下の第1のチャネル領域のしき
い値よりも高くしたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 includes a first conductivity type semiconductor substrate,
A plurality of second conductivity type diffusion layer regions formed in parallel on the semiconductor substrate, and a first layer provided between the pair of adjacent diffusion layer regions and having one end in contact with one of the diffusion layer regions. A channel region, one end of which is the first channel region;
A second channel region having the other end in contact with the other diffusion layer region; a charge storage layer having a stacked structure formed on the first channel region; and a charge storage layer on the second channel region and the charge storage layer. A gate electrode formed substantially in parallel with the direction in which the diffusion layer regions are arranged on the layer with an insulating film interposed therebetween, wherein the threshold value of the second channel region below the gate electrode is set by the gate This is higher than the threshold value of the first channel region below the electrode.

【0022】請求項8の発明は、半導体基板上に素子分
離領域を形成する工程と、前記素子分離領域の周囲に形
成されるセル領域内の半導体基板上に、しきい値制御用
の不純物イオンを注入する工程と、セル領域内の半導体
基板上に、シリコン酸化膜、電荷蓄積用のシリコン窒化
膜、およびシリコン酸化膜からなる積層絶縁膜を形成す
る工程と、前記積層絶縁膜の上面を含む半導体基板上面
にポリシリコン層を形成する工程と、セル領域内の前記
ポリシリコン層と前記積層絶縁膜とを選択的に除去し、
ドレイン領域用の開口部とソース領域用の開口部とを形
成する工程と、基板上面に形成されたレジストをマスク
に、前記ドレイン領域用の開口部内に不純物イオンを注
入してドレイン領域を形成する工程と、前記ドレイン領
域用およびソース領域用の各開口部の側壁部分に側壁絶
縁膜を形成する工程と、基板上面に形成されたレジスト
と前記側壁絶縁膜とをマスクに、前記ソース領域用の開
口部内に不純物イオンを注入してソース領域を形成する
工程と、前記ドレイン領域用およびソース領域用の各開
口部内に絶縁材料を埋め込む工程と、基板上面に、ゲー
ト電極となるポリシリコン層を形成する工程と、を備え
るものである。
The invention according to claim 8 is a step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate, and forming an impurity ion for controlling a threshold on a semiconductor substrate in a cell region formed around the element isolation region. Implanting, forming a stacked insulating film composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film for charge storage, and a silicon oxide film on a semiconductor substrate in a cell region, and including an upper surface of the stacked insulating film. Forming a polysilicon layer on the upper surface of the semiconductor substrate, and selectively removing the polysilicon layer and the laminated insulating film in a cell region;
Forming an opening for the drain region and an opening for the source region, and forming a drain region by implanting impurity ions into the opening for the drain region using a resist formed on the upper surface of the substrate as a mask. Forming a sidewall insulating film on a sidewall portion of each of the openings for the drain region and the source region; and using the resist formed on the upper surface of the substrate and the sidewall insulating film as a mask, Implanting impurity ions into the opening to form a source region; embedding an insulating material in each of the drain region and source region openings; and forming a polysilicon layer serving as a gate electrode on the upper surface of the substrate And a step of performing.

【0023】請求項9の発明は、半導体基板上に素子分
離領域を形成する工程と、前記素子分離領域の周囲に形
成されるセル領域内の半導体基板上に、しきい値制御用
の不純物イオンを注入する工程と、セル領域内の半導体
基板上に、シリコン酸化膜、電荷蓄積用のシリコン窒化
膜、およびシリコン酸化膜からなる積層絶縁膜を形成す
る工程と、前記積層絶縁膜の上面を含む半導体基板上面
にポリシリコン層を形成する工程と、セル領域内の前記
ポリシリコン層と前記積層絶縁膜とを選択的に除去し、
ドレイン領域用の開口部とソース領域用の開口部とを形
成する工程と、前記ポリシリコン層をマスクに、前記ド
レイン領域用およびソース領域用の各開口部内の基板面
に、基板面に対して斜めの方向から不純物イオンを注入
してドレイン領域およびソース領域を形成する工程と、
前記ドレイン領域用およびソース領域用の各開口部内に
絶縁材料を埋め込む工程と、基板上面に、ゲート電極と
なるポリシリコン層を形成する工程と、を備えるもので
ある。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a process for forming an element isolation region on a semiconductor substrate, and the step of forming an impurity ion for controlling a threshold value on the semiconductor substrate in a cell region formed around the element isolation region. Implanting, forming a stacked insulating film composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film for charge storage, and a silicon oxide film on a semiconductor substrate in a cell region, and including an upper surface of the stacked insulating film. Forming a polysilicon layer on the upper surface of the semiconductor substrate, and selectively removing the polysilicon layer and the laminated insulating film in a cell region;
Forming an opening for a drain region and an opening for a source region, and using the polysilicon layer as a mask, a substrate surface in each of the openings for the drain region and the source region; Forming a drain region and a source region by implanting impurity ions from an oblique direction;
A step of embedding an insulating material in each of the openings for the drain region and the source region; and a step of forming a polysilicon layer serving as a gate electrode on the upper surface of the substrate.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体記憶装
置について、図面を参照しながら具体的に説明する。以
下では、半導体記憶装置の一例として、仮想接地型のEE
PROMについて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor memory device according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the following, as an example of a semiconductor memory device, a virtual ground type EE
The PROM will be described.

【0025】〔第1の実施形態〕図1は第1の実施形態
のEEPROMのセル断面構造を示す図、図2は第1の実施形
態のEEPROMの内部構成を示す回路図である。図2に示す
ように、本実施形態のEEPROMは仮想接地型の構成になっ
ており、複数のメモリセルがマトリクス状に配置され、
同一行のメモリセル内の制御ゲートは共通に接続されて
ワード線WLi+1〜WLi+mを構成し、同一列の隣接するメモ
リセルのソースとドレインはそれぞれ共通に接続されて
列線を構成している。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a cell cross-sectional structure of an EEPROM of a first embodiment, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration of the EEPROM of the first embodiment. As shown in FIG. 2, the EEPROM of this embodiment has a virtual grounding type configuration, and a plurality of memory cells are arranged in a matrix.
The control gates in the memory cells in the same row are commonly connected to form word lines WL i + 1 to WL i + m , and the sources and drains of adjacent memory cells in the same column are commonly connected to each other to form a column line. Is composed.

【0026】EEPROMを構成する各メモリセルは、図1に
示すように、p型シリコン基板1表面に形成されたソー
ス/ドレイン領域となる拡散層2,3と、これら拡散層
2,3の間に形成されたチャネル領域4とを有する。チ
ャネル領域4の上方には、シリコン酸化膜5、シリコン
窒化膜6およびシリコン酸化膜7からなる積層構造の絶
縁膜8が形成される。この積層構造の絶縁膜8の上面に
ゲート電極9が形成される。このゲート電極9は、ワー
ド線として利用される。また、拡散層2,3とゲート電
極9との間には層間絶縁膜10が形成される。
As shown in FIG. 1, each memory cell constituting the EEPROM includes diffusion layers 2 and 3 serving as source / drain regions formed on the surface of the p-type silicon substrate 1 and a region between the diffusion layers 2 and 3. And a channel region 4 formed on the substrate. Above the channel region 4, an insulating film 8 having a laminated structure including a silicon oxide film 5, a silicon nitride film 6, and a silicon oxide film 7 is formed. A gate electrode 9 is formed on the upper surface of the insulating film 8 having the laminated structure. This gate electrode 9 is used as a word line. Further, an interlayer insulating film 10 is formed between the diffusion layers 2 and 3 and the gate electrode 9.

【0027】積層構造の絶縁膜8中のシリコン窒化膜6
に基板からのホットエレクトロンを注入することによ
り、データの書き込みが行われる。シリコン窒化膜6と
拡散層3とは、上下方向に一部オーバーラップしている
のに対し、シリコン窒化膜6と拡散層2との間にはオフ
セット部11が設けられている。
Silicon nitride film 6 in insulating film 8 having a laminated structure
The data is written by injecting hot electrons from the substrate into the substrate. While the silicon nitride film 6 and the diffusion layer 3 partially overlap in the vertical direction, an offset portion 11 is provided between the silicon nitride film 6 and the diffusion layer 2.

【0028】第1の実施形態のEEPROMを構成する各メモ
リセルは、データを書き込む場合と読み出す場合でソー
スとドレインが逆になる。すなわち、データ書き込み時
は、図1の拡散層2がソースで、拡散層3がドレインに
なるのに対し、データ読み出し時は、拡散層3がソース
で、拡散層2がドレインになる。
The source and the drain of each memory cell constituting the EEPROM of the first embodiment are reversed between when writing data and when reading data. That is, at the time of data writing, the diffusion layer 2 in FIG. 1 is a source and the diffusion layer 3 is a drain, whereas at the time of data reading, the diffusion layer 3 is a source and the diffusion layer 2 is a drain.

【0029】シリコン窒化膜6の下方に形成されるチャ
ネル領域内のしきい値は、オフセット部11の下方に形
成されるチャネル領域内のしきい値よりも高く設定され
ている。
The threshold in the channel region formed below silicon nitride film 6 is set higher than the threshold in the channel region formed below offset portion 11.

【0030】次に、図1のメモリセルのデータ書き込み
の原理を説明する。データ書き込み時は、図3に示すよ
うに、拡散層2が5V、拡散層が0V、ゲート電極(ワ
ード線)が6Vに設定される。図1のオフセット部11
は、ゲート側面からの電気力線しか作用せず、ゲートコ
ントロールが弱いため、弱い反転層が形成されるに留ま
る。一方、シリコン窒化膜6直下のチャネル領域4には
空乏層が形成される。空乏層が形成される理由は、チャ
ネル領域4は強いゲートコントロールを受けるため、反
転層を形成しようとするが、オフセット部11が弱反転
層であるために、ソース側からのチャネル電子の供給が
抑えられるためである。
Next, the principle of writing data in the memory cell of FIG. 1 will be described. At the time of data writing, as shown in FIG. 3, the diffusion layer 2 is set at 5V, the diffusion layer is set at 0V, and the gate electrode (word line) is set at 6V. Offset unit 11 in FIG.
Only acts on the lines of electric force from the side of the gate and weakly controls the gate, so that only a weak inversion layer is formed. On the other hand, a depletion layer is formed in the channel region 4 immediately below the silicon nitride film 6. The reason why the depletion layer is formed is that the channel region 4 is subjected to strong gate control, so that an inversion layer is to be formed. However, since the offset portion 11 is a weak inversion layer, supply of channel electrons from the source side is suppressed. This is because it can be suppressed.

【0031】したがって、拡散層2側の空乏層の縁付近
に高電界領域が形成され、ソース側からオフセット部1
1の弱反転層を通してこの高電界領域に入った電子はホ
ットエレクトロンとなり、このホット・エレクトロンが
ゲート電極9側に引き込まれて、シリコン窒化膜6中に
トラップされる。
Therefore, a high electric field region is formed near the edge of the depletion layer on the diffusion layer 2 side, and the offset portion 1 is formed from the source side.
The electrons that have entered the high electric field region through one weak inversion layer become hot electrons, and the hot electrons are drawn into the gate electrode 9 side and trapped in the silicon nitride film 6.

【0032】一方、データの読み出し時は、図3に示す
ように、拡散層2が1.5V、拡散層3が0V、ゲート電
圧が3.3Vに設定される。これにより、オフセット部1
1に接する拡散層2からオフセット部11にかけて空乏
層が広がり、拡散層2から拡散層3に向けて電流が流れ
るかにより、シリコン窒化膜6中に電子が注入されてい
るか否かを判定する。
On the other hand, when reading data, as shown in FIG. 3, the diffusion layer 2 is set to 1.5V, the diffusion layer 3 is set to 0V, and the gate voltage is set to 3.3V. Thereby, the offset unit 1
Whether or not electrons are injected into the silicon nitride film 6 is determined based on whether a depletion layer extends from the diffusion layer 2 in contact with 1 to the offset portion 11 and a current flows from the diffusion layer 2 to the diffusion layer 3.

【0033】図4,5は仮想接地型のEEPROMの第1の実
施形態の製造工程図である。まず、図4(a)に示すよ
うに、公知のLOCOS法により、p型シリコン基板1上の
素子分離領域に、約600nm厚のフィールド酸化膜21を
形成する。このフィールド酸化膜21で囲まれた領域が
セル領域になる。次に、セル領域上のp型シリコン基板
1表面を露出させた後、その表面に、熱酸化法により約
15nm厚のシリコン酸化膜22を形成する。その後、CVD
法により、基板上面に約50nm厚のポリシリコン層23を
形成する。
FIGS. 4 and 5 are manufacturing process diagrams of the first embodiment of the virtual ground type EEPROM. First, as shown in FIG. 4A, a field oxide film 21 having a thickness of about 600 nm is formed in a device isolation region on a p-type silicon substrate 1 by a known LOCOS method. The region surrounded by the field oxide film 21 becomes the cell region. Next, after exposing the surface of the p-type silicon substrate 1 on the cell region, the surface is coated with a thermal oxidation method.
A 15 nm thick silicon oxide film 22 is formed. Then, CVD
A polysilicon layer 23 having a thickness of about 50 nm is formed on the upper surface of the substrate by the method.

【0034】次に、図4(b)に示すように、セル領域
を除いて、ポリシリコン層23上にレジスト24を形成
する。次に、このレジスト24をマスクにして、セル領
域内のポリシリコン層23をRIEでエッチング除去す
る。次に、セル領域内に、しきい値制御用のチャネルイ
オン注入を行う。
Next, as shown in FIG. 4B, a resist 24 is formed on the polysilicon layer 23 except for the cell region. Next, using the resist 24 as a mask, the polysilicon layer 23 in the cell region is removed by RIE. Next, channel ion implantation for threshold value control is performed in the cell region.

【0035】次に、レジスト24を除去した後、ポリシ
リコン層23をマスクにして、シリコン酸化膜22を希
HFによりエッチング除去し、セル領域上のシリコン基板
1表面を露出させる。次に、図4(c)に示すように、
熱酸化法により、約5nm厚のシリコン酸化膜5を形成し
た後、約5nm厚のシリコン窒化膜6を形成する。次に、
シリコン窒化膜6表面に、約4nm厚のシリコン酸化膜7
を形成する。次に、周辺回路形成領域を除いて、シリコ
ン酸化膜7上にレジスト25を形成する。
Next, after removing the resist 24, the silicon oxide film 22 is diluted using the polysilicon layer 23 as a mask.
Etching is removed by HF to expose the surface of the silicon substrate 1 on the cell region. Next, as shown in FIG.
After a silicon oxide film 5 having a thickness of about 5 nm is formed by a thermal oxidation method, a silicon nitride film 6 having a thickness of about 5 nm is formed. next,
A silicon oxide film 7 having a thickness of about 4 nm is formed on the surface of the silicon nitride film 6.
To form Next, a resist 25 is formed on the silicon oxide film 7 except for the peripheral circuit formation region.

【0036】次に、レジスト25をマスクにして、シリ
コン酸化膜5,シリコン窒化膜6、シリコン酸化膜7お
よびポリシリコン層23をRIEによりエッチング除去す
る。次に、周辺トランジスタのしきい値制御用のチャネ
ルイオン注入を行う。次に、シリコン酸化膜22を希HF
によりエッチング除去する。
Next, using the resist 25 as a mask, the silicon oxide film 5, the silicon nitride film 6, the silicon oxide film 7, and the polysilicon layer 23 are removed by RIE. Next, channel ion implantation for controlling the threshold value of the peripheral transistor is performed. Next, the silicon oxide film 22 is
To remove by etching.

【0037】次に、図5(a)に示すように、熱酸化法
により、約15nm厚のシリコン酸化膜26を形成した後、
CVD法により、約100nm厚のポリシリコン層9を形成す
る。このポリシリコン層9上に、セル領域内のソース/
ドレイン領域が開口されたレジスト27を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film 26 having a thickness of about 15 nm is formed by a thermal oxidation method.
A polysilicon layer 9 having a thickness of about 100 nm is formed by a CVD method. On this polysilicon layer 9, the source /
A resist 27 having a drain region opened is formed.

【0038】次に、図5(b)に示すように、レジスト
27をマスクに、ポリシリコン層9、シリコン酸化膜7
およびシリコン窒化膜6をRIEによりエッチング除去す
る。次に、レジスト27を除去した後、ポリシリコン層
9をマスクに、斜め方向(例えば45度方向)から砒素
を角度イオン注入する。これにより、ポリシリコン層9
に対して自己整合構造の拡散層2,3とオフセット部1
1が形成される。
Next, as shown in FIG. 5B, using the resist 27 as a mask, the polysilicon layer 9 and the silicon oxide film 7 are formed.
Then, the silicon nitride film 6 is etched away by RIE. Next, after removing the resist 27, arsenic is ion-implanted from an oblique direction (for example, a direction of 45 degrees) using the polysilicon layer 9 as a mask. Thereby, the polysilicon layer 9 is formed.
Diffusion layers 2 and 3 having a self-aligned structure and offset portion 1
1 is formed.

【0039】次に、図5(c)に示すように、CVD法に
よりシリコン酸化膜10を形成する。より具体的には、
例えばRIEによりエッチバックして、ポリシリコン層9
のスペース部にシリコン酸化膜10を埋め込む。次に、
CVD法により、約50nm厚のポリシリコン層28を形成し
た後、その上面にCVD法により、約150nm厚のWSi膜29
を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, a silicon oxide film 10 is formed by a CVD method. More specifically,
For example, the polysilicon layer 9 is etched back by RIE.
The silicon oxide film 10 is buried in the space of FIG. next,
After a polysilicon layer 28 having a thickness of about 50 nm is formed by the CVD method, a WSi film 29 having a thickness of about 150 nm is formed on the upper surface thereof by the CVD method.
To form

【0040】次に、図5(d)に示すように、セル領域
にトランジスタのレジストパターン30を形成した後、
レジスト30をマスクにしてRIEによりWSi膜29、ポリ
シリコン層28およびポリシリコン層9をエッチング除
去する。同様に、周辺領域のトランジスタと配線領域の
レジストパターンを形成した後、レジスト30をマスク
にしてRIEを行い、WSi膜29とポリシリコン層28をエ
ッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 5D, after a transistor resist pattern 30 is formed in the cell region,
Using the resist 30 as a mask, the WSi film 29, the polysilicon layer 28 and the polysilicon layer 9 are etched away by RIE. Similarly, after forming a resist pattern in the peripheral region of the transistor and the wiring region, RIE is performed using the resist 30 as a mask, and the WSi film 29 and the polysilicon layer 28 are removed by etching.

【0041】次に、通常のLSI製造方法と同様に、周辺
トランジスタのソース/ドレイン拡散層を形成するため
にイオン注入を行った後、層間膜として約400nmのBPSG
膜を堆積した後、例えば850℃で熱処理を行う。次に、
コンタクト孔を形成した後、コンタクト孔の内壁にバリ
アメタル層を形成し、コンタクト孔に金属材料(例えば
Al-Si-Cu)を埋め込んでパターンニングする。次に、パ
ッシベーション膜を堆積した後、パッドを形成して、最
終的にEEPROMが得られる。
Next, in the same manner as in a normal LSI manufacturing method, after ion implantation for forming source / drain diffusion layers of peripheral transistors, a BPSG of about 400 nm is formed as an interlayer film.
After depositing the film, heat treatment is performed, for example, at 850 ° C. next,
After forming the contact hole, a barrier metal layer is formed on the inner wall of the contact hole, and a metal material (eg,
Al-Si-Cu) is embedded and patterned. Next, after depositing a passivation film, pads are formed, and finally an EEPROM is obtained.

【0042】このように、本実施形態では、積層構造の
絶縁膜8を形成し、その一部であるシリコン窒化膜6に
ホット・エレクトロンを注入するため、従来のように浮
遊ゲートが不要となる。したがって、ゲート電極に印加
した電圧がほぼそのままシリコン窒化膜に印加され、カ
ップリング比を1にできるため、プログラム電圧の低電
圧化が図れる。
As described above, in the present embodiment, since the insulating film 8 having the laminated structure is formed and the hot electrons are injected into the silicon nitride film 6 as a part thereof, the floating gate is unnecessary as in the conventional case. . Therefore, the voltage applied to the gate electrode is applied to the silicon nitride film almost as it is, and the coupling ratio can be made 1, so that the program voltage can be reduced.

【0043】また、従来のようにドレイン側からのホッ
ト・エレクトロン注入を行うのではなく、ソース側から
の注入を行うため、プログラム電流が少なくて済み、仮
想接地型の構造にした場合に消費電流を抑制できること
から、メモリの大容量化が図れる。
Further, since the injection from the source side is performed instead of the injection of hot electrons from the drain side as in the conventional case, the program current is small, and the current consumption is reduced in the case of a virtual ground type structure. Can be suppressed, so that the capacity of the memory can be increased.

【0044】また、ソース側からホット・エレクトロン
注入を行うため、シリコン窒化膜の全面に電子をトラッ
プさせることができ、しきい値の変動が起きなくなり、
電荷保持特性が向上する。
Further, since hot electrons are injected from the source side, electrons can be trapped on the entire surface of the silicon nitride film, and the threshold voltage does not change.
The charge retention characteristics are improved.

【0045】〔第2の実施形態〕第2の実施形態は、図
4,5とは異なる製造工程により、図1に示した構造の
EEPROMを形成するものである。
[Second Embodiment] In a second embodiment, the manufacturing process shown in FIG.
It forms the EEPROM.

【0046】図6〜図8は仮想接地型のEEPROMの第2の
実施形態の製造工程図である。まず、図6(a)に示す
ように、公知のLOCOS法により、p型シリコン基板上の
素子分離領域に、約600nm厚のフィールド酸化膜21を
形成する。このフィールド酸化膜21の周囲にセル領域
が形成される。次に、セル領域上のSi基板1表面を露出
させた後、その表面に、熱酸化法により約15nm厚のシリ
コン酸化膜22を形成する。
6 to 8 are manufacturing process diagrams of a second embodiment of the virtual ground type EEPROM. First, as shown in FIG. 6A, a field oxide film 21 having a thickness of about 600 nm is formed in a device isolation region on a p-type silicon substrate by a known LOCOS method. A cell region is formed around field oxide film 21. Next, after exposing the surface of the Si substrate 1 on the cell region, a silicon oxide film 22 having a thickness of about 15 nm is formed on the surface by a thermal oxidation method.

【0047】次に、図6(b)に示すように、セル領域
を除いて、シリコン酸化膜22上にレジスト24を形成
した後、セル領域にしきい値制御用のチャネルイオン注
入を行う。次に、レジスト24をマスクにシリコン酸化
膜を希HFによりエッチング除去し、セル領域上のシリコ
ン基板表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 6B, after a resist 24 is formed on the silicon oxide film 22 except for the cell region, channel ions for controlling the threshold value are implanted into the cell region. Next, using the resist 24 as a mask, the silicon oxide film is removed by etching with dilute HF to expose the surface of the silicon substrate on the cell region.

【0048】次に、図6(c)に示すように、レジスト
24を除去した後、熱酸化法により、約5nm厚のシリコ
ン酸化膜5を形成する。このとき、周辺回路領域では、
シリコン酸化膜5が再酸化される。次に、シリコン酸化
膜5上に、約5nm厚のシリコン窒化膜6を形成した後、
さらに熱酸化法により、シリコン窒化膜6の上面に約4
nm厚のシリコン酸化膜7を形成する。
Next, as shown in FIG. 6C, after removing the resist 24, a silicon oxide film 5 having a thickness of about 5 nm is formed by a thermal oxidation method. At this time, in the peripheral circuit area,
The silicon oxide film 5 is re-oxidized. Next, after forming a silicon nitride film 6 having a thickness of about 5 nm on the silicon oxide film 5,
Further, about 4 μm is formed on the upper surface of the silicon nitride film 6 by thermal oxidation.
A silicon oxide film 7 having a thickness of nm is formed.

【0049】次に、周辺回路領域が開口されたレジスト
をマスクに、シリコン酸化膜5、シリコン窒化膜6およ
びシリコン酸化膜7をエッチング除去する。次に、レジ
ストを剥離除去した後、熱酸化法により、約12nm厚のシ
リコン酸化膜40を形成する。次に、高電圧回路および
低電圧回路用の周辺トランジスタのしきい値を制御する
ためにチャネルイオン注入を行う。
Next, the silicon oxide film 5, the silicon nitride film 6, and the silicon oxide film 7 are removed by etching using a resist having an opening in the peripheral circuit region as a mask. Next, after removing and removing the resist, a silicon oxide film 40 having a thickness of about 12 nm is formed by a thermal oxidation method. Next, channel ion implantation is performed to control threshold values of peripheral transistors for the high-voltage circuit and the low-voltage circuit.

【0050】次に、図7(a)に示すように、周辺低電
圧回路領域が開口されたレジストをマスクに、シリコン
酸化膜40をエッチング除去する。次に、レジストを剥
離除去した後、熱酸化法により、約60オングストローム
厚の低電圧回路用のシリコン酸化膜41を形成する。こ
のとき、高電圧回路用のシリコン酸化膜40は再酸化さ
れて約150オングストロームの厚さになるが、セル領域
のシリコン窒化膜6上のシリコン酸化膜7はほとんど再
成長しない。
Next, as shown in FIG. 7A, the silicon oxide film 40 is removed by etching using a resist having an opening in the peripheral low voltage circuit region as a mask. Next, after removing and removing the resist, a silicon oxide film 41 for a low voltage circuit having a thickness of about 60 Å is formed by a thermal oxidation method. At this time, the silicon oxide film 40 for the high voltage circuit is reoxidized to a thickness of about 150 Å, but the silicon oxide film 7 on the silicon nitride film 6 in the cell region hardly regrows.

【0051】次に、図7(b)に示すように、CVD法に
より、約100nm厚のポリシリコン層9を形成する。次
に、その上面に、セル領域内のソース/ドレイン領域が
開口されたレジスト27を形成し、このレジスト27を
マスクに、ポリシリコン層9、シリコン酸化膜7、およ
びシリコン窒化膜6をRIEによりエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 7B, a polysilicon layer 9 having a thickness of about 100 nm is formed by the CVD method. Next, a resist 27 having an opening in the source / drain region in the cell region is formed on the upper surface thereof, and the polysilicon layer 9, the silicon oxide film 7, and the silicon nitride film 6 are formed by RIE using the resist 27 as a mask. Remove by etching.

【0052】次に、図7(c)に示すように、レジスト
27を除去した後、ポリシリコン層9の上面に、セル領
域内のドレイン領域が開口されたレジスト42を形成す
る。次に、ポリシリコン層9をマスクに、50keVの電圧
で1E15の砒素をイオン注入する。これにより、ポリシリ
コン層9に対して自己整合構造のドレイン拡散層3が形
成される。
Next, as shown in FIG. 7C, after removing the resist 27, a resist 42 having an opening in the drain region in the cell region is formed on the upper surface of the polysilicon layer 9. Next, using the polysilicon layer 9 as a mask, 1E15 arsenic is ion-implanted at a voltage of 50 keV. As a result, the drain diffusion layer 3 having a self-aligned structure with respect to the polysilicon layer 9 is formed.

【0053】次に、図7(d)に示すように、CVD法に
より、約70nm厚のシリコン酸化膜を形成した後、例えば
RIEによりエッチバックしてポリシリコン層の側壁部に
側壁酸化膜43を形成する。次に、セル領域内のソース
領域が開口されたレジスト44を形成した後、ポリシリ
コン層9と側壁酸化膜43をマスクに、50keVの電圧で1
E15の砒素をイオン注入する。これにより、ポリシリコ
ン層9に対して自己整合構造で、かつ、側壁酸化膜43
のスペース幅分のオフセット領域11を有するソース拡
散層2が形成される。
Next, as shown in FIG. 7D, a silicon oxide film having a thickness of about 70 nm is formed by the CVD method.
Etchback is performed by RIE to form a sidewall oxide film 43 on the sidewall of the polysilicon layer. Next, after forming a resist 44 having an opening in the source region in the cell region, the polysilicon layer 9 and the side wall oxide film 43 are used as a mask at a voltage of 50 keV to form a resist 1.
Arsenic of E15 is ion-implanted. Thereby, the side wall oxide film 43 has a self-aligned structure with respect to the polysilicon layer 9.
The source diffusion layer 2 having the offset region 11 corresponding to the space width is formed.

【0054】次に、図8(a)に示すように、CVD法に
より、約400nm厚のシリコン酸化膜10を形成する。す
なわち、このシリコン酸化膜10をエッチバックするこ
とにより、ソース拡散層2とドレイン拡散層3上のポリ
シリコン開口部にシリコン酸化膜10を埋め込むととも
に、ポリシリコン層9の上面を露出させる。次に、CVD
法により、ポリシリコン層28およびWSi層29をそれ
ぞれ約100nm厚ずつ形成する。
Next, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide film 10 having a thickness of about 400 nm is formed by the CVD method. That is, by etching back the silicon oxide film 10, the silicon oxide film 10 is buried in the polysilicon openings on the source diffusion layer 2 and the drain diffusion layer 3, and the upper surface of the polysilicon layer 9 is exposed. Next, CVD
A polysilicon layer 28 and a WSi layer 29 are each formed to a thickness of about 100 nm by the method.

【0055】次に、図8(b)に示すように、セル領域
内のワード線のレジストパターン30を形成した後、こ
のレジスト30をマスクに、RIEにより、WSi層29、
ポリシリコン層28、ポリシリコン層9、シリコン酸化
膜7およびシリコン窒化膜6をそれぞれエッチングす
る。
Next, as shown in FIG. 8B, after forming a resist pattern 30 for the word line in the cell region, the WSi layer 29 is formed by RIE using the resist 30 as a mask.
The polysilicon layer 28, the polysilicon layer 9, the silicon oxide film 7, and the silicon nitride film 6 are respectively etched.

【0056】次に、図8(b)に示すように、周辺領域
のトランジスタと配線領域のレジストパターンを形成し
た後、このレジストパターンをマスクに、WSi層29、
ポリシリコン層28およびポリシリコン層9をエッチン
グする。
Next, as shown in FIG. 8B, after forming a resist pattern in a transistor in the peripheral region and a wiring region, the WSi layer 29 is formed using this resist pattern as a mask.
The polysilicon layer 28 and the polysilicon layer 9 are etched.

【0057】次に、第1の実施形態と同様に、周辺トラ
ンジスタのソース/ドレイン拡散層の形成、層間膜であ
るBPSG膜の形成、配線領域の形成、パッシベーション膜
の形成、およびパッドの形成を行い、最終的にEEPROMが
得られる。
Next, similarly to the first embodiment, the formation of the source / drain diffusion layers of the peripheral transistor, the formation of the BPSG film as the interlayer film, the formation of the wiring region, the formation of the passivation film, and the formation of the pad are performed. And finally an EEPROM is obtained.

【0058】図9は図6〜図8の工程により形成された
セル領域の断面構造を示す図である。図示のように、第
2の実施形態では、隣接するトランジスタのソース端子
同士、およびドレイン端子同士が向き合った構造にな
る。なお、この第2の実施形態においても、データ書き
込み時と読み出し時で、ソースとドレインが逆になる。
FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structure of a cell region formed by the steps of FIGS. As illustrated, the second embodiment has a structure in which source terminals and drain terminals of adjacent transistors face each other. Note that also in the second embodiment, the source and the drain are reversed between when writing data and when reading data.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、電荷蓄積層としてシリコン窒化膜を用いるため、
制御ゲートに印加した電圧とほぼ同じ電圧をシリコン窒
化膜に印加することができ、データ書き込み時に制御ゲ
ートに印加するプログラム電圧を低く設定できる。
As described in detail above, according to the present invention, since the silicon nitride film is used as the charge storage layer,
A voltage substantially equal to the voltage applied to the control gate can be applied to the silicon nitride film, and the program voltage applied to the control gate at the time of writing data can be set low.

【0060】また、データ書き込み時には、ソース側か
らシリコン窒化膜に電子を注入するため、プログラム電
流を少なくすることができ、仮想接地型の構成にした場
合でも、消費電流を抑制することができる。
Further, at the time of data writing, electrons are injected into the silicon nitride film from the source side, so that the program current can be reduced, and the current consumption can be suppressed even in the case of the virtual ground type configuration.

【0061】また、ソース側からシリコン窒化膜に電子
を注入するため、シリコン窒化膜の全面に均等に電子を
トラップさせることができ、データ書き込み後のしきい
値電圧の変動が起きなくなり、電荷保持特性が向上す
る。
Further, since electrons are injected into the silicon nitride film from the source side, electrons can be trapped evenly over the entire surface of the silicon nitride film. The characteristics are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態のEEPROMのセル断面構造を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a cell cross-sectional structure of an EEPROM according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態のEEPROMの内部構成を示す回路
図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration of an EEPROM according to the first embodiment.

【図3】データ消去/データ書き込み/データ読み出し
時に印加される電圧を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing voltages applied during data erasing / data writing / data reading.

【図4】仮想接地型のEEPROMの第1の実施形態の製造工
程図
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the first embodiment of the virtual ground type EEPROM;

【図5】図4に続く製造工程図。FIG. 5 is a manufacturing process diagram following FIG. 4;

【図6】仮想接地型のEEPROMの第1の実施形態の製造工
程図
FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the first embodiment of the virtual ground type EEPROM;

【図7】図6に続く製造工程図。FIG. 7 is a manufacturing process diagram following FIG. 6;

【図8】図7に続く製造工程図。FIG. 8 is a manufacturing process diagram following FIG. 7;

【図9】図6〜図8の工程により形成されたセル領域の
断面構造を示す図。
FIG. 9 is a view showing a cross-sectional structure of a cell region formed by the steps of FIGS. 6 to 8;

【図10】従来のM(O)NOS型EEPROMのセル断面構造を示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing a cell cross-sectional structure of a conventional M (O) NOS type EEPROM.

【図11】仮想接地型のEEPROMの概略断面図。FIG. 11 is a schematic sectional view of a virtual grounding type EEPROM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型シリコン基板 2,3 拡散層 4 チャネル領域 5 シリコン酸化膜 6 シリコン窒化膜 7 シリコン酸化膜 8 積層絶縁膜 9 ゲート電極 10 層間絶縁膜 11 オフセット部 21 フィールド酸化膜 22 シリコン酸化膜 23 ポリシリコン層 24,25,27 レジスト 28 ポリシリコン層 29 WSi膜 Reference Signs List 1 p-type silicon substrate 2, 3 diffusion layer 4 channel region 5 silicon oxide film 6 silicon nitride film 7 silicon oxide film 8 laminated insulating film 9 gate electrode 10 interlayer insulating film 11 offset portion 21 field oxide film 22 silicon oxide film 23 polysilicon Layers 24, 25, 27 Resist 28 Polysilicon layer 29 WSi film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA14 AC01 AD12 AD62 AG10 AG12 AG21 AG29 5F083 EP17 EP18 GA05 NA02 PR03 PR05 PR12 PR21 PR36  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F001 AA14 AC01 AD12 AD62 AG10 AG12 AG21 AG29 5F083 EP17 EP18 GA05 NA02 PR03 PR05 PR12 PR21 PR36

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型半導体基板と、 前記半導体基板上に平行に形成される複数の第2導電型
の拡散層領域と、 隣接する一対の前記拡散層領域に挟まれ、一端を一方の
前記拡散層領域に接して設けられる第1のチャネル領域
と、一端を前記第1のチャネル領域に他端を他方の拡散
層領域に接して設けられる第2のチャネル領域と、 前記第1のチャネル領域上に形成される積層構造の電荷
蓄積層と、 前記第2のチャネル領域上および前記電荷蓄積層上に絶
縁膜を介して、前記拡散層領域の並ぶ方向に略平行に形
成されるゲート電極と、を有し、 前記ゲート電極下の前記第2のチャネル領域のしきい値
を、前記ゲート電極下の第1のチャネル領域のしきい値
よりも高くしたことを特徴とする半導体メモリ装置。
A first conductive type semiconductor substrate; a plurality of second conductive type diffusion layer regions formed in parallel on the semiconductor substrate; and a pair of adjacent diffusion layer regions, one end of which is one end. A first channel region provided in contact with the diffusion layer region, a second channel region provided with one end in contact with the first channel region and the other end in contact with the other diffusion layer region, A charge storage layer having a stacked structure formed on a channel region; and a gate formed on the second channel region and the charge storage layer via an insulating film, substantially in parallel with a direction in which the diffusion layer regions are arranged. And a threshold value of the second channel region below the gate electrode is higher than a threshold value of the first channel region below the gate electrode. .
【請求項2】書き込み時は、前記第1のチャネル領域と
接する前記拡散層領域に第1の書き込み電圧、前記第2
のチャネル領域と接する前記拡散層領域に基準電圧、前
記ゲート電極に第2の書き込み電圧を印加し、前記第1
のチャネル領域の前記第2のチャネル領域に近い側から
前記電荷蓄積層への電子の注入を行うことを特徴とする
請求項1に記載の半導体メモリ装置。
2. A write operation, wherein a first write voltage and a second write voltage are applied to the diffusion layer region in contact with the first channel region.
A reference voltage is applied to the diffusion layer region that is in contact with the channel region, and a second write voltage is applied to the gate electrode.
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein electrons are injected into the charge storage layer from a side of the channel region closer to the second channel region.
【請求項3】読み出し時は、前記第1のチャネル領域と
接する前記拡散層領域に基準電圧、前記第2のチャネル
領域に接する前記拡散層領域に第1の読み出し電圧、前
記ゲート電極に第2の読み出し電圧を印加し、前記第2
のチャネル領域と接する前記拡散層領域から前記第1の
拡散層領域に電流が流れるか否かにより前記電荷蓄積層
に電子が注入されているか否かを判定することを特徴と
する請求項1または2に記載の半導体メモリ装置。
3. In reading, a reference voltage is applied to the diffusion layer region in contact with the first channel region, a first read voltage is applied to the diffusion layer region in contact with the second channel region, and a second voltage is applied to the gate electrode. And the second read voltage is applied.
And determining whether or not electrons are injected into the charge storage layer based on whether or not a current flows from the diffusion layer region in contact with the channel region to the first diffusion layer region. 3. The semiconductor memory device according to 2.
【請求項4】前記第2のチャネル領域上の絶縁膜は、前
記電荷蓄積層および前記電荷蓄積層上に形成される絶縁
膜の厚さよりも厚く形成されることを特徴とする請求項
1に記載の半導体メモリ装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film on the second channel region is formed to be thicker than the charge storage layer and the insulating film formed on the charge storage layer. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項5】前記電荷蓄積層は、シリコン窒化膜からな
る膜であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
記載の半導体メモリ装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said charge storage layer is a film made of a silicon nitride film.
【請求項6】前記拡散層領域は、一端で前記第1のチャ
ネル領域と接し、他端で第2のチャネル領域と接するこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said diffusion layer region has one end in contact with said first channel region and the other end in contact with a second channel region.
【請求項7】前記拡散層領域は、両端が前記第1のチャ
ネル領域に接するものと、両端が前記第2のチャネル領
域に接するものとが交互に配置されることを特徴とする
請求項1に記載の半導体メモリ装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein said diffusion layer region has both ends contacting said first channel region and both ends contacting said second channel region are alternately arranged. A semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項8】半導体基板上に素子分離領域を形成する工
程と、 前記素子分離領域の周囲に形成されるセル領域内の半導
体基板上に、しきい値制御用の不純物イオンを注入する
工程と、 セル領域内の半導体基板上に、シリコン酸化膜、電荷蓄
積用のシリコン窒化膜、およびシリコン酸化膜からなる
積層絶縁膜を形成する工程と、 前記積層絶縁膜の上面を含む半導体基板上面にポリシリ
コン層を形成する工程と、 セル領域内の前記ポリシリコン層と前記積層絶縁膜とを
選択的に除去し、ドレイン領域用の開口部とソース領域
用の開口部とを形成する工程と、 基板上面に形成されたレジストをマスクに、前記ドレイ
ン領域用の開口部内に不純物イオンを注入してドレイン
領域を形成する工程と、 前記ドレイン領域用およびソース領域用の各開口部の側
壁部分に側壁絶縁膜を形成する工程と、 基板上面に形成されたレジストと前記側壁絶縁膜とをマ
スクに、前記ソース領域用の開口部内に不純物イオンを
注入してソース領域を形成する工程と、 前記ドレイン領域用およびソース領域用の各開口部内に
絶縁材料を埋め込む工程と、 基板上面に、ゲート電極となるポリシリコン層を形成す
る工程と、を備えることを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。
8. A step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate; and a step of implanting impurity ions for controlling a threshold into a semiconductor substrate in a cell region formed around the element isolation region. Forming a stacked insulating film composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film for charge storage, and a silicon oxide film on a semiconductor substrate in a cell region; Forming a silicon layer; selectively removing the polysilicon layer and the laminated insulating film in a cell region to form an opening for a drain region and an opening for a source region; Implanting impurity ions into the opening for the drain region using the resist formed on the upper surface as a mask to form a drain region; and forming the opening for the drain region and the opening for the source region. Forming a sidewall insulating film on the side wall portion of the substrate, and implanting impurity ions into the opening for the source region using the resist formed on the upper surface of the substrate and the sidewall insulating film as a mask to form a source region Embedding an insulating material in each of the openings for the drain region and the source region; and forming a polysilicon layer serving as a gate electrode on the upper surface of the substrate. Production method.
【請求項9】半導体基板上に素子分離領域を形成する工
程と、 前記素子分離領域の周囲に形成されるセル領域内の半導
体基板上に、しきい値制御用の不純物イオンを注入する
工程と、 セル領域内の半導体基板上に、シリコン酸化膜、電荷蓄
積用のシリコン窒化膜、およびシリコン酸化膜からなる
積層絶縁膜を形成する工程と、 前記積層絶縁膜の上面を含む半導体基板上面にポリシリ
コン層を形成する工程と、 セル領域内の前記ポリシリコン層と前記積層絶縁膜とを
選択的に除去し、ドレイン領域用の開口部とソース領域
用の開口部とを形成する工程と、 前記ポリシリコン層をマスクに、前記ドレイン領域用お
よびソース領域用の各開口部内の基板面に、基板面に対
して斜めの方向から不純物イオンを注入してドレイン領
域およびソース領域を形成する工程と、 前記ドレイン領域用およびソース領域用の各開口部内に
絶縁材料を埋め込む工程と、 基板上面に、ゲート電極となるポリシリコン層を形成す
る工程と、を備えることを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。
9. A step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate; and a step of implanting impurity ions for controlling a threshold value on a semiconductor substrate in a cell region formed around the element isolation region. Forming a stacked insulating film composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film for charge storage, and a silicon oxide film on a semiconductor substrate in a cell region; Forming a silicon layer; selectively removing the polysilicon layer and the laminated insulating film in a cell region to form an opening for a drain region and an opening for a source region; Using the polysilicon layer as a mask, impurity ions are implanted into the substrate surface in each of the openings for the drain region and the source region from an oblique direction with respect to the substrate surface to thereby form a drain region and a source region. Forming an insulating material in each of the openings for the drain region and the source region; and forming a polysilicon layer serving as a gate electrode on the upper surface of the substrate. A method for manufacturing a semiconductor storage device.
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