JP2002252288A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

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JP2002252288A
JP2002252288A JP2001048433A JP2001048433A JP2002252288A JP 2002252288 A JP2002252288 A JP 2002252288A JP 2001048433 A JP2001048433 A JP 2001048433A JP 2001048433 A JP2001048433 A JP 2001048433A JP 2002252288 A JP2002252288 A JP 2002252288A
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充宏 野口
Akira Nishiyama
彰 西山
Ken Uchida
建 内田
Toshinori Numata
敏典 沼田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiple value mask ROM which is difficult to receive the influence of short channel effect without using a special refinement technol ogy. SOLUTION: A source Shottky electrode 14 is formed on the region 4 of MOS FET which is the memory cell of a mask ROM and a drain Shottky electrode 15 is formed on the drain region 5. The multiple value condition is stored because the distances between the source region 4 and the gate electrode 3 is different.

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、不揮発性半導体記
憶装置に関する。
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造過程でマスク・パ
ターンを用いて、予め情報を書き込むマスクROMは不
揮発性メモリとして、パーソナル・コンピュータといっ
た電子機器に用いられている。
2. Description of the Related Art A mask ROM in which information is written in advance by using a mask pattern in a semiconductor device manufacturing process is used as a nonvolatile memory in electronic equipment such as a personal computer.

【0003】近年、格納すべき情報の増大に伴い、マス
クROMの記憶容量の増加が求められている。通常、記
憶容量の増大は、マスクROMを構成する個々のデバイ
スを微細化することによって実現する。しかしながら、
微細化の製造技術が大容量化の要請に追いつかない場合
や、技術的には実現可能でも微細化に必要な製造技術の
コストが、実際の製品価格に対して高すぎる場合があ
る。
In recent years, as the information to be stored has increased, the storage capacity of the mask ROM has been required to increase. Usually, an increase in storage capacity is realized by miniaturizing individual devices constituting a mask ROM. However,
In some cases, the manufacturing technology for miniaturization cannot keep up with the demand for large capacity, or the cost of the manufacturing technology required for miniaturization is technically feasible but too high for the actual product price.

【0004】これを解決するために、マスクROMのト
ランジスタが従来オン状態とオフ状態の2値しか選択で
きなかったのを、異なる駆動電流値を実現し、多値を記
憶できる方法が考えられている。
In order to solve this problem, a method has been conceived which realizes different drive current values and can store multi-values, instead of the conventional on-state and off-state selection of the transistor of the mask ROM. I have.

【0005】図9に、このような多値記憶が可能な従来
の記憶装置の製造方法を示す。
FIG. 9 shows a method of manufacturing a conventional storage device capable of performing such multi-value storage.

【0006】ソース領域4、ドレイン領域5、ゲート絶
縁膜2、この上に形成されたゲート電極3を具備するト
ランジスタを具備する各メモリ・セルがシリコン基板1
上に集積されている。それぞれのメモリ・セルは素子分
離領域8によって素子分離されている。それぞれのトラ
ンジスタ上には多結晶シリコン9が形成されている。
Each memory cell including a transistor having a source region 4, a drain region 5, a gate insulating film 2, and a gate electrode 3 formed thereon is formed on a silicon substrate 1.
Is integrated on top. Each memory cell is isolated by an isolation region 8. Polycrystalline silicon 9 is formed on each transistor.

【0007】先ず、トランジスタ・アレイ上に形成され
た所望のトランジスタのゲート電極3上に開口部を位置
するようにマスク11を形成する。そしてこのトランジ
スタのゲート電極3に不純物イオン注入する。こうして
このトランジスタに、ある閾値を持たせる。
First, a mask 11 is formed so that an opening is located on a gate electrode 3 of a desired transistor formed on a transistor array. Then, impurity ions are implanted into the gate electrode 3 of this transistor. Thus, this transistor has a certain threshold.

【0008】次に、別のトランジスタのゲート電極3上
に開口部を位置するようにマスク11を形成する。そし
て先のトランジスタとは異なる量の不純物イオンを注入
することで、異なる閾値を持たせる。
Next, a mask 11 is formed on the gate electrode 3 of another transistor so as to locate an opening. Then, a different threshold value is given by implanting a different amount of impurity ions from the previous transistor.

【0009】このような工程を複数回繰り返すことによ
って、異なる複数の閾値を有するトランジスタを基板上
に集積化させて、多値記憶させることができる。
By repeating such a process a plurality of times, transistors having a plurality of different threshold values can be integrated on a substrate and stored in a multi-valued manner.

【0010】しかしながら、この方法では、デバイス・
サイズが微細化した際に、短チャネル効果による閾値変
動や、ドーピングする不純物数の揺らぎによって閾値が
変動する。また、検出すべき複数の駆動電流の大きさが
揺らぐという問題点がある。
However, in this method, the device
When the size is reduced, the threshold value fluctuates due to the fluctuation of the threshold value due to the short channel effect and the fluctuation of the number of impurities to be doped. There is also a problem that the magnitudes of a plurality of drive currents to be detected fluctuate.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来は、不純物量を変
化させることによってメモリ・セルのトランジスタごと
の閾値電流を変化させて多値化していた。しかしながら
トランジスタを微細化した際に、短チャネル効果や不純
物数の揺らぎによる閾値変動により、検出すべき複数の
駆動電流の大きさが揺らいでいた。
Conventionally, the threshold current of each transistor of a memory cell is changed by changing the amount of impurities to obtain multi-valued data. However, when a transistor is miniaturized, the magnitude of a plurality of drive currents to be detected fluctuates due to a threshold change due to a short channel effect or fluctuation of the number of impurities.

【0012】本発明は、上記問題点に鑑みて成され、微
細化しても短チャネル効果と不純物数の揺らぎの影響を
受けにくい多値化された不揮発性半導体記憶装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a multi-valued nonvolatile semiconductor memory device which is hardly affected by a short channel effect and a fluctuation in the number of impurities even when miniaturized. I do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、複数のメモリセルを有し多値の記憶情
報を読み出し可能な不揮発性半導体記憶装置において、
前記メモリセルはトランジスタを備え、かつ前記トラン
ジスタはソース領域及びドレイン領域上に形成されたシ
ョットキー電極を有することを特徴とする不揮発性半導
体記憶装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells and capable of reading multi-valued storage information.
The memory cell includes a transistor, and the transistor has a Schottky electrode formed on a source region and a drain region.

【0014】また、第1のトランジスタを備える第1の
メモリセル及び第2のトランジスタを備える第2のメモ
リセルを有する不揮発性半導体記憶装置において、前記
第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、ソース
領域及びドレイン領域上に形成されたショットキー電極
を有し、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジ
スタとはソース領域及びゲート電極間の距離が異なるこ
とを特徴とする不揮発性半導体記憶装置を提供する。
In a nonvolatile semiconductor memory device having a first memory cell having a first transistor and a second memory cell having a second transistor, the first transistor and the second transistor may have a source A nonvolatile semiconductor memory device having a Schottky electrode formed over a region and a drain region, wherein the first transistor and the second transistor have different distances between a source region and a gate electrode. provide.

【0015】また、第1のトランジスタを備える第1の
メモリセル及び第2のトランジスタを備える第2のメモ
リセルを有する不揮発性半導体記憶装置において、前記
第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、ソース
領域及びドレイン領域上に形成されたショットキー電極
を有し、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジ
スタとはドレイン領域及びゲート電極間の距離が異なる
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置を提供する。
In a nonvolatile semiconductor memory device having a first memory cell having a first transistor and a second memory cell having a second transistor, the first transistor and the second transistor may have a source A non-volatile semiconductor memory device having a Schottky electrode formed over a region and a drain region, wherein the first transistor and the second transistor have different distances between the drain region and the gate electrode. provide.

【0016】このとき、前記第1及び第2のメモリセル
は多値の記憶情報が読み出し可能である。
At this time, the first and second memory cells can read multi-valued storage information.

【0017】また、半導体層と、前記半導体層上に形成
されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成され
たゲート電極と、前記ゲート絶縁膜下の前記半導体層中
に形成されたチャネル領域と、前記半導体中に、前記チ
ャネル領域を挟んで対向配置されたソース領域及びドレ
イン領域と、前記ソース領域及びドレイン領域上に形成
されたショットキー電極とを具備するトランジスタを具
備し、前記トランジスタにおける前記ソース領域の前記
ゲート電極側の端と前記ゲート電極の前記ソース領域側
の端との距離が異なるトランジスタを複数具備すること
を特徴とする記憶装置を提供する。
In addition, a semiconductor layer, a gate insulating film formed on the semiconductor layer, a gate electrode formed on the gate insulating film, and a channel formed in the semiconductor layer below the gate insulating film A transistor comprising: a region, a source region and a drain region disposed in the semiconductor so as to face each other across the channel region, and a Schottky electrode formed on the source region and the drain region. Wherein a plurality of transistors having different distances between an end of the source region on the gate electrode side and an end of the gate electrode on the source region side are provided.

【0018】また、本発明は、半導体層と、前記半導体
層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上
に形成されたゲート電極と、前記ゲート絶縁膜下の前記
半導体層中に形成されたチャネル領域と、前記半導体中
に、前記チャネル領域を挟んで対向配置されたソース領
域及びドレイン領域と、前記ソース領域及びドレイン領
域上に形成されたショットキー電極とを具備するトラン
ジスタを具備し、前記トランジスタにおける前記ドレイ
ン領域の前記ゲート電極側の端と前記ゲート電極の前記
ドレイン領域側の端との距離が異なるトランジスタを複
数具備することを特徴とする記憶装置を提供する。
Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor layer; a gate insulating film formed on the semiconductor layer; a gate electrode formed on the gate insulating film; A transistor comprising: a formed channel region; a source region and a drain region disposed in the semiconductor so as to face each other across the channel region; and a Schottky electrode formed on the source region and the drain region. The present invention provides a storage device including a plurality of transistors each having a different distance between an end of the transistor on the gate electrode side and an end of the gate electrode on the drain region side of the transistor.

【0019】また、本発明は、少なくとも異なる3つの
状態が記録されたメモリ・セルが集積された記憶装置で
あって、前記メモリ・セルが、半導体層と、前記半導体
層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上
に形成されたゲート電極と、前記ゲート絶縁膜下の前記
半導体層中に形成されたチャネル領域と、前記半導体中
に、前記チャネル領域を挟んで対向配置されたソース領
域及びドレイン領域と、前記ソース領域及びドレイン領
域上に形成されたショットキー電極とを具備するトラン
ジスタを具備し、前記トランジスタにおける前記ソース
領域の前記ゲート電極側の端と前記ゲート電極の前記ソ
ース領域側の端との距離が異なることを特徴とする記憶
装置を提供する。
The present invention is also a storage device in which memory cells in which at least three different states are recorded are integrated, wherein the memory cells are composed of a semiconductor layer and a gate formed on the semiconductor layer. An insulating film, a gate electrode formed on the gate insulating film, a channel region formed in the semiconductor layer below the gate insulating film, and opposed to each other in the semiconductor with the channel region interposed therebetween. A transistor including a source region and a drain region, and a Schottky electrode formed on the source region and the drain region; and an end of the source region on the gate electrode side of the transistor and the source of the gate electrode. A storage device is characterized in that the distance from the end on the area side is different.

【0020】また、本発明は、少なくとも異なる3つの
状態が記録されたメモリ・セルが集積された記憶装置で
あって、前記メモリ・セルが、半導体層と、前記半導体
層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上
に形成されたゲート電極と、前記ゲート絶縁膜下の前記
半導体層中に形成されたチャネル領域と、前記半導体中
に、前記チャネル領域を挟んで対向配置されたソース領
域及びドレイン領域と、前記ソース領域及びドレイン領
域上に形成されたショットキー電極とを具備するトラン
ジスタを具備し、前記トランジスタにおける前記ドレイ
ン領域の前記ゲート電極側の端と前記ゲート電極の前記
ドレイン領域側の端との距離が異なることを特徴とする
記憶装置を提供する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a storage device in which memory cells in which at least three different states are recorded are integrated, wherein the memory cells include a semiconductor layer and a gate formed on the semiconductor layer. An insulating film, a gate electrode formed on the gate insulating film, a channel region formed in the semiconductor layer below the gate insulating film, and opposed to each other in the semiconductor with the channel region interposed therebetween. A transistor including a source region and a drain region, and a Schottky electrode formed on the source region and the drain region; and an end of the transistor on the gate electrode side of the drain region and the drain of the gate electrode. Provided is a storage device characterized in that a distance from an end on an area side is different.

【0021】本発明では、ソース領域とゲート電極との
基板面方向の距離が異なるトランジスタを基板上に集積
化する。そしてソース領域とゲート電極との基板面方向
の距離が異なることによる駆動電流量の違いをことなる
3つ以上の状態として記録することで、多値化された記
憶装置を提供することができる。このことはドレイン領
域とゲート電極との基板面方向の距離が異なるトランジ
スタを用いても同様である。
In the present invention, transistors having different distances between the source region and the gate electrode in the direction of the substrate surface are integrated on the substrate. By recording the difference in the amount of drive current due to the difference in the distance between the source region and the gate electrode in the direction of the substrate surface as three or more different states, a multivalued memory device can be provided. This is the same even if transistors having different distances in the substrate surface direction between the drain region and the gate electrode are used.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による不揮発性記
憶装置上に集積化された、異なる駆動電流を示すトラン
ジスタの断面図である。このメモリ用のトランジスタに
よって一つのメモリ・セルが構成される。ここでは異な
る駆動電流を示すトランジスタにおける4つの状態の例
を示す。この4つの状態によってメモリ・セルは4値を
記録可能となる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a transistor integrated on a nonvolatile memory device according to the present invention and showing different drive currents. One memory cell is constituted by the memory transistor. Here, examples of four states of transistors having different driving currents are shown. These four states enable the memory cell to record four values.

【0023】状態1乃至状態4に示すトランジスタの共
通構成は、半導体基板1と、この半導体基板1上に形成
されたゲート絶縁膜2と、このゲート絶縁膜2上に形成
されたゲート電極3とを具備している。ゲート絶縁膜2
下の半導体基板1中にはチャネル領域6が形成されてい
る。半導体基板1中には、チャネル領域を挟んで対向配
置されたソース領域4及びドレイン領域5がそれぞれ離
間して設けられている。ソース領域4上にはソース・シ
ョットキー電極14が形成されている。ドレイン領域5
上にはドレイン・ショットキー電極15が形成されてい
る。
A common structure of the transistors shown in the states 1 to 4 is that the transistor has a semiconductor substrate 1, a gate insulating film 2 formed on the semiconductor substrate 1, and a gate electrode 3 formed on the gate insulating film 2. Is provided. Gate insulating film 2
A channel region 6 is formed in the lower semiconductor substrate 1. In the semiconductor substrate 1, a source region 4 and a drain region 5, which are opposed to each other with a channel region therebetween, are provided separately from each other. On the source region 4, a source Schottky electrode 14 is formed. Drain region 5
A drain Schottky electrode 15 is formed thereon.

【0024】これらのトランジスタは、状態1、状態
2、状態3、状態4と順に示すように、ソース領域4と
ゲート電極3との距離が長くなっている。すなわち状態
1に示すトランジスタにおけるソース領域4のゲート電
極3側の端とゲート電極3のソース領域4側の端との基
板1に対して横方向の距離をLsideS1、状態2に
示すトランジスタにおけるソース領域4のゲート電極3
側の端とゲート電極3のソース領域4側の端との基板1
に対して横方向の距離をLsideS2、状態3に示す
トランジスタにおけるソース領域4のゲート電極3側の
端とゲート電極3のソース領域4側の端との基板1に対
して横方向の距離をLsideS3、状態4に示すトラ
ンジスタにおけるソース領域4のゲート電極3側の端と
ゲート電極3のソース領域4側の端との基板1に対して
横方向の距離をLsideS4とすると、Lside
1<LsideS2<LsideS3<LsideS4
の関係が成り立っている。
In these transistors, as shown in order of state 1, state 2, state 3, and state 4, the distance between the source region 4 and the gate electrode 3 is long. That is, the lateral distance from the substrate 1 between the end of the source region 4 on the gate electrode 3 side and the end of the gate electrode 3 on the source region 4 in the transistor shown in State 1 is L side S1, and the transistor shown in State 2 is Gate electrode 3 of source region 4
Of the substrate 1 between the side end and the end of the gate electrode 3 on the source region 4 side
L side S2, the lateral distance from the substrate 1 between the end of the source region 4 on the gate electrode 3 side and the end of the gate electrode 3 on the source region 4 side in the transistor shown in State 3 the L side S3, and the distance between transverse and L side S4 to the substrate 1 between the source region 4 end of the edge and the gate electrode 3 of the gate electrode 3 side of the source region 4 in the transistor shown in state 4, L side S
1 <L side S2 <L side S3 <L side S4
The relationship holds.

【0025】そして、状態1のトランジスタの駆動電流
>状態2のトランジスタの駆動電流2>状態3のトラン
ジスタの駆動電流>状態4のトランジスタの駆動電流よ
うに、この順に電流値が小さくなっている。このように
ソース領域4とゲート電極3との距離を調整することで
トランジスタの駆動電流を異ならしめることができ、こ
れを多値として記憶させることが可能となる。
The current value is smaller in this order: drive current of transistor in state 1> drive current of transistor in state 2> drive current of transistor in state 3> drive current of transistor in state 4. By adjusting the distance between the source region 4 and the gate electrode 3 in this manner, the drive current of the transistor can be made different, and this can be stored as a multi-value.

【0026】このことはドレイン領域5のゲート電極3
側の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端との距離
を異ならすことによっても同様である。すなわち状態1
に示すトランジスタにおけるドレイン領域5のゲート電
極3側の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端との
基板1に対して横方向の距離をLsideD1、状態2
に示すトランジスタにおけるドレイン領域5のゲート電
極3側の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端との
基板1に対して横方向の距離をLsideD2、状態3
に示すトランジスタにおけるドレイン領域5のゲート電
極3側の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端との
基板1に対して横方向の距離をLsid D3、状態4
に示すトランジスタにおけるドレイン領域5のゲート電
極3側の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端との
基板1に対して横方向の距離をL sideD4とする
と、LsideD1<LsideD2<LsideD3
<L sideD4の関係が成り立っている。
This means that the gate electrode 3 of the drain region 5
Between the end of the gate electrode 3 and the end of the gate electrode 3 on the drain region 5 side
The same can be said by differentiating. That is, state 1
Of the drain region 5 in the transistor shown in FIG.
Between the end on the pole 3 side and the end on the drain region 5 side of the gate electrode 3
Let L be the lateral distance from the substrate 1sideD1, state 2
Of the drain region 5 in the transistor shown in FIG.
Between the end on the pole 3 side and the end on the drain region 5 side of the gate electrode 3
Let L be the lateral distance from the substrate 1sideD2, state 3
Of the drain region 5 in the transistor shown in FIG.
Between the end on the pole 3 side and the end on the drain region 5 side of the gate electrode 3
Let L be the lateral distance from the substrate 1sid eD3, state 4
Of the drain region 5 in the transistor shown in FIG.
Between the end on the pole 3 side and the end on the drain region 5 side of the gate electrode 3
Let L be the lateral distance from the substrate 1 sideD4
And LsideD1 <LsideD2 <LsideD3
<L sideThe relationship of D4 holds.

【0027】そして、状態1のトランジスタの駆動電流
>状態2のトランジスタの駆動電流2>状態3のトラン
ジスタの駆動電流>状態4のトランジスタの駆動電流よ
うに、この順に電流値が小さくなっている。このように
ドレイン領域5とゲート電極3との距離を調整すること
でトランジスタの駆動電流を異ならしめることができ、
これを多値として記憶させることも可能となる。
The current value is smaller in this order: drive current of transistor in state 1> drive current of transistor in state 2> drive current of transistor in state 3> drive current of transistor in state 4. By adjusting the distance between the drain region 5 and the gate electrode 3 in this manner, the drive current of the transistor can be made different,
This can be stored as a multi-value.

【0028】次に、図2において、図1に示したトラン
ジスタ構造の製造方法の一例を示す。
Next, FIG. 2 shows an example of a method of manufacturing the transistor structure shown in FIG.

【0029】先ず、図2(a)に示すように、通常のM
OSFETの製造工程によって、p型シリコン基板1上
にシリコン酸化膜2を形成する。このシリコン酸化膜2
上に多結晶シリコン3を形成する。この多結晶シリコン
3上に、タングステン・シリサイド10及び窒化シリコ
ン11を形成する。次に、多結晶シリコン3、タングス
テン・シリサイド10及び窒化シリコン11をエッチン
グによりゲート電極状に整形する。次に、基板全面に多
結晶シリコン12を厚さtpolyだけ堆積する。
First, as shown in FIG.
A silicon oxide film 2 is formed on a p-type silicon substrate 1 by a manufacturing process of an OSFET. This silicon oxide film 2
Polycrystalline silicon 3 is formed thereon. On this polycrystalline silicon 3, tungsten silicide 10 and silicon nitride 11 are formed. Next, the polycrystalline silicon 3, the tungsten silicide 10, and the silicon nitride 11 are shaped into a gate electrode by etching. Next, polycrystalline silicon 12 is deposited on the entire surface of the substrate to a thickness of t poly .

【0030】次に、図2(b)に示すように、反応性イ
オンエッチング(RIE)によって、ゲート電極3の両
側に幅Lsideの多結晶シリコン13の側壁を残す。
次に、砒素をイオン注入することによって、半導体基板
1中にソース領域4及びドレイン領域5を離間して対向
配置させる。ソース領域4及びドレイン領域5の間に
は、ゲート絶縁膜2下にチャネル領域6が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, sidewalls of the polycrystalline silicon 13 having a width L side are left on both sides of the gate electrode 3 by reactive ion etching (RIE).
Next, arsenic is ion-implanted, so that the source region 4 and the drain region 5 are arranged in the semiconductor substrate 1 so as to be opposed to each other. A channel region 6 is formed below the gate insulating film 2 between the source region 4 and the drain region 5.

【0031】次に、露出したシリコン酸化膜を除去した
後、チタンを堆積して過熱することによりソース領域4
上にチタン・シリサイドからなるソース・ショットキー
電極14、ドレイン領域5上にチタン・シリサイドから
なるドレイン・ショットキー電極15を形成する。
Next, after removing the exposed silicon oxide film, titanium is deposited and overheated to form the source region 4.
A source Schottky electrode 14 made of titanium silicide is formed thereon, and a drain Schottky electrode 15 made of titanium silicide is formed on the drain region 5.

【0032】ソース領域4のゲート電極3側の端とゲー
ト電極3のソース領域4側の端との基板1に平行方向の
距離LsideSは、多結晶シリコン12の厚さt
polyを変化させることで制御可能である。すなわち
多結晶シリコン12の厚さtpo lyの厚さを厚くすれ
ばLsideSも広くなり、薄くすれば狭くなる。
The distance L side S in the direction parallel to the substrate 1 between the end of the source region 4 on the side of the gate electrode 3 and the end of the gate electrode 3 on the side of the source region 4 is equal to the thickness t of the polysilicon 12.
It can be controlled by changing poly . That L side S becomes wider if thicker thickness t po ly of polycrystalline silicon 12, narrower Thinner.

【0033】同様に、ドレイン領域5のゲート電極3側
の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端との基板1
に平行方向の距離LsideDは、多結晶シリコン12
の厚さtpolyを変化させることで制御可能である。
すなわち多結晶シリコン12の厚さtpolyの厚さを
厚くすればLsideDも広くなり、薄くすれば狭くな
る。Lsideを調整するための多結晶シリコン12は
酸化シリコン等他のマスクを用いても良い。
Similarly, the substrate 1 between the end of the drain region 5 on the gate electrode 3 side and the end of the gate electrode 3 on the drain region 5 side
The distance L side D in the direction parallel to the
Can be controlled by changing the thickness t poly of
That is, if the thickness t poly of the polycrystalline silicon 12 is increased, L side D is increased, and if the thickness is reduced, the thickness is reduced. As the polycrystalline silicon 12 for adjusting L side , another mask such as silicon oxide may be used.

【0034】図3に多結晶シリコン12の厚さを0.1
μm、0.15μm、0.2μmと変えたトランジスタ
について、駆動電流のゲート電極における依存性を測定
した結果を示す。前述したように多結晶シリコン12の
厚さtpolyはソース領域4のゲート電極3側の端と
ゲート電極3のソース領域4側の端の基板1に対して平
行方向の距離LsideSに比例する。同様にドレイン
領域5のゲート電極3側の端とゲート電極3のドレイン
領域5側の端との基板1に対して平行方向の距離L
sideDに比例する。
FIG. 3 shows that the thickness of the polycrystalline silicon 12 is 0.1
The results of measuring the dependence of the drive current on the gate electrode for transistors having μm, 0.15 μm, and 0.2 μm are shown. As described above, the thickness t poly of the polycrystalline silicon 12 is proportional to the distance L side S in the direction parallel to the substrate 1 between the end of the source region 4 on the gate electrode 3 side and the end of the gate electrode 3 on the source region 4 side. I do. Similarly, the distance L in the direction parallel to the substrate 1 between the end of the drain region 5 on the gate electrode 3 side and the end of the gate electrode 3 on the drain region 5 side.
It is proportional to side D.

【0035】図3に示すように、tpolyの厚さが長
くなるほど駆動電流は小さくなることが分かる。すなわ
ち上記したLsideS或いはLsideDが広くなる
ほど駆動電流が小さくなる。
As shown in FIG. 3, it can be seen that the drive current becomes smaller as the thickness of t poly becomes longer. That is, as the above-mentioned L side S or L side D becomes wider, the drive current becomes smaller.

【0036】図4は、ソース領域4のゲート電極3側の
端とゲート電極3のソース領域側の端の基板1に対して
平行方向の距離LsideSを0.025μm、0.0
50μm、0.075μmと変えたときにおけるトラン
ジスタのソース・ショットキー電極14近傍の電位分布
をシミュレーションした図である。
FIG. 4 shows the distance L side S in the direction parallel to the substrate 1 between the end of the source region 4 on the side of the gate electrode 3 and the end of the gate electrode 3 on the side of the source region.
FIG. 9 is a diagram simulating the potential distribution near the source-Schottky electrode 14 of the transistor when changing to 50 μm and 0.075 μm.

【0037】このようにLsideSが短くなるほどグ
ラフは急峻となっており、電位の空間分布が急峻になる
ことが分かる。このことは、ソース・ショットキー電極
14から電子がチャネル領域にトンネルする確率が増大
することになるので、駆動電流も増大することを説明し
ている。このことはドレイン領域とゲート電極との間の
関係においても同様である。
As described above, the graph becomes steeper as L side S becomes shorter, indicating that the spatial distribution of the potential becomes steeper. This explains that the probability of electrons tunneling from the source Schottky electrode 14 to the channel region increases, so that the drive current also increases. This is the same in the relationship between the drain region and the gate electrode.

【0038】このようなメカニズムを利用して、L
sideS或いはLsideDが異なるトランジスタを
複数集積化して、異なる状態を記憶するMOSFETを
メモリ・セルとして用いることによって、多値マスクR
OMが実現される。
Using such a mechanism, L
By integrating a plurality of transistors having different side S or L side D and using MOSFETs storing different states as memory cells, a multi-valued mask R
OM is realized.

【0039】図5に、本発明による多値マスクROMの
製造工程の一例を示す。図2において示した多結晶シリ
コン12の厚さをtpoly1<tpoly2というよ
うにメモリ・セルごとに変化させる方法について説明す
る。
FIG. 5 shows an example of a manufacturing process of a multi-value mask ROM according to the present invention. For the method of changing each memory cell is described as the thickness of the polycrystalline silicon 12 shown that t poly 1 <t poly 2 in FIG.

【0040】先ず、ゲート絶縁膜2を介して、多結晶シ
リコン3、タングステン・シリサイド10及び窒化シリ
コン11の積層構造からなるゲート部が形成された半導
体基板1上に、均一に多結晶シリコンを堆積し、次いで
複数回のレジスト堆積とRIEを用いて、図5に示すよ
うにメモリ・セルごとに異なった厚さtpoly1>t
poly2が残るようにエッチングする。
First, polycrystalline silicon is uniformly deposited on a semiconductor substrate 1 on which a gate portion having a laminated structure of polycrystalline silicon 3, tungsten silicide 10, and silicon nitride 11 is formed via a gate insulating film 2. Then, using multiple resist depositions and RIE, different thicknesses t poly 1> t for each memory cell as shown in FIG.
Etching is performed so that poly 2 remains.

【0041】この後の工程は図2で説明したものと同様
にすることで、図8に示すようにソース領域4のゲート
電極3側の端とゲート電極3のソース領域4側の端との
基板1に対して平行方向の距離がLsideS1<L
sideS2となるように異なるトランジスタを集積化
することができる。このときドレイン領域5のゲート電
極3側の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端の基
板1に対して平行方向の距離がLsideD1<L
sideD2となるように異なる。
The subsequent steps are the same as those described with reference to FIG. 2, so that the end of the source region 4 on the gate electrode 3 side and the end of the gate electrode 3 on the source region 4 side are formed as shown in FIG. The distance in the direction parallel to the substrate 1 is L side S1 <L
Different transistors can be integrated to achieve side S2. At this time, the distance between the end of the drain region 5 on the side of the gate electrode 3 and the end of the gate electrode 3 on the side of the drain region 5 in the direction parallel to the substrate 1 is L side D1 <L.
side D2.

【0042】次に、図6に、本発明による多値マスクR
OMにおける製造工程の別の例を示す。
Next, FIG. 6 shows a multi-value mask R according to the present invention.
7 shows another example of the manufacturing process in the OM.

【0043】先ず、ゲート絶縁膜2を介して、多結晶シ
リコン3、タングステン・シリサイド10及び窒化シリ
コン11の積層構造からなるゲート部が形成された半導
体基板1上に、多結晶シリコン膜を堆積する。次に、R
IEによって、各メモリ・セルで同じ長さの多結晶シリ
コンからなる側壁を形成する。
First, a polycrystalline silicon film is deposited via a gate insulating film 2 on a semiconductor substrate 1 on which a gate portion having a laminated structure of polycrystalline silicon 3, tungsten silicide 10, and silicon nitride 11 is formed. . Next, R
IE forms sidewalls of polysilicon of the same length in each memory cell.

【0044】次に、図6に示すようなレジスト21を堆
積し、RIEによってあるトランジスタの多結晶シリコ
ンからなる側壁をエッチングして幅を狭くする。そして
別のトランジスタ部分を開口し、このトランジスタの多
結晶シリコンからなる側壁をエッチングして異なる幅に
形成する。こうして異なる幅LsideS1<Lsi
deS2及びLsideD1<LsideD2の多結晶
シリコン側壁20を形成する。
Next, a resist 21 as shown in FIG. 6 is deposited, and the side wall made of polycrystalline silicon of a certain transistor is etched by RIE to reduce the width. Then, another transistor portion is opened, and the side wall made of polycrystalline silicon of this transistor is etched to have different widths. Thus, different widths L side S1 <L si
A polycrystalline silicon sidewall 20 of de S2 and L side D1 <L side D2 is formed.

【0045】この後の工程は図2で説明したものと同様
にすることで、図8に示すようにソース領域4のゲート
電極3側の端とゲート電極3のソース領域4側の端との
基板1に対して平行方向の距離がLsideS1<L
sideS2となるように異なるトランジスタを集積化
することができる。このときドレイン領域5のゲート電
極3側の端とゲート電極3のドレイン領域5側の端の基
板1に対して平行方向の距離がLsideD1<L
sideD2となるように異なる。
The subsequent steps are the same as those described with reference to FIG. 2, so that the end of the source region 4 on the gate electrode 3 side and the end of the gate electrode 3 on the source region 4 side are formed as shown in FIG. The distance in the direction parallel to the substrate 1 is L side S1 <L
Different transistors can be integrated to achieve side S2. At this time, the distance between the end of the drain region 5 on the side of the gate electrode 3 and the end of the gate electrode 3 on the side of the drain region 5 in the direction parallel to the substrate 1 is L side D1 <L.
side D2.

【0046】図7に、本発明による多値マスクROMに
おける製造工程の別の例を示す。
FIG. 7 shows another example of the manufacturing process in the multi-value mask ROM according to the present invention.

【0047】先ず、ゲート絶縁膜2を介して、多結晶シ
リコン3、タングステン・シリサイド10及び窒化シリ
コン11の積層構造からなるゲート部が形成された半導
体基板1を用意する。そしてこの基板上に、あるトラン
ジスタが開口するようにレジスト21を堆積し、斜めイ
オン注入をすることによって、図7に示すようにソース
領域4及びドレイン領域5を形成する。
First, a semiconductor substrate 1 on which a gate portion having a laminated structure of polycrystalline silicon 3, tungsten silicide 10, and silicon nitride 11 is formed via a gate insulating film 2 is prepared. Then, a resist 21 is deposited on this substrate so that a certain transistor is opened, and oblique ion implantation is performed to form a source region 4 and a drain region 5 as shown in FIG.

【0048】次に、このトランジスタ上にレジストを形
成し別のトランジスタが開口するようにして、イオン注
入することによってソース領域及びドレイン領域を形成
する。このとき先のイオン注入とは注入角度を変化させ
ることによってソース領域4のゲート電極3側の端とゲ
ート電極3のソース領域側の端の基板1に対して平行方
向の距離LsideSを異ならしめることができる。こ
のようにして本発明の多値ROMを形成することが可能
となる。
Next, a source region and a drain region are formed by ion-implanting a resist on this transistor so that another transistor is opened. At this time, the distance L side S in the direction parallel to the substrate 1 between the end of the source region 4 on the side of the gate electrode 3 and the end of the gate electrode 3 on the side of the source region is changed by changing the implantation angle. Can be closed. Thus, the multi-value ROM of the present invention can be formed.

【0049】[0049]

【発明の効果】トランジスタを微細化しても、短チャネ
ル効果による閾値変動や、不純物数の揺らぎによる閾値
変動がなく、多値化された不揮発性半導体記憶装置を提
供することが可能となる。
As described above, even if the transistor is miniaturized, a threshold value variation due to a short channel effect and a threshold value variation due to fluctuation of the number of impurities can be prevented, and a multi-valued nonvolatile semiconductor memory device can be provided.

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

【図1】 本発明における記憶装置の多値化された各ト
ランジスタの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of each multi-valued transistor of a memory device according to the present invention.

【図2】 (a)(b)(c)は、本発明にかかる記憶
装置におけるトランジスタの製造方法にかかる主要工程
における断面図。
FIGS. 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views illustrating main steps of a method for manufacturing a transistor in a memory device according to the present invention.

【図3】 本発明における多値化されたトランジスタの
電気的特性を示す図。
FIG. 3 is a graph showing electrical characteristics of a multivalued transistor according to the present invention.

【図4】 本発明における多値化されたトランジスタの
ソース・ショットキー電極付近の電位分布をシミュレー
ションした図。
FIG. 4 is a diagram simulating a potential distribution near a source Schottky electrode of a multi-valued transistor according to the present invention.

【図5】 本発明にかかる記憶装置の第一の製造工程を
示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a first manufacturing step of the storage device according to the present invention.

【図6】 本発明にかかる記憶装置の第二の製造工程を
示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a second manufacturing step of the storage device according to the present invention.

【図7】 本発明にかかる記憶装置の第三の製造工程を
示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a third manufacturing step of the storage device according to the present invention.

【図8】 本発明の第一の製造工程により実現される記
憶装置の断面図
FIG. 8 is a sectional view of a storage device realized by the first manufacturing process of the present invention.

【図9】 従来の多値マスクROMの製造工程の例を示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a conventional multi-value mask ROM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・半導体基板 2・・・ゲート絶縁膜 3・・・ゲート電極 4・・・ソース領域 5・・・ドレイン領域 14・・・ソース・ショットキー電極 15・・・ドレイン・ショットキー電極 8・・・素子分離領域 9・・・多結晶シリコン 12・・・多結晶シリコン 20・・・側壁 21・・・レジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Gate insulating film 3 ... Gate electrode 4 ... Source region 5 ... Drain region 14 ... Source / Schottky electrode 15 ... Drain / Schottky electrode 8 ... Element isolation region 9 ... Polycrystalline silicon 12 ... Polycrystalline silicon 20 ... Side wall 21 ... Resist

フロントページの続き (72)発明者 西山 彰 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 内田 建 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 沼田 敏典 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F083 CR01 CR20 GA30 JA35 JA39 PR37 ZA21 Continued on the front page (72) Inventor Akira Nishiyama 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Takeshi Uchida 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture In-house (72) Inventor Toshinori Numata 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) 5F083 CR01 CR20 GA30 JA35 JA39 PR37 ZA21

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のメモリセルを有し多値の記憶情報を
読み出し可能な不揮発性半導体記憶装置において、 前記メモリセルはトランジスタを備え、かつ前記トラン
ジスタはソース領域及びドレイン領域上に形成されたシ
ョットキー電極を有することを特徴とする不揮発性半導
体記憶装置。
1. A nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells from which multi-valued storage information can be read, wherein the memory cells include transistors, and the transistors are formed on a source region and a drain region. A nonvolatile semiconductor memory device having a Schottky electrode.
【請求項2】第1のトランジスタを備える第1のメモリ
セル及び第2のトランジスタを備える第2のメモリセル
を有する不揮発性半導体記憶装置において、前記第1の
トランジスタ及び第2のトランジスタは、ソース領域及
びドレイン領域上に形成されたショットキー電極を有
し、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタ
とはソース領域及びゲート電極間の距離が異なることを
特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
2. A nonvolatile semiconductor memory device having a first memory cell including a first transistor and a second memory cell including a second transistor, wherein the first transistor and the second transistor have a source A nonvolatile semiconductor memory device having a Schottky electrode formed over a region and a drain region, wherein a distance between a source region and a gate electrode of the first transistor and the second transistor is different.
【請求項3】第1のトランジスタを備える第1のメモリ
セル及び第2のトランジスタを備える第2のメモリセル
を有する不揮発性半導体記憶装置において、前記第1の
トランジスタ及び第2のトランジスタは、ソース領域及
びドレイン領域上に形成されたショットキー電極を有
し、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタ
とはドレイン領域及びゲート電極間の距離が異なること
を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
3. A nonvolatile semiconductor memory device having a first memory cell including a first transistor and a second memory cell including a second transistor, wherein the first transistor and the second transistor have a source. A nonvolatile semiconductor memory device having a Schottky electrode formed over a region and a drain region, wherein a distance between the drain region and the gate electrode is different between the first transistor and the second transistor.
【請求項4】前記第1及び第2のメモリセルは多値の記
憶情報が読み出し可能であることを特徴とする請求項2
記載の不揮発性半導体記憶装置。
4. The memory device according to claim 2, wherein said first and second memory cells are capable of reading multi-valued storage information.
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項5】前記第1及び第2のメモリセルは多値の記
憶情報が読み出し可能であることを特徴とする請求項3
記載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The memory cell according to claim 3, wherein said first and second memory cells are capable of reading multi-valued storage information.
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1.
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