JP2006196643A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 不揮発性メモリがゲート絶縁膜102および選択ゲート電極103を有する選択MOS型トランジスタと、下層電位障壁膜104、第1の電荷保持膜105および第2の電荷保持膜106よりなる容量絶縁膜と、メモリゲート電極107とを有するメモリMOS型トランジスタとで構成され、第1の電荷保持膜105に化学量論的にSiが過剰なSi窒化膜、第2の電荷保持膜にSi酸窒化膜を用いた構造とする。
【選択図】 図1
Description
本発明の実施例を説明する前に、本発明者らがあらかじめ検討した事項について説明する。
[Si3N4]X・[Si]1−X(但し、0<X<1)
ここで、本発明の効果が得られるSRN膜の膜組成Xは、0.75≦X≦0.95の範囲が好ましい。あるいは、SRN膜の含有窒素濃度CNで表した場合、42.86%≦CN≦54.28%の範囲が好ましい。また、SRN膜の膜厚の下限は消去速度で、上限は書込み速度で限定される。消去速度の点からは2nm以上、書込み速度の点からは10nm以下が好ましい。より好ましくは2nm以上5nm以下の膜厚に設定するのが好ましい。
Si、O、Nの組成比(x:y:z)は、酸素や窒素の供給源の導入比を変えることにより変えることができる。
Claims (20)
- 半導体基板内に形成された第1および第2半導体領域と、
前記第1および第2半導体領域間上の前記半導体基板上に形成された第1導電体および第2導電体と、
前記第1導電体と前記半導体基板との間に形成された第1絶縁膜と、
前記第2導電体と前記半導体基板との間に形成された第2絶縁膜と、を有し、
前記第2絶縁膜は、電位障壁膜と、前記電位障壁膜上に形成された電荷保持膜よりなり、
前記電荷保持膜は、Si窒化膜とSi酸窒化膜との積層膜とを含み、前記Si窒化膜は、化学量論比のSi窒化膜(Si3N4)とSiとを用いて、[Si3N4]X・[Si]1−Xとした場合に、Xが、0.75≦X≦0.95の範囲にあることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 半導体基板内に形成された第1および第2半導体領域と、
前記第1および第2半導体領域間上の前記半導体基板上に形成された第1導電体および第2導電体と、
前記第1導電体と前記半導体基板との間に形成された第1絶縁膜と、
前記第2導電体と前記半導体基板との間に形成された第2絶縁膜と、を有し、
前記第2絶縁膜は、電位障壁膜と、前記電位障壁膜上に形成された電荷保持膜よりなり、
前記電荷保持膜は、Si窒化膜とSi酸化膜とSi酸窒化膜との積層膜とを含み、前記Si窒化膜の窒素含有量は、42.8%以上、54.3%以下であることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記電荷保持膜は、前記Si窒化膜とSi酸化膜と前記Si酸窒化膜との積層膜であって、前記Si酸化膜の膜厚は厚くとも1.5nmであることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記電荷保持膜は、前記Si窒化膜とSi酸化膜と前記Si酸窒化膜との積層膜であって、前記Si酸化膜の膜厚は厚くとも1.5nm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。
- 前記Si窒化膜と前記Si酸窒化膜は、電荷保持機能を有する電荷保持膜であり、前記電荷保持膜に蓄積された電子は、前記第2導電体に電位を印加することにより、前記第2導電体中に引き抜かれることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si窒化膜と前記Si酸窒化膜は、電荷保持機能を有する電荷保持膜であり、前記電荷保持膜に蓄積された電子は、前記第2導電体に電位を印加することにより、前記第2導電体中に引き抜かれ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。
- 前記Si酸窒化膜を、SixOyNz(x+y+z=1)とした場合に、zは0.314以上であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si酸窒化膜を、SixOyNz(x+y+z=1)とした場合に、zは0.314以上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。
- 前記Si酸窒化膜を、SixOyNz(x+y+z=1)とした場合に、yは0.3以下であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si酸窒化膜を、SixOyNz(x+y+z=1)とした場合に、yは0.3以下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。
- 前記Si窒化膜の膜厚は、2nm以上10nm以下、より好ましくは2nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si窒化膜の膜厚は、2nm以上10nm以下、より好ましくは2nm以上5nm以下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。
- 前記Si酸窒化膜の膜厚は、10nm以上30nm以下、より好ましくは12nm以上20nm以下であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si酸窒化膜の膜厚は、10nm以上30nm以下、より好ましくは12nm以上20nm以下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。
- 前記Si窒化膜、及び前記Si酸窒化膜は、堆積膜であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si窒化膜、及び前記Si酸窒化膜は、堆積膜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。
- 前記Si窒化膜は、シリコン化合物と窒素化合物もしくはシリコン化合物と窒素を含有する化合物を原料とする化学気相成長法で形成された膜であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si窒化膜は、シリコン化合物と窒素化合物もしくはシリコン化合物と窒素を含有する化合物を原料とする化学気相成長法で形成された膜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。
- 前記Si窒化膜は、Siを窒化性雰囲気下で堆積することにより形成された膜であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記Si窒化膜は、Siを窒化性雰囲気下で堆積することにより形成された膜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。
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