JP2008078674A - Semiconductor memory device - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device capable of reducing the capacity between a resistive element and a substrate in a peripheral circuit of a semiconductor device, especially a non-volatile semiconductor memory, such as a flash memory. <P>SOLUTION: A flash memory is formed in a semiconductor substrate 1, and an element isolation insulating film 2 dividing an element region, a gate oxide film 4 in an element region 3 isolated from the element isolating region 2, a first gate electrode 5 functioning as a floating gate (FG), a second gate electrode material 7 functioning as a control gate (CG: word line) of a central transistor are formed on a first insulating film 6. In the peripheral circuit section, a resistive element 7a is provided comprising the second gate electrode material via the first insulating film 6 on the element isolation insulating film 2. The impurity concentration of the semiconductor substrate 1 below the resistive element 7a is equal to or lower than that of bulk. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば半導体装置、特に不揮発性半導体メモリの周辺回路部の構造に関する。   The present invention relates to the structure of a peripheral circuit portion of, for example, a semiconductor device, particularly a nonvolatile semiconductor memory.

一般に、フラッシュメモリはチップ内にメモリセルに加えて、動作に必要な各種遅延回路、書き込み/消去用高電圧安定化回路、基準電圧生成回路を有している。このため、これらの回路を構成する抵抗素子が必要となる。これらの抵抗素子として、一般的にオーミックな特性を持つ抵抗素子が用いられる。この抵抗素子は、製造プロセスの効率を上げるため、チップを形成する際に、メモリセルの形成とほぼ同じ工程で形成される。   In general, a flash memory has various delay circuits necessary for operation, a high voltage stabilizing circuit for writing / erasing, and a reference voltage generating circuit in addition to memory cells in a chip. For this reason, the resistance element which comprises these circuits is needed. As these resistive elements, generally resistive elements having ohmic characteristics are used. In order to increase the efficiency of the manufacturing process, this resistance element is formed in substantially the same process as the formation of the memory cell when the chip is formed.

上記した抵抗素子を用いる回路の一例として、書き込み/消去用高電圧安定回路の動作について図7を参照して説明する。図7(a)は、書き込み/消去用高電圧安定回路を概略的に示し、図7(b)は、上述した動作時の各電圧を示している。この回路は図7(a)に示すように、昇圧回路の出力電圧を制御するフィードバックである。すなわち、例えばチャージポンプ回路からなる昇圧回路の出力端には抵抗素子R1、R2が接続されている。これら抵抗R1、R2により昇圧回路の出力電圧が分圧され、電圧Vaが生成される。この電圧Vaは、演算増幅器OP1において基準電圧Vrefと比較され、制御信号Φ1が生成される。この制御信号Φ1に応じて昇圧回路が動作し、出力電圧が制御される。   As an example of a circuit using the above-described resistance element, the operation of a high voltage stabilizing circuit for writing / erasing will be described with reference to FIG. FIG. 7A schematically shows a high voltage stabilizing circuit for writing / erasing, and FIG. 7B shows each voltage during the above-described operation. As shown in FIG. 7A, this circuit is feedback for controlling the output voltage of the booster circuit. That is, for example, the resistance elements R1 and R2 are connected to the output terminal of the booster circuit composed of a charge pump circuit. These resistors R1 and R2 divide the output voltage of the booster circuit to generate a voltage Va. This voltage Va is compared with the reference voltage Vref in the operational amplifier OP1, and a control signal Φ1 is generated. The booster circuit operates in response to the control signal Φ1, and the output voltage is controlled.

図7(b)に示すように、電圧Vaが、基準電圧Vrefより小さくなると、図7(a)に示す昇圧回路が動作し、電圧Vaが基準電圧Vrefより大きくなると昇圧を止めて電位が上がるようにフィードバックが働く。この結果、出力電圧が所要電圧Vppに保たれる。   As shown in FIG. 7B, when the voltage Va becomes smaller than the reference voltage Vref, the booster circuit shown in FIG. 7A operates. When the voltage Va becomes larger than the reference voltage Vref, the boosting is stopped and the potential rises. So that the feedback works. As a result, the output voltage is maintained at the required voltage Vpp.

しかし、上記抵抗素子R1、R2と半導体基板内の他のノードとの間の容量が大きいと、CR時定数による遅延が大きくなる。すると、フィードバックが遅れることとなり、出力電圧が所要電圧Vppから大きくずれる。これは、フラッシュメモリの安定動作、高速動作の妨げとなる。したがって、抵抗素子と他の素子のノードとの容量が小さいほど、精度の良い電圧安定化回路を実現できる。   However, if the capacitance between the resistance elements R1 and R2 and other nodes in the semiconductor substrate is large, the delay due to the CR time constant increases. Then, the feedback is delayed, and the output voltage greatly deviates from the required voltage Vpp. This hinders stable operation and high-speed operation of the flash memory. Therefore, the smaller the capacitance between the resistance element and the node of another element, the more accurate voltage stabilization circuit can be realized.

図8は従来のフラッシュメモリの断面図を概略的に示している。このフラッシュメモリは、図8に示すように、シリコン基板21内に素子分離領域22を形成し、その後、セル部の素子領域23にゲート酸化膜24、第1のゲート電極25を順次堆積している。この第1のゲート電極25を、セル部においては浮遊ゲートとして用い、周辺回路部においては抵抗素子25aとして用いる構造となっている。図8において、26は第1の絶縁膜であり、27は第2のゲート電極、28は層間の絶縁膜、30は配線である。   FIG. 8 schematically shows a cross-sectional view of a conventional flash memory. In this flash memory, as shown in FIG. 8, an element isolation region 22 is formed in a silicon substrate 21, and then a gate oxide film 24 and a first gate electrode 25 are sequentially deposited in the element region 23 of the cell portion. Yes. The first gate electrode 25 is used as a floating gate in the cell portion and used as a resistance element 25a in the peripheral circuit portion. In FIG. 8, 26 is a first insulating film, 27 is a second gate electrode, 28 is an insulating film between layers, and 30 is a wiring.

また、セル部において浮遊ゲートとしての第1のゲート電極を二層構造とし、周辺回路部において、上層のゲート材で抵抗素子25a形成する方法もある。   There is also a method in which the first gate electrode as a floating gate in the cell portion has a two-layer structure, and in the peripheral circuit portion, the resistance element 25a is formed with an upper layer gate material.

上記例の場合、周辺回路部において、抵抗素子25aを厚い素子分離領域22上に形成している。このため、抵抗素子25aと半導体基板内の他のノードとの容量を小さくすることができる。   In the case of the above example, the resistive element 25a is formed on the thick element isolation region 22 in the peripheral circuit portion. For this reason, the capacity | capacitance of the resistive element 25a and the other node in a semiconductor substrate can be made small.

しかし、上記構成のフラッシュメモリは、素子分離領域22を形成後、第1のゲート電極25を形成している。このため、図8に示すように、素子分離領域22上に第1のゲート電極25が突出した形となる。したがって、素子分離領域22を小型化できず、素子のさらなる微細化が困難であった。   However, in the flash memory configured as described above, the first gate electrode 25 is formed after the element isolation region 22 is formed. Therefore, as shown in FIG. 8, the first gate electrode 25 protrudes on the element isolation region 22. Therefore, the element isolation region 22 cannot be reduced in size and it is difficult to further miniaturize the element.

図9は他の従来例を示すものであり、フラッシュメモリの断面図を示している。図9において、同一部分については図8と同一符号を付す。このフラッシュメモリは、図9に示すように、基板21上の全面に、数10Åから500Å程度のゲート酸化膜24を形成後、ゲート酸化膜24上に第1のゲート電極材25を堆積する。この第1のゲート電極材25、ゲート酸化膜24及び基板21をエッチングしてトレンチ21aを形成する。このトレンチを絶縁膜で充填して、素子分離領域22が形成される。したがって、素子分離領域22と第1のゲート電極Gとは自己整合的に素子分離する。また、周辺回路部において、ゲート酸化膜24上の第1のゲート電極材25が抵抗素子25aとして用いられている。このような構成の場合、素子分離領域22を小型化できるため、メモリセルをさらに微細化することができる。   FIG. 9 shows another conventional example and shows a cross-sectional view of a flash memory. In FIG. 9, the same parts as those in FIG. In this flash memory, as shown in FIG. 9, a gate oxide film 24 of about several tens to 500 Å is formed on the entire surface of the substrate 21, and then a first gate electrode material 25 is deposited on the gate oxide film 24. The first gate electrode material 25, the gate oxide film 24, and the substrate 21 are etched to form a trench 21a. The trench is filled with an insulating film to form an element isolation region 22. Therefore, the element isolation region 22 and the first gate electrode G are isolated in a self-aligning manner. In the peripheral circuit portion, the first gate electrode material 25 on the gate oxide film 24 is used as the resistance element 25a. In such a configuration, since the element isolation region 22 can be reduced in size, the memory cell can be further miniaturized.

しかし、周辺回路部において抵抗素子25aは数10Åから500Å程度のゲート酸化膜24上に形成されている。このため、抵抗素子25aと基板21間の容量が増加してしまう。   However, in the peripheral circuit portion, the resistance element 25a is formed on the gate oxide film 24 of about several tens to about 500 mm. For this reason, the capacity | capacitance between the resistive element 25a and the board | substrate 21 will increase.

上述したように、抵抗素子と基板との容量が大きくなると、上記高電圧安定化回路のフィードバック動作が遅れ、安定した電圧を発生することが困難となる。   As described above, when the capacitance between the resistance element and the substrate increases, the feedback operation of the high voltage stabilization circuit is delayed, making it difficult to generate a stable voltage.

本発明は、第1ゲート電極を自己整合的に素子分離する場合においても、周辺回路部において抵抗素子と基板との容量を小さくすることが可能な半導体記憶装置を提供する。   The present invention provides a semiconductor memory device capable of reducing the capacitance between a resistance element and a substrate in a peripheral circuit portion even when the first gate electrode is element-isolated in a self-aligning manner.

本発明の例に係る半導体記憶装置は、半導体基板内に形成され、素子領域を区画する素子分離絶縁膜と、この素子分離絶縁膜上に形成された導電膜からなる抵抗素子とを備え、抵抗素子下の半導体基板の不純物濃度は、バルクと同等かあるいはバルクの不純物濃度以下である。   A semiconductor memory device according to an example of the present invention includes an element isolation insulating film that is formed in a semiconductor substrate and partitions an element region, and a resistance element including a conductive film formed on the element isolation insulating film, The impurity concentration of the semiconductor substrate under the element is equal to or less than the bulk impurity concentration.

本発明の例に係る半導体記憶装置は、第1導電型の半導体基板内に形成され、素子領域を区画する素子分離絶縁膜と、素子分離絶縁膜上に形成された導電膜からなる抵抗素子と、抵抗素子が形成されている素子分離絶縁膜に隣接する素子領域に形成された半導体基板と逆導電型の第2導電型の不純物領域とを備え、読み出し、書き込みあるいは消去時に、抵抗素子と第2導電型の不純物領域とに同極性の電圧を印加する。   A semiconductor memory device according to an example of the present invention includes an element isolation insulating film that is formed in a first conductivity type semiconductor substrate and partitions an element region, and a resistance element including a conductive film formed on the element isolation insulating film. A semiconductor substrate formed in an element region adjacent to the element isolation insulating film in which the resistance element is formed, and an impurity region of the second conductivity type of the reverse conductivity type, and the resistance element and the second conductivity type at the time of reading, writing or erasing A voltage having the same polarity is applied to the impurity region of two conductivity types.

本発明によれば、第1ゲート電極を自己整合的に素子分離する場合においても、周辺回路部において抵抗素子と基板との容量を小さくすることが可能な半導体記憶装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device capable of reducing the capacitance between the resistance element and the substrate in the peripheral circuit portion even when the first gate electrode is element-isolated in a self-aligning manner.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1を参照して、本発明に係るフラッシュメモリの第1の実施例について説明する。図1は、フラッシュメモリを概略的に示す断面図である。図1に示すように、セル部においては、半導体基板1内の素子分離領域2により分離された素子領域3にゲート酸化膜4、第1のゲート電極5が形成されている。したがって、第1のゲート電極5は、素子分離領域2上には存在していない。上記第1のゲート電極5がフローティングゲート(FG)として機能する。   A first embodiment of a flash memory according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a flash memory. As shown in FIG. 1, in the cell portion, a gate oxide film 4 and a first gate electrode 5 are formed in an element region 3 isolated by an element isolation region 2 in a semiconductor substrate 1. Therefore, the first gate electrode 5 does not exist on the element isolation region 2. The first gate electrode 5 functions as a floating gate (FG).

さらに、第1の絶縁膜6上に、第2のゲート電極材7が形成されている。この第2のゲート電極材7はセルトランジスタの制御ゲート(CG:ワード線)として機能する。   Further, a second gate electrode material 7 is formed on the first insulating film 6. The second gate electrode material 7 functions as a control gate (CG: word line) of the cell transistor.

周辺回路部において、素子分離領域2上には第1の絶縁膜6を介して第2のゲート電極材7からなる抵抗素子7aが設けられている。   In the peripheral circuit portion, a resistance element 7 a made of a second gate electrode material 7 is provided on the element isolation region 2 with a first insulating film 6 interposed therebetween.

なお、8は第2の絶縁膜、9はコンタクトであり、10は配線である。   In addition, 8 is a 2nd insulating film, 9 is a contact, 10 is wiring.

上記構成によれば、周辺回路部において、抵抗素子7aは第1の絶縁膜6を介して素子分離領域2上に形成されている。したがって、抵抗素子7aと基板1との容量を低減することができる。このため、CR遅延を小さくし、抵抗素子7aを用いた高電圧安定化回路を安定且つ、高精度で動作させることができる。   According to the above configuration, the resistance element 7 a is formed on the element isolation region 2 via the first insulating film 6 in the peripheral circuit portion. Therefore, the capacitance between the resistance element 7a and the substrate 1 can be reduced. Therefore, the CR delay can be reduced, and the high voltage stabilization circuit using the resistance element 7a can be operated stably and with high accuracy.

以下、上記構成のフラッシュメモリの製造方法について、図2を用いて説明する。   A method for manufacturing the flash memory having the above configuration will be described below with reference to FIG.

図2(a)において、1は半導体基板である。4はゲート酸化膜であり、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンが用いられる。5は第1のゲート電極材であり、例えばポリシリコンまたはアモルファスシリコンが使用される。半導体基板1の全面上にゲート酸化膜4、第1のゲート電極材5が順次形成される。この第1のゲート電極材5の上に絶縁体によるマスク材11が形成される。このマスク材11をマスクとして、第1のゲート電極5、ゲート酸化膜4及び基板1を自己整合的にエッチングし、図2(b)に示すように、トレンチ12を形成する。   In FIG. 2A, 1 is a semiconductor substrate. Reference numeral 4 denotes a gate oxide film, for example, silicon oxide or silicon nitride. Reference numeral 5 denotes a first gate electrode material, for example, polysilicon or amorphous silicon. A gate oxide film 4 and a first gate electrode material 5 are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1. A mask material 11 made of an insulator is formed on the first gate electrode material 5. Using this mask material 11 as a mask, the first gate electrode 5, the gate oxide film 4 and the substrate 1 are etched in a self-aligned manner to form trenches 12 as shown in FIG.

次に、図2(b)に示すように、全面に絶縁膜2aを堆積し、マスク材11をストッパーとしてCMP(Chemical Mechanical Porishing)法により研磨する。こうすることによって、マスク材11の表面まで絶縁膜2aが除去され、トレンチ12が絶縁膜2aにより埋め込まれる。この後、マスク材11が除去され、図2(c)に示すように、素子分離領域2が形成される。このようにして、素子分離領域2に対して自己整合的に第1のゲート電極材5からなるフローティングゲート(FG)が形成される。   Next, as shown in FIG. 2B, an insulating film 2a is deposited on the entire surface and polished by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method using the mask material 11 as a stopper. By doing so, the insulating film 2a is removed up to the surface of the mask material 11, and the trench 12 is filled with the insulating film 2a. Thereafter, the mask material 11 is removed, and the element isolation region 2 is formed as shown in FIG. Thus, a floating gate (FG) made of the first gate electrode material 5 is formed in a self-aligned manner with respect to the element isolation region 2.

続いて、全面に第2の絶縁膜6、第2のゲート電極材7が順次堆積される。次に、図2(d)に示すように、第2のゲート電極材7及びゲート酸化膜6の一部をエッチングする。このようにして、セル部において、第2のゲート電極材7により制御ゲート(CG)としてのワード線を形成するとともに、周辺回路部において、第2のゲート電極材7により抵抗素子7aを形成する。この後、図1に示すように、全面に第2の絶縁膜8を堆積し、この第2の絶縁膜8にコンタクト孔9を形成する。この時、周辺回路部においては、所要の抵抗値が得られるように抵抗素子7aの所定の部分にコンタクト孔9を形成する。続いて、第2の絶縁膜8の全面に金属膜が形成され、コンタクト孔9が埋め込まれる。この後、金属膜がエッチングされ、配線10が形成される。   Subsequently, a second insulating film 6 and a second gate electrode material 7 are sequentially deposited on the entire surface. Next, as shown in FIG. 2D, the second gate electrode material 7 and part of the gate oxide film 6 are etched. In this manner, the word line as the control gate (CG) is formed by the second gate electrode material 7 in the cell portion, and the resistance element 7a is formed by the second gate electrode material 7 in the peripheral circuit portion. . Thereafter, as shown in FIG. 1, a second insulating film 8 is deposited on the entire surface, and a contact hole 9 is formed in the second insulating film 8. At this time, in the peripheral circuit portion, the contact hole 9 is formed in a predetermined portion of the resistance element 7a so as to obtain a required resistance value. Subsequently, a metal film is formed on the entire surface of the second insulating film 8 to fill the contact hole 9. Thereafter, the metal film is etched and the wiring 10 is formed.

上記第1の実施例によれば、セル部において、フローティングゲートFGが素子分離領域2と自己整合的に形成されているため、セルを小型化することができる。しかも、周辺回路部において、抵抗素子7aは素子分離領域2の上に、絶縁膜6を介して第2のゲート電極材7により形成されている。このため、抵抗素子7aと基板1の相互間に素子分離領域2と、絶縁膜6とが介在するため、抵抗素子7aと基板1の容量を低減できる。したがって、この抵抗素子7aを例えば高電圧安定化回路に適用することにより、安定で高精度の昇圧電圧を発生することができる。   According to the first embodiment, since the floating gate FG is formed in a self-aligned manner with the element isolation region 2 in the cell portion, the size of the cell can be reduced. Moreover, in the peripheral circuit portion, the resistance element 7 a is formed on the element isolation region 2 by the second gate electrode material 7 via the insulating film 6. For this reason, since the element isolation region 2 and the insulating film 6 are interposed between the resistance element 7a and the substrate 1, the capacitance of the resistance element 7a and the substrate 1 can be reduced. Therefore, a stable and highly accurate boosted voltage can be generated by applying the resistance element 7a to, for example, a high voltage stabilizing circuit.

尚、第1の実施例において、周辺回路部の抵抗素子7aは、第2のゲート電極材7により形成した。しかし、これに限定されるものではない。例えば第2のゲート電極材7上方に形成されるワード線以外の配線により抵抗素子を形成することも可能である。この配線はシート抵抗が例えば100Ω以上のポリシリコンにより形成される。このような構成とすれば、抵抗素子7aと基板1との容量をさらに低減できる。   In the first embodiment, the resistance element 7 a in the peripheral circuit portion is formed of the second gate electrode material 7. However, it is not limited to this. For example, it is possible to form a resistance element by wiring other than the word line formed above the second gate electrode material 7. This wiring is formed of polysilicon having a sheet resistance of, for example, 100Ω or more. With such a configuration, the capacitance between the resistance element 7a and the substrate 1 can be further reduced.

図3は、本発明の第2の実施例を示している。図3(a)はフラッシュメモリの周辺回路部の断面図を概略的に示している。この構成は第1の実施例とほぼ同様である。   FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 3A schematically shows a cross-sectional view of a peripheral circuit portion of the flash memory. This configuration is almost the same as in the first embodiment.

第2の実施例は、上記構成に加えて、抵抗素子7aの下部に位置する半導体基板1の表面には、P型またはN型不純物を注入せず、バルクと同じ不純物濃度としている。または、半導体基板1の導電型が例えばP型である場合、これと逆導電型、例えばN型の不純物を基板表面に注入する。   In the second embodiment, in addition to the above-described configuration, P-type or N-type impurities are not implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 located below the resistance element 7a, and the impurity concentration is the same as that of the bulk. Alternatively, when the conductivity type of the semiconductor substrate 1 is, for example, P type, an impurity having a conductivity type opposite to this, for example, N type, is implanted into the substrate surface.

通常、半導体基板内にはP型又はN型のウェルが形成され、セル部や周辺回路はこのウェル内に形成される。このため、半導体基板1内の不純物濃度は、図3(b)に破線で示すように、表面に近づくに連れ、すなわち深さXが浅くなるに従い増加する。これに対して、上記第2の実施例は、半導体基板1をバルクと同じ不純物濃度とすることによって、図3(b)に実線で示すように不純物濃度を一定に保つことができる。また、半導体基板1と逆導電型の不純物を注入することによって、図3(b)の1点鎖線に示すように、基板1表面の不純物濃度を低下することができる。基板1内の不純物濃度が高い場合、抵抗素子7aとの容量が大きくなるが、第2の実施例のように、基板1内の不純物濃度を低く設定することにより、抵抗素子7aと基板間の容量を低減することができる。よって、抵抗素子を用いた高電圧安定化回路により、高精度で安定した昇圧電圧を生成することができる。   Usually, a P-type or N-type well is formed in a semiconductor substrate, and a cell portion and a peripheral circuit are formed in this well. For this reason, the impurity concentration in the semiconductor substrate 1 increases as it approaches the surface, that is, as the depth X becomes shallower, as indicated by a broken line in FIG. On the other hand, in the second embodiment, by setting the semiconductor substrate 1 to the same impurity concentration as that of the bulk, the impurity concentration can be kept constant as shown by a solid line in FIG. Further, by implanting an impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1, the impurity concentration on the surface of the substrate 1 can be lowered as shown by a one-dot chain line in FIG. When the impurity concentration in the substrate 1 is high, the capacitance with the resistance element 7a increases. However, by setting the impurity concentration in the substrate 1 low as in the second embodiment, the capacitance between the resistance element 7a and the substrate is increased. The capacity can be reduced. Therefore, a highly accurate and stable boosted voltage can be generated by a high voltage stabilization circuit using a resistance element.

図4は本発明の第3の実施例を示すものであり、第1、第2の実施例と同一部分は同一符号を付す。   FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, and the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.

第2の実施例において、半導体基板1が例えばP型で、その上の絶縁膜8が正に帯電した場合、半導体基板1の不純物濃度が低いと、半導体基板1表面に電子が集まり、反転化することもある。この状態で、抵抗素子7aに高電圧が印加されると、基板1表面内の反転化した電子が抵抗素子7a直下の基板1内に集められ、抵抗素子7aの電圧の時間変動に反転層内の電圧の動きが追随する。したがって、抵抗素子7aと半導体基板1間の容量が大きくなってしまう。   In the second embodiment, when the semiconductor substrate 1 is, for example, P-type and the insulating film 8 thereon is positively charged, if the impurity concentration of the semiconductor substrate 1 is low, electrons are collected on the surface of the semiconductor substrate 1 and inverted. Sometimes. In this state, when a high voltage is applied to the resistance element 7a, the inverted electrons in the surface of the substrate 1 are collected in the substrate 1 immediately below the resistance element 7a, and the time variation of the voltage of the resistance element 7a causes the time in the inversion layer. The movement of the voltage follows. Therefore, the capacitance between the resistance element 7a and the semiconductor substrate 1 is increased.

そこで、第3の実施例では、図4に示すように、例えばP型の半導体基板1内で、抵抗素子7aの周囲に対応して、例えば高濃度のP型不純物を注入する。このようにして、基板1内に高濃度領域13を形成する。   Therefore, in the third embodiment, as shown in FIG. 4, for example, a high-concentration P-type impurity is implanted in the P-type semiconductor substrate 1 so as to correspond to the periphery of the resistance element 7a. In this way, the high concentration region 13 is formed in the substrate 1.

上記第3の実施例によれば、半導体基板1の表面で抵抗素子7aの周囲に高濃度領域13を形成している。こうすることによって、抵抗素子7aに高電圧が印加され、半導体基板1表面に電子が発生しても、抵抗素子7a下の基板1表面に電子が集まることを防止できる。したがって、抵抗素子7a下の半導体基板1表面が反転化することを防止できる。よって、抵抗素子7aと半導体基板1との容量の増加を抑えることができ、抵抗素子7aを用いた高電圧安定化回路により、高精度で安定して昇圧電圧を生成できる。   According to the third embodiment, the high concentration region 13 is formed around the resistance element 7 a on the surface of the semiconductor substrate 1. Thus, even when a high voltage is applied to the resistance element 7a and electrons are generated on the surface of the semiconductor substrate 1, it is possible to prevent the electrons from collecting on the surface of the substrate 1 below the resistance element 7a. Therefore, it is possible to prevent the surface of the semiconductor substrate 1 under the resistance element 7a from being inverted. Therefore, an increase in capacitance between the resistance element 7a and the semiconductor substrate 1 can be suppressed, and a boosted voltage can be stably generated with high accuracy by the high voltage stabilization circuit using the resistance element 7a.

図5(a)、(b)は、本発明の第4の実施例を概略的に示している。図5(a)において、図1と同一部分については同一符号を付し、説明は省略する。   5 (a) and 5 (b) schematically show a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5A, the same parts as those in FIG.

第4の実施例は、図5(a)に示すように、抵抗素子7aと基板1との容量を低減するため、抵抗素子7aに隣接する素子領域を基板1と逆導電型の逆導電型領域14とする。さらに、この逆導電型領域14にコンタクトを形成し、抵抗素子7a乃至基板1と独立して電位を与えられるようにしている。   In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5A, in order to reduce the capacitance between the resistance element 7a and the substrate 1, an element region adjacent to the resistance element 7a is formed in a reverse conductivity type opposite to the substrate 1. Region 14 is assumed. Further, a contact is formed in the reverse conductivity type region 14 so that a potential can be applied independently of the resistance elements 7a to the substrate 1.

以下、半導体基板1がP型であり、逆導電型領域14がN型である場合を例として説明するが、N型半導体基板の場合も導電型及び電位を反転させて、同様に行うことができる。   Hereinafter, a case where the semiconductor substrate 1 is P-type and the reverse conductivity type region 14 is N-type will be described as an example. However, in the case of an N-type semiconductor substrate, the same operation is performed by inverting the conductivity type and the potential. it can.

電圧安定化回路内に含まれる抵抗素子7aは、フラッシュメモリの動作に応じてデータの読み出し、書き込み、又は消去の際に、特定の電位を安定的に供給するために動作する。このとき、図5(b)に示すように、抵抗素子7aにある正の電位を与え、半導体基板1を接地電位Vssとする。また同時に、逆導電型領域14に、ある正の電位を与える。上述した以外の時間は、抵抗素子7a及び逆導電型領域13を接地電位Vssに設定するものとする。   The resistance element 7a included in the voltage stabilization circuit operates to stably supply a specific potential when reading, writing, or erasing data according to the operation of the flash memory. At this time, as shown in FIG. 5B, a positive potential is applied to the resistance element 7a, and the semiconductor substrate 1 is set to the ground potential Vss. At the same time, a positive potential is applied to the reverse conductivity type region 14. During the time other than those described above, the resistance element 7a and the reverse conductivity type region 13 are set to the ground potential Vss.

抵抗素子7aに正の電位を与えた場合、抵抗素子7aを稼動させている時間内に半導体基板1内に反転層ができる。すると抵抗素子7aと半導体基板1間の容量が増加する。そこで、逆導電型領域14に印加する正の電位を最適に制御し、抵抗素子7a下の空乏層15と逆導電型領域14の周辺に形成される空乏層が繋がるようにする。これにより、抵抗素子7a下の基板1で発生した少数キャリアの電子を、逆導電型領域14で吸収させることができる。したがって、抵抗素子7a下の半導体基板1で反転層が発生することを抑えることができる。すなわち、抵抗素子7aの電位の振動に反応する空乏層15を、半導体基板1のより奥深くに追いやる(Deep−Depletion)。すると、半導体基板1表面における空乏層の変化が少なくなる。よって、半導体基板1と抵抗素子7a間の容量を低減させることができる。   When a positive potential is applied to the resistance element 7a, an inversion layer is formed in the semiconductor substrate 1 within the time during which the resistance element 7a is operated. Then, the capacity between the resistance element 7a and the semiconductor substrate 1 increases. Therefore, the positive potential applied to the reverse conductivity type region 14 is optimally controlled so that the depletion layer 15 below the resistance element 7a and the depletion layer formed around the reverse conductivity type region 14 are connected. Thereby, the minority carrier electrons generated in the substrate 1 under the resistance element 7 a can be absorbed by the reverse conductivity type region 14. Therefore, generation of an inversion layer in the semiconductor substrate 1 under the resistance element 7a can be suppressed. That is, the depletion layer 15 that reacts to the oscillation of the potential of the resistance element 7a is driven deeper into the semiconductor substrate 1 (Deep-Depletion). Then, the change of the depletion layer on the surface of the semiconductor substrate 1 is reduced. Therefore, the capacitance between the semiconductor substrate 1 and the resistance element 7a can be reduced.

上記第4の実施例によっても第1乃至第3の実施例と同様の効果を得ることができる。   According to the fourth embodiment, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained.

図6は、本発明の第5の実施例を示している。第5の実施例は、第1の実施例の変形例である。図6中の、図1と同一部分については同一符号を付す。   FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is a modification of the first embodiment. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

セル部において、フローティングゲート5と制御ゲート7の間の容量を増やすために、セル部の素子分離領域をエッチングし、素子分離領域の高さをフローティングゲート5の高さより低くする方法が考えられている。   In order to increase the capacitance between the floating gate 5 and the control gate 7 in the cell portion, a method is considered in which the element isolation region of the cell portion is etched so that the height of the element isolation region is lower than the height of the floating gate 5. Yes.

しかし、上記方法によると、素子分離領域をエッチングする際、周辺回路部の素子分離領域の高さも落としてしまうと、抵抗素子7aと基板との間の容量が増加してしまう。   However, according to the above method, when the element isolation region is etched, if the height of the element isolation region in the peripheral circuit portion is also reduced, the capacitance between the resistance element 7a and the substrate increases.

そこで、第5の実施例では、図6に示すように、セル部の素子分離領域2’をエッチングする際、素子分離領域2の抵抗素子7aが形成される領域をカバーする。こうすることによって、図6に示すように、周辺回路の素子分離領域2の高さを保つことができる。   Therefore, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, when the element isolation region 2 'of the cell portion is etched, the region where the resistance element 7a of the element isolation region 2 is formed is covered. By doing so, as shown in FIG. 6, the height of the element isolation region 2 of the peripheral circuit can be maintained.

第5の実施例によれば、第1の実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、セル部の素子分離領域2’の高さをフローティングゲートのそれより低くしている。こうすることによって、メモリセルの容量を増加することができる。   According to the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, the height of the element isolation region 2 'in the cell portion is set lower than that of the floating gate. By doing so, the capacity of the memory cell can be increased.

尚、第1乃至第5の実施例にフローティングゲートが一層構造の場合について説明した。しかし、これに限らず、フローティングゲートを二層構造とし、上層のゲート材で抵抗素子を形成してもよい。   The case where the floating gate has a single layer structure has been described in the first to fifth embodiments. However, the present invention is not limited to this, and the floating gate may have a two-layer structure, and the resistance element may be formed of an upper gate material.

その他、本発明の要旨を変えない範囲において種々変形実施可能なことは勿論である。   Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

以上、詳述したように本発明によれば、第1ゲート電極を自己整合的に素子分離する場合においても、周辺回路部において抵抗素子と基板との容量を小さくすることが可能な半導体記憶装置を提供できる。   As described above, according to the present invention, the semiconductor memory device can reduce the capacitance between the resistance element and the substrate in the peripheral circuit section even when the first gate electrode is isolated in a self-aligning manner. Can provide.

本発明に係るフラッシュメモリの第1の実施例を示す図。The figure which shows the 1st Example of the flash memory which concerns on this invention. 本発明に係るフラッシュメモリの第1の実施例における、製造過程を示す図。The figure which shows the manufacture process in 1st Example of the flash memory based on this invention. 本発明に係るフラッシュメモリの第2の実施例を示す図。The figure which shows the 2nd Example of the flash memory which concerns on this invention. 本発明に係るフラッシュメモリの第3の実施例を示す図。The figure which shows the 3rd Example of the flash memory based on this invention. 本発明に係るフラッシュメモリの第4の実施例を示す図。The figure which shows the 4th Example of the flash memory which concerns on this invention. 本発明に係るフラッシュメモリの第5の実施例を示す図。The figure which shows the 5th Example of the flash memory based on this invention. 抵抗素子を用いた昇圧電位安定化回路及び波形を示す図。The figure which shows the step-up potential stabilization circuit using a resistance element, and a waveform. フラッシュメモリの第1の従来例を示す図。The figure which shows the 1st prior art example of flash memory. フラッシュメモリの他の従来例を示す図。The figure which shows the other conventional example of flash memory.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体基板、2…素子分離領域、3…素子領域、4…ゲート酸化膜、5…第1のゲート電極材、6…第1の絶縁膜、7…第2のゲート電極材、7a…抵抗素子、8…第2の絶縁膜、9…コンタクト孔、10…配線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Element isolation region, 3 ... Element region, 4 ... Gate oxide film, 5 ... 1st gate electrode material, 6 ... 1st insulating film, 7 ... 2nd gate electrode material, 7a ... Resistance element, 8 ... second insulating film, 9 ... contact hole, 10 ... wiring.

Claims (4)

半導体基板内に形成され、素子領域を区画する素子分離絶縁膜と、
この素子分離絶縁膜上に形成された導電膜からなる抵抗素子とを具備し、
前記抵抗素子下の前記半導体基板の不純物濃度は、バルクと同等かあるいはバルクの不純物濃度以下であることを特徴とする半導体記憶装置。
An element isolation insulating film formed in the semiconductor substrate and partitioning the element region;
Comprising a resistive element made of a conductive film formed on the element isolation insulating film,
2. A semiconductor memory device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the semiconductor substrate under the resistance element is equal to or less than a bulk impurity concentration.
前記半導体基板は、前記抵抗素子下部周辺を囲む領域の表面に前記半導体基板と同導電型で前記半導体基板よりも高濃度の不純物領域を有することを特徴とする請求項1に記載の前記半導体記憶装置。   2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the semiconductor substrate has an impurity region having the same conductivity type as the semiconductor substrate and having a higher concentration than the semiconductor substrate on a surface of a region surrounding a lower periphery of the resistance element. apparatus. 第1導電型の半導体基板内に形成され、素子領域を区画する素子分離絶縁膜と、
前記素子分離絶縁膜上に形成された導電膜からなる抵抗素子と、
前記抵抗素子が形成されている前記素子分離絶縁膜に隣接する前記素子領域に形成された前記半導体基板と逆導電型の第2導電型の不純物領域とを具備し、
読み出し、書き込みあるいは消去時に、前記抵抗素子と前記第2導電型の不純物領域とに同極性の電圧を印加する
ことを特徴とする半導体記憶装置。
An element isolation insulating film that is formed in a semiconductor substrate of the first conductivity type and partitions an element region;
A resistance element made of a conductive film formed on the element isolation insulating film;
The semiconductor substrate formed in the element region adjacent to the element isolation insulating film in which the resistance element is formed, and an impurity region of a second conductivity type of a reverse conductivity type,
A semiconductor memory device, wherein a voltage having the same polarity is applied to the resistance element and the impurity region of the second conductivity type at the time of reading, writing, or erasing.
前記半導体基板がp型のとき、前記抵抗素子と前記第2導電型の不純物領域とに正の電圧を印加し、前記半導体基板がn型のとき、前記抵抗素子と前記第2導電型の不純物領域とに負の電圧を印加することを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置。   When the semiconductor substrate is p-type, a positive voltage is applied to the resistance element and the second conductivity type impurity region, and when the semiconductor substrate is n-type, the resistance element and the second conductivity type impurity are applied. 4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein a negative voltage is applied to the region.
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