JP2009117874A - 浮遊トラップ型不揮発性メモリ素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板10、基板上に形成されたゲート電極27、基板とゲート電極との間に積層されたトンネリング絶縁膜20、電荷貯蔵層22、ブロッキング絶縁膜とを含み、トンネリング絶縁膜に印加される電界の強度がブロッキング絶縁膜に印加される電界の強度より高いことを特徴とする。
【選択図】図4
Description
20 トンネリング絶縁膜
22 電荷貯蔵層
27 ゲート電極
34 高誘電膜
36,38 シリコン酸化膜
44,54,64,114 ブロッキング絶縁膜
102 不純物ドーピング領域
110 トンネリング絶縁膜
112 電荷貯蔵層
117s ストリング選択ゲート電極
117g 接地選択ゲート電極
117m メモリゲート電極
120 層間絶縁膜
Claims (24)
- 半導体基板と、
前記基板に形成されたゲート電極と、
前記半導体基板と前記ゲート電極との間に積層されたトンネリング絶縁膜、電荷貯蔵層、ブロッキング絶縁膜とを含み、
前記トンネリング絶縁膜に印加される電界の強度が前記ブロッキング絶縁膜に印加される電界の強度より高いことを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。 - 前記トンネリング絶縁膜はシリコン熱酸化膜で形成されることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はメンデレーエフ周期率表のIII族又はVB族に位置する元素の金属酸化膜又は金属酸化窒化膜を少なくとも一層含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はメンデレーエフ周期率表のIII族又はVB族に位置する元素の金属酸化物又は金属窒化酸化物にIV族元素がドーピンされた物質膜を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記IV族元素はZr、Si、Ti、Hfのうち一つであることを特徴とする請求項4に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はHfO2、Hf1−xAlxOy及びHfxSi1−xO2、ハフニウムシリコンオキシナイトライド、ZrO2、ZrxSil−xO2、ジルコニウムシリコンオキシナイトライドのうち選択された一つ又はこれらの組み合わせ膜を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はAl2O3膜、Ta2O5膜、TiO2膜、PZT[Pb(Zi、Ti)O3]膜、PbTiO3膜、PbZrO3膜、ランタンがドーピンされたPZT[(Pb、La)(Zr、Ti)O3]膜、PbO膜、SrTiO3膜、BaTiO3膜、BST[(Ba、Sr)TiO3]膜、SBT(SrBi2Ta2O9)膜、Bi4Ti3O12膜のうち選択された一つ又はこれらの組み合わせ膜を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜は、
前記電荷貯蔵層に隣接した高誘電膜及び前記ゲート電極に隣接したシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。 - 前記ブロッキング絶縁膜は、
前記電荷貯蔵層に隣接したシリコン酸化膜及び前記ゲート電極に隣接した高誘電膜を含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ素子。 - 前記ブロッキング絶縁膜は、
順次に積層された第1シリコン酸化膜、高誘電膜及び第2シリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項1に記載のメモリ素子。 - 前記電荷貯蔵層はSi3N4、シリコンオキシナイトライド膜、シリコンリッチなシリコン酸化膜、強誘電体膜のうち一つの膜からなることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ素子。
- 半導体基板に形成された複数の活性領域と、
前記活性領域を横切るストリング選択ゲート電極及び接地選択ゲート電極と、
前記ストリング選択ゲート電極及び前記接地選択ゲート電極の間に配置されて前記活性領域を横切る複数のメモリゲート電極と、
前記各活性領域と前記各メモリゲート電極との間に積層されたトンネリング絶縁膜、電荷貯蔵層、ブロッキング絶縁膜とを含み、
前記絶縁膜に印加される電界の強度が前記ブロッキング絶縁膜に印加される電界の強度より高いことを特徴とする不揮発性半導体メモリ素子。 - 前記トンネリング絶縁膜はシリコン熱酸化膜で形成されることを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はメンデレーエフ周期率表のIII族又はVB族に位置する元素の金属酸化膜又は金属酸化窒化膜を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はメンデレーエフ周期率表のIII族又はVB族に位置する元素の金属酸化物又は金属酸化窒化物にIV族元素がドーピンされた物質膜を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記IV族元素はZr、Si、Ti,Hfのうち一つであることを特徴とする請求項15に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はHfO2、Hf1−xAlxOy及びHfxSi1−xO2、ハフニウムシリコンオキシナイトライド、ZrO2、ZrxSil−xO2、ジルコニウムシリコンオキシナイトライドのうち選択された一つ又はこれらの組み合わせ膜を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜はAl2O3膜、Ta2O5膜、TiO2膜、PZT[Pb(Zi、Ti)O3]膜、PbTiO3膜、PbZrO3膜、ランタンがドーピングされたPZT[(Pb、La)(Zr、Ti)O3]膜、PbO膜、SrTiO3膜、BaTiO3膜、BST[(Ba、Sr)TiO3]膜、SBT(SrBi2Ta2O9)膜、Bi4Ti3O12膜のうち選択された一つ又はこれらの組み合わせ膜を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
- 前記ブロッキング絶縁膜は、
前記電荷貯蔵層に隣接した高誘電膜及び前記ゲート電極に隣接したシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ素子。 - 前記ブロッキング絶縁膜は、
前記電荷貯蔵層に隣接したシリコン酸化膜及び前記ゲート電極に隣接した高誘電膜を含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ素子。 - 前記ブロッキング絶縁膜は、
順次に積層された第1シリコン酸化膜、高誘電膜及び第2シリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ素子。 - 前記電荷貯蔵層はシリコン窒化膜、シリコンオキシナイトライド膜、シリコンリッチなシリコン酸化膜、強誘電体膜のうち一つの膜からなることを特徴とする請求項12に記載の不揮発性半導体メモリ素子。
- 前記ストリング選択ゲート電極及び前記接地選択ゲート電極の各々と前記各活性領域の間に介されたゲート絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の不揮発性メモリ素子。
- 前記ストリング選択ゲート電極及び前記各活性領域の間と、前記接地選択ゲート電極及び前記各活性領域の間に順次に積層されたトンネリング絶縁膜、電荷貯蔵層及びブロッキング絶縁膜がさらに介されることを特徴とする請求項12に記載の不揮発性メモリ素子。
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