JP2010129990A - Nonvolatile semiconductor storage element, and method of manufacturing the same - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage element, and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2010129990A
JP2010129990A JP2008306887A JP2008306887A JP2010129990A JP 2010129990 A JP2010129990 A JP 2010129990A JP 2008306887 A JP2008306887 A JP 2008306887A JP 2008306887 A JP2008306887 A JP 2008306887A JP 2010129990 A JP2010129990 A JP 2010129990A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
floating gate
insulating film
region
nonvolatile semiconductor
gate electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008306887A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5578641B2 (en
Inventor
Yasuri Nakajima
安理 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hiroshima University NUC
Original Assignee
Hiroshima University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hiroshima University NUC filed Critical Hiroshima University NUC
Priority to JP2008306887A priority Critical patent/JP5578641B2/en
Publication of JP2010129990A publication Critical patent/JP2010129990A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5578641B2 publication Critical patent/JP5578641B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor storage element which has a simple structure, is reducible in element size and suitable to high integration, and hardly has a defect. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor storage element 10 stores data of one bit or multiple bits, and includes: a source region 12 and a drain region 13 arranged across a channel region 14; gate insulating films 15 and 18; a plurality of floating gate electrodes 16 and 17 buried in a protective insulating film 20, arranged side by side on the channel region 14, and opposed to neither the source region 12 nor the drain region 13; and a control gate 19 arranged on the gate insulating films 15 and 18 opposite the channel region 14. The floating gate electrodes 16 and 17 are physically or electrically as large as or larger than the channel width. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、フラッシュメモリ、EEPROM等の電気的に書き込み・消去可能な不揮発性半導体記憶素子とその製造方法に関する。   The present invention relates to an electrically writable / erasable nonvolatile semiconductor memory element such as a flash memory and an EEPROM, and a manufacturing method thereof.

不揮発性の半導体記憶素子として、他から絶縁された浮遊ゲートを備えるEEPROM,フラッシュメモリなどが知られている。これらの半導体記憶素子は、浮遊ゲートに蓄積される電荷の量に応じて閾値が変化し、この閾値の変化により、データを記憶する。   As a nonvolatile semiconductor memory element, an EEPROM, a flash memory, and the like having a floating gate insulated from others are known. In these semiconductor memory elements, the threshold value changes in accordance with the amount of charge accumulated in the floating gate, and data is stored by the change in the threshold value.

浮遊ゲートの電荷の注入および浮遊ゲートからの電荷の引き出しは、薄く形成されたトンネル絶縁膜を介して行われる。   The injection of the charge of the floating gate and the extraction of the charge from the floating gate are performed through a thin tunnel insulating film.

従来の半導体記憶素子では、初期欠陥、経年劣化等によりトンネル絶縁膜が劣化し、浮遊ゲートへの電荷の蓄積が困難となることがある。   In the conventional semiconductor memory element, the tunnel insulating film may be deteriorated due to initial defects, aging deterioration, or the like, and it may be difficult to accumulate charges in the floating gate.

この問題を解決するため、特許文献1は、2つの浮遊ゲートを備える不揮発性半導体素子を開示する。
この不揮発性半導体素子は、一方の浮遊ゲートの蓄積電荷が失われても、他方の浮遊ゲートの蓄積電荷により、記憶データを保持できる。
In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a nonvolatile semiconductor element including two floating gates.
In this nonvolatile semiconductor element, even if the charge stored in one floating gate is lost, the stored data can be held by the charge stored in the other floating gate.

特許第3264365号公報Japanese Patent No. 3264365

特許文献1に開示された構成では、チャネル長方向に並んで配置された2つの浮遊ゲートが、ソース・ドレイン領域につながる不純物拡散領域上まで引き回されて、薄いトンネル酸化膜を介して不純物拡散領域に対向している。このため、素子の構造が複雑で、製造歩留まりに影響を与えてしまう。且つ、素子全体の面積が大きくなってしまうため、高集積化に不適当である。また、浮遊ゲートに注入される電子に示すホットエレクトロンの割合が高く、電子の注入によるトンネル絶縁膜の劣化が激しく、素子欠陥が起こりやすい。   In the configuration disclosed in Patent Document 1, two floating gates arranged side by side in the channel length direction are routed to the impurity diffusion region connected to the source / drain region, and the impurity diffusion is performed through the thin tunnel oxide film. Opposite the area. For this reason, the structure of the element is complicated, which affects the manufacturing yield. In addition, since the entire area of the device becomes large, it is not suitable for high integration. In addition, the ratio of hot electrons to electrons injected into the floating gate is high, and the tunnel insulating film is greatly deteriorated by the electron injection, so that element defects are likely to occur.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で、全体のサイズの縮小が可能であり、欠陥の起こりにくい不揮発性半導体記憶素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory element that has a simple structure, can be reduced in overall size, and is less prone to defects.

こうした目的を達成するため、本発明の不揮発性半導体記憶素子は、
チャネル領域を介して配置されたソース領域とドレイン領域と、
少なくとも前記チャネル領域を覆って形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に、前記チャネル領域に対向し、互いに絶縁されており、前記ソース領域及び前記ドレイン領域上を避けて形成された複数の浮遊ゲート電極と、
前記複数の浮遊ゲート電極上に形成され、前記第1のゲート絶縁膜と共に前記複数の浮遊ゲート電極を相互に絶縁すると共に他から絶縁する第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に、前記チャネル領域に対向して配置されたゲート電極と、
を備える。
In order to achieve such an object, the nonvolatile semiconductor memory element of the present invention includes:
A source region and a drain region disposed through the channel region;
A first gate insulating film formed to cover at least the channel region;
A plurality of floating gate electrodes formed on the first gate insulating film so as to face the channel region and be insulated from each other, avoiding the source region and the drain region;
A second gate insulating film that is formed on the plurality of floating gate electrodes and insulates the plurality of floating gate electrodes from each other and from the other together with the first gate insulating film;
A gate electrode disposed on the second gate insulating film so as to face the channel region;
Is provided.

例えば、前記複数の浮遊ゲート電極は、それぞれ、前記チャネルの幅と物理的に或いは電気的に等しいかより広く、チャネル幅全体に渡って形成されている。   For example, each of the plurality of floating gate electrodes is formed over the entire channel width, either physically or electrically equal to or wider than the channel width.

例えば、前記複数の浮遊ゲート電極は、前記チャネル上で、同一レベルに配置されており、前記第1のゲート絶縁膜の表面は、平坦に形成されている。   For example, the plurality of floating gate electrodes are arranged at the same level on the channel, and the surface of the first gate insulating film is formed flat.

例えば、前記チャネル領域から前記複数の浮遊ゲート電極への電子の注入および注入した電子の引き抜きを行い、前記複数の浮遊ゲート電極の電子の蓄積状態を揃える記憶制御手段を更に配置してもよい。   For example, storage control means for injecting electrons from the channel region into the plurality of floating gate electrodes and extracting the injected electrons to align the accumulation state of electrons in the plurality of floating gate electrodes may be further arranged.

また、本発明の不揮発性半導体記憶素子の製造方法は、
ソース領域、チャネル領域、及びドレイン領域の上に、第1のゲート絶縁膜を形成する工程、
第1のゲート絶縁膜上に、導体層又は半導体層を形成する工程、
前記導体層又は半導体層をパターニングすることにより、同一層レベルに配置され、それぞれチャネル領域に対向し且つ前記ソース領域及び前記ドレイン領域上を避けて配置された複数の浮遊ゲート電極を形成する工程と、
前記複数の浮遊ゲート電極それぞれを覆う第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第2のゲート絶縁膜上に前記チャネル領域に対向するゲート電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする。
In addition, a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element of the present invention includes
Forming a first gate insulating film on the source region, the channel region, and the drain region;
Forming a conductor layer or a semiconductor layer on the first gate insulating film;
Patterning the conductor layer or the semiconductor layer to form a plurality of floating gate electrodes arranged at the same layer level, respectively facing the channel region and avoiding the source region and the drain region; ,
Forming a second gate insulating film covering each of the plurality of floating gate electrodes;
Forming a gate electrode opposite to the channel region on the second gate insulating film;
It is characterized by providing.

本発明によれば、簡単な構成で、微小サイズで高集積化が可能で、欠陥が起こりにくい不揮発性半導体記憶素子を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-volatile semiconductor memory element that has a simple configuration, can be highly integrated with a small size, and is less prone to defects.

以下、この発明の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶素子10について図1を参照して説明する。
ここで、図1(a)は不揮発性半導体記憶素子10の断面図、図1(b)は不揮発性半導体記憶素子10の主要部の平面配置図である。
図示するように、本実施形態の不揮発性半導体記憶素子10は、1ビット分のデータを記憶する不揮発性の半導体記憶素子であり、半導体基体11と、ソース領域12と、ドレイン領域13と、チャネル領域14と、第1のゲート絶縁膜15と、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17と、第2のゲート絶縁膜18と、コントロールゲート19と、保護絶縁膜20とを備える。
A nonvolatile semiconductor memory element 10 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
Here, FIG. 1A is a cross-sectional view of the nonvolatile semiconductor memory element 10, and FIG. 1B is a plan layout view of the main part of the nonvolatile semiconductor memory element 10.
As shown in the figure, the nonvolatile semiconductor memory element 10 of the present embodiment is a nonvolatile semiconductor memory element that stores data of 1 bit, and includes a semiconductor substrate 11, a source region 12, a drain region 13, a channel A region 14, a first gate insulating film 15, first and second floating gate electrodes 16 and 17, a second gate insulating film 18, a control gate 19, and a protective insulating film 20 are provided.

半導体基体11は、例えば、P型のシリコン単結晶基板、N型の単結晶基板内に形成されたP型ウエル領域、N型のシリコン単結晶基板上に形成されたP型エピタキシャル層などから構成される。   The semiconductor substrate 11 includes, for example, a P-type silicon single crystal substrate, a P-type well region formed in the N-type single crystal substrate, a P-type epitaxial layer formed on the N-type silicon single crystal substrate, and the like. Is done.

ソース領域12は、半導体基体11の表面領域に、例えば、矩形状にN型不純物を拡散して形成されている。
ドレイン領域13は、半導体基体11の表面領域に、ソース領域12に対向して形成されたN型の領域である。
The source region 12 is formed in the surface region of the semiconductor substrate 11 by diffusing N-type impurities, for example, in a rectangular shape.
The drain region 13 is an N-type region formed on the surface region of the semiconductor substrate 11 so as to face the source region 12.

チャネル領域14は、N型のソース領域12とN型のドレイン領域13との間のP型の領域から構成される。チャネル領域14の長さ(チャネル長)は、例えば、1nm〜200μm、チャネル領域14の幅(チャネル幅)は、1nm〜100μmに形成される。   The channel region 14 is composed of a P-type region between the N-type source region 12 and the N-type drain region 13. The channel region 14 has a length (channel length) of, for example, 1 nm to 200 μm, and the channel region 14 has a width (channel width) of 1 nm to 100 μm.

ソース領域12、ドレイン領域13、チャネル領域14は、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)により素子分離される。   The source region 12, the drain region 13, and the channel region 14 are isolated from each other by LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon).

第1のゲート絶縁膜15は、トンネル絶縁膜として機能し、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁物から構成され、半導体基体11の上に配置されている。第1のゲート絶縁膜15は、例えば、2〜5nm程度のほぼ均一な厚さと平坦な表面を有する。   The first gate insulating film 15 functions as a tunnel insulating film, is made of an insulator such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, and is disposed on the semiconductor substrate 11. The first gate insulating film 15 has a substantially uniform thickness and a flat surface of about 2 to 5 nm, for example.

第1と第2の浮遊ゲート電極16と17は、ポリシリコンなどから構成され、チャネル領域14に対向して、チャネル長方向(ソース・ドレイン間方向)に並んで配置されており、同一の電子蓄積状態(電子を蓄積又は無蓄積)に制御される。第1と第2の浮遊ゲート電極16と17は、それぞれ、チャネル幅と等しいか、又は、より広く(すなわち、チャネル領域14の幅方向全域に渡って)形成されている。なお、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17の幅は、物理的にチャネル幅よりも広く形成されるだけでなく、物理的にはチャネル幅と同等かより狭いが、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17からの電界(電気力線)の広がりがチャネル幅よりも広くなる程度の幅に形成されてもよい。即ち、電気的に、チャネル幅よりも広く形成されてもよい。   The first and second floating gate electrodes 16 and 17 are made of polysilicon or the like, and are arranged side by side in the channel length direction (source-drain direction) so as to face the channel region 14. Controlled to the accumulation state (accumulation or non-accumulation of electrons). The first and second floating gate electrodes 16 and 17 are each formed to be equal to or wider than the channel width (that is, across the entire width direction of the channel region 14). The first and second floating gate electrodes 16 and 17 are not only physically formed wider than the channel width, but are physically equal to or narrower than the channel width. The electric field (lines of electric force) from the two floating gate electrodes 16 and 17 may be formed so as to be wider than the channel width. That is, it may be electrically formed wider than the channel width.

第1の浮遊ゲート電極16と第2の浮遊ゲート電極17とは、同一の層レベルに位置しており、ソース領域12とドレイン領域13上には延在していない。即ち、ソース領域12のエッジと第1の浮遊ゲート電極16との間には間隔ΔL1が配置され、ドレイン領域13のエッジと第2の浮遊ゲート電極17との間には間隔ΔL2が配置されている。   The first floating gate electrode 16 and the second floating gate electrode 17 are located at the same layer level and do not extend on the source region 12 and the drain region 13. That is, a gap ΔL1 is arranged between the edge of the source region 12 and the first floating gate electrode 16, and a gap ΔL2 is arranged between the edge of the drain region 13 and the second floating gate electrode 17. Yes.

第2のゲート絶縁膜18は、第1のゲート絶縁膜15の上に、18nm程度の厚さで、第1と第2の浮遊ゲート電極16,17を覆って形成され、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17とを相互に絶縁すると共に他の部材からも絶縁している。   The second gate insulating film 18 is formed on the first gate insulating film 15 with a thickness of about 18 nm so as to cover the first and second floating gate electrodes 16 and 17. The floating gate electrodes 16 and 17 are insulated from each other and from other members.

コントロールゲート19は、ポリシリコン等から構成され、第2のゲート絶縁膜18の上に、チャネル領域14に対向し、且つ、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17を覆って形成されている。   The control gate 19 is made of polysilicon or the like, and is formed on the second gate insulating film 18 so as to face the channel region 14 and cover the first and second floating gate electrodes 16 and 17. Yes.

保護絶縁膜20は、全体を覆って保護している。   The protective insulating film 20 covers and protects the whole.

次に、上記構成の不揮発性半導体記憶素子10にデータ”0”を書き込む、すなわち、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に電子を注入する動作を説明する。   Next, an operation of writing data “0” in the nonvolatile semiconductor memory element 10 having the above-described configuration, that is, injecting electrons into the first and second floating gate electrodes 16 and 17 will be described.

まず、図2に示すように、コントロールゲート19に書込用高電圧VW、例えば、4(2〜5)Vを印加した状態で、ドレイン領域13に正極性の電圧V(VW>>V)、例えば、1Vを印加し、ソース領域12に基準電圧Vr(VW>>V>>Vr)、例えば、グランド電圧を印加する。   First, as shown in FIG. 2, a positive voltage V (VW >> V) is applied to the drain region 13 while a high voltage VW for writing, for example, 4 (2 to 5) V is applied to the control gate 19. For example, 1 V is applied, and a reference voltage Vr (VW >> V >> Vr), for example, a ground voltage is applied to the source region 12.

これにより、チャネル領域14に、ソース領域12からドレイン領域13に向かって電子が流れる。
さらに、コントロールゲート19に印加された書込用高電圧VWにより、チャネル領域14を流れる電子の一部(トンネル電流)が、トンネル効果により、第1のゲート絶縁膜15を介して第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に注入され、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17は共に電子が注入された状態になる。
Thereby, electrons flow in the channel region 14 from the source region 12 toward the drain region 13.
Further, due to the high voltage VW applied to the control gate 19, a part of the electrons (tunnel current) flowing through the channel region 14 pass through the first gate insulating film 15 due to the tunnel effect. The first and second floating gate electrodes 16 and 17 are both injected with electrons.

次に、不揮発性半導体記憶素子10の記憶データを消去する場合、すなわち、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に注入された電荷を引き抜く場合には、図3に示すように、コントロールゲート19に消去電圧VE(VW>0>VE)、例えば、−2〜−3Vを印加し、ソース領域12およびドレイン領域13にグランド電圧を印加する。これにより、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17とチャネル領域14との間に第1のゲート絶縁膜15を介してトンネル電流が流れ、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に蓄積されていた電子(負電荷)が放出され、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17は共に電子が放出された状態になる。   Next, when data stored in the nonvolatile semiconductor memory element 10 is erased, that is, when the charges injected into the first and second floating gate electrodes 16 and 17 are extracted, as shown in FIG. An erase voltage VE (VW> 0> VE), for example, −2 to −3 V, is applied to the gate 19, and a ground voltage is applied to the source region 12 and the drain region 13. As a result, a tunnel current flows between the first and second floating gate electrodes 16 and 17 and the channel region 14 via the first gate insulating film 15, and the first and second floating gate electrodes 16 and 17. The electrons (negative charges) accumulated in the first and second floating gate electrodes 16 and 17 are both released.

次に、不揮発性半導体記憶素子10の記憶データを読み出す場合には、図4に示すように、コントロールゲート19に読み出し電圧VR(VW>VR>VE)を印加し、ソース領域12にグランド電圧、ドレイン領域13に正極性の電圧Vを印加する。   Next, when reading data stored in the nonvolatile semiconductor memory element 10, as shown in FIG. 4, a read voltage VR (VW> VR> VE) is applied to the control gate 19, and a ground voltage, A positive voltage V is applied to the drain region 13.

すると、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に電子(負電荷)が蓄積されている場合には、N型チャネルが生成されにくく、ソース領域12からドレイン領域13に流れる電子流は相対的に小さくなる。逆に、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に負電荷が蓄積されていない場合には、ソース領域12からドレイン領域13に流れる電子流は相対的に大きくなる。このため、この電子流の大きさの差、即ち、電流の差から、このメモリセルの記憶データが”1”か”0”かが判別できる。   Then, when electrons (negative charges) are accumulated in the first and second floating gate electrodes 16 and 17, an N-type channel is difficult to be generated, and the electron flow from the source region 12 to the drain region 13 is relatively Become smaller. Conversely, when negative charges are not accumulated in the first and second floating gate electrodes 16 and 17, the electron flow from the source region 12 to the drain region 13 is relatively large. For this reason, it is possible to determine whether the data stored in the memory cell is “1” or “0” from the difference in magnitude of the electron current, that is, the difference in current.

この点をより具体的に説明する。
第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に電子が注入された状態と、注入されていない状態とで、コントロールゲート19の印加電圧Vgを0(接地)とした場合と、正極性の所定の電圧Vとした場合の、チャネル方向のポテンシャル分布を図5(a)〜(d)に示す。なお、ソース領域12とドレイン領域13とに共に接地電圧を印加している。
This point will be described more specifically.
When the applied voltage Vg of the control gate 19 is 0 (grounded) between the state where electrons are injected into the first and second floating gate electrodes 16 and 17 and the state where electrons are not injected, a predetermined positive polarity 5A to 5D show potential distributions in the channel direction when the voltage V is V. A ground voltage is applied to both the source region 12 and the drain region 13.

図5(a)、(c)に示すように、コントロールゲート19にVg=0vが印加されている状態では、ポテンシャル障壁が高く、ソース領域12とドレイン領域13との間に電圧Vを印加しても、チャネル領域14に電流は流れない。   As shown in FIGS. 5A and 5C, when Vg = 0 v is applied to the control gate 19, the potential barrier is high, and a voltage V is applied between the source region 12 and the drain region 13. However, no current flows in the channel region 14.

一方、図5(b)、(d)に示すように、コントロールゲート19にVg=VR(正電圧)が印加されている状態では、ポテンシャル障壁が低くなり、ソース領域12とドレイン領域13との間に印加された電圧Vに応じて、チャネル領域14に電流が流れる。   On the other hand, as shown in FIGS. 5B and 5D, in the state where Vg = VR (positive voltage) is applied to the control gate 19, the potential barrier is lowered, and the source region 12 and the drain region 13 A current flows through the channel region 14 in accordance with the voltage V applied therebetween.

しかし、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に電子が蓄積されているか否かにより、ポテンシャル障壁の高さが大きく異なり、ドレイン領域13からソース領域12に向かってチャネル領域14を流れる電流の量が大きく異なる。この電流の差により、電流が小さいときが”0”(電子の蓄積あり)、電流の大きいときが”1”(電子の蓄積無し)と判別することができる。   However, the height of the potential barrier varies greatly depending on whether electrons are accumulated in the first and second floating gate electrodes 16 and 17, and the current flowing through the channel region 14 from the drain region 13 toward the source region 12. The amount of Based on this current difference, it can be determined that the current is small as “0” (with accumulation of electrons) and the current is large as “1” (without accumulation of electrons).

ここで、第1のゲート絶縁膜15に欠陥が存在し、第1の浮遊ゲート電極16の蓄積電荷が漏出したとする。ただし、第2の浮遊ゲート電極17の蓄積電荷に漏出等は存在しないとする。この場合、チャネル領域のポテンシャルは、図5(e)、(f)に示すようになり、第1の浮遊ゲート電極16が存在する部分には、図5(c)、(d)に示す消去状態の不揮発性半導体記憶素子10と同様のポテンシャル分布が存在し、第2の浮遊ゲート電極17が存在する部分には、図5(a)、(b)に示す記憶状態の不揮発性半導体記憶素子10と同様のポテンシャル分布が存在する。すなわち、ソース領域12とドレイン領域13との間のチャネル領域14には、正常時と同様のポテンシャル障壁が存在する。このため、ソース領域12とドレイン領域13との間のチャネル領域には、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に電荷が蓄積されていない場合よりも、電流が流れにくい。このため、第1と第2の浮遊ゲート16と17に負電荷が注入されていること、すなわち、記憶データが”0”であることを判別することができる。   Here, it is assumed that there is a defect in the first gate insulating film 15 and the accumulated charge in the first floating gate electrode 16 leaks out. However, it is assumed that there is no leakage or the like in the accumulated charge of the second floating gate electrode 17. In this case, the potential of the channel region is as shown in FIGS. 5E and 5F, and the erasure shown in FIGS. 5C and 5D is present in the portion where the first floating gate electrode 16 exists. In the portion where the potential distribution similar to that of the nonvolatile semiconductor memory element 10 in the state exists and the second floating gate electrode 17 exists, the nonvolatile semiconductor memory element in the memory state shown in FIGS. A potential distribution similar to 10 exists. That is, a potential barrier similar to that in the normal state exists in the channel region 14 between the source region 12 and the drain region 13. For this reason, in the channel region between the source region 12 and the drain region 13, current is less likely to flow than when no charge is accumulated in the first and second floating gate electrodes 16 and 17. Therefore, it can be determined that negative charges are injected into the first and second floating gates 16 and 17, that is, the stored data is “0”.

従って、不揮発性半導体記憶素子10は、2つの浮遊ゲート電極16,17のうち1つの蓄積電荷が、絶縁破壊等により漏出しても、記憶データを保持することができる。   Therefore, the nonvolatile semiconductor memory element 10 can retain stored data even if one accumulated charge of the two floating gate electrodes 16 and 17 leaks due to dielectric breakdown or the like.

また、特許文献1に記載の構成と異なり、素子構造が簡単であり、素子の微細化、高歩留化が可能である。また、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17を、ソース領域12及びドレイン領域13とオーバーラップさせないので、第1と第2の浮遊ゲート電極16,17及び第1のゲート絶縁膜15に注入される電子に占めるホットエレクトロンの割合が低下する。従って、ホットエレクトロンによる欠陥の発生率を小さくすることが可能となる。   Further, unlike the configuration described in Patent Document 1, the element structure is simple, and element miniaturization and high yield are possible. Further, since the first and second floating gate electrodes 16 and 17 are not overlapped with the source region 12 and the drain region 13, the first and second floating gate electrodes 16 and 17 and the first gate insulating film 15 are formed on the first and second floating gate electrodes 16 and 17. The proportion of hot electrons in the injected electrons decreases. Therefore, it is possible to reduce the incidence of defects due to hot electrons.

次に、上記構成の不揮発性半導体記憶素子10の製造方法を説明する。
まず、半導体基体11にイオン打込などにより、ソース領域12とドレイン領域13とを形成する。
Next, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory element 10 having the above configuration will be described.
First, the source region 12 and the drain region 13 are formed in the semiconductor substrate 11 by ion implantation or the like.

次に、選択酸化等により、ソース領域12、ドレイン領域13、チャネル領域14を区画するLOCOS絶縁膜を形成する。
次に、熱酸化等により、図6(a)に示すように、2〜5nm程度の均一な膜厚のシリコン酸化膜等の絶縁膜を形成する。この膜が第1のゲート絶縁膜15となる。
Next, a LOCOS insulating film that partitions the source region 12, the drain region 13, and the channel region 14 is formed by selective oxidation or the like.
Next, as shown in FIG. 6A, an insulating film such as a silicon oxide film having a uniform film thickness of about 2 to 5 nm is formed by thermal oxidation or the like. This film becomes the first gate insulating film 15.

次に、第1のゲート絶縁膜15の上に、CVD、蒸着等により、図6(b)に示すように、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、アルミニウムなどの金属等から構成された半導体膜或いは導体膜101を形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, a semiconductor film or conductor made of a metal such as polycrystalline silicon, amorphous silicon, or aluminum is formed on the first gate insulating film 15 by CVD, vapor deposition, or the like. A film 101 is formed.

図6(c)に示すように、半導体膜或いは導体膜101を、チャネル領域14上に位置し、且つ、ソース領域12及びドレイン領域13とオーバーラップしない形状にパターニングして、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17を形成する。   As shown in FIG. 6C, the semiconductor film or conductor film 101 is patterned into a shape that is located on the channel region 14 and does not overlap with the source region 12 and the drain region 13. The floating gate electrodes 16 and 17 are formed.

次に、図7(a)に示すように、CVD等により、全面に15〜20nm程度の厚さのシリコン酸化膜等の絶縁膜を形成する。この絶縁膜が第2のゲート絶縁膜18となる。   Next, as shown in FIG. 7A, an insulating film such as a silicon oxide film having a thickness of about 15 to 20 nm is formed on the entire surface by CVD or the like. This insulating film becomes the second gate insulating film 18.

次に、第2のゲート絶縁膜18の上に、CVD、蒸着等により、図7(b)に示すように、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、アルミニウムなどの金属等から構成された導体膜102を形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, a conductor film 102 made of a metal such as polycrystalline silicon, amorphous silicon, or aluminum is formed on the second gate insulating film 18 by CVD, vapor deposition, or the like. Form.

この導体膜102を、パターニングして、チャネル領域14に対向するコントロールゲート19を形成する。
続いて、絶縁膜を形成して、保護膜とする。
The conductor film 102 is patterned to form a control gate 19 that faces the channel region 14.
Subsequently, an insulating film is formed to form a protective film.

不揮発性半導体記憶素子10を用いた不揮発性半導体記憶装置100の構成の一例を図8に示す。
図示するように、不揮発性半導体記憶素子10はm行×n列のマトリクス状に配置されている。
ワードラインWL(WL1〜WLm)が同一行の不揮発性半導体記憶素子10のコントロールゲートに接続されている。
ビットラインBL(BL1〜BLn)が同一列の不揮発性半導体記憶素子10のドレインに接続されている。
An example of the configuration of a nonvolatile semiconductor memory device 100 using the nonvolatile semiconductor memory element 10 is shown in FIG.
As illustrated, the nonvolatile semiconductor memory elements 10 are arranged in a matrix of m rows × n columns.
Word lines WL (WL1 to WLm) are connected to the control gates of the nonvolatile semiconductor memory elements 10 in the same row.
Bit lines BL (BL1 to BLn) are connected to the drains of the nonvolatile semiconductor memory elements 10 in the same column.

電圧設定ラインSL(SL1〜SLm)が、同一行の不揮発性半導体記憶素子10のソースに接続される。
各電圧設定ラインSL(SL1〜SLm)は、電圧設定回路SV1〜SVmに接続される。
各ビットラインBL(BL1〜BLn)は、トランスファゲートTG(TG1〜TGn)を介して、対応するセンスアンプSA1〜SAnに接続される。
さらに、各ビットラインBL(BL1〜BLn)は、書き込みゲートWG(WG1〜WGn)を介して書き込み回路WCに接続される。
Voltage setting lines SL (SL1 to SLm) are connected to the sources of the nonvolatile semiconductor memory elements 10 in the same row.
Each voltage setting line SL (SL1 to SLm) is connected to voltage setting circuits SV1 to SVm.
Each bit line BL (BL1 to BLn) is connected to a corresponding sense amplifier SA1 to SAn via a transfer gate TG (TG1 to TGn).
Further, each bit line BL (BL1 to BLn) is connected to the write circuit WC via the write gate WG (WG1 to WGn).

このように構成された不揮発性半導体記憶装置100の動作を説明する。
まず、通常状態では、ライトイネーブル信号WEはローレベルにあり、書き込みゲートWG1〜WGnは全てオフしている。書き込み回路WCもオフしている。電圧設定回路SV1〜SVmは、全ての電圧設定ラインSL1〜SLmをローレベル(グランドレベル)に設定する。これにより、不揮発性半導体記憶素子10のソース領域12はグランドレベルとなる。
An operation of the nonvolatile semiconductor memory device 100 configured as described above will be described.
First, in the normal state, the write enable signal WE is at a low level, and the write gates WG1 to WGn are all turned off. The write circuit WC is also turned off. The voltage setting circuits SV1 to SVm set all the voltage setting lines SL1 to SLm to a low level (ground level). As a result, the source region 12 of the nonvolatile semiconductor memory element 10 is at the ground level.

・書き込み動作
書き込み対象の行のワードラインWLが書き込み電圧VWに設定され、対応する行の不揮発性半導体記憶素子10のコントロールゲート19に書き込み用のゲート電圧Vg=VWを印加する。
ライトイネーブル信号WEをハイレベルとし、全ての書き込みトランスファゲートTGをオンする。”0”を書き込む不揮発性半導体記憶素子10に接続されたビットラインBLに接続されているトランスファゲートTGを選択的にオンする。書き込み回路WCは出力電圧を正極性の電圧Vとする。
書き込み対象の行の電圧設定回路SVの出力をグランドレベルとし、他はオープン状態とする。書き込み対象行の不揮発性半導体記憶素子10のソース領域12がグランドレベルに設定され、他はオープン状態に設定される。これにより、”0”を書き込む対象の不揮発性半導体記憶素子10には、図2に示す電圧が設定され、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に電子が注入される。
Write Operation The word line WL of the write target row is set to the write voltage VW, and the write gate voltage Vg = VW is applied to the control gate 19 of the nonvolatile semiconductor memory element 10 of the corresponding row.
The write enable signal WE is set to the high level, and all the write transfer gates TG are turned on. The transfer gate TG connected to the bit line BL connected to the nonvolatile semiconductor memory element 10 in which “0” is written is selectively turned on. The write circuit WC sets the output voltage to a positive voltage V.
The output of the voltage setting circuit SV of the row to be written is set to the ground level, and the others are opened. The source region 12 of the nonvolatile semiconductor memory element 10 in the write target row is set to the ground level, and the others are set to the open state. As a result, the voltage shown in FIG. 2 is set in the nonvolatile semiconductor memory element 10 to which “0” is written, and electrons are injected into the first and second floating gate electrodes 16 and 17.

・消去動作
消去対象の不揮発性半導体記憶素子10の行のワードラインWLが負(マイナス)電圧に設定され、対応する行の不揮発性半導体記憶素子10のコントロールゲート19に消去用のゲート電圧Vg<0を印加する。
ライトイネーブル信号WEをハイレベルとし、全ての書き込みトランスファゲートTGをオンする。消去対象(”1”を書き込む)の不揮発性半導体記憶素子10に接続されたビットラインBLに接続されているトランスファゲートTGを選択的にオンする(全てのトランスファゲートTGをオンしてもよい)。書き込み回路WCと電圧設定回路は出力電圧をレベルV+とする。
消去対象の行の電圧設定回路SVの出力電圧をV+とし、他をグランドレベルとする。
これにより、”1”を書き込む対象の不揮発性半導体記憶素子10には、図3に示す電圧が設定され、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17から電子が引き抜かれる。
Erase Operation The word line WL of the row of the nonvolatile semiconductor memory element 10 to be erased is set to a negative (minus) voltage, and the gate voltage Vg <for erasing is applied to the control gate 19 of the nonvolatile semiconductor memory element 10 of the corresponding row. Apply 0.
The write enable signal WE is set to the high level, and all the write transfer gates TG are turned on. The transfer gate TG connected to the bit line BL connected to the non-volatile semiconductor memory element 10 to be erased (write “1”) is selectively turned on (all transfer gates TG may be turned on). . The write circuit WC and the voltage setting circuit set the output voltage to the level V +.
The output voltage of the voltage setting circuit SV in the row to be erased is set to V +, and the others are set to the ground level.
As a result, the voltage shown in FIG. 3 is set in the nonvolatile semiconductor memory element 10 to which “1” is written, and electrons are extracted from the first and second floating gate electrodes 16 and 17.

・データ読み出し動作
データを読み出す場合、読み出し対象の不揮発性半導体記憶素子10に接続されているワードラインWLに選択電圧Vg=VRを印加し、他のワードラインには非選択電圧Vg=0を印加する。
また、読み出し対象の不揮発性半導体記憶素子10の行に設けられている電圧設定回路SVは、対応する電圧設定ラインSLにグランド電圧を印加し、対応する行の不揮発性半導体記憶素子10のソース領域12をグランドに落とす。他の電圧設定回路SVは、例えば、電圧設定ラインSLをオープン状態とする。
また、読み出し対象の不揮発性半導体記憶素子10に接続されたビットラインBLに接続されたトランスファゲートTGにハイレベルの読み出し信号Yを供給し、対応するトランスファゲートTGをオンする。
センスアンプSA1〜SAnは、ビットラインBL1〜BLnを所定電圧に設定する。各センスアンプSA1〜SAnは、ビットラインBL1〜BLnを流れる電流、すなわち、対応する不揮発性半導体記憶素子10を流れるチャネル電流を測定し、記憶データを判別する。
Data read operation When data is read, the selection voltage Vg = VR is applied to the word line WL connected to the nonvolatile semiconductor memory element 10 to be read, and the non-selection voltage Vg = 0 is applied to the other word lines. To do.
Further, the voltage setting circuit SV provided in the row of the nonvolatile semiconductor memory element 10 to be read applies a ground voltage to the corresponding voltage setting line SL, and the source region of the nonvolatile semiconductor memory element 10 in the corresponding row. Drop 12 to the ground. For example, the other voltage setting circuit SV opens the voltage setting line SL.
Further, a high level read signal Y is supplied to the transfer gate TG connected to the bit line BL connected to the nonvolatile semiconductor memory element 10 to be read, and the corresponding transfer gate TG is turned on.
The sense amplifiers SA1 to SAn set the bit lines BL1 to BLn to a predetermined voltage. Each of the sense amplifiers SA1 to SAn measures a current flowing through the bit lines BL1 to BLn, that is, a channel current flowing through the corresponding nonvolatile semiconductor memory element 10, and discriminates stored data.

以上説明したように、この実施の形態によれば、各不揮発性半導体記憶素子10の素子構造は単純な構成であり、製造および小型化が容易であると共に、歩留まりを高めることができる。
また、不揮発性半導体記憶素子10を大規模に集積化して不揮発性半導体記憶装置とすることも可能である。
As described above, according to this embodiment, the element structure of each nonvolatile semiconductor memory element 10 has a simple configuration, which can be easily manufactured and miniaturized, and can increase the yield.
In addition, the nonvolatile semiconductor memory element 10 can be integrated on a large scale to form a nonvolatile semiconductor memory device.

なお、上記実施の形態における構成、動作、数値などは一例であり、これらに限定されるものではない。   Note that the configurations, operations, numerical values, and the like in the above embodiments are examples, and the present invention is not limited to these.

例えば、ソース領域12及びドレイン領域13とチャネル領域14とを同一の幅としたが、図9に示すように、チャネル領域14をソース領域12やドレイン領域13よりも細く形成してもよい。この場合も、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17は、チャネルの幅方向全体を物理的に或いは電気的に覆って形成されることが望ましい。   For example, although the source region 12 and the drain region 13 and the channel region 14 have the same width, the channel region 14 may be formed narrower than the source region 12 and the drain region 13 as shown in FIG. Also in this case, the first and second floating gate electrodes 16 and 17 are desirably formed so as to physically or electrically cover the entire width direction of the channel.

また、ソース領域12及び/又はドレイン領域13がチャネル領域14との間に不純物拡散領域を備える場合には、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17は、不純物拡散領域にも重ならない事が望ましい。   In addition, when the source region 12 and / or the drain region 13 includes an impurity diffusion region between the channel region 14, the first and second floating gate electrodes 16 and 17 do not overlap the impurity diffusion region. Is desirable.

また、上記実施の形態では、半導体基体11内にソース領域12、ドレイン領域13、チャネル領域14を形成したが、例えば、図10に示すように、絶縁体の基板32上にソース領域12、ドレイン領域13、チャネル領域14等を配置してもよい。即ち、SOI構造を採用してもよい。   In the above embodiment, the source region 12, the drain region 13, and the channel region 14 are formed in the semiconductor substrate 11. For example, as shown in FIG. The region 13, the channel region 14 and the like may be disposed. That is, an SOI structure may be adopted.

さらに、浮遊ゲート電極の数は2以上であれば任意であり、例えば、図10に示すように3つの浮遊ゲート電極16,17,31を配置するようにしてもよい。   Furthermore, the number of floating gate electrodes is arbitrary as long as it is two or more. For example, as shown in FIG. 10, three floating gate electrodes 16, 17, 31 may be arranged.

以上の説明においては、1つのメモリセルに1ビットのデータを格納する例を説明した。この発明はこれに限定されず、1つの不揮発性半導体記憶素子10に複数ビットのデータを格納するようにしてもよい。この場合、例えば、書き込み時に、コントロールゲート19に書き込み対象のデータの値に対応する大きさの電圧VWを印加し、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に書き込みデータに対応する量の電子を注入する。コントロールゲート19に書き込み電圧VWを印加する時間を制御して、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に注入する電子の量を制御しても良い。一方、読み出し時には、ソース領域12とドレイン領域13との間に所定の電圧Vを印加し、コントロールゲート19に読み出し電圧VRを印加する。このとき、チャネル領域14を流れる電流の量は、第1と第2の浮遊ゲート電極16と17に注入された電子の量に応じて変化する。そこで、チャネル領域14を流れる電流を測定し、測定した電流量をデータに変換する。   In the above description, an example in which 1-bit data is stored in one memory cell has been described. The present invention is not limited to this, and a plurality of bits of data may be stored in one nonvolatile semiconductor memory element 10. In this case, for example, at the time of writing, a voltage VW having a magnitude corresponding to the value of the data to be written is applied to the control gate 19 and an amount corresponding to the writing data is applied to the first and second floating gate electrodes 16 and 17. Inject electrons. The amount of electrons injected into the first and second floating gate electrodes 16 and 17 may be controlled by controlling the time during which the write voltage VW is applied to the control gate 19. On the other hand, at the time of reading, a predetermined voltage V is applied between the source region 12 and the drain region 13, and a reading voltage VR is applied to the control gate 19. At this time, the amount of current flowing through the channel region 14 changes according to the amount of electrons injected into the first and second floating gate electrodes 16 and 17. Therefore, the current flowing through the channel region 14 is measured, and the measured current amount is converted into data.

本願発明は、フラッシュメモリ、EEPROM等の、電気的に書き込み、読み出し、消去、可能な不揮発性半導体素子に適用可能である。   The present invention can be applied to a nonvolatile semiconductor element that can be electrically written, read, erased, such as a flash memory and an EEPROM.

この発明の一実施形態に係る不揮発性半導体素子の構造を説明するための図であり、(a)は断面図、(b)は主要部の平面配置図である。It is a figure for demonstrating the structure of the non-volatile semiconductor element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a plane arrangement | positioning figure of the principal part. 図1に示す不揮発性半導体素子への書き込み動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a write operation to the nonvolatile semiconductor element shown in FIG. 1. 図1に示す不揮発性半導体素子の消去動作を説明するための図であるFIG. 2 is a diagram for explaining an erase operation of the nonvolatile semiconductor element shown in FIG. 1. 図1に示す不揮発性半導体素子の読み出し動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a read operation of the nonvolatile semiconductor element shown in FIG. 1. 図1に示すメモリセルのチャネル領域上のポテンシャル分布を示す図であり、(a)は、浮遊ゲート電極16,17に電子が注入されており、コントロールゲートに接地電圧を印加したときのポテンシャル分布、(b)は、浮遊ゲート電極16,17に電子が注入されており、コントロールゲートに読み出し電圧Vを印加したときのポテンシャル分布、(c)は、浮遊ゲート電極16,17に電子が注入されておらず、コントロールゲートに接地電圧を印加したときのポテンシャル分布、(d)は、浮遊ゲート電極16,17に電子が注入されておらず、コントロールゲートに読み出し電圧Vを印加したときのポテンシャル分布、(e)は、浮遊ゲート電極16に電子が注入されておらず、浮遊ゲート電極17に電子が注入されており、コントロールゲートに接地電圧を印加したときのポテンシャル分布、(f)は、浮遊ゲート電極16に電子が注入されておらず、浮遊ゲート電極17に電子が注入されており、コントロールゲートに読み出し電圧Vを印加したときのポテンシャル分布、である。FIG. 2A is a diagram showing a potential distribution on a channel region of the memory cell shown in FIG. 1, wherein FIG. 1A shows a potential distribution when electrons are injected into the floating gate electrodes 16 and 17 and a ground voltage is applied to the control gate. (B) shows the potential distribution when electrons are injected into the floating gate electrodes 16 and 17 and the read voltage V is applied to the control gate, and (c) shows the electrons injected into the floating gate electrodes 16 and 17. The potential distribution when the ground voltage is applied to the control gate, (d) is the potential distribution when the electrons are not injected into the floating gate electrodes 16 and 17 and the read voltage V is applied to the control gate. , (E), electrons are not injected into the floating gate electrode 16, but electrons are injected into the floating gate electrode 17. The potential distribution when a ground voltage is applied to the roll gate, (f) shows that no electrons are injected into the floating gate electrode 16, electrons are injected into the floating gate electrode 17, and the read voltage V is applied to the control gate. The potential distribution when applied. (a)〜(c)は、不揮発性半導体記憶装置の製造工程を説明するための断面図である。(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of a non-volatile semiconductor memory device. (a)〜(c)は、不揮発性半導体記憶装置の製造工程を説明するための断面図である。(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of a non-volatile semiconductor memory device. 図1に示す不揮発性半導体記憶素子を用いた不揮発性半導体記憶装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the non-volatile semiconductor memory device using the non-volatile semiconductor memory element shown in FIG. 不揮発性半導体記憶素子の他の構造を示す平面図である。It is a top view which shows the other structure of a non-volatile semiconductor memory element. 不揮発性半導体記憶素子の他の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of a non-volatile semiconductor memory element.

符号の説明Explanation of symbols

10 不揮発性半導体記憶素子
11 半導体基体
12 ソース領域
13 ドレイン領域
14 チャネル領域
15 第1のゲート絶縁膜
16 第1の浮遊ゲート電極
17 第2の浮遊ゲート電極
18 第2のゲート絶縁膜
19 コントロールゲート
20 保護絶縁膜
32 絶縁体
100 不揮発性半導体記憶装置
101 半導体膜或いは導体膜
102 導体膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nonvolatile semiconductor memory element 11 Semiconductor base body 12 Source region 13 Drain region 14 Channel region 15 1st gate insulating film 16 1st floating gate electrode 17 2nd floating gate electrode 18 2nd gate insulating film 19 Control gate 20 Protective insulating film 32 Insulator 100 Nonvolatile semiconductor memory device 101 Semiconductor film or conductor film 102 Conductor film

Claims (5)

チャネル領域を介して配置されたソース領域とドレイン領域と、
少なくとも前記チャネル領域を覆って形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に、前記チャネル領域に対向し、互いに絶縁されており、前記ソース領域及び前記ドレイン領域上を避けて形成された複数の浮遊ゲート電極と、
前記複数の浮遊ゲート電極上に形成され、前記第1のゲート絶縁膜と共に前記複数の浮遊ゲート電極を相互に絶縁すると共に他から絶縁する第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に、前記チャネル領域に対向して配置されたゲート電極と、
を備える不揮発性半導体記憶素子。
A source region and a drain region disposed through the channel region;
A first gate insulating film formed to cover at least the channel region;
A plurality of floating gate electrodes formed on the first gate insulating film so as to face the channel region and be insulated from each other, avoiding the source region and the drain region;
A second gate insulating film that is formed on the plurality of floating gate electrodes and insulates the plurality of floating gate electrodes from each other and from the other together with the first gate insulating film;
A gate electrode disposed on the second gate insulating film so as to face the channel region;
A nonvolatile semiconductor memory element.
前記複数の浮遊ゲート電極は、それぞれ、前記チャネル領域の幅と物理的に或いは電気的に等しいかより広く、チャネル幅全体に渡って形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶素子。
Each of the plurality of floating gate electrodes is physically or electrically equal to or wider than the width of the channel region, and is formed over the entire channel width.
The nonvolatile semiconductor memory element according to claim 1.
前記複数の浮遊ゲート電極は、前記チャネル上で、同一レベルに配置されており、
前記第1のゲート絶縁膜の表面は、平坦に形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の不揮発性半導体記憶素子。
The plurality of floating gate electrodes are arranged at the same level on the channel,
The surface of the first gate insulating film is formed flat.
The nonvolatile semiconductor memory element according to claim 1 or 2.
前記チャネル領域から前記複数の浮遊ゲート電極への電子の注入および注入した電子の引き抜きを行い、前記複数の浮遊ゲート電極の電子の蓄積状態を揃える記憶制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の不揮発性半導体記憶素子。   The apparatus further comprises storage control means for injecting electrons into the plurality of floating gate electrodes from the channel region and extracting the injected electrons to align the accumulation state of electrons in the plurality of floating gate electrodes. The nonvolatile semiconductor memory element according to any one of 1 to 3. ソース領域、チャネル領域、及びドレイン領域の上に、第1のゲート絶縁膜を形成する工程、
第1のゲート絶縁膜上に、導体層又は半導体層を形成する工程、
前記導体層又は半導体層をパターニングすることにより、同一層レベルに配置され、それぞれチャネル領域に対向し且つ前記ソース領域及び前記ドレイン領域上を避けて配置された複数の浮遊ゲート電極を形成する工程と、
前記複数の浮遊ゲート電極をそれぞれを覆う第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第2のゲート絶縁膜上に前記チャネル領域に対向するゲート電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶素子の製造方法。
Forming a first gate insulating film on the source region, the channel region, and the drain region;
Forming a conductor layer or a semiconductor layer on the first gate insulating film;
Patterning the conductor layer or the semiconductor layer to form a plurality of floating gate electrodes arranged at the same layer level, respectively facing the channel region and avoiding the source region and the drain region; ,
Forming a second gate insulating film covering each of the plurality of floating gate electrodes;
Forming a gate electrode opposite to the channel region on the second gate insulating film;
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element.
JP2008306887A 2008-12-01 2008-12-01 Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP5578641B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008306887A JP5578641B2 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008306887A JP5578641B2 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010129990A true JP2010129990A (en) 2010-06-10
JP5578641B2 JP5578641B2 (en) 2014-08-27

Family

ID=42330141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008306887A Expired - Fee Related JP5578641B2 (en) 2008-12-01 2008-12-01 Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5578641B2 (en)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63274180A (en) * 1987-05-06 1988-11-11 Seiko Instr & Electronics Ltd Semiconductor nonvolatile memory
JPH03141676A (en) * 1989-10-26 1991-06-17 Rohm Co Ltd Semiconductor memory
JPH06125094A (en) * 1992-10-09 1994-05-06 Rohm Co Ltd Nonvolatile storage element and manufacture thereof, and nonvolatile storage device utilizing the element and driving method therefor
JPH06326322A (en) * 1993-03-19 1994-11-25 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor storage device permitting electrical writing and erasing of information and its manufacture
JPH08125045A (en) * 1994-10-28 1996-05-17 Nec Corp Flash memory device and its manufacture
JPH08181295A (en) * 1994-12-27 1996-07-12 Sony Corp Nonvolatile memory device
JPH11111869A (en) * 1997-10-03 1999-04-23 Sharp Corp Semiconductor storage element
JP2000150680A (en) * 1998-11-12 2000-05-30 Fujitsu Ltd Semiconductor memory
JP2002319637A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Sharp Corp Semiconductor memory, write method and read method therefor and integrated circuit device using the same
JP2007142373A (en) * 2005-11-17 2007-06-07 Sharp Corp Nanocrystalline silicon quantum dot memory device and formation method therefor
JP2008186932A (en) * 2007-01-29 2008-08-14 Rohm Co Ltd Flotox-type eeprom

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63274180A (en) * 1987-05-06 1988-11-11 Seiko Instr & Electronics Ltd Semiconductor nonvolatile memory
JPH03141676A (en) * 1989-10-26 1991-06-17 Rohm Co Ltd Semiconductor memory
JPH06125094A (en) * 1992-10-09 1994-05-06 Rohm Co Ltd Nonvolatile storage element and manufacture thereof, and nonvolatile storage device utilizing the element and driving method therefor
JPH06326322A (en) * 1993-03-19 1994-11-25 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor storage device permitting electrical writing and erasing of information and its manufacture
JPH08125045A (en) * 1994-10-28 1996-05-17 Nec Corp Flash memory device and its manufacture
JPH08181295A (en) * 1994-12-27 1996-07-12 Sony Corp Nonvolatile memory device
JPH11111869A (en) * 1997-10-03 1999-04-23 Sharp Corp Semiconductor storage element
JP2000150680A (en) * 1998-11-12 2000-05-30 Fujitsu Ltd Semiconductor memory
JP2002319637A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Sharp Corp Semiconductor memory, write method and read method therefor and integrated circuit device using the same
JP2007142373A (en) * 2005-11-17 2007-06-07 Sharp Corp Nanocrystalline silicon quantum dot memory device and formation method therefor
JP2008186932A (en) * 2007-01-29 2008-08-14 Rohm Co Ltd Flotox-type eeprom

Also Published As

Publication number Publication date
JP5578641B2 (en) 2014-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5165836B2 (en) How to operate a memory device
JP4899241B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and operation method thereof
JP3951443B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and writing method thereof
JP4810712B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and reading method thereof
JP2001237330A (en) Involatile semconductor storage and method of operating the same
JPWO2003028111A1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP2005005513A (en) Nonvolatile semiconductor memory and reading method thereof
JP2006191049A (en) Nonvolatile memory device, its manufacturing method and its operating method
JP2001085547A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and reading method therefor
JP2003046002A (en) Non-volatile semiconductor memory and operation method
US6091632A (en) Nonvolatile semiconductor storage device having a plurality of blocks of memory cell transistors formed on respective wells isolated from each other
JP2004214365A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and its operating method
KR100706071B1 (en) Single bit nonvolatile memory cell and methods for programming and erasing thereof
KR20100030452A (en) Nand flash memory of using common p-well and method of operating the same
JPH11224940A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and writing method therefor
JP2005236139A (en) Non-volatile semiconductor memory apparatus and its driving method and method for manufacturing the same
JP2003204000A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and charge injection method
JP2006222367A (en) Nonvolatile semiconductor memory device, driving method, and manufacturing method
JP2002368140A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPH11195718A (en) Nonvolatile semiconductor memory and manufacture and drive method therefor
JP2004214506A (en) Method for operating nonvolatile semiconductor memory device
KR100706791B1 (en) Non-volatile memory device and methods of forming and operating the same
JP5578641B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP3251699B2 (en) Non-volatile storage device
JP2003188287A (en) Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130919

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140401

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140701

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5578641

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees