JP2016143856A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】データの書込み/消去用素子CWEの容量電極FGC1の第2方向Xの長さE1を、同じ浮遊電極FGの一部により形成されるデータの読出し用素子QRのゲート電極FGRの第2方向Xの長さE2および容量素子Cの容量電極FGC2の第2方向Xの長さE3よりも短くする。ここで、データの書込み/消去用素子CWEの容量電極FGC1の側面のうち、互いに隣り合うもう一方のデータの書込み/消去用素子CWEの容量電極FGC1とは反対側の側面を窪ませることにより、データの書込み/消去用素子CWEが配置される活性領域L2の第2方向Xの長さを縮小する。
【選択図】図2
Description
≪不揮発性メモリの構造≫
本実施の形態1による半導体装置は、同一の半導体チップに配置された主回路領域および不揮発性メモリ領域のそれぞれに、主回路およびその主回路に関する比較的小容量の所望のデータ(情報)を記憶する不揮発性メモリが形成されているものである。この半導体チップを構成する半導体基板(以下、「基板」という)は、主回路および不揮発性メモリが形成される主面(素子形成面)およびその反対の裏面を有している。以下に、主回路としてLCD(Liquid Crystal Device)ドライバ回路が形成された半導体チップに、その主回路に関する所望の情報を記憶する不揮発性メモリが形成されている半導体装置(LCDドライバ)について説明する。なお、本実施の形態1で記載するLCDドライバとは、液晶表示パネル等の表示パネルを駆動または制御するための半導体装置を意味する。
(1)データの書込み/消去用素子CWEの容量電極FGC1の構造
本実施の形態1による不揮発性メモリセルでは、図1および図2に示したように、浮遊電極FGは、互いに隣り合うp型のウエルHPW1,HPW2,HPW3に平面的に重なるように第1方向Yに沿って延在した状態で形成されている。そして、この浮遊電極FGがp型のウエルHPW2の活性領域L2に平面的に重なる第1位置には、データの書込み/消去用の容量素子であるデータの書込み/消去用素子CWEが配置され、浮遊電極FGの一部により容量電極FGC1が形成されている。また、この浮遊電極FGがp型のウエルHPW3の活性領域L3に平面的に重なる第2位置には、データの読出し用素子QRが配置され、浮遊電極Fの他の一部によりゲート電極FGRが形成されている。また、この浮遊電極FGがp型のウエルHPW1の活性領域L1に平面的に重なる第3位置には、容量素子Cが配置され、浮遊電極の他の一部により容量電極FGC2が形成されている。
上記(1)に記載したように、データの書込み/消去用素子CWEの容量電極FGC1の第2方向Xの長さE1を縮小することにより、データの書込み/消去用素子CWEの容量面積が縮小する。これにより、書込み、消去時のカップリング比を一定に保つために必要な容量素子Cの容量面積(容量電極FGC2の平面積)を縮小することができる。従って、容量素子Cの容量電極FGC2の第1方向Yの長さE4および第2方向Xの長さE3をそれぞれ縮小することができるので、第1方向Yおよび第2方向Xのセルサイズの縮小が可能となる。
上記(1)および(2)に記載したように、データの書込み/消去用素子CWEの容量電極FGC1の第2方向Xの長さE1および容量素子Cの容量電極FGC2の第2方向Xの長さE3をそれぞれ縮小することにより、第2方向Xのセルサイズを縮小することができる。この際、第2方向Xのセルサイズの縮小に伴い、データの読出し素子QRと選択MISトランジスタQSとの間隔も縮小される。
上述したように、本実施の形態1によれば、互いに隣り合う活性領域L1,L2,L3,L4の間隔(分離幅)を縮小することなく、データの書込み/消去用素子CWEの容量電極FGC1の第2方向Xの長さE1(活性領域L2の第2方向Xの長さ)、容量素子Cの容量電極FGC2の第1方向Yの長さE4および第2方向Xの長さE3を縮小することができる。これにより、高耐圧特性を保持したまま、第1方向Yおよび第2方向Xのセルサイズを縮小することができる。さらに、不揮発性メモリ領域を縮小することによって、チップ面積も縮小することができる。
次に、本実施の形態1による不揮発性メモリの動作例について図4〜図6を用いて説明する。以下の説明では、データ書込み対象のメモリセルMCを、選択メモリセルMCSという。
データ書込み動作の一例を、図4を参照して説明する。図4は、本実施の形態1による不揮発性メモリにおけるデータ書込み動作の説明図である。なお、ここでは、電子を浮遊電極に注入することをデータ書込みと定義するが、その逆に浮遊電極の電子を抜き取ることをデータ書込みと定義することもできる。
データ・ビット単位消去動作およびデータ一括消去動作の一例を、図5を参照して説明する。図5は、本実施の形態1による不揮発性メモリにおけるデータ消去動作の説明図である。なお、ここでは、浮遊電極の電子を引き抜くことをデータ消去と定義するが、その逆に浮遊電極に電子を注入することをデータ消去と定義することもできる。
データ・ビット単位消去時には、選択メモリセルMCSの容量素子Cの他方の電極が接続されている制御ゲート配線CGに、例えば−8Vの負の制御電圧を印加する。それ以外の制御ゲート配線CGには、例えば0Vの電圧を印加する。また、選択メモリセルMCSのデータの書込み/消去用素子CWEの一方の電極が電気的に接続されているデータ書込み/消去用のビット線WBLに、例えば+8Vの正の電圧を印加する。それ以外のデータ書込み/消去用のビット線WBLには、例えば0Vの電圧を印加する。また、選択線GS、ソース線SLおよびデータ書込み用のビット線RBLに、例えば0V(またはOPEN)を印加する。
データ一括消去時には、複数のメモリセルMCの容量素子Cの他方の電極が接続されている制御ゲート配線CGに、例えば−8Vの負の制御電圧を印加する。また、複数のメモリセルMCのデータの書込み/消去用素子CWEの一方の電極が電気的に接続されているデータ書込み/消去用のビット線WBLに、例えば+8Vの正の電圧を印加する。また、選択線GS、ソース線SLおよびデータ書込み用のビット線RBLに、例えば0V(またはOPEN)を印加する。これにより、データ一括消去を行う複数のメモリセルMCのデータの書込み/消去用素子CWEの浮遊電極FGに蓄積された電子をチャネル全面のFNトンネル電流により放出し、複数のメモリセルMCのデータを一括消去する。
データ読出し動作の一例を、図6を参照して説明する。図6は、本実施の形態1による不揮発性メモリにおけるデータ読出し動作の説明図である。
次に、本実施の形態1による、主回路としてLCDドライバ回路が形成された半導体チップに、その主回路に関する所望の情報を記録する不揮発性メモリが形成されている半導体装置の製造方法の一例について図7〜図12を参照して説明する。図7〜図12は、本実施の形態1による半導体装置の製造工程中の不揮発性メモリ領域の要部断面図(図2のX1−X1線の断面)であり、ここでは、不揮発性メモリセルの製造方法についてのみ説明する。なお、図7〜図12には、容量素子Cの形成領域を容量部、データの書込み/消去用素子CWEの形成領域を書込み/消去部、データの読出し用素子QRの形成領域を読出し部、選択用MISトランジスタの形成領域を選択部と記載する。
本発明の実施の形態2による半導体装置は、前記実施の形態1と同様に、同一の半導体チップに配置された主回路領域および不揮発性メモリ領域のそれぞれに、主回路およびその主回路に関する比較的小容量の所望のデータ(情報)を記憶する不揮発性メモリが形成されているものである。
4 p+型の半導体領域
5 シリサイド層
6,6a,6b 絶縁層
7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g 導体部
8 n+型の半導体領域
10b,10e ゲート絶縁膜
10c,10d 容量絶縁膜
12 n型の半導体領域
12a n−型の半導体領域
12b n+型の半導体領域
13 p型の半導体領域
13a p−型の半導体領域
13b p+型の半導体領域
15 p型の半導体領域
15a p−型の半導体領域
15b p+型の半導体領域
20 導体膜
28 絶縁膜
30 n型の半導体領域
30a n−型の半導体領域
30b n+型の半導体領域
31 n型の半導体領域
31a n−型の半導体領域
31b n+型の半導体領域
AM 不揮発性メモリ領域
C 容量素子
CG 制御ゲート配線
CGW 制御ゲート電極
CT コンタクトホール
CWE データの書込み/消去用素子
DNW 埋込ウエル
GS 選択線
FG 浮遊電極
FGC1,FGC2 容量電極
FGR,FGS ゲート電極
HNW n型のウエル
HPW1,HPW2,HPW3 p型のウエル
L1,L2,L3,L4,L5,L6 活性領域
MC,MC1,MC2 不揮発性メモリセル(メモリセル)
MCS 選択メモリセル
QR データの読出し用素子
QS 選択用MISトランジスタ
RBL ビット線
SL ソース線
SW サイドウォール
TI 分離部
WBL ビット線
Claims (9)
- 半導体基板の主面に形成された第1データ書込み/消去用素子、第1データ読出し用素子および第1容量素子を含む第1不揮発性メモリセルと、
前記主面に形成された第2データ書込み/消去用素子、第2データ読出し用素子および第2容量素子を含む第2不揮発性メモリセルと、
前記主面に、互いに分離され、第1方向に沿って配置された第1活性領域、第2活性領域、第3活性領域および第4活性領域と、
を備え、
前記第1活性領域に、前記第1不揮発性メモリセルの前記第1容量素子が形成され、
前記第2活性領域に、前記第1不揮発性メモリセルの前記第1データ書込み/消去用素子および前記第2不揮発性メモリセルの前記第2データ書込み/消去用素子が共に形成され、
前記第3活性領域に、前記第1不揮発性メモリセルの前記第1データ読出し用素子および前記第2不揮発性メモリセルの前記第2データ読出し用素子が共に形成され、
前記第4活性領域に、前記第2不揮発性メモリセルの前記第2容量素子が形成され、
前記第1不揮発性メモリセルは、前記第1活性領域、前記第2活性領域および前記第3活性領域に平面的に重なるように前記第1方向に延在して配置された、前記第1データ書込み/消去用素子、前記第1データ読出し用素子および前記第1容量素子の各々の電極として機能する第1浮遊電極を有し、
前記第2不揮発性メモリセルは、前記第2活性領域、前記第3活性領域および前記第4活性領域に平面的に重なるように前記第1方向に延在して配置された、前記第2データ書込み/消去用素子、前記第2データ読出し用素子および前記第2容量素子の各々の電極として機能する第2浮遊電極を有し、
前記第1不揮発性メモリセルでは、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第1方向と前記主面上で直交する第2方向の長さと、前記第3活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第2方向の長さとが互いに異なり、
前記第2不揮発性メモリセルでは、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第2方向の長さと、前記第3活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第2方向の長さとが互いに異なる、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1不揮発性メモリセルでは、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第2方向の長さが、前記第3活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第2方向の長さよりも短く、
前記第2不揮発性メモリセルでは、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第2方向の長さが、前記第3活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第2方向の長さよりも短い、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1不揮発性メモリセルでは、前記第1活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第2方向の長さが、前記第3活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第2方向の長さよりも長く、
前記第2不揮発性メモリセルでは、前記第4活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第2方向の長さが、前記第3活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第2方向の長さよりも長い、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第2活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極では、前記第2浮遊電極とは反対側の側面が平面視において窪んでおり、
前記第2活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極では、前記第1浮遊電極とは反対側の側面が平面視において窪んでいる、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1不揮発性メモリセルでは、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第2方向の長さが、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第1浮遊電極の前記第1方向の長さよりも短く、
前記第2不揮発性メモリセルでは、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第2方向の長さが、前記第2活性領域に平面的に重なる前記第2浮遊電極の前記第1方向の長さよりも短い、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1不揮発性メモリセルは、さらに第1選択用素子を含み、
前記第2不揮発性メモリセルは、さらに第2選択用素子を含み、
前記第1選択用素子の第1電極は、前記第1浮遊電極と離間して、前記第3活性領域に平面的に重なる位置に、前記第2浮遊電極とは反対側に配置され、
前記第2選択用素子の第2電極は、前記第2浮遊電極と離間して、前記第3活性領域に平面的に重なる位置に、前記第1浮遊電極とは反対側に配置され、
前記第1電極の表層の一部および前記第2電極の表層の一部には、シリサイド層が形成され、
前記第1浮遊電極と前記第2浮遊電極との間の前記第3活性領域の表層には、シリサイド層が形成されていない、半導体装置。 - 請求項6記載の半導体装置において、
前記第1浮遊電極および前記第2浮遊電極の表層には、シリサイド層が形成されていない、半導体装置。 - 請求項7記載の半導体装置において、
前記第1浮遊電極および前記第2浮遊電極は、多結晶シリコンからなる、半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1データ書込み/消去用素子および前記第2データ書込み/消去用素子におけるデータの書換えは、FNトンネル電流により行う、半導体装置。
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