JP3194759B2 - Method for forming semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Method for forming semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JP3194759B2
JP3194759B2 JP20423991A JP20423991A JP3194759B2 JP 3194759 B2 JP3194759 B2 JP 3194759B2 JP 20423991 A JP20423991 A JP 20423991A JP 20423991 A JP20423991 A JP 20423991A JP 3194759 B2 JP3194759 B2 JP 3194759B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
effect transistor
field effect
charge storage
forming
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP20423991A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0548114A (en
Inventor
和佳 志波
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP20423991A priority Critical patent/JP3194759B2/en
Publication of JPH0548114A publication Critical patent/JPH0548114A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3194759B2 publication Critical patent/JP3194759B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、電気的消去型不揮発性記憶回路(EEPR
OM:lectrically rasable rogrammable ead
nly emory)を備えた半導体集積回路装置に適用し
て有効な技術に関する。
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device.
In particular, an electrically erasable nonvolatile memory circuit (EEPR)
OM:ElectricallyErasableProgrammableRead
OnlyMemory)
And effective technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】高集積化に最適な構造のメモリセルを有
するEEPROMが下記の文献において報告されてい
る。IEEE Journal of Solid−State Circuit
s、Vol sc−22、No.5、October 1987、pp.6
76〜683。
2. Description of the Related Art An EEPROM having a memory cell having a structure optimal for high integration is reported in the following literature. IEEE Journal of Solid-State Circuit
s, Vol sc-22, No. 5, October 1987, pp. 6
76-683.

【0003】この文献で報告されるEEPROMのメモ
リセルは、データ線とソース線との間に配置され、情報
蓄積用電界効果トランジスタとセル選択用電界効果トラ
ンジスタとの直列接続回路で構成される。
The memory cell of the EEPROM reported in this document is arranged between a data line and a source line, and is composed of a series connection circuit of an information storage field effect transistor and a cell selection field effect transistor.

【0004】前記情報蓄積用電界効果トランジスタは電
荷蓄積ゲート電極(フローティングゲート電極)及びそ
の上層に配置された制御ゲート電極(コントロールゲー
ト電極)を有する。EEPROMは2層ゲート構造が採
用され、前記電荷蓄積ゲート電極は製造工程における第
1層目ゲート材形成工程例えば多結晶珪素膜で形成さ
れ、制御ゲート電極は第2層目ゲート材形成工程例えば
多結晶珪素膜で形成される。情報蓄積用電界効果トラン
ジスタは、ドレイン領域に相当する半導体領域を有し、
この半導体領域を通してデータ線に電気的に接続され
る。
[0004] The information storage field effect transistor has a charge storage gate electrode (floating gate electrode) and a control gate electrode (control gate electrode) disposed thereon. The EEPROM employs a two-layer gate structure, wherein the charge storage gate electrode is formed of a first-layer gate material forming step, for example, a polycrystalline silicon film in a manufacturing process, and the control gate electrode is formed of a second-layer gate material forming step, for example, a polycrystalline silicon film. It is formed of a crystalline silicon film. The information storage field effect transistor has a semiconductor region corresponding to a drain region,
Through this semiconductor region, it is electrically connected to a data line.

【0005】セル選択用電界効果トランジスタは、前記
情報蓄積用電界効果トランジスタの制御ゲート電極と一
体に構成されかつ電気的に接続された選択ゲート電極を
有し、ソース領域に相当する半導体領域を通してソース
線に電気的に接続される。前記選択ゲート電極は制御ゲ
ート電極と同一製造工程つまり第2層目ゲート材形成工
程で形成される。
The cell selection field effect transistor has a selection gate electrode integrally formed with and electrically connected to the control gate electrode of the information storage field effect transistor, and has a source through a semiconductor region corresponding to the source region. Electrically connected to the wire. The select gate electrode is formed in the same manufacturing process as the control gate electrode, that is, in the second-layer gate material forming process.

【0006】このメモリセルの形成方法は、下記のとお
りである。
The method of forming the memory cell is as follows.

【0007】まず、半導体基板の一主面上に情報蓄積用
電界効果トランジスタの第1ゲート絶縁膜、電荷蓄積ゲ
ート電極の夫々を順次形成する。
First, a first gate insulating film of a field effect transistor for information storage and a charge storage gate electrode are sequentially formed on one main surface of a semiconductor substrate.

【0008】次に、前記電荷蓄積ゲート電極の表面上に
第2ゲート絶縁膜を形成するとともに、半導体基板の一
主面上の電荷蓄積ゲート電極のゲート長方向の端部に隣
接した位置にセル選択用電界効果トランジスタの第3ゲ
ート絶縁膜を形成する。
Next, a second gate insulating film is formed on the surface of the charge storage gate electrode, and a cell is formed on one main surface of the semiconductor substrate at a position adjacent to an end of the charge storage gate electrode in the gate length direction. A third gate insulating film of the selection field effect transistor is formed.

【0009】次に、前記第2ゲート絶縁膜上に情報蓄積
用電界効果トランジスタの制御ゲート電極を形成すると
ともに、第3ゲート絶縁膜上にセル選択用電界効果トラ
ンジスタの選択ゲート電極を形成する。制御ゲート電
極、選択ゲート電極の夫々は、CVD法で多結晶珪素膜
を堆積した後、フォトリソグラフィ技術で形成されたエ
ッチングマスクを使用し、前記多結晶珪素膜をエッチン
グでパターンニングすることにより形成する。このパタ
ーンニングにはRIE等の異方性エッチングが使用され
る。制御ゲート電極のゲート長方向のデータ線側のパタ
ーンニングに際しては併せて下層の電荷蓄積ゲート電極
のデータ線側の端部もパターンニング所謂重ね切りがな
され、情報蓄積用電界効果トランジスタ及びセル選択用
電界効果トランジスタの合計のゲート長寸法が複数個の
メモリセルにおいて均一化される。
Next, a control gate electrode of the information storing field effect transistor is formed on the second gate insulating film, and a select gate electrode of the cell selecting field effect transistor is formed on the third gate insulating film. Each of the control gate electrode and the selection gate electrode is formed by depositing a polycrystalline silicon film by a CVD method and then patterning the polycrystalline silicon film by etching using an etching mask formed by a photolithography technique. I do. Anisotropic etching such as RIE is used for this patterning. When patterning the data line side of the control gate electrode in the gate length direction, the end of the lower charge storage gate electrode on the data line side is also so-called overlap-cut, so that the information storage field-effect transistor and the cell selection. The total gate length of the field effect transistor is made uniform in the plurality of memory cells.

【0010】次に、前記情報蓄積用電界効果トランジス
タのドレイン領域、セル選択用電界効果トランジスタの
ソース領域の夫々に相当する半導体領域を形成する。こ
の半導体領域は、前記情報蓄積用電界効果トランジスタ
の制御ゲート電極、セル選択用電界効果トランジスタの
選択ゲート電極の夫々を不純物導入マスクとして使用
し、イオン打込み装置で不純物を導入することにより形
成する。この方法で形成される半導体領域は制御ゲート
電極、選択ゲート電極の夫々に対して自己整合で形成で
きる。
Next, semiconductor regions corresponding to the drain region of the information storage field effect transistor and the source region of the cell selection field effect transistor are formed. This semiconductor region is formed by using a control gate electrode of the information storage field effect transistor and a selection gate electrode of the cell selection field effect transistor as an impurity introduction mask, and introducing an impurity by an ion implantation apparatus. The semiconductor region formed by this method can be formed by self-alignment with each of the control gate electrode and the select gate electrode.

【0011】このように形成される、前述の文献で報告
されたEEPROMのメモリセルは、情報蓄積用電界効
果トランジスタのソース領域に相当する半導体領域、セ
ル選択用電界効果トランジスタのドレイン領域に相当す
る半導体領域の夫々が廃止され、双方のチャネル形成領
域が直接々続される。つまり、前記廃止された半導体領
域に相当する分、メモリセルの占有面積が縮小できるの
で、EEPROMの集積度が向上できる。
The thus formed EEPROM memory cell reported in the above-mentioned document corresponds to a semiconductor region corresponding to a source region of a field effect transistor for information storage and a drain region of a field effect transistor for cell selection. Each of the semiconductor regions is abolished, and both channel forming regions are directly connected. That is, the area occupied by the memory cells can be reduced by an amount corresponding to the abolished semiconductor region, so that the integration density of the EEPROM can be improved.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
EEPROMは、以下の点についての配慮がなされてい
ない。
However, the above-mentioned EEPROM does not take the following points into consideration.

【0013】(1)前記EEPROMのメモリセルのセ
ル選択用電界効果トランジスタの選択ゲート電極はフォ
トリソグラフィ技術及びエッチング技術でパターンニン
グされる。このため、前記選択ゲート電極は、情報蓄積
用電界効果トランジスタの電荷蓄積ゲート電極に対し
て、製造工程におけるマスク合せ余裕寸法に相当する
分、ばらつきを生じるので、セル選択用電界効果トラン
ジスタのゲート長寸法はばらつく。
(1) The select gate electrode of the field effect transistor for cell selection of the EEPROM memory cell is patterned by photolithography and etching. Therefore, the select gate electrode varies from the charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor by an amount corresponding to the mask alignment allowance in the manufacturing process. Dimensions vary.

【0014】(2)前記EEPROMのメモリセルの情
報蓄積用電界効果トランジスタの電荷蓄積ゲート電極は
上層の制御ゲート電極のパターンニングの際に再度パタ
ーンニングされる。電荷蓄積ゲート電極の第1回目のパ
ターンニングに対して、前記制御ゲート電極と重ね切り
される電荷蓄積ゲート電極の第2回目のパターンニング
は、マスク合せ余裕寸法に相当する分、ばらつきを生じ
る。このため、情報蓄積用電界効果トランジスタのゲー
ト長寸法はばらつく。
(2) The charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor of the EEPROM memory cell is re-patterned when the upper control gate electrode is patterned. In contrast to the first patterning of the charge storage gate electrode, the second patterning of the charge storage gate electrode overlapped with the control gate electrode has a variation corresponding to the mask alignment allowance. For this reason, the gate length dimension of the information storage field effect transistor varies.

【0015】(3)前記問題点(1)に基づき、セル選
択用電界効果トランジスタのゲート長寸法がマスク合せ
余裕寸法に相当する分大きくなるので、又前記問題点
(2)に基づき、情報蓄積用電界効果トランジスタのゲ
ート長寸法がマスク合せ余裕寸法に相当する分大きくな
るので、メモリセルの占有面積が増大し、EEPROM
の集積度が低下する。
(3) Based on the problem (1), the gate length of the cell-selecting field-effect transistor is increased by an amount corresponding to the mask alignment allowance, and information is stored based on the problem (2). Since the gate length dimension of the field effect transistor for use is increased by an amount corresponding to the margin for mask alignment, the occupied area of the memory cell increases,
The degree of integration is reduced.

【0016】(4)前記情報蓄積用電界効果トランジス
タのゲート長寸法のばらつきは、電荷蓄積ゲート電極と
制御ゲート電極との間に寄生的に発生する容量等が複数
個のメモリセルの夫々で異なることを意味し、EEPR
OMの情報書込み特性、情報消去特性、情報読出し特性
の夫々に変化を生じる。このため、EEPROMは、特
性が不安定になるので、電気的信頼性が低下する。
(4) The variation in the gate length of the information storage field effect transistor is such that the capacitance or the like parasitically generated between the charge storage gate electrode and the control gate electrode differs in each of the plurality of memory cells. That means, EEPR
A change occurs in each of the information writing characteristic, the information erasing characteristic, and the information reading characteristic of the OM. For this reason, the characteristics of the EEPROM become unstable, and the electrical reliability is reduced.

【0017】本発明の目的は、以下のとおりである。The objects of the present invention are as follows.

【0018】(1)情報蓄積用電界効果トランジスタ、
セル選択用電界効果トランジスタの夫々の直列接続回路
をメモリセルとするEEPROMを備えた半導体集積回
路装置において、前記メモリセルのセル選択用電界効果
トランジスタのゲート長寸法のばらつきを低減する。
(1) an information storage field effect transistor,
In a semiconductor integrated circuit device provided with an EEPROM in which each series connection circuit of cell selection field effect transistors is a memory cell, variations in the gate length of the cell selection field effect transistor of the memory cell are reduced.

【0019】(2)前記目的(1)の半導体集積回路装
置において、前記メモリセルの情報蓄積用電界効果トラ
ンジスタのゲート長寸法のばらつきを低減する。
(2) In the semiconductor integrated circuit device of the above-mentioned object (1), variations in the gate length of the information storage field effect transistor of the memory cell are reduced.

【0020】(3)前記目的(1)、又は目的(1)及
び目的(2)を達成し、前記メモリセルの占有面積を縮
小し、EEPROMの集積度つまり半導体集積回路装置
の集積度を向上する。
(3) The object (1) or the objects (1) and (2) are achieved, the area occupied by the memory cells is reduced, and the integration degree of the EEPROM, that is, the integration degree of the semiconductor integrated circuit device is improved. I do.

【0021】(4)前記目的(1)の半導体集積回路装
置において、前記EEPROMの動作特性を安定化し、
電気的信頼性を向上する。
(4) In the semiconductor integrated circuit device of the above object (1), the operating characteristics of the EEPROM are stabilized,
Improve electrical reliability.

【0022】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, typical ones will be briefly described as follows.

【0024】(1)電荷蓄積ゲート電極及び制御ゲート
電極を有する情報蓄積用電界効果トランジスタ、前記電
荷蓄積ゲート電極のゲート長方向の端部に隣接し、かつ
前記制御ゲート電極と一体に構成される選択ゲート電極
を有するセル選択用電界効果トランジスタの夫々の直列
接続回路をメモリセルとする電気的消去型不揮発性記憶
回路を搭載したEEPROMにおいて、半導体基体の一
主面上に、第1ゲート絶縁膜を介在し、情報蓄積用電界
効果トランジスタの電荷蓄積ゲート電極を形成する工程
と、前記半導体基体の一主面部の電荷蓄積ゲート電極の
ゲート長方向の一端部に、情報蓄積用電界効果トランジ
スタのドレイン領域又はソース領域となる第1半導体領
域を形成する工程と、前記半導体基体の一主面部の電荷
蓄積ゲート電極のゲート長方向の他端部に、前記電荷蓄
積ゲート電極に対して自己整合で不純物導入マスクを形
成する工程と、この不純物導入マスクを使用し、前記半
導体基体の一主面部の電荷蓄積ゲート電極の他端部に、
セル選択用電界効果トランジスタのソース領域又はドレ
イン領域となる第2半導体領域を形成する工程と、前記
不純物導入マスクを除去し、この後、前記電荷蓄積ゲー
ト電極の上部に第2ゲート絶縁膜を形成するとともに、
前記半導体基体の一主面の前記不純物導入マスクが除去
された領域に第3ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記
第2ゲート絶縁膜上に情報蓄積用電界効果トランジスタ
の制御ゲート電極を形成するとともに、前記第3ゲート
絶縁膜上に前記制御ゲート電極と一体に構成されたセル
選択用電界効果トランジスタの選択ゲート電極を形
る工程とを備える。
(1) An information storage field effect transistor having a charge storage gate electrode and a control gate electrode, adjacent to an end of the charge storage gate electrode in the gate length direction, and integrally formed with the control gate electrode. In an EEPROM equipped with an electrically erasable nonvolatile memory circuit in which each series connection circuit of cell selection field effect transistors having a selection gate electrode is used as a memory cell, a first gate insulating film is formed on one main surface of a semiconductor substrate. Forming a charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor, and providing a drain of the information storage field effect transistor at one end of the charge storage gate electrode on one main surface of the semiconductor substrate in the gate length direction. Forming a first semiconductor region to be a region or a source region; and forming a first storage region on a main surface of the semiconductor substrate. Forming an impurity introduction mask at the other end in the gate length direction in a self-aligned manner with respect to the charge storage gate electrode; and using the impurity introduction mask, forming a charge accumulation gate electrode on one main surface of the semiconductor substrate. At the other end of
Forming a second semiconductor region to be a source region or a drain region of the cell selection field effect transistor, removing the impurity introduction mask, and thereafter forming a second gate insulating film on the charge storage gate electrode Along with
Forming a third gate insulating film in a region of the one main surface of the semiconductor substrate from which the impurity introduction mask has been removed; and forming a control gate electrode of an information storage field effect transistor on the second gate insulating film. together, and a third gate insulating film wherein Ru selection gate electrode shapes formed to <br/> the control gate electrode and the field-effect transistor cell selection is formed integrally on the process.

【0025】(2)前記手段(1)の情報蓄積用電界効
果トランジスタの制御ゲート電極は、ゲート長方向にお
いて、電荷蓄積ゲート電極のパターンニング工程に対し
て別の独立の工程でパターンニングされる。
(2) The control gate electrode of the information storage field effect transistor of the means (1) is patterned in a separate step from the patterning step of the charge storage gate electrode in the gate length direction. .

【0026】[0026]

【0027】(3)前記手段(1)又は手段(2)の方
法で形成されるメモリセルは、情報蓄積用電界効果トラ
ンジスタの制御ゲート電極がそのゲート長方向と延在方
向が一致するワード線と一体に構成されかつ電気的に接
続された、クロスポイントセル構造で構成される。
(3) The above-mentioned means (1) or means (2)
A memory cell formed by the method has a cross-point cell structure in which a control gate electrode of an information storage field-effect transistor is integrally formed with and electrically connected to a word line whose extending direction coincides with its gate length direction. It consists of.

【0028】[0028]

【作用】上述した手段(1)によれば、EEPROMの
メモリセルのセル選択用電界効果トランジスタのゲート
長寸法(チャネル長寸法)が、情報蓄積用電界効果トラ
ンジスタの電荷蓄積ゲート電極に対して自己整合で形成
された不純物導入マスクで規定されるので、製造プロセ
スで発生するマスク合せ余裕寸法に相当する、前記ゲー
ト長寸法のばらつきを低減できる。
According to the above-mentioned means (1), the gate length (channel length) of the cell selection field effect transistor of the memory cell of the EEPROM is self-aligned with respect to the charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor. Since it is defined by the impurity introduction mask formed by the alignment, it is possible to reduce the variation in the gate length dimension corresponding to the mask alignment margin dimension generated in the manufacturing process.

【0029】また、前記セル選択用電界効果トランジス
タのゲート長寸法のばらつきが低減できるので、製造プ
ロセスのマスク合せ余裕寸法に相当する分、前記ゲート
長寸法を縮小できる。
Also, since the variation in the gate length of the field effect transistor for cell selection can be reduced, the gate length can be reduced by an amount corresponding to the mask alignment allowance in the manufacturing process.

【0030】上述した手段(2)によれば、前記情報蓄
積用電界効果トランジスタの電荷蓄積ゲート電極のゲー
ト長寸法が、上層の制御ゲート電極のパターンニングの
際の製造工程におけるマスク合せ余裕寸法に相当するば
らつきの影響を受けないので、前記ゲート長寸法のばら
つきを低減できる。
According to the above means (2), the gate length dimension of the charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor is set to a mask alignment margin dimension in the manufacturing process at the time of patterning the upper control gate electrode. Since there is no influence from the corresponding variation, the variation in the gate length dimension can be reduced.

【0031】また、前記情報蓄積用電界効果トランジス
タの電荷蓄積ゲート電極のゲート長寸法のばらつきが低
減できるので、製造プロセスのマスク合せ余裕寸法に相
当する分、前記ゲート長寸法を縮小できる。
Further, since the variation in the gate length of the charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor can be reduced, the gate length can be reduced by an amount corresponding to the mask alignment margin in the manufacturing process.

【0032】上述した手段(1)又は手段(2)によれ
ば、前記セル選択用電界効果トランジスタのゲート長寸
法、又はセル選択用電界効果トランジスタのゲート長寸
法及び情報蓄積用電界効果トランジスタのゲート長寸法
を製造工程におけるマスク合せ余裕寸法に相当する分縮
小できるので、メモリセルの占有面積を縮小し、半導体
集積回路装置の集積度を向上できる。
According to the above means (1) or (2) , the gate length of the cell selection field effect transistor, or the gate length of the cell selection field effect transistor and the gate of the information storage field effect transistor are determined. Since the long dimension can be reduced by an amount corresponding to the mask alignment allowance in the manufacturing process, the occupied area of the memory cell can be reduced, and the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0033】上述した手段(1)又は手段(2)によれ
ば、前記クロスポイントセル構造のメモリセルは、情報
蓄積用電界効果トランジスタの電荷蓄積ゲート電極のゲ
ート長方向での上面及び側面のすべてが制御ゲート電極
で被覆され、電荷蓄積ゲート電極、制御ゲート電極の夫
々の重ね合せ量が製造プロセスにおけるマスク合せずれ
に関係なく常時一定になるので、情報書込み特性又は情
報消去特性のばらつきを低減できる。この結果、EEP
ROMの動作性能の信頼性を向上できる。
According to the above-described means (1) or (2) , the memory cell having the cross-point cell structure has all of the upper surface and side surfaces in the gate length direction of the charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor. Is covered with a control gate electrode, and the amount of superposition of the charge storage gate electrode and the control gate electrode is always constant irrespective of mask misalignment in the manufacturing process, so that variations in information writing characteristics or information erasing characteristics can be reduced. . As a result, EEP
The reliability of the operation performance of the ROM can be improved.

【0034】以下、本発明の構成について、NOR型
(横型構造)のEEPROMを備えた半導体集積回路装
置に本発明を適用した一実施例とともに説明する。
The configuration of the present invention will be described below together with an embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device having a NOR type (horizontal structure) EEPROM.

【0035】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
In all the drawings for describing the embodiments, parts having identical functions are given same symbols and their repeated explanation is omitted.

【0036】[0036]

【実施例】(実 施 例 1)本発明の実施例1である半
導体集積回路装置に搭載されたNOR型EEPROMの
構成を図2(等価回路図)で示す。
(Embodiment 1) FIG. 2 (equivalent circuit diagram) shows a configuration of a NOR type EEPROM mounted on a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 1 of the present invention.

【0037】図2に示すように、NOR型EEPROM
の 1[bit]の情報を記憶するメモリセルMは情報蓄積
用電界効果トランジスタとセル選択用電界効果トランジ
スタとの直列接続回路で構成される。後述する具体的な
断面構造において説明するが、メモリセルMは、情報蓄
積用電界効果トランジスタのソース領域及びセル選択用
電界効果トランジスタのドレイン領域が実質的に構成さ
れず、双方のチャネル形成領域が直結されるので、図2
に示すように、見かけ上、1個の電界効果トランジスタ
として表わせる。情報蓄積用電界効果トランジスタ、セ
ル選択用電界効果トランジスタの夫々はnチャネル導電
型で構成される。
As shown in FIG. 2, a NOR type EEPROM
The memory cell M which stores the information of 1 [bit] is composed of a series connection circuit of a field effect transistor for information storage and a field effect transistor for cell selection. As will be described in a specific cross-sectional structure described later, in the memory cell M, the source region of the information storage field effect transistor and the drain region of the cell selection field effect transistor are not substantially formed, and both channel formation regions are formed. As it is directly connected,
As shown in FIG. 7, it can be apparently represented as one field effect transistor. Each of the information storage field-effect transistor and the cell selection field-effect transistor is of an n-channel conductivity type.

【0038】前記メモリセルMは、それを構成するいず
れかの電界効果トランジスタのゲート幅方向(図2中、
縦方向)に複数個電気的に並列に接続され配列され、メ
モリセル列(コラム)を構成する。この配列数に限定さ
れないが、メモリセル列は16個の( 16[bit]の情
報の)メモリセルMが配列される。このメモリセル列
は、縦方向、横方向に夫々に複数個配列され、メモリセ
ルアレイ(メモリセルマット)を構成する。
The memory cell M has a gate width direction (in FIG. 2,
A plurality of cells are electrically connected in parallel (in the vertical direction) and arranged to form a memory cell column. Although not limited to this number, 16 memory cells M (of 16 [bit] information) are arranged in the memory cell column. A plurality of memory cell columns are arranged in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, to form a memory cell array (memory cell mat).

【0039】前記メモリセル列のメモリセルMの夫々は
配列方向(図2中、縦方向)に隣接する情報蓄積用電界
効果トランジスタのドレイン領域間が相互に電気的に接
続される。この相互に接続されたドレイン領域はメモリ
セル列内においてデータ線DL若しくはソース線SLを
構成する。また、メモリセル列のメモリセルMの夫々は
配列方向に隣接するセル選択用電界効果トランジスタの
ソース領域が相互に電気的に接続される。この相互に接
続されたソース領域はメモリセル列内においてソース線
SL若しくはデータ線DLを構成する。前記データ線D
L、ソース線SLのいずれも、メモリセル列のメモリセ
ルMの配列方向に沿って、相互に離隔された状態でほぼ
平行に延在する。
In each of the memory cells M in the memory cell column, the drain regions of the information storage field effect transistors adjacent in the arrangement direction (vertical direction in FIG. 2) are electrically connected to each other. The mutually connected drain regions form a data line DL or a source line SL in a memory cell column. In each of the memory cells M in the memory cell column, the source regions of the cell selection field effect transistors adjacent in the arrangement direction are electrically connected to each other. The source regions connected to each other constitute a source line SL or a data line DL in a memory cell column. The data line D
Both L and the source line SL extend substantially in parallel with each other along the arrangement direction of the memory cells M in the memory cell column.

【0040】メモリセル列のメモリセルMは情報蓄積用
電界効果トランジスタの制御ゲート電極とセル選択用電
界効果トランジスタの選択ゲート電極とが一体に構成さ
れ電気的に接続され、この制御ゲート電極及び選択ゲー
ト電極はワード線WLに接続される。ワード線WLは、
前記メモリセル列のメモリセルMの配列方向に対して交
差する方向(図2中、横方向)に延在し、前記配列方向
に複数本配置される。
In the memory cell M of the memory cell column, the control gate electrode of the information storage field effect transistor and the selection gate electrode of the cell selection field effect transistor are integrally formed and electrically connected. The gate electrode is connected to a word line WL. The word line WL is
The memory cells M of the memory cell column extend in a direction (lateral direction in FIG. 2) crossing the arrangement direction of the memory cells M, and a plurality of the memory cells are arranged in the arrangement direction.

【0041】前記データ線DLは、セレクト信号線L1
で制御されるセレクト用MISFETQS1を介在し、セ
ンスアンプ回路SAに接続される。ソース線SLは、セ
レクト信号線L2で制御されるセレクト用MISFET
S2を介在し、固定電源(接地電位、例えば0[V])
に接続される。いずれのセレクト用MISFETQS1
S2もnチャネル導電型で構成される。
The data line DL is connected to a select signal line L1.
In intervening select-purpose MISFET Q S1 to be controlled, it is connected to the sense amplifier circuit SA. The source line SL is a select MISFET controlled by the select signal line L2.
Fixed power supply (ground potential, for example, 0 [V]) with Q S2 interposed
Connected to. Which select MISFET Q S1 ,
Q S2 is also of the n-channel conductivity type.

【0042】この種のNOR型EEPROMのメモリセ
ルMは、一般に、スプリットゲート構造と称される。
The memory cell M of this type of NOR type EEPROM is generally called a split gate structure.

【0043】次に、前記NOR型EEPROMの具体的
な構造について、図1(要部平面図)及び図3(図1の
A−A切断線で切った断面図)を使用し、簡単に説明す
る。
Next, a specific structure of the NOR type EEPROM will be briefly described with reference to FIG. 1 (a plan view of a main part) and FIG. 3 (a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1). I do.

【0044】図1及び図3に示すように、NOR型EE
PROMを搭載した半導体集積回路装置は単結晶珪素か
らなるp- 型半導体基板1を主体に構成される。
As shown in FIGS. 1 and 3, a NOR type EE
A semiconductor integrated circuit device equipped with a PROM is mainly composed of a p- type semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon.

【0045】NOR型EEPROMのメモリセルMのう
ち、情報蓄積用電界効果トランジスタQmは、ゲート幅
が素子分離絶縁膜2及びp型チャネルストッパ領域3で
規定され、p- 型半導体基板1の主面に構成される。つ
まり、情報蓄積用電界効果トランジスタQmは、p- 型
半導体基板1で形成されるチャネル形成領域、ゲート絶
縁膜4、電荷蓄積ゲート電極5、ゲート絶縁膜6、制御
ゲート電極7、ドレイン領域に相当するn+ 型半導体領
域8を主体に構成される。
In the memory cell M of the NOR type EEPROM, the gate width of the information storage field effect transistor Qm is defined by the element isolation insulating film 2 and the p-type channel stopper region 3. It is composed of That is, the information storage field effect transistor Qm corresponds to a channel forming region formed by the p − type semiconductor substrate 1, the gate insulating film 4, the charge storage gate electrode 5, the gate insulating film 6, the control gate electrode 7, and the drain region. The semiconductor device is mainly composed of an n + type semiconductor region 8.

【0046】前記電荷蓄積ゲート電極5は、NOR型E
EPROMの製造プロセスにおいて、第1層目ゲート材
形成工程で形成され、例えば多結晶珪素膜で形成され
る。
The charge storage gate electrode 5 is a NOR type E
In the manufacturing process of the EPROM, it is formed in a first layer gate material forming step, and is formed of, for example, a polycrystalline silicon film.

【0047】制御ゲート電極7は、製造プロセスにおい
て、第2層目ゲート材形成工程で形成され、例えば多結
晶珪素膜で形成される。この制御ゲート電極7はそのゲ
ート長方向においてワード線(WL)7と一体に構成さ
れる(ドレイン領域側においては直接々続され、ソース
領域側においてはセル選択用電界効果トランジスタの選
択ゲート電極7を介在して接続される)。つまり、ワー
ド線7は制御ゲート電極7と同一工程で形成される。ク
ロスポイントセル構造はゲート長方向と同一方向にワー
ド線7が延在するので、電荷蓄積ゲート電極5は、その
上面が制御ゲート電極7で被覆され、ゲート長方向の側
面がワード線7(ソース領域側は選択ゲート電極7)で
被覆され、そのすべての表面上が被覆される。
The control gate electrode 7 is formed in a second-layer gate material forming step in the manufacturing process, and is formed of, for example, a polycrystalline silicon film. The control gate electrode 7 is integrally formed with the word line (WL) 7 in the gate length direction (directly connected to the drain region side, and connected to the selection gate electrode 7 of the cell selection field effect transistor at the source region side). Connected via). That is, the word line 7 is formed in the same step as the control gate electrode 7. Since the word line 7 extends in the same direction as the gate length direction in the cross point cell structure, the upper surface of the charge storage gate electrode 5 is covered with the control gate electrode 7, and the side surface in the gate length direction is the word line 7 (source). The region side is covered with a select gate electrode 7), and the entire surface is covered.

【0048】また、制御ゲート電極7、電荷蓄積ゲート
電極5の夫々はゲート幅方向が同一のエッチングマスク
(フォトリソグラフィ技術で形成されたフォトレジスト
マスク)を使用した異方性エッチングでパターンニング
され所謂重ね切りされる。
Each of the control gate electrode 7 and the charge storage gate electrode 5 is patterned by anisotropic etching using an etching mask (a photoresist mask formed by photolithography) having the same gate width direction. It is cut into layers.

【0049】なお、制御ゲート電極7、ワード線7等す
なわち第2層目ゲート材は、EEPROMの情報読出し
動作速度を速くしたい場合には、高融点金属膜若しくは
高融点金属珪化膜の単層、又は多結晶珪素膜上に高融点
金属膜若しくは高融点金属珪化膜を積層した複合膜を使
用してもよい。
The control gate electrode 7, the word line 7, and the like, that is, the second-layer gate material may be formed of a single layer of a high melting point metal film or a high melting point metal silicide film in order to increase the information reading operation speed of the EEPROM. Alternatively, a composite film in which a high melting point metal film or a high melting point metal silicide film is stacked on a polycrystalline silicon film may be used.

【0050】前記ドレイン領域に相当するn+ 型半導体
領域8は、電荷蓄積ゲート電極5のゲート長方向のドレ
イン領域側の側部において、p- 型半導体基板1の主面
部に構成され、前記電荷蓄積ゲート電極5に対して自己
整合で形成される。具体的には、n+ 型半導体領域8
は、電荷蓄積ゲート電極5を不純物導入マスクの主体と
して使用し、n型不純物をイオン打込み装置で導入する
ことで形成される。メモリセルMは、前述のように1ト
ランジスタとして見た場合には、n+ 型半導体領域8の
n型不純物は電荷蓄積ゲート電極5の端面からチャネル
形成領域側に若干拡散されるので、n+ 型半導体領域
8、電荷蓄積ゲート電極5の夫々の一部は重合し、非オ
フセット構造で構成される。
The n + type semiconductor region 8 corresponding to the drain region is formed on the main surface portion of the p − type semiconductor substrate 1 on the side of the charge storage gate electrode 5 on the drain region side in the gate length direction. It is formed in self-alignment with the storage gate electrode 5. Specifically, n + type semiconductor region 8
Is formed by using the charge storage gate electrode 5 as a main body of an impurity introduction mask and introducing an n-type impurity by an ion implantation apparatus. When the memory cell M is viewed as one transistor as described above, the n-type impurity in the n + -type semiconductor region 8 is slightly diffused from the end face of the charge storage gate electrode 5 to the channel forming region side. A part of each of the type semiconductor region 8 and the charge storage gate electrode 5 is superimposed and has a non-offset structure.

【0051】メモリセル列において、各々のメモリセル
Mの情報蓄積用電界効果トランジスタQmのドレイン領
域に相当するn+ 型半導体領域8は、ゲート幅方向にお
いて相互に一体に構成され電気的に接続され、データ線
又はソース線を構成する。
In the memory cell column, n + -type semiconductor regions 8 corresponding to the drain regions of information storage field effect transistors Qm of each memory cell M are integrally formed and electrically connected to each other in the gate width direction. , Data lines or source lines.

【0052】前記メモリセル列の配列初段、配列終段の
夫々のメモリセルMの情報蓄積用電界効果トランジスタ
Qmのドレイン領域に相当するn+ 型半導体領域8は層
間絶縁膜10に形成された接続孔11を通してデータ線
(DL)又はソース線(SL)12に接続される。デー
タ線12はメモリセル列内にn+型半導体領域8で形成
されるデータ線の抵抗値の低減を主目的として構成され
る。データ線又はソース線12は、製造プロセスにおけ
る第1層目配線材形成工程において形成され、例えばア
ルミニウム膜、アルミニウム合金膜のいずれかで形成さ
れる。アルミニウム合金膜はマイグレーション耐性を向
上するCu、アロイスパイク耐性を向上するSiの少な
くともいずれかが添加されたアルミニウム膜である。
The n + type semiconductor region 8 corresponding to the drain region of the information storage field effect transistor Qm of each of the memory cells M at the first stage and the last stage of the memory cell column is connected to the connection formed on the interlayer insulating film 10. The hole 11 is connected to a data line (DL) or a source line (SL) 12. The data line 12 is mainly configured to reduce the resistance of the data line formed by the n + -type semiconductor region 8 in the memory cell column. The data line or the source line 12 is formed in a first-layer wiring material forming step in the manufacturing process, and is formed of, for example, any of an aluminum film and an aluminum alloy film. The aluminum alloy film is an aluminum film to which at least one of Cu for improving migration resistance and Si for improving alloy spike resistance is added.

【0053】前記メモリセルMのうち、セル選択用電界
効果トランジスタQsは、ゲート幅が素子分離絶縁膜2
及びp型チャネルストッパ領域3で規定され、p- 型半
導体基板1の主面に構成される。つまり、セル選択用電
界効果トランジスタQsは、p- 型半導体基板1で形成
されるチャネル形成領域、ゲート絶縁膜6、選択ゲート
電極7、ソース領域に相当するn+ 型半導体領域9を主
体に構成される。
Of the memory cells M, the cell-selecting field-effect transistor Qs has a gate width of the element isolation insulating film 2.
And is defined by the p-type channel stopper region 3 and is formed on the main surface of the p − type semiconductor substrate 1. That is, the cell-selecting field-effect transistor Qs mainly includes a channel-forming region formed on the p − -type semiconductor substrate 1, a gate insulating film 6, a selection gate electrode 7, and an n + -type semiconductor region 9 corresponding to a source region. Is done.

【0054】前記選択ゲート電極7は、ゲート長方向に
おいて、前記情報蓄積用電界効果トランジスタQmの制
御ゲート電極7と一体に構成され電気的に接続される。
The select gate electrode 7 is formed integrally with and electrically connected to the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm in the gate length direction.

【0055】前記ソース領域に相当するn+ 型半導体領
域9は、電荷蓄積ゲート電極5のゲート長方向のソース
領域側の側部から一定の間隔で離隔した位置において、
p-型半導体基板1の主面部に構成され、前記電荷蓄積
ゲート電極5に対して自己整合で形成される。形成方法
については後述するが、n+型半導体領域9は、電荷蓄
積ゲート電極5の側部にそれに対して自己整合で形成さ
れる不純物導入マスク(16)を使用し、n型不純物を
イオン打込み装置で導入することで形成される。メモリ
セルMは、前述のように1トランジスタとして見た場合
には、n+ 型半導体領域9、電荷蓄積ゲート電極5の夫
々は一定間隔で離隔されるので、n+ 型半導体領域8、
電荷蓄積ゲート電極5の夫々の一部は重合しないオフセ
ット構造で構成される。
The n + type semiconductor region 9 corresponding to the source region is located at a predetermined distance from the side of the charge storage gate electrode 5 on the side of the source region in the gate length direction.
The charge storage gate electrode 5 is formed on the main surface of the p − type semiconductor substrate 1 in a self-aligned manner. Although the formation method will be described later, the n + -type semiconductor region 9 is ion-implanted with an n-type impurity by using an impurity introduction mask (16) formed on the side of the charge storage gate electrode 5 in a self-aligned manner. It is formed by introduction with an apparatus. When the memory cell M is viewed as a single transistor as described above, the n + -type semiconductor region 9 and the charge storage gate electrode 5 are each separated at a fixed interval.
Each of the charge storage gate electrodes 5 has an offset structure that does not overlap.

【0056】メモリセル列において、各々のメモリセル
Mのセル選択用電界効果トランジスタQsのソース領域
に相当するn+ 型半導体領域9は、ゲート幅方向におい
て相互に一体に構成され電気的に接続され、ソース線又
はデータ線を構成する。
In the memory cell column, n + -type semiconductor regions 9 corresponding to the source regions of cell selection field-effect transistors Qs of each memory cell M are integrally formed and electrically connected in the gate width direction. , Source lines or data lines.

【0057】前記メモリセル列の配列初段、配列終段の
夫々のメモリセルMのセル選択用電界効果トランジスタ
Qsのソース領域に相当するn+ 型半導体領域9は層間
絶縁膜10に形成された接続孔11を通してソース線又
はデータ線12に接続される。ソース線12はメモリセ
ル列内にn+ 型半導体領域9で形成されるソース線の抵
抗値の低減を主目的として構成される。
The n + -type semiconductor region 9 corresponding to the source region of the cell-selecting field effect transistor Qs of each of the memory cells M at the first stage and the last stage of the memory cell column is connected to the connection formed on the interlayer insulating film 10. The hole 11 is connected to a source line or a data line 12. The source line 12 is formed mainly for the purpose of reducing the resistance value of the source line formed by the n + type semiconductor region 9 in the memory cell column.

【0058】次に、前述のNOR型EEPROMの情報
書込み動作、情報消去動作、情報読出し動作の夫々につ
いて簡単に説明する。
Next, each of the information writing operation, the information erasing operation and the information reading operation of the NOR type EEPROM will be briefly described.

【0059】〔情報書込み動作〕情報書込み動作につい
て、図4(等価回路図)及び図5(モデル化した断面
図)を使用し、説明する。
[Information Writing Operation] The information writing operation will be described with reference to FIG. 4 (equivalent circuit diagram) and FIG. 5 (modeled sectional view).

【0060】メモリセルMの情報書込みは、ソース領域
(又はドレイン領域)側からのチャネルホットエレクト
ロン注入により、情報蓄積用電界効果トランジスタQm
の電荷蓄積ゲート電極5に電子を注入することで行われ
る。
The writing of information in the memory cell M is performed by injecting channel hot electrons from the source region (or drain region) side so that the information storage field-effect transistor Qm
This is performed by injecting electrons into the charge storage gate electrode 5 of FIG.

【0061】つまり、メモリセルMの情報蓄積用電界効
果トランジスタQmの制御ゲート電極7に高電圧VCG
えば10〜15[V]、ドレイン領域に相当するn+ 型
半導体領域8に高電圧Vd 例えば5〜10[V]、セル
選択用電界効果トランジスタQsのソース領域に相当す
るn+ 型半導体領域9に接地電圧Vs 例えば0[V]の
夫々を印加する。また、p- 型半導体基板1は接地電圧
sub 例えば0[V]が印加される。セル選択用電界効
果トランジスタQsの選択ゲート電極7は情報蓄積用電
界効果トランジスタQmの制御ゲート電極7と一体に構
成されるので、制御ゲート電極7に高電圧VCGが印加さ
れると選択ゲート電極7にも高電圧VCGが印加され、セ
ル選択用電界効果トランジスタQsが導通する。この場
合、情報蓄積用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲ
ート電極5とセル選択用電界効果トランジスタQsの選
択ゲート電極7との間のp- 型半導体基板1表面の横方
向電界強度が増加し、ホットエレクトロンが発生し、こ
れが縦方向電界により電荷蓄積ゲート電極5に注入され
る。
That is, the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm of the memory cell M has a high voltage VCG, for example, 10 to 15 [V], and the n + type semiconductor region 8 corresponding to the drain region has a high voltage Vd. for example 5 to 10 [V], is applied to each of the ground voltage V s for example 0 [V] to the n + -type semiconductor region 9 which corresponds to the source region of the cell selection field effect transistor Qs. A ground voltage V sub, for example, 0 [V] is applied to the p − type semiconductor substrate 1. Since the selection gate electrode 7 of the cell selection field effect transistor Qs is integrally formed with the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm, when the high voltage V CG is applied to the control gate electrode 7, the selection gate electrode 7 is selected. 7, the high voltage V CG is also applied, and the cell selection field effect transistor Qs is turned on. In this case, the lateral electric field intensity on the surface of the p @-type semiconductor substrate 1 between the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm and the selection gate electrode 7 of the cell selection field effect transistor Qs increases, and the hot field increases. Electrons are generated and injected into the charge storage gate electrode 5 by a vertical electric field.

【0062】前記情報蓄積用電界効果トランジスタQm
は、電荷蓄積ゲート電極5に電子が注入されると、しき
い値電圧が高くなる。この情報蓄積用電界効果トランジ
スタQmのしきい値電圧が高くなったメモリセルMは情
報1とした場合、情報書込みを行わないメモリセルMは
情報0になる。
The information storage field effect transistor Qm
When the electrons are injected into the charge storage gate electrode 5, the threshold voltage increases. When the memory cell M in which the threshold voltage of the information storage field-effect transistor Qm has become high is information 1, the memory cell M in which information is not written becomes information 0.

【0063】メモリセルMは、ソース領域側から情報書
込みを行う場合、ドレイン領域側つまり情報蓄積用電界
効果トランジスタQmのn+ 型半導体領域8の不純物濃
度プロファイルを緩和し、ドレイン領域側での横方向電
界を小さくする。
In the memory cell M, when information is written from the source region side, the impurity concentration profile of the drain region side, that is, the n + type semiconductor region 8 of the field effect transistor Qm for information storage is relaxed, and the lateral region on the drain region side is relaxed. Reduce the directional electric field.

【0064】また、メモリセルMは、ドレイン領域側で
情報書込みを行う場合、ドレイン領域側の不純物濃度プ
ロファイルを急峻にし、横方向電界を大きくする。
Further, in the memory cell M, when information is written on the drain region side, the impurity concentration profile on the drain region side is sharpened, and the lateral electric field is increased.

【0065】図4は多数ビットに同時に情報を書込む場
合の方法について示す。
FIG. 4 shows a method for writing information in a large number of bits simultaneously.

【0066】情報書込みは偶数コラム(メモリセル列)
−奇数コラム順、若しくは奇数コラム−偶数コラム順に
行う。例えば、偶数コラム(i)の上から2番目に配列
されたメモリセルMaに情報を書込み、次段の偶数コラ
ム(i+2)のメモリセルMbに情報を書込まない場合
は、以下のとおり行う。
Information is written in even columns (memory cell columns).
-Odd column order or Odd column-Even column order. For example, when writing information to the memory cell Ma arranged second from the top of the even column (i) and not writing information to the memory cell Mb of the next even column (i + 2), the following is performed.

【0067】各々のコラムの上から2段目のワード線W
Lに高電圧VCGを印加し(ハイレベルHにし)、他のワ
ード線WLに接地電圧を印加する。一方、偶数コラム
(i)のデータ線DLに高電圧Vd を印加し、次段の偶
数コラム(i+2)のデータ線DL、それ以外のデータ
線DL、ソース線SLの夫々に接地電位を印加する。こ
のような条件下においては、メモリセルMaは情報が書
込まれ、メモリセルMbは情報が書込まれない。また、
メモリセルMa’のソース領域側は高電圧Vd が印加さ
れるが、ソース領域の不純物濃度プロファイルを緩和し
てあれば、情報の誤書込みが行われない。
The second word line W from the top of each column
A high voltage V CG is applied to L (high level H), and a ground voltage is applied to other word lines WL. On the other hand, the high voltage Vd is applied to the data line DL of the even column (i), and the ground potential is applied to each of the data line DL of the next even column (i + 2), the other data lines DL, and the source line SL. I do. Under such conditions, information is written to memory cell Ma, and no information is written to memory cell Mb. Also,
The high voltage Vd is applied to the source region side of the memory cell Ma ′, but erroneous writing of information is not performed if the impurity concentration profile of the source region is relaxed.

【0068】〔情報消去動作〕情報消去動作について、
図6(等価回路図)及び図7(モデル化した断面図)を
使用し、説明する。
[Information Erasing Operation] Regarding the information erasing operation,
This will be described with reference to FIG. 6 (equivalent circuit diagram) and FIG. 7 (modeled cross-sectional view).

【0069】メモリセルMの情報消去は、ドレイン領域
側からのFNトンネル電流により、情報蓄積用電界効果
トランジスタQmの電荷蓄積ゲート電極5から電子を引
き抜くことで行われる。
Information is erased from the memory cell M by extracting electrons from the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm by the FN tunnel current from the drain region side.

【0070】つまり、メモリセルMの情報蓄積用電界効
果トランジスタQmの制御ゲート電極7に接地電圧
CG、p- 型半導体基板1に接地電圧Vsub 、ドレイン
領域に相当するn+ 型半導体領域8に高電圧Vd 例えば
10〜15[V]の夫々を印加する。セル選択用電界効
果トランジスタQsのソース領域に相当するn+ 型半導
体領域9は前記高電圧Vd と等しい高電圧Vs が印加さ
れるが、選択ゲート電極7は接地電圧が印加され、セル
選択用電界効果トランジスタQsが非導通状態にあるの
で、ソース領域側の消去は起らない。
That is, the ground voltage V CG is applied to the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm of the memory cell M, the ground voltage V sub is applied to the p − type semiconductor substrate 1, and the n + type semiconductor region 8 corresponding to the drain region is provided. To each of high voltage Vd, for example, 10 to 15 [V]. While the n + -type semiconductor region 9 which corresponds to the source region of the cell selection field effect transistor Qs high voltage V s equal to the high voltage V d is applied to the select gate electrode 7 is the ground voltage is applied to the cell selection Since the field effect transistor Qs is in a non-conducting state, erasing on the source region side does not occur.

【0071】図6は多数ビットの情報を同時に消去する
場合を示し、すべてのワード線WLは接地電圧VCGが印
加され、すべてのデータ線DLは高電圧Vd が印加され
る。
FIG. 6 shows a case where a large number of bits of information are erased at the same time. The ground voltage VCG is applied to all word lines WL, and the high voltage Vd is applied to all data lines DL.

【0072】また、メモリセルMの情報蓄積用電界効果
トランジスタQmの制御ゲート電極7に負の高電圧VCG
例えば−5〜−10[V]、p- 型半導体基板1に接地
電圧Vsub 、ドレイン領域に相当するn+ 型半導体領域
8に電圧Vd 例えば3〜6[V]の電圧を印加してもよ
い。
The negative high voltage V CG is applied to the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm of the memory cell M.
For example -5 to-10 [V], p-type semiconductor substrate 1 to the ground voltage V sub, by applying a voltage of the voltage V d for example 3-6 to n + -type semiconductor region 8 corresponding [V] to the drain region Is also good.

【0073】図8、図9(モデル化した要部断面図)の
夫々に、情報消去方法の他の実施例を示す。
8 and 9 (modeled cross-sectional views of main parts) show another embodiment of the information erasing method.

【0074】図8に示すメモリセルMは、情報蓄積用電
界効果トランジスタQmの制御ゲート電極7に負の高電
圧VCGを印加し、FNトンネル電流により、電荷蓄積ゲ
ート電極5のほぼ全面からp- 型半導体基板1に電子を
放出することで、情報の消去が行われる。
In the memory cell M shown in FIG. 8, a negative high voltage VCG is applied to the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm, and pN is applied to the charge storage gate electrode 5 from almost the entire surface by the FN tunnel current. The information is erased by emitting electrons to the type semiconductor substrate 1.

【0075】図9に示すメモリセルMは、n- 型半導体
基板1の主面部に設けられたp型ウエル領域1Wの主面
に構成され、このp型ウエル領域1Wに高電圧Vwell
印加し、FNトンネル電流により、電荷蓄積ゲート電極
5のほぼ全面からp型ウエル領域1Wに電子を放出する
ことで、情報の消去が行われる。
Memory cell M shown in FIG. 9 is formed on the main surface of p-type well region 1W provided on the main surface of n- type semiconductor substrate 1, and a high voltage V well is applied to p-type well region 1W. Then, by erasing electrons from almost the entire surface of the charge storage gate electrode 5 to the p-type well region 1W by the FN tunnel current, information is erased.

【0076】〔情報読出し動作〕情報読出し動作につい
て、図10(等価回路図)及び図11(モデル化した断
面図)を使用し、説明する。
[Information Read Operation] The information read operation will be described with reference to FIG. 10 (equivalent circuit diagram) and FIG. 11 (modeled sectional view).

【0077】メモリセルMの情報読出しは、選択された
メモリセルMの情報蓄積用電界効果トランジスタQmの
制御ゲート電極7、セル選択用電界効果トランジスタQ
sの選択ゲート電極7の夫々に読出し電圧VCG例えば5
[V]を印加する。また、情報蓄積用電界効果トランジ
スタQmのドレイン領域に相当するn+ 型半導体領域8
にソフトライト防止のために低電圧Vd 例えば1
[V]、セル選択用電界効果トランジスタQsのソース
領域に相当するn+ 型半導体領域9に接地電圧Vs の夫
々が印加される。選択されたメモリセルMは、情報蓄積
用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲート電極5に
電子が注入されていれば非導通状態になり、電子の注入
がなければ導通状態になる。
The information is read from the memory cell M by controlling the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm of the selected memory cell M and the cell selection field effect transistor Qm.
The read voltage V CG, for example, 5
[V] is applied. Further, an n + type semiconductor region 8 corresponding to the drain region of the information storage field effect transistor Qm.
Low voltage Vd, for example, 1
[V], each of the ground voltage V s is applied to the n + -type semiconductor region 9 which corresponds to the source region of the cell selection field effect transistor Qs. The selected memory cell M is turned off when electrons are injected into the charge storage gate electrode 5 of the information storage field-effect transistor Qm, and turned on when electrons are not injected.

【0078】図10に多数ビットの情報の読出しを同時
に行う場合の方法について示す。
FIG. 10 shows a method for simultaneously reading many bits of information.

【0079】情報読出しは偶数コラム−奇数コラム順、
若しくは奇数コラム−偶数コラム順に行う。偶数コラム
の選択はセレクト用MISFETQS1で行い、奇数コラ
ムの選択はセレクト用MISFETQS2で行う。例え
ば、偶数コラムの上から2番目に配列されたメモリセル
Mの情報読出しを行う場合、セレクト信号線L1に選択
信号(例えば5[V])、セレクト信号線L2に非選択
信号(例えば0[V])、偶数コラムのデータ線DLに
読出し電圧VCG、選択ワード線WLに選択信号(例えば
5[V]、非選択ワード線に接地電圧の夫々を印加す
る。メモリセルMは、データ線DLに印加された読出し
電圧VCGの変化量をセンスアンプ回路で検出し増幅する
ことにより、書込まれた情報が読出される。
Information is read out in the order of even columns-odd columns.
Alternatively, the processing is performed in the order of odd-numbered columns-even-numbered columns. Selection of an even column is carried out in the select-purpose MISFET Q S1, selection of the odd columns is carried out in the select-purpose MISFET Q S2. For example, when reading information from the memory cells M arranged second from the top in an even-numbered column, a selection signal (for example, 5 [V]) is applied to the select signal line L1 and a non-selection signal (for example, 0 [V] is applied to the select signal line L2). V], a read voltage V CG is applied to the data lines DL of the even columns, a selection signal (for example, 5 V) to the selected word line WL, and a ground voltage to the unselected word lines. by detecting and amplifying the amount of change in the applied read voltage V CG in DL by the sense amplifier circuit, information written it is read.

【0080】次に、NOR型EEPROMの形成方法に
ついて、図12乃至図18(各製造工程毎に示す要部断
面図)を使用し、簡単に説明する。
Next, a method for forming a NOR type EEPROM will be briefly described with reference to FIGS. 12 to 18 (cross-sectional views showing main parts in respective manufacturing steps).

【0081】まず、単結晶珪素からなるp- 型半導体基
板1を用意する。
First, a p − type semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon is prepared.

【0082】次に、前記p- 型半導体基板1の非活性領
域となる主面に素子分離絶縁膜2、p型チャネルストッ
パ領域3の夫々を形成する。
Next, an element isolation insulating film 2 and a p-type channel stopper region 3 are respectively formed on the main surface of the p- type semiconductor substrate 1 which will be an inactive region.

【0083】次に、前記p- 型半導体基板1の活性領域
となる主面にゲート絶縁膜4を形成し、この後、図12
に示すように、ゲート絶縁膜4上に情報蓄積用電界効果
トランジスタQmのゲート長方向の一部がパターンニン
グされた電荷蓄積ゲート電極5を形成する。電荷蓄積ゲ
ート電極5は前述のようにCVD法で堆積された多結晶
珪素膜にRIE等の異方性エッチングを施して形成され
る。
Next, a gate insulating film 4 is formed on the main surface of the p @-type semiconductor substrate 1 which will be an active region.
As shown in FIG. 5, a charge storage gate electrode 5 is formed on the gate insulating film 4 in which a part of the information storage field effect transistor Qm in the gate length direction is patterned. The charge storage gate electrode 5 is formed by performing anisotropic etching such as RIE on the polycrystalline silicon film deposited by the CVD method as described above.

【0084】次に、熱酸化処理を施し、p- 型半導体基
板1の活性領域となる主面の露出する領域に薄い酸化珪
素膜を形成し、この後、図13に示すように、情報蓄積
用電界効果トランジスタQmのドレイン領域に相当する
n+ 型半導体領域8を形成する。n+ 型半導体領域8
は、電荷蓄積ゲート電極5を不純物導入マスクとして使
用し、しかもソース領域側(セル選択用電界効果トラン
ジスタQsの形成領域)に形成された不純物導入マスク
15を使用し、n型不純物(As又はP)8nをイオン
打込み装置で導入することで形成される。このn+ 型半
導体領域8は電荷蓄積ゲート電極5に対して自己整合で
形成される。
Next, a thermal oxidation treatment is performed to form a thin silicon oxide film on the exposed region of the main surface which will be the active region of the p − type semiconductor substrate 1, and thereafter, as shown in FIG. An n @ + -type semiconductor region 8 corresponding to the drain region of the field effect transistor Qm is formed. n + type semiconductor region 8
Uses the charge storage gate electrode 5 as an impurity introduction mask, and uses the impurity introduction mask 15 formed on the source region side (the region where the cell selection field-effect transistor Qs is formed) to form an n-type impurity (As or P). ) Formed by introducing 8n with an ion implantation device. This n + type semiconductor region 8 is formed in self-alignment with the charge storage gate electrode 5.

【0085】次に、図14に示すように、前記情報蓄積
用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲート電極5の
少なくともソース領域側の側部に不純物導入マスク16
を形成する。この不純物導入マスク16は、例えば、電
荷蓄積ゲート電極5の上層にCVD法で酸化珪素膜を堆
積し、この堆積した膜厚に相当する分、酸化珪素膜の全
面にRIE等の異方性エッチングを施し、電荷蓄積ゲー
ト電極5の側面のみに形成する。不純物導入マスク16
は所謂サイドウォールスペーサに相当する。不純物導入
マスク16は、電荷蓄積ゲート電極5に対して自己整合
で形成され、製造プロセスのマスク合せずれ量に比べて
エッチング量のばらつきは小さいので、膜厚を高い精度
で制御できる。この不純物導入マスク16の膜厚はセル
選択用電界効果トランジスタQsのゲート長寸法に相当
する。なお、不純物導入マスク16は、酸化珪素膜に変
えて窒化珪素膜でもよく、電荷蓄積ゲート電極5やp-
型半導体基板1に対してある程度のエッチング選択比を
備える材料であればよい。
Next, as shown in FIG. 14, an impurity introduction mask 16 is formed at least on the side of the source region side of the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm.
To form The impurity introduction mask 16 is formed, for example, by depositing a silicon oxide film on the upper layer of the charge storage gate electrode 5 by a CVD method, and by anisotropic etching such as RIE on the entire surface of the silicon oxide film by an amount corresponding to the deposited film thickness. To form only on the side surface of the charge storage gate electrode 5. Impurity introduction mask 16
Corresponds to a so-called sidewall spacer. The impurity introduction mask 16 is formed in a self-aligned manner with respect to the charge storage gate electrode 5, and the variation in the etching amount is smaller than the mask misalignment amount in the manufacturing process, so that the film thickness can be controlled with high accuracy. The thickness of the impurity introduction mask 16 corresponds to the gate length of the cell selection field effect transistor Qs. It should be noted that the impurity introduction mask 16 may be a silicon nitride film instead of the silicon oxide film.
Any material can be used as long as it has a certain etching selectivity with respect to the mold semiconductor substrate 1.

【0086】次に、熱酸化処理を施し、図15に示すよ
うに、p- 型半導体基板1の活性領域となる主面の露出
する領域に薄い酸化珪素膜を形成し、この後、図16に
示すように、セル選択用電界効果トランジスタQsのソ
ース領域に相当するn+ 型半導体領域9を形成する。n
+ 型半導体領域9は、不純物導入マスク16を主体に使
用し、n型不純物(As又はP)をイオン打込み装置で
導入することで形成される。つまり、n+ 型半導体領域
9は不純物導入マスク16に対して自己整合で形成され
るので、結果的にn+ 型半導体領域9は電荷蓄積ゲート
電極5に対して自己整合で形成される。不純物導入マス
ク16を介在して離隔されるn+ 型半導体領域9と電荷
蓄積ゲート電極5との間はセル選択用電界効果トランジ
スタQsのゲート長寸法に相当する。
Next, a thermal oxidation treatment is performed to form a thin silicon oxide film on the exposed region of the main surface of the p − type semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 15, and thereafter, as shown in FIG. As shown in FIG. 7, an n @ + -type semiconductor region 9 corresponding to the source region of the cell selection field effect transistor Qs is formed. n
The + type semiconductor region 9 is formed by mainly using the impurity introduction mask 16 and introducing an n type impurity (As or P) by an ion implantation device. That is, the n + -type semiconductor region 9 is formed in self-alignment with the impurity introduction mask 16, so that the n + -type semiconductor region 9 is formed in self-alignment with the charge storage gate electrode 5. The distance between the n + -type semiconductor region 9 and the charge storage gate electrode 5 which are separated via the impurity introduction mask 16 corresponds to the gate length of the cell selection field effect transistor Qs.

【0087】次に、図17に示すように、前記不純物導
入マスク16を除去する。
Next, as shown in FIG. 17, the impurity introduction mask 16 is removed.

【0088】次に、前記電荷蓄積ゲート電極5の表面上
にゲート絶縁膜6を形成するとともに、不純物導入マス
ク16が除去された領域つまりセル選択用電界効果トラ
ンジスタQsの形成領域にゲート絶縁膜6を形成する。
Next, a gate insulating film 6 is formed on the surface of the charge storage gate electrode 5, and the gate insulating film 6 is formed in a region where the impurity introduction mask 16 is removed, that is, in a region where the cell selection field effect transistor Qs is formed. To form

【0089】次に、図18に示すように、情報蓄積用電
界効果トランジスタQmの領域においてゲート絶縁膜6
上に制御ゲート電極7、セル選択用電界効果トランジス
タQsの領域においてゲート絶縁膜6上に選択ゲート電
極7の夫々を形成する。また、これらの制御ゲート電極
7、選択ゲート電極7の夫々を形成する工程と同一工程
でワード線7が形成される。制御ゲート電極7、選択ゲ
ート電極7の夫々は、前述のように、例えばCVD法で
堆積した多結晶珪素膜に異方性エッチングを施して形成
される。制御ゲート電極7をパターンニングする際は、
制御ゲート電極7のゲート幅寸法と一致させて電荷蓄積
ゲート電極5の他の一部がパターンニングされる。つま
り、制御ゲート電極7、電荷蓄積ゲート電極7の夫々は
重ね切りされる。この工程が終了した時点において、セ
ル選択用電界効果トランジスタQs、セル選択用電界効
果トランジスタQsの夫々が完成し、結果的にメモリセ
ルMが完成する。
Next, as shown in FIG. 18, the gate insulating film 6 is formed in the region of the information storage field effect transistor Qm.
The control gate electrode 7 is formed thereon, and the select gate electrode 7 is formed on the gate insulating film 6 in the region of the cell selection field effect transistor Qs. Further, the word line 7 is formed in the same step as the step of forming each of the control gate electrode 7 and the selection gate electrode 7. As described above, each of the control gate electrode 7 and the select gate electrode 7 is formed by performing anisotropic etching on a polycrystalline silicon film deposited by, for example, a CVD method. When patterning the control gate electrode 7,
Another part of the charge storage gate electrode 5 is patterned so as to match the gate width of the control gate electrode 7. That is, each of the control gate electrode 7 and the charge storage gate electrode 7 is cut and overlapped. When this step is completed, each of the cell selection field effect transistor Qs and the cell selection field effect transistor Qs is completed, and as a result, the memory cell M is completed.

【0090】次に、層間絶縁膜10、接続孔11の夫々
を形成し、この後、前述の図1及び図3に示すように、
データ線12、ソース線12の夫々を形成する。
Next, each of the interlayer insulating film 10 and the connection hole 11 is formed, and thereafter, as shown in FIGS.
Each of the data line 12 and the source line 12 is formed.

【0091】これら一連の製造工程を施すことにより、
本実施例1のNOR型EEPROMは完成する。
By performing these series of manufacturing steps,
The NOR EEPROM of the first embodiment is completed.

【0092】このように、本実施例1のNOR型EEP
ROMによれば、以下の作用効果が得られる。
As described above, the NOR type EEP of the first embodiment is
According to the ROM, the following effects can be obtained.

【0093】(1)電荷蓄積ゲート電極5及び制御ゲー
ト電極6を有する情報蓄積用電界効果トランジスタQ
m、前記電荷蓄積ゲート電極5のゲート長方向の端部に
隣接し、かつ前記制御ゲート電極7と一体に構成される
選択ゲート電極7を有するセル選択用電界効果トランジ
スタQsの夫々の直列接続回路をメモリセルMとするE
EPROMを搭載した半導体集積回路装置において、p
- 型半導体基板1の一主面上に、ゲート絶縁膜4を介在
し、情報蓄積用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲ
ート電極5を形成する工程と、前記p- 型半導体基板1
の一主面部の電荷蓄積ゲート電極5のゲート長方向の一
端部に、情報蓄積用電界効果トランジスタQmのドレイ
ン領域となるn+ 型半導体領域8を形成する工程と、前
記p- 型半導体基板1の一主面部の電荷蓄積ゲート電極
5のゲート長方向の他端部に、前記電荷蓄積ゲート電極
5に対して自己整合で不純物導入マスク16を形成する
工程と、この不純物導入マスク16を使用し、前記p-
型半導体基板1の一主面部の電荷蓄積ゲート電極5の他
端部に、セル選択用電界効果トランジスタQsのソース
領域となるn+ 半導体領域9を形成する工程と、前記不
純物導入マスク16を除去し、この後、前記電荷蓄積ゲ
ート電極5の上部にゲート絶縁膜6を形成するととも
に、前記p- 型半導体基板1の一主面の前記不純物導入
マスク16が除去された領域にゲート絶縁膜6を形成す
る工程と、前記一方のゲート絶縁膜6上に情報蓄積用電
界効果トランジスタQmの制御ゲート電極7を形成する
とともに、前記他方のゲート絶縁膜6上に前記制御ゲー
ト電極7と一体に構成されたセル選択用電界効果トラン
ジスタQsの選択ゲート電極7を形する工程とを備え
る。この構成により、EEPROMのメモリセルMのセ
ル選択用電界効果トランジスタQsのゲート長寸法(チ
ャネル長寸法)が、情報蓄積用電界効果トランジスタQ
mの電荷蓄積ゲート電極5に対して自己整合で形成され
た不純物導入マスク16で規定されるので、製造プロセ
スで発生するマスク合せ余裕寸法に相当する、前記ゲー
ト長寸法のばらつきを低減できる。また、前記セル選択
用電界効果トランジスタQsのゲート長寸法のばらつき
が低減できるので、製造プロセスのマスク合せ余裕寸法
に相当する分、前記ゲート長寸法を縮小できる。
(1) Field effect transistor Q for information storage having charge storage gate electrode 5 and control gate electrode 6
m, each series-connected circuit of a cell selection field effect transistor Qs having a selection gate electrode 7 adjacent to an end of the charge storage gate electrode 5 in the gate length direction and integrated with the control gate electrode 7 Is a memory cell M
In a semiconductor integrated circuit device equipped with an EPROM, p
Forming a charge storage gate electrode 5 of an information storage field effect transistor Qm on one main surface of a semiconductor substrate 1 with a gate insulating film 4 interposed therebetween;
Forming an n + -type semiconductor region 8 serving as a drain region of an information storage field-effect transistor Qm at one end in the gate length direction of the charge storage gate electrode 5 on one main surface of the p-type semiconductor substrate 1 Forming an impurity introduction mask 16 by self-alignment with the charge accumulation gate electrode 5 at the other end in the gate length direction of the charge accumulation gate electrode 5 on one main surface; , The p-
Forming an n + semiconductor region 9 serving as a source region of the cell selection field effect transistor Qs at the other end of the charge storage gate electrode 5 on one main surface of the type semiconductor substrate 1, and removing the impurity introduction mask 16 Thereafter, a gate insulating film 6 is formed on the charge storage gate electrode 5 and a gate insulating film 6 is formed on one main surface of the p − type semiconductor substrate 1 in a region where the impurity introduction mask 16 is removed. And forming the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm on the one gate insulating film 6 and integrally forming the control gate electrode 7 on the other gate insulating film 6. Forming the select gate electrode 7 of the selected cell effect transistor Qs. With this configuration, the gate length (channel length) of the cell selection field-effect transistor Qs of the memory cell M of the EEPROM is set to the information storage field-effect transistor Qs.
Since it is defined by the impurity introduction mask 16 formed in a self-alignment manner with respect to the m charge storage gate electrode 5, the variation in the gate length dimension corresponding to the mask alignment margin dimension generated in the manufacturing process can be reduced. Further, since the variation in the gate length of the cell selection field effect transistor Qs can be reduced, the gate length can be reduced by an amount corresponding to the mask alignment allowance in the manufacturing process.

【0094】(2)前記情報蓄積用電界効果トランジス
タQmの制御ゲート電極7は、ゲート長方向において、
電荷蓄積ゲート電極5のパターンニング工程に対して別
の独立の工程でパターンニングされる。この構成によ
り、前記情報蓄積用電界効果トランジスタQmの電荷蓄
積ゲート電極5のゲート長寸法が、上層の制御ゲート電
極7のパターンニングの際の製造工程におけるマスク合
せ余裕寸法に相当するばらつきの影響を受けないので、
前記ゲート長寸法のばらつきを低減できる。また、前記
情報蓄積用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲート
電極5のゲート長寸法のばらつきが低減できるので、製
造プロセスのマスク合せ余裕寸法に相当する分、前記ゲ
ート長寸法を縮小できる。
(2) The control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm is
The patterning of the charge storage gate electrode 5 is performed in another independent process. With this configuration, the influence of the variation in the gate length dimension of the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm corresponding to the mask alignment allowance dimension in the manufacturing process at the time of patterning the upper control gate electrode 7 is reduced. Because I do not receive
Variations in the gate length can be reduced. Further, since the variation in the gate length of the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm can be reduced, the gate length can be reduced by an amount corresponding to the mask alignment margin in the manufacturing process.

【0095】(3)前記方法で形成されたメモリセルM
で構成されるEEPROMを半導体集積回路装置に備え
る。この構成により、前記セル選択用電界効果トランジ
スタQsのゲート長寸法、又はセル選択用電界効果トラ
ンジスタQsのゲート長寸法及び情報蓄積用電界効果ト
ランジスタQmのゲート長寸法を製造工程におけるマス
ク合せ余裕寸法に相当する分縮小できるので、メモリセ
ルMの占有面積を縮小し、半導体集積回路装置の集積度
を向上できる。
(3) The memory cell M formed by the above method
Is provided in the semiconductor integrated circuit device. With this configuration, the gate length of the cell selection field-effect transistor Qs, or the gate length of the cell selection field-effect transistor Qs and the gate length of the information storage field-effect transistor Qm are reduced to the mask alignment margin in the manufacturing process. Since the size can be reduced by a corresponding amount, the area occupied by the memory cells M can be reduced, and the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0096】(4)前記メモリセルMは、情報蓄積用電
界効果トランジスタQmの制御ゲート電極7がそのゲー
ト長方向と延在方向が一致するワード線7と一体に構成
されかつ電気的に接続された、クロスポイントセル構造
で構成される。この構成により、前記クロスポイントセ
ル構造のメモリセルMは、情報蓄積用電界効果トランジ
スタQmの電荷蓄積ゲート電極5のゲート長方向での上
面及び側面のすべてが制御ゲート電極7で被覆され、電
荷蓄積ゲート電極5、制御ゲート電極7の夫々の重ね合
せ量が製造プロセスにおけるマスク合せずれに関係なく
常時一定になるので、情報書込み特性又は情報消去特性
のばらつきを低減できる。この結果、EEPROMの動
作性能の信頼性を向上できる。
(4) In the memory cell M, the control gate electrode 7 of the information storage field effect transistor Qm is formed integrally with and electrically connected to the word line 7 whose extending direction coincides with the gate length direction. It has a cross-point cell structure. With this configuration, in the memory cell M having the cross-point cell structure, all of the upper surface and side surfaces of the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm in the gate length direction are covered with the control gate electrode 7, and the charge storage Since the respective overlapping amounts of the gate electrode 5 and the control gate electrode 7 are always constant irrespective of the mask misalignment in the manufacturing process, it is possible to reduce the variation in the information writing characteristic or the information erasing characteristic. As a result, the reliability of the operation performance of the EEPROM can be improved.

【0097】(実 施 例 2)本実施例2は、前述のN
OR型EEPROMにおいて、メモリセル列内のデータ
線、ソース線(拡散層配線)の夫々をメモリセルの情報
蓄積用電界効果トランジスタの電荷蓄積ゲート電極に対
して自己整合で形成した、本発明の第2実施例である。
(Embodiment 2) The present embodiment 2 employs the above-described N
In the OR-type EEPROM, each of a data line and a source line (diffusion layer wiring) in a memory cell column is formed in a self-aligned manner with respect to a charge storage gate electrode of an information storage field effect transistor of a memory cell. These are two embodiments.

【0098】本発明の実施例2である半導体集積回路装
置に搭載されたNOR型EEPROMの構成を図19
(要部平面図)及び図20(図19のB−B切断線で切
った断面図)を使用し、簡単に説明する。
FIG. 19 shows a configuration of a NOR type EEPROM mounted on a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention.
A brief description will be given using (a plan view of a main part) and FIG. 20 (a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 19).

【0099】本実施例2のNOR型EEPROMは、図
19及び図20に示すように、メモリセル列内に延在す
るデータ線(例えばn+ 型半導体領域8)、ソース線
(n+型半導体領域9)の夫々がメモリセルMの情報蓄
積用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲート電極5
に対して自己整合で形成される。つまり、メモリセルM
の情報蓄積用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲー
ト電極5をエッチングマスクとして使用し、p- 型半導
体基板1の全面の素子分離絶縁膜2を除去した後、ドレ
イン領域に相当するn+ 型半導体領域8が形成され、こ
のn+ 型半導体領域8が前記データ線として使用され
る。同様に、情報蓄積用電界効果トランジスタQmの電
荷蓄積ゲート電極5のソース領域側の素子分離絶縁膜2
も電荷蓄積ゲート電極5をエッチングマスクとして使用
し、自己整合で除去した後、セル選択用電界効果トラン
ジスタQsのソース領域に相当するn+ 型半導体領域9
が形成され、このn+ 型半導体領域9が前記ソース線と
して使用される。
As shown in FIGS. 19 and 20, the NOR type EEPROM according to the second embodiment has a data line (for example, n + type semiconductor region 8) and a source line (n + type semiconductor) extending in a memory cell column. Each of the regions 9) is a charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm of the memory cell M.
Are formed in a self-aligned manner. That is, the memory cell M
After using the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm as an etching mask and removing the element isolation insulating film 2 over the entire surface of the p − type semiconductor substrate 1, the n + type semiconductor region corresponding to the drain region is removed. 8 are formed, and the n + type semiconductor region 8 is used as the data line. Similarly, the element isolation insulating film 2 on the source region side of the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm
Also, after the charge storage gate electrode 5 is used as an etching mask and removed by self-alignment, the n + -type semiconductor region 9 corresponding to the source region of the cell selection field effect transistor Qs is removed.
Is formed, and this n + type semiconductor region 9 is used as the source line.

【0100】次に、前記NOR型EEPROMの形成方
法について、図21乃至図25(各製造工程毎に示す要
部断面図)を使用し、簡単に説明する。
Next, a method of forming the NOR type EEPROM will be briefly described with reference to FIGS. 21 to 25 (a cross-sectional view of a main part showing each manufacturing process).

【0101】まず、p- 型半導体基板1を用意し、この
p- 型半導体基板1の主面に素子分離絶縁膜2、p型チ
ャネルストッパ領域3の夫々を形成する。
First, a p − type semiconductor substrate 1 is prepared, and an element isolation insulating film 2 and a p type channel stopper region 3 are formed on the main surface of the p − type semiconductor substrate 1.

【0102】次に、図21に示すように、情報蓄積用電
界効果トランジスタQmのゲート絶縁膜4、一部がパタ
ーンニングされた電荷蓄積ゲート電極5の夫々を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 21, a gate insulating film 4 of the information storage field effect transistor Qm and a charge storage gate electrode 5 partially patterned are formed.

【0103】次に、図22に示すように、電荷蓄積ゲー
ト電極5をエッチングマスクとして使用し、p- 型半導
体基板1の主面の前記素子分離絶縁膜2及びゲート絶縁
膜4を除去する。
Next, as shown in FIG. 22, using the charge storage gate electrode 5 as an etching mask, the element isolation insulating film 2 and the gate insulating film 4 on the main surface of the p − type semiconductor substrate 1 are removed.

【0104】次に、図23に示すように、情報蓄積用電
界効果トランジスタQmのドレイン領域、メモリセル列
内のデータ線の夫々に相当するn+ 型半導体領域8を形
成する。このn+ 型半導体領域8は、電荷蓄積ゲート電
極5を不純物導入マスクとして使用し、併せてセル選択
用電界効果トランジスタQsの領域を被覆する不純物導
入マスク18を使用し、イオン打込み装置でn型不純物
を導入することにより形成される。
Next, as shown in FIG. 23, an n + type semiconductor region 8 corresponding to each of the drain region of the information storage field effect transistor Qm and the data line in the memory cell column is formed. The n @ + type semiconductor region 8 uses the charge storage gate electrode 5 as an impurity introduction mask and also uses an impurity introduction mask 18 covering the region of the cell selection field effect transistor Qs. It is formed by introducing impurities.

【0105】次に、前記電荷蓄積ゲート電極5の側部及
び素子分離絶縁膜2の側壁に不純物導入マスク16を形
成し、この後、図24に示すように、不純物導入マスク
16を使用し、この不純物導入マスク16に対して自己
整合でセル選択用電界効果トランジスタQsのソース領
域に相当するn+ 型半導体領域9を形成する。
Next, an impurity introduction mask 16 is formed on the side of the charge storage gate electrode 5 and on the side wall of the element isolation insulating film 2, and thereafter, as shown in FIG. The n + -type semiconductor region 9 corresponding to the source region of the cell-selecting field-effect transistor Qs is formed in self-alignment with the impurity introduction mask 16.

【0106】次に、不純物導入マスク16を除去し、電
荷蓄積ゲート電極5の表面上、セル選択用電界効果トラ
ンジスタQsの形成領域の夫々にゲート絶縁膜6を形成
し、この後、図25に示すように、制御ゲート電極7、
選択ゲート電極7の夫々を形成する。この工程が終了す
ると、情報蓄積用電界効果トランジスタQm、セル選択
用電界効果トランジスタQsの夫々が完成する。
Next, the impurity introduction mask 16 is removed, and a gate insulating film 6 is formed on the surface of the charge storage gate electrode 5 in each of the formation regions of the cell selection field effect transistor Qs. As shown, the control gate electrode 7,
Each of the select gate electrodes 7 is formed. When this step is completed, each of the information storage field effect transistor Qm and the cell selection field effect transistor Qs is completed.

【0107】この後、層間絶縁膜10、接続孔11、デ
ータ線12、ソース線12(図示しない)の夫々を形成
することにより、前述の図19及び図20に示すNOR
型EEPROMは完成する。
Thereafter, an interlayer insulating film 10, a connection hole 11, a data line 12, and a source line 12 (not shown) are formed, thereby forming the NOR shown in FIGS.
The type EEPROM is completed.

【0108】このように、本実施例2のNOR型EEP
ROMによれば、前述の実施例1の作用効果の他に、メ
モリセルMの情報蓄積用電界効果トランジスタQmの電
荷蓄積ゲート電極5の側部にそれに対して自己整合でn
+ 型半導体領域8を形成し、メモリセル列のデータ線を
形成するとともに、n+ 型半導体領域9を形成し、ソー
ス線を形成する。この構成により、メモリセルMの情報
蓄積用電界効果トランジスタQmの電荷蓄積ゲート電極
5とメモリセル列内のデータ線、ソース線の夫々との間
の離隔寸法がほとんどなくなるので、NOR型EEPR
OMの集積度を向上できる。
As described above, the NOR type EEP of the second embodiment
According to the ROM, in addition to the effects of the first embodiment, n is self-aligned to the side of the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm of the memory cell M.
A + type semiconductor region 8 is formed, a data line of a memory cell column is formed, and an n + type semiconductor region 9 is formed to form a source line. With this configuration, the distance between the charge storage gate electrode 5 of the information storage field effect transistor Qm of the memory cell M and each of the data line and the source line in the memory cell column is almost eliminated.
The degree of integration of the OM can be improved.

【0109】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
As described above, the invention made by the present inventor is:
Although the present invention has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0110】[0110]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0111】(1)情報蓄積用電界効果トランジスタ、
セル選択用電界効果トランジスタの夫々の直列接続回路
をメモリセルとするEEPROMを備えた半導体集積回
路装置において、前記メモリセルのセル選択用電界効果
トランジスタのゲート長寸法のばらつきを低減できる。
(1) Field effect transistor for storing information
In a semiconductor integrated circuit device having an EEPROM in which each series connection circuit of cell selection field effect transistors is a memory cell, variations in the gate length of the cell selection field effect transistor of the memory cell can be reduced.

【0112】(2)前記半導体集積回路装置において、
前記メモリセルの情報蓄積用電界効果トランジスタのゲ
ート長寸法のばらつきを低減できる。
(2) In the semiconductor integrated circuit device,
Variations in the gate length of the information storage field effect transistor of the memory cell can be reduced.

【0113】(3)前記メモリセルの占有面積を縮小
し、EEPROMの集積度つまり半導体集積回路装置の
集積度を向上できる。
(3) The area occupied by the memory cells can be reduced, and the integration degree of the EEPROM, that is, the integration degree of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0114】(4)前記半導体集積回路装置において、
前記EEPROMの動作特性を安定化し、電気的信頼性
を向上できる。
(4) In the semiconductor integrated circuit device,
The operating characteristics of the EEPROM can be stabilized, and the electrical reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施例1のEEPROMの平面図。FIG. 1 is a plan view of an EEPROM according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 前記EEPROMの等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the EEPROM.

【図3】 前記EEPROMの断面図。FIG. 3 is a sectional view of the EEPROM.

【図4】 前記EEPROMの情報書込み動作を説明す
る等価回路図。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram illustrating an information writing operation of the EEPROM.

【図5】 モデル化した断面図。FIG. 5 is a modeled cross-sectional view.

【図6】 情報消去動作を説明する等価回路図。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram illustrating an information erasing operation.

【図7】 モデル化した断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view modeled.

【図8】 他の例のモデル化した断面図。FIG. 8 is a modeled cross-sectional view of another example.

【図9】 他の例のモデル化した断面図。FIG. 9 is a modeled cross-sectional view of another example.

【図10】 情報読出し動作を説明する等価回路図。FIG. 10 is an equivalent circuit diagram illustrating an information reading operation.

【図11】 モデル化した断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view modeled.

【図12】 前記EEPROMの第1製造工程での断面
図。
FIG. 12 is a sectional view of the EEPROM in a first manufacturing step.

【図13】 第2製造工程での断面図。FIG. 13 is a sectional view in a second manufacturing step.

【図14】 第3製造工程での断面図。FIG. 14 is a sectional view in a third manufacturing step.

【図15】 第4製造工程での断面図。FIG. 15 is a sectional view in a fourth manufacturing step.

【図16】 第5製造工程での断面図。FIG. 16 is a sectional view in a fifth manufacturing step.

【図17】 第6製造工程での断面図。FIG. 17 is a sectional view in a sixth manufacturing step.

【図18】 第7製造工程での断面図。FIG. 18 is a sectional view in a seventh manufacturing step.

【図19】 本発明の実施例2のEEPROMの平面
図。
FIG. 19 is a plan view of an EEPROM according to a second embodiment of the present invention.

【図20】 前記EEPROMの断面図。FIG. 20 is a sectional view of the EEPROM.

【図21】 前記EEPROMの第1製造工程での断面
図。
FIG. 21 is a sectional view of the EEPROM in a first manufacturing step.

【図22】 第2製造工程での断面図。FIG. 22 is a sectional view in a second manufacturing step.

【図23】 第3製造工程での断面図。FIG. 23 is a sectional view in a third manufacturing step.

【図24】 第4製造工程での断面図。FIG. 24 is a sectional view in a fourth manufacturing step.

【図25】 第5製造工程での断面図。FIG. 25 is a sectional view in a fifth manufacturing step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、4,6…ゲート絶縁膜、5,7…ゲー
ト電極、12,DL,SL…データ線若しくはソース
線、8,9…半導体領域、16…マスク、WL…ワード
線、Qm…情報蓄積用電界効果トランジスタ、Qs…セ
ル選択用電界効果トランジスタ、M…メモリセル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 4, 6 ... Gate insulating film, 5, 7 ... Gate electrode, 12, DL, SL ... Data line or source line, 8, 9 ... Semiconductor region, 16 ... Mask, WL ... Word line, Qm ... Information storage field effect transistor, Qs: cell selection field effect transistor, M: memory cell.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/792 (56)参考文献 特開 平2−254760(JP,A) 特開 平2−110981(JP,A) 特開 平4−367279(JP,A) 特開 平4−176172(JP,A) 特開 平4−14880(JP,A) 特開 平3−268364(JP,A) 特開 平3−76163(JP,A) 特開 平2−295169(JP,A) 特開 平2−240968(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 21/8234 H01L 27/088 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 29/792 (56) References JP-A-2-254760 (JP, A) JP-A-2-110981 (JP, A) JP-A-4-367279 (JP, A) JP-A-4-176172 (JP, A) JP-A-4-14880 (JP, A) JP-A-3-268364 (JP, A) JP-A-3-76163 (JP JP, A) JP-A-2-295169 (JP, A) JP-A-2-240968 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 H01L 21/8234 H01L 27/088 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電荷蓄積ゲート電極及び制御ゲート電極
を有する情報蓄積用電界効果トランジスタ、前記電荷蓄
積ゲート電極のゲート長方向の端部に隣接し、かつ前記
制御ゲート電極と一体に構成される選択ゲート電極を有
するセル選択用電界効果トランジスタの夫々の直列接続
回路をメモリセルとする電気的消去型不揮発性記憶回路
を搭載した半導体集積回路装置の形成方法において、メモリセルが情報蓄積用電界効果トランジスタの制御ゲ
ート電極がそのゲート長方向と延在方向が一致するワー
ド線と一体に構成されかつ電気的に接続された、クロス
ポイントセル構造で構成され、 半導体基体の一主面上に、第1ゲート絶縁膜を介在し、
情報蓄積用電界効果トランジスタの電荷蓄積ゲート電極
を形成する工程と、前記半導体基体の一主面部の電荷蓄
積ゲート電極のゲート長方向の一端部に、情報蓄積用電
界効果トランジスタのドレイン領域又はソース領域とな
る第1半導体領域を形成する工程と、前記半導体基体の
一主面部の電荷蓄積ゲート電極のゲート長方向の他端部
に、前記電荷蓄積ゲート電極に対して自己整合で不純物
導入マスクを形成する工程と、この不純物導入マスクを
使用し、前記半導体基体の一主面部の電荷蓄積ゲート電
極の他端部に、セル選択用電界効果トランジスタのソー
ス領域又はドレイン領域となる第2半導体領域を形成す
る工程と、前記不純物導入マスクを除去し、この後、前
記電荷蓄積ゲート電極の上部に第2ゲート絶縁膜を形成
するとともに、前記半導体基体の一主面の前記不純物導
入マスクが除去された領域に第3ゲート絶縁膜を形成す
る工程と、前記第2ゲート絶縁膜上に情報蓄積用電界効
果トランジスタの制御ゲート電極を形成するとともに、
前記第3ゲート絶縁膜上に前記制御ゲート電極と一体に
構成されたセル選択用電界効果トランジスタの選択ゲー
ト電極を形成する工程とを備え 電荷蓄積ゲートのほぼ全面から電子を放出することで情
報の消去が行われる ことを特徴とする半導体集積回路装
置の形成方法。
1. An information storage field-effect transistor having a charge storage gate electrode and a control gate electrode, a selection element adjacent to an end of the charge storage gate electrode in a gate length direction and integrated with the control gate electrode. In a method of forming a semiconductor integrated circuit device equipped with an electrically erasable nonvolatile memory circuit using a series connection circuit of cell selection field effect transistors each having a gate electrode as a memory cell , the memory cell is an information storage field effect transistor. Control game
When the gate electrode extends in the same direction as its gate length,
Cross, which is integrated with and electrically connected to
It has a point cell structure, and has a first gate insulating film interposed on one main surface of a semiconductor substrate,
Forming a charge storage gate electrode of the information storage field effect transistor; and forming a drain region or a source region of the information storage field effect transistor at one end in the gate length direction of the charge storage gate electrode on one main surface of the semiconductor substrate. Forming a first semiconductor region to be formed, and forming an impurity introduction mask at the other end in the gate length direction of the charge storage gate electrode on one main surface of the semiconductor substrate by self-alignment with the charge storage gate electrode. Forming a second semiconductor region to be a source region or a drain region of a cell selection field effect transistor at the other end of the charge storage gate electrode on one main surface of the semiconductor substrate using the impurity introduction mask. And removing the impurity introduction mask. Thereafter, a second gate insulating film is formed on the charge storage gate electrode. Forming a third gate insulating film in a region of the main surface of the semiconductor substrate from which the impurity introduction mask has been removed; forming a control gate electrode of an information storage field effect transistor on the second gate insulating film; ,
And forming a select gate electrode of the third gate insulating film and the control gate electrode and the field-effect transistor cell selection is formed integrally on, information by emitting electrons from substantially the entire surface of the charge storage gates
A method of forming a semiconductor integrated circuit device, wherein information is erased .
【請求項2】 前記請求項1に記載の前記情報蓄積用電
界効果トランジスタの制御ゲート電極は、ゲート長方向
において、電荷蓄積ゲート電極のパターンニング工程に
対して別の独立の工程でパターンニングされることを特
徴とする半導体集積回路装置の形成方法。
2. A control gate electrode of the information storage field effect transistor according to claim 1, which is patterned in a gate length direction in a separate step from a patterning step of a charge storage gate electrode. Forming a semiconductor integrated circuit device.
JP20423991A 1991-08-14 1991-08-14 Method for forming semiconductor integrated circuit device Expired - Fee Related JP3194759B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20423991A JP3194759B2 (en) 1991-08-14 1991-08-14 Method for forming semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20423991A JP3194759B2 (en) 1991-08-14 1991-08-14 Method for forming semiconductor integrated circuit device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0548114A JPH0548114A (en) 1993-02-26
JP3194759B2 true JP3194759B2 (en) 2001-08-06

Family

ID=16487156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20423991A Expired - Fee Related JP3194759B2 (en) 1991-08-14 1991-08-14 Method for forming semiconductor integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3194759B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0548114A (en) 1993-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3238576B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3207592B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2007523502A (en) Vertical EEPROM NROM memory device
JPH05211338A (en) Non-volatile semiconductor device
JPS6341240B2 (en)
US7671399B2 (en) Semiconductor storage device
KR100754541B1 (en) Virtual-ground, split-gate flash memory cell arrangements
JP3049100B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US5863822A (en) Method of making non-volatile semiconductor memory devices having large capacitance between floating and control gates
JP3244067B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same
JP2743571B2 (en) Semiconductor nonvolatile storage device
JPH0763077B2 (en) Thin film semiconductor device
JPH0855922A (en) Flash memory cell and manufacture thereof
JP3194759B2 (en) Method for forming semiconductor integrated circuit device
JP3251699B2 (en) Non-volatile storage device
JP2875544B2 (en) Semiconductor storage device
JP2809802B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2003332472A (en) Nonvolatile semiconductor memory and its manufacturing method
JP3226589B2 (en) Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device
JP3856559B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP3198682B2 (en) Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device
JP2856811B2 (en) Method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device
JP3398040B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same
JPH0878544A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JP2975824B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080601

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080601

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090601

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees