JP3512206B2 - Nonvolatile storage device and method of manufacturing the same - Google Patents

Nonvolatile storage device and method of manufacturing the same

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JP3512206B2
JP3512206B2 JP33755392A JP33755392A JP3512206B2 JP 3512206 B2 JP3512206 B2 JP 3512206B2 JP 33755392 A JP33755392 A JP 33755392A JP 33755392 A JP33755392 A JP 33755392A JP 3512206 B2 JP3512206 B2 JP 3512206B2
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nonvolatile memory
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (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、フラッシュEEPROM(Ele
ctrically Erasable Programmable Read Only Memory)
等、単一の半導体基板上に、電荷を注入したり、取り出
したりすることで情報の記憶を行う不揮発性記憶素子
が、行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配列形
成されている不揮発性記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a flash EEPROM (Ele
ctrically Erasable Programmable Read On ly Memory)
Injecting and extracting charges on a single semiconductor substrate, etc.
The present invention relates to a non-volatile memory device in which non-volatile memory elements that store information by performing operations are arranged in a matrix along the row direction and the column direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、単一の半導体基板上に、電荷
を注入したり、取り出すことで情報の記憶を行う複数の
不揮発性記憶素子が、行方向および列方向にマトリクス
状に配列形成されている不揮発性記憶装置が種々提案さ
れている。図9に、従来の不揮発性記憶素子を示す。従
来の不揮発性記憶素子は、図9の如く、P型シリコン基
板1と、シリコン基板1の表面層に、所定の間隔をあけ
て形成されたN+ 型ソース領域2およびN+ 型ドレイン
領域3と、ソース領域2およびドレイン領域3で挟まれ
るように生じるチャネル領域4上に形成されたONO(o
xide-nitride-oxide) 膜5と、ONO膜5上に形成され
たゲート6とを備えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, on a single semiconductor substrate, a plurality of nonvolatile memory elements for storing information by injecting and extracting charges are arranged and arranged in a matrix in a row direction and a column direction. Various non-volatile storage devices have been proposed. FIG. 9 shows a conventional nonvolatile memory element. As shown in FIG. 9, a conventional nonvolatile memory element includes a P-type silicon substrate 1, and an N + -type source region 2 and an N + -type drain region 3 formed on a surface layer of the silicon substrate 1 with a predetermined gap. And the ONO (o formed on the channel region 4 that is sandwiched between the source region 2 and the drain region 3
xide-nitride-oxide) film 5 and a gate 6 formed on the ONO film 5.

【0003】ONO膜5は、窒化膜5bを、上下から酸
化膜5a,5cでサンドイッチした構造を有している。
ボトム酸化膜5aは、チャネル領域4で発生したエレク
トロンをトンネルさせ得る機能を、窒化膜5bは、ボト
ム酸化膜5aをトンネルしてきたエレクトロンを蓄積す
る機能を、トップ酸化膜5cは、エレクトロンを窒化膜
5b内に長時間閉じ込めておく機能をそれぞれ備えてい
る。
The ONO film 5 has a structure in which a nitride film 5b is sandwiched from above and below by oxide films 5a and 5c.
The bottom oxide film 5a has a function of tunneling electrons generated in the channel region 4, the nitride film 5b has a function of accumulating electrons tunneled through the bottom oxide film 5a, and the top oxide film 5c has a nitride film of electrons. Each of them has a function of keeping them in the 5b for a long time.

【0004】ここで、図9(a)〜(c)を参照しつ
つ、上記不揮発性記憶素子の情報の書き込み、読み出し
および消去の各動作について説明する。同図(a)は情
報の書き込みの際の動作を、同図(b)は情報の読み出
しの際の動作を、同図()は情報の消去の際の動作を
それぞれ示している。情報の書き込みに際しては、図9
(a)に示すように、ソース領域2を接地電位0Vとし
ておき、ドレイン領域3に9Vを印加し、ゲート6に1
0Vを印加する。そうすると、ゲート6−ドレイン領域
3間に高電界がかかり、ソース領域2−ドレイン領域3
間に飽和チャネル電流が流れる。ドレイン領域3の近傍
のピンチオフ領域(pinch off region)では、高電界によ
り加速された電子がイオン化(impact ionization)を起
こし、いわゆるチャネルホットエレクトロンが発生し、
このチャネルホットエレクトロンがONO膜5の窒化膜
5bに注入される。
Now, with reference to FIGS. 9A to 9C, each operation of writing, reading, and erasing information of the nonvolatile memory element will be described. FIG (a) is an operation of when writing data, the (b) shows the operation when the information read, the (c) shows the operation when erasing information, respectively. When writing information, refer to FIG.
As shown in (a), the source region 2 is kept at a ground potential of 0 V, 9 V is applied to the drain region 3, and 1 is applied to the gate 6.
Apply 0V. Then, a high electric field is applied between the gate 6 and the drain region 3, and the source region 2 and the drain region 3
A saturated channel current flows between them. In the pinch off region near the drain region 3, electrons accelerated by the high electric field cause ionization (impact ionization), so-called channel hot electrons are generated,
The channel hot electrons are injected into the nitride film 5b of the ONO film 5.

【0005】情報の読み出しに際しては、図9(b)に
示すように、ソース領域2を接地電位0Vとしておき、
ドレイン領域3に1Vを印加し、ゲート6に3Vを印加
する。そうすると、ONO膜5の窒化膜5bにエレクト
ロンが蓄積されておれば、チャネルが形成されず、ドレ
イン領域3−ソース領域2間に電流が流れない。一方、
ONO膜5の窒化膜5bにエレクトロンが蓄積されて
なければ、チャネルが形成され、ドレイン領域3−ソー
ス領域2間に電流が流れる。
When reading information, as shown in FIG. 9B, the source region 2 is set to the ground potential 0V,
1 V is applied to the drain region 3 and 3 V is applied to the gate 6. Then, if electrons are accumulated in the nitride film 5b of the ONO film 5, no channel is formed and no current flows between the drain region 3 and the source region 2. on the other hand,
Electrons accumulated in the nitride film 5b of the ONO film 5
Without it, the channel is formed, current flows between the drain region 3 a source region 2.

【0006】情報の消去に際しては、図9(c)に示す
ように、ソース領域2を接地電位0Vとしておき、ドレ
イン領域3に9Vを印加し、ゲート6に−6Vを印加す
る。そうすると、ドレイン領域3近傍でホットホールが
発生し、このホットホールがONO膜5の窒化膜5bに
注入される。よって、蓄積されているエレクトロンと、
注入されてきたホールとが再結合し、電気的に中和され
る。
At the time of erasing information, as shown in FIG. 9C, the source region 2 is set to the ground potential 0V, 9V is applied to the drain region 3 and -6V is applied to the gate 6. Then, hot holes are generated near the drain region 3, and the hot holes are injected into the nitride film 5b of the ONO film 5. Therefore, with the accumulated electrons,
The injected holes are recombined and electrically neutralized.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の不揮発性記憶素
子にあっては、情報の書き込みに際し、図9(a)に示
すように、ホットエレクトロン注入方式を採用している
ため、ONO膜5へのエレクトロンの注入効率が悪くな
っている。というのは、ソース領域2−ドレイン領域3
間に流れる電子の内の1%程度の電子が、いわゆるホッ
ト化するに過ぎない。つまり、書き込みに使用される電
流の殆どは、ソース領域2−ドレイン領域3間で消費さ
れる。そのため、ホットエレクトロンの注入効率を向上
させるには、ゲート6−ドレイン領域3間に高電圧を印
加しなければならない。しかし、消費電力が大きすぎる
ので、ワンチップ内の昇圧回路ではまかないきれず、外
部の電源回路にて書き込み電圧を印加する必要があっ
た。
In the conventional nonvolatile memory element, since the hot electron injection method is adopted as shown in FIG. 9 (a) when writing information, the ONO film 5 is not formed. The electron injection efficiency is poor. This is because the source region 2-drain region 3
About 1% of the electrons flowing in between are only so-called hot. That is, most of the current used for writing is consumed between the source region 2 and the drain region 3. Therefore, in order to improve the injection efficiency of hot electrons, it is necessary to apply a high voltage between the gate 6 and the drain region 3. However, since the power consumption is too large, the booster circuit in one chip cannot be covered, and it is necessary to apply the write voltage by the external power supply circuit.

【0008】そこで、情報の書き込み時の消費電力を低
減するため、ゲート−基板間でFN(Fowler Nordheim)
トンネル電流を発生させ、情報の書き込みを行う方法が
提案された。図10に、FNトンネル電流により情報の
書き込みを行う不揮発性記憶装置の等価回路図を示す。
この不揮発性記憶装置は、図10の如く、点線で囲むメ
モリセルMC1,MC2,MC3,MC4が行方向およ
び列方向にマトリクス状に配列されており、各メモリセ
ルMC1,MC2,MC3,MC4は、図9に示した不
揮発性記憶素子MTr1,MTr2,MTr3,MTr
4のみからなる1セル/1トランシスタ構造を有してい
る。
Therefore, in order to reduce the power consumption at the time of writing information, an FN (Fowler Nordheim) is used between the gate and the substrate.
A method of writing information by generating a tunnel current has been proposed. FIG. 10 shows an equivalent circuit diagram of a nonvolatile memory device that writes information by an FN tunnel current.
In this non-volatile memory device, as shown in FIG. 10, memory cells MC1, MC2, MC3, MC4 surrounded by dotted lines are arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and each memory cell MC1, MC2, MC3, MC4 is , The nonvolatile memory elements MTr1, MTr2, MTr3, MTr shown in FIG.
It has a 1-cell / 1-transistor structure consisting of only four.

【0009】行方向に配列する不揮発性記憶素子MTr
1,MTr2のゲートに、ワードラインWL1が接続さ
れている。同様に、行方向に配列する不揮発性記憶素子
MTr3,MTr4のゲートに、ワードラインWL2が
接続されている。列方向に配列する不揮発性記憶素子M
Tr1,MTr3のドレインに、ビットラインBL1が
接続されている。同様に、列方向に配列する不揮発性記
憶素子MTr2,MTr4のドレインに、ビットライン
BL2が接続されている。
Nonvolatile memory elements MTr arranged in the row direction
The word line WL1 is connected to the gates of 1 and MTr2. Similarly, the word line WL2 is connected to the gates of the nonvolatile memory elements MTr3 and MTr4 arranged in the row direction. Nonvolatile storage elements M arranged in the column direction
The bit line BL1 is connected to the drains of Tr1 and MTr3. Similarly, the bit line BL2 is connected to the drains of the nonvolatile memory elements MTr2 and MTr4 arranged in the column direction.

【0010】また、各不揮発性記憶素子MTr1,MT
r2,MTr3,MTr4のソースは、ソースラインS
Lに共通接続されている。ここで、図10を参照しつ
つ、上記不揮発性記憶装置における情報の書き込み方法
について説明する。なお、この説明においては、メモリ
セルMC1に情報の書き込みを行う場合を想定して行
う。
Further, each nonvolatile memory element MTr1, MT
The source of r2, MTr3, MTr4 is the source line S
Commonly connected to L. Here, a method for writing information in the nonvolatile memory device will be described with reference to FIG. In this description, it is assumed that information is written in the memory cell MC1.

【0011】ワードラインWL2およびビットラインB
L1を接地電位0Vとし、ソースラインSLを開放(ope
n)状態としておき、メモリセルMC1に接続されている
ワードラインWL1に書込電圧10Vを印加し、非選択
のメモリセルMC2,MC4に接続されているビットラ
インBL2に書込禁止電圧6Vを印加する。そうする
と、メモリセルMC1内の不揮発性記憶素子MTr1の
ゲート−基板間に高電圧がかかり、FN電流が発生す
る。これにより、エレクトロンがONO膜に注入され
る。よって、情報の書き込み状態となる。
Word line WL2 and bit line B
L1 is set to ground potential 0V and the source line SL is opened (ope
n) state, write voltage 10V is applied to the word line WL1 connected to the memory cell MC1, and write inhibit voltage 6V is applied to the bit line BL2 connected to the non-selected memory cells MC2 and MC4. To do. Then, a high voltage is applied between the gate and the substrate of the nonvolatile memory element MTr1 in the memory cell MC1, and an FN current is generated. As a result, electrons are injected into the ONO film. Therefore, the information writing state is set.

【0012】しかしながら、上記不揮発性記憶装置によ
ると、消費電力の低減は実現できるが、情報の非選択セ
ルへの書き込みを禁止できない。すなわち、非選択のメ
モリセルMCには書込禁止電圧6Vが印加されている
ものの、ソースラインSLが共通に接続されているた
め、図中矢印で示すようにセル電流が流れる。そのた
め、メモリセルMC2内の不揮発性記憶素子MTr2の
チャネルを6Vにチャージできない。その結果、不揮発
性記憶素子MTr2のゲート−基板間にFN電流が発生
してしまい、情報の書き込みが行われてしまう。
However, according to the above nonvolatile memory device, although the power consumption can be reduced, the writing of information to the non-selected cells cannot be prohibited. In other words, although the memory cell MC 2 of unselected write inhibit voltage 6V is applied, since the source line SL is commonly connected, a cell current as indicated by the arrow flows. Therefore, the channel of the nonvolatile memory element MTr2 in the memory cell MC2 can not be charged to 6V. As a result, an FN current is generated between the gate of the nonvolatile memory element MTr2 and the substrate, and information is written.

【0013】また、図11に上記不揮発性記憶装置の概
略断面図を示す。図中、7は不揮発性記憶素子MTr
1,MTr2を素子分離するフィールド酸化膜、8はソ
ースラインSL、ビットラインBL1,BL2およびワ
ードラインWL1を互いに絶縁する層間絶縁膜、9は表
面を保護すると共に、外部からの汚染物質の侵入を防ぐ
パッシベーション膜である。
FIG. 11 is a schematic sectional view of the nonvolatile memory device. In the figure, 7 is a nonvolatile memory element MTr.
1, a field oxide film that isolates MTr2 from each other, 8 is an interlayer insulating film that insulates the source line SL, the bit lines BL1 and BL2, and the word line WL1 from each other, and 9 protects the surface and prevents intrusion of contaminants from the outside. It is a passivation film to prevent.

【0014】上記不揮発性記憶装置は、図11の如く、
隣接する不揮発性記憶素子MTr1,MTr2がフィー
ルド酸化膜7によって素子分離されているので、素子分
離領域が大きくなっている。さらに、各不揮発性記憶素
子MTr1,MTr2のソース領域2、ドレイン領域3
およびゲート6は、ソースラインSL、ビットラインB
L1,BL2およびワードラインWL1とそれぞれコン
タクトがとられているため、コンタクトのためのマージ
ンが必要となっている。つまり、微細化に対応できな
い。
As shown in FIG. 11, the nonvolatile memory device is
Since the adjacent nonvolatile memory elements MTr1 and MTr2 are element-isolated by the field oxide film 7, the element isolation region is large. Further, the source region 2 and the drain region 3 of each nonvolatile memory element MTr1, MTr2
The gate 6 has a source line SL and a bit line B.
Since L1 and BL2 and word line WL1 are in contact with each other, a margin for contact is required. That is, it cannot be applied to miniaturization.

【0015】本発明は、上記に鑑み、情報の書き込み時
の消費電力を内部昇圧回路で充分にまかなえ、誤書き込
みを防止できると共に、微細化にも充分対応できる不揮
発性記憶装置およびその製造方法の提供を目的とする。
In view of the above, the present invention provides a non-volatile memory device and a manufacturing method thereof which can sufficiently cover power consumption at the time of writing information with an internal booster circuit to prevent erroneous writing and can sufficiently cope with miniaturization. For the purpose of provision.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、予め定める第1の導電型式をした単一の
半導体基板上に、電荷を注入したり、取り出したりする
ことで情報の記憶を行う複数の不揮発性記憶素子が、行
方向および列方向に沿ってマトリクス状に配列形成され
ている不揮発性記憶装置であって、上記半導体基板の表
面層に、列方向に沿ってかつ行方向に所定の間隔をあけ
て厚く形成された複数のLOCOS絶縁膜、上記各LO
COS絶縁膜の直下に、列方向に沿って形成され、上記
第1の導電型式をしたチャネルストッパ、上記各チャネ
ルストッパの一方側部に接合すると共に、列方向に沿っ
て形成され、各不揮発性記憶素子のソース領域となり、
かつ列方向に配列する不揮発性記憶素子で共有されたソ
ースラインとなっている、上記第1の導電型式とは反対
の第2の導電型式をした第1の不純物拡散層、上記各チ
ャネルストッパの他方側部に接合すると共に、列方向に
沿ってかつ第1の不純物拡散層と所定の間隔をあけて形
成され、各不揮発性記憶素子のドレイン領域となり、か
つ列方向に配列する不揮発性記憶素子で共有されたドレ
インラインとなっている、上記第1の導電型式とは反対
の第2の導電型式をした第2の不純物拡散層、各不揮発
性記憶素子のソース領域およびドレイン領域で挟まれる
ようにそれぞれ生じる各チャネル領域上に形成され、各
チャネル領域で発生した電荷を通過させるトンネル絶縁
膜、上記各トンネル絶縁膜上に形成され、トンネル絶縁
膜を通過してきた電荷を蓄積する電荷蓄積層上記各電
荷蓄積層上に、行方向に沿って形成され、行方向に配列
する不揮発性記憶素子で共有されたワードラインとなっ
ており、上記半導体基板との間でFNトンネル電流を発
生させることにより上記電荷蓄積層に対して電荷を注入
させるゲート、選択された不揮発性記憶素子に接続され
ているワードラインに対して書込電圧 を印加し、選択さ
れた不揮発性記憶素子のゲートと基板との間でFNトン
ネル電流を発生させる手段、選択された不揮発性記憶素
子に接続されているドレインラインに、当該不揮発性記
憶素子のゲートと基板との間でFNトンネル電流を発生
させ得る所定電圧を印加し、非選択の不揮発性記憶素子
に接続されているドレインラインに、非選択の不揮発性
記憶素子の、ゲートと基板との間でのFNトンネル電流
の発生を禁止させ得る書込禁止電圧を印加する手段、な
らびに各ソースラインを相互に非接続状態とし、各ソー
スライン毎に所定電圧を印加する手段を含むものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, a single semiconductor substrate having a predetermined first conductivity type is used to inject or extract charges to obtain information. A non-volatile memory device in which a plurality of non-volatile memory elements for storing are arranged in a matrix along a row direction and a column direction, the non-volatile memory device comprising: Direction, a plurality of LOCOS insulating films thickly formed at predetermined intervals,
Directly below the COS insulating film and formed along the column direction, the channel stopper having the first conductivity type is joined to one side portion of each of the channel stoppers, and is formed along the column direction. It becomes the source region of the memory element,
And a source line shared by the nonvolatile memory elements arranged in the column direction, the first impurity diffusion layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and the channel stoppers. A non-volatile memory element that is joined to the other side portion, is formed along the column direction and at a predetermined distance from the first impurity diffusion layer, serves as a drain region of each non-volatile memory element, and is arranged in the column direction. The second impurity diffusion layer having the second conductivity type opposite to the first conductivity type, which is the drain line shared by the first impurity diffusion layer and the source region and the drain region of each nonvolatile memory element. A tunnel insulating film formed on each of the channel regions, which allows the charges generated in each channel region to pass therethrough, formed on each of the tunnel insulating films, and has passed through the tunnel insulating film. Charge storage layer for storing luggage, to the respective charge accumulating layer, is formed along the row direction, are arranged in the row direction has a word line shared nonvolatile memory element, between said semiconductor substrate A gate for injecting charges into the charge storage layer by generating an FN tunnel current is connected to the selected nonvolatile memory element.
Write voltage is applied to the selected word line and selected.
Between the gate of the nonvolatile memory element and the substrate
Means for generating a channel current, selected non-volatile memory element
The non-volatile memory is connected to the drain line connected to the child.
Generation of FN tunnel current between the gate of the storage element and the substrate
Non-volatile memory element that applies a predetermined voltage that allows
Non-selective non-volatile in the drain line connected to
FN tunnel current between gate and substrate of storage element
Means for applying a write inhibit voltage that can inhibit the occurrence of
Ravi and each source line are not connected to each other.
It includes means for applying a predetermined voltage to each spline .

【0017】[0017]

【0018】請求項による課題解決手段は、請求項1
記載の不揮発性記憶装置を製造するための方法であっ
て、予め定める第1の導電型式をした半導体基板上に、
複数のダミーゲートを列方向に沿ってかつ所定の間隔を
あけて、ストライプ状に形成する工程、各ダミーゲート
の両側に、サイドウォールを列方向に沿って被着形成す
る工程、各サイドウォールおよびダミーゲートをマクス
として、上記第1の導電型式をしたチャネルストップイ
オンを注入する工程、LOCOS法により、半導体基板
の表面層に、列方向に沿ってかつ行方向に所定の間隔を
あけて、複数のLOCOS絶縁膜を厚く形成すると共
に、各LOCOS絶縁膜の直下に、チャネルストッパを
列方向に沿って自己整合的に形成する工程、各サイドウ
ォールを除去し、各ダミーゲートをマクスとして、上記
第1の導電型式とは反対の第2の導電型式をした不純物
イオンを注入する工程、この第2の導電形式をした不純
物をイオンを注入する工程の後に、LOCOS法によ
り、各チャネルストッパの一方側部に第1の不純物拡散
層を、各チャネルストッパの他方側部に第2の不純物拡
散層をそれぞれ列方向に沿って自己整合的に形成する工
程、各ダミーゲートを除去して素子領域の半導体基板の
表面を露出させた後、素子領域の半導体基板の表面上
に、トンネル絶縁膜を形成する工程、各トンネル絶縁膜
上に、電荷蓄積膜を形成する工程、ならびに各電荷蓄積
膜上に、ゲートを行方向に沿って形成する工程を含むこ
とを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法である。
According to a second aspect of the present invention, the problem solving means is the first aspect.
A method for manufacturing a nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a semiconductor substrate having a predetermined first conductivity type is formed,
A step of forming a plurality of dummy gates in a stripe shape along the column direction at a predetermined interval; a step of forming sidewalls on both sides of each dummy gate along the column direction; A step of implanting channel stop ions of the first conductivity type using the dummy gate as a mask, a plurality of LOCOS methods are provided on the surface layer of the semiconductor substrate at predetermined intervals in the column direction and in the row direction. And forming a channel stopper in a self-aligned manner directly below each LOCOS insulating film along the column direction, removing each sidewall and using each dummy gate as a mask. A step of implanting impurity ions having a second conductivity type opposite to that of the first conductivity type, and implanting ions of impurities having the second conductivity type After the step, a first impurity diffusion layer is formed on one side of each channel stopper and a second impurity diffusion layer is formed on the other side of each channel stopper in a self-aligned manner along the column direction by the LOCOS method. Step of removing each dummy gate to expose the surface of the semiconductor substrate in the element region and then forming a tunnel insulating film on the surface of the semiconductor substrate in the element region, accumulating charge on each tunnel insulating film A method of manufacturing a non-volatile memory device, comprising: a step of forming a film; and a step of forming a gate on each charge storage film along a row direction.

【0019】[0019]

【作用】上記請求項1による課題解決手段では、各チャ
ネルストッパの側部に、不純物拡散層を列方向に沿って
形成して接合し、ゲートを行方向に沿って形成して、ワ
ードライン、ソースラインおよびドレインラインのコン
タクトをとらない仮想グランドアレイ構造としているの
で、コンタクトマージンがかせげ、充分に微細化に対応
できる。また、情報の書き込みは、FNトンネル電流に
より行われるので、電荷の注入効率がよくなり、消費電
力が低減され、書き込み時の消費電力を内部昇圧回路で
充分にまかなうことが可能となる。よって、外部電源は
単一で済む。
In the means for solving the problems according to the first aspect, the impurity diffusion layers are formed and joined to the side portions of each channel stopper along the column direction, the gates are formed along the row direction, and the word line, Since the virtual ground array structure does not take contact with the source line and the drain line, the contact margin can be reduced, and the device can be sufficiently miniaturized. In addition, when writing information, the FN tunnel current
Therefore, the charge injection efficiency is improved,
Power is reduced, and power consumption during writing is increased by the internal booster circuit.
It becomes possible to fully cover. Therefore, the external power supply
You need only one.

【0020】さらに、情報の書き込み時には、選択され
た不揮発性記憶素子のゲートと基板との間に高電圧がか
かり、基板からゲートに向かってFNトンネル電流が発
生する。その結果、電荷がトンネル絶縁膜を通過して電
荷蓄積膜に注入される。
Further , at the time of writing information, a high voltage is applied between the gate of the selected nonvolatile memory element and the substrate, and an FN tunnel current is generated from the substrate to the gate. As a result, charges pass through the tunnel insulating film and are injected into the charge storage film.

【0021】また、ソースラインを相互に非接続状態と
し、各ソースライン毎に所定電圧を印加されるので、選
択された不揮発性記憶素子とワードラインを共有してい
る非選択の不揮発性記憶素子では、ドレインラインに印
加された書込禁止電圧により確実にチャネルがチャージ
される。そのため、選択された不揮発性記憶素子とワー
ドラインを共有している非選択の不揮発性記憶素子内で
電流が流れず、当該不揮発性記憶素子に誤って情報が書
き込まれることはない。
Since the source lines are not connected to each other and a predetermined voltage is applied to each source line, the non-selected non-volatile memory element sharing the word line with the selected non-volatile memory element. Then, the channel is surely charged by the write inhibit voltage applied to the drain line. Therefore, a current does not flow in the non-selected non-volatile memory element that shares the word line with the selected non-volatile memory element, and information is not erroneously written in the non-volatile memory element.

【0022】請求項3では、2度LOCOS酸化を行っ
て、LOCOS絶縁膜の直下にチャネルストッパおよび
不純物拡散層を形成することにより、素子分離領域が小
さくて済み、チャネル長も短くできるから、充分に微細
化に対応できる。また、ダミーゲートの両側にサイドウ
ォールを列方向に沿って形成し、サイドウォールおよび
ダミーゲートをマスクとして、チャネルストップイオン
を注入してから、サイドウォールを除去し、ダミーゲー
トをマスクとして、不純物イオンを注入しているので、
埋込不純物拡散層を形成するためのマスク合わせに係る
マージンが不要となる。
In the third aspect, the LOCOS oxidation is performed twice to form the channel stopper and the impurity diffusion layer directly under the LOCOS insulating film, so that the element isolation region can be made small and the channel length can be shortened. It can correspond to miniaturization. Also, sidewalls are formed on both sides of the dummy gate along the column direction, channel stop ions are implanted using the sidewalls and the dummy gate as masks, and then the sidewalls are removed, and impurity ions are used as masks with the dummy gates. Is being injected,
A margin for mask alignment for forming the buried impurity diffusion layer becomes unnecessary.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明に係る一実施例を添付図面に基
づき詳述する。図1は本発明の一実施例に係る不揮発性
記憶装置の電気的構成を示すブロック図である。図1を
参照しつつ、本実施例に係る不揮発性記憶装置の電気的
構成について説明する。なお、図1中、信号等を表す記
号に付したオーバーラインは、負論理のものであことを
表すものとし、明細書中ではオーバーラインの記載を省
略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention. The electrical configuration of the nonvolatile memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that in FIG. 1, an overline attached to a symbol representing a signal or the like indicates that it is of a negative logic, and the description of the overline is omitted in the specification.

【0024】本実施例の不揮発性記憶装置は、フラッシ
ュEEPROMであって、図1の如く、ワンチップ内に、情報
の記憶を行う複数の不揮発性記憶素子を備えたメモリレ
アレーMAと、メモリレアレーMAの周辺に設けられた
チップイネーブル(CE),出力イネーブル(OE),
ライトイネーブル(WE)バッファ10、アドレスバッ
ファ11、I/Oバッファ12、ワード線デコーダ1
3、Yゲートデコーダ14、Yゲート・センスアンプ1
5、データロードタイミング制御回路16、消去、書込
タイミング制御回路17、負高電圧発生回路18、ワー
ド線負電圧デコーダ19、ウェル駆動回路20、データ
プーリング(DATA Polling)回路21、ページデータロー
ドラッチ回路22、データ線負電圧デコーダ23、タイ
マ(I)24、タイマ(II)25、READY/BUS
Yバッファ26、誤書込防止回路27および電源電圧検
出回路28とを有している。
The non-volatile memory device of this embodiment is a flash EEPROM, and as shown in FIG. 1, a memory array MA having a plurality of non-volatile memory elements for storing information in one chip, and a memory. Chip enable (CE), output enable (OE), provided around the peripheral array MA,
Write enable (WE) buffer 10, address buffer 11, I / O buffer 12, word line decoder 1
3, Y gate decoder 14, Y gate sense amplifier 1
5, the data load timing controller 16, erase, write timing control circuit 17, a negative high voltage generating circuit 18, a word line negative voltage Decorations over da 19, well driving circuit 20, the data pooling (DATA Polling) circuit 21, the page data Load latch circuit 22, data line negative voltage decoder 23, timer (I) 24, timer (II) 25, READY / BUS
It has a Y buffer 26, a write error prevention circuit 27, and a power supply voltage detection circuit 28.

【0025】この不揮発性記憶装置においては、CE信
号、OE信号、WE信号のすべてをEEPROMの内部にラッ
チすることによって、以降内部タイマ24,25により
自動的に古い情報から新しい情報に書き換えられる。そ
して、情報の書き込み時には、負高電圧でウェル駆動回
路20とデータ線負電圧デコーダ23とを駆動し、情報
の消去時には、ワード線デコーダ13を駆動し、情報の
読み出し時には、Yゲートデコーダ14とYゲート・セ
ンスアンプ15とを駆動する。
In this non-volatile memory device, the CE signal, the OE signal, and the WE signal are all latched inside the EEPROM so that the internal timers 24 and 25 automatically rewrite old information to new information. Then, when writing information, the well driving circuit 20 and the data line negative voltage decoder 23 are driven with a negative high voltage, when erasing information, the word line decoder 13 is driven, and when reading information, the Y gate decoder 14 and the Y gate decoder 14 are driven. The Y gate sense amplifier 15 is driven.

【0026】タイマ24,25は、書換時間をEEPROM内
部で計算するもので、データロード時間は、消去、書込
時間をそれぞれ自動的に設定している。つまり、タイマ
24,25によって、情報の書き換えがEEPROM内部で自
動的に行われ、情報の消去および書き込みの間、WEの
信号をも占有する必要がなくなり、これによって、見掛
け上SRAMと同じタイミングを用いて情報を書き換えられ
る。
The timers 24 and 25 calculate the rewriting time inside the EEPROM, and the data loading time automatically sets the erasing and writing times, respectively. In other words, the information is automatically rewritten inside the EEPROM by the timers 24 and 25, and it is not necessary to occupy the WE signal during the erasing and writing of information, so that the same timing as that of SRAM is apparently obtained. Information can be rewritten using.

【0027】データプーリング回路21、ページデータ
ロードラッチ回路22およびREADY/BUSYバッ
ファ26は、情報の書換終了表示のために設けられたも
のである。READY/BUSYバッファ26は、チッ
プが情報の書換サイクル中であることをNo.1ピンの
出力状態で表示するハードウェア的な機能を有してお
り、情報の書き換え中は低レベル、書き換え終了後は高
インピーダンスによってチップ状態を表示する。データ
プーリング回路21は、特に表示用の出力ピンや外部回
路を使わないソフトウェア的な機能を有しており、情報
の書換サイクル中は出力D0 からD4 に読み出しをかけ
ても高インピーダンスであるが、出力D2は出力可能な
状態となっており、最後に書き込んだアドレスの情報を
読み出しにいったとき、実際の報と不一致であれば書
込サイクル中、一致すればサイクル完了を判定する。
The data pooling circuit 21, the page data load latch circuit 22 and the READY / BUSY buffer 26 are provided for indicating the end of rewriting of information. The READY / BUSY buffer 26 indicates that the chip is in the process of rewriting information. It has a hardware function of displaying in the output state of 1 pin, and displays the chip state by low level while rewriting information and by high impedance after rewriting. The data pooling circuit 21 has a software function which does not use an output pin for display or an external circuit in particular, and has a high impedance even when the outputs D 0 to D 4 are read during the information rewriting cycle. determination but output D 2 has become a state capable of outputting, when I went to read the information of the last written address, during a write cycle if the actual information and inconsistency, the cycle is completed if they match To do.

【0028】誤書込防止回路27は、内部昇圧回路の誤
動作によって記憶されている情報が誤って書き換えられ
ないように、WEのノイズキャンセラ回路、WE内部信
号・High固定回路およびVccレベル判定回路が内蔵され
ている。WEのノイズキャンセラ回路は、読み出しある
いはスタンバイ時に所定幅以下のノイズが書き込み信号
WEにのっても感応しない。WE内部信号・High固定回
路は、各制御ピン(CE,OE,WE)がグランドある
いは電源電圧Vccに固定されていればREADY、ST
ANDBY、WRITEのどのモードでもPOWER
ON/OFFを可能とする。Vccレベル判定回路は、P
OWER ON/OFF時にVccが所定電圧以下の場合
に書き換えを禁止する。
The erroneous write prevention circuit 27 includes a noise canceller circuit of the WE, a WE internal signal / High fixed circuit, and a V cc level judgment circuit so that the stored information is not accidentally rewritten by the malfunction of the internal booster circuit. It is built in. The noise canceller circuit of the WE is not sensitive to noise of a predetermined width or less on the write signal WE during reading or standby. The WE internal signal / High fixed circuit is READY, ST if each control pin (CE, OE, WE) is fixed to the ground or the power supply voltage V cc.
POWER in any mode of ANDBY and WRITE
Enables ON / OFF. The V cc level determination circuit is P
Ower ON / OFF at V cc prohibits rewriting when less than the predetermined voltage.

【0029】図2はメモリアレーの構造を示しており、
同図(a)はパッシベーション膜を剥がした状態を示す
平面図、同図(b)は同図(a)のI−I断面図であ
る。図2参照しつつ、メモリアレーMAの構造につい
て説明する。メモリアレーMAは、図2の如く、単一の
P型シリコン基板30上に、エレクトロンを注入した
り、取り出したりすることで情報の記憶を行う複数の不
揮発性記憶素子MTr11,MTr12,MTr13,
MTr14(図2(a)中、点線で囲む)が、行方向X
および列方向Yに沿ってマトリクス状に配列形成されて
いる。
FIG. 2 shows the structure of the memory array.
9A is a plan view showing a state in which the passivation film is peeled off, and FIG. 9B is a sectional view taken along the line I-I of FIG. The structure of the memory array MA will be described with reference to FIG. Memory array MA is as shown in FIG. 2, on a single P-type silicon substrate 30, a plurality of non-volatile storage elements to perform or injected electrons, the storage of information by or Eject MTr11, MTr12, MTr13 ,
The MTr 14 (enclosed by a dotted line in FIG. 2A) is in the row direction X.
And are arranged in a matrix along the column direction Y.

【0030】P型シリコン基板30の表面層には、複数
のLOCOS(local oxidation ofsilicon) 膜311,
312,313が列方向Yに沿ってかつ行方向に所定の
間隔をあけて形成されている。LOCOS膜311,3
12,313は、SiO2 からなり、その膜厚は約10
000Å程度に相対的に厚く設定されている。各LOC
OS絶縁膜311,312,313の直下には、P型チ
ャネルストッパ321,322,323が列方向Yに沿
って形成されている。
[0030] On the surface layer of the P-type silicon substrate 30, a plurality of LOCOS (l oc al oxidation ofsilicon) film 311,
312 and 313 are formed along the column direction Y and at predetermined intervals in the row direction. LOCOS films 311 and 3
12, 313 are made of SiO 2 and have a film thickness of about 10
It is set relatively thick to around 000Å. Each LOC
Immediately below the OS insulating films 311, 312, 313, P-type channel stoppers 321, 322, 323 are formed along the column direction Y.

【0031】各チャネルストッパ31,32,3
3の一方(図において右側)側部には、第1のN+ 型埋
込不純物拡散層331,332が列方向Yに沿って形成
されて接合している。つまり、第1のN+ 型埋込不純物
拡散層331,332は、各不揮発性記憶素子MTr1
1,MTr12,MTr13,MTr14のソース領域
となり、かつ列方向Yに配列する各不揮発性記憶素子M
Tr11,MTr13およびMTr12,MTr14で
共有されたソースラインSL1,SL2となっている。
また、各チャネルストッパ31,32,33の他
方(図において左側)側部には、第2のN+ 型埋込不純
物拡散層341,342が列方向Yに沿ってかつ第1の
N型埋込不純物拡散層331,332と所定の間隔をあ
けて形成されて接合している。つまり、第2のN+ 型埋
込不純物拡散層341,342は、各不揮発性記憶素子
MTr11,MTr12,MTr13,MTr14のド
レイン領域となり、かつ列方向Yに配列する各不揮発性
記憶素子MTr11,MTr13およびMTr12,M
Tr14で共有されたドレインラインDL1,DL2と
なっている。
Channel stoppers 3 2 1, 3 2 2, 3 2
First N + -type buried impurity diffusion layers 331 and 332 are formed along the column direction Y and joined to one side (right side in the drawing) of No. 3 of FIG. That is, the first N + type buried impurity diffusion layers 331 and 332 are formed in the respective nonvolatile memory elements MTr1.
1, the non-volatile memory elements M which become the source regions of MTr12, MTr13, MTr14 and are arranged in the column direction Y.
The source lines SL1 and SL2 are shared by Tr11, MTr13 and MTr12, MTr14.
Further, on the other side (left side in the figure) of each channel stopper 3 21, 3 2 2, 3 2 3, second N + type buried impurity diffusion layers 341, 342 are arranged along the column direction Y and The first N-type buried impurity diffusion layers 331 and 332 are formed at predetermined intervals and are joined to each other. That is, the second N + type buried impurity diffusion layers 341 and 342 serve as drain regions of the nonvolatile memory elements MTr11, MTr12, MTr13, MTr14, and are arranged in the column direction Y. And MTr12, M
The drain lines DL1 and DL2 are shared by Tr14.

【0032】行方向Xに配列する不揮発性記憶素子MT
r11,MTr12のソース領域およびドレイン領域で
挟まれるようにそれぞれ生じる各チャネル領域351,
352上には、各チャネル領域351,352で発生し
たエレクトロンを通過させ得るトンネル酸化膜361,
362が形成されている。また、図示していないが、同
様に、行方向Xに配列する不揮発性記憶素子MTr1
3,MTr14のソース領域およびドレイン領域で挟ま
れるようにそれぞれ生じる各チャネル領域上には、トン
ネル酸化膜が形成されている。
Nonvolatile storage elements MT arranged in the row direction X
Each channel region 351 generated so as to be sandwiched between the source region and the drain region of r11 and MTr12.
A tunnel oxide film 361 that allows electrons generated in the channel regions 351 and 352 to pass therethrough is formed on the line 352.
362 is formed. Although not shown, the nonvolatile memory elements MTr1 arranged in the row direction X are similarly provided.
3, a tunnel oxide film is formed on each channel region formed so as to be sandwiched between the source region and the drain region of MTr14.

【0033】トンネル酸化膜は、SiO2 からなり、そ
の膜厚は、エレクトロンを通過させ得るよう、約20Å
程度にきわめて薄く設定されている。そして、不揮発性
記憶素子MTr11,MTr12のトンネル酸化膜36
1,362を含むトンネル酸化膜の膜厚上には、トンネ
ル絶縁膜を通過してきたエレクトロンを蓄積する窒化膜
37が形成されている。
The tunnel oxide film is made of SiO 2 and has a thickness of about 20Å so that electrons can pass therethrough.
It is set to be extremely thin. Then, the tunnel oxide film 36 of the nonvolatile memory elements MTr11, MTr12.
On the film thickness of the tunnel oxide film including 1,362, a nitride film 37 for accumulating electrons that have passed through the tunnel insulating film is formed.

【0034】窒化膜37は、Si3 4 からなり、その
膜厚は電荷保持特性等を考慮して、約80Å程度に設定
されている。窒化膜37上には、窒化膜37に注入され
たエレクトロンを長時間閉じ込めておくためのブロック
酸化膜38が形成されている。ブロック酸化膜38は、
SiO2 からなり、その膜厚は、エレクトロンを有効に
ブロックできるよう、約50Å程度に定されている。ブ
ロック酸化膜38上には、ゲート391,392が行方
向Xに沿って形成されている。
The nitride film 37 is made of Si 3 N 4 , and its film thickness is set to about 80 Å in consideration of charge retention characteristics and the like. A block oxide film 38 is formed on the nitride film 37 for confining the electrons injected into the nitride film 37 for a long time. The block oxide film 38 is
It is made of SiO 2 , and its film thickness is set to about 50 Å so that electrons can be effectively blocked. Gates 391 and 392 are formed on the block oxide film 38 along the row direction X.

【0035】ゲート391,392は、例えばリンを高
濃度にドープして低抵抗化したポリシリコン等の導電性
物質からなり、行方向Xに配列する不揮発性記憶素子M
Tr11,MTr12およびMTr13,MTr14で
共有されたワードラインWL1,WL2となっている。
なお、列方向Yに隣接する不揮発性記憶素子MTr1
1,MTr13およびMTr12,MTr14の境界領
域(図2(b)中×印で示す)には、当該各不揮発性記
憶素子MTr11,MTr13およびMTr12,MT
r14を素子分離するための、チャネルスットプイオン
が打ち込まれている。
The gates 391 and 392 are made of a conductive material such as polysilicon, which is doped with phosphorus at a high concentration to reduce its resistance, and is arranged in the row direction X.
The word lines WL1 and WL2 are shared by Tr11 and MTr12 and MTr13 and MTr14.
The nonvolatile memory element MTr1 adjacent to the column direction Y
1, MTr13, MTr12, MTr14 are provided in the boundary region (indicated by a cross in FIG. 2B), the nonvolatile memory elements MTr11, MTr13 and MTr12, MT.
Channel stop ions are implanted for element isolation of r14.

【0036】上記構成において、各チャネルストッパ3
1,32,33の側部に、N+ 型埋込不純物拡散
層331,332および341,342を列方向に沿っ
て形成して接合し、ゲート391,392を行方向に形
成して、ワードラインWL1,WL2、ソースラインS
L1,SL2およびドレインラインDL1,DL2のコ
ンタクトをとらない仮想グランドアレイ(virtual grand
array)構造としているので、コンタクトマージンがか
せげ、充分に微細化に対応できる。
In the above structure, each channel stopper 3
N + -type buried impurity diffusion layers 331, 332 and 341, 342 are formed and joined along the column direction on the side portions of 2, 1, 3 2, 2, 3 23, and gates 391, 392 are arranged in the row direction. Formed, word lines WL1, WL2, source line S
L1 and SL2 and drain lines DL1 and DL2 are not contacted.
Since it has an (array) structure, the contact margin can be reduced and it is possible to sufficiently miniaturize.

【0037】図3はメモリアレーの等価回路図である。
図3を参照しつつ、上記メモリアレーMAの電気的構成
について説明する。メモリアレーMAは、図3の如く、
点線で囲んだメモリセルMC11,MC12,MC1
3,MC14がマトリクス状に配列されており、各メモ
リセルMC11,MC12,MC13,MC14は、1
つの不揮発性記憶素子MTr11,MTr12,MTr
13,MTr14のみからなる1セル/1トランジスタ
構造を有している。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the memory array.
The electrical configuration of the memory array MA will be described with reference to FIG. The memory array MA is as shown in FIG.
Memory cells MC11, MC12, MC1 surrounded by dotted lines
3, MC14 are arranged in a matrix, and each memory cell MC11, MC12, MC13, MC14 has 1
Nonvolatile memory elements MTr11, MTr12, MTr
It has a one-cell / one-transistor structure composed of only 13 and MTr14.

【0038】行方向に配列する不揮発性記憶素子MTr
11,MTr12のゲートには、ワードラインWL1が
接続されており、行方向に配列された不揮発性記憶素子
MTr13,MTr14のゲートには、ワードラインW
L2が接続されている。列方向に配列する不揮発性記憶
素子MTr11,MTr13のソースには、ソースライ
ンSL1が接続されており、ドレインにはドレインライ
ンDL1が接続されている。また、列方向に配列する不
揮発性記憶素子MTr12,MTr14のソースには、
ソースラインSL2が接続されており、ドレインにはド
レインラインDL2が接続されている。
Nonvolatile memory elements MTr arranged in the row direction
The word line WL1 is connected to the gates of the memory cells 11 and MTr12, and the word line W1 is connected to the gates of the nonvolatile memory elements MTr13 and MTr14 arranged in the row direction.
L2 is connected. The source line SL1 is connected to the sources of the nonvolatile memory elements MTr11 and MTr13 arranged in the column direction, and the drain line DL1 is connected to the drain. The sources of the nonvolatile memory elements MTr12 and MTr14 arranged in the column direction are
The source line SL2 is connected, and the drain is connected to the drain line DL2.

【0039】ここで、主に図2および表1を参照しつ
つ、不揮発性記憶装置の情報の書き込み、消去および読
み出し動作について説明する。なお、表1においてはメ
モリセルMC11を選択した場合を想定している。
Now, with reference mainly to FIG. 2 and Table 1, information writing, erasing and reading operations of information in the nonvolatile memory device will be described. In Table 1, it is assumed that the memory cell MC11 is selected.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】<書き込み(WRITE)>情報の書き込
みは、図1に示したウェル駆動回路20とデータ線負電
圧デコーダ23とを駆動して行う。つまり、ワードライ
ンWL2を接地電位0Vとし、ソースラインSL2を開
放状態とし、ドレインラインDL2に書込禁止電圧6V
を印加しておき、情報の書き込みを行うメモリセルMC
11を選択すべく、ソースラインSL1およびドレイン
ラインDL1を接地電位0Vとし、ワードラインWL1
に10Vを印加する。
<Write (WRITE)> Information is written by driving the well drive circuit 20 and the data line negative voltage decoder 23 shown in FIG. That is, the word line WL2 is set to the ground potential 0V, the source line SL2 is opened, and the write inhibit voltage 6V is applied to the drain line DL2.
Memory cell MC for writing information by applying
In order to select 11, the source line SL1 and the drain line DL1 are set to the ground potential 0V, and the word line WL1
Is applied to 10V.

【0042】そうすると、図4に示すように、選択され
たメモリセルMC11内の不揮発性記憶素子MTr11
では、ゲート391と基板30との間に高電圧がかか
り、基板30からゲート391に向かってFNトンネル
電流が発生する。その結果、エレクトロンがトンネル酸
化膜361をトンネルして窒化膜37に注入され、情報
「1」の書き込み状態となる。
Then, as shown in FIG. 4, the non-volatile memory element MTr11 in the selected memory cell MC11.
Then, a high voltage is applied between the gate 391 and the substrate 30, and an FN tunnel current is generated from the substrate 30 toward the gate 391. As a result, electrons tunnel through the tunnel oxide film 361 and are injected into the nitride film 37, and the state of writing information “1” is obtained.

【0043】一方、非選択のメモリセルの不揮発性記憶
素子では、ゲートと基板との間でFNトンネル電流が発
生せず、エレクトロンが窒化膜に注入されされること
ない。このとき、図1に示す誤書込防止回路27によ
り、ソースラインSL1,SL2を相互に非接続状態と
し、各ソースラインSL1,SL2毎に所定電圧を印加
しているので、ワードラインWL1に接続されているメ
モリセルMC12内の不揮発性記憶素子MTr12で
は、ドレインラインDL2に印加された書込禁止電圧6
Vにより確実にチャネルがチャージされる。その結果、
メモリセルMC2内にセル電流が流れないため、不揮発
性記憶素子MTr12に誤って情報が書き込まれること
はない。
On the other hand, in the non-volatile memory element of the non-selected memory cell, without FN tunnel current occurs between the gate and the substrate, does not electrons are injected into the nitride film. At this time, the erroneous write prevention circuit 27 shown in FIG. 1 makes the source lines SL1 and SL2 unconnected to each other and applies a predetermined voltage to each of the source lines SL1 and SL2, so that they are connected to the word line WL1. In the non-volatile memory element MTr12 in the memory cell MC12 being operated, the write inhibit voltage 6 applied to the drain line DL2 is applied.
V ensures that the channel is charged. as a result,
Since the cell current does not flow in the memory cell MC2, information is not accidentally written in the nonvolatile memory element MTr12.

【0044】窒化膜にエレクトンが蓄積されている状態
と、蓄積されていない状態とでは、不揮発性記憶素子の
ソース−ドレイン間を導通させるための必要なゲート電
圧が変化する。すなわち、不揮発性記憶素子のソース−
ドレインを導通させるためのしきい値電圧VTHは、窒化
膜にエレクトロンを注入した状態で高いしきい値V1を
とり、エレクトロンが未注入の状態では低いしきい値電
圧V2をとる。このように、しきい値電圧VTHを2種類
に設定することで「1」または「0」の二値データを不
揮発性記憶素子に記憶させることができる。 <消去(ERASE)>情報の消去は、図1に示したワ
ード線デコーダ13を駆動して行う。つまり、ワードラ
インWL2を接地電位0Vとし、ソースラインSL2お
よびドレインラインDL2を開放状態としておき、情報
の消去を行うメモリセルMC11を選択すべく、ソース
ラインSL1およびドレインラインDL1を開放状態と
し、ワードラインWL1に−10Vを印加する。
The gate voltage required for conducting between the source and the drain of the nonvolatile memory element changes between the state in which the electone is accumulated in the nitride film and the state in which it is not accumulated. That is, the source of the nonvolatile memory element
The threshold voltage V TH for conducting the drain has a high threshold voltage V1 when electrons are injected into the nitride film, and has a low threshold voltage V2 when electrons have not been injected. Thus, by setting the threshold voltage V TH to two types, binary data of “1” or “0” can be stored in the nonvolatile memory element. <Erase> Information is erased by driving the word line decoder 13 shown in FIG. That is, the word line WL2 is set to the ground potential 0V, the source line SL2 and the drain line DL2 are left open, and the source line SL1 and the drain line DL1 are left open to select the memory cell MC11 for erasing information. -10V is applied to the line WL1.

【0045】そうすると、図5に示すように、選択され
たメモリセルMC11内の不揮発性記憶素子MTr11
では、ゲート391と基板30との間に書き込み時とは
逆のバイアスがかかり、ゲート391から基板30に向
かってFNトンネル電流が発生する。その結果、窒化膜
37内に蓄積されていたエレクトロンがトンネル酸化膜
361をトンネルして基板30に流入し、窒化膜37か
らエレクトロンが取り出される。よって、情報の消去状
態、すなわち情報「0」の書き込み状態となる。
Then, as shown in FIG. 5, the non-volatile memory element MTr11 in the selected memory cell MC11.
Then, a bias reverse to that at the time of writing is applied between the gate 391 and the substrate 30, and an FN tunnel current is generated from the gate 391 toward the substrate 30. As a result, the electrons accumulated in the nitride film 37 tunnel through the tunnel oxide film 361 and flow into the substrate 30, and the electrons are extracted from the nitride film 37. Therefore, the information is erased, that is, the information "0" is written.

【0046】このように、情報の書き換えは、FNトン
ネル電流により行われるので、エレクトロンの注入効率
がよくなり、消費電力が低減され、書き換え時の消費電
力を内部昇圧回路で充分にまかなうことが可能となる。
よって、外部電源からの供給は5Vでよいので、外部電
源は単一で済む。 <読み出し(READ)>情報の読み出しは、図1に示
したYゲートデコーダ14とYゲート・センスアンプ1
5とを駆動して行う。つまり、ワードラインWL2を接
地電位0Vとし、ソースラインSL2およびドレインラ
インDL2を開放状態としておき、読み出しを行うメモ
リセルMC11を選択すべく、ソースラインSL1を接
地電位0Vとし、ドレインラインDL1に1Vを印加
し、ワードラインWL1に対してセンス電圧2Vを印加
する。
As described above, since the rewriting of information is performed by the FN tunnel current, the electron injection efficiency is improved, the power consumption is reduced, and the power consumption at the time of rewriting can be sufficiently covered by the internal booster circuit. Becomes
Therefore, since the power supply from the external power supply may be 5 V, only one external power supply is required. <Read (READ)> Information is read by the Y gate decoder 14 and the Y gate sense amplifier 1 shown in FIG.
And 5 are driven. That is, the word line WL2 is set to the ground potential 0V, the source line SL2 and the drain line DL2 are left open, and the source line SL1 is set to the ground potential 0V and the drain line DL1 is set to 1V in order to select the memory cell MC11 to be read. Then, the sense voltage 2V is applied to the word line WL1.

【0047】そうすると、図6(a)に示すように、メ
モリセルMC11内の不揮発性記憶素子MTr11の窒
化膜37にエレクトロンが蓄積されておれば、ゲート3
91の正電荷は窒化膜37に蓄積されているエレクトロ
ンで打ち消されてしまい、この正電荷の影響が基板30
の表面まで到達しない。したがって、不揮発性記憶素子
MTr11にチャネルが形成されず、電流が流れない。
一方、図6(b)に示すように、不揮発性記憶素子MT
r11の窒化膜37にエレクトロンが蓄積されていなけ
れば、ゲート391の正電荷の影響が基板30の表面ま
で及び、不揮発性記憶素子MTr11にチャネルが形成
され、電流が流れる。この状態をYゲートデコーダ14
およびYゲート・センスアンプ15でセンシングすれ
ば、不揮発性記憶素子MTr11に記憶されている情報
の読み出しが行われる。
Then, as shown in FIG. 6A, if electrons are accumulated in the nitride film 37 of the nonvolatile memory element MTr11 in the memory cell MC11, the gate 3
The positive charge of 91 is canceled by the electrons accumulated in the nitride film 37, and the influence of this positive charge is the substrate 30.
Does not reach the surface of. Therefore, no channel is formed in the nonvolatile memory element MTr11, and no current flows.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, the nonvolatile memory element MT
If no electrons are accumulated in the nitride film 37 of r11, the positive charge of the gate 391 extends to the surface of the substrate 30, a channel is formed in the nonvolatile memory element MTr11, and a current flows. In this state, the Y gate decoder 14
By sensing with the Y gate sense amplifier 15, the information stored in the non-volatile memory element MTr11 is read.

【0048】ところで、センス電圧とは、上記しきい値
電圧VTHの2種類のV1,V2の中間的な電圧である。
したがって、このセンス電圧を印加すると、ONO膜に
エレクトロンが蓄積されているか否かで、不揮発性記憶
素子の導通/非導通が決定される。図7および図8は不
揮発性記憶装置の製造方法を工程順に示す概略断面図で
ある。図7および図8を参照しつつ、上記不揮発性記憶
装置の製造方法について説明する。なお、図7および図
8においては、説明の便宜上、1つの不揮発性記憶素子
のみ示している。
By the way, the sense voltage is an intermediate voltage between two kinds of V1 and V2 of the threshold voltage V TH .
Therefore, when this sense voltage is applied, conduction / non-conduction of the nonvolatile memory element is determined by whether or not electrons are accumulated in the ONO film. 7 and 8 are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing the nonvolatile memory device in the order of steps. A method of manufacturing the nonvolatile memory device will be described with reference to FIGS. 7 and 8. 7 and 8, only one nonvolatile memory element is shown for convenience of description.

【0049】まず、ダミーゲートを形成する。すなわ
ち、図7(a)に示すように、P型シリコン基板30を
約900〜1000℃で熱酸化し、約1000Å程度の
パッド酸化(pad oxide) 膜40を形成し、ついでCVD
(Chemical Vapor Deposition)法により窒化膜41を約
1000Å程度形成し、さらに熱酸化により後の工程で
エッチングストッパとなる酸化膜(以下、「エッチング
ストッパ」という)42を約1000Å程度形成する。
First, a dummy gate is formed. That is, as shown in FIG. 7A, the P-type silicon substrate 30 is thermally oxidized at about 900 to 1000 ° C. to form a pad oxide film 40 of about 1000 Å, and then the CVD is performed.
(C h emical Vapor Deposition) nitride film 41 is formed about 1000Å under the law, further oxide film serving as an etching stopper in the subsequent step by thermal oxidation (hereinafter, referred to as "etching stopper") 42 to about 1000Å is formed.

【0050】そして、図7(b)に示すように、エッチ
ングストッパ42上にレジストパターン(図示せず)を
形成し、このレジストをマスクとしてエッチングストッ
パ42および窒化膜41をエッチングしてダミーゲート
を列方向に沿ってストライプ状に形成する。上記ダミー
ゲート形成工程が終了すると、LOCOS膜およびチャ
ネルストッパを形成する。すなわち、図7(c)に示す
ように、CVD法により、全面に酸化シリコン膜43を
堆積する。つづけて、この酸化シリコン膜43をエッチ
ングストッパ42の上面が露出するまでエッチバックし
て、エッチングストッパ42および窒化膜41の両側
(図において左側および右側)にサイドウォール44,
45を列方向に沿って被着形成する。
Then, as shown in FIG. 7B, a resist pattern (not shown) is formed on the etching stopper 42, and the etching stopper 42 and the nitride film 41 are etched using this resist as a mask to form a dummy gate. The stripes are formed along the column direction. When the dummy gate forming process is completed, a LOCOS film and a channel stopper are formed. That is, as shown in FIG. 7C, the silicon oxide film 43 is deposited on the entire surface by the CVD method. Subsequently, the silicon oxide film 43 is etched back until the upper surface of the etching stopper 42 is exposed, and the sidewalls 44, 42 are formed on both sides (left and right in the figure) of the etching stopper 42 and the nitride film 41.
45 is deposited along the column direction.

【0051】次に、図7(d)に示すように、サイドウ
ォール44,45、エッチングストッパ42および窒化
膜41をマスクとして、インプラ(implantation)等によ
り、P型の不純物である、例えばボロン等のチャネルス
トップイオンを注入する。そして、図7(e)に示すよ
うに、シリコン基板30を約1000℃の水蒸気(H2
O)雰囲気で約6〜7時間LOCOS酸化を行い、サイ
ドウォール44,45、エッチングストッパ42および
窒化膜41で覆われていないシリコン基板30の表面に
約10000Å程度のLOCOS膜31を列方向に沿っ
て成長させる。このとき同時に、LOCOS膜31の直
下にはチャネルストッパ32が列方向に沿って形成され
る。
Next, as shown in FIG. 7D, the sidewalls 44 and 45, the etching stopper 42, and the nitride film 41 are used as masks for implantation and the like, which is a P-type impurity such as boron. Implant channel stop ions. Then, as shown in FIG. 7E, the silicon substrate 30 is exposed to water vapor (H 2
O) LOCOS oxidation is performed in an atmosphere for about 6 to 7 hours, and a LOCOS film 31 of about 10000 Å is formed along the column direction on the surface of the silicon substrate 30 not covered with the sidewalls 44 and 45, the etching stopper 42 and the nitride film 41. To grow. At this time, channel stoppers 32 are formed immediately below the LOCOS film 31 along the column direction.

【0052】上記LOCOS膜およびチャネルストッパ
の形成工程が終了すると、埋込不純物拡散層を形成す
る。すなわち、図7(f)に示すように、サイドウォー
ル44,45を除去した後、エッチングストッパ42お
よび窒化膜41をマスクとして、インプラ等により、N
型の不純物である、例えばAs等のイオンを注入する。
そして、図8(a)に示すように、再度LOCOS酸化
を行い、チャネルストッパ32の両側にN+ 型埋込不純
物拡散層33,34を列方向に形成する。
When the process of forming the LOCOS film and the channel stopper is completed, a buried impurity diffusion layer is formed. That is, as shown in FIG. 7F, after removing the sidewalls 44 and 45, N is formed by implantation using the etching stopper 42 and the nitride film 41 as a mask.
Ions such as As, which is a type impurity, are implanted.
Then, as shown in FIG. 8A, LOCOS oxidation is performed again to form N + type buried impurity diffusion layers 33 and 34 on both sides of the channel stopper 32 in the column direction.

【0053】上記埋込不純物拡散層形成工程が終了する
と、トンネル酸化膜および電荷蓄積膜を形成する。すな
わち、図8(b)に示すように、エッチングストッパ4
2、窒化膜41およびパッド酸化膜40を除去し、素子
領域のシリコン基板30の表面を露出させる。そして、
図8(c)に示すように、素子領域の露出したシリコン
基板30を約900〜1000℃で約20Å程度のきわ
めて薄いトンネル酸化膜36を形成する。つづけて、C
VD法により、全面に窒化膜37を約80Å程度堆積
し、さらにCVD法により、窒化膜37上にブロック酸
化膜38を約50Å程度堆積する。
When the step of forming the buried impurity diffusion layer is completed, a tunnel oxide film and a charge storage film are formed. That is, as shown in FIG. 8B, the etching stopper 4
2. The nitride film 41 and the pad oxide film 40 are removed to expose the surface of the silicon substrate 30 in the element region. And
As shown in FIG. 8C, an extremely thin tunnel oxide film 36 of about 20 Å is formed on the silicon substrate 30 with the exposed element region at about 900 to 1000 ° C. Continuing, C
A VD method is used to deposit a nitride film 37 on the entire surface by about 80Å, and a CVD method is used to deposit a block oxide film 38 on the nitride film 37 by about 50Å.

【0054】上記トンネル酸化膜および電荷蓄積膜の形
成工程が終了すると、ゲートを形成する。すなわち、図
8(d)に示すように、LPCVD(Low Pressure Chem
icalVapor Deposition)法により、全面にポリシリコン
を堆積し、ポリシリコンに対して高濃度にリン等の導電
性物質をドープする。つづけて、ポリシリコンを行方向
に沿ってストライプ状にパターニングしてゲート39を
形成する。そして、図図2(b)において×印で示す領
域に、LOCOS膜31をマスクとしてチャネルスット
プイオンを打ち込み、列方向で隣接する不揮発性記憶素
子MTr11,MTr13およびMTr12,MTr1
4を素子分離する。
When the steps of forming the tunnel oxide film and the charge storage film are completed, the gate is formed. That is, as shown in FIG. 8 (d), LPCVD (Low Pressure C h em
Polysilicon is deposited on the entire surface by the ical vapor deposition method, and the conductive material such as phosphorus is doped in high concentration to the polysilicon. Subsequently, the gate 39 is formed by patterning polysilicon in a stripe shape along the row direction. Then, in the region indicated by X in FIG. 2B, channel stop ions are implanted using the LOCOS film 31 as a mask, and the nonvolatile memory elements MTr11, MTr13 and MTr12, MTr1 adjacent in the column direction are implanted.
Element 4 is separated.

【0055】上記ゲート形成工程が終了すると、パッシ
ベーション膜を形成する。すなわち、図8(e)に示す
ように、CVD法により、全面に窒化膜(Si3 4
等の絶縁物質を堆積してパッシベーション膜46を形成
する。このように、2度LOCOS酸化を行って、LO
COS膜31の直下にチャネルストッパ32および埋込
不純物拡散層33,34を形成しているから、素子分離
領域が小さくて済み、またチャネル長も短くできる。よ
って、充分に微細化に対応できる。
When the gate forming process is completed, a passivation film is formed. That is, as shown in FIG. 8E, a nitride film (Si 3 N 4 ) is formed on the entire surface by the CVD method.
An insulating material such as is deposited to form the passivation film 46. In this way, LOCOS oxidation is performed twice, and LO
Since the channel stopper 32 and the buried impurity diffusion layers 33 and 34 are formed immediately below the COS film 31, the element isolation region can be made small and the channel length can be shortened. Therefore, miniaturization can be sufficiently dealt with.

【0056】また、エッチングストッパ42および窒化
膜41の両側にサイドウォール44,45を列方向に沿
って形成し、サイドウォール44,45、エッチングス
トッパ42および窒化膜41をマスクとして、チャネル
ストップイオンを注入してから、サイドウォール44,
45を除去し、エッチングストッパ42および窒化膜4
1をマスクとして、不純物イオンを注入しているので、
埋込不純物拡散層33,34を形成するためのマスク合
わせに係るマージンが不要となり、この面からも微細化
に貢献する。
Further, sidewalls 44 and 45 are formed on both sides of the etching stopper 42 and the nitride film 41 along the column direction, and channel stop ions are formed by using the sidewalls 44 and 45, the etching stopper 42 and the nitride film 41 as a mask. After injection, the sidewall 44,
45 is removed, and the etching stopper 42 and the nitride film 4 are removed.
Since impurity ions are implanted using 1 as a mask,
A margin for mask alignment for forming the buried impurity diffusion layers 33 and 34 becomes unnecessary, which also contributes to miniaturization.

【0057】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施例で
は、P型シリコン基板を使用した場合について記載した
が、N型シリコン基板を使用してもよい。また、電荷蓄
積膜を、フローティングゲートを備えた構造としてもよ
い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that many modifications and changes can be made within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the P-type silicon substrate is used is described, but the N-type silicon substrate may be used. Further, the charge storage film may have a structure including a floating gate.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項1によると、ワードライン、ソースラインおよびド
レインラインのコンタクトをとらない構造とできるの
で、コンタクトマージンがかせげ、充分に微細化に対応
できる。また、情報の書き込みは、FNトンネル電流に
より行われるので、電荷の注入効率がよくなり、消費電
力が低減され、書き込み時の消費電力を内部昇圧回路で
充分にまかなうことが可能となる。よって、外部電源は
単一で済む。さらに、ソースラインを相互に非接続状態
とし、各ソースライン毎に所定電圧が印加されるので、
選択された不揮発性記憶素子とワードラインを共有して
いる非選択の不揮発性記憶素子では、ドレインラインに
印加された書込禁止電圧により確実にチャネルがチャー
ジされる。そのため、選択された不揮発性記憶素子とワ
ードラインを共有している非選択の不揮発性記憶素子内
で電流が流れず、当該不揮発性記憶素子に誤って情報が
書き込まれることはない。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, since the structure can be such that the word line, the source line and the drain line are not contacted with each other, the contact margin can be increased and the device can be sufficiently miniaturized. it can. Further, since the writing of information is performed by the FN tunnel current, the charge injection efficiency is improved, the power consumption is reduced, and the power consumption at the time of writing can be sufficiently covered by the internal booster circuit. Therefore, a single external power supply is sufficient. Furthermore , since the source lines are not connected to each other and a predetermined voltage is applied to each source line,
In the non-selected non-volatile memory element that shares the word line with the selected non-volatile memory element, the channel is reliably charged by the write inhibit voltage applied to the drain line. Therefore, a current does not flow in the non-selected non-volatile memory element that shares the word line with the selected non-volatile memory element, and information is not erroneously written in the non-volatile memory element.

【0059】請求項では、2度LOCOS酸化を行っ
て、LOCOS絶縁膜の直下にチャネルストッパおよび
不純物拡散層を形成することにより、素子分離領域が小
さくて済み、チャネル長も短くできるから、充分に微細
化に対応できる。また、ダミーゲートの両側にサイドウ
ォールを列方向に沿って形成し、サイドウォールおよび
ダミーゲートをマスクとして、チャネルストップイオン
を注入してから、サイドウォールを除去し、ダミーゲー
トをマスクとして、不純物イオンを注入しているので、
埋込不純物拡散層を形成するためのマスク合わせに係る
マージンが不要となり、このことからも微細化に貢献す
る。
In the second aspect , the LOCOS oxidation is performed twice to form the channel stopper and the impurity diffusion layer immediately below the LOCOS insulating film, so that the element isolation region can be made small and the channel length can be shortened. It can correspond to miniaturization. Also, sidewalls are formed on both sides of the dummy gate along the column direction, channel stop ions are implanted using the sidewalls and the dummy gate as masks, and then the sidewalls are removed, and impurity ions are used as masks with the dummy gates. Is being injected,
A margin for mask alignment for forming the buried impurity diffusion layer becomes unnecessary, which also contributes to miniaturization.

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

【図1】本発明の一実施例に係る不揮発性記憶装置の電
気的構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】メモリアレーの構造を示しており、同図(a)
はパッシベーション膜を剥がした状態を示す平面図、同
図(b)は同図(a)のI−I断面図である。
FIG. 2 shows the structure of a memory array, which is shown in FIG.
Is a plan view showing a state in which the passivation film is peeled off, and FIG. 4B is a sectional view taken along line I-I of FIG.

【図3】メモリアレーの等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a memory array.

【図4】情報の書き込み時における不揮発性記憶素子の
動作を図解的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an operation of a nonvolatile memory element at the time of writing information.

【図5】情報の消去時における不揮発性記憶素子の動作
を図解的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the operation of the nonvolatile memory element when erasing information.

【図6】情報の読み出し時における不揮発性記憶素子の
動作を図解的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the operation of the nonvolatile memory element at the time of reading information.

【図7】不揮発性記憶装置の製造方法を工程順に示す概
略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the nonvolatile memory device in the order of steps.

【図8】図7につづく不揮発性記憶素子の製造方法を工
程順に示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the nonvolatile memory element following step in FIG. 7 in order of steps.

【図9】従来の不揮発性記憶素子の情報の書き込み、読
み出しおよび消去の各動作を図解的に示す図であって、
同図(a)は情報の書き込みの際の動作を、同図(b)
は情報の読み出しの際の動作を、同図()は情報の消
去の際の動作をそれぞれ示している。
FIG. 9 is a diagram schematically showing operations of writing, reading and erasing information in a conventional nonvolatile memory element,
FIG. 7A shows the operation at the time of writing information, and FIG.
Shows the operation at the time of reading information, and FIG. 7C shows the operation at the time of erasing information.

【図10】先行技術に係る不揮発性記憶装置の等価回路
図である。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a nonvolatile memory device according to a prior art.

【図11】同じくその概略断面図である。FIG. 11 is a schematic sectional view of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MA メモリアレー 13 ワード線デコーダ 20 ウェル駆動回路 23 データ線負電圧デコーダ 27 誤書込防止回路 30 P型シリコン基板 MTr11,MTr12,MTr13,MTr14 不
揮発性記憶素子 31,311,312,313 LOCOS膜 32,321,322,323 チャネルストッパ 33,331,332 第1のN+ 型埋込不純物拡散層 34,341,342 第2のN+ 型埋込不純物拡散層 351,352 チャネル領域 361,362 トンネル酸化膜 37 窒化膜 38 ブロック酸化膜 391,392 ゲート ワードライン WL1,WL2 ソースライン SL1,SL2 ドレインライン DL1,DL2 40 パッド酸化膜 41 窒化膜 42 エッチングストッパ 44,45 サイドウォール
MA memory array 13 word line decoder 20 well drive circuit 23 data line negative voltage decoder 27 erroneous write prevention circuit 30 P-type silicon substrate MTr11, MTr12, MTr13, MTr14 non-volatile memory element 31, 311, 312, 313 LOCOS film 32, 321, 322, 323 Channel stoppers 33, 331, 332 First N + type buried impurity diffusion layers 34, 341, 342 Second N + type buried impurity diffusion layers 351, 352 Channel regions 361, 362 Tunnel oxide film 37 Nitride film 38 Block oxide film 391, 392 Gate word line WL1, WL2 Source line SL1, SL2 Drain line DL1, DL2 40 Pad oxide film 41 Nitride film 42 Etching stopper 44, 45 Side wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 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】予め定める第1の導電型式をした単一の半
導体基板上に、電荷を注入したり、取り出したりするこ
とで情報の記憶を行う複数の不揮発性記憶素子が、行方
向および列方向に沿ってマトリクス状に配列形成されて
いる不揮発性記憶装置であって、 上記半導体基板の表面層に、列方向に沿ってかつ行方向
に所定の間隔をあけて厚く形成された複数のLOCOS
絶縁膜、 上記各LOCOS絶縁膜の直下に、列方向に沿って形成
され、上記第1の導電型式をしたチャネルストッパ、 上記各チャネルストッパの一方側部に接合すると共に、
列方向に沿って形成され、各不揮発性記憶素子のソース
領域となり、かつ列方向に配列する不揮発性記憶素子で
共有されたソースラインとなっている、上記第1の導電
型式とは反対の第2の導電型式をした第1の不純物拡散
層、 上記各チャネルストッパの他方側部に接合すると共に、
列方向に沿ってかつ第1の不純物拡散層と所定の間隔を
あけて形成され、各不揮発性記憶素子のドレイン領域と
なり、かつ列方向に配列する不揮発性記憶素子で共有さ
れたドレインラインとなっている、上記第1の導電型式
とは反対の第2の導電型式をした第2の不純物拡散層、 各不揮発性記憶素子のソース領域およびドレイン領域で
挟まれるようにそれぞれ生じる各チャネル領域上に形成
され、各チャネル領域で発生した電荷を通過させるトン
ネル絶縁膜、 上記各トンネル絶縁膜上に形成され、トンネル絶縁膜を
通過してきた電荷を蓄積する電荷蓄積層 上記各電荷蓄積層上に、行方向に沿って形成され、行方
向に配列する不揮発性記憶素子で共有されたワードライ
ンとなっており、上記半導体基板との間でFNトンネル
電流を発生させることにより上記電荷蓄積層に対して電
荷を注入させるゲート 選択された不揮発性記憶素子に接続されているワードラ
インに対して書込電圧 を印加し、選択された不揮発性記
憶素子のゲートと基板との間でFNトンネル電流を発生
させる手段、 選択された不揮発性記憶素子に接続されているドレイン
ラインに、当該不揮発性記憶素子のゲートと基板との間
でFNトンネル電流を発生させ得る所定電圧を印加し、
非選択の不揮発性記憶素子に接続されているドレインラ
インに、非選択の不揮発性記憶素子の、ゲートと基板と
の間でのFNトンネル電流の発生を禁止させ得る書込禁
止電圧を印加する手段、ならびに 各ソースラインを相互に非接続状態とし、各ソースライ
ン毎に所定電圧を印加する手段 を含むことを特徴とする
不揮発性記憶装置。
1. A plurality of nonvolatile memory elements for storing information by injecting and extracting charges on a single semiconductor substrate having a predetermined first conductivity type are arranged in rows and columns. A non-volatile memory device arranged in a matrix along a direction, the plurality of LOCOS being formed thick on a surface layer of the semiconductor substrate along a column direction at predetermined intervals in a row direction.
An insulating film, a channel stopper formed directly below each of the LOCOS insulating films in the column direction and having the first conductivity type, and bonded to one side portion of each of the channel stoppers,
Opposite to the first conductivity type, the first conductivity type is formed along the column direction and serves as a source region of each non-volatile memory element and serves as a source line shared by the non-volatile memory elements arranged in the column direction. A first impurity diffusion layer having a conductivity type of 2 is joined to the other side portion of each channel stopper, and
The drain line is formed along the column direction and at a predetermined distance from the first impurity diffusion layer to serve as a drain region of each nonvolatile memory element, and also serves as a drain line shared by the nonvolatile memory elements arranged in the column direction. A second impurity diffusion layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and on each channel region formed so as to be sandwiched between the source region and the drain region of each nonvolatile memory element. A tunnel insulating film that is formed and allows the charges generated in each channel region to pass therethrough, a charge storage layer that is formed on each of the tunnel insulating films and stores the charges that have passed through the tunnel insulating film, and each of the charge storage layers, The word lines are formed along the row direction and shared by the nonvolatile memory elements arranged in the row direction, and generate a FN tunnel current with the semiconductor substrate. Wadora connected to the gate, the selected nonvolatile memory element to inject the charge to the charge storage layer by
The write voltage is applied to the IN and the selected non-volatile
Generation of FN tunnel current between the gate of the storage element and the substrate
Means, drain connected to the selected non-volatile storage element
In the line, between the gate of the nonvolatile memory element and the substrate
Apply a predetermined voltage that can generate an FN tunnel current at
Drain driver connected to non-selected non-volatile storage element
In the non-selected non-volatile memory element, the gate and substrate
Write inhibit that can inhibit the generation of FN tunnel current between
The means for applying the stop voltage and the source lines are not connected to each other, and
A non-volatile memory device comprising means for applying a predetermined voltage to each memory.
【請求項2】請求項1記載の不揮発性記憶装置を製造す
るための方法であって、 予め定める第1の導電型式をした半導体基板上に、複数
のダミーゲートを列方向に沿ってかつ所定の間隔をあけ
て、ストライプ状に形成する工程、 各ダミーゲートの両側に、サイドウォールを列方向に沿
って被着形成する工程、 各サイドウォールおよびダミーゲートをマクスとして、
上記第1の導電型式をしたチャネルストップイオンを注
入する工程、 LOCOS法により、半導体基板の表面層に、列方向に
沿ってかつ行方向に所定の間隔をあけて、複数のLOC
OS絶縁膜を厚く形成すると共に、各LOCOS絶縁膜
の直下に、チャネルストッパを列方向に沿って自己整合
的に形成する工程、 各サイドウォールを除去し、各ダミーゲートをマクスと
して、上記第1の導電型式とは反対の第2の導電型式を
した不純物イオンを注入する工程、 この第2の導電形式をした不純物をイオンを注入する工
程の後に、LOCOS法により、各チャネルストッパの
一方側部に第1の不純物拡散層を、各チャネルストッパ
の他方側部に第2の不純物拡散層をそれぞれ列方向に沿
って自己整合的に形成する工程、 各ダミーゲートを除去して素子領域の半導体基板の表面
を露出させた後、素子領域の半導体基板の表面上に、ト
ンネル絶縁膜を形成する工程、 各トンネル絶縁膜上に、電荷蓄積膜を形成する工程、な
らびに各電荷蓄積膜上に、ゲートを行方向に沿って形成
する工程を含むことを特徴とする不揮発性記憶装置の製
造方法。
2. A method for manufacturing a non-volatile memory device according to claim 1, wherein a plurality of dummy gates are provided along a column direction and on a semiconductor substrate having a predetermined first conductivity type. A step of forming a stripe shape with a space between them, a step of forming sidewalls on both sides of each dummy gate along the column direction, each sidewall and dummy gate as a mask,
Implanting channel stop ions of the first conductivity type, a plurality of LOCs are formed on the surface layer of the semiconductor substrate along the column direction and at predetermined intervals in the row direction by the LOCOS method.
A step of forming a thick OS insulating film and forming a channel stopper directly below each LOCOS insulating film in a self-aligned manner along the column direction. Each sidewall is removed, and each dummy gate is used as a mask. The step of implanting impurity ions having a second conductivity type opposite to that of the second conductivity type, and the step of implanting the ions having impurities having the second conductivity type, followed by LOCOS method at one side of each channel stopper. A step of forming a first impurity diffusion layer on the other side of each channel stopper in a self-aligned manner along the column direction, and removing each dummy gate to form a semiconductor substrate in the element region. A step of forming a tunnel insulating film on the surface of the semiconductor substrate in the element region after exposing the surface of the device, a step of forming a charge storage film on each tunnel insulating film, and A method of manufacturing a non-volatile memory device, comprising the step of forming a gate on each charge storage film along a row direction.
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