JP4592666B2 - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は半導体記憶装置とその製造方法に関し、特に特別な工程を付加することなく、高電圧が印加される高電圧周辺回路のトランジスタの高耐圧化を実現し得る半導体記憶装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the semiconductor memory device capable of realizing a high breakdown voltage of a transistor in a high-voltage peripheral circuit to which a high voltage is applied without adding a special process. Is.
従来から、不揮発性半導体記憶装置においては、現在のLSIの標準電源電圧である5V型以外に10V程度以上(約10V〜約20V)の高電圧を使用する回路が設けられている。これは、絶縁膜で囲まれたフローティングゲート電極に電荷の注入あるいは引出しを行なうために、チャネルホットエレクトロン注入(CHE注入)あるいはFN(Fowler-Nordheim)トンネル注入など強電界を必要とする物理現象を用いているためである。 Conventionally, in a nonvolatile semiconductor memory device, a circuit using a high voltage of about 10 V or more (about 10 V to about 20 V) is provided in addition to the 5 V type which is the standard power supply voltage of the current LSI. This is a physical phenomenon that requires a strong electric field, such as channel hot electron injection (CHE injection) or FN (Fowler-Nordheim) tunnel injection, in order to inject or extract charges to the floating gate electrode surrounded by an insulating film. It is because it uses.
ここで、半導体不揮発性記憶装置の一種であるDINOR型フラッシュメモリの構成を図59に基づいて説明する。図59において10111〜10142はそれぞれ、ソース領域と、ドレイン領域と、フローティングゲート電極と、コントロールゲート電極とを有するメモリセルである。ソース領域はn型の拡散層から形成される。ドレイン領域はソース領域と離隔して形成されるn型の拡散層から形成される。フローティングゲート電極はソース領域とドレイン領域との間に位置するチャネル領域上にトンネル酸化膜からなるゲート酸化膜を介して形成される。コントロールゲート電極はフローティングゲート電極に層間絶縁膜を介して対向配置される。 Here, the configuration of a DINOR type flash memory which is a kind of semiconductor nonvolatile memory device will be described with reference to FIG. In FIG. 59, reference numerals 101 11 to 101 42 denote memory cells each having a source region, a drain region, a floating gate electrode, and a control gate electrode. The source region is formed from an n-type diffusion layer. The drain region is formed of an n-type diffusion layer formed separately from the source region. The floating gate electrode is formed on the channel region located between the source region and the drain region via a gate oxide film made of a tunnel oxide film. The control gate electrode is disposed to face the floating gate electrode with an interlayer insulating film interposed therebetween.
図59には説明の都合上、4行2列で、2行2列単位で一括して消去動作が行なわれるブロック102a、102bしか示していない。しかしDINOR型フラッシュメモリは複数行複数列のマトリックス状に配置された複数のメモリセル101でメモリセルアレイを構成する。またメモリセルアレイは一括消去単位であるブロック102を複数有している。各ブロック102は複数行、複数列のメモリセル101を有している。各ブロック102を構成する複数のメモリセル101は、後述するが、半導体基板に形成されたp型のウェル領域に互いに離隔して形成された複数のn型のウェル領域の1つのp型のウェル領域に形成されているものである。メモリセル101はこのn型のウェル領域に基板電位が与えられることにより、各ブロック102ごとに独立して基板電位が与えられる構成となっている。
For convenience of explanation, FIG. 59 shows only
なお、符号における添字の数字は行および/または列を示し、アルファベットはブロック単位の別を示しているものである。総称的に示すときに添字を省略して示す。以下、同様である。 In addition, the number of the subscript in a code | symbol shows a row and / or a column, and the alphabet shows the distinction of a block unit. Subscripts are omitted when referring generically. The same applies hereinafter.
ワード線1031〜1034はそれぞれ対応した行に配置され、対応した行に配置された複数のメモリセル101のコントロールゲート電極に接続される。ワード線1031〜1034はポリシリコン層と第1の金属層とによって構成されている。ポリシリコン層は第2層のポリシリコン層(フローティングゲート電極が第1層のポリシリコン層によって形成されている)にて形成されるコントロールゲート電極と一体形成される。第1層の金属層はこのポリシリコン層の上方に平行に配置される。主ビット線1041〜1042はそれぞれ対応した列に配置されるものである。主ビット線1041〜1042はワード線103の上方に配置された第2層の金属層によって形成される。副ビット線1051a〜1052bはそれぞれ対応した列にかつ対応したブロック102ごとに配置される。また副ビット線1051a〜1052bは対応した列における対応したブロック102の複数のメモリセル101のドレイン領域に接続される。また副ビット線1051a〜1052bはワード線103のポリシリコン層の上方に配置された第3層のポリシリコン層によって形成されている。
The word lines 103 1 to 103 4 are arranged in corresponding rows and connected to control gate electrodes of a plurality of memory cells 101 arranged in the corresponding rows. The word lines 103 1 to 103 4 are composed of a polysilicon layer and a first metal layer. The polysilicon layer is integrally formed with a control gate electrode formed by a second polysilicon layer (the floating gate electrode is formed by the first polysilicon layer). The first metal layer is disposed in parallel above the polysilicon layer. The
セレクトゲート1061a〜1062bはそれぞれ対応した副ビット線104ごとに設けられる。セレクトゲート1061a〜1062bは対応した副ビット線104と対応した列に配置された主ビット線103との間に接続されるnチャンネルMOSトランジスタから構成される。セレクトゲート1061a〜1062bのゲート電極は第2層のポリシリコン層によって形成されている。ソース線107a〜107bはそれぞれ対応したブロック102ごとに設けられる。またソース線107a〜107bは対応したブロック102の複数のメモリセル101のソース領域に接続される。ウェル電位線108a〜108bはそれぞれ対応したブロック102ごとに設けられる。ウェル電位線108a〜108bはそれぞれ対応したブロック102ごとに設けられる。ウェル電位線108a〜108bは対応したブロック102の複数のメモリセル101の基板電位を与えるために、これら複数のメモリセル101が形成されるp型ウェル領域に接続される。
Select gates 106 1a to 106 2b are provided for each
ブロックセレクト信号線109a〜109bはそれぞれ対応したブロック102ごとに設けられる。ブロックセレクト信号線109a〜109bは対応したブロック102に対して設けられた複数のセレクトゲート106のゲート電極(制御電極)に接続される。入出力線110はメモリセル101に書込むための情報を伝達し、メモリセル101に蓄積された情報を読出すためのものである。トランスファゲート1111〜1112はそれぞれ対応した主ビット線104ごとに設けられる。トランスファゲート1111〜1112は対応した主ビット線103と入出力線110との間に接続されるnチャネルMOSトランジスタから構成される。トランスファゲート1111〜1112のゲート電極は第2層のポリシリコン層によって形成されている。コラムセレクト信号線1121〜1122はそれぞれ対応したトランスファゲート111ごとに設けられる。また、コラムセレクト信号線1121〜1122は対応したトランスファゲートのゲート電極(制御電極)に接続される。
Block
ロウデコーダ113はロウアドレス信号と書込/消去制御信号と電源電位(たとえば3.3V)より高い第1の高電位(たとえば10V)と負電位(たとえば−8V)とを受け、ロウアドレス信号に基づき、複数のワード線103のうち所望の数(消去時にはブロック単位のワード線の数、書込および読出時は1つ)を選択し、選択したワード線103に書込/制御信号に基づいて選択電位を与え、その他のワード線103を接地電位の状態に維持する。選択電位は、たとえば、書込(この例ではフローティングゲート電極に蓄積された電子を引抜く動作を書込と称す)時に負電位、消去(この例ではフローティングゲート電極に電子を注入する動作を消去と称す)時に第1の高電位、読出時に電源電位となる。 Row decoder 113 receives a row address signal, a write / erase control signal, a first high potential (for example, 10 V) higher than a power supply potential (for example, 3.3 V), and a negative potential (for example, −8 V). Based on the write / control signal, a desired number of word lines 103 is selected from the plurality of word lines 103 (the number of word lines in a block unit at the time of erasure and one at the time of writing and reading). A selection potential is applied, and the other word lines 103 are maintained at the ground potential. The selection potential is, for example, a negative potential at the time of writing (in this example, the operation of extracting the electrons accumulated in the floating gate electrode is called writing), and the erasing (in this example, the operation of injecting electrons into the floating gate electrode is erased) The first high potential during reading, and the power supply potential during reading.
ソース/ウェルデコーダ114はロウアドレス信号の一部およびコラムアドレス信号の一部と書込/消去制御信号と負電位(たとえば−8V)とを受け、書込/消去制御信号とロウアドレス信号の一部およびコラムアドレス信号の一部に基づいてソース線107およびウェル電位線108を所望の電位にし、その他のソース線107およびウェル電位線108を接地電位とする。所望の電位にするとは、たとえば、書込時にすべてのソース線107をフローティング(電気的に浮いた状態)にするとともにすべてのウェル電位線108を接地電位とすることである。また、読出時にすべてのソース線107およびすべてのウェル電位線108を接地電位とすることである。また、消去時にロウアドレス信号の一部およびコラムアドレス信号の一部にて選択したブロック102に対応するソース線107およびウェル電位線108に負電位を与えることである。セレクトゲートデコーダ115はロウアドレス信号の一部およびコラムアドレス信号の一部と書込/消去制御信号と電源電位(たとえば3.3V)より高く第1の高電位より低い第2の高電位(たとえば6V)とを受け、ロウアドレス信号の一部およびコラムアドレス信号の一部に基づき、複数のブロックセレクト信号線109のうち1つを選択し、選択したブロックセレクト信号線109に書込/消去制御信号に基づいて選択電位を与え、その他のブロックセレクト信号線109を接地電位の状態に維持する。選択電位は、たとえば、書込時に第2の高電位、消去時に接地電位、読出時に電源電位となる。
Source /
コラムデコーダ116はコラムアドレス信号と書込/消去制御信号と電源電位(たとえば3.3V)より高く第1の高電位より低い第2の高電位(たとえば6V)とを受けコラムアドレス信号に基づき、複数のコラムセレクト信号線112のうちの1つを選択し、選択したコラムセレクト信号線112に書込/消去制御信号に基づいて選択電位を与え、その他のコラムセレクト信号線112を接地電位の状態に維持する。選択電位は、たとえば、書込時に第2の高電位、消去時に接地電位、読出時に電源電位となる。アドレスバッファ回路117はアドレス入力パッド118に入力されたアドレス信号(ロウアドレス信号およびコラムアドレス信号が時系列に入力される)を受け、ロウデコーダ113とソース/ウェルデコーダ114とセレクトゲートデコーダ115とコラムデコーダ116とにアドレス信号を与える。
Column decoder 116 receives a column address signal, a write / erase control signal, and a second high potential (for example, 6 V) that is higher than the power supply potential (for example, 3.3 V) and lower than the first high potential, and is based on the column address signal. One of the plurality of column
書込回路119は書込/消去制御信号とデータ情報と電源電位(たとえば3.3V)より高く第1の高電位より低い第2の高電位(たとえば6V)とを受け、書込/消去制御信号が書込時を示すとともに入出力パッド121およびデータ入出力バッファ120を介して入力されたデータ情報がプログラムすることを示すと、第2の高電位を入出力線110に与え、それ以外のときはその出力がハイインピーダンス状態である。センスアンプ122は書込/消去制御信号を受け、書込/消去制御信号が読出時を示すと活性状態とされ、入出力線110に低電位(たとえば1.2V)を与え、電流が流れるか否かを検出し、増幅して選択されたメモリセル101からの読出情報をデータ入出力バッファ120を介して入出力パッド121に出力する。
Write
第2の高電圧発生回路123は書込/消去制御信号を受け、この書込/消去制御信号に基づいてロウデコーダ113に第1の高電位(たとえば10V)を与える。第2の高電圧発生回路124は書込/消去制御信号を受け、この書込/消去制御信号に基づいてセレクトゲートデコーダ115とコラムデコーダ116と書込回路119に第2の高電位(たとえば6V)を与える。負電位発生回路125は書込/消去制御信号を受け、この書込/消去制御信号に基づいてロウデコーダ113とソース/ウェルデコーダ114に負電位(たとえば−8V)を与える。チップ126はロウデコーダ113とソース/ウェルデコーダ114とセレクトゲートデコーダ115とコラムデコーダ116と書込回路119とセンスアンプ122と第1および第2の高電圧発生回路123および124と負電圧発生回路125に書込/消去制御信号を与える書込/消去制御回路である。チップ127は不揮発性半導体記憶装置におけるチップを示している。
Second high
なおロウデコーダ113とソース/ウェルデコーダ114とセレクトゲートデコーダ115とコラムデコーダ116とアドレスバッファ回路117と書込回路119と入出力バッファ回路120とセンスアンプ122と第1および第2の高電圧発生回路123および124と負電圧発生回路125と書込/消去制御回路126はメモリセルアレイのメモリセル101に情報を書込む、メモリセル101に蓄積された情報を読出す、メモリセル1に蓄積された情報を消去するための周辺回路を構成しており、それぞれ複数のnチャネルMOSトランジスタおよび複数のpチャネルMOSトランジスタを有しているものであり、それらのゲート電極は第2層のポリシリコン層によって形成されている。
Note that row decoder 113, source /
次にこのフラッシュメモリの消去動作、書込動作および読出動作について図59を用いて説明する。なお消去動作とは、この例では、フローティングゲート電極に電子を注入する動作である。また書込動作とは、この例では、フローティングゲート電極に蓄積された電子を引抜く動作である。 Next, erase operation, write operation and read operation of the flash memory will be described with reference to FIG. In this example, the erase operation is an operation of injecting electrons into the floating gate electrode. In this example, the writing operation is an operation for extracting electrons accumulated in the floating gate electrode.
(消去動作)
この実施の形態においてブロック単位で一括消去されるものであり、ブロック102aのメモリセル10111、10112、10121、10122を一括消去し、その他のブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142は消去しないものとする。
(Erase operation)
In this embodiment is what is collectively erased in units of blocks, collectively erase the memory cell 101 11, 101 12, 101 21, 101 22 of the
外部から一括消去を指示するための信号が書込/消去制御回路126に入力される。すると書込/消去制御回路126は消去を意味する書込/消去信号をロウデコーダ113とソース/ウェルデコーダ114とセレクトゲートデコーダ115とコラムデコーダ116と書込回路119とセンスアンプ122と第1および第2の高電圧発生回路123および124と負電圧発生回路125に与え、これらを一括消去が行なえる状態とする。
A signal for instructing batch erase from the outside is input to the write / erase control circuit 126. Then, the write / erase control circuit 126 sends a write / erase signal indicating erasure to the row decoder 113, source /
一方、アドレスバッファ回路117にはアドレス入力パッド118を介してアドレス信号が入力される。この場合、アドレス信号とはブロック102aを選択することを意味する時系列に入力されるロウアドレス信号およびコラムアドレス信号である。
On the other hand, an address signal is input to the
書込/消去制御回路126からの消去の意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたロウデコーダ113は、選択するブロック102aのメモリセル10111、10112、10121、10122に接続されるワード線1031、1032に第1の高電圧発生回路123からの第1の高電位(たとえば10V)を与え、選択しないブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142に接続されるワード線1033、1034の電位を接地電位に維持する。
Upon receiving a write / erase signal indicating erasure from the write / erase control circuit 126 and an address signal from the
また、書込/消去制御回路126からの消去を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたソース/ウェルデコーダ114は、選択するブロック102aのメモリセル10111、10112、10121、10122に接続されるソース線107aに負電圧発生回路125からの負電位(たとえば−8V)を与え、選択しないブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142に接続されるソース線107bの電位を接地電位に維持するとともに、選択するブロック102aのメモリセル10111、10112、10121、10122の基板に接続されるウェル電位線108aに負電圧発生回路125からの負電圧(たとえば−8V)を与え、選択しないブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142の基板に接続されるウェル電位線108bの電位を接地電位にする。ここで、選択するブロック102aのメモリセル10111、10112、10121、10122の基板とは、図61に示した第2のウェル領域304aである。また、選択しないブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142の基板とは、図61に示した第2のウェル領域304bである。
The source /
さらに、書込/消去制御回路126からの消去を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたセレクトゲートデコーダ115は、すべてのブロックセレクト信号線109a、109bの電位を接地電位に維持するため、セレクトゲート1061a〜1062bは非導通状態を維持する。主ビット線1041、1042と複数ビット線1051a〜1052bとを電気的に非接続状態とする。また、副ビット線1051a〜1052bは電気的に浮いた状態(フローティング)となっている。
Further, the
またさらに、書込/消去制御回路126からの消去を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたコラムデコーダは、すべてのコラムセレクト信号線1121、1122の電位を接地電位に維持するため、トランスファゲート1111〜1112は非導通状態を維持する。また、入出力線110と主ビット線1041、1042とを電気的に非接続状態とする。また、主ビット線1041、1042は電気的に浮いた状態(フローティング)になっている。
Further, the column decoder that receives the write / erase signal indicating erasure from the write / erase control circuit 126 and the address signal from the
また、書込/消去制御回路126からの消去を意味する書込/消去信号を受けた書込回路119はその出力がハイインピーダンス状態になる。また、センスアンプ122は非活性状態とされているものである。
The
したがって、選択するブロック102aのメモリセル10111、10112、10121、10122においては、コントロールゲート電極が第1の高電位(たとえば10V)に、ソース領域が負電位(たとえば−8V)に、ドレイン領域がフローティングに、基板(図61のウェル領域304a)が負電位(たとえば−8V)にされるため、ソース領域とコントロールゲート電極との間、ソース領域とドレイン領域との間に位置する基板表面領域、つまりチャネル領域とコントロールゲート電極との間に高電界がかかるため、チャネル領域およびソース領域からフローティングゲート電極へ、フローティングゲート電極直下に位置し、チャネル領域およびソース領域上に位置するゲート酸化膜を介してトンネル現象によって電子が注入される。
Accordingly, the memory cell 101 11, 101 12, 101 21, 101 22 of the
その結果、フローティングゲートには電子が蓄積され、メモリセルのしきい値が高くなることによって、メモリセルが消去されたことになる。 As a result, electrons are accumulated in the floating gate, and the memory cell is erased by increasing the threshold value of the memory cell.
一方、選択しないブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142においては、コントロールゲート電極が接地電位に、ソース領域が接地電位に、ドレイン領域がフローティングにされているため、コントロールゲート電極とソース領域、ドレイン領域、チャネル領域との間には高電界が生じず、フローティングゲート電極に電子が注入されることもない。また、フローティングゲート電極に蓄積された電子の引抜きもないものである。
On the other hand, in the memory cell 101 31, 101 32, 101 41, 101 42 of the
このようにして、ブロック単位ごとに一括消去が行なわれるものである。
(書込動作)
ブロック102aのメモリセル10111に対して情報を書込み(プログラム)、その他のメモリセル10112、10121、10122およびその他のブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142に対しては情報を書込まないものとする。
In this way, batch erasure is performed for each block.
(Write operation)
Writing information to the memory cell 101 11 of the
外部から書込を指示するための信号が書込/消去制御回路126に入力されると、書込/消去制御回路126は書込を意味する書込/消去信号をロウデコーダ113とソース/ウェルデコーダ114とセレクトゲートデコーダ115とコラムデコーダ116と書込回路119とセンスアンプ122と第1および第2の高電圧発生回路123および124と負電圧発生回路125に与え、これら回路を書込が行なえる状態となす。
When a signal for instructing writing from the outside is input to the write / erase control circuit 126, the write / erase control circuit 126 sends a write / erase signal indicating writing to the row decoder 113 and the source / well. The
一方、アドレスバッファ回路117にはアドレス入力パッド118を介してアドレス信号が入力される。この場合、アドレス信号とはメモリセル10111を選択することを意味する時系列に入力されるロウアドレス信号およびコラムアドレス信号である。
On the other hand, an address signal is input to the
書込/消去制御回路126からの書込を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたロウデコーダ113は、ロウアドレス信号に基づいて選択するメモリセル10111に接続されるワード線1031に負電圧発生回路125からの負電圧(たとえば−8V)を与え、残りのワード線1032、1033、1034すべての電位を接地電位に維持する。
The row decoder 113 receives an address signal from the write / erase signal and the
また、書込/消去制御回路126からの書込を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたソース/ウェルデコーダ114はすべてのソース線107a、107bをフローティングにするとともに、すべてのメモリセル基板に接続されるウェル電位線108a、108bの電位を接地電位に維持する。ここで、すべてのメモリセル基板とは図61に示した第2のウェル領域304a、304bである。
In addition, the source /
さらに、書込/消去制御回路126からの書込を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたセレクトゲートデコーダ115は、ロウアドレス信号の一部およびコラムアドレス信号の一部に基づいて選択するメモリセル10111が存在するブロックに対応したブロックセレクト信号線109aに第2の高電圧発生回路124からの第2の高電位(たとえば6V)を与え、残りのブロックセレクト信号線109bの電位を接地電位に維持する。その結果、ブロックセレクト信号線109aに接続されたセレクトゲート1061a、1062aは導通状態となり、主ビット線1041、1042と副ビット線1051a、1052aとは電気的に接続状態となり、副ビット線1051a、1052aには主ビット線1041、1042の電位が伝達される。また、ブロックセレクト信号線109bに接続されたセレクトゲート1061b、1062bは非導通状態を維持し、主ビット線1041、1042と副ビット線1051b、1052bとを電気的に非接続状態とし、副ビット線1051b、1052bは電気的に浮いた状態(フローティング)になっている。
Further, the
またさらに、書込/消去制御回路126からの書込を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたコラムデコーダは、コラムアドレス信号に基づいて選択するメモリセル10111が配置される列に配置される主ビット線1041に接続されたトランスファゲート1111に接続されたコラムセレクト信号線1121に第2の高電圧発生回路124からの第2の高電位(たとえば6V)を与え、残りのコラムセレクト信号線1122の電位を接地電位に維持する。その結果、コラムセレクト信号線1121に接続されたトランスファゲート1111は導通状態となり、入出力線110と主ビット線1041、1042とは電気的に接続状態になり、主ビット線1041には入出力線110の電位が伝達される。また、コラムセレクト信号線1122に接続されたトランスファゲート1112は非導通状態を維持し、入出力線110と主ビット線1042と電気的に接続状態とし、主ビット線1042は電気的に浮いた状態(フローティング)になっている。
Furthermore, the column decoder which receives the address signal from the write / erase signal and the
また、書込/消去制御回路126からの書込を意味する書込/消去信号を受けた書込回路119は、入出力パッド121からデータ入出力バッファ120を介して入力された情報に基つぎ、入出力線110に第2の高電圧発生回路124からの第2の高電位(たとえば6V)を与える。
The
書込/消去制御回路126からの書込を意味する書込/消去信号を受けたセンスアンプ122は非活性状態とされているものである。
The
したがって、選択するメモリセル10111においては、コントロールゲート電極が負電位(たとえば−8V)に、ソース領域がフローティングに、ドレイン領域が第2の高電位(たとえば6V)に、基板(第2のウェル領域304a)が接地電位にされるため、ドレイン領域とコントロールゲート電極との間に高電界がかかるため、フローティングゲート電極に蓄積された電子は、フローティングゲート電極直下に位置し、ドレイン電極上に位置するゲート酸化膜を介してトンネル現象によってドレイン電極が引抜かれるものである。
Accordingly, the memory cell 101 11 to be selected, the control gate electrode a negative potential (e.g. -8 V), the source region is floated, the drain region is the second high potential (for example 6V), the substrate (a second well Since the
また、ワード線1031に接続された非選択のメモリセル10112においては、コントロールゲート電極が負電位(たとえば−8V)に、ソース領域がフローティングに、ドレイン領域がフローティングに、基板(図61の第2のウェル領域304a)が接地電位にされているため、コントロールゲート電極とソース領域、ドレイン領域、チャネル領域との間には高電界が生じず、フローティングゲート電極に蓄積された電子が引抜かれることもなく、またフローティングゲート電極に電子が注入されることもないものである。
Further, the word lines 103 1 non-selected memory cell 101 12 connected to the the control gate electrode a negative potential (e.g. -8 V), the source region is floated, the drain region into the floating substrate (in FIG. 61 Since the
さらに、ワード線1032に接続された非選択のメモリセル10121、10122においてはコントロールゲート電極が接地電位に、ソース領域がフローティングに、ドレイン領域がフローティングに、基板(図61の第2のウェル領域304a)が接地電位にされているため、コントロールゲート電極とソース領域、ドレイン領域、チャネル領域との間には高電界が生じず、フローティングゲート電極に蓄積された電子が引抜かれることもなく、また、フローティングゲート電極に電子が注入されることもないのである。
Further, the control gate electrode is a ground potential in the memory cell 101 21, 101 22 unselected connected to the word line 103 2, the source region is floated, the drain region into the floating substrate (the second 61 Since the
またさらに、ワード線1033、1034に接続された非選択のメモリセル10131、10132、10141、10142においては、コントロールゲート電極が接地電位に、ソース領域がフローティングに、ドレイン領域がフローティングに、基板(図61の第2のウェル領域304a)が接地電位にされているため、コントロールゲート電極とソース領域、ドレイン領域、チャネル領域との間には高電界が生じず、フローティングゲート電極に蓄積された電子が引抜かれることもなく、また、フローティングゲート電極に電子が注入されることもないものである。
Furthermore, in the non-selected memory cells 101 31 , 101 32 , 101 41 , 101 42 connected to the word lines 103 3 , 103 4 , the control gate electrode is at the ground potential, the source region is floating, and the drain region is Since the substrate (the
このようにして、外部から入力されたロウアドレス信号およびコラムアドレス信号に基づいて選択される1つのメモリセル10111に対してだけ、そのフローティングゲート電極に蓄積された電子をドレイン電極側に引抜くことができ、書込を行なえるものである。 In this way, only for one memory cell 101 11, which is selected based on the row address signal and column address signal input from the outside, withdrawing the electrons accumulated in the floating gate electrode on the drain electrode side It can be written.
(読出動作)
ブロック102aのメモリセル10111に対して記憶された情報を読出、その他のメモリセル10112、10121、10122およびその他のブロック102bのメモリセル10131、10132、10141、10142に対しては記憶された情報を読出さないものとする。
(Read operation)
Reading the information stored on the memory cell 101 11
外部から読出を指示するための信号が書込/消去制御回路126に入力されると、書込/消去制御回路126は読出を意味する書込/消去信号をロウデコーダ113とソース/ウェルデコーダ114とセレクトゲートデコーダ115とコラムデコーダ116と書込回路119とセンスアンプ122と第1および第2の高電圧発生回路123および124と負電圧発生回路125に与え、これら回路の読出が行なえる状態となす。
When a signal for instructing reading from the outside is input to the write / erase control circuit 126, the write / erase control circuit 126 sends a write / erase signal meaning reading to the row decoder 113 and the source /
一方、アドレスバッファ回路117にはアドレス入力パッド118を介してアドレス信号が入力される。この場合アドレス信号とはメモリセル10111を選択することを意味する時系列に入力されるロウアドレス信号およびコラムアドレス信号である。
On the other hand, an address signal is input to the
書込/消去制御回路126からの読出を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたロウデコーダ113は、ロウアドレス信号に基づいて選択するメモリセル10111に接続されるワード線1031に電源電位(たとえば3.3V)を与え、残りのワード線1032、1033、1034すべての電位を接地電位に維持する。
The row decoder 113 receives an address signal from the write / erase signal and the
また、書込/消去制御回路126からの読出を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたソース/ウェルデコーダ114は、すべてのソース線107a、107bとすべてのメモリセル基板に接続されるウェル電位線108a、108bの電位を接地電位に維持する。ここで、すべてのメモリセル基板とは図61に示した第2のウェル領域304a、304bである。
The source /
さらに、書込/消去制御回路126からの読出を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたセレクトゲートデコーダ115は、ロウアドレス信号の一部およびコラムアドレスの一部に基づいて、選択するメモリセル10111が存在するブロックに対応したブロックセレクト信号線109aに電源電位(たとえば3.3V)を与え、残りのブロックセレクト信号線109bの電位を接地電位に維持する。その結果、ブロックセレクト信号線109aに接続されたセレクトゲート1061a、1062aは導通状態となり、主ビット線1041、1042と副ビット線1051a、1052aとを電気的に接続状態にする。また、ブロックセレクト信号線109bに接続されたセレクトゲート1061b、1062bは非導通状態を維持し、主ビット線1041、1042と副ビット線1051b、1052bとを電気的に非接続状態とし、副ビット線1051b、1052bは電気的に浮いた状態(フローティング)になっている。
Further, the
またさらに、書込/消去制御回路126からの読出を意味する書込/消去信号およびアドレスバッファ117からのアドレス信号を受けたコラムデコーダは、コラムアドレス信号に基づいて選択するメモリセル10111が配置される列に配置される主ビット線1041に接続されたトランスファゲート1111に接続されたコラムセレクト信号線1121に電源電位を与え、残りのコラムセレクト信号線1122の電位を接地電位に維持する。その結果、コラムセレクト信号線1121に接続されたトランスファゲート1111は導通状態となり、入出力線110と主ビット線1041、1042とを電気的に接続状態にする。また、コラムセレクト信号線1122に接続されたトランスファゲート1112は非導通状態を維持し、入出力線110と主ビット線1042とを電気的に非接続状態とし、主ビット線1042は電気的に浮いた状態(フローティング)になっている。
Furthermore, the write / column decoder which receives the address signal from the write / erase signal and the
また、書込/消去制御回路126からの読出を意味する書込/消去信号を受けた書込回路119は、その出力がハイインピーダンス状態にされるので、入出力線110に何ら影響を与えない。
Further, the
書込/消去制御回路126からの読出を意味する書込/消去信号を受けたセンスアンプ122は活性状態とされ、入出力線110に低電位(たとえば1.2V)を与え、入出力線110に電源が流れるか否かを検出し、その検出情報を増幅して読出情報としてデータ入出力バッファ120を介して入出力パッドに出力するものである。
The
したがって、選択するメモリセル10111が情報を書込まれている場合、メモリセル10111のしきい値電圧が低くなっているため、ワード線1031に電源電位が与えられることにより、メモリセル10111は導通状態になっている。ここで、選択するメモリセル10111が情報を書込まれている場合とはフローティングゲート電極に蓄積された電子が引抜されている場合である。そのため、センスアンプ122から低電位が入出力線110に与えられると、トランスファゲート1111、主ビット線1041、セレクトゲート1061a、副ビット線1051aおよびメモリセル10111を介してソース線107aに電流が流れ、センスアンプ122はそれを感知して、読出情報“1”としてデータ入出力バッファ120に出力する。
Therefore, when the memory cell 101 11 to select is being written information, because the threshold voltage of the memory cell 101 11 is low, by the given power supply potential to the word line 103 1, memory cell 101 11 is in a conducting state. Here, a case where electrons accumulated in the floating gate electrode is drawn from the case where the memory cell 101 11 to select is written information. Therefore, when a low potential is applied to the input /
一方、選択するメモリセル10111に情報が書込まれていない場合は、メモリセル10111のしきい値電圧が高くなっているため、ワード線1031に電源電位が与えられても、メモリセル10111は非導通状態を維持したままになっている。ここで、選択するメモリセル10111に情報が書込まれていない場合とはフローティングゲート電極に電子が蓄積されている場合である。そのため、センスアンプ122から低電位が入出力線110に与えられても、ソース線107aに電流が流れる経路が生じないため、電流は流れず、センスアンプ122はそれを感知して、読出情報“0”としてデータ入出力バッファ120に出力する。
On the other hand, if the information in the memory cell 101 11 to select is not written, because the threshold voltage of the memory cell 101 11 is high, even given the power supply potential to the word line 103 1, memory cell 101 11 remains non-conductive. Here, the case where information in the memory cell 101 11 to select is not written a case where electrons in the floating gate electrode are accumulated. Therefore, even when a low potential is applied from the
このとき、選択するメモリセル10111が接続されていない残りのワード線32〜34すべては接地電位にされているため、これらワード線1032〜1034に接続されたメモリセル10121〜10142はすべてその記憶情報にかかわらず、非導通状態を維持しているため、これらメモリセル10121〜10142を介して電流が流れる経路が生じることはない。また、選択するメモリセル10111が接続されているワード線1031に接続された残りのメモリセル10112は、その記憶情報に応じて導通状態もしくは非導通状態になるものの、これらメモリセル10112が接続される主ビット線1042はトランスファゲート1112によって入出力線110とは電気的に非接続状態とされているため、これらメモリセル10112を介して電流が流れる経路が生じることはない。
At this time, since all the remaining
このようにして、外部から入力されたロウアドレス信号およびコラムアドレス信号に基づいて選択される1つのメモリセル10111に対してだけ、その記憶情報に基づいて電流が流れるか否かをセンスアンプ122が検出できるため、メモリセル10111に記憶された情報を読出すことができるものである。
In this way, only for one memory cell 101 11, which is selected based on the row address signal and column address signal input from the outside,
以上に説明したようにDINOR型フラッシュメモリにおいては、ブロック単位で複数のメモリセルを一括消去する場合、メモリセルが形成されるウェル領域にバックゲート(Vbb)電圧を印加することになるため、このウェル領域を半導体基板から電気的に絶縁するために、このウェル領域をさらに取り囲むようにウェル領域を設けるトリプルウェル構造をとる必要がある。ここでいうトリプルウェル構造とは、図61の303と304aの関係または303と304bとの関係である。 As described above, in the DINOR type flash memory, when erasing a plurality of memory cells in a block unit, the back gate (Vbb) voltage is applied to the well region where the memory cells are formed. In order to electrically insulate the well region from the semiconductor substrate, it is necessary to adopt a triple well structure in which the well region is provided so as to further surround the well region. The triple well structure here is the relationship between 303 and 304a or the relationship between 303 and 304b in FIG.
このトリプルウェル構造を形成するために、現在用いられている方法として、高エネルギーイオン注入により、ウェルを形成するというものがある。この技術を用いると、ウェルの深さや、ウェル濃度、ウェル注入範囲が制御しやすいという利点がある。また、以上に説明したようにフラッシュメモリなどの不揮発性半導体記憶装置の動作には、高電圧が必要となる。そのため、周辺回路には高電圧で動作する回路が設けられている。このように高電圧で動作する回路を本明細書においては、「高電圧周辺回路」と称することとする。この高電圧周辺回路は、フラッシュメモリにおいては、主に書込、消去動作のなどメモリセルに高電圧を印加する際に使用される。 In order to form this triple well structure, a method currently used is to form a well by high-energy ion implantation. Using this technique has the advantage that the well depth, well concentration, and well injection range can be easily controlled. Further, as described above, a high voltage is required for the operation of a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory. Therefore, a circuit that operates at a high voltage is provided in the peripheral circuit. Such a circuit operating at a high voltage is referred to as a “high voltage peripheral circuit” in this specification. In the flash memory, the high voltage peripheral circuit is mainly used when a high voltage is applied to the memory cell such as a write or erase operation.
一方、周辺回路には通常の低電圧(たとえば5V程度の電圧)で動作する回路も設けられている。この低電圧で動作する周辺回路を「低電圧周辺回路」と称することとする。以上説明したように、周辺回路には高電圧周辺回路と低電圧周辺回路との2種類の回路が存在する。 On the other hand, the peripheral circuit is also provided with a circuit that operates at a normal low voltage (for example, a voltage of about 5 V). This peripheral circuit operating at a low voltage is referred to as a “low voltage peripheral circuit”. As described above, there are two types of peripheral circuits, a high voltage peripheral circuit and a low voltage peripheral circuit.
従来から、周辺回路の基本素子としては一般に図60に示されるようなLDD(Lightly Doped Drain)型トランジスタが用いられてきた。図60は、従来から周辺回路の基本素子として用いられてきたLDD型トランジスタの一例を示す。図60を参照して、p型半導体基板201の主表面には、チャネル領域205を規定するようにn型低濃度不純物領域206a、207aが所定間隔を隔てて形成されている。チャネル領域205上には、ゲート絶縁膜202を介在してゲート電極204が形成されている。また、p型半導体基板201の主表面には、上記のn型低濃度不純物領域206a、207aの端部よりもゲート電極204から離れた位置に端部を有し、ゲート電極204から遠ざかる方向に延びるn型高濃度不純物領域206b、207bが形成されている。
Conventionally, an LDD (Lightly Doped Drain) type transistor as shown in FIG. 60 has generally been used as a basic element of a peripheral circuit. FIG. 60 shows an example of an LDD transistor that has been conventionally used as a basic element of a peripheral circuit. Referring to FIG. 60, n-type low-
このn型高濃度不純物領域206bとn型低濃度不純物領域206aとからn型ドレイン領域206が形成されている。また、n型低濃度不純物領域207aとn型高濃度不純物領域207bとからn型ソース領域207が形成されている。p型半導体基板201上では、層間絶縁膜209が形成されており、この層間絶縁膜209においてn型ドレイン領域206上に位置する部分にコンタクトホールが設けられている。このコンタクトホール内表面から層間絶縁膜209上にかけて配線層211が形成されている。
An n-
以上のように、周辺回路の基本素子としてLDD型トランジスタを用いることによって、高耐圧性を確保しようとしてきたが、近年の素子の微細化に伴い、LDD型トランジスタを用いても高耐圧を確保することが困難となってきている。ここで、トランジスタの耐圧について説明することとする。 As described above, an attempt has been made to secure a high breakdown voltage by using an LDD transistor as a basic element of a peripheral circuit. However, with the recent miniaturization of elements, a high breakdown voltage is ensured even if an LDD transistor is used. It has become difficult. Here, the breakdown voltage of the transistor will be described.
トランジスタの耐圧には、一般にオフ耐圧と呼ばれるものとオン耐圧と呼ばれるものがある。オフ耐圧とは、ゲート電極に印加される電圧が0Vのときのソース、ドレイン間耐圧(BVDS0)のことであり、オン耐圧とは、ゲート電極に印加される電圧を変えた場合のソース、ドレイン間耐圧の最小値(BVDS)をいうものである。通常のトランジスタにおいては、BVDS≧BVDS0であるので、トランジスタの動作電圧(ソース、ドレイン間)VDSは、少なくとも次の条件を満たさなければならない。 The breakdown voltage of a transistor is generally called an off-breakdown voltage and what is called an on-breakdown voltage. The off breakdown voltage is the source and drain breakdown voltage (BV DS0 ) when the voltage applied to the gate electrode is 0 V, and the on breakdown voltage is the source when the voltage applied to the gate electrode is changed, This is the minimum value of the breakdown voltage between drains (BV DS ). In a normal transistor, since BV DS ≧ BV DS0 , the operating voltage (between source and drain) V DS of the transistor must satisfy at least the following condition.
VDS>BVDS
ところで、トランジスタの動作時のソース、ドレイン間耐圧は、E. Sun, J. Moll, J. Berger, and B. Alders, “Breakdown Mechanism in Short-Channel MOSTransistors, ”IEEE Tech Dig, Int. Electron Device Meet, Washington D. C. 1978, p.478.によってその機構が解析されているように、寄生バイポーラ効果の一種である。図62は、寄生バイポーラ効果を説明するための説明図である。短チャネルMOSFETにおいて、ドレイン電圧を増加すると、チャネル方向の電界がドレイン近傍で著しく大きくなりアバランシェブレークダウンが起きる。それにより、大量の電子・ホール対が生成される。
V DS > BV DS
By the way, the breakdown voltage between the source and drain during the operation of the transistor is E. Sun, J. Moll, J. Berger, and B. Alders, “Breakdown Mechanism in Short-Channel MOSTransistors,” IEEE Tech Dig, Int. Electron Device Meet. , Washington DC 1978, p.478. This is a kind of parasitic bipolar effect, as analyzed by its mechanism. FIG. 62 is an explanatory diagram for explaining the parasitic bipolar effect. In the short channel MOSFET, when the drain voltage is increased, the electric field in the channel direction is remarkably increased near the drain, and avalanche breakdown occurs. As a result, a large number of electron-hole pairs are generated.
この生成されたキャリアのうち、ホールは、図62に示されるように、p型シリコン基板401側に流れ、基板電流(Isub)となる他、一部はn型ソース領域403に流入する。このn型ソース領域403に流入するホール電流によって、n型ソース領域403近傍の電圧が押し下げられ、ソース領域−基板間のpn接合のビルトインポテンシャルより大きくなるとソース領域−基板間のpn接合の順方向に電流が流れ始める。
Of the generated carriers, holes flow to the p-
すなわち、n型ソース領域403からp型シリコン基板401に電子が流入することとなる。この結果、ソース−基板−ドレインからなる寄生バイポーラトランジスタ動作が起こる。これがMOSトランジスタの耐圧降下現象となる。なお、図62においては、チャネル領域上にはゲート絶縁膜404を介在してゲート電極305が形成されている。また、チャネル領域を規定するようにソース領域303およびドレイン領域302が形成されている。
That is, electrons flow from the n-
上記の耐圧降下の原因としては、次の式を挙げることができる。
IH×Rsub>Vbuild-in
上式において、IHは、ソース領域に流入する電流を示しており、Rsubは、基板−ソース領域間のホール電流が流れ込む経路に沿った抵抗を示している。また、Vbuild-inは、ソース領域−基板間のpn接合のビルトインポテンシャルを示している。
The following formula can be given as a cause of the above-mentioned pressure drop.
I H × R sub > V build-in
In the above equation, I H represents the current flowing into the source region, and R sub represents the resistance along the path through which the hole current flows between the substrate and the source region. V build-in indicates the built-in potential of the pn junction between the source region and the substrate.
以上の説明より、トランジスタの耐圧を向上させるためには、アバランシェブレークダウンにより生ずるホール電流を減少させることが肝要であると言える。発生したホール電流の大部分からなる基板電流(Isub)は、アバランシェブレークダウン現象の直接のバロメータである。また、ホットキャリア劣化の予想に用いられる重要なパラメータでもある。この基板電流は、ドレイン領域近傍のチャネル方向の最大電界強度に強く依存し、一般に次式で表わされる。 From the above description, it can be said that it is important to reduce the hole current generated by the avalanche breakdown in order to improve the breakdown voltage of the transistor. The substrate current (I sub ) comprising the majority of the generated Hall current is a direct barometer of the avalanche breakdown phenomenon. It is also an important parameter used to predict hot carrier degradation. This substrate current strongly depends on the maximum electric field strength in the channel direction near the drain region, and is generally expressed by the following equation.
Isub∝Id・Emn+1
上式において、Idは、ドレイン電流を示し、Emはチャネル方向の最大電界強度を示している。また、n≒7である。したがって、上記の式より、基板電流(ホール電流)を減少させるためには、最大電界強度Emを減少させる必要があると言える。
I sub ∝Id ・ Em n + 1
In the above equation, Id represents the drain current, and Em represents the maximum electric field strength in the channel direction. Further, n≈7. Therefore, from the above equation, it can be said that the maximum electric field strength Em needs to be reduced in order to reduce the substrate current (hole current).
最大電界強度Emを減少させるための1つの方法としてはLDD型トランジスタにおいては、低濃度不純物領域の幅を大きくすることが考えられる。それにより、低濃度不純物領域にも十分空乏層を延ばすことができ、その部分における電界強度を減少させることが可能となる。図63(A)は、小柳,金子,清水,応用物理学会講演予稿集(1983年秋)に開示された、低濃度不純物領域幅とチャネル方向位置による電界強度との関係を示す図である。 One method for reducing the maximum electric field intensity Em is to increase the width of the low-concentration impurity region in the LDD transistor. As a result, the depletion layer can be extended sufficiently even in the low-concentration impurity region, and the electric field strength in that portion can be reduced. FIG. 63A is a diagram showing the relationship between the low-concentration impurity region width and the electric field strength depending on the position in the channel direction, which is disclosed in Koyanagi, Kaneko, Shimizu, Proceedings of the Japan Society of Applied Physics (Autumn 1983).
図63(A)において、LSWは、低濃度不純物領域のチャネル長方向の幅を示している。図63(A)に示されているように、低濃度不純物領域幅を大きくすることによって、この場合であればチャネル水平方向電界εYの最大値が減少しているのがわかる。すなわち、最大電界強度が減少していることになる。なお、図63(B)は、トランジスタのソース、ドレイン間耐圧とドレイン領域の濃度(/cm3)との関係を示しているが、一般に、ドレイン領域の濃度が低くなれば、ソース、ドレイン間領域の耐圧は向上しているのがわかる。 In FIG. 63A, L SW indicates the width of the low concentration impurity region in the channel length direction. As shown in FIG. 63A, it can be seen that by increasing the low-concentration impurity region width, the maximum value of the channel horizontal electric field ε Y is reduced in this case. That is, the maximum electric field strength is reduced. Note that FIG. 63B shows the relationship between the breakdown voltage between the source and drain of the transistor and the concentration (/ cm 3 ) of the drain region. Generally, when the concentration of the drain region is lowered, the distance between the source and drain is reduced. It can be seen that the breakdown voltage of the region is improved.
以上説明したように、トランジスタの耐圧BVDSを向上させるためには、その耐圧を決定している寄生バイポーラ効果を抑制することが必要である。そのためには、ホール電流を減少させなければならない。それには最大電界強度Emを小さく抑える必要がある。そのための1つの方法としてLDD型のトランジスタの低濃度不純物領域濃度を低くすることが有効であるといえる。 As described above, in order to improve the breakdown voltage BV DS of the transistor, it is necessary to suppress the parasitic bipolar effect that determines the breakdown voltage. For this purpose, the hole current must be reduced. For that purpose, it is necessary to keep the maximum electric field strength Em small. As one method for that purpose, it can be said that it is effective to reduce the concentration of the low concentration impurity region of the LDD transistor.
また、図63(B)に示されるように、この低濃度不純物領域の濃度を制御することにより、耐圧が制御できることもわかる。 Further, as shown in FIG. 63B, it can be seen that the breakdown voltage can be controlled by controlling the concentration of the low concentration impurity region.
また、最大電界強度Emを小さく抑えるもう1つの方法として、ゲート酸化膜厚を厚くすることが効果的である。 As another method for suppressing the maximum electric field strength Em, it is effective to increase the gate oxide film thickness.
しかしながら、上述したように、周辺回路においてソース、ドレイン間耐圧を十分確保できるように、ドレイン領域近傍の低濃度不純物領域の濃度を一律に低くした場合およびゲート酸化膜厚を厚くした場合、次のような問題が生じることとなる。 However, as described above, when the concentration of the low-concentration impurity region in the vicinity of the drain region is uniformly reduced and the gate oxide film thickness is increased so that the source-drain breakdown voltage can be sufficiently secured in the peripheral circuit, Such a problem will occur.
図63(C)は、ドレイン電流Id(mA)と、低濃度不純物領域の不純物濃度との関係を示す図である。低濃度不純物領域の抵抗は相対的に高いため、この低濃度不純物領域の濃度を低くすることによってその部分の抵抗値が増大してしまう。それにより、図63(C)に示されるように、低濃度不純物領域の濃度を低くすることによってドレイン電流が減少してしまう。 FIG. 63C is a diagram showing the relationship between the drain current Id (mA) and the impurity concentration in the low-concentration impurity region. Since the resistance of the low concentration impurity region is relatively high, reducing the concentration of the low concentration impurity region increases the resistance value of that portion. Accordingly, as shown in FIG. 63C, the drain current is reduced by reducing the concentration of the low-concentration impurity region.
また、図63(D)は、ドレイン電流Id(mA)と、ゲート酸化膜厚(Å)との関係を示す図である。ゲート酸化膜厚が厚くなると、チャネル方向電界を緩和するため、図63(D)に示されるようにやはりドレイン電流が減少してしまう。 FIG. 63D is a diagram showing the relationship between the drain current Id (mA) and the gate oxide film thickness (Å). When the gate oxide film is thickened, the channel direction electric field is relaxed, so that the drain current also decreases as shown in FIG.
すなわち、動作速度が低減してしまうことになる。その結果、トランジスタの駆動能力を劣化させるといった問題点が生じる。この問題は、特に読出時間に大きく影響する。すなわち、低電圧周辺回路と高電圧周辺回路とを一律にドレイン領域近傍の低濃度不純物領域の濃度を低くする、あるいはゲート酸化膜厚を厚くすることは、結果として読出速度等の性能を劣化させてしまう。一方、書込動作および消去動作に関しては、電子の注入あるいは引抜きに要する時間が大部分を占めるため、周辺回路に使用されるトランジスタの駆動能力にはあまり依存しないといえる。 That is, the operation speed is reduced. As a result, there arises a problem that the driving capability of the transistor is deteriorated. This problem greatly affects the reading time. That is, reducing the concentration of the low-concentration impurity region in the vicinity of the drain region or increasing the gate oxide film thickness uniformly in the low-voltage peripheral circuit and the high-voltage peripheral circuit results in degradation of performance such as read speed. End up. On the other hand, it can be said that the writing operation and the erasing operation do not depend so much on the driving ability of the transistors used in the peripheral circuits because most of the time required for the injection or extraction of electrons occupies.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は高電圧周辺回路におけるトランジスタの高耐圧化を損なうことなく、低電圧周辺回路のトランジスタの駆動能力を確保し得る半導体記憶装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to drive the transistors in the low voltage peripheral circuit without impairing the high breakdown voltage of the transistors in the high voltage peripheral circuit. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device capable of ensuring the capability.
この発明の他の目的は、トリプルウェルを用いた高電圧周辺回路トランジスタを形成することにより、より高い耐圧を確保し得る半導体記憶装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of securing a higher breakdown voltage by forming a high voltage peripheral circuit transistor using a triple well.
この発明の他の目的は、注入ウェルを用いた高電圧周辺回路トランジスタを形成することにより、耐圧の制御を行ないやすい半導体記憶装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device in which the breakdown voltage can be easily controlled by forming a high voltage peripheral circuit transistor using an injection well.
この発明の他の目的は、高電圧周辺回路におけるトランジスタの高耐圧化を損なうことなく、また高電圧周辺回路におけるトランジスタの高耐圧化に伴う著しい電流駆動能力の減少を避けることができる半導体記憶装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of avoiding a significant decrease in current driving capability accompanying an increase in breakdown voltage of a transistor in a high voltage peripheral circuit without impairing an increase in breakdown voltage of the transistor in the high voltage peripheral circuit. Is to provide.
この発明の他の目的は、従来の製造工程に余分な工程を付け加えることなく、高電圧周辺回路のトランジスタの高耐圧化と低電圧周辺回路のトランジスタの駆動能力の向上とが可能となる、半導体記憶装置の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor capable of increasing the breakdown voltage of a transistor in a high-voltage peripheral circuit and improving the driving capability of the transistor in a low-voltage peripheral circuit without adding an extra step to the conventional manufacturing process. A method for manufacturing a storage device is provided.
半導体記憶装置は、情報を記憶するためのメモリセルアレイと、メモリセルアレイの動作を制御する周辺回路領域とを有し、周辺回路領域は、相対的に高い電圧が印加される第1と第2の高電圧周辺回路と、相対的に低い電圧が印加される低電圧周辺回路とを含む半導体記憶装置であって、第1の高電圧周辺回路は、第1導電型の半導体基板と、半導体基板に埋込まれて形成された第2導電型の第1の半導体ウェル領域と、第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、互いに距離を隔てて形成された第2導電型の第2と第3の半導体ウェル領域と、第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、かつ第2と第3の半導体ウェル領域の間にそれぞれに隣接して形成され、さらに互いに距離を隔てて形成された第1導電型の第4と第5の半導体ウェル領域と、第4と第5の半導体ウェル領域の間に隣接して形成され、かつ第1の半導体ウェル領域の上に接して形成された第2導電型の第6の半導体ウェル領域と、第4と第5と第6の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させて形成された第1のゲート電極と、第1のゲート電極の両側にあって、第4と第5の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成され、かつ第4と第5の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第1導電型の高濃度不純物領域とを備え、第2の高電圧周辺回路は、第1導電型の半導体基板と、半導体基板内に互いに距離を隔てて形成された第2導電型の第7と第8の半導体ウェル領域と、第7と第8の半導体ウェル領域と半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させて形成された第2のゲート電極と、第2のゲート電極の両側にあって、第7と第8の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成され、かつ第7と第8の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第2導電型の高濃度不純物領域とを備える。 The semiconductor memory device has a memory cell array for storing information and a peripheral circuit region for controlling the operation of the memory cell array, and the peripheral circuit region has first and second voltages to which a relatively high voltage is applied. A semiconductor memory device including a high voltage peripheral circuit and a low voltage peripheral circuit to which a relatively low voltage is applied, wherein the first high voltage peripheral circuit includes a first conductivity type semiconductor substrate and a semiconductor substrate. A first semiconductor well region of a second conductivity type formed by being embedded, and a second conductivity type second region formed on and in contact with the first semiconductor well region and spaced apart from each other A third semiconductor well region is formed on and in contact with the first semiconductor well region, and is formed adjacent to each other between the second and third semiconductor well regions, and further spaced apart from each other. 4th and 5th half of the first conductivity type A body well region, a sixth semiconductor well region of the second conductivity type formed adjacent to and between the fourth and fifth semiconductor well regions and in contact with the first semiconductor well region; , A first gate electrode formed on the fourth, fifth and sixth semiconductor well regions with a gate insulating film interposed therebetween, on both sides of the first gate electrode, A pair of high-concentration impurity regions of the first conductivity type formed in the semiconductor well region and having an impurity concentration higher than that of the fourth and fifth semiconductor well regions, and the second high-voltage peripheral circuit includes: A first conductive type semiconductor substrate; second conductive type seventh and eighth semiconductor well regions formed at a distance from each other in the semiconductor substrate; seventh and eighth semiconductor well regions; and a semiconductor substrate. Formed with a gate insulating film interposed between the second region and the second region. A pair of gate electrodes formed on the opposite sides of the gate electrode and the second gate electrode, respectively, in the seventh and eighth semiconductor well regions, and having a higher impurity concentration than the seventh and eighth semiconductor well regions. And a high concentration impurity region of the second conductivity type.
半導体記憶装置の製造方法は、情報を記憶するためのメモリセルアレイと、メモリセルアレイの動作を制御する周辺回路領域とを有し、周辺回路領域は、相対的に高い電圧が印加される第1と第2の高電圧周辺回路と、相対的に低い電圧が印加される低電圧周辺回路とを含む半導体記憶装置の製造方法であって、第1の高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、半導体基板内部に第1の半導体ウェル領域を形成する工程と、第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第1の半導体ウェル領域の上に接するように第2と第3の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程と、第2の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、第2と第3の半導体ウェル領域の間にそれぞれに隣接して第4と第5の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程と、第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第6の半導体ウェル領域を第4と第5の半導体ウェル領域の間に隣接して形成する工程と、第4と第5と第6の半導体ウェル領域上にゲート絶縁膜を介在させて第1のゲート電極を形成する工程と、第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、第4と第5の半導体ウェルよりも高い不純物濃度を有する1対の第1導電型の高濃度不純物領域を第1のゲート電極の両側に形成する工程と、第2と第3の半導体ウェル領域を形成するとともに、第2の高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより半導体基板内に第7と第8の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程と、第1のゲート電極を形成するとともに第7と第8の半導体ウェル領域と半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させて第2のゲート電極を形成する工程と、第2のゲート電極の両側で第1と第2の半導体ウェル領域のそれぞれに第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第7と第8の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第2導電型の高濃度不純物領域とを形成する工程とを備える。 A method for manufacturing a semiconductor memory device includes a memory cell array for storing information, and a peripheral circuit region for controlling the operation of the memory cell array. The peripheral circuit region has first and second voltages to which a relatively high voltage is applied. A method of manufacturing a semiconductor memory device including a second high-voltage peripheral circuit and a low-voltage peripheral circuit to which a relatively low voltage is applied, the first conductivity including a formation region of the first high-voltage peripheral circuit A step of forming a first semiconductor well region in the semiconductor substrate by implanting impurity ions of a second conductivity type into the semiconductor substrate of a type at a first implantation depth, and shallower than the first implantation depth. Step of forming second and third semiconductor well regions spaced apart from each other so as to be in contact with the first semiconductor well region by implanting impurity ions of the second conductivity type at the second implantation depth And at the second implantation depth Forming a fourth and fifth semiconductor well regions spaced apart from each other between the second and third semiconductor well regions by implanting impurity ions of one conductivity type; Implanting second conductivity type impurity ions at an implantation depth of 2 to form a sixth semiconductor well region adjacently between the fourth and fifth semiconductor well regions; Forming a first gate electrode with a gate insulating film interposed between the fifth and sixth semiconductor well regions, and a first conductivity type impurity ion at a third implantation depth shallower than the second implantation depth. Forming a pair of first-conductivity type high-concentration impurity regions having an impurity concentration higher than that of the fourth and fifth semiconductor wells on both sides of the first gate electrode, Forming a third semiconductor well region and 7th and 8th semiconductor wells are implanted into the semiconductor substrate by implanting the second conductivity type impurity ions at the second implantation depth into the first conductivity type semiconductor substrate including the high voltage peripheral circuit formation region. Forming a region at a distance from each other; forming a first gate electrode; and forming a second gate by interposing a gate insulating film on the seventh and eighth semiconductor well regions and the semiconductor substrate region A step of forming an electrode, and impurity ions of the second conductivity type at a third implantation depth shallower than the second implantation depth in each of the first and second semiconductor well regions on both sides of the second gate electrode. Forming a pair of high-concentration impurity regions of the second conductivity type having an impurity concentration higher than that of the seventh and eighth semiconductor well regions by implantation.
(実施の形態1)
以下、本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について図1〜図15を参照して説明する。
(Embodiment 1)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1(A)は本願発明の半導体記憶装置の実施の形態1の断面図である。図の左側51〜54が周辺回路領域、右側55がメモリセル領域を示している。
FIG. 1A is a cross-sectional view of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, the left side 51-54 shows the peripheral circuit region, and the
図1(A)の本発明における高電圧トランジスタ45、46について、その構造について説明する。
The structure of the
pMOS高電圧トランジスタ45は、シリコン基板1にボトムnウェル8、nウェル11およびpウェル16が形成されている。このpウェル16はボトムnウェル8上にあり、このpウェル16がソース/ドレインとなり、チャネル領域を規定する。また、nウェル11もボトムnウェル8上にあり、かつpウェル16に隣接するように形成されている。
In the pMOS
nMOS高電圧トランジスタ46は、シリコン基板1の主表面上にnウェルでソース/ドレイン12を形成し、チャネル領域を規定している。
In the nMOS
またいずれの高電圧トランジスタ45、46も、チャネル領域上にはシリコン酸化膜21を介して、ゲート電極24が形成されている。ここで、nウェル、pウェルの濃度は、望ましくは1013/cm2程度である。また、本発明における高電圧トランジスタのソース/ドレインとして注入されるウェルは、そのゲート側端が必ずゲート電極24の下に位置している。
In any of the
またゲート電極24の側壁には、サイドウォール絶縁膜29が形成されている。また、ゲート電極24端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有する高濃度不純物領域が形成されている。また、ゲート電極24の上にはシリコン酸化膜36、シリコン窒化膜35、スムースコート膜34がそれぞれ形成されている。これらの層にはコンタクトホール37が形成されており、このコンタクトホール内表面から、スムースコート膜34にわたってアルミニウム配線40が所定形状に形成されている。このアルミニウム配線膜40およびスムースコート膜34上には、さらにスムースコート膜41が形成されている。このスムースコート膜41にも所定位置にコンタクトホール42が設けられ、このコンタクトホール42内表面からスムースコート膜41を上にわたって、アルミニウム配線層43が形成されている。
A side
図1(B)、(C)は、pMOS高電圧トランジスタ45、およびnMOS高電圧トランジスタ46の平面図である。
1B and 1C are plan views of the pMOS
また本発明に従った半導体記憶装置の製造方法の実施の一形態について図2〜図15を参照して説明する。 An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図2に示すように、p型で<100>のシリコン基板1の主表面上にシリコン酸化膜2を形成する。次にシリコン酸化膜2の上に多結晶シリコン膜3を形成する。さらに多結晶シリコン膜3の上に、減圧CVD(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン窒化膜4を形成する。そしてシリコン窒化膜4の上にレジスト5を形成し、通常のフォトリソグラフィによりフィールド酸化膜を形成すべき領域にあるレジスト5を除去する。この際、フィールド酸化膜を形成すべき領域とは、素子を分離するための領域である。
As shown in FIG. 2, a
図3に示すように、フィールド酸化膜を形成すべき領域のシリコン窒化膜4を除去し、シリコン窒化膜4をマスクとしてフィールド酸化膜6を形成する。そして、シリコン窒化膜4と多結晶シリコン膜3を除去する。シリコン基板1の主表面全体にレジスト7を形成し、メモリセル領域55、pMOS高電圧トランジスタ領域51のみレジストを除去する。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すようにリンをイオン注入し、ボトムnウェル8が形成される。そしてレジスト7を除去する。シリコン基板1の主表面全体にレジスト9を形成し、pMOS低電圧トランジスタ領域53、pMOS高電圧トランジスタ領域51において、ソース/ドレイン領域以外の領域、nMOS高電圧周辺トランジスタ領域52のソース/ドレイン領域、メモリセル領域55のウェル領域のレジストを除去する。
As shown in FIG. 4, phosphorus is ion-implanted to form a bottom n-
図5に示すように、レジストをマスクとしてnウェルのためのリンをイオン注入する。そしてレジスト9を除去する。シリコン基板1の主表面全体にレジスト14を形成し、nMOS低電圧トランジスタ領域54、pMOS高電圧周辺トランジスタ領域51のソース/ドレイン領域、メモリセル領域55のメモリセルが形成される領域のレジストを除去する。
As shown in FIG. 5, phosphorus for n well is ion-implanted using a resist as a mask. Then, the resist 9 is removed. Resist 14 is formed on the entire main surface of
図6に示すようにレジストをマスクとしてpウェルのためのボロンをイオン注入する。そしてレジスト14を除去する。シリコン基板1全体にトンネル酸化膜層56、フローティングゲート層57、層間絶縁膜層58を形成する。これら3層に所定のパターニングを施し、メモリセル領域55にのみトンネル酸化膜層56、フローティングゲート層57、層間絶縁膜層58を残す。その後、シリコン基板1の主表面全体にシリコン酸化膜21を形成する。このシリコン酸化膜21の上に多結晶シリコン膜22を形成する。多結晶シリコン膜22は、メモリセル領域55においてはコントロールゲートとなり、周辺領域51〜54においてはゲート電極となる。多結晶シリコン膜22の上にレジスト23を形成し、所定のパターンを施す。
As shown in FIG. 6, boron for the p-well is ion-implanted using the resist as a mask. Then, the resist 14 is removed. A tunnel oxide film layer 56, a floating
図7に示すように、周辺回路領域51〜54において、レジスト23をマスクとして多結晶シリコン膜22をエッチング除去し、ゲート電極を形成する。また、メモリセル領域55ではレジスト23をマスクとして多結晶シリコン膜22、層間絶縁膜層58、フローティングゲート層57、トンネル酸化膜層56をエッチング除去し、トンネル酸化膜18、フローティングゲート19、層間絶縁膜20、コントロールゲート24が形成される。メモリセルのソース/ドレインを形成後、シリコン基板1の主表面全体にレジスト25を形成する。レジスト25に所定のパターニングを施し、nMOS低電圧トランジスタ領域54のみレジストを除去する。
As shown in FIG. 7, in the
図8に示すように、レジスト25およびゲート電極24をマスクとしてリンをイオン注入し、n型低濃度不純物層26を形成する。シリコン基板1の主表面全体にレジスト27を形成する。レジスト27に所定のパターニングを施し、pMOS低電圧トランジスタ領域53のみレジストを除去する。
As shown in FIG. 8, phosphorus is ion-implanted using the resist 25 and the
図9に示すように、レジスト27およびゲート電極24をマスクとしてボロンをイオン注入し、p型低濃度不純物層28を形成する。そしてレジスト27を除去する。CVD法によりシリコン酸化膜をシリコン基板1の主表面上に形成後、酸化膜異方性エッチングによりサイドウォール絶縁膜29を形成する。
As shown in FIG. 9, boron is ion-implanted using resist 27 and
図10に示すように、シリコン基板1の主表面全体にレジスト30を形成後、所定のパターニングを施し、メモリセル領域55、nMOS低電圧トランジスタ領域54およびnMOS高電圧トランジスタ領域52のみレジストを除去する。
As shown in FIG. 10, after a resist 30 is formed on the entire main surface of the
図11に示すように、レジスト30、ゲート電極24およびサイドウォール絶縁膜29をマスクとしてヒ素をイオン注入し、ソース/ドレインn型高濃度不純物領域31を形成する。シリコン基板1の主表面全体にレジスト32を形成後、所定のパターニングを施しpMOS低電圧周辺回路領域53、およびpMOS高電圧トランジスタ領域51のみレジストを除去する。
As shown in FIG. 11, arsenic is ion-implanted using the resist 30, the
図12に示すように、レジスト30にゲート電極24およびサイドウォール絶縁膜29をマスクとしてボロンをイオン注入し、ソース/ドレインp型高濃度不純物領域33を形成する。さらにスムースコート膜34、シリコン窒化膜35、シリコン酸化膜36を形成する。
As shown in FIG. 12, boron is ion-implanted into the resist 30 using the
図13に示すように、コンタクトホール37を形成する。シリコン基板1の主表面全体にレジスト38を形成後所定のパターニングを施し、nMOS低電圧トランジスタ領域54、nMOS高電圧トランジスタ領域52、メモリセル領域55のみレジストを除去する。そして、オーミックコンタクトをとるため、リンをイオン注入する。
As shown in FIG. 13, a
図14に示すように、シリコン基板1の主表面全体にレジスト39を形成後、所定のパターニングを施し、pMOS低電圧トランジスタ領域53およびpMOS高電圧トランジスタ領域51のみレジストを除去する。そして、オーミックコンタクトをとるため、ボロンをイオン注入する。
As shown in FIG. 14, after a resist 39 is formed on the entire main surface of the
図15に示すように、スムースコート膜34上にアルミニウム配線膜40をスパッタリングにより形成し、コンタクトホール37を介してアルミニウム配線膜40とメモリセル領域55内のソース領域とドレイン領域、およびアルミニウム配線膜40と周辺トランジスタ領域51〜54のソース領域とドレイン領域を電気的に接続する。そして、アルミニウム配線膜40に所定のパターニングを施す。
As shown in FIG. 15, an
図1に示すように、シリコン基板1の主表面全体にスムースコート膜41を形成する。スムースコート膜41にスルーホール42を形成する。そしてスムースコート膜41の上にアルミニウム配線膜43を形成する。アルミニウム配線膜43とアルミニウム配線膜40とはスルーホールを介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 1, a
以上により、図1(A)に示す半導体記憶装置が完成する。
実施の形態1によって製造された半導体記憶装置においてはドレイン側に広い低濃度不純物領域が存在するため、ドレイン側の電界強度を減少させることができる。したがってドレイン側近辺のチャンネル方向電界を緩和することができ、トランジスタの耐圧を向上させることができる。また高電圧トランジスタ領域51、52ではドレイン側のウェルは注入ウェルである。よって、濃度、深さを制御しやすい。その結果、トランジスタの耐圧を制御しやすい。また、実施の形態1に従ってウェハプロセスを行なえば、マスクや工程を増やすことなく、低電圧トランジスタの駆動能力を下げることなく、高電圧トランジスタを作ることができる。
Thus, the semiconductor memory device illustrated in FIG. 1A is completed.
In the semiconductor memory device manufactured according to the first embodiment, since the wide low concentration impurity region exists on the drain side, the electric field strength on the drain side can be reduced. Therefore, the channel direction electric field in the vicinity of the drain side can be relaxed, and the withstand voltage of the transistor can be improved. In the high
(実施の形態2)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 2)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図5の工程において、図16で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51全体にレジストを形成し、pMOS高電圧トランジスタのソース/ドレイン領域としてpウェルの領域を形成せず、シリコン基板1と等濃度のソース/ドレイン領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたpMOS高電圧トランジスタ61を図17に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 5 of the first embodiment, as shown in FIG. 16, a resist is formed on the entire pMOS high
図17の本発明におけるpMOS高電圧トランジスタ61の構造について説明する。pMOS高電圧トランジスタ61は、シリコン基板1にボトムnウェル8、nウェル11が形成されている。基板1の領域がソース/ドレインとなり、チャネル領域を規定する。また、nウェル11はボトムnウェル8上にある。また、ゲート電極24の端縁からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するp型高濃度不純物領域33が形成されている。
The structure of the pMOS
(実施の形態3)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について、以下に説明する。
(Embodiment 3)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図4の工程において、図18で示すようにpMOS高電圧トランジスタ領域51のドレイン領域を挟むようにレジスト9を除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。そして実施の形態1の図5の工程において、図19で示すように、pMOS高電圧トランジスタ51のドレイン領域のみレジスト14を除去し、この領域にpウェルを形成するための不純物注入を行なう。実施の形態1の図8の工程において、図20で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のソース領域もレジスト27を除去し、低濃度不純物領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたpMOS高電圧トランジスタ62を図21に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 4 of the first embodiment, as shown in FIG. 18, the resist 9 is removed so as to sandwich the drain region of the pMOS high
図21の本発明におけるpMOS高電圧トランジスタ62の構造について説明する。pMOS高電圧トランジスタ62は、シリコン基板1にボトムnウェル8、nウェル10、およびpウェル16が形成されている。このpウェル16はボトムnウェル8上にある。またnウェル10もボトムnウェル8上にあり、かつpウェル16に隣接するように形成されている。また、ゲート電極24の端縁からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するp型高濃度不純物領域33が形成されている。また、高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるようにp型低濃度不純物領域28が形成されている。
The structure of the pMOS
(実施の形態4)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 4)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図4の工程において、図22で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレイン領域を挟むようにレジスト9を除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。そして実施の形態1の図5の工程において、図23で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のレジスト14は除去せず、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレイン領域の不純物濃度はシリコン基板1と等しくなるようにする。実施の形態1の図8の工程において、図24で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のソース領域もレジスト27を除去し、低濃度不純物領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたpMOS高電圧トランジスタ63を図25に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 4 of the first embodiment, as shown in FIG. 22, the resist 9 is removed so as to sandwich the drain region of the pMOS high
図25の本発明におけるpMOS高電圧トランジスタ63の構造について説明する。pMOS高電圧トランジスタ63は、シリコン基板1にボトムnウェル8、nウェル10が形成されている。nウェル10はボトムnウェル8上にある。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するp型高濃度不純物領域33が形成されている。また、高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるようにp型低濃度不純物領域28が形成されている。
The structure of the pMOS
(実施の形態5)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 5)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図4の工程において、図26で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52上のレジスト9をドレイン領域のみ除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。実施の形態1の図7の工程において、図27で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のソース領域もレジスト25を除去し、低濃度不純物領域を形成する。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 4 of the first embodiment, as shown in FIG. 26, only the drain region of the resist 9 on the nMOS high
この実施の形態に従って形成されたnMOS高電圧トランジスタ64を図28に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
An nMOS
図28の本発明におけるnMOS高電圧トランジスタ64の構造について説明する。nMOS高電圧トランジスタ64は、シリコン基板1にnウェル12が形成されている。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するn型高濃度不純物領域31が形成されている。また、高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるようにn型低濃度不純物領域26が形成されている。
The structure of the nMOS
(実施の形態6)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 6)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図4の工程において、図29で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のドレイン領域のみレジスト9を除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。そして、実施の形態1の図5の工程において、図30で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のソースおよびチャネル領域のみレジスト14を除去し、pウェルを形成するための不純物注入を行なう。実施の形態1の図7の工程において、図31で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のソース領域もレジスト25を除去し、低濃度不純物領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたnMOS高電圧トランジスタ65を図32に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 4 of the first embodiment, as shown in FIG. 29, the resist 9 is removed only in the drain region of the nMOS high
ここで、図32の本発明におけるnMOS高電圧トランジスタ65の構造について説明する。
Here, the structure of the nMOS
nMOS高電圧トランジスタ65は、シリコン基板1にnウェル12およびpウェル44が形成されている。nウェル12とpウェル44は隣接している。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有する高濃度不純物領域31が形成されている。また、n型高濃度不純物領域31の一方に接してゲート電極の側に延びるようにn型低濃度不純物領域26が形成されている。
In the nMOS
(実施の形態7)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 7)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図2の工程において、図33で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレインのゲート側端領域のレジスト5も除去し、フィールド酸化膜を形成する。この実施の形態に従って形成されたpMOS高電圧トランジスタ66を図34に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 2 of the first embodiment, as shown in FIG. 33, the resist 5 in the gate side end region of the drain of the pMOS high
ここで、図34の本発明におけるpMOS高電圧トランジスタ66の構造について説明する。pMOS高電圧トランジスタ66は、シリコン基板1に、ボトムnウェル8、nウェル11、およびpウェル16が形成されている。このpウェル16はボトムnウェル8上にある。このpウェル16がソース/ドレイン領域となり、チャネル領域を規定する。また、nウェル11もボトムnウェル8上にあり、かつpウェル16に隣接するように形成されている。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するp型高濃度不純物領域33が形成されている。また、ゲート酸化膜のドレイン側の厚みはゲート酸化膜の中央部の厚みに比べて厚くなっている。
Here, the structure of the pMOS
実施の形態7によって製造された半導体記憶装置においては、ドレイン側に広い低濃度領域が存在するため、ドレイン側の電界強度を減少させることができる。したがって、トランジスタの耐圧を向上させることができる。また、ドレイン側のゲート酸化膜の厚みはゲート酸化膜中央部の厚みに比べて厚くなっている。そのため、ドレイン側のチャネル方向電界のみを緩和するため耐圧が向上する。また、ドレイン側のウェルは注入ウェルである。よって、濃度、深さを制御しやすいので、耐圧を制御しやすい。また、実施の形態7に従ってウェハプロセスを行なえば、マスクや工程を増やすことなく、低電圧トランジスタの駆動能力を下げることなく、高電圧トランジスタを作ることができる。 In the semiconductor memory device manufactured according to the seventh embodiment, since the wide low concentration region exists on the drain side, the electric field strength on the drain side can be reduced. Accordingly, the breakdown voltage of the transistor can be improved. Further, the thickness of the gate oxide film on the drain side is larger than the thickness of the central portion of the gate oxide film. Therefore, the withstand voltage is improved because only the electric field in the channel direction on the drain side is relaxed. The well on the drain side is an injection well. Therefore, since the concentration and depth can be easily controlled, the breakdown voltage can be easily controlled. Further, if the wafer process is performed in accordance with Embodiment 7, a high voltage transistor can be manufactured without increasing the number of masks and processes and without reducing the driving capability of the low voltage transistor.
(実施の形態8)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について、以下に説明する。
(Embodiment 8)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図2の工程において、図35で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のドレインのゲート側端領域のレジスト5を除去し、フィールド酸化膜を形成する。この実施の形態に従って形成されたnMOS高電圧トランジスタ67を図36に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 2 of the first embodiment, as shown in FIG. 35, the resist 5 in the gate side end region of the drain of the nMOS high
ここで、図36の本発明におけるnMOS高電圧トランジスタ67の構造について説明する。nMOS高電圧トランジスタ67は、シリコン基板1の主表面上にnウェルでソース/ドレイン12を形成し、チャネル領域を規定している。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するn型高濃度不純物領域31が形成されている。またゲート酸化膜のドレイン側の厚みはゲート酸化膜の中央部の厚みに比べて厚くなっている。
Here, the structure of the nMOS
(実施の形態9)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 9)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図2の工程において、図37で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレインのゲート側端領域のレジスト5も除去し、フィールド酸化膜を形成する。実施の形態1の図5の工程において、図38で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51の全体にレジストを形成し、pMOS高電圧トランジスタのソース/ドレイン領域としてpウェルを形成せず、シリコン基板1と等濃度のソース/ドレイン領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたpMOS高電圧トランジスタ68を図39に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 2 of the first embodiment, as shown in FIG. 37, the resist 5 in the gate side end region of the drain of the pMOS high
ここで、図39の本発明におけるpMOS高電圧トランジスタ68の構造について説明する。pMOS高電圧トランジスタ68は、シリコン基板1にボトムnウェル8、nウェル11が形成されている。nウェル11はボトムnウェル8上にある。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するp型高濃度不純物領域33が形成されている。また、ゲート酸化膜のドレイン側の厚みがゲート酸化膜の中央部の厚みに比べて厚くなっている。
Here, the structure of the pMOS
(実施の形態10)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 10)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図2の工程において、図40で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレインのゲート側端領域のレジスト5も除去し、フィールド酸化膜を形成する。実施の形態1の図4の工程において、図41で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレイン領域を挟むようにレジスト9を除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。そして、実施の形態1の図5の工程において、図42で示すように、pMOS高電圧トランジスタのドレイン領域のみレジスト14を除去し、この領域にpウェルを形成するための不純物注入を行なう。実施の形態1の図8の工程において、図43で示すように、pMOS高電圧トランジスタのソース領域もレジスト27を除去し、低濃度不純物領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたpMOS高電圧トランジスタ69を図44に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 2 of the first embodiment, as shown in FIG. 40, the resist 5 in the gate side end region of the drain of the pMOS high
ここで、図44の本発明におけるpMOS高電圧トランジスタ69の構造について説明する。pMOS高電圧トランジスタ69は、シリコン基板1にボトムnウェル8、nウェル10、およびpウェル16が形成されている。このpウェル16はボトムnウェル8上にある。また、nウェル10もボトムnウェル8上にあり、かつpウェル16に隣接するように形成されている。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するp型高濃度不純物領域33が形成されている。また、p型高濃度不純物領域33の一方に接してゲート電極の側に延びるようにp型低濃度不純物領域28が形成されている。また、ゲート酸化膜のドレイン側の厚みはゲート酸化膜の中央部の厚みに比べて厚くなっている。
Here, the structure of the pMOS
(実施の形態11)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下説明する。
(Embodiment 11)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図2の工程において、図45で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレインのゲート側端領域のレジスト5も除去し、フィールド酸化膜を形成する。実施の形態1の図4の工程において、図46で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のドレイン領域を挟むようにレジスト9を除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。そして、実施の形態1の図5の工程において、図47で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のレジスト14は除去せず、pMOS高電圧トランジスタのドレイン領域の不純物濃度はシリコン基板1と等しくなるようにする。実施の形態1の図8の工程において、図48で示すように、pMOS高電圧トランジスタ領域51のソース領域もレジスト27を除去し、低濃度不純物領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたpMOS高電圧トランジスタ70を図49に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 2 of the first embodiment, as shown in FIG. 45, the resist 5 in the gate side end region of the drain of the pMOS high
ここで、図49の本発明におけるpMOS高電圧トランジスタ70の構造について説明する。pMOS高電圧トランジスタ70は、シリコン基板1に、ボトムnウェル8、nウェル10が形成されている。nウェル10はボトムnウェル8上にあり、互いに距離を隔てて形成されている。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するp型高濃度不純物領域33が形成されている。また、p型高濃度不純物領域33の一方に接してゲート電極の側に延びるようにp型低濃度不純物領域28が形成されている。また、ゲート酸化膜のドレイン側の厚さがゲート酸化膜の中央部の厚さに比べて厚くなっている。
Here, the structure of the pMOS
(実施の形態12)
本発明に従った、半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について以下に説明する。
(Embodiment 12)
An embodiment of a semiconductor memory device and its manufacturing method according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図2の工程において、図50で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のドレインのゲート側端領域のレジスト5も除去し、フィールド酸化膜を形成する。実施の形態1の図4の工程において、図51で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52上のレジスト9をドレイン領域のみ除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。実施の形態1の図7の工程において、図52で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のソース領域もレジスト25を除去し、低濃度不純物領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたnMOS高電圧トランジスタ71を図53に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 2 of the first embodiment, as shown in FIG. 50, the resist 5 in the gate side end region of the drain of the nMOS high
ここで、図53の本発明におけるnMOS高電圧トランジスタ71の構造について説明する。nMOS高電圧トランジスタ71では、シリコン基板1にnウェル12が形成されている。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するn型高濃度不純物領域31が形成されている。また、n型高濃度不純物領域31の一方に接してゲート電極の側に延びるようにn型低濃度不純物領域26が形成されている。また、ゲート酸化膜のドレイン側の厚みがゲート酸化膜の中央部の厚みに比べて厚くなっている。
Here, the structure of the nMOS
(実施の形態13)
本発明に従った半導体記憶装置およびその製造方法の実施の一形態について、以下に説明する。
(Embodiment 13)
An embodiment of a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
実施の形態1に従った半導体記憶装置の製造工程において、実施の形態1とは異なった製造工程のみを示す。実施の形態1の図2の工程において、図54で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のドレインのゲート側端領域のレジスト5も除去し、フィールド酸化膜を形成する。実施の形態1の図4の工程において、図55で示すように、nMOS高電圧トランジスタのドレイン領域のみレジスト9を除去し、この領域にnウェルを形成するための不純物注入を行なう。そして、実施の形態1の図5の工程において、図56で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域のソースおよびチャネル領域のみレジスト14を除去し、pウェルを形成するための不純物注入を行なう。実施の形態1の図7の工程において、図57で示すように、nMOS高電圧トランジスタ領域52のソース領域もレジスト25を除去し、低濃度不純物領域を形成する。この実施の形態に従って形成されたnMOS高電圧トランジスタ72を図58に示す。その他の製造工程は実施の形態1に準ずる。
In the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment, only the manufacturing process different from the first embodiment is shown. In the step of FIG. 2 of the first embodiment, as shown in FIG. 54, the resist 5 in the gate side end region of the drain of the nMOS high
ここで、図58の本発明におけるnMOS高電圧トランジスタ72の構造について説明する。nMOS高電圧トランジスタ72では、シリコン基板1にnウェル12、pウェル44が隣接して形成されている。また、ゲート電極24の端からサイドウォール絶縁膜29の幅だけ離れた位置に端部を有するn型高濃度不純物領域31が形成されている。また、n型高濃度不純物領域31の一方に接してゲート電極の側に延びるようにn型低濃度不純物領域26が形成されている。
Here, the structure of the nMOS
半導体記憶装置は、半導体基板と、第1ないし第6の半導体ウェル領域と、1対の高濃度不純物領域と、ゲート電極とを備える。第1の半導体ウェル領域は、第2導電型であり、半導体基板内に埋込まれて形成される。第2と第3の半導体ウェル領域は、第2導電型であり、第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、互いに距離を隔てて形成される。第4と第5の半導体ウェル領域は、第1導電型であり、第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、かつ第2と第3の半導体ウェル領域の間にそれぞれに隣接して形成され、さらに互いに距離を隔てて形成される。第6の半導体ウェル領域は、第2導電型であり、第4と第5の半導体ウェル領域の間に隣接して形成され、かつ第1半導体ウェル領域の上に接して形成される。ゲート電極は第4と第5と第6の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させて形成される。1対の高濃度不純物領域は、第1導電型であり、ゲート電極の両側にあって第4と第5の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成され、かつ第4と第5の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する。 The semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, first to sixth semiconductor well regions, a pair of high-concentration impurity regions, and a gate electrode. The first semiconductor well region is of the second conductivity type and is formed embedded in the semiconductor substrate. The second and third semiconductor well regions are of the second conductivity type, are formed on and in contact with the first semiconductor well region, and are formed at a distance from each other. The fourth and fifth semiconductor well regions are of the first conductivity type, are formed on and in contact with the first semiconductor well region, and are adjacent to each other between the second and third semiconductor well regions. Formed, and spaced apart from each other. The sixth semiconductor well region is of the second conductivity type and is formed adjacent to and between the fourth and fifth semiconductor well regions and in contact with the first semiconductor well region. The gate electrode is formed on the fourth, fifth and sixth semiconductor well regions with a gate insulating film interposed. The pair of high-concentration impurity regions are of the first conductivity type, are formed on both sides of the gate electrode and in the fourth and fifth semiconductor well regions, respectively, and are more than the fourth and fifth semiconductor well regions. Has a high impurity concentration.
半導体記憶装置においては、半導体基板と、第1と第2の半導体ウェル領域と、ゲート電極と、1対の高濃度不純物領域とを備える。半導体基板は第1導電型である。第1と第2の半導体ウェル領域は第2導電型であり半導体基板内に互いに距離を隔てて形成される。ゲート電極は第1と第2の半導体ウェル領域と半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させて形成される。1対の高濃度不純物領域は第2導電型であり、ゲート絶縁膜の両側にあって第1と第2の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成され、かつ第1と第2の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する。 The semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, first and second semiconductor well regions, a gate electrode, and a pair of high-concentration impurity regions. The semiconductor substrate is of the first conductivity type. The first and second semiconductor well regions are of the second conductivity type and are formed at a distance from each other in the semiconductor substrate. The gate electrode is formed on the first and second semiconductor well regions and the semiconductor substrate region with a gate insulating film interposed therebetween. The pair of high-concentration impurity regions are of the second conductivity type, are formed on both sides of the gate insulating film and in the first and second semiconductor well regions, respectively, and more than the first and second semiconductor well regions Has a high impurity concentration.
半導体記憶装置は、半導体基板と、第1ないし第4の半導体ウェル領域と、ゲート電極と、1対の高濃度不純物領域とを備える。半導体基板は第1導電型である。第1の半導体ウェル領域は第2導電型であり、半導体基板に埋込まれて形成される。第2と第3の半導体ウェル領域は第2導電型であり、第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、互いに距離を隔てて形成される。第4の半導体ウェル領域は第2導電型であり第2と第3の半導体ウェル領域の間に形成され、かつ第1半導体ウェル領域の上に接して形成される。ゲート電極は第4の半導体ウェル領域の両側の半導体基板の領域と第4の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させて形成される。1対の高濃度不純物領域は第1導電型であり、ゲート電極の両側にあって半導体基板内にそれぞれ形成され、かつ半導体基板よりも高い不純物濃度を有する。 The semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, first to fourth semiconductor well regions, a gate electrode, and a pair of high-concentration impurity regions. The semiconductor substrate is of the first conductivity type. The first semiconductor well region is of the second conductivity type and is formed embedded in the semiconductor substrate. The second and third semiconductor well regions are of the second conductivity type, are formed on and in contact with the first semiconductor well region, and are formed at a distance from each other. The fourth semiconductor well region is of the second conductivity type, is formed between the second and third semiconductor well regions, and is formed on and in contact with the first semiconductor well region. The gate electrode is formed on the semiconductor substrate region on both sides of the fourth semiconductor well region and the fourth semiconductor well region with a gate insulating film interposed therebetween. The pair of high-concentration impurity regions are of the first conductivity type, are formed in the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and have a higher impurity concentration than the semiconductor substrate.
半導体記憶装置は、半導体基板と、第1ないし第4の半導体ウェル領域と、ゲート電極と、1対の高濃度不純物領域と、低濃度不純物領域とを備える。半導体基板は第1導電型である。第1の半導体ウェル領域は第2導電型であり、半導体基板に埋込まれて形成される。第2と第3の半導体ウェル領域は第2導電型であり第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、互いに距離を隔てて形成される。第4の半導体ウェル領域は第1導電型であり、第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、かつ第2と第3の半導体ウェル領域の間に隣接して形成される。ゲート電極は第2と第4の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させて形成される。1対の高濃度不純物領域は第1導電型であり、ゲート電極の両側にあって第2の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成され、第4の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する。低濃度不純物領域は第1導電型であり、第2の半導体ウェル領域内に形成された高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるように形成され、かつ高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する。 The semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, first to fourth semiconductor well regions, a gate electrode, a pair of high concentration impurity regions, and a low concentration impurity region. The semiconductor substrate is of the first conductivity type. The first semiconductor well region is of the second conductivity type and is formed embedded in the semiconductor substrate. The second and third semiconductor well regions are of the second conductivity type, are formed on and in contact with the first semiconductor well region, and are formed at a distance from each other. The fourth semiconductor well region is of the first conductivity type, is formed on and in contact with the first semiconductor well region, and is formed adjacent to between the second and third semiconductor well regions. The gate electrode is formed on the second and fourth semiconductor well regions with a gate insulating film interposed. The pair of high-concentration impurity regions are of the first conductivity type, are formed on both sides of the gate electrode and in the second semiconductor well region, and have a higher impurity concentration than the fourth semiconductor well region. The low-concentration impurity region is of the first conductivity type, is formed so as to contact one of the high-concentration impurity regions formed in the second semiconductor well region and extend toward the gate electrode side, and is higher than the high-concentration impurity region. Has a low impurity concentration.
半導体記憶装置は、半導体基板と、第1ないし第3の半導体ウェル領域と、ゲート電極と、1対の高濃度不純物領域と、低濃度不純物領域とを備える。半導体基板は第1導電型である。第1の半導体ウェル領域は第2導電型であり、半導体基板に埋込まれて形成される。第2と第3の半導体ウェル領域は第2導電型であり、第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、互いに距離を隔てて形成される。ゲート電極は第2と第3の半導体ウェル領域の間の半導体基板の領域と第2の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させて形成される。1対の高濃度不純物領域は第1導電型であり、ゲート電極の両側にあって第2と第3の半導体ウェル領域の間の半導体基板の領域内と第2の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成される。低濃度不純物領域は第1導電型であり、第2の半導体ウェル領域内に形成された高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるように形成され、かつ高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する。 The semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, first to third semiconductor well regions, a gate electrode, a pair of high concentration impurity regions, and a low concentration impurity region. The semiconductor substrate is of the first conductivity type. The first semiconductor well region is of the second conductivity type and is formed embedded in the semiconductor substrate. The second and third semiconductor well regions are of the second conductivity type, are formed on and in contact with the first semiconductor well region, and are formed at a distance from each other. The gate electrode is formed on a region of the semiconductor substrate between the second and third semiconductor well regions and on the second semiconductor well region with a gate insulating film interposed. The pair of high-concentration impurity regions are of the first conductivity type and are formed on both sides of the gate electrode in the region of the semiconductor substrate between the second and third semiconductor well regions and in the second semiconductor well region, respectively. Is done. The low-concentration impurity region is of the first conductivity type, is formed so as to contact one of the high-concentration impurity regions formed in the second semiconductor well region and extend toward the gate electrode side, and is higher than the high-concentration impurity region. Has a low impurity concentration.
半導体記憶装置は、半導体基板と、半導体ウェル領域と、ゲート電極と、1対の高濃度不純物領域と、低濃度不純物領域とを備える。半導体基板は第1導電型である。半導体ウェル領域は第2導電型であり、半導体基板内に形成される。ゲート電極は半導体ウェル領域とそれに隣接した半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させて形成される。1対の高濃度不純物領域は第2導電型であり、ゲート電極の両側にあって半導体基板内と半導体ウェル領域内とにそれぞれ形成される。低濃度不純物領域は第2導電型であり、半導体基板内に形成された高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるように形成され、かつ高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する。 The semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, a semiconductor well region, a gate electrode, a pair of high concentration impurity regions, and a low concentration impurity region. The semiconductor substrate is of the first conductivity type. The semiconductor well region is of the second conductivity type and is formed in the semiconductor substrate. The gate electrode is formed on the semiconductor well region and the adjacent semiconductor substrate region with a gate insulating film interposed. The pair of high-concentration impurity regions are of the second conductivity type, and are formed on both sides of the gate electrode, in the semiconductor substrate and in the semiconductor well region, respectively. The low-concentration impurity region is of the second conductivity type, is formed to contact one of the high-concentration impurity regions formed in the semiconductor substrate and extend to the gate electrode side, and has an impurity concentration lower than that of the high-concentration impurity region. Have.
半導体記憶装置は、半導体基板と、第1と第2の半導体ウェル領域と、ゲート電極と、1対の高濃度不純物領域と、低濃度不純物領域とを備える。半導体基板は第1導電型である。第1の半導体ウェル領域は第2導電型であり半導体基板に形成される。第2の半導体ウェル領域は第1導電型であり半導体基板内に形成され、第1の半導体ウェル領域に隣接して形成される。ゲート電極は第1と第2の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させて形成される。1対の高濃度不純物領域は第2導電型であり、ゲート電極の両側にあって第1と第2の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成される。低濃度不純物領域は第2導電型であり、第2の半導体ウェル領域内に形成された高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるように形成され、かつ高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する。 The semiconductor memory device includes a semiconductor substrate, first and second semiconductor well regions, a gate electrode, a pair of high concentration impurity regions, and a low concentration impurity region. The semiconductor substrate is of the first conductivity type. The first semiconductor well region is of the second conductivity type and is formed on the semiconductor substrate. The second semiconductor well region is of the first conductivity type, is formed in the semiconductor substrate, and is formed adjacent to the first semiconductor well region. The gate electrode is formed on the first and second semiconductor well regions with a gate insulating film interposed. The pair of high-concentration impurity regions are of the second conductivity type, and are formed in the first and second semiconductor well regions on both sides of the gate electrode, respectively. The low-concentration impurity region is of the second conductivity type, is formed to be in contact with one of the high-concentration impurity regions formed in the second semiconductor well region and extend to the gate electrode side, and more than the high-concentration impurity region Has a low impurity concentration.
半導体記憶装置においては、半導体記憶装置のゲート絶縁膜のドレイン側端部の厚みがゲート絶縁膜の中央部の厚みよりも厚い。 In the semiconductor memory device, the thickness of the end portion on the drain side of the gate insulating film of the semiconductor memory device is larger than the thickness of the central portion of the gate insulating film.
半導体記憶装置の製造方法は以下(a)〜(f)の工程を備える。高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、(a) 第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより半導体基板内部に第1半導体ウェル領域を形成する工程。(b) 第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第1の半導体ウェル領域の上に接するように第2と第3の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程。(c) 第2の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、第2と第3の半導体ウェル領域の間にそれぞれに隣接して第4と第5の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程。(d) 第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第6の半導体ウェル領域を第4と第5の半導体ウェル領域の間に隣接して形成する工程。(e) 第4と第5と第6の半導体ウェル領域上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極を形成する工程。(f) 第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、第4と第5の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第1導電型の高濃度不純物領域をゲート電極の両側に形成する工程。 The semiconductor memory device manufacturing method includes the following steps (a) to (f). (A) Impurity ions of a second conductivity type are implanted at a first implantation depth into a first conductivity type semiconductor substrate including a region for forming a high-voltage peripheral circuit, thereby forming a first semiconductor well region inside the semiconductor substrate. Forming step. (B) Second and third semiconductors are in contact with the first semiconductor well region by implanting second conductivity type impurity ions at a second implantation depth shallower than the first implantation depth. Forming a well region at a distance from each other; (C) Implanting first conductivity type impurity ions at the second implantation depth allows the fourth and fifth semiconductor well regions to be adjacent to each other between the second and third semiconductor well regions. Forming at a distance from each other; (D) A step of forming a sixth semiconductor well region adjacently between the fourth and fifth semiconductor well regions by implanting impurity ions of the second conductivity type at the second implantation depth. (E) forming a gate electrode on the fourth, fifth and sixth semiconductor well regions with a gate insulating film interposed; (F) A pair of impurity ions having a higher impurity concentration than the fourth and fifth semiconductor well regions by implanting the first conductivity type impurity ions at a third implantation depth shallower than the second implantation depth. Forming a first conductivity type high concentration impurity region on both sides of the gate electrode;
半導体記憶装置の製造方法は以下(a)〜(c)の工程を備える。高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、(a) 第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、半導体基板内に第1と第2の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程。(b) 第1と第2の半導体ウェル領域と半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極を形成する工程。(c) ゲート電極の両側で第1と第2の半導体ウェル領域のそれぞれに第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第1と第2の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第2導電型の高濃度不純物領域を形成する工程。 The method for manufacturing a semiconductor memory device includes the following steps (a) to (c). (A) Impurity ions of a second conductivity type are implanted at a first implantation depth into a first conductivity type semiconductor substrate including a region where a high voltage peripheral circuit is formed. Forming the semiconductor well regions at a distance from each other. (B) forming a gate electrode over the first and second semiconductor well regions and the semiconductor substrate region with a gate insulating film interposed; (C) First impurity ions of a second conductivity type are implanted into the first and second semiconductor well regions on both sides of the gate electrode at a second implantation depth shallower than the first implantation depth. Forming a pair of second conductivity type high concentration impurity regions having an impurity concentration higher than that of the second semiconductor well region.
半導体記憶装置の製造方法は以下(a)〜(e)の工程を備える。高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、(a) 第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、半導体基板内部に第1の半導体ウェル領域を形成する工程。(b) 第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第1の半導体ウェル領域の上に接するように第2と第3の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程。(c) 第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第4の半導体ウェル領域を第2と第3の半導体ウェル領域の間に第1の半導体ウェル領域の上に接するように形成する工程。(d) 第4の半導体ウェル領域と第4の半導体ウェル領域の両側の半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極を形成する工程。(e) 第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで半導体基板内に第1導電型の不純物イオンを注入することにより、半導体基板よりも高い不純物濃度を有する1対の第1導電型の高濃度不純物領域をゲート電極の両側に形成する工程。 The method for manufacturing a semiconductor memory device includes the following steps (a) to (e). (A) Impurity ions of a second conductivity type are implanted at a first implantation depth into a first conductivity type semiconductor substrate including a region where a high voltage peripheral circuit is formed, thereby providing a first semiconductor well inside the semiconductor substrate. Forming a region; (B) Second and third semiconductors are in contact with the first semiconductor well region by implanting second conductivity type impurity ions at a second implantation depth shallower than the first implantation depth. Forming a well region at a distance from each other; (C) Implanting impurity ions of the second conductivity type at the second implantation depth so that the fourth semiconductor well region is located above the first semiconductor well region between the second and third semiconductor well regions. Forming so as to be in contact with. (D) A step of forming a gate electrode with a gate insulating film interposed between the fourth semiconductor well region and the regions of the semiconductor substrate on both sides of the fourth semiconductor well region. (E) A pair of first conductivity having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate by implanting impurity ions of the first conductivity type into the semiconductor substrate at a third implantation depth shallower than the second implantation depth. Forming a high concentration impurity region of the mold on both sides of the gate electrode;
半導体記憶装置の製造方法は(a)〜(f)の工程を備える。高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、(a) 第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、半導体基板内部に第1の半導体ウェル領域を形成する工程。(b) 第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第1の半導体ウェル領域の上に接するように第2と第3の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程。(c) 第2の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、第2と第3の半導体ウェル領域の間に隣接して第4の半導体ウェル領域を形成する工程。(d) 第2と第4の半導体ウェル領域上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極を形成する工程。(e) 第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、1対の第1導電型の高濃度不純物領域をゲート電極の両側であって第2と第4の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成する工程。(f) 第2の半導体ウェル領域内に形成されるべき高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるように、高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する第1導電型の低濃度不純物領域を形成する工程。 The method for manufacturing a semiconductor memory device includes the steps (a) to (f). (A) Impurity ions of a second conductivity type are implanted at a first implantation depth into a first conductivity type semiconductor substrate including a region where a high voltage peripheral circuit is formed, thereby providing a first semiconductor well inside the semiconductor substrate. Forming a region; (B) Second and third semiconductors are in contact with the first semiconductor well region by implanting second conductivity type impurity ions at a second implantation depth shallower than the first implantation depth. Forming a well region at a distance from each other; (C) A step of forming a fourth semiconductor well region adjacently between the second and third semiconductor well regions by implanting impurity ions of the first conductivity type at the second implantation depth. (D) forming a gate electrode on the second and fourth semiconductor well regions with a gate insulating film interposed; (E) Implanting the first conductivity type impurity ions at a third implantation depth shallower than the second implantation depth makes it possible to form a pair of first conductivity type high concentration impurity regions on both sides of the gate electrode. Forming each in the second and fourth semiconductor well regions. (F) a low-conductivity first conductivity type having a lower impurity concentration than the high-concentration impurity region so as to be in contact with one of the high-concentration impurity regions to be formed in the second semiconductor well region and to extend toward the gate electrode; Forming a concentration impurity region;
半導体記憶装置の製造方法は(a)〜(e)の工程を備える。高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、(a) 第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、半導体基板内部に第1の半導体ウェル領域を形成する工程。(b) 第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第1の半導体ウェル領域の上に接するように第2と第3の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程。(c) 第2と第3の半導体ウェル領域の間の半導体基板の領域と第2の半導体ウェル領域との上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極を形成する工程。(d) 第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、1対の第1導電型の高濃度不純物領域をゲート電極の両側でかつ第2と第3の半導体ウェル領域の間の半導体基板の領域内と第2の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成する工程。(e) 第2の半導体ウェル領域内に形成されるべき高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延びるように高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する第1導電型の低濃度不純物領域を形成する工程。 The method for manufacturing a semiconductor memory device includes the steps (a) to (e). (A) Impurity ions of a second conductivity type are implanted at a first implantation depth into a first conductivity type semiconductor substrate including a region where a high voltage peripheral circuit is formed, thereby providing a first semiconductor well inside the semiconductor substrate. Forming a region; (B) Second and third semiconductors are in contact with the first semiconductor well region by implanting second conductivity type impurity ions at a second implantation depth shallower than the first implantation depth. Forming a well region at a distance from each other; (C) forming a gate electrode with a gate insulating film interposed between the region of the semiconductor substrate between the second and third semiconductor well regions and the second semiconductor well region; (D) Implanting the first conductivity type impurity ions at a third implantation depth shallower than the second implantation depth allows a pair of first conductivity type high concentration impurity regions to be formed on both sides of the gate electrode and Forming in the region of the semiconductor substrate between the second and third semiconductor well regions and in the second semiconductor well region, respectively. (E) a low concentration of the first conductivity type having an impurity concentration lower than that of the high concentration impurity region so as to be in contact with one of the high concentration impurity regions to be formed in the second semiconductor well region and extend toward the gate electrode side; Forming impurity regions;
半導体記憶装置の製造方法は(a)〜(d)の工程を備える。高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、(a) 第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、半導体基板内に半導体ウェル領域を形成する工程。(b) 半導体ウェル領域とそれに隣接した半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極を形成する工程。(c) 第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、1対の第2導電型の高濃度不純物領域をゲート電極の両側でかつ半導体ウェル領域と半導体基板にそれぞれ形成する工程。(d) 半導体基板内に形成される高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延び、かつ高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する第2導電型の低濃度不純物領域を半導体基板内に形成する工程。 The method for manufacturing a semiconductor memory device includes the steps (a) to (d). (A) Impurity ions of a second conductivity type are implanted at a first implantation depth into a first conductivity type semiconductor substrate including a high voltage peripheral circuit formation region, thereby forming a semiconductor well region in the semiconductor substrate. Process. (B) A step of forming a gate electrode over the semiconductor well region and the region of the semiconductor substrate adjacent thereto by interposing a gate insulating film. (C) Implanting second conductivity type impurity ions at a second implantation depth shallower than the first implantation depth, thereby forming a pair of second conductivity type high concentration impurity regions on both sides of the gate electrode and Forming each of the semiconductor well region and the semiconductor substrate; (D) The second conductivity type low-concentration impurity region extending toward the gate electrode in contact with one of the high-concentration impurity regions formed in the semiconductor substrate and having an impurity concentration lower than that of the high-concentration impurity region. Forming inside.
半導体記憶装置の製造方法は(a)〜(e)の工程を備える。高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、(a) 第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより半導体基板に第1の半導体ウェル領域を形成する工程。(b) 第1の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、第1の半導体ウェル領域に隣接するように第2の半導体ウェル領域を形成する工程。(c) 第1と第2の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させてゲート電極を形成する工程。(d) 第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより1対の第2導電型の高濃度不純物領域をゲート電極の両側でかつ第1と第2の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成する工程。(e) 第2の半導体ウェル領域内に形成される高濃度不純物領域の一方に接してゲート電極の側に延び、かつ高濃度不純物領域よりも低い不純物濃度を有する第2導電型の低濃度不純物領域を形成する工程。 The method for manufacturing a semiconductor memory device includes the steps (a) to (e). (A) Impurity ions of a second conductivity type are implanted at a first implantation depth into a first conductivity type semiconductor substrate including a region where a high voltage peripheral circuit is formed, thereby forming a first semiconductor well region in the semiconductor substrate. Forming step. (B) A step of forming a second semiconductor well region adjacent to the first semiconductor well region by implanting first conductivity type impurity ions at a first implantation depth. (C) forming a gate electrode on the first and second semiconductor well regions with a gate insulating film interposed; (D) Implanting the second conductivity type impurity ions at a second implantation depth shallower than the first implantation depth makes it possible to form a pair of second conductivity type high concentration impurity regions on both sides of the gate electrode and Forming each in the first and second semiconductor well regions; (E) a second-conductivity-type low-concentration impurity having an impurity concentration lower than that of the high-concentration impurity region and extending toward the gate electrode while being in contact with one of the high-concentration impurity regions formed in the second semiconductor well region Forming a region;
半導体記憶装置の製造方法は、上記半導体記憶装置の製造方法に以下の工程を加える。ゲート絶縁膜のドレイン側端部となるべき部分に絶縁膜を形成する工程。半導体記憶装置においては、ドレイン側に広い低濃度層が存在するため、ドレイン側の電界強度を減少させることができる。またドレイン側のウェルは注入ウェルである。よって濃度、深さを制御しやすい。 The manufacturing method of a semiconductor memory device adds the following steps to the manufacturing method of the semiconductor memory device. Forming an insulating film on a portion of the gate insulating film which is to be the drain side end; In the semiconductor memory device, since a wide low concentration layer exists on the drain side, the electric field strength on the drain side can be reduced. The well on the drain side is an injection well. Therefore, it is easy to control the concentration and depth.
半導体記憶装置においては、ドレイン側に広い低濃度層が存在するため、ドレイン側の電界強度を減少させることができる。また、ゲート酸化膜全体を厚くするとドレイン電流が減少する。しかし、ドレイン側のゲート酸化膜がゲート酸化膜中央部に比べて厚みが厚くなっているので、ドレイン電流を必要以上に減少させずにドレイン側の電界強度を減少させることができる。また、ドレイン側のウェルは注入ウェルである。よって、濃度、深さを制御しやすい。 In the semiconductor memory device, since a wide low concentration layer exists on the drain side, the electric field strength on the drain side can be reduced. Further, when the entire gate oxide film is thickened, the drain current is reduced. However, since the gate oxide film on the drain side is thicker than the central part of the gate oxide film, the electric field strength on the drain side can be reduced without reducing the drain current more than necessary. The well on the drain side is an injection well. Therefore, it is easy to control the concentration and depth.
半導体記憶装置の製造方法においては、ドレイン側に広い低濃度拡散層を形成する工程を備える。そのため、ドレイン側の電界強度を減少させることができる。また、高電圧トランジスタ領域51、52のソース、ドレインを低電圧トランジスタ領域53、54のウェルと同一工程で形成する。よって、マスクや工程を増やすことなく低電圧トランジスタの駆動能力を下げず、かつ高耐圧トランジスタを作ることができる。また、ドレイン側のウェルを注入により形成する工程を備える。よって濃度、深さを制御しやすい。
The method for manufacturing a semiconductor memory device includes a step of forming a wide low concentration diffusion layer on the drain side. Therefore, the electric field strength on the drain side can be reduced. Further, the source and drain of the high
半導体記憶装置の製造方法においては、ドレイン側に広い低濃度拡散層を形成する工程を備える。よってドレイン側の電界強度を減少させることができる。また、ドレイン側のゲート酸化膜をゲート酸化膜中央部に比べ厚みを厚くする工程を備える。よって、ドレイン側の電界強度を減少させることができる。また、マスクや工程を増やすことなく低電圧トランジスタの駆動能力を下げずかつ高耐圧トランジスタを作ることができる。また、ドレイン側のウェルを注入によって形成する工程を備える。よって、濃度、深さを制御しやすい。 The method for manufacturing a semiconductor memory device includes a step of forming a wide low concentration diffusion layer on the drain side. Therefore, the electric field strength on the drain side can be reduced. In addition, the method includes a step of increasing the thickness of the gate oxide film on the drain side as compared with the central portion of the gate oxide film. Therefore, the electric field strength on the drain side can be reduced. Further, it is possible to make a high voltage transistor without reducing the driving capability of the low voltage transistor without increasing the number of masks and processes. Also, a step of forming a drain side well by implantation is provided. Therefore, it is easy to control the concentration and depth.
半導体記憶装置においては上述のような作用のため、トランジスタの耐圧を向上させることができる。また、トランジスタの耐圧を制御しやすい。 In the semiconductor memory device, the withstand voltage of the transistor can be improved due to the above-described operation. In addition, the breakdown voltage of the transistor can be easily controlled.
半導体記憶装置においては上述のような作用のためトランジスタの耐圧を向上させることができる。また、耐圧を制御しやすい。 In the semiconductor memory device, the breakdown voltage of the transistor can be improved due to the above-described action. Also, the breakdown voltage is easy to control.
半導体記憶装置の製造方法においては、上述のような作用のためトランジスタの耐圧を向上させることができる。また、マスクや工程を増やすことなく、低電圧トランジスタの駆動能力を下げることなく、高耐圧トランジスタを作ることができる。また、耐圧を制御しやすい。 In the method for manufacturing a semiconductor memory device, the breakdown voltage of the transistor can be improved due to the above-described operation. In addition, a high voltage transistor can be manufactured without increasing the number of masks and processes and without reducing the driving capability of the low voltage transistor. Also, the breakdown voltage is easy to control.
半導体記憶装置の製造方法においては上述のような作用のためトランジスタの耐圧を向上させることができる。ドレイン側のゲート絶縁膜のマスクや工程を増やすことなく、低電圧トランジスタの駆動能力を下げることなく、高耐圧トランジスタを作ることができる。また、耐圧を制御しやすい。 In the method for manufacturing a semiconductor memory device, the breakdown voltage of the transistor can be improved due to the above-described operation. A high breakdown voltage transistor can be manufactured without increasing the mask or process of the gate insulating film on the drain side and without lowering the driving capability of the low voltage transistor. Also, the breakdown voltage is easy to control.
1 シリコン基板、6 フィールド酸化膜、8 ボトムnウェル、10〜13 nウェル、15〜17,44 pウェル、21 シリコン酸化膜、24 ゲート電極、26 n型低濃度不純物領域、28 p型低濃度不純物領域、29 サイドウォール絶縁膜、31 n型高濃度不純物領域、33 p型高濃度不純物領域、45,61,62,63,66,68,69,70 pMOS高電圧トランジスタ、46,64,65,67,71,72 nMOS高電圧トランジスタ、47 pMOS低電圧トランジスタ、48 nMOS低電圧トランジスタ、49 メモリセル、51 pMOS高電圧トランジスタ領域、52 nMOS高電圧トランジスタ領域、53 pMOS低電圧トランジスタ領域、54 nMOS低電圧トランジスタ領域、55 メモリセル領域。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1の高電圧周辺回路は、
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板に埋込まれて形成された第2導電型の第1の半導体ウェル領域と、
前記第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、互いに距離を隔てて形成された第2導電型の第2と第3の半導体ウェル領域と、
前記第1の半導体ウェル領域の上に接して形成され、かつ前記第2と第3の半導体ウェル領域の間にそれぞれに隣接して形成され、さらに互いに距離を隔てて形成された第1導電型の第4と第5の半導体ウェル領域と、
前記第4と第5の半導体ウェル領域の間に隣接して形成され、かつ前記第1の半導体ウェル領域の上に接して形成された第2導電型の第6の半導体ウェル領域と、
前記第4と第5と第6の半導体ウェル領域の上にゲート絶縁膜を介在させて形成された第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の両側にあって、前記第4と第5の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成され、かつ前記第4と第5の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第1導電型の高濃度不純物領域とを備え、
前記第2の高電圧周辺回路は、
前記第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板内に互いに距離を隔てて形成された第2導電型の第7と第8の半導体ウェル領域と、
前記第7と第8の半導体ウェル領域と前記半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させて形成された第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の両側にあって、前記第7と第8の半導体ウェル領域内にそれぞれ形成され、かつ前記第7と第8の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第2導電型の高濃度不純物領域とを備えた、半導体記憶装置。 A memory cell array for storing information; and a peripheral circuit region for controlling an operation of the memory cell array, wherein the peripheral circuit region includes first and second high-voltage peripherals to which a relatively high voltage is applied. A semiconductor memory device including a circuit and a low-voltage peripheral circuit to which a relatively low voltage is applied,
The first high voltage peripheral circuit is:
A first conductivity type semiconductor substrate;
A first semiconductor well region of a second conductivity type embedded in the semiconductor substrate;
A second conductivity type second and third semiconductor well region formed on and in contact with the first semiconductor well region;
A first conductivity type formed on and in contact with the first semiconductor well region and adjacent to each other between the second and third semiconductor well regions and further spaced apart from each other. The fourth and fifth semiconductor well regions of
A sixth semiconductor well region of a second conductivity type formed adjacent to and between the fourth and fifth semiconductor well regions and in contact with the first semiconductor well region;
A first gate electrode formed on the fourth, fifth and sixth semiconductor well regions with a gate insulating film interposed therebetween;
A pair of first electrodes on both sides of the first gate electrode and formed in the fourth and fifth semiconductor well regions, respectively, and having a higher impurity concentration than the fourth and fifth semiconductor well regions. A high conductivity impurity region of one conductivity type,
The second high voltage peripheral circuit is:
A semiconductor substrate of the first conductivity type;
A second conductivity type seventh and eighth semiconductor well regions formed at a distance from each other in the semiconductor substrate;
A second gate electrode formed by interposing a gate insulating film on the seventh and eighth semiconductor well regions and the region of the semiconductor substrate;
A pair of first electrodes on both sides of the second gate electrode and formed in the seventh and eighth semiconductor well regions, respectively, and having a higher impurity concentration than the seventh and eighth semiconductor well regions. A semiconductor memory device comprising a two-conductivity type high concentration impurity region.
前記第1の高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、第1の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、前記半導体基板内部に第1の半導体ウェル領域を形成する工程と、
前記第1の注入深さよりも浅い第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第1の半導体ウェル領域の上に接するように第2と第3の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程と、
前記第2の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第2と第3の半導体ウェル領域の間にそれぞれに隣接して第4と第5の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程と、
前記第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、第6の半導体ウェル領域を前記第4と第5の半導体ウェル領域の間に隣接して形成する工程と、
前記第4と第5と第6の半導体ウェル領域上にゲート絶縁膜を介在させて第1のゲート電極を形成する工程と、
前記第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで第1導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第4と第5の半導体ウェルよりも高い不純物濃度を有する1対の第1導電型の高濃度不純物領域を前記第1のゲート電極の両側に形成する工程と、
前記第2と第3の半導体ウェル領域を形成するとともに、前記第2の高電圧周辺回路の形成領域を含む第1導電型の半導体基板に、第2の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより前記半導体基板内に第7と第8の半導体ウェル領域を互いに距離を隔てて形成する工程と、
前記第1のゲート電極を形成するとともに前記第7と第8の半導体ウェル領域と前記半導体基板の領域との上にゲート絶縁膜を介在させて第2のゲート電極を形成する工程と、
前記第2のゲート電極の両側で前記第1と第2の半導体ウェル領域のそれぞれに前記第2の注入深さよりも浅い第3の注入深さで第2導電型の不純物イオンを注入することにより、前記第7と第8の半導体ウェル領域よりも高い不純物濃度を有する1対の第2導電型の高濃度不純物領域とを形成する工程とを備えた、半導体記憶装置の製造方法。 A memory cell array for storing information; and a peripheral circuit region for controlling an operation of the memory cell array, wherein the peripheral circuit region includes first and second high-voltage peripherals to which a relatively high voltage is applied. A method of manufacturing a semiconductor memory device including a circuit and a low voltage peripheral circuit to which a relatively low voltage is applied,
By implanting second conductivity type impurity ions at a first implantation depth into the first conductivity type semiconductor substrate including the region where the first high-voltage peripheral circuit is formed, the first conductivity type is introduced into the semiconductor substrate. Forming a semiconductor well region;
Second and third semiconductor wells are in contact with the first semiconductor well region by implanting second conductivity type impurity ions at a second implantation depth shallower than the first implantation depth. Forming regions at a distance from each other;
By implanting impurity ions of the first conductivity type at the second implantation depth, the fourth and fifth semiconductor well regions are adjacent to each other between the second and third semiconductor well regions, respectively. Forming at a distance;
Forming a sixth semiconductor well region adjacently between the fourth and fifth semiconductor well regions by implanting second conductivity type impurity ions at the second implantation depth;
Forming a first gate electrode with a gate insulating film interposed on the fourth, fifth and sixth semiconductor well regions;
By implanting impurity ions of the first conductivity type at a third implantation depth shallower than the second implantation depth, a pair of first electrodes having an impurity concentration higher than that of the fourth and fifth semiconductor wells. Forming a conductive type high concentration impurity region on both sides of the first gate electrode;
The second and third semiconductor well regions are formed, and the second conductivity type impurity is implanted into the first conductivity type semiconductor substrate including the second high voltage peripheral circuit formation region at a second implantation depth. Forming seventh and eighth semiconductor well regions at a distance from each other in the semiconductor substrate by implanting ions;
Forming a first gate electrode and forming a second gate electrode with a gate insulating film interposed between the seventh and eighth semiconductor well regions and the semiconductor substrate region;
Implanting impurity ions of the second conductivity type at a third implantation depth shallower than the second implantation depth into each of the first and second semiconductor well regions on both sides of the second gate electrode. And a step of forming a pair of second-conductivity type high-concentration impurity regions having a higher impurity concentration than the seventh and eighth semiconductor well regions.
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