JP4748002B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関するものである。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.

近年、不揮発性半導体記憶装置において、低電圧でのデータ消去が可能な点から、アバランシェブレークダウンに伴うホットホールを浮遊ゲート電極に注入させることにより、データの消去を行うホットホール方式が注目されている。   In recent years, in a nonvolatile semiconductor memory device, a hot hole method for erasing data by injecting hot holes accompanying an avalanche breakdown into a floating gate electrode has attracted attention because data can be erased at a low voltage. Yes.

例えば特許文献1においては、スタックトゲート構造の不揮発性半導体記憶装置において、データ消去時に、ドレインを開放状態(浮遊電位)とし、基板を接地し、制御ゲートに正の電圧(例えば2V)を印加しておき、ソースにソース−基板間のアバランシェブレークダウン電圧以上の電圧(例えば9V)を印加して、ソース−基板間にアバランシェブレークダウンを生ぜしめ、これに伴うホットキャリアを浮遊ゲートに注入させることによりデータを消去する方法が示されている。そして、これによれば、トランジスタの初期の閾値電圧に依存せず(すなわち書き込み状態か未書き込み状態かによらず)、消去後の閾値電圧が所望の一定値に自己収束し、過剰消去を防止することができるとされている。   For example, in Patent Document 1, in a nonvolatile semiconductor memory device having a stacked gate structure, when erasing data, the drain is opened (floating potential), the substrate is grounded, and a positive voltage (for example, 2 V) is applied to the control gate. In addition, a voltage higher than the source-substrate avalanche breakdown voltage (for example, 9 V) is applied to the source to generate an avalanche breakdown between the source and substrate, and hot carriers associated therewith are injected into the floating gate. A method for erasing data is shown. According to this, the threshold voltage after erasing self-converges to a desired constant value without depending on the initial threshold voltage of the transistor (that is, regardless of whether it is in a written state or an unwritten state), thereby preventing excessive erasure. It is supposed to be possible.

また、過剰消去の問題を解決するものとして、例えば特許文献2には、制御ゲート電極の一部が、絶縁膜を間に挟んでチャネル領域と対向し、選択トランジスタの選択ゲートとして構成されたスプリットゲート構造の不揮発性半導体記憶装置が示されている。
特許第2848223号 特開2001−7227号公報
In order to solve the problem of over-erasing, for example, Patent Document 2 discloses a split in which a part of a control gate electrode is opposed to a channel region with an insulating film interposed therebetween and is configured as a selection gate of a selection transistor. A non-volatile semiconductor memory device having a gate structure is shown.
Patent No. 2848223 JP 2001-7227 A

ところで、特許文献1に示されるデータ消去方法について本発明者が確認したところ、製造プロセスや温度のばらつきによって、同一条件で消去を行っても、消去後の閾値電圧が複数のビット間(セルごと)でばらつくことが明らかとなった。一因としては、アバランシェブレークダウンが生じるソースと当該ソースをくるむP型領域の不純物濃度分布がビットごとでばらつくことにより、アバランシェ耐圧がばらつき、注入されるホットホール量もばらつくことが考えられる。   By the way, when the present inventor confirmed the data erasing method shown in Patent Document 1, even if erasing is performed under the same conditions due to variations in manufacturing process and temperature, the threshold voltage after erasing is between a plurality of bits (for each cell). ). One possible cause is that the avalanche breakdown voltage varies and the amount of hot holes to be injected varies because the impurity concentration distribution of the source in which avalanche breakdown occurs and the P-type region surrounding the source varies from bit to bit.

また、特許文献2に代表される従来のスプリットゲート構造の不揮発性半導体記憶装置においては、電荷を蓄積する浮遊ゲート電極が、半導体基板におけるドレイン及びソースのうち、いずれか一方の上にのみ配置されている。この構成において、低電圧駆動とするために、ホットエレクトロンによる書き込みだけでなく、ホットホールによる消去も行うとすると、浮遊ゲート電極が配置されたドレイン及びソースの一方のみで、書き込み・消去を行わなければならない。したがって、書き込み・消去が行われるドレイン(又はソース)及びその近傍と浮遊ゲート電極との間に配置された絶縁膜がダメージを受け、書き込み・読み出し時に誤動作を生じやすい(ディスターブに対して弱い)という問題がある。   In the conventional split gate structure nonvolatile semiconductor memory device represented by Patent Document 2, the floating gate electrode for accumulating charges is disposed only on one of the drain and the source in the semiconductor substrate. ing. In this configuration, if not only writing by hot electrons but also erasing by hot holes are performed for low voltage driving, writing / erasing must be performed only by one of the drain and the source where the floating gate electrode is arranged. I must. Therefore, the drain (or source) in which writing / erasing is performed and the insulating film disposed between the vicinity thereof and the floating gate electrode are damaged, and malfunction is likely to occur during writing / reading (it is weak against disturbance). There's a problem.

本発明は上記問題点に鑑み、ホットキャリアによる書き込み・消去を行うに当たり、消去後の閾値電圧のばらつきを小さくでき、且つ、誤動作を低減できる不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can reduce variations in threshold voltage after erasing and reduce malfunctions when performing writing / erasing with hot carriers.

上記目的を達成する為に請求項1に記載の発明は、ホットホールが浮遊ゲート電極に注入されることにより、浮遊ゲート電極に蓄積された電子が中和され、データが消去される不揮発性半導体記憶装置であって、第1導電型の半導体基板と、半導体基板の主表面の表層部に互いに離間して形成され、第1導電型とは逆の第2導電型不純物が拡散された領域であるドレイン及びソースと、半導体基板のドレインとソースとの間のチャネル領域と対向するように、絶縁膜を間に挟んでチャネル領域上に配置された部位を有する、制御ゲート電極及び制御ゲート電極と電気的に絶縁された浮遊ゲート電極と、を備え、制御ゲート電極のうち、チャネル領域と対向する部位の少なくとも一部が、選択トランジスタの選択ゲートとして構成されている。そして、浮遊ゲート電極の一部が、半導体基板におけるドレイン上又はソース上と、表層部にドレイン及びソースと離間して形成され、第2導電型不純物が拡散された拡散領域上とに配置されており、ドレイン及びソースと離間して形成された拡散領域と半導体基板との間にアバランシェブレークダウンを生じさせて、これに伴うホットホールが浮遊ゲート電極に注入されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a non-volatile semiconductor in which hot holes are injected into a floating gate electrode to neutralize electrons accumulated in the floating gate electrode and erase data. A storage device, which is formed in a region where a first conductivity type semiconductor substrate and a surface layer portion of a main surface of the semiconductor substrate are spaced apart from each other and diffused with a second conductivity type impurity opposite to the first conductivity type. A control gate electrode and a control gate electrode having a portion disposed on the channel region with an insulating film therebetween so as to face a certain drain and source and a channel region between the drain and source of the semiconductor substrate; An electrically insulated floating gate electrode is provided, and at least a part of a portion of the control gate electrode facing the channel region is configured as a selection gate of the selection transistor . The floating portion of the gate electrode, and the drain or the source of the semiconductor substrate, formed spaced apart from the drain and source in the surface layer portion, a second conductivity type impurity is disposed and on the diffusion region which is diffused In addition, an avalanche breakdown is generated between the diffusion region formed apart from the drain and the source and the semiconductor substrate, and hot holes associated therewith are injected into the floating gate electrode .

このように本発明の不揮発性半導体記憶装置も、制御ゲート電極の一部が選択トランジスタの選択ゲートとして構成されたスプリットゲート構造を有しているので、選択トランジスタの効果により、消去後の閾値電圧のばらつきを小さくできる。すなわち、過剰消去を低減乃至防止することができる。   As described above, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention also has a split gate structure in which a part of the control gate electrode is configured as a selection gate of the selection transistor. The variation of the can be reduced. That is, excessive erasure can be reduced or prevented.

また、浮遊ゲート電極が、半導体基板におけるドレイン上又はソース上と、ドレイン及びソースとは異なる拡散領域上とに配置されている。したがって、ホットエレクトロンによる書き込みをドレイン近傍(ソース近傍)で行い、ホットホールによる消去を拡散領域近傍で行うことができる。すなわち、書き込み・消去を別々の箇所で行うことができるので、絶縁膜のダメージを減らすことができる。そして、これにより、書き込み・読み出し時に生じる誤動作(ライトディスターブ及びリードディスターブ)を低減乃至防止することができる。   The floating gate electrode is disposed on the drain or source in the semiconductor substrate and on a diffusion region different from the drain and source. Therefore, writing by hot electrons can be performed near the drain (near the source), and erasing by hot holes can be performed near the diffusion region. That is, since writing and erasing can be performed at different locations, damage to the insulating film can be reduced. As a result, malfunctions (write disturb and read disturb) that occur during writing and reading can be reduced or prevented.

また、拡散領域は、ドレイン及びソースとは電気的に独立して構成されている(別端子である)。したがって、耐圧等を考慮し、ドレイン及びソースとは異なる濃度分布とすることもできるし、ドレイン及びソースとは異なる電圧を印加することもできる。   The diffusion region is configured to be electrically independent from the drain and the source (separate terminal). Therefore, in consideration of withstand voltage and the like, the concentration distribution can be different from that of the drain and the source, and a voltage different from that of the drain and the source can be applied.

以下、本発明の参考形態及び実施形態を図に基づいて説明する。なお、以下の各参考形態,実施形態においては、半導体基板の主表面の表層部に互いに離間して形成される2つの不純物拡散領域(半導体基板とは逆の導電型)のうち、チャネルホットエレクトロン方式による書き込み時に、高い電圧を印加する側をドレインとし、他方をソースとする。
第1参考形態
図1は、第1参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図である。
Hereinafter, reference embodiments and embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following reference embodiments and embodiments , channel hot electrons out of two impurity diffusion regions (conductivity types opposite to those of the semiconductor substrate) formed on the surface layer portion of the main surface of the semiconductor substrate are separated from each other. At the time of writing by the method, a side to which a high voltage is applied is a drain, and the other is a source.
( First reference form )
1A and 1B are diagrams showing a schematic configuration of a main part of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first reference embodiment . FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. (B) is sectional drawing which follows the BB line of (a).

図1(a)〜(c)に示すように、不揮発性半導体記憶装置100は、P導電型(P)の半導体基板110の主表面に、例えば濃度が1×1020cm−3程度のN導電型(N+)の不純物拡散領域であるドレイン120とソース130が、互いに離間して形成されている。従って、半導体基板110の表層部におけるドレイン120とソース130に挟まれた領域125は、不揮発性半導体記憶装置100のチャネル領域125として機能する。 As shown in FIGS. 1A to 1C, the non-volatile semiconductor memory device 100 has an N concentration of about 1 × 10 20 cm −3 on the main surface of a P-conductivity type (P) semiconductor substrate 110, for example. A drain 120 and a source 130 which are conductivity type (N +) impurity diffusion regions are formed apart from each other. Therefore, the region 125 sandwiched between the drain 120 and the source 130 in the surface layer portion of the semiconductor substrate 110 functions as the channel region 125 of the nonvolatile semiconductor memory device 100.

また、本参考形態においては、ドレイン120とソース130が対称構造を有しておらず、ソース130が、ドレイン120との間にチャネル領域125を構成する基部130aと、基部130aから延設され、一部乃至その近傍上に、後述する浮遊ゲート電極160の一部が絶縁膜を介して対向配置される延設部130bとにより構成される。延設部130bは、例えばチャネル領域125の長手方向に沿う基部130aに対して、垂直方向に曲がった構成とすることができる。すなわち、半導体基板110の平面方向において、ソース130は、T字状、L字状、十字状とすることで、基部130aと延設部130bとを含む構成とすることができる。本参考形態においては、図1(a)に示すように、L字に近いT字状に形成されている。なお、半導体基板110の主表面に、半導体基板110よりも高濃度のP導電型(P)のウェル領域(図示略)が形成され、当該ウェル領域内において、ドレイン120とソース130が形成された構成としても良い。 Further, in the present embodiment , the drain 120 and the source 130 do not have a symmetric structure, and the source 130 extends from the base 130a and the base 130a constituting the channel region 125 between the drain 120, On a part or in the vicinity thereof, a part of a floating gate electrode 160 to be described later is constituted by an extending part 130b disposed to face each other through an insulating film. The extending portion 130b can be configured to be bent in the vertical direction with respect to the base portion 130a along the longitudinal direction of the channel region 125, for example. That is, in the planar direction of the semiconductor substrate 110, the source 130 can be configured to include a base portion 130a and an extending portion 130b by being T-shaped, L-shaped, or cross-shaped. In this reference embodiment , as shown in FIG. 1A, it is formed in a T shape close to an L shape. Note that a P conductivity type (P) well region (not shown) having a higher concentration than the semiconductor substrate 110 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 110, and the drain 120 and the source 130 are formed in the well region. It is good also as a structure.

ドレイン120とソース130の周り(少なくともドレイン120とソース130の相対する側部)には、半導体基板110のチャネル領域125より高濃度(例えば濃度が1×1018cm−3程度)のP導電型(P+)の拡散領域140がそれぞれ形成されている。このように、拡散領域140を有すると、後述するドレイン120と半導体基板110との間でアバランシェブレークダウンが生じやすくなり、消去時において低電圧で高エネルギー状態にあるホール(ホットホール)を浮遊ゲート電極160に注入させることができる。すなわち、低電圧駆動の不揮発性半導体記憶装置100とすることができる。 Around the drain 120 and the source 130 (at least on the opposite sides of the drain 120 and the source 130), the P conductivity type having a higher concentration than the channel region 125 of the semiconductor substrate 110 (for example, the concentration is about 1 × 10 18 cm −3 ). (P +) diffusion regions 140 are respectively formed. As described above, when the diffusion region 140 is provided, an avalanche breakdown is likely to occur between the drain 120 and the semiconductor substrate 110, which will be described later. The electrode 160 can be injected. That is, the low-voltage drive nonvolatile semiconductor memory device 100 can be obtained.

半導体基板110の主表面上には、例えば多結晶シリコン膜に不純物を導入してなる浮遊ゲート電極160と制御ゲート電極180の2つのゲート電極160,180が配置されている。   On the main surface of the semiconductor substrate 110, two gate electrodes 160 and 180, for example, a floating gate electrode 160 obtained by introducing impurities into a polycrystalline silicon film and a control gate electrode 180 are disposed.

浮遊ゲート電極160は、ドレイン120側に偏ってチャネル領域125と対向するドレイン対向部160aと、ソース130の延設部130b及び/又はその近傍部位と対向するソース対向部160bと、ドレイン対向部160a及びソース対向部160bを連結する連結部160cとにより構成される。ドレイン対向部160aは、チャネル領域125の電位に影響を与えるように、厚さ10nm程度の第1ゲート絶縁膜150aを介して、ドレイン120側に偏ってチャネル領域125上に配置(対向配置)されている。したがって、浮遊ゲート電極160の電荷蓄積状態に応じて、チャネル領域125の電位を変化させ、例えばチャネルを形成することができる。また、ドレイン対向部160aは、ドレイン120及び/又はその近傍部位上に配置(対向配置)されているので、後述する書き込み時に、ドレイン120近傍で高エネルギー状態となった電子(ホットエレクトロン)を浮遊ゲート電極160に注入させることができる。ソース対向部160bは、制御ゲート電極180を越えて、ソース130側まで延びた部位であり、第1ゲート絶縁膜150aを介して、ソース130の延設部130b及び/又はその近傍部位上に配置(対向配置)されている。したがって、後述する消去時に、ソース130の延設部130b近傍で発生する高エネルギー状態にあるホール(ホットホール)を、浮遊ゲート電極160に注入させることができる。連結部160cは、これらドレイン対向部160aとソース対向部160bを連結している。なお、本参考形態に係る浮遊ゲート電極160は、図1(a)に示すように、半導体基板110の平面方向において、制御ゲート電極180(後述する選択ゲート部180a)をまたぐようにL字状に形成され、L字状の一端にソース対向部160bが構成され、他端付近にドレイン対向部160aが構成されている。 The floating gate electrode 160 includes a drain facing portion 160a that is biased toward the drain 120 and faces the channel region 125, an extension portion 130b of the source 130 and / or a source facing portion 160b that faces the vicinity thereof, and a drain facing portion 160a. And a connecting part 160c for connecting the source facing part 160b. The drain facing portion 160a is disposed (opposed) on the channel region 125 so as to be biased toward the drain 120 via the first gate insulating film 150a having a thickness of about 10 nm so as to affect the potential of the channel region 125. ing. Accordingly, the potential of the channel region 125 can be changed in accordance with the charge accumulation state of the floating gate electrode 160, for example, to form a channel. In addition, since the drain facing portion 160a is disposed (opposed) on the drain 120 and / or its vicinity, it floats electrons (hot electrons) in a high energy state in the vicinity of the drain 120 during writing, which will be described later. It can be injected into the gate electrode 160. The source facing portion 160b is a portion that extends beyond the control gate electrode 180 to the source 130 side, and is disposed on the extending portion 130b of the source 130 and / or its vicinity through the first gate insulating film 150a. (Opposed). Therefore, at the time of erasing described later, holes (hot holes) in a high energy state generated in the vicinity of the extended portion 130 b of the source 130 can be injected into the floating gate electrode 160. The connecting portion 160c connects the drain facing portion 160a and the source facing portion 160b. Note that the floating gate electrode 160 according to the present embodiment is L-shaped so as to straddle the control gate electrode 180 (selection gate portion 180a described later) in the planar direction of the semiconductor substrate 110, as shown in FIG. A source facing portion 160b is formed at one end of the L shape, and a drain facing portion 160a is formed near the other end.

制御ゲート電極180は、その一部が中間膜170を介して、浮遊ゲート電極160上に積層配置されている。中間膜170は、浮遊ゲート電極160と制御ゲート電極180を電気的に絶縁するものであり、例えば酸化膜―窒化膜―酸化膜の三層構造からなる絶縁膜(所謂ONO膜)を採用することができる。この浮遊ゲート電極160上(及びその近傍)に配置された部分が、メモリセルトランジスタのゲート電極に相当する。また、制御ゲート電極180は、チャネル領域125と対向する選択ゲート部180aを有している。この選択ゲート部180aは、第1ゲート絶縁膜150aよりも厚い第2ゲート絶縁膜150bを介して、浮遊ゲート電極160のドレイン対向部160aの配置されないチャネル領域125上に配置(対向配置)されている。すなわち、選択ゲート部180aは、チャネル領域125において、ソース130側に偏って配置されている。したがって、チャネル領域125のソース130近傍では、制御ゲート電極180がチャネル領域125に対して、電流制御機能を独立して発揮することができる。   A part of the control gate electrode 180 is stacked on the floating gate electrode 160 via the intermediate film 170. The intermediate film 170 electrically insulates the floating gate electrode 160 and the control gate electrode 180. For example, an insulating film (so-called ONO film) having a three-layer structure of oxide film-nitride film-oxide film is employed. Can do. The portion disposed on (and in the vicinity of) the floating gate electrode 160 corresponds to the gate electrode of the memory cell transistor. Further, the control gate electrode 180 has a selection gate portion 180 a that faces the channel region 125. The selection gate portion 180a is disposed (opposed) on the channel region 125 where the drain facing portion 160a of the floating gate electrode 160 is not disposed via the second gate insulating film 150b thicker than the first gate insulating film 150a. Yes. In other words, the selection gate portion 180a is arranged in a biased manner toward the source 130 in the channel region 125. Therefore, in the vicinity of the source 130 of the channel region 125, the control gate electrode 180 can independently perform a current control function with respect to the channel region 125.

なお、図1(a)に示す符号190a,190bは、それぞれドレイン120,ソース130のコンタクトである。また、図1(c)に示す符号200は、セル領域を区画するLOCOS酸化膜(フィールド絶縁膜)である。   Reference numerals 190a and 190b shown in FIG. 1A are contacts of the drain 120 and the source 130, respectively. Reference numeral 200 shown in FIG. 1C denotes a LOCOS oxide film (field insulating film) that partitions the cell region.

このように本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100は、1つの制御ゲート電極180が選択トランジスタのゲート電極としての機能も果たすスプリットゲート構造を有している。したがって、浮遊ゲート電極160と制御ゲート電極180のチャネル領域125に対する配置関係を適宜設定することにより、後述する閾値ばらつきの低減効果を安定的に発揮することができる。 As described above, the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to this embodiment has a split gate structure in which one control gate electrode 180 also functions as a gate electrode of a selection transistor. Therefore, by appropriately setting the positional relationship between the floating gate electrode 160 and the control gate electrode 180 with respect to the channel region 125, it is possible to stably exhibit the effect of reducing threshold variation described later.

なお、このような構成の不揮発性半導体記憶装置100は、周知のスプリットゲート構造の製造方法を用いることで形成することができる。一例としては、P導電型(P)の半導体基板110の表面を熱酸化して第1ゲート絶縁膜150aとなる酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜上にCVD法によって浮遊ゲート電極160となる多結晶シリコン層(第1ポリ)を形成する。そして、多結晶シリコン層上に中間膜170となるONO膜を形成した後、選択的にエッチングをして、第1ゲート絶縁膜150a、浮遊ゲート電極160、及び中間膜170を形成する。次に、半導体基板110の表面を熱酸化して第2ゲート絶縁膜150bとなる酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜上にCVD法によって制御ゲート電極160となる多結晶シリコン層(第2ポリ)を形成する。そして、選択的にエッチングをして、第2ゲート絶縁膜150b及び制御ゲート電極180を形成する。この後、ボロン等のP導電型不純物、リン等のN導電型不純物を、浮遊ゲート電極160及び制御ゲート電極180をマスクとして、半導体基板110に自己整合的に注入することで、ドレイン120、ソース130、及び拡散領域140が形成される。例えばこのようにして、不揮発性半導体記憶装置100を形成することができる。   The nonvolatile semiconductor memory device 100 having such a configuration can be formed by using a known split gate structure manufacturing method. As an example, the surface of a P-conductivity type (P) semiconductor substrate 110 is thermally oxidized to form a silicon oxide film to be the first gate insulating film 150a, and the floating gate electrode 160 is formed on the silicon oxide film by a CVD method. A polycrystalline silicon layer (first poly) is formed. Then, after an ONO film to be the intermediate film 170 is formed on the polycrystalline silicon layer, selective etching is performed to form the first gate insulating film 150a, the floating gate electrode 160, and the intermediate film 170. Next, the surface of the semiconductor substrate 110 is thermally oxidized to form a silicon oxide film to be the second gate insulating film 150b, and a polycrystalline silicon layer (second poly-silicon layer) to be the control gate electrode 160 is formed on the silicon oxide film by a CVD method. ). Then, the second gate insulating film 150b and the control gate electrode 180 are formed by selective etching. Thereafter, a P-conductivity type impurity such as boron and an N-conductivity type impurity such as phosphorus are implanted into the semiconductor substrate 110 in a self-aligning manner using the floating gate electrode 160 and the control gate electrode 180 as a mask. 130 and a diffusion region 140 are formed. For example, the nonvolatile semiconductor memory device 100 can be formed in this way.

次に、本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100の書き込み・消去動作について、図2を用いて説明する。図2は、不揮発性半導体記憶装置100の書き込み・消去動作を説明するための図であり、(a)は書き込み、(b)は消去を示している。 Next, the write and erase operation of the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to this preferred embodiment will be described with reference to FIG. 2A and 2B are diagrams for explaining a write / erase operation of the nonvolatile semiconductor memory device 100. FIG. 2A shows writing and FIG. 2B shows erasing.

データの書き込みは、周知の方法であるチャネルホットエレクトロン(CHE)方式で行う。具体的には、ドレイン120及びソース130の一方(本参考形態においてはソース130)を基板電位と同電位とし、ドレイン120及びソース130の他方(本参考形態においてはドレイン120)に基板電位に対して正の電圧(好ましくは9V以下)を印加した状態で、制御ゲート電極180に正の電圧(好ましくは12V以下)を印加する。なお、本参考形態においては、図2(a)に示すように、ソース130と半導体基板110を接地し、ドレイン120に5V、制御ゲート電極180に8Vを印加するようにした。 Data is written by a channel hot electron (CHE) method which is a well-known method. Specifically, one of the drain 120 and the source 130 (source 130 in this embodiment ) is set to the same potential as the substrate potential, and the other of the drain 120 and the source 130 (drain 120 in this embodiment ) is set to the substrate potential. In the state where a positive voltage (preferably 9 V or less) is applied, a positive voltage (preferably 12 V or less) is applied to the control gate electrode 180. In this reference embodiment , as shown in FIG. 2A, the source 130 and the semiconductor substrate 110 are grounded, and 5 V is applied to the drain 120 and 8 V is applied to the control gate electrode 180.

上記条件とすると、図2(a)に示すように、ソース130の基部130aから供給された電子が、基部130aと対向するドレイン120に向けてチャネル領域125を高速で移動し(すなわちチャネル電流が流れ)、ドレイン120近傍で高エネルギー状態となった電子(ホットエレクトロン)が、第1ゲート絶縁膜150aを飛び越えて浮遊ゲート電極160のドレイン対向部160aに注入される。すなわち、データの書き込みがなされる。   Under the above conditions, as shown in FIG. 2A, electrons supplied from the base portion 130a of the source 130 move at a high speed in the channel region 125 toward the drain 120 facing the base portion 130a (that is, the channel current is reduced). Flow) Electrons (hot electrons) in a high energy state in the vicinity of the drain 120 jump over the first gate insulating film 150a and are injected into the drain facing portion 160a of the floating gate electrode 160. That is, data is written.

なお、チャネル領域125において、浮遊ゲート電極160(ドレイン対向部160a)はドレイン120側に偏った配置(ドレイン120近傍に偏って電荷蓄積可能な構成)とされている。したがって、浮遊ゲート電極160に注入される電子をドレイン120近傍で十分に加速されたホットエレクトロンのみとすることができる。そして、これにより、誤書き込みを低減乃至防止することができる。 Note that, in the channel region 125, the floating gate electrode 160 (drain facing portion 160a) is arranged to be biased toward the drain 120 (a configuration in which charges can be accumulated near the drain 120). Therefore, the electrons injected into the floating gate electrode 160 can be only hot electrons that are sufficiently accelerated in the vicinity of the drain 120. As a result, erroneous writing can be reduced or prevented.

データの消去は、周知の方法であるホットホール(HH)方式で行う。具体的には、制御ゲート電極180を基板電位と同電位又は基板電位に対して負の電圧を印加し、ドレイン120及びソース130のうち、書き込み時に高電圧が印加された側(本参考形態においてはドレイン120)を浮遊電位とし、書き込み時に高電圧が印加されない側(本参考形態においてはソース130)に、基板電位に対して、半導体基板110との間でアバランシェブレークダウンを生じる正の電圧(例えば5〜12V程度)を印加する。なお、本参考形態においては、図2(b)に示すように、半導体基板110を接地し、ドレイン120を浮遊電位、ソース130に8V、制御ゲート電極180に−2Vを印加するようにした。 Data is erased by a hot hole (HH) method which is a well-known method. Specifically, a voltage that is the same as the substrate potential or a negative voltage with respect to the substrate potential is applied to the control gate electrode 180, and the drain 120 and the source 130 to which the high voltage is applied at the time of writing (in this embodiment ) Is a positive voltage that causes an avalanche breakdown with respect to the substrate potential relative to the substrate potential on the side to which the high voltage is not applied at the time of writing (source 130 in the present embodiment ). For example, about 5 to 12 V) is applied. In the present embodiment , as shown in FIG. 2B, the semiconductor substrate 110 is grounded, the drain 120 is applied with a floating potential, the source 130 is applied with 8V, and the control gate electrode 180 is applied with −2V.

上記条件とすると、図2(b)に示すように、ソース130の延設部130bと半導体基板110との間でアバランシェブレークダウンが生じてアバランシェ電流が流れ、これに伴ってソース130の延設部130b近傍で発生する高エネルギー状態にあるホール(ホットホール)が、浮遊ゲート電極160のソース対向部160bに注入される。これにより、データの書き込みにおいて、浮遊ゲート電極160に注入された電子が中和され、データが消去される。   Under the above conditions, as shown in FIG. 2B, an avalanche breakdown occurs between the extended portion 130b of the source 130 and the semiconductor substrate 110, so that an avalanche current flows. A hole in a high energy state (hot hole) generated near the portion 130 b is injected into the source facing portion 160 b of the floating gate electrode 160. Thereby, in the data writing, the electrons injected into the floating gate electrode 160 are neutralized and the data is erased.

なお、上述したように、制御ゲート電極180の選択ゲート部180aが、浮遊ゲート電極160(ドレイン対向部160a)と独立して、チャネル領域125に対して、電流制御機能を発揮することができる。例えば浮遊ゲート電極160に注入されるホットホールの量が各セルでばらついたとしても、不揮発性半導体記憶装置100の閾値電圧は、選択ゲート部180aによる選択トランジスタの閾値電圧より下がることはない。すなわち、選択ゲート部180aによる選択トランジスタによって不揮発性半導体記憶装置100のオン・オフを制御することができ、閾値電圧のばらつきを低減することができる。   As described above, the selection gate portion 180a of the control gate electrode 180 can exert a current control function on the channel region 125 independently of the floating gate electrode 160 (drain facing portion 160a). For example, even if the amount of hot holes injected into the floating gate electrode 160 varies among the cells, the threshold voltage of the nonvolatile semiconductor memory device 100 does not fall below the threshold voltage of the selection transistor formed by the selection gate unit 180a. That is, the on / off state of the nonvolatile semiconductor memory device 100 can be controlled by the selection transistor formed by the selection gate portion 180a, and variations in threshold voltage can be reduced.

このように本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100は、スプリットゲート構造を有しているので、制御ゲート電極180の選択ゲート部180aによる選択トランジスタの効果によって、消去後の閾値電圧のばらつきを小さくできる。すなわち、過剰消去を低減乃至防止することができる。 As described above, since the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to this embodiment has a split gate structure, the variation of the threshold voltage after erasure is caused by the effect of the selection transistor by the selection gate portion 180a of the control gate electrode 180. Can be small. That is, excessive erasure can be reduced or prevented.

また、ソース130として、ドレイン120と対向する(すなわちチャネル領域125を構成する)基部130aから延設された延設部130bを有しており、浮遊ゲート電極160として、ドレイン120側に偏ってチャネル領域125と対向するドレイン対向部160aと、ソース130の延設部130b及び/又はその近傍部位と対向するソース対向部160bを有している。したがって、ホットエレクトロンによる書き込みをドレイン120近傍で行い、ホットホールによる消去をソース130の延設部130b近傍で行うことができる。すなわち、書き込みと消去をドレイン120とソース130に分けて(別々の箇所で)行うことができる。そして、これにより、第1ゲート絶縁膜150a及び第2ゲート絶縁膜150bのダメージを減らして、書き込み・読み出し時に生じる誤動作(ライトディスターブ及びリードディスターブ)を低減乃至防止することができる。   In addition, the source 130 includes an extended portion 130b extending from the base portion 130a facing the drain 120 (that is, forming the channel region 125), and the floating gate electrode 160 is biased toward the drain 120 side. It has a drain facing portion 160a facing the region 125, and a source facing portion 160b facing the extended portion 130b of the source 130 and / or its vicinity. Therefore, writing by hot electrons can be performed in the vicinity of the drain 120, and erasing by hot holes can be performed in the vicinity of the extending portion 130 b of the source 130. That is, writing and erasing can be performed separately for the drain 120 and the source 130 (at different locations). Accordingly, damage to the first gate insulating film 150a and the second gate insulating film 150b can be reduced, and malfunctions (write disturb and read disturb) occurring at the time of writing / reading can be reduced or prevented.

なお、本参考形態においては、ドレイン120とソース130の周りに拡散領域140が形成される例を示した。しかしながら、拡散領域140のない構成としても良い。また、半導体基板110との間でアバランシェブレークダウンが生じやすくするために、ドレイン120及びソース130のうち、アバランシェブレークダウンが生じる側(本参考形態においてはソース130)の周りのみに、拡散領域140が形成された構成としても良い。 In the present embodiment , an example in which the diffusion region 140 is formed around the drain 120 and the source 130 is shown. However, a configuration without the diffusion region 140 may be used. Further, in order to easily generate an avalanche breakdown between the semiconductor substrate 110 and the diffusion region 140 only around the side of the drain 120 and the source 130 where the avalanche breakdown occurs (the source 130 in this embodiment ). It is good also as a structure in which is formed.

第2参考形態
次に、本発明の第2参考形態を、図3(a)〜(c)に基づいて説明する。図3は、本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のC−C線に沿う断面図、(c)は(a)のD−D線に沿う断面図である。
( Second reference form )
Next, the 2nd reference form of the present invention is explained based on Drawing 3 (a)-(c). Figure 3 is a diagram showing a schematic configuration of a main portion of a nonvolatile semiconductor memory device 100 according to this preferred embodiment, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line C-C in (a) (C) is sectional drawing which follows the DD line | wire of (a).

第2参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100は、第1参考形態に示した不揮発性半導体記憶装置100と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。 Since the non-volatile semiconductor memory device 100 according to the second reference embodiment is in common with the non-volatile semiconductor memory device 100 shown in the first reference embodiment , detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be emphasized. I will explain it.

第1参考形態においては、半導体基板110の平面方向において、浮遊ゲート電極160がL字状に形成され、L字状の一端にソース対向部160bが構成され、他端付近にドレイン対向部160aが構成される例を示した。これに対し、本参考形態においては、図3(a)〜(c)に示すように、半導体基板110の平面方向において、浮遊ゲート電極160が環状に形成され、制御ゲート電極180の一部が浮遊ゲート電極160の内周孔部161に配置され、チャネル領域125に対して対向配置されている点を特徴とする。 In the first reference embodiment , the floating gate electrode 160 is formed in an L shape in the planar direction of the semiconductor substrate 110, the source facing portion 160b is configured at one end of the L shape, and the drain facing portion 160a is disposed near the other end. An example configured is shown. On the other hand, in the present embodiment , as shown in FIGS. 3A to 3C, the floating gate electrode 160 is formed in an annular shape in the planar direction of the semiconductor substrate 110, and a part of the control gate electrode 180 is formed. The floating gate electrode 160 is disposed in the inner peripheral hole portion 161 and is opposed to the channel region 125.

具体的には、半導体基板110の平面方向において、ドレイン120及びソース130がチャネル領域125の中心線(チャネル領域125の長手方向に垂直な線)に対して線対称構造とされている。浮遊ゲート電極160は、内周及び外周が同一矩形の環状に形成され、中心線に対して左右対称に配置されている。そして、環状部位の一部に、ドレイン120に偏ってチャネル領域125と対向するドレイン対向部160aが構成され、内周穴部161(中心線)を挟んで、ソース130に偏ってチャネル領域125と対向するソース対向部160dが構成されている。このソース対向部160dは、第1参考形態に記載のソース対向部160bと同じ役割を果たすものである。また、制御ゲート電極180も、中心線に対して左右対称に配置されている。そして、中間膜170を介して、浮遊ゲート電極160上に積層配置された部位が、メモリセルトランジスタのゲート電極に相当する。また、浮遊ゲート電極160の内周孔部161内に配置され、第2ゲート絶縁膜150bを介してチャネル領域125と対向する部位が、選択トランジスタの選択ゲート部180aとなっている。 Specifically, in the planar direction of the semiconductor substrate 110, the drain 120 and the source 130 have a line-symmetric structure with respect to the center line of the channel region 125 (a line perpendicular to the longitudinal direction of the channel region 125). The floating gate electrode 160 is formed in an annular shape having an inner periphery and an outer periphery that are the same rectangle, and is arranged symmetrically with respect to the center line. Further, a drain facing portion 160a that is biased toward the drain 120 and faces the channel region 125 is formed in a part of the annular portion, and the channel region 125 is biased toward the source 130 with the inner peripheral hole portion 161 (center line) interposed therebetween. Opposing source facing portions 160d are configured. The source facing portion 160d plays the same role as the source facing portion 160b described in the first reference embodiment . In addition, the control gate electrode 180 is also arranged symmetrically with respect to the center line. A portion stacked on the floating gate electrode 160 via the intermediate film 170 corresponds to the gate electrode of the memory cell transistor. In addition, a portion that is disposed in the inner peripheral hole portion 161 of the floating gate electrode 160 and faces the channel region 125 through the second gate insulating film 150b serves as a selection gate portion 180a of the selection transistor.

なお、このような不揮発性半導体記憶装置100も、例えば第1参考形態に示したような周知のスプリットゲート構造の製造方法を用いることで形成することができる。また、データ書き込み・消去についても、第1参考形態に示した例と同様に処置することで、データの書き込み・消去を行うことができる。また、本参考形態においては、不揮発性半導体記憶装置100が中心線に対して左右対称であるので、データ読み出しにおいて、ドレイン120及びソース130のいずれに高い電圧を印加しても、電流値を等しくすることができる。 Such a nonvolatile semiconductor memory device 100 can also be formed by using a well-known split gate structure manufacturing method as shown in the first reference embodiment , for example. Also, data writing / erasing can be performed by performing the same treatment as in the example shown in the first reference embodiment . In the present embodiment , since the nonvolatile semiconductor memory device 100 is symmetrical with respect to the center line, the current value is equal even when a high voltage is applied to either the drain 120 or the source 130 in data reading. can do.

このように本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100も、スプリットゲート構造を有しているので、制御ゲート電極180の選択ゲート部180aによる選択トランジスタの効果によって、消去後の閾値電圧のばらつきを小さくできる。すなわち、過剰消去を低減乃至防止することができる。 As described above, since the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the present embodiment also has a split gate structure, the variation of the threshold voltage after erasure is caused by the effect of the selection transistor by the selection gate portion 180a of the control gate electrode 180. Can be small. That is, excessive erasure can be reduced or prevented.

また、浮遊ゲート電極160を環状とすることで、浮遊ゲート電極160を、ドレイン120及び/又はその近傍上とソース130及び/又はその近傍上に配置するとともに、浮遊ゲート電極160の内周孔部161に制御ゲート電極180の一部を配置させて、選択ゲート部180aとしている。したがって、ホットエレクトロンによる書き込みをドレイン120近傍で行い、ホットホールによる消去をソース130近傍で行うことができる。すなわち、書き込みと消去をドレイン120とソース130に分けて(別々の箇所で行うことができる。そして、これにより、第1ゲート絶縁膜150a及び第2ゲート絶縁膜150bのダメージを減らして、書き込み・読み出し時に生じる誤動作(ライトディスターブ及びリードディスターブ)を低減乃至防止することができる。また、ドレイン120及びソース130のうち、ホットホールによる消去を行う側(本参考形態においてはソース130)の構成を、第1参考形態に示す構成に比べて簡素化することができる。すなわち、セルあたりの面積を小さくすることができる。 Further, by making the floating gate electrode 160 annular, the floating gate electrode 160 is disposed on the drain 120 and / or its vicinity and the source 130 and / or its vicinity, and in the inner peripheral hole portion 161 of the floating gate electrode 160. A part of the control gate electrode 180 is arranged to form the selection gate portion 180a. Therefore, writing by hot electrons can be performed near the drain 120 and erasing by hot holes can be performed near the source 130. In other words, writing and erasing can be performed separately for the drain 120 and the source 130 (separate portions can be performed. Thus, damage to the first gate insulating film 150a and the second gate insulating film 150b can be reduced, and writing / erasing can be performed. Malfunctions (write disturb and read disturb) that occur at the time of reading can be reduced or prevented, and the structure of the drain 120 and the source 130 that performs erasing by hot holes (the source 130 in the present embodiment ) is This can be simplified compared to the configuration shown in the first reference embodiment , that is, the area per cell can be reduced.

また、制御ゲート電極180の選択ゲート部180aが、チャネル領域125において、ドレイン120及び/又はその近傍上、若しくは、ソース130及び/又はその近傍に配置されていないので、制御ゲート電極180に高電圧を印加しても、チャネル領域125との間の第2ゲート絶縁膜150bに高電界が印加されない。したがって、第1参考形態に示す構成に比べて、第2ゲート絶縁膜150bを薄く設計することができる。 Further, since the selection gate portion 180a of the control gate electrode 180 is not disposed on the drain 120 and / or its vicinity or the source 130 and / or its vicinity in the channel region 125, a high voltage is applied to the control gate electrode 180. Is applied, the high electric field is not applied to the second gate insulating film 150b between the channel region 125 and the channel region 125. Therefore, the second gate insulating film 150b can be designed thinner than the configuration shown in the first reference embodiment .

なお、本参考形態においては、不揮発性半導体記憶装置100が中心線に対して左右対称に構成される例を示した。しかしながら、少なくとも、浮遊ゲート電極160が環状に形成され、制御ゲート電極180の一部(選択ゲート部180a)が浮遊ゲート電極160の内周孔部161に配置され、チャネル領域125に対して対向配置された構成であれば良い。好ましくは、浮遊ゲート電極160が対称配置されたドレイン120及びソース130上に配置される構成とすると良い。より好ましくは、不揮発性半導体記憶装置100が中心線に対して左右対称とすると良い。 In the present embodiment , an example in which the nonvolatile semiconductor memory device 100 is configured symmetrically with respect to the center line is shown. However, at least the floating gate electrode 160 is formed in an annular shape, and a part of the control gate electrode 180 (selection gate portion 180a) is disposed in the inner peripheral hole portion 161 of the floating gate electrode 160 and is disposed to face the channel region 125. Any configuration is acceptable. Preferably, the floating gate electrode 160 is arranged on the drain 120 and the source 130 which are arranged symmetrically. More preferably, the nonvolatile semiconductor memory device 100 is symmetric with respect to the center line.

第3参考形態
次に、本発明の第3参考形態を、図4(a),(b)に基づいて説明する。図4は、本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のE−E線に沿う断面図である。
( 3rd reference form )
Next, the 3rd reference form of the present invention is explained based on Drawing 4 (a) and (b). Figure 4 is a diagram showing a schematic configuration of a main portion of a nonvolatile semiconductor memory device 100 according to this preferred embodiment, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line E-E of (a) It is.

第3参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100は、第1及び第2参考形態に示した不揮発性半導体記憶装置100と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。 Since the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the third reference embodiment is common in common with the nonvolatile semiconductor memory device 100 shown in the first and second reference embodiments , detailed description of the common parts will be omitted below and different. The part will be explained with emphasis.

第1及び第2参考形態においては、メモリセルトランジスタの領域において、中間膜170を介して、浮遊ゲート電極160上に制御ゲート電極180が積層配置された構成を示した。これに対し、本参考形態においては、図4(a),(b)に示すように、メモリセルトランジスタの領域において、浮遊ゲート電極160が、中間膜170を介して制御ゲート電極180上に積層配置されている点(所謂第1ポリと第2ポリの反転構造)を特徴とする。 In the first and second reference embodiments , the configuration in which the control gate electrode 180 is stacked on the floating gate electrode 160 via the intermediate film 170 in the memory cell transistor region is shown. On the other hand, in the present embodiment , as shown in FIGS. 4A and 4B, the floating gate electrode 160 is stacked on the control gate electrode 180 via the intermediate film 170 in the memory cell transistor region. It is characterized by an arrangement point (so-called inverted structure of the first poly and the second poly).

具体的には、半導体基板110の平面方向において、ドレイン120及びソース130がチャネル領域125の中心線(チャネル領域125の長手方向に垂直な線)に対して線対称構造とされている。制御ゲート電極180は、平面矩形状であり、中心線に対して左右対称となるように、第2ゲート絶縁膜150bを介して半導体基板110上に配置(対向配置)されている。また、浮遊ゲート電極160も、平面矩形状であり、中心線に対して左右対称に配置されており、中間膜170を介して制御ゲート電極180上に積層配置された部位と、第1ゲート絶縁膜150aを介して半導体基板110上に配置(対向配置)された部位を有している。そして、半導体基板110上に配置(対向配置)された部位として、ドレイン120に偏ってチャネル領域125と対向するドレイン対向部160aと、制御ゲート電極180(中心線)を挟んで、ソース130に偏ってチャネル領域125と対向するソース対向部160eを有している。すなわち、浮遊ゲート電極160は、少なくともチャネル領域125において、制御ゲート電極180を跨いで配置されている。なお、ソース対向部160eは、第1参考形態に記載のソース対向部160b(第2参考形態に記載のソース対向部160d)と同じ役割を果たすものである。 Specifically, in the planar direction of the semiconductor substrate 110, the drain 120 and the source 130 have a line-symmetric structure with respect to the center line of the channel region 125 (a line perpendicular to the longitudinal direction of the channel region 125). The control gate electrode 180 has a planar rectangular shape and is disposed (opposed) on the semiconductor substrate 110 via the second gate insulating film 150b so as to be symmetrical with respect to the center line. In addition, the floating gate electrode 160 has a rectangular shape and is arranged symmetrically with respect to the center line. The floating gate electrode 160 is disposed on the control gate electrode 180 via the intermediate film 170 and the first gate insulation. A portion disposed (opposed) on the semiconductor substrate 110 via the film 150a is provided. Then, as a portion disposed (opposed) on the semiconductor substrate 110, it is biased toward the source 130 with the drain facing portion 160 a biased toward the drain 120 and facing the channel region 125, and the control gate electrode 180 (center line) interposed therebetween. And a source facing portion 160e facing the channel region 125. That is, the floating gate electrode 160 is disposed across the control gate electrode 180 at least in the channel region 125. Note that the source facing portion 160e plays the same role as the source facing portion 160b described in the first reference embodiment ( the source facing portion 160d described in the second reference embodiment ).

なお、このような不揮発性半導体記憶装置100も、周知のスプリットゲート構造の製造方法(例えば第1参考形態に示した例において、浮遊ゲート電極160と制御ゲート電極180を入れ替え、第1ゲート絶縁膜150aと第2ゲート絶縁膜150bとなる酸化シリコン膜を入れ替え)を用いることで形成することができる。また、データ書き込み・消去についても、第1参考形態に示した例と同様に処置することで、データの書き込み・消去を行うことができる。また、本参考形態においては、不揮発性半導体記憶装置100が中心線に対して左右対称であるので、データ読み出しにおいて、ドレイン120及びソース130のいずれに高い電圧を印加しても、電流値を等しくすることができる。 Note that such a non-volatile semiconductor memory device 100 also has a well-known split gate structure manufacturing method (for example, in the example shown in the first reference embodiment , the floating gate electrode 160 and the control gate electrode 180 are replaced, and the first gate insulating film 150a and the silicon oxide film to be the second gate insulating film 150b are interchanged). Also, data writing / erasing can be performed by performing the same treatment as in the example shown in the first reference embodiment . In the present embodiment , since the nonvolatile semiconductor memory device 100 is symmetrical with respect to the center line, the current value is equal even when a high voltage is applied to either the drain 120 or the source 130 in data reading. can do.

このように本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100も、スプリットゲート構造
を有しているので、制御ゲート電極180による選択トランジスタの効果によって、消去
後の閾値電圧のばらつきを小さくできる。すなわち、過剰消去を低減乃至防止することが
できる。
As described above, since the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the present embodiment also has a split gate structure, variation in threshold voltage after erasure can be reduced by the effect of the selection transistor by the control gate electrode 180. That is, excessive erasure can be reduced or prevented.

また、制御ゲート電極180を浮遊ゲート電極160の下層とすることで、選択ゲートとしての機能を持たせるともに、浮遊ゲート電極160を、制御ゲート電極180をわたる構造とすることで、ドレイン120及び/又はその近傍上とソース130及び/又はその近傍上に配置している。したがって、ホットエレクトロンによる書き込みをドレイン120近傍で行い、ホットホールによる消去をソース130近傍で行うことができる。すなわち、書き込みと消去をドレイン120とソース130に分けて(別々の箇所で)行うことができる。そして、これにより、第1ゲート絶縁膜150a及び第2ゲート絶縁膜150bのダメージを減らして、書き込み・読み出し時に生じる誤動作(ライトディスターブ及びリードディスターブ)を低減乃至防止することができる。   In addition, by providing the control gate electrode 180 as a lower layer of the floating gate electrode 160, the control gate electrode 180 has a function as a selection gate, and the floating gate electrode 160 has a structure across the control gate electrode 180. Alternatively, it is arranged on the vicinity thereof and on the source 130 and / or the vicinity thereof. Therefore, writing by hot electrons can be performed near the drain 120 and erasing by hot holes can be performed near the source 130. That is, writing and erasing can be performed separately for the drain 120 and the source 130 (at different locations). Thus, damage to the first gate insulating film 150a and the second gate insulating film 150b can be reduced, and malfunctions (write disturb and read disturb) occurring at the time of writing / reading can be reduced or prevented.

また、ドレイン120及びソース130のうち、ホットホールによる消去を行う側(本参考形態においてはソース130)の構成を、第1参考形態に示す構成に比べて簡素化することができる。さらには、浮遊ゲート電極160の構造を、第2参考形態に示す構成に比べて簡素化することができる。すなわち、セルあたりの面積をより小さくすることができる。 In addition, the configuration of the drain 120 and the source 130 on the side to be erased by hot holes (the source 130 in the present embodiment ) can be simplified as compared with the configuration shown in the first embodiment . Furthermore, the structure of the floating gate electrode 160 can be simplified as compared with the configuration shown in the second reference embodiment . That is, the area per cell can be further reduced.

また、制御ゲート電極180が、チャネル領域125において、ドレイン120及び/又はその近傍上、若しくは、ソース130及び/又はその近傍に配置されていないので、制御ゲート電極180に高電圧を印加しても、チャネル領域125との間の第2ゲート絶縁膜150bに高電界が印加されない。したがって、第1参考形態に示す構成に比べて、第2ゲート絶縁膜150bを薄く設計することができる。 In addition, since the control gate electrode 180 is not disposed on the drain 120 and / or the vicinity thereof or the source 130 and / or the vicinity thereof in the channel region 125, even if a high voltage is applied to the control gate electrode 180. A high electric field is not applied to the second gate insulating film 150b between the channel region 125 and the channel region 125. Therefore, the second gate insulating film 150b can be designed thinner than the configuration shown in the first reference embodiment .

なお、本参考形態においては、不揮発性半導体記憶装置100が中心線に対して左右対称に構成される例を示した。しかしながら、少なくとも浮遊ゲート電極160が、メモリセルトランジスタの領域において、中間膜170を介して、制御ゲート電極180上に積層配置された構成であれば良い。好ましくは、浮遊ゲート電極160が対称配置されたドレイン120及びソース130上に配置される構成とすると良い。より好ましくは、不揮発性半導体記憶装置100が中心線に対して左右対称とすると良い。 In the present embodiment , an example in which the nonvolatile semiconductor memory device 100 is configured symmetrically with respect to the center line is shown. However, it is sufficient that at least the floating gate electrode 160 is stacked on the control gate electrode 180 via the intermediate film 170 in the memory cell transistor region. Preferably, the floating gate electrode 160 is arranged on the drain 120 and the source 130 which are arranged symmetrically. More preferably, the nonvolatile semiconductor memory device 100 is symmetric with respect to the center line.

第4参考形態
次に、本発明の第4参考形態を、図5(a)〜(d)に基づいて説明する。図5は、本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のF−F線に沿う断面図、(c)は(a)のG−G線に沿う断面図、(d)は(a)のH−H線に沿う断面図である。
( 4th reference form )
Next, the 4th reference form of the present invention is explained based on Drawing 5 (a)-(d). Figure 5 is a diagram showing a schematic configuration of a main portion of a nonvolatile semiconductor memory device 100 according to this preferred embodiment, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line F-F of (a) (C) is sectional drawing which follows the GG line of (a), (d) is sectional drawing which follows the HH line of (a).

第4参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100は、第1参考形態に示した不揮発性半導体記憶装置100と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。 Since the non-volatile semiconductor memory device 100 according to the fourth reference embodiment is in common with the non-volatile semiconductor memory device 100 shown in the first reference embodiment , a detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be emphasized. I will explain it.

第1参考形態においては、ソース130が、ドレイン120と対向し、チャネル領域125を構成する基部130aと基部130aから延設された延設部130bとにより構成され、延設部130b及び/又はその近傍上に、L字状に形成された浮遊ゲート電極160のソース対向部160bが対向配置される例を示した。これに対し、本参考形態においては、図5(a)〜(d)に示すように、浮遊ゲート電極160のソース対向部160bが、半導体基板110の表層部に形成され、ソース130と電気的に接続されたソース接続領域210及び/又はその近傍上に配置されている点を特徴とする。それ以外の構成は、第1参考形態と基本的に同じである。 In the first reference embodiment , the source 130 is configured by a base portion 130a facing the drain 120 and constituting the channel region 125 and an extending portion 130b extending from the base portion 130a, and the extending portion 130b and / or the extension portion 130b. An example is shown in which the source facing portion 160b of the floating gate electrode 160 formed in an L shape is disposed to face the vicinity. On the other hand, in the present embodiment , as shown in FIGS. 5A to 5D, the source facing portion 160b of the floating gate electrode 160 is formed in the surface layer portion of the semiconductor substrate 110 and electrically connected to the source 130. It is characterized in that it is arranged on the source connection region 210 connected to and / or its vicinity. The other configuration is basically the same as that of the first reference embodiment .

具体的には、半導体基板110の主表面の表層部に、ドレイン120及びソース130と同様、N導電型(N+)の不純物拡散領域であるソース接続領域210が形成されている。そして、このソース接続領域210が、ソース130の少なくとも一部とソース接続領域210の少なくとも一部を含むように形成された、N導電型(N+)の不純物拡散領域である埋込拡散領域220によって、ソース130と電気的に接続されている。なお、このような不揮発性半導体記憶装置100も、周知のスプリットゲート構造の製造方法を用いることで形成することができる。また、データ書き込み・消去についても、第1参考形態に示した例と同様に処置することで、データの書き込み・消去を行うことができる。 Specifically, a source connection region 210, which is an N conductivity type (N +) impurity diffusion region, is formed in the surface layer portion of the main surface of the semiconductor substrate 110, similarly to the drain 120 and the source 130. The source connection region 210 is formed by an embedded diffusion region 220 that is an N conductivity type (N +) impurity diffusion region formed so as to include at least a part of the source 130 and at least a part of the source connection region 210. , And electrically connected to the source 130. Such a nonvolatile semiconductor memory device 100 can also be formed by using a known split gate structure manufacturing method. Also, data writing / erasing can be performed by performing the same treatment as in the example shown in the first reference embodiment .

このように本参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置100も、スプリットゲート構造を有しているので、制御ゲート電極180の選択ゲート部180aによる選択トランジスタの効果によって、消去後の閾値電圧のばらつきを小さくできる。すなわち、過剰消去を低減乃至防止することができる。 As described above, since the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the present embodiment also has a split gate structure, the variation of the threshold voltage after erasure is caused by the effect of the selection transistor by the selection gate portion 180a of the control gate electrode 180. Can be small. That is, excessive erasure can be reduced or prevented.

また、ソース130と電気的に接続されたソース接続領域210を有しており、浮遊ゲート電極160のソース対向部160bが、ソース接続領域210及び/又はその近傍上に対向配置されている。したがって、ホットエレクトロンによる書き込みをドレイン120近傍で行い、ホットホールによる消去をソース接続領域210近傍で行うことができる。すなわち、別々の箇所で行うことができる。そして、これにより、第1ゲート絶縁膜150a及び第2ゲート絶縁膜150bのダメージを減らして、書き込み・読み出し時に生じる誤動作(ライトディスターブ及びリードディスターブ)を低減乃至防止することができる。   Further, the source connection region 210 electrically connected to the source 130 is provided, and the source facing portion 160b of the floating gate electrode 160 is disposed to face the source connection region 210 and / or its vicinity. Therefore, writing by hot electrons can be performed near the drain 120 and erasing by hot holes can be performed near the source connection region 210. That is, it can be performed at different locations. Thus, damage to the first gate insulating film 150a and the second gate insulating film 150b can be reduced, and malfunctions (write disturb and read disturb) occurring at the time of writing / reading can be reduced or prevented.

なお、本参考形態においては、図5(b)〜(c)に示すように、ドレイン120の周りにのみ拡散領域140が形成される例を示した。しかしながら、ソース130とソース接続領域210が埋込拡散領域220を介して電気的に接続される範囲であれば、ソース130やソース接続領域210の周りに拡散領域140を形成することもできる。例えば、拡散領域140を形成することで、半導体基板110との間にアバランシェブレークダウンが生じやすくなるので、ソース接続領域210のうち、浮遊ゲート電極160のソース対向部160bが配置される領域及び/又は近傍の少なくとも側部に、拡散領域140が形成され、一部形成されない箇所で埋込拡散領域220と電気的に接続される構成とすると良い。 In the present embodiment , as shown in FIGS. 5B to 5C, an example in which the diffusion region 140 is formed only around the drain 120 is shown. However, the diffusion region 140 can be formed around the source 130 and the source connection region 210 as long as the source 130 and the source connection region 210 are electrically connected via the buried diffusion region 220. For example, since the avalanche breakdown is easily generated between the diffusion region 140 and the semiconductor substrate 110, the region where the source facing portion 160b of the floating gate electrode 160 is disposed in the source connection region 210 and / or Alternatively, it is preferable that the diffusion region 140 is formed at least on the side part in the vicinity and is electrically connected to the buried diffusion region 220 at a part where it is not partially formed.

第1実施形態
次に、本発明の第1実施形態を、図6(a)〜(c)及び図7(a),(b)に基づいて説明する。図6は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置100の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線に沿う断面図、(c)は(a)のJ−J線に沿う断面図である。図7は、不揮発性半導体記憶装置100の書き込み・消去動作を説明するための図であり、(a)は書き込み、(b)は消去を示している。
( First embodiment )
Next, 1st Embodiment of this invention is described based on Fig.6 (a)-(c) and Fig.7 (a), (b). 6A and 6B are diagrams showing a schematic configuration of a main part of the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the present embodiment. FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. (C) is sectional drawing which follows the JJ line of (a). 7A and 7B are diagrams for explaining write / erase operations of the nonvolatile semiconductor memory device 100, where FIG. 7A shows writing and FIG. 7B shows erasing.

第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置100は、第1参考形態に示した不揮発性半導体記憶装置100と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。 Since the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the first embodiment is common in common with the nonvolatile semiconductor memory device 100 shown in the first reference embodiment , detailed descriptions of common parts are omitted below, and different parts are emphasized. I will explain it.

ホットエレクトロンによる書き込みをドレイン120近傍で行い、ホットホールによる消去をソース130近傍で行うために、例えば第1参考形態においては、ソース130が、ドレイン120との間でチャネル領域125を構成する基部130aと基部130aから延設された延設部130bとにより構成され、延設部130b及び/又はその近傍上に、L字状に形成された浮遊ゲート電極160のソース対向部160bが対向配置される例を示した。これに対し、本実施形態においては、図6(a)〜(c)に示すように、浮遊ゲート電極160のソース対向部160bに相当する部位(消去用対向部160f)が対向配置される領域として、ドレイン120及びソース130と同じN導電型(N+)の不純物拡散領域である消去用拡散領域230を有する点を特徴とする。それ以外の構成は、第1参考形態と基本的に同じである。 In order to perform writing by hot electrons in the vicinity of the drain 120 and erase by hot holes in the vicinity of the source 130, for example, in the first embodiment , the source 130 forms a base portion 130a that forms a channel region 125 with the drain 120. And an extended portion 130b extending from the base portion 130a, and a source facing portion 160b of the floating gate electrode 160 formed in an L shape is disposed oppositely on the extended portion 130b and / or its vicinity. An example is shown. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 6A to 6C, a region corresponding to the source facing portion 160b of the floating gate electrode 160 (the erasing facing portion 160f) is opposed to the region. The drain diffusion region 230 is an impurity diffusion region having the same N conductivity type (N +) as the drain 120 and the source 130. The other configuration is basically the same as that of the first reference embodiment .

具体的には、ドレイン120及びソース130とは別に、半導体基板110の主表面の表層部に、ドレイン120及びソース130と同様、N導電型(N+)の不純物拡散領域である消去用拡散領域230が形成されている。そして、この消去用拡散領域230にはコンタクト190cが形成され、ドレイン120及びソース130とは独立した電位とすることができる。また、第1参考形態同様、L字状の浮遊ゲート電極160が形成されており、その一端が、第1ゲート絶縁膜150aを介して、消去用拡散領域230及び/又はその近傍上に配置されている。すなわち、本実施形態においては、浮遊ゲート電極160のソース対向部160bを消去用対向部160fに置き換えた構成となっている。このような不揮発性半導体記憶装置100も、周知のスプリットゲート構造の製造方法を用いることで形成することができる。 Specifically, in addition to the drain 120 and the source 130, an erasing diffusion region 230, which is an N conductivity type (N +) impurity diffusion region, is formed on the surface layer portion of the main surface of the semiconductor substrate 110, similar to the drain 120 and the source 130. Is formed. A contact 190c is formed in the erasing diffusion region 230, and the potential can be made independent of the drain 120 and the source 130. Similarly to the first reference embodiment , an L-shaped floating gate electrode 160 is formed, and one end of the floating gate electrode 160 is disposed on the erasing diffusion region 230 and / or its vicinity via the first gate insulating film 150a. ing. That is, in the present embodiment, the source facing portion 160b of the floating gate electrode 160 is replaced with the erasing facing portion 160f. Such a nonvolatile semiconductor memory device 100 can also be formed using a known split gate structure manufacturing method.

次に、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置100の書き込み・消去動作について、図7(a),(b)を用いて説明する。CHE方式によるデータの書き込みは、ドレイン120及びソース130の一方(本実施形態においてはソース130)を基板電位と同電位とし、ドレイン120及びソース130の他方(本実施形態においてはドレイン120)に基板電位に対して正の電圧(好ましくは9V以下)を印加し、制御ゲート電極180に正の電圧(好ましくは12V以下)を印加する。また、消去用拡散領域230を浮遊電位とする。なお、本実施形態においては、図7(a)に示すように、ソース130と半導体基板110を接地し、消去用拡散領域230を浮遊電位、ドレイン120に5V、制御ゲート電極180に8Vを印加するようにした。   Next, write / erase operations of the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In writing data by the CHE method, one of the drain 120 and the source 130 (the source 130 in this embodiment) is set to the same potential as the substrate potential, and the other of the drain 120 and the source 130 (the drain 120 in this embodiment) is connected to the substrate. A positive voltage (preferably 9 V or less) is applied to the potential, and a positive voltage (preferably 12 V or less) is applied to the control gate electrode 180. Further, the erasing diffusion region 230 is set to a floating potential. In this embodiment, as shown in FIG. 7A, the source 130 and the semiconductor substrate 110 are grounded, the erasing diffusion region 230 is applied with a floating potential, 5 V is applied to the drain 120, and 8 V is applied to the control gate electrode 180. I tried to do it.

上記条件とすると、図7(a)に示すように、ソース130の基部130aから供給された電子が、基部130aと対向するドレイン120に向けてチャネル領域125を高速で移動し(すなわちチャネル電流が流れ)、ドレイン120近傍で高エネルギー状態となった電子(ホットエレクトロン)が、第1ゲート絶縁膜150aを飛び越えて浮遊ゲート電極160のドレイン対向部160aに注入される。すなわち、データの書き込みがなされる。   Under the above conditions, as shown in FIG. 7A, electrons supplied from the base portion 130a of the source 130 move at high speed in the channel region 125 toward the drain 120 facing the base portion 130a (that is, the channel current is reduced). Flow) Electrons (hot electrons) in a high energy state in the vicinity of the drain 120 jump over the first gate insulating film 150a and are injected into the drain facing portion 160a of the floating gate electrode 160. That is, data is written.

なお、チャネル領域125において、浮遊ゲート電極160(ドレイン対向部160a)はドレイン120側に偏った配置(ドレイン120近傍に偏って電荷蓄積可能な構成)とされている。したがって、浮遊ゲート電極160に注入される電子をドレイン120近傍で十分に加速されたホットエレクトロンのみとすることができる。そして、これにより、誤書き込みを低減乃至防止することができる。 Note that, in the channel region 125, the floating gate electrode 160 (drain facing portion 160a) is arranged to be biased toward the drain 120 (a configuration in which charges can be accumulated near the drain 120). Therefore, the electrons injected into the floating gate electrode 160 can be only hot electrons that are sufficiently accelerated in the vicinity of the drain 120. As a result, erroneous writing can be reduced or prevented.

HH方式によるデータの消去は、制御ゲート電極180を基板電位と同電位又は基板電位に対して負の電圧を印加し、ドレイン120及びソース130を浮遊電位とし、消去用拡散領域230に、基板電位に対して、半導体基板110との間でアバランシェブレークダウンを生じる正の電圧(例えば5〜12V程度)を印加する。なお、本実施形態においては、図7(b)に示すように、半導体基板110を接地し、ドレイン120及びソース130を浮遊電位、消去用拡散領域230に8V、制御ゲート電極180に−2Vを印加するようにした。   In erasing data by the HH method, the control gate electrode 180 is applied with the same potential as the substrate potential or a negative voltage with respect to the substrate potential, the drain 120 and the source 130 are set to the floating potential, and the substrate potential is applied to the erasing diffusion region 230. In contrast, a positive voltage (for example, about 5 to 12 V) that causes avalanche breakdown between the semiconductor substrate 110 is applied. In the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the semiconductor substrate 110 is grounded, the drain 120 and the source 130 are at a floating potential, 8V is applied to the erasing diffusion region 230, and −2V is applied to the control gate electrode 180. Applied.

上記条件とすると、図7(b)に示すように、消去用拡散領域230と半導体基板110との間でアバランシェブレークダウンが生じてアバランシェ電流が流れ、これに伴って消去用拡散領域230近傍で発生する高エネルギー状態にあるホール(ホットホール)が、浮遊ゲート電極160の消去用対向部160fに注入される。これにより、データの書き込みにおいて、浮遊ゲート電極160に注入された電子が中和され、データが消去される。   Under the above conditions, as shown in FIG. 7B, an avalanche breakdown occurs between the erasing diffusion region 230 and the semiconductor substrate 110 and an avalanche current flows. The generated high energy hole (hot hole) is injected into the erasing facing portion 160 f of the floating gate electrode 160. Thereby, in the data writing, the electrons injected into the floating gate electrode 160 are neutralized and the data is erased.

なお、上述したように、制御ゲート電極180の選択ゲート部180aが、浮遊ゲート電極160(ドレイン対向部160a)と独立して、チャネル領域125に対して、電流制御機能を発揮することができる。例えば浮遊ゲート電極160に注入されるホットホールの量が各セルでばらついたとしても、不揮発性半導体記憶装置100の閾値電圧は、選択ゲート部180aによる選択トランジスタの閾値電圧より下がることはない。すなわち、選択ゲート部180aによる選択トランジスタによって不揮発性半導体記憶装置100のオン・オフを制御することができ、閾値電圧のばらつきを低減することができる。   As described above, the selection gate portion 180a of the control gate electrode 180 can exert a current control function on the channel region 125 independently of the floating gate electrode 160 (drain facing portion 160a). For example, even if the amount of hot holes injected into the floating gate electrode 160 varies among the cells, the threshold voltage of the nonvolatile semiconductor memory device 100 does not fall below the threshold voltage of the selection transistor formed by the selection gate unit 180a. That is, the on / off state of the nonvolatile semiconductor memory device 100 can be controlled by the selection transistor formed by the selection gate portion 180a, and variations in threshold voltage can be reduced.

このように本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置100も、スプリットゲート構造を有しているので、制御ゲート電極180の選択ゲート部180aによる選択トランジスタの効果によって、消去後の閾値電圧のばらつきを小さくできる。すなわち、過剰消去を低減乃至防止することができる。   As described above, since the nonvolatile semiconductor memory device 100 according to the present embodiment also has a split gate structure, the variation of the threshold voltage after erasure is caused by the effect of the selection transistor by the selection gate portion 180a of the control gate electrode 180. Can be small. That is, excessive erasure can be reduced or prevented.

また、ドレイン120及びソース130と電気的に独立した消去用拡散領域230を有しており、浮遊ゲート電極160の消去用対向部160fが、消去用拡散領域230及び/又はその近傍上に対向配置されている。したがって、ホットエレクトロンによる書き込みをドレイン120近傍で行い、ホットホールによる消去を消去用拡散領域230近傍で行うことができる。すなわち、別々の箇所で行うことができる。そして、これにより、第1ゲート絶縁膜150a及び第2ゲート絶縁膜150bのダメージを減らして、書き込み・読み出し時に生じる誤動作(ライトディスターブ及びリードディスターブ)を低減乃至防止することができる。   In addition, an erasing diffusion region 230 that is electrically independent from the drain 120 and the source 130 is provided, and the erasing facing portion 160f of the floating gate electrode 160 is disposed to face the erasing diffusion region 230 and / or its vicinity. Has been. Therefore, writing by hot electrons can be performed near the drain 120 and erasing by hot holes can be performed near the erasing diffusion region 230. That is, it can be performed at different locations. Thus, damage to the first gate insulating film 150a and the second gate insulating film 150b can be reduced, and malfunctions (write disturb and read disturb) occurring at the time of writing / reading can be reduced or prevented.

また、本実施形態においては、図6(c)に示すように、消去用拡散領域230の周りにも拡散領域140が形成されている。したがって、消去用拡散領域230と半導体基板110との間でアバランシェブレークダウンを生じやすくすることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6C, the diffusion region 140 is also formed around the erasing diffusion region 230. Therefore, an avalanche breakdown can easily occur between the erasing diffusion region 230 and the semiconductor substrate 110.

なお、消去用拡散領域230は、ドレイン120及びソース130と電気的に独立されている。したがって、耐圧等を考慮し、ドレイン120及びソース130とは異なる濃度分布としても良い。また、データ消去時において、ドレイン120及びソース130とは異なる電圧を印加しても良い。   Note that the erasing diffusion region 230 is electrically independent of the drain 120 and the source 130. Therefore, the concentration distribution may be different from that of the drain 120 and the source 130 in consideration of the breakdown voltage. Further, when erasing data, a voltage different from that of the drain 120 and the source 130 may be applied.

また、本実施形態においては、第1参考形態同様、浮遊ゲート電極160が、制御ゲート電極180を跨いで配置され、制御ゲート電極180(チャネル領域125)を挟んでドレイン120とは反対側に形成された消去用拡散領域230及び/又はその近傍上に配置される例を示した。しかしながら、消去用拡散領域230はドレイン120及びソース130とは電気的に独立している。したがって、例えば図8に示すように、制御ゲート電極180(チャネル領域125)に対して、ドレイン120と同一側に消去用拡散領域230が形成され、当該消去用拡散領域230及び/又はその近傍上に、消去用対向部160fが配置されるように、浮遊ゲート電極160が制御ゲート電極180を跨がない構成としても良い。なお、図8は、変形例を示す平面図である。 In the present embodiment, as in the first reference embodiment , the floating gate electrode 160 is disposed across the control gate electrode 180 and is formed on the opposite side of the drain 120 with the control gate electrode 180 (channel region 125) interposed therebetween. The example of being arranged on the erased diffusion region 230 and / or the vicinity thereof is shown. However, the erasing diffusion region 230 is electrically independent of the drain 120 and the source 130. Therefore, for example, as shown in FIG. 8, an erasing diffusion region 230 is formed on the same side as the drain 120 with respect to the control gate electrode 180 (channel region 125), and the erasing diffusion region 230 and / or the vicinity thereof is formed. In addition, the floating gate electrode 160 may not straddle the control gate electrode 180 so that the erasing facing portion 160f is disposed. FIG. 8 is a plan view showing a modification.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。本発明は、スプリットゲート構造の不揮発性半導体記憶装置に対して適用することができる。例えば、メモリセルトランジスタの領域が、中間膜170を介して浮遊ゲート電極160と制御ゲート電極180が積層配置されない構成、例えば隣接配置されることによって構成されたものにも適用することができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention can be applied to a nonvolatile semiconductor memory device having a split gate structure. For example, the memory cell transistor region can be applied to a configuration in which the floating gate electrode 160 and the control gate electrode 180 are not stacked and disposed, for example, adjacent to each other with the intermediate film 170 interposed therebetween.

本実施形態においては、半導体基板110の主表面の表層部に互いに離間して形成される2つの不純物拡散領域のうち、CHE方式による書き込み時に、高い電圧を印加する側をドレイン120とし、他方をソース130として例示した。しかしながら、その逆の構成(ソース130側にて書き込み)としても良い。   In the present embodiment, of the two impurity diffusion regions formed on the surface layer portion of the main surface of the semiconductor substrate 110 so as to be separated from each other, the side to which a high voltage is applied at the time of writing by the CHE method is the drain 120 and the other is Illustrated as source 130. However, the reverse configuration (writing on the source 130 side) may be used.

本実施形態においては、不揮発性半導体記憶装置100として、Nチャネル型の例を示した。しかしながらPチャネル型を採用することもできる。   In the present embodiment, an example of an N channel type is shown as the nonvolatile semiconductor memory device 100. However, the P channel type can also be adopted.

第1参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図である。It is a figure which shows schematic structure of the principal part of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on 1st reference form , (a) is a top view, (b) is sectional drawing which follows the AA line of (a), (b) These are sectional drawings which follow the BB line of (a). 不揮発性半導体記憶装置の書き込み・消去動作を説明するための図であり、(a)は書き込み、(b)は消去を示している。4A and 4B are diagrams for explaining write / erase operations of the nonvolatile semiconductor memory device, where FIG. 5A shows writing and FIG. 5B shows erasing. 第2参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のC−C線に沿う断面図、(c)は(a)のD−D線に沿う断面図である。It is a figure which shows schematic structure of the principal part of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on 2nd reference form , (a) is a top view, (b) is sectional drawing which follows the CC line of (a), (c). These are sectional drawings which follow the DD line of (a). 第3参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のE−E線に沿う断面図である。It is a figure which shows schematic structure of the principal part of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on 3rd reference form , (a) is a top view, (b) is sectional drawing which follows the EE line of (a). 第4参考形態に係る不揮発性半導体記憶装置の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のF−F線に沿う断面図、(c)は(a)のG−G線に沿う断面図、(d)は(a)のH−H線に沿う断面図である。It is a figure which shows schematic structure of the principal part of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on 4th reference form , (a) is a top view, (b) is sectional drawing which follows the FF line of (a), (c). (A) is sectional drawing which follows the GG line, (d) is sectional drawing which follows the HH line of (a). 第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の主要部の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線に沿う断面図、(c)は(a)のJ−J線に沿う断面図である。It is a figure which shows schematic structure of the principal part of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on 1st Embodiment , (a) is a top view, (b) is sectional drawing which follows the II line | wire of (a), (c) These are sectional drawings which follow the JJ line of (a). 不揮発性半導体記憶装置の書き込み・消去動作を説明するための図であり、(a)は書き込み、(b)は消去を示している。4A and 4B are diagrams for explaining write / erase operations of the nonvolatile semiconductor memory device, where FIG. 5A shows writing and FIG. 5B shows erasing. 変形例を示す平面図である。It is a top view which shows a modification.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・不揮発性半導体記憶装置
110・・・半導体基板
120・・・ドレイン
130・・・ソース
130a・・・基部
130b・・・延設部
160・・・浮遊ゲート電極
160a・・・ドレイン対向部
160b・・・ソース対向部
180・・・制御ゲート電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Nonvolatile semiconductor memory device 110 ... Semiconductor substrate 120 ... Drain 130 ... Source 130a ... Base part 130b ... Extension part 160 ... Floating gate electrode 160a ... Drain opposite Part 160b ... source facing part 180 ... control gate electrode

Claims (1)

ホットホールが浮遊ゲート電極に注入されることにより、前記浮遊ゲート電極に蓄積された電子が中和され、データが消去される不揮発性半導体記憶装置であって、
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の主表面の表層部に互いに離間して形成され、前記第1導電型とは逆の第2導電型不純物が拡散された領域であるドレイン及びソースと、
前記半導体基板の前記ドレインと前記ソースとの間のチャネル領域と対向するように、絶縁膜を間に挟んで前記チャネル領域上に配置された部位を有する、制御ゲート電極及び前記制御ゲート電極と電気的に絶縁された前記浮遊ゲート電極と、を備え、
前記制御ゲート電極のうち、前記絶縁膜を間に挟んで前記チャネル領域と対向する部位の少なくとも一部が、選択トランジスタの選択ゲートとして構成され、
前記浮遊ゲート電極の一部が、前記半導体基板における前記ドレイン上又は前記ソース上と、前記表層部に前記ドレイン及び前記ソースと離間して形成され、前記第2導電型不純物が拡散された拡散領域上とに配置されており、
前記ドレイン及び前記ソースと離間して形成された拡散領域と前記半導体基板との間にアバランシェブレークダウンを生じさせて、これに伴うホットホールが前記浮遊ゲート電極に注入されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A non-volatile semiconductor memory device in which data is erased by neutralizing electrons accumulated in the floating gate electrode by injecting hot holes into the floating gate electrode,
A first conductivity type semiconductor substrate;
A drain and a source, which are formed in a surface layer portion of the main surface of the semiconductor substrate so as to be spaced apart from each other and in which a second conductivity type impurity opposite to the first conductivity type is diffused;
A control gate electrode and a control gate electrode having a portion disposed on the channel region with an insulating film interposed therebetween so as to face a channel region between the drain and the source of the semiconductor substrate manner and a said floating gate electrode insulated,
Of the control gate electrode, at least a part of the portion facing the channel region with the insulating film interposed therebetween is configured as a selection gate of a selection transistor ,
A diffusion region in which a part of the floating gate electrode is formed on the drain or the source in the semiconductor substrate and on the surface layer portion so as to be separated from the drain and the source, and the second conductivity type impurity is diffused. It is arranged in the upper,
An avalanche breakdown is caused between the semiconductor substrate and a diffusion region formed apart from the drain and the source, and a hot hole associated therewith is injected into the floating gate electrode Semiconductor memory device.
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JP2964572B2 (en) * 1990-07-19 1999-10-18 日本電気株式会社 Nonvolatile semiconductor memory device
US5293328A (en) * 1992-01-15 1994-03-08 National Semiconductor Corporation Electrically reprogrammable EPROM cell with merged transistor and optiumum area
JPH05299665A (en) * 1992-04-24 1993-11-12 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and writing or erasing method therefor
JPH08330454A (en) * 1995-06-02 1996-12-13 Sony Corp Floating gate type nonvolatile semiconductor storage device
JP2001144193A (en) * 1999-11-16 2001-05-25 Nec Corp Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method

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