JP5137474B2 - Personal information management system and management system - Google Patents

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Description

本発明は、個人情報管理システム及び当該個人情報管理システムに適用可能な不揮発性メモリカードに関する。   The present invention relates to a personal information management system and a nonvolatile memory card applicable to the personal information management system.

近年、RFID(Radio Frequency IDentification)タグ(IDタグ、ICタグ、無線タグ、無線チップともよばれる)の実用化に向け、規格の標準化、様々な用途に向けた試験運用等が始まってきている。RFIDタグは、運用される周波数帯によりそれぞれ通信距離、使用プロトコル等に特徴を有しているが、いずれも非接触での応答が可能である点が大きな利点であり、その利便性の高さから、各種個人認証、運賃支払、ゲーム分野といった広範囲な展開が期待されている(例えば、特許文献1)。   In recent years, standardization of standards, test operations for various applications, and the like have begun for practical use of RFID (Radio Frequency IDentification) tags (also called ID tags, IC tags, wireless tags, and wireless chips). RFID tags are characterized by their communication distance, protocol used, etc., depending on the frequency band in which they are operated, but all have a great advantage in that they can respond in a non-contact manner and are highly convenient. Therefore, a wide range of development such as various personal authentication, fare payment, and game fields is expected (for example, Patent Document 1).

ところで、現在のキャッシュカード、会員証等を用いての認証方式は、一般的には、カード内に記録されている口座番号あるいは会員番号および暗証番号を用いて、サーバーに保存されている複数の個人情報の内の唯一つとの対応を得ることで行われている。この方式において、ユーザーが所有するキャッシュカード、会員証は、サーバーに保存されている個人情報を呼び出すための鍵となっており、さらにセキュリティ面での対策として、暗証番号の入力等が併用される場合が多い。   By the way, the current authentication method using a cash card, membership card, etc., generally uses a plurality of account numbers or membership numbers and PIN numbers recorded in the card to store a plurality of It is done by getting correspondence with only one of the personal information. In this method, the cash card and membership card owned by the user are the keys to call up personal information stored on the server, and as a security measure, it is also used to enter a password. There are many cases.

つまり、例えば第三者が拾得したカードを不正に使用しようとしても、カードと暗証番号の両方が揃っていない限りは認証されないことから、古くからある認証方式であるが、現在も個人認証方式の主流の一つに挙げられる。
特開2002−56171
In other words, for example, even if you try to illegally use a card picked up by a third party, it will not be authenticated unless both the card and PIN are available, so it is a long-established authentication method. One of the mainstream.
JP 2002-56171 A

しかしながら、キャッシュカード、会員証を発行している企業においては、大量の個人情報が保存されたサーバーの運用が必要であり、かつ常に何らかのネットワークに接続された状態におかなければならないが、これには、情報の漏洩等に備えた細心の注意が必要となる。特に、特許文献1で開示されているように個人情報を複数の店舗で共有して利用する場合には、情報の漏洩する恐れが高くなる。   However, companies that issue cash cards and membership cards must operate a server that stores a large amount of personal information, and must always be connected to some network. Therefore, it is necessary to pay close attention to information leakage. In particular, when personal information is shared and used by a plurality of stores as disclosed in Patent Document 1, there is a high risk of information leakage.

また、コンピュータネットワークの整備が進み、一般家庭で気軽にインターネット環境への接続が可能となっている状況では、不特定多数のコンピュータが接続された環境にサーバーがさらされている場合もあり、不正アクセスによる大量の個人情報漏洩が頻発する問題を抱えている。ユーザー側の立場においては、自らの過失が無く、かつ管理が届かない所での個人情報漏洩は、企業に対する信用を低下させるに十分な問題となる。   In addition, in the situation where the maintenance of computer networks has progressed and it is possible to easily connect to the Internet environment in ordinary homes, the server may be exposed to an environment where an unspecified number of computers are connected. There is a problem that a lot of personal information leaks frequently due to access. From the user's point of view, personal information leakage where there is no negligence and management does not reach is a sufficient problem to reduce trust in the company.

本発明は上記問題を鑑み、情報の漏洩の問題を解決する個人情報管理システム及び当該個人情報管理システムに適用する不揮発性メモリカードを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a personal information management system that solves the problem of information leakage and a nonvolatile memory card that is applied to the personal information management system.

本発明の個人情報管理システムは、個人情報記録媒体と、端末と、サーバーとを有している。個人情報記録媒体は、端末と情報の送受信を行う第1の通信制御手段と、受信した情報を暗号化する暗号化手段と、暗号化された情報を記憶する不揮発性メモリとを有する構成とすることができる。端末は、個人情報記録媒体及びサーバーと情報の送受信を行う第2の通信制御手段と、受信した情報を表示する表示部と、入力手段とを有する構成とすることができる。サーバーは、端末と情報の送受信を行う第3の通信制御手段と、暗号化された情報を復号化する復号化手段と、暗証データ記録部と、復号化された情報と暗証データ記録部の情報とを比較参照する手段とを有する構成とすることができる。   The personal information management system of the present invention has a personal information recording medium, a terminal, and a server. The personal information recording medium includes a first communication control unit that transmits and receives information to and from the terminal, an encryption unit that encrypts received information, and a nonvolatile memory that stores the encrypted information. be able to. The terminal can be configured to include a second communication control unit that transmits / receives information to / from the personal information recording medium and the server, a display unit that displays received information, and an input unit. The server includes a third communication control unit that transmits and receives information to and from the terminal, a decryption unit that decrypts the encrypted information, a password data recording unit, and decrypted information and information of the password data recording unit. And means for comparing and referencing.

また、個人情報記録媒体は、例えば、不揮発性メモリを有するRFIDタグが設けられたカード(不揮発性メモリカード)を利用することができ、当該RFIDタグに設けられた不揮発性メモリに氏名や住所等の個人情報を始めとする各種情報を暗号化された状態で記憶させておくことを特徴とする。つまり、氏名や住所等の個人情報は不揮発性メモリカードに記憶させ、サーバー側には当該個人情報を保管させず、個人認証に用いる鍵となる暗証データを保管させることを特徴としている。   Further, as the personal information recording medium, for example, a card (nonvolatile memory card) provided with an RFID tag having a nonvolatile memory can be used, and a name, an address, etc. are stored in the nonvolatile memory provided in the RFID tag. It is characterized in that various information including personal information is stored in an encrypted state. In other words, personal information such as name and address is stored in a non-volatile memory card, and the personal information is not stored on the server side but password data used as a key for personal authentication is stored.

また、個人情報記録媒体と端末との情報の送受信、又は端末とサーバーとの情報の送受信は、無線通信若しくは有線通信で行うことを特徴としている。一方を無線通信で行い他方を有線通信で行ってもよいし、双方を無線通信で行ってもよい。   In addition, transmission / reception of information between the personal information recording medium and the terminal or transmission / reception of information between the terminal and the server is performed by wireless communication or wired communication. One may be performed by wireless communication and the other may be performed by wired communication, or both may be performed by wireless communication.

本発明の不揮発性メモリカードは、リーダ/ライタと情報の送受信を行う通信制御手段と、受信した情報を暗号化する暗号化手段と、暗号化された情報を処理する情報処理手段と、暗号化された情報を記憶する不揮発性メモリとを有し、通信制御手段はアンテナを有し、且つリーダ/ライタとの情報の送受信を無線通信で行うことを特徴としている。また、不揮発性メモリカードの通信制御手段は、暗号化された情報をリーダ/ライタに送信し、暗号化されていない原通信文(平文)をリーダ/ライタから受信することを特徴としている。   The non-volatile memory card of the present invention includes a communication control means for transmitting / receiving information to / from a reader / writer, an encryption means for encrypting received information, an information processing means for processing encrypted information, and an encryption And a non-volatile memory for storing the received information, the communication control means has an antenna, and transmits / receives information to / from the reader / writer by wireless communication. The communication control means of the nonvolatile memory card is characterized in that it transmits encrypted information to the reader / writer and receives an unencrypted original communication text (plain text) from the reader / writer.

本発明の個人情報管理システムを利用することにより、漏洩に対して危険度の高い個人情報は、サーバー側には通常格納されておらず、ユーザーが所有する不揮発性メモリカード等の個人情報記録媒体内に保管される。従って、ネットワークを介したサーバーへの不正アクセス、企業内部での手違いや不正によるデータの読み出し等によって、大量の個人情報が漏洩するという危険が解消される。   By using the personal information management system of the present invention, personal information that is highly dangerous against leakage is not normally stored on the server side, and a personal information recording medium such as a nonvolatile memory card owned by the user Stored in. Therefore, the risk of a large amount of personal information being leaked due to unauthorized access to the server via the network, mistakes in the company, reading of data due to fraud, etc. is eliminated.

また、仮に、サーバー内に格納されている暗証データが流出したとしても、それらは単独では意味を成さない乱数に過ぎず、データを悪用される危険性も低いため、本発明は、大規模な顧客を抱える企業において、安全かつ新しい顧客管理の形態として提供されるものである。   In addition, even if the secret data stored in the server is leaked, they are merely random numbers that do not make sense alone, and the risk of misuse of the data is low. It is provided as a safe and new form of customer management in companies with a large number of customers.

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals may be used in common in different drawings.

まず、本発明の個人情報管理システムの認証方式について図2を参照して簡単に説明する。   First, the authentication method of the personal information management system of the present invention will be briefly described with reference to FIG.

本発明は、ユーザーが所有する個人情報記録媒体500に、暗号化、復号化等の機能を有するCPU及び書き込み、消去可能な不揮発性メモリを設け、個人情報を始めとする各種情報を、サーバー520ではなく個人情報記録媒体の不揮発性メモリに暗号化された状態で格納することを特徴とする。一方、サーバー520側には個人情報ではなく個人認証に用いる鍵となる暗証データを格納する。   In the present invention, a personal information recording medium 500 owned by a user is provided with a CPU having functions such as encryption and decryption and a writable / erasable nonvolatile memory, and various information including personal information is stored in a server 520. Instead, it is stored in an encrypted state in a non-volatile memory of a personal information recording medium. On the other hand, on the server 520 side, not personal information but personal identification data as a key for personal authentication is stored.

端末510で個人情報記録媒体が認識されると、暗号化された個人情報が個人情報記録媒体から読み出され、サーバー520において復号化される。続いて、サーバー520に格納された暗証データを用い、個人情報記録媒体500から読み出された情報と比較を行う。そして、個人情報記録媒体500から読み出された情報に対応する暗証データが存在したときに認証される。   When the personal information recording medium is recognized by the terminal 510, the encrypted personal information is read from the personal information recording medium and decrypted by the server 520. Subsequently, the personal identification data stored in the server 520 is used to compare with the information read from the personal information recording medium 500. Authentication is performed when the password data corresponding to the information read from the personal information recording medium 500 exists.

以上のような認証方式を用いることにより、漏洩に対して危険度の高い個人情報は、サーバー520側には通常格納されておらず、ユーザーが所有する個人情報記録媒体500に格納される。その結果、ネットワークを介したサーバー520への不正アクセス、企業内部での手違いによるデータの読み出し等によって、大量の個人情報が漏洩する危険を防止することができる。仮に、サーバー520内に格納されている暗証データが流出した場合であっても、それらは単独では意味をなさない乱数に過ぎず、データを悪用される危険性も低い。   By using the authentication method as described above, personal information having a high risk of leakage is not normally stored on the server 520 side, but is stored in the personal information recording medium 500 owned by the user. As a result, it is possible to prevent the risk of leakage of a large amount of personal information due to unauthorized access to the server 520 via the network, reading of data due to a mistake in the company, and the like. Even if the password data stored in the server 520 is leaked, they are merely random numbers that are meaningless by themselves, and the risk of misuse of the data is low.

以下、本発明の個人情報管理システム関する具体的な構成について説明を行う。   Hereinafter, a specific configuration related to the personal information management system of the present invention will be described.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の不揮発性メモリカード及び当該不揮発性メモリカードを用いた個人情報管理システムの一例に関して図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of a nonvolatile memory card of the present invention and a personal information management system using the nonvolatile memory card will be described with reference to the drawings.

本実施の形態で示す個人情報管理システムは、個人情報記録媒体500、端末510、サーバー520により構成されている(図1)。   The personal information management system shown in this embodiment includes a personal information recording medium 500, a terminal 510, and a server 520 (FIG. 1).

個人情報記録媒体500は、通信制御手段501と、暗号化手段502と、情報処理手段503と、不揮発性メモリを有する記憶回路504とを有している。ここでは、暗号化手段502を情報処理手段503の一部として設けた例を示している。   The personal information recording medium 500 includes a communication control unit 501, an encryption unit 502, an information processing unit 503, and a storage circuit 504 having a nonvolatile memory. Here, an example in which the encryption unit 502 is provided as a part of the information processing unit 503 is shown.

通信制御手段501は、端末510と情報の送受信が行えるものであればよい。ここでは、個人情報記録媒体500の通信制御手段501にアンテナを設け、無線通信により端末510との情報の送受信を行う構成とする。また、通信制御手段501は、共振回路、復調回路、変調回路、符号化回路、復号化回路、情報判定回路等を設けた構造とすることができる。   The communication control unit 501 only needs to be capable of transmitting / receiving information to / from the terminal 510. Here, an antenna is provided in the communication control unit 501 of the personal information recording medium 500, and information is transmitted to and received from the terminal 510 by wireless communication. Further, the communication control unit 501 can have a structure provided with a resonance circuit, a demodulation circuit, a modulation circuit, an encoding circuit, a decoding circuit, an information determination circuit, and the like.

情報処理手段503は、外部との情報の送受信をした際にデータを処理する回路を有しており、例えば、暗号化、復号化の機能を有するCPU(central processing unit)で設けることができる。また、記憶回路504には、個人情報(氏名、住所、電話番号、生年月日等)等が記録されている。さらに、これらの個人情報は、暗号化手段502により暗号化された状態で記憶回路504に記録されている。記憶回路504は、書き換え可能な不揮発性メモリ等で設けることができる。また、記憶回路504に暗号化して記録される情報は、個人の氏名等の情報に加えて、サーバー520とやりとりを行うことによって、ユーザーが提供されたサービス等(ある店舗の会員情報、オンラインゲームに参加するユーザー情報等)の履歴等も暗号化して記録することができる。   The information processing unit 503 includes a circuit that processes data when information is transmitted / received to / from the outside. For example, the information processing unit 503 can be provided by a CPU (central processing unit) having an encryption / decryption function. The storage circuit 504 records personal information (name, address, telephone number, date of birth, etc.) and the like. Further, the personal information is recorded in the storage circuit 504 in a state encrypted by the encryption unit 502. The memory circuit 504 can be provided by a rewritable nonvolatile memory or the like. The information recorded in the storage circuit 504 in encrypted form includes, for example, information provided by the user by exchanging with the server 520 in addition to information such as an individual name (member information of a store, online game) The history of user information etc. participating in the program can be encrypted and recorded.

端末510は、通信制御手段511と、制御回路512と、表示部513と、入力手段514とを有している。   The terminal 510 includes a communication control unit 511, a control circuit 512, a display unit 513, and an input unit 514.

端末510の通信制御手段511は、個人情報記録媒体500及びサーバー520と情報の送受信が行えるものであればよく、有線のネットワークでも、無線のネットワークのいずれのネットワークでも構築することができる。ここでは、端末510と個人情報記録媒体500との情報の送受信には無線通信によって行い、端末510とサーバー520との情報の送受信には有線通信で行う。   The communication control unit 511 of the terminal 510 may be any device that can transmit and receive information to and from the personal information recording medium 500 and the server 520, and can be constructed by either a wired network or a wireless network. Here, transmission / reception of information between the terminal 510 and the personal information recording medium 500 is performed by wireless communication, and transmission / reception of information between the terminal 510 and the server 520 is performed by wired communication.

表示部513は、個人情報記録媒体500又はサーバー520から受信した情報を表示するものである。表示部513は、例えば、液晶ディスプレー、有機ELや無機EL等の自発光素子、電子ペーパー等で設けることができる。入力手段514は、表示部513に表示された内容を参照して、各ユーザーによる情報の入力や、選択する際に用いるものである。入力手段として、例えば、キーボードや表示部に直接接触するタッチセンサー等を用いることができる。なお、本実施の形態において端末510には、個人情報記録媒体500と情報の送受信を行うリーダ/ライタが含まれた構成となっているが、リーダ/ライタを別途設けコンピュータ等の端末と接続させてもよい。   The display unit 513 displays information received from the personal information recording medium 500 or the server 520. The display unit 513 can be provided by, for example, a liquid crystal display, a self-luminous element such as an organic EL or inorganic EL, electronic paper, or the like. The input unit 514 refers to the content displayed on the display unit 513 and is used when inputting information or selecting by each user. As the input means, for example, a touch sensor that directly contacts the keyboard or the display unit can be used. Note that in this embodiment, the terminal 510 includes a reader / writer that transmits and receives information to and from the personal information recording medium 500. However, a reader / writer is provided separately and connected to a terminal such as a computer. May be.

サーバー520は、通信制御手段521と、復号化手段522と、比較参照手段523と、情報処理プログラム524と、暗証データ記録部525とを有している。   The server 520 includes a communication control unit 521, a decryption unit 522, a comparison reference unit 523, an information processing program 524, and a password data recording unit 525.

サーバー520の通信制御手段521は、端末510と情報の送受信が行えるものであればよく、有線のネットワークでも、無線のネットワークのいずれのネットワークでも構築することができる。ここでは、端末510との情報の送受信に有線通信を用いて行う。復号化手段522は、端末510を介して個人情報記録媒体500から受信した暗号化された情報を原通信文(平文)に変換する。   The communication control unit 521 of the server 520 may be any device that can transmit and receive information to and from the terminal 510, and can be constructed by either a wired network or a wireless network. Here, transmission / reception of information with the terminal 510 is performed using wired communication. Decryption means 522 converts the encrypted information received from personal information recording medium 500 via terminal 510 into the original communication text (plain text).

比較参照手段523は、復号化された情報と暗証データ記録部525に記録されたデータとの比較を行い所定の条件を満たすか(データの認証に合致するか否か)の判定を行う。暗証データ記録部525に記録されるデータは、個人認証に用いる鍵となる暗証データとし個人を特定しうる情報は記録させない。また、情報処理プログラム524は、比較参照手段523を駆動するためのプログラムを有している。なお、比較参照手段523におけるデータの比較は、暗号化されたデータを復号化手段522により復号化する前に行ってもよい。   The comparison reference unit 523 compares the decrypted information with the data recorded in the personal identification data recording unit 525, and determines whether a predetermined condition is satisfied (whether it matches the data authentication). The data recorded in the personal identification data recording unit 525 is personal identification data serving as a key used for personal authentication, and information that can identify an individual is not recorded. The information processing program 524 has a program for driving the comparison reference means 523. Note that the comparison of the data in the comparison reference unit 523 may be performed before the encrypted data is decrypted by the decryption unit 522.

次に、個人情報記録媒体500、端末510及びサーバー520とのやりとりに関して説明する。   Next, interaction with the personal information recording medium 500, the terminal 510, and the server 520 will be described.

ユーザーが個人情報記録媒体500を端末510に設けられたリーダ/ライタにかざすと、端末の通信制御手段511が認識し、個人情報記録媒体500と端末510との間で情報の送受信が行われる。具体的には、個人情報記録媒体500の記憶回路504に暗号化されて記録された個人情報が暗号化された状態で端末510に送信される。そして、当該暗号化された個人情報は端末510の通信制御手段511から有線のネットワークを介してサーバー520の通信制御手段521に送信される。   When the user holds the personal information recording medium 500 over a reader / writer provided in the terminal 510, the communication control means 511 of the terminal recognizes the information and transmits / receives information between the personal information recording medium 500 and the terminal 510. Specifically, the personal information encrypted and recorded in the storage circuit 504 of the personal information recording medium 500 is transmitted to the terminal 510 in an encrypted state. Then, the encrypted personal information is transmitted from the communication control unit 511 of the terminal 510 to the communication control unit 521 of the server 520 via a wired network.

次に、暗号化された個人情報は、サーバー520の復号化手段522により復号化された後、サーバー520の暗証データ記録部525に格納された暗証データを用い、復号化されたデータとの比較が行われ所定の条件を満たすか否かの判定が行われる。個人情報記録媒体500から読み出されたデータに対応する暗証データがサーバー520の暗証データ記録部525に存在したときに、はじめて認証が完了する。つまり、暗証データ記録部525には個人情報を認証するための鍵となる情報が保管されている。   Next, the encrypted personal information is decrypted by the decrypting means 522 of the server 520, and then compared with the decrypted data using the personal identification data stored in the personal identification data recording unit 525 of the server 520. Is performed to determine whether or not a predetermined condition is satisfied. Authentication is completed only when the password data corresponding to the data read from the personal information recording medium 500 exists in the password data recording unit 525 of the server 520. That is, the password data recording unit 525 stores information that is a key for authenticating personal information.

サーバー520において認証が完了した場合、通信制御手段521から有線のネットワークを介して端末510の通信制御手段511に復号化された情報(平文)が送信され、制御回路512を介して表示部513に情報が表示されることにより、ユーザーは個人情報記録媒体500に記録された情報を確認することができる。なお、表示部513に情報を表示する前に、パスワードを要求する構成としてもよい。パスワードを要求することによって、不正に他人の個人情報記録媒体500を取得した第三者の利用を効果的に防止することが可能となる。また、パスワードとして持ち主の生体情報(指紋、声紋、静脈)を用いることによって、より効果的に第三者の不正利用を防止することができる。もちろん、生体情報は個人にとって極めて重要な情報であるため、個人の管理責任の及ばない端末510やサーバー520に記録しておくのではなく、個人情報記録媒体500の記憶回路504に記録しておくことが好ましい。   When the authentication is completed in the server 520, the decrypted information (plain text) is transmitted from the communication control unit 521 to the communication control unit 511 of the terminal 510 via the wired network, and is transmitted to the display unit 513 via the control circuit 512. By displaying the information, the user can check the information recorded on the personal information recording medium 500. Note that a password may be requested before displaying information on the display unit 513. By requesting a password, it is possible to effectively prevent the use of a third party who illegally acquired another person's personal information recording medium 500. Further, by using the owner's biometric information (fingerprint, voice print, vein) as a password, unauthorized use by a third party can be prevented more effectively. Of course, since the biometric information is extremely important information for an individual, it is recorded in the storage circuit 504 of the personal information recording medium 500 instead of being recorded in the terminal 510 or the server 520 that is not subject to personal management responsibility. It is preferable.

また、表示部513に表示された情報に基づいて、ユーザーが新たに情報を入力する場合や情報の修正等を行ったりする場合には、最新の情報が個人情報記録媒体500の記憶回路504に暗号化されて記録される。具体的には、修正後の情報が端末510の通信制御手段511から無線通信により個人情報記録媒体500の通信制御手段501に送信され、情報処理手段503に含まれる暗号化手段502により暗号化された後に記憶回路504に記憶される。   Further, when the user newly inputs information or corrects information based on the information displayed on the display unit 513, the latest information is stored in the storage circuit 504 of the personal information recording medium 500. Encrypted and recorded. Specifically, the corrected information is transmitted from the communication control unit 511 of the terminal 510 to the communication control unit 501 of the personal information recording medium 500 by wireless communication, and encrypted by the encryption unit 502 included in the information processing unit 503. Is stored in the memory circuit 504.

その後、端末510の表示部513に表示された情報が消去され、サーバー520にも個人情報が残らない。   Thereafter, the information displayed on the display unit 513 of the terminal 510 is deleted, and no personal information remains in the server 520.

以上のような認証方式を用いることにより、漏洩に対して危険度の高い個人情報は、サーバー側には通常格納されておらず、ユーザーが所有する個人情報記録媒体500に格納される。その結果、ネットワークを介したサーバー520への不正アクセス、企業内部での手違いや不正によるデータの読み出し等によって、大量の個人情報が漏洩する危険を防止することができる。仮に、サーバー520内に格納されている暗証データが流出した場合であっても、それらは単独では意味をなさない乱数に過ぎず、データを悪用される危険性も低い。   By using the authentication method as described above, personal information having a high risk of leakage is not normally stored on the server side, but is stored in the personal information recording medium 500 owned by the user. As a result, it is possible to prevent the risk of leakage of a large amount of personal information due to unauthorized access to the server 520 via the network, mistakes in the company, reading of data due to fraud, and the like. Even if the password data stored in the server 520 is leaked, they are merely random numbers that are meaningless by themselves, and the risk of misuse of the data is low.

また、ユーザーが個人情報記録媒体500を紛失した場合、当該個人情報記録媒体500に格納されたデータを不正に読み出される可能性はあるが、個人情報記録媒体500内に暗合化されて格納された情報の復号化は容易でなく、セキュリティ面でも高い安全性を確保することができる。   In addition, if the user loses the personal information recording medium 500, the data stored in the personal information recording medium 500 may be read illegally, but it is encrypted and stored in the personal information recording medium 500. Decoding of information is not easy, and high security can be ensured in terms of security.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した個人情報記録媒体の具体的な構造の一例に関して図3を参照して説明する。ここでは、カードに不揮発性メモリを有するRFIDタグ(ICタグ、IDタグ、無線タグ、無線チップともいう)を設けた構造(以下、「不揮発性メモリカード」とも記す)について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of a specific structure of the personal information recording medium described in the above embodiment is described with reference to FIGS. Here, a structure (hereinafter also referred to as a “nonvolatile memory card”) in which an RFID tag (also referred to as an IC tag, an ID tag, a wireless tag, or a wireless chip) having a nonvolatile memory is provided on a card will be described.

本実施の形態で示す不揮発性メモリカードは、アンテナと共振容量を有する共振回路702、電源回路703、クロック発生回路704、復調回路705、情報処理回路706、不揮発性メモリ等のメモリ素子が設けられる記憶回路707、変調回路709、A/D変換回路708、CPU713、RF回路716を有する。   The nonvolatile memory card described in this embodiment includes a resonance circuit 702 having an antenna and a resonance capacitor, a power supply circuit 703, a clock generation circuit 704, a demodulation circuit 705, an information processing circuit 706, and memory elements such as a nonvolatile memory. A memory circuit 707, a modulation circuit 709, an A / D conversion circuit 708, a CPU 713, and an RF circuit 716 are included.

RF回路716は、共振回路702を有し、共振回路702は電源回路703、クロック発生回路704、復調回路705、変調回路709と接続され、信号や電力のやり取りを行う。電源回路703、クロック発生回路704、復調回路705からの信号は、情報処理回路706に入力され、情報処理回路706に設けられたCPU713を動作させることができる。また変調回路709は、情報処理回路706から受け取った信号を共振回路702に出力する(信号は共振回路702に入力される)。また、情報処理回路706と記憶回路707は、双方に信号のやり取りを行う。またA/D変換回路708からの信号が情報処理回路706へ入力され、アナログ信号とデジタル信号の変換を行うことができる。   The RF circuit 716 includes a resonance circuit 702. The resonance circuit 702 is connected to a power supply circuit 703, a clock generation circuit 704, a demodulation circuit 705, and a modulation circuit 709, and exchanges signals and power. Signals from the power supply circuit 703, the clock generation circuit 704, and the demodulation circuit 705 are input to the information processing circuit 706, and the CPU 713 provided in the information processing circuit 706 can be operated. The modulation circuit 709 outputs the signal received from the information processing circuit 706 to the resonance circuit 702 (the signal is input to the resonance circuit 702). In addition, the information processing circuit 706 and the storage circuit 707 exchange signals with each other. A signal from the A / D conversion circuit 708 is input to the information processing circuit 706, and an analog signal and a digital signal can be converted.

なお、本実施の形態で示す不揮発性メモリカード701は上記構成に制限されず、輻輳制御回路等を有することもある。不揮発性メモリとしては、書き換え可能なフラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、強誘電体メモリ等不揮発性メモリを用いることができる。また、他にも、書き換えが不可能であるマスクROM(Read Only Memoriy)、電極間に有機物や無機物を設けた追記可能なライトワンスメモリ等を用いてもよい。書き換え不可能な不揮発性メモリは、固有情報の改ざんを防止することができる。   Note that the nonvolatile memory card 701 described in this embodiment is not limited to the above structure, and may include a congestion control circuit or the like. As the nonvolatile memory, a rewritable flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a nonvolatile memory such as a ferroelectric memory, or the like can be used. In addition, a mask ROM (Read Only Memory) that cannot be rewritten, a write once write-once memory in which an organic substance or an inorganic substance is provided between electrodes, and the like may be used. Non-rewritable non-volatile memory can prevent tampering of unique information.

不揮発性メモリカード701が有する記憶回路707には、氏名、住所、電話番号、生年月日等の個人情報を暗号化して記憶させる。また、他にも個人の生体的特徴(指紋、声紋、DNA情報)をデータとして記憶させることも可能である。なお、生体的特徴は二次元パターンデータとして処理され、氏名、住所等と比較して情報量が大きいため、十分に容量が確保できる記憶素子を搭載することが好ましい。   The storage circuit 707 included in the nonvolatile memory card 701 stores personal information such as name, address, telephone number, date of birth, and the like after encryption. In addition, it is also possible to store individual biometric features (fingerprints, voiceprints, DNA information) as data. In addition, since the biometric feature is processed as two-dimensional pattern data and has a large amount of information compared to a name, an address, and the like, it is preferable to mount a storage element that can secure a sufficient capacity.

RF回路716は、リーダ/ライタ715との間で電波の送受信をする機能を有し、さらに不揮発性メモリカード701の供給電力を生成することができる。   The RF circuit 716 has a function of transmitting / receiving radio waves to / from the reader / writer 715 and can generate supply power for the nonvolatile memory card 701.

CPU713はRF回路716から送られる情報を基に記憶回路707にアクセスする。さらに、CPU713は暗号機能を有しており、記憶回路707に個人情報を記録する場合に平文で記憶させるのではなく、暗号化して記憶させる。   The CPU 713 accesses the storage circuit 707 based on information sent from the RF circuit 716. Further, the CPU 713 has an encryption function, and when the personal information is recorded in the storage circuit 707, it is not stored in plain text but is encrypted and stored.

リーダ/ライタ715は、コンピュータ等の表示部を有する端末712と接続された構成となっている。リーダ/ライタ715と端末712の接続は、無線通信で行ってもいし、有線通信で行ってもよい。また、端末712も有線又は無線のネットワークを利用してサーバー714と接続されている。   The reader / writer 715 is connected to a terminal 712 having a display unit such as a computer. The reader / writer 715 and the terminal 712 may be connected by wireless communication or wired communication. The terminal 712 is also connected to the server 714 using a wired or wireless network.

次に、不揮発性メモリカード701と、リーダ/ライタ715とのやり取りについて説明する。リーダ/ライタ715は、携帯型、又は固定型のものを適用することができる。   Next, the exchange between the nonvolatile memory card 701 and the reader / writer 715 will be described. As the reader / writer 715, a portable type or a fixed type can be used.

図3に示すリーダ/ライタ715は、アンテナを有する。リーダ/ライタ715と接続された端末712は、リーダ/ライタ715を制御することができる。また、不揮発性メモリカード701は、共振回路702で、リーダ/ライタ715のアンテナより発せられる電波を受信すると、電源回路703で電源電位が生成される。また、復調回路705にて受信した電波から情報を復調する。リーダ/ライタ715への情報の送信は、変調回路709によって行われる。このようにしてリーダ/ライタ715と不揮発性メモリカード701は無線通信で情報の送受信を行うことができる。なお、端末712は、記憶装置を有していてもよい。   A reader / writer 715 illustrated in FIG. 3 includes an antenna. A terminal 712 connected to the reader / writer 715 can control the reader / writer 715. In the nonvolatile memory card 701, when the resonance circuit 702 receives a radio wave emitted from the antenna of the reader / writer 715, a power supply potential is generated by the power supply circuit 703. Further, the demodulation circuit 705 demodulates information from the received radio wave. Transmission of information to the reader / writer 715 is performed by the modulation circuit 709. In this manner, the reader / writer 715 and the nonvolatile memory card 701 can transmit and receive information by wireless communication. Note that the terminal 712 may include a storage device.

リーダ/ライタ715は通信回線711を介して端末712と接続され、当該端末712の制御のもとに不揮発性メモリカード701との情報の送受信を行うことができる。なお、リーダ/ライタ715と端末712との通信回線711として、赤外線通信等の無線通信回線を用い、これによって情報のやり取りを行ってもよい。   The reader / writer 715 is connected to the terminal 712 via the communication line 711 and can transmit / receive information to / from the nonvolatile memory card 701 under the control of the terminal 712. Note that a wireless communication line such as infrared communication may be used as the communication line 711 between the reader / writer 715 and the terminal 712 to exchange information.

共振回路702は、リーダ/ライタ715のアンテナより発せられる電波を受信し、アンテナ両端に交流信号を発生する機能を有する。発生した交流信号は、不揮発性メモリカード701の電力になるほか、リーダ/ライタ715のアンテナから送信される命令等の情報を含んでいる。電源回路703は、共振回路702に発生した交流信号をダイオードで整流し、容量を用いて平滑化することで、電源電位を生成し、各回路へ供給する機能を有する。クロック発生回路704は、共振回路702に発生した交流信号を基に、様々な周波数のクロック信号を生成する機能を有する。復調回路705は、共振回路702に発生した交流信号に含まれる情報を復調する機能を有する。   The resonance circuit 702 has a function of receiving radio waves emitted from the antenna of the reader / writer 715 and generating AC signals at both ends of the antenna. The generated AC signal becomes power of the nonvolatile memory card 701 and includes information such as a command transmitted from the reader / writer 715 antenna. The power supply circuit 703 has a function of generating a power supply potential by rectifying an AC signal generated in the resonance circuit 702 with a diode and smoothing it using a capacitor, and supplying the power supply potential to each circuit. The clock generation circuit 704 has a function of generating clock signals having various frequencies based on the AC signal generated in the resonance circuit 702. The demodulation circuit 705 has a function of demodulating information included in the AC signal generated in the resonance circuit 702.

情報処理回路706は、復調した信号から命令を抽出し、記憶回路707、およびA/D変換回路708を制御することで、命令に従った一連の動作を実行する機能を有する。また情報処理回路706は、復調した信号に誤りが無いかをチェックする機能を有してもよい。また、情報処理回路706は、記憶回路707へ書き込み命令を送り、レジスタなどに格納した情報を記憶回路707の記憶領域に格納する機能を有する。勿論、レジスタを介さずに行うこともできる。同様に情報処理回路706は、記憶回路707へ読み出し命令を送り、データを読み出すことができる。そして情報処理回路706内の符号化回路によって符号化した信号を生成し、変調回路709へ出力する。   The information processing circuit 706 has a function of executing a series of operations in accordance with the instruction by extracting the instruction from the demodulated signal and controlling the storage circuit 707 and the A / D conversion circuit 708. Further, the information processing circuit 706 may have a function of checking whether there is an error in the demodulated signal. In addition, the information processing circuit 706 has a function of sending a write command to the storage circuit 707 and storing information stored in a register or the like in a storage area of the storage circuit 707. Of course, it can be performed without using a register. Similarly, the information processing circuit 706 can send a read command to the memory circuit 707 and read data. Then, a signal encoded by the encoding circuit in the information processing circuit 706 is generated and output to the modulation circuit 709.

記憶回路707には、フラッシュメモリ、EEPROM、強誘電体メモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリを設けることができる。また、記憶回路707には、ライトワンスメモリが設けられていてもよい。ライトワンスメモリは、追記型であり、書き換え不可能な不揮発性メモリである。このような記憶回路707によって、不揮発性メモリカード701固有の情報を保持することができる。   The memory circuit 707 can be provided with a rewritable nonvolatile memory such as a flash memory, an EEPROM, or a ferroelectric memory. The memory circuit 707 may be provided with a write-once memory. The write-once memory is a write-once and non-rewritable nonvolatile memory. Such a storage circuit 707 can hold information unique to the nonvolatile memory card 701.

変調回路709は、符号化信号を基に搬送波を変調する機能を有する。   The modulation circuit 709 has a function of modulating a carrier wave based on the encoded signal.

本実施の形態では、不揮発性メモリカード701がリーダ/ライタ715のアンテナから電力供給を受ける例を示したが、本発明はこの形態に限定されない。例えば、不揮発性メモリカード701は、内部に電池等を有して電力供給を行うことができ、リーダ/ライタ715のアンテナとは無線で情報の送受信のみを行うことも可能である。また、不揮発性メモリカード701に搭載する電池として充電式の電池を設け、リーダ/ライタ715からの無線信号により充電可能な電池を設けることも可能である。   In this embodiment mode, an example in which the nonvolatile memory card 701 receives power supply from the antenna of the reader / writer 715 is described; however, the present invention is not limited to this mode. For example, the nonvolatile memory card 701 can supply power with a battery or the like inside, and can also transmit and receive information wirelessly with the antenna of the reader / writer 715. Further, a rechargeable battery can be provided as a battery to be mounted on the nonvolatile memory card 701, and a battery that can be charged by a wireless signal from the reader / writer 715 can be provided.

なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments in this specification.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の個人情報管理システムの具体的な使用形態に関して図面を参照して説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, a specific usage pattern of the personal information management system of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、上記実施の形態に示した不揮発性メモリカードに記録されたユーザーの情報に応じてサービス等を提供する場合に関して図4を参照して説明する。   First, a case where a service or the like is provided according to user information recorded in the nonvolatile memory card shown in the above embodiment will be described with reference to FIG.

不揮発性メモリカード500の記憶回路504には、暗号化されたユーザー情報(氏名、住所、性別、年齢、身長、体重等)が記録されているものとする。   It is assumed that encrypted user information (name, address, sex, age, height, weight, etc.) is recorded in the storage circuit 504 of the nonvolatile memory card 500.

ユーザーが不揮発性メモリカード500をリーダ/ライタを搭載した端末510にかざすと、端末510を介して暗号化された情報がサーバー520へ送信される。続いて、サーバー520において暗号化された情報が復号化手段522により復号化された後、比較参照手段523を用いて判断することにより当該情報の鍵となる暗証データがサーバー520の暗証データ記録部525に記録されていた場合に認証される。   When the user holds the nonvolatile memory card 500 over the terminal 510 equipped with a reader / writer, the encrypted information is transmitted to the server 520 via the terminal 510. Subsequently, after the information encrypted in the server 520 is decrypted by the decryption means 522, the personal identification data that is the key of the information is determined by using the comparison reference means 523, so that the personal identification data recording unit of the server 520 If it is recorded in 525, it is authenticated.

サーバー520において認証が完了した後、サーバー520から端末510に復号化された情報が送信され、端末510の表示部513にユーザーの個人情報を参考にしたサービス情報が表示される。サービス情報は、不揮発性メモリカードに記録された個人情報に応じて企業等がそのユーザーにあったサービス等を端末の表示部を介して提供することができる。また、過去にユーザーが利用したサービス等の情報を不揮発性メモリカード500に履歴として記録させておくことによって、よりいっそうユーザー毎に適切なサービスの提供が可能となる。   After the authentication is completed in the server 520, the decrypted information is transmitted from the server 520 to the terminal 510, and service information with reference to the personal information of the user is displayed on the display unit 513 of the terminal 510. The service information can be provided through the display unit of the terminal by the company or the like according to the personal information recorded on the nonvolatile memory card. Further, by recording information such as services used by the user in the past as a history in the nonvolatile memory card 500, it becomes possible to provide more appropriate services for each user.

特に、ゲームセンターやテーマパーク等において、何回も同様のゲーム等を行っている場合、これまで経験した情報等を不揮発性メモリカードに記録させておくことにより、ユーザー毎に最適化された様々なサービスの提供が可能となる。例えば、同じオンラインゲームに複数回参加する場合に、過去のユーザーの取得した情報を不揮発性メモリカードに記録させておくことが挙げられる。この場合、前回の情報を引き継いでオンラインゲームへの参加が可能となる。   In particular, if you have played the same game etc. many times at game centers or theme parks, various information optimized for each user can be recorded by recording the information you have experienced so far on a non-volatile memory card. Services can be provided. For example, when participating in the same online game a plurality of times, it is possible to record information acquired by past users in a nonvolatile memory card. In this case, it is possible to participate in the online game by taking over the previous information.

また、不揮発性メモリカードに、個人の氏名、住所、年齢等に加えて生体情報(指紋、声紋、静脈、網膜、DNA等の情報)を記録させることにより、医療分野において、本発明の個人情報管理システムを適用することができる。その場合について図4を参照して説明する。   In addition, by recording biometric information (information such as fingerprints, voiceprints, veins, retinas, DNA, etc.) in addition to an individual's name, address, age, etc. in a non-volatile memory card, the personal information of the present invention can be used in the medical field. Management system can be applied. This case will be described with reference to FIG.

ユーザーが不揮発性メモリカード500をリーダ/ライタを搭載した端末510にかざすと、不揮発性メモリカード500に記録された情報は暗号化された状態のまま端末510を介してサーバー520に送信される。そして、サーバー520で暗号化された個人情報が復号化された後、比較参照手段523において当該情報に対応する暗証データがサーバー520の暗証データ記録部525に記録されていた場合に認証が完了する。   When the user holds the nonvolatile memory card 500 over the terminal 510 equipped with a reader / writer, the information recorded in the nonvolatile memory card 500 is transmitted to the server 520 via the terminal 510 in an encrypted state. Then, after the personal information encrypted by the server 520 is decrypted, the authentication is completed when the password data corresponding to the information is recorded in the password data recording unit 525 of the server 520 in the comparison and reference means 523. .

認証が完了した後、サーバー520から端末510に復号化された情報が送信され、端末510の表示部513により個人の生体情報を確認することが可能となる。また、表示部513に生体情報を表示する前にパスワードを要求する構成としてもよい。パスワードを要求することによって、不正に他人の不揮発性メモリカードを取得した第三者の利用を効果的に防止することが可能となる。また、パスワードとしてここでは、不揮発性メモリカードに記録されたユーザーの生体情報(指紋、声紋、静脈)を利用することが好ましい。   After the authentication is completed, the decrypted information is transmitted from the server 520 to the terminal 510, and the personal biometric information can be confirmed on the display unit 513 of the terminal 510. In addition, a password may be requested before displaying biometric information on the display unit 513. By requesting a password, it is possible to effectively prevent the use of a third party who illegally obtained a non-volatile memory card of another person. Further, here, it is preferable to use the user's biometric information (fingerprint, voiceprint, vein) recorded on the nonvolatile memory card as the password.

また、病院等において、治療データや処方した薬の情報等を記録したい場合には、端末510に設けられた入力手段514により情報を更新し、不揮発性メモリカード500に更新された情報を暗号化して記憶させておくことができる。つまり、ユーザー自身がカルテ(電子カルテ)を所有し管理することが可能となる。   In hospitals or the like, when it is desired to record treatment data, prescription drug information, etc., the information is updated by the input means 514 provided in the terminal 510, and the updated information is encrypted in the nonvolatile memory card 500. Can be remembered. That is, the user can own and manage the medical record (electronic medical record).

近年、指紋や声紋等の生体情報により個人認証を行うことにより第三者による不正利用を防止する試みが行われている。その一方で、個人の生体的特徴は唯一個人を特定できてしまうため、情報が漏洩した場合の損害は計り知れない。従って、大量の個人の生体情報を一括して管理する場合には管理方法等の様々な問題を含んでいる。しかし、上述した管理システムを利用することにより、ネットワークを介したサーバーへの不正アクセス、企業内部での不正なデータの読み出し等によって、大量の個人情報が漏洩する危険を防止することができる。仮に、サーバー内に格納されている暗証データが流出した場合であっても、それらは単独では意味をなさない乱数に過ぎず、データを悪用される危険性も低い。また、ユーザーが不揮発性メモリカード500を紛失した場合、当該不揮発性メモリカード500に格納されたデータを不正に読み出される可能性はあるが、不揮発性メモリカード500内に暗合化されて格納された情報の復号化は容易でなく、セキュリティ面でも高い安全性を確保することができる。   In recent years, attempts have been made to prevent unauthorized use by third parties by performing personal authentication using biometric information such as fingerprints and voiceprints. On the other hand, because the individual's biometric features can only identify an individual, the damage caused by leaking information is immeasurable. Therefore, when a large amount of individual biometric information is managed in a lump, various problems such as a management method are included. However, by using the management system described above, it is possible to prevent the risk of leakage of a large amount of personal information due to unauthorized access to a server via a network, reading illegal data inside a company, and the like. Even if the secret data stored in the server leaks, they are merely random numbers that do not make sense by themselves, and the risk of misuse of the data is low. In addition, if the user loses the nonvolatile memory card 500, the data stored in the nonvolatile memory card 500 may be read illegally, but it is encrypted and stored in the nonvolatile memory card 500. Decoding of information is not easy, and high security can be ensured in terms of security.

次に、不揮発性メモリカードを用いて、金融機関とのやりとりにおける管理システムについて図5を参照して説明する。   Next, a management system in exchange with a financial institution using a nonvolatile memory card will be described with reference to FIG.

図5において、ユーザーが所有する不揮発性メモリカード500の記憶回路504には、氏名、住所、年齢、電話番号等の個人情報に加え、預金残高等の預金情報、不揮発性メモリカード500の固有ID番号等が記録されている。また、サーバー520には、暗証データ記録部525に暗証データが記録され、暗証データ記録部525とは別に預金情報記録部527に個人情報を含まない預金情報が記録されている。氏名等の個人情報や預金情報は暗号化されて保存されている。   In FIG. 5, the storage circuit 504 of the nonvolatile memory card 500 owned by the user includes personal information such as name, address, age, and telephone number, deposit information such as a deposit balance, and a unique ID of the nonvolatile memory card 500. Numbers etc. are recorded. Also, in the server 520, password data is recorded in the password data recording unit 525, and deposit information not including personal information is recorded in the deposit information recording unit 527 separately from the password data recording unit 525. Personal information such as name and deposit information are encrypted and stored.

ユーザーが不揮発性メモリカード500をリーダ/ライタを搭載した端末510にかざすと、端末510は不揮発性メモリカード500に記録された固有のID番号を認識し、サーバー520へ当該ID番号を送信する。続いて、サーバー520において、暗証データ記録部525に記録された暗証コードと受信したID番号が比較され、該当するID番号がサーバー520の暗証データ記録部525に格納されていた場合に、不揮発性メモリカード500の記憶回路504に暗号化されて記憶されていた氏名等の個人情報や預金情報等が復号化手段522により復号化される。そして、復号化された預金情報と、サーバー520の預金情報記録部527に格納された預金情報とが一致するか比較参照手段526により判定される。不揮発性メモリカード500から読み出された預金情報に対応する預金情報が預金情報記録部527に存在したときに、はじめて認証が完了する。   When the user holds the nonvolatile memory card 500 over a terminal 510 equipped with a reader / writer, the terminal 510 recognizes a unique ID number recorded in the nonvolatile memory card 500 and transmits the ID number to the server 520. Subsequently, in the server 520, the password code recorded in the password data recording unit 525 is compared with the received ID number, and if the corresponding ID number is stored in the password data recording unit 525 of the server 520, non-volatile Personal information such as name, deposit information and the like encrypted and stored in the storage circuit 504 of the memory card 500 are decrypted by the decryption means 522. Then, the comparison reference unit 526 determines whether the decrypted deposit information matches the deposit information stored in the deposit information recording unit 527 of the server 520. The authentication is completed only when the deposit information corresponding to the deposit information read from the nonvolatile memory card 500 exists in the deposit information recording unit 527.

認証が完了した後、サーバー520から端末510に復号化された情報が送信され、端末510の表示部513に預金情報等が表示される。ユーザーは、表示部513に表示された情報を参照して、入力手段514を用いて入金や引き出し等の処理を行うことができる。続いて、入金や引き出し等の処理により情報が更新された場合、更新された情報が端末510から不揮発性メモリカード500に送信され、暗号化手段502によって暗号化された後に情報処理手段503を介して記憶回路504に記録される。一方、記憶回路504に記録された情報は、端末510を介してサーバー520に送信され、サーバー520の預金情報記録部527に記録された預金情報も更新される。なお、端末510で更新された情報を不揮発性メモリカード500に送信すると同時に、サーバー520にも送信してサーバー520の預金情報記録部527に記録された預金情報の更新を行ってもよい。   After the authentication is completed, the decrypted information is transmitted from the server 520 to the terminal 510, and the deposit information and the like are displayed on the display unit 513 of the terminal 510. The user can perform processing such as deposit and withdrawal using the input means 514 with reference to the information displayed on the display unit 513. Subsequently, when information is updated by processing such as depositing or withdrawing, the updated information is transmitted from the terminal 510 to the nonvolatile memory card 500, encrypted by the encryption unit 502, and then passed through the information processing unit 503. Is recorded in the memory circuit 504. On the other hand, the information recorded in the storage circuit 504 is transmitted to the server 520 via the terminal 510, and the deposit information recorded in the deposit information recording unit 527 of the server 520 is also updated. Note that the information updated in the terminal 510 may be transmitted to the nonvolatile memory card 500 and simultaneously transmitted to the server 520 to update the deposit information recorded in the deposit information recording unit 527 of the server 520.

図5に示した個人情報管理システムは、企業側も預金情報等の情報を保管したい場合に有効となる。預金情報等を個人の不揮発性メモリカードにのみ記憶させる場合、不正に書き換えが行われた際に企業側も把握できずに損害を受ける可能性があるためである。ただし、サーバー520の預金情報記録部527に記録される預金情報は、個人情報を含まない情報とする。その結果、預金情報が漏洩した場合であっても個人が特定されることはなく、データを悪用される危険性も低い。   The personal information management system shown in FIG. 5 is effective when the company wants to store information such as deposit information. This is because if the deposit information or the like is stored only in the personal non-volatile memory card, there is a possibility that the company side may be damaged if it is illegally rewritten. However, the deposit information recorded in the deposit information recording unit 527 of the server 520 is information that does not include personal information. As a result, even if the deposit information is leaked, an individual is not specified and the risk of misuse of data is low.

また、サーバーに格納されている暗証コードと預金情報とは互いにリンクしない状態としておく。つまり、ユーザーの使用により暗号化された情報が復号化された場合にはじめて、復号化された情報に基づいて預金情報記録部527に記録された預金情報と比較が行われるようにすることが好ましい。この場合、仮にサーバーへの不正アクセスによって、ID番号と預金情報が漏洩した場合であっても、個人の特定できる恐れが減少する。   The personal identification code stored in the server and the deposit information are not linked to each other. In other words, it is preferable that a comparison is made with the deposit information recorded in the deposit information recording unit 527 based on the decrypted information only when the information encrypted by the user's use is decrypted. . In this case, even if the ID number and the deposit information are leaked due to unauthorized access to the server, the possibility that an individual can be specified is reduced.

なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments in this specification.

(実施の形態4)
本実施の形態では、不揮発性メモリカードが有する記憶回路に含まれる不揮発性メモリ素子の構造、及びその動作方法について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a structure of a nonvolatile memory element included in a memory circuit included in a nonvolatile memory card and an operation method thereof will be described.

図16は本発明に係る不揮発性メモリカードが有する記憶回路の主要な構成を説明するための断面図である。図16は、特に記憶回路に含まれる不揮発性メモリ素子の要部を示している。この不揮発性メモリ素子は、絶縁表面を有する基板10を用いて作製されている。絶縁表面を有する基板10としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、表面に絶縁膜が形成された金属基板などを用いることができる。   FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the main configuration of the memory circuit included in the nonvolatile memory card according to the present invention. FIG. 16 particularly shows a main part of a nonvolatile memory element included in the memory circuit. This nonvolatile memory element is manufactured using a substrate 10 having an insulating surface. As the substrate 10 having an insulating surface, a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, a metal substrate having an insulating film formed on the surface, or the like can be used.

この絶縁表面を有する基板10上に半導体層14が形成されている。基板10と半導体層14の間には、下地絶縁膜12を設けても良い。この下地絶縁膜12は、基板10から半導体層14へアルカリ金属などの不純物が拡散して汚染することを防ぐものであり、ブロッキング層として適宜設ければ良い。   A semiconductor layer 14 is formed over the substrate 10 having the insulating surface. A base insulating film 12 may be provided between the substrate 10 and the semiconductor layer 14. The base insulating film 12 prevents impurities such as alkali metals from diffusing from the substrate 10 to the semiconductor layer 14 and is contaminated, and may be appropriately provided as a blocking layer.

下地絶縁膜12としては、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、下地絶縁膜12を2構造とする場合、第1層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。   As the base insulating film 12, an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like, using a CVD method, a sputtering method, or the like. It forms using. For example, when the base insulating film 12 has two structures, a silicon nitride oxide film may be formed as the first insulating film and a silicon oxynitride film may be formed as the second insulating film. Alternatively, a silicon nitride film may be formed as the first insulating film, and a silicon oxide film may be formed as the second insulating film.

半導体層14は、単結晶半導体又は多結晶半導体で形成されたものを用いることが好ましい。例えば、基板10上にスパッタリング法、プラズマCVD法若しくは減圧CVD法によって基板10の全面に形成された半導体層を結晶化させた後、選択的にエッチングして半導体層14を形成することができる。すなわち、素子分離の目的から、絶縁表面に島状の半導体層を形成し、該半導体層に一又は複数の不揮発性メモリ素子を形成することが好ましい。半導体材料としては、シリコンが好ましく、その他にシリコンゲルマニウム半導体を用いることもできる。半導体層の結晶化法としては、レーザー結晶化法、瞬間熱アニール(RTA)又はファーネスアニール炉を用いた熱処理による結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる結晶化法又はこれら方法を組み合わせて行う方法を採用することができる。また、このような薄膜プロセスに換えて、絶縁表面に単結晶半導体層を形成した所謂SOI(Silicon on Insulator)基板を用いても良い。   The semiconductor layer 14 is preferably formed using a single crystal semiconductor or a polycrystalline semiconductor. For example, after the semiconductor layer formed on the entire surface of the substrate 10 is crystallized on the substrate 10 by a sputtering method, a plasma CVD method, or a low pressure CVD method, the semiconductor layer 14 can be formed by selective etching. That is, for the purpose of element isolation, it is preferable to form an island-shaped semiconductor layer on the insulating surface and to form one or more nonvolatile memory elements on the semiconductor layer. As the semiconductor material, silicon is preferable, and a silicon germanium semiconductor can also be used. As a method for crystallizing a semiconductor layer, laser crystallization, rapid thermal annealing (RTA), crystallization by heat treatment using a furnace annealing furnace, crystallization using a metal element that promotes crystallization, or a combination of these methods Can be used. Further, instead of such a thin film process, a so-called SOI (Silicon on Insulator) substrate in which a single crystal semiconductor layer is formed on an insulating surface may be used.

このように、絶縁表面に形成された半導体層を島状に分離形成することで、同一基板上にメモリ素子アレイと周辺回路を形成した場合にも、有効に素子分離をすることができる。すなわち、10V〜20V程度の電圧で書き込みや消去を行う必要のあるメモリ素子アレイと、3V〜7V程度の電圧で動作してデータの入出力や命令の制御を主として行う周辺回路を同一基板上に形成した場合でも、各素子に印加する電圧の違いによる相互の干渉を防ぐことができる。   Thus, by separating and forming the semiconductor layer formed on the insulating surface in an island shape, even when the memory element array and the peripheral circuit are formed on the same substrate, the element can be effectively separated. That is, a memory element array that needs to be written and erased at a voltage of about 10V to 20V and a peripheral circuit that operates at a voltage of about 3V to 7V and mainly performs data input / output and command control on the same substrate. Even when formed, mutual interference due to a difference in voltage applied to each element can be prevented.

半導体層14にはp型不純物が注入されていても良い。p型不純物として、例えばホウ素が用いられ、5×1015atoms/cm〜1×1016atoms/cm程度の濃度で添加されていても良い。これは、トランジスタのしきい値電圧を制御するためのものであり、チャネル形成領域に添加されることで有効に作用する。チャネル形成領域は、後述するゲート26と略一致する領域に形成されるものであり、半導体層14の一対の不純物領域18の間に位置するものである。 A p-type impurity may be implanted into the semiconductor layer 14. For example, boron is used as the p-type impurity, and may be added at a concentration of about 5 × 10 15 atoms / cm 3 to 1 × 10 16 atoms / cm 3 . This is for controlling the threshold voltage of the transistor, and acts effectively when added to the channel formation region. The channel formation region is formed in a region substantially coinciding with the gate 26 described later, and is located between the pair of impurity regions 18 of the semiconductor layer 14.

一対の不純物領域18は不揮発性メモリ素子においてソース領域及びドレイン領域として機能する領域である。一対の不純物領域18はn型不純物であるリン若しくはヒ素をピーク濃度で約1021atoms/cmで添加することで形成される。 The pair of impurity regions 18 are regions functioning as a source region and a drain region in the nonvolatile memory element. The pair of impurity regions 18 is formed by adding phosphorus or arsenic which is an n-type impurity at a peak concentration of about 10 21 atoms / cm 3 .

半導体層14上には第1の絶縁膜16、浮遊ゲート電極20、第2の絶縁膜22、制御ゲート電極24が形成されるが、本明細書では、浮遊ゲート電極20から制御ゲート電極24までの積層構造をゲート26と呼ぶことがある。   A first insulating film 16, a floating gate electrode 20, a second insulating film 22, and a control gate electrode 24 are formed on the semiconductor layer 14. In this specification, from the floating gate electrode 20 to the control gate electrode 24. This stacked structure may be referred to as a gate 26.

第1の絶縁膜16は酸化シリコン若しくは酸化シリコンと酸窒化シリコンの積層構造で形成する。第1の絶縁膜16は、プラズマCVD法や減圧CVD法により絶縁膜を堆積することで形成しても良いが、好ましくはプラズマ処理による固相酸化若しくは固相窒化で形成すると良い。半導体層(代表的にはシリコン層)を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより形成した絶縁膜は、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れているためである。第1の絶縁膜16は、浮遊ゲート電極20に電荷を注入するためのトンネル絶縁膜として用いるので、このように丈夫であるものが好ましい。この第1の絶縁膜16は1nm〜20nm、好ましくは3nm〜6nmの厚さに形成することが好ましい。例えば、ゲート長を600nmとする場合、第1の絶縁膜16は3nm〜6nmの厚さに形成することができる。   The first insulating film 16 is formed of silicon oxide or a stacked structure of silicon oxide and silicon oxynitride. The first insulating film 16 may be formed by depositing an insulating film by a plasma CVD method or a low pressure CVD method, but is preferably formed by solid phase oxidation or solid phase nitridation by plasma treatment. This is because an insulating film formed by oxidizing or nitriding a semiconductor layer (typically a silicon layer) by plasma treatment is dense, has high withstand voltage, and is excellent in reliability. Since the first insulating film 16 is used as a tunnel insulating film for injecting charges into the floating gate electrode 20, it is preferable that the first insulating film 16 be strong as described above. The first insulating film 16 is preferably formed to a thickness of 1 nm to 20 nm, preferably 3 nm to 6 nm. For example, when the gate length is 600 nm, the first insulating film 16 can be formed to a thickness of 3 nm to 6 nm.

プラズマ処理による固相酸化処理若しくは固相窒化処理として、マイクロ波(代表的には2.45GHz)で励起され、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下、且つ電子温度が0.5eV以上1.5eV以下のプラズマを利用することが好ましい。固相酸化処理若しくは固相窒化処理において、500℃以下の温度において、緻密な絶縁膜を形成すると共に実用的な反応速度を得るためである。 As solid-phase oxidation treatment or solid-phase nitridation treatment by plasma treatment, the electron density is 1 × 10 11 cm −3 or more and 1 × 10 13 cm −3 or less when excited by microwaves (typically 2.45 GHz), and It is preferable to use plasma having an electron temperature of 0.5 eV to 1.5 eV. This is because in the solid phase oxidation treatment or solid phase nitridation treatment, a dense insulating film is formed at a temperature of 500 ° C. or lower and a practical reaction rate is obtained.

このプラズマ処理により半導体層14の表面を酸化する場合には、酸素雰囲気下(例えば、酸素(O)又は一酸化二窒素(NO)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、若しくは酸素又は一酸化二窒素と水素(H)と希ガス雰囲気下)で行う。また、プラズマ処理により窒化をする場合には、窒素雰囲気下(例えば、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、窒素と水素と希ガス雰囲気下、若しくはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合したガスを用いてもよい。 When the surface of the semiconductor layer 14 is oxidized by this plasma treatment, oxygen (O 2 ) or dinitrogen monoxide (N 2 O) and a rare gas (He, Ne, Ar, Kr, Xe) are used in an oxygen atmosphere. Or in an atmosphere of oxygen or dinitrogen monoxide and hydrogen (H 2 ) and a rare gas). In the case of performing nitridation by plasma treatment, nitrogen and hydrogen are used in a nitrogen atmosphere (for example, nitrogen (N 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) atmosphere). Plasma treatment is performed in a rare gas atmosphere or in a rare gas atmosphere with NH 3 . As the rare gas, for example, Ar can be used. A gas in which Ar and Kr are mixed may be used.

図15にプラズマ処理を行うための装置の構成例を示す。このプラズマ処理装置は、基板10を配置するための支持台88と、ガスを導入するためのガス供給部84、ガスを排気するために真空ポンプに接続する排気口86、アンテナ80、誘電体板82、プラズマ発生用のマイクロ波を供給するマイクロ波供給部92を有している。また、支持台88に温度制御部90を設けることによって、基板10の温度を制御することも可能である。   FIG. 15 shows a configuration example of an apparatus for performing plasma processing. This plasma processing apparatus includes a support base 88 for arranging the substrate 10, a gas supply unit 84 for introducing gas, an exhaust port 86 connected to a vacuum pump for exhausting gas, an antenna 80, and a dielectric plate. 82, a microwave supply unit 92 for supplying microwaves for plasma generation. In addition, the temperature of the substrate 10 can be controlled by providing the temperature control unit 90 on the support base 88.

以下に、プラズマ処理について説明する。なお、プラズマ処理とは、半導体層、絶縁膜、導電膜に対する酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、水素化処理、表面改質処理を含んでいる。これらの処理は、その目的に応じて、ガス供給部84から供給するガスを選択すれば良い。   Hereinafter, the plasma treatment will be described. Note that plasma treatment includes oxidation treatment, nitridation treatment, oxynitridation treatment, hydrogenation treatment, and surface modification treatment for a semiconductor layer, an insulating film, and a conductive film. For these processes, a gas supplied from the gas supply unit 84 may be selected according to the purpose.

酸化処理若しくは窒化処理を行うには以下のようにすれば良い。まず、処理室内を真空にし、ガス供給部84から酸素又は窒素を含むプラズマ処理用ガスを導入する。基板10は室温若しくは温度制御部90により100℃〜550℃に加熱する。なお、基板10と誘電体板82との間隔は、20mm〜80mm(好ましくは20mmから60mm)程度である。次に、マイクロ波供給部92からアンテナ80にマイクロ波を供給する。そしてマイクロ波をアンテナ80から誘電体板82を通して処理室内に導入することによって、プラズマ94を生成する。マイクロ波の導入によりプラズマの励起を行うと、低電子温度(3eV以下、好ましくは1.5eV以下)で高電子密度(1×1011cm−3以上)のプラズマを生成することができる。この高密度プラズマで生成された酸素ラジカル(OHラジカルを含む場合もある)及び/又は窒素ラジカル(NHラジカルを含む場合もある)によって、半導体層の表面を酸化又は窒化することができる。プラズマ処理用ガスにアルゴンなどの希ガスを混合させると、希ガスの励起種により酸素ラジカルや窒素ラジカルを効率良く生成することができる。この方法は、プラズマで励起した活性なラジカルを有効に使うことにより、500℃以下の低温で固相反応による酸化、窒化若しくは酸化窒化を行うことができる。 The oxidation treatment or nitridation treatment may be performed as follows. First, the processing chamber is evacuated and a plasma processing gas containing oxygen or nitrogen is introduced from the gas supply portion 84. The substrate 10 is heated to 100 ° C. to 550 ° C. by the room temperature or the temperature control unit 90. The interval between the substrate 10 and the dielectric plate 82 is about 20 mm to 80 mm (preferably 20 mm to 60 mm). Next, the microwave is supplied from the microwave supply unit 92 to the antenna 80. Then, plasma 94 is generated by introducing the microwave from the antenna 80 through the dielectric plate 82 into the processing chamber. When plasma excitation is performed by introduction of microwaves, plasma with a low electron temperature (3 eV or less, preferably 1.5 eV or less) and a high electron density (1 × 10 11 cm −3 or more) can be generated. The surface of the semiconductor layer can be oxidized or nitrided by oxygen radicals (which may include OH radicals) and / or nitrogen radicals (which may include NH radicals) generated by this high-density plasma. When a rare gas such as argon is mixed with the plasma processing gas, oxygen radicals or nitrogen radicals can be efficiently generated by the excited species of the rare gas. This method can perform oxidation, nitridation, or oxynitridation by solid-phase reaction at a low temperature of 500 ° C. or lower by effectively using active radicals excited by plasma.

図16において、プラズマ処理により形成される好適な第1の絶縁膜16の一例は、酸化雰囲気下のプラズマ処理により半導体層14を3nm〜6nmの厚さで酸化シリコン層16aを形成し、その後窒素雰囲気下でその酸化シリコン層の表面を窒化して酸素と窒素を含むシリコン層(酸窒化シリコン層16b)を形成した積層構造である。半導体層14の代表例としてのシリコン層の表面をプラズマ処理で酸化することで、界面に歪みのない緻密な酸化膜を形成することができる。また、当該酸化膜をプラズマ処理で窒化することで、表層部の酸素を窒素に置換して窒化処理層を形成すると、さらに緻密化することができる。それにより絶縁耐圧が高い絶縁膜を形成することができる。   In FIG. 16, an example of a suitable first insulating film 16 formed by plasma treatment is that the semiconductor layer 14 is formed with a thickness of 3 nm to 6 nm by plasma treatment under an oxidizing atmosphere, and then nitrogen is added. This is a stacked structure in which the silicon oxide layer surface is nitrided in an atmosphere to form a silicon layer containing oxygen and nitrogen (silicon oxynitride layer 16b). By oxidizing the surface of a silicon layer as a typical example of the semiconductor layer 14 by plasma treatment, a dense oxide film without distortion at the interface can be formed. Further, the oxide film can be further densified by nitriding the oxide film by plasma treatment to form a nitridation treatment layer by replacing oxygen in the surface layer portion with nitrogen. Thereby, an insulating film having a high withstand voltage can be formed.

いずれにしても、上記のようなプラズマ処理による固相酸化処理若しくは固相窒化処理を用いることで、耐熱温度が700℃以下のガラス基板を用いても、950℃〜1050℃で形成される熱酸化膜と同等な絶縁膜を得ることができる。すなわち、不揮発性メモリ素子のトンネル絶縁膜として信頼性の高いトンネル絶縁膜を形成することができる。   In any case, the heat formed at 950 ° C. to 1050 ° C. even when a glass substrate having a heat resistant temperature of 700 ° C. or less is used by using the solid phase oxidation treatment or solid phase nitridation treatment by the plasma treatment as described above. An insulating film equivalent to the oxide film can be obtained. That is, a highly reliable tunnel insulating film can be formed as the tunnel insulating film of the nonvolatile memory element.

浮遊ゲート電極20は第1の絶縁膜16上に形成される。浮遊ゲート電極20はシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)等の半導体材料で形成することが好ましい。また、浮遊ゲート電極20として、電荷を蓄積できる窒化シリコン(SiNx)、窒化酸化シリコン(SiNxOy(x>y))、窒化ゲルマニウム(GeNx)等の絶縁膜を用いてもよい。   The floating gate electrode 20 is formed on the first insulating film 16. The floating gate electrode 20 is preferably formed of a semiconductor material such as silicon (Si) or germanium (Ge). In addition, as the floating gate electrode 20, an insulating film such as silicon nitride (SiNx), silicon nitride oxide (SiNxOy (x> y)), germanium nitride (GeNx), or the like that can accumulate charges may be used.

また、浮遊ゲート電極20を形成する半導体材料のバンドギャップが、半導体層14のバンドギャップより小さいことが好ましい。例えば、浮遊ゲートを形成する半導体材料のバンドギャップと、半導体層のバンドギャップは、0.1eV以上の差があって、前者の方が小さいことが好ましい。半導体層14の伝導帯の底のエネルギーレベルより、浮遊ゲート電極20の伝導帯の底のエネルギーレベルを低くすることにより、電荷(電子)の注入性を向上させ、電荷保持特性を向上させるためである。   Further, the band gap of the semiconductor material forming the floating gate electrode 20 is preferably smaller than the band gap of the semiconductor layer 14. For example, the band gap of the semiconductor material forming the floating gate and the band gap of the semiconductor layer have a difference of 0.1 eV or more, and the former is preferably smaller. In order to improve the charge (electron) injection property and the charge retention characteristics by lowering the energy level of the bottom of the conduction band of the floating gate electrode 20 from the energy level of the bottom of the conduction band of the semiconductor layer 14. is there.

浮遊ゲート電極20を形成する半導体材料は、第1の絶縁膜16により形成される半導体層14の電子に対する障壁エネルギーに対し、第1の絶縁膜16により形成される浮遊ゲート電極20の電子に対する障壁エネルギーが高くなるものであることが好ましい。半導体層14から浮遊ゲートへの電荷(電子)を注入しやすくし、浮遊ゲート電極20から電荷が消失することを防ぐためである。   The semiconductor material forming the floating gate electrode 20 is a barrier against electrons of the floating gate electrode 20 formed by the first insulating film 16 against barrier energy against electrons of the semiconductor layer 14 formed by the first insulating film 16. It is preferable that energy becomes high. This is for facilitating injection of charges (electrons) from the semiconductor layer 14 to the floating gate and preventing the charges from disappearing from the floating gate electrode 20.

このような条件を満たすものとして、代表的にはゲルマニウム若しくはゲルマニウム化合物で浮遊ゲート電極20を形成することができる。ゲルマニウム化合物の代表例としては、シリコンゲルマニウムであり、この場合シリコンに対してゲルマニウムが10原子%以上含まれていることが好ましい。ゲルマニウムの濃度が10原子%未満であると、構成元素としての効果が薄れ、バンドギャップが有効に小さくならないためである。   Typically, the floating gate electrode 20 can be formed of germanium or a germanium compound as satisfying such conditions. A typical example of the germanium compound is silicon germanium. In this case, it is preferable that germanium is contained at 10 atomic% or more with respect to silicon. This is because if the concentration of germanium is less than 10 atomic%, the effect as a constituent element is reduced, and the band gap is not effectively reduced.

浮遊ゲートは電荷を蓄積する目的で、本発明に係る不揮発性メモリカードに適用されるが、同様の機能を備えるものであれば他の半導体材料を適用することもできる。例えば、ゲルマニウムを含む三元系の半導体であっても良い。また、当該半導体材料が水素化されていても良い。また、不揮発性メモリ素子の電荷蓄積層としての機能を持つものとして、当該ゲルマニウム若しくはゲルマニウム化合物の酸化物若しくは窒化物、又は当該ゲルマニウム若しくはゲルマニウム化合物を含む酸化物若しくは窒化物の層で置き換えることもできる。   The floating gate is applied to the nonvolatile memory card according to the present invention for the purpose of accumulating electric charges, but other semiconductor materials can be applied as long as they have similar functions. For example, a ternary semiconductor containing germanium may be used. Further, the semiconductor material may be hydrogenated. Further, as a function of a charge storage layer of a nonvolatile memory element, an oxide or nitride of the germanium or germanium compound, or an oxide or nitride layer containing the germanium or germanium compound can be used. .

第2の絶縁膜22は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化シリコン(SiNx)又は窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)、酸化アルミニウム(AlxOy)などの一層若しくは複数層を、減圧CVD法やプラズマCVD法などで形成する。第2の絶縁膜22の厚さは1nm〜20nm、好ましくは5〜10nmで形成する。例えば、窒化シリコン層22aを3nmの厚さに堆積し、酸化シリコン層22bの厚さを5nmの厚さに堆積したものを用いることができる。また、浮遊ゲート電極20にプラズマ処理を行い、浮遊ゲート電極20の表面を窒化処理した窒化膜(例えば、浮遊ゲート電極20としてゲルマニウムを用いた場合には窒化ゲルマニウム)を形成してもよい。いずれにしても、第1の絶縁膜16と第2の絶縁膜22が、浮遊ゲート電極20と接する側の一方又は双方を窒化膜若しくは窒化処理された層とすることで、浮遊ゲート電極20の酸化を防ぐことができる。   The second insulating film 22 is formed of a single layer of silicon oxide, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride (SiNx), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), aluminum oxide (AlxOy), or the like. A plurality of layers are formed by a low pressure CVD method, a plasma CVD method, or the like. The thickness of the second insulating film 22 is 1 nm to 20 nm, preferably 5 to 10 nm. For example, a silicon nitride layer 22a having a thickness of 3 nm and a silicon oxide layer 22b having a thickness of 5 nm can be used. Alternatively, plasma treatment may be performed on the floating gate electrode 20 to form a nitride film (for example, germanium nitride when germanium is used as the floating gate electrode 20) by nitriding the surface of the floating gate electrode 20. In any case, the first insulating film 16 and the second insulating film 22 are either a nitride film or a nitrided layer on one or both sides in contact with the floating gate electrode 20, so that the floating gate electrode 20 Oxidation can be prevented.

制御ゲート電極24はタンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された金属、又はこれらの金属を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することが好ましい。また、リン等の不純物元素を添加した多結晶シリコンを用いることができる。また、一層又は複数層の金属窒化物層24aと上記の金属層24bの積層構造で制御ゲート電極24を形成しても良い。金属窒化物としては、窒化タングステン、窒化モリブデン、窒化チタンを用いることができる。金属窒化物層24aを設けることにより、金属層24bの密着性を向上させることができ、剥離を防止することができる。また、窒化タンタルなどの金属窒化物は仕事関数が高いので、第2の絶縁膜22との相乗効果により、第1の絶縁膜16の厚さを厚くすることができる。   The control gate electrode 24 is a metal selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), niobium (Nb), or the like, or contains these metals as a main component. It is preferable to form with an alloy material or a compound material. Alternatively, polycrystalline silicon to which an impurity element such as phosphorus is added can be used. Further, the control gate electrode 24 may be formed by a laminated structure of one or more metal nitride layers 24a and the metal layer 24b. As the metal nitride, tungsten nitride, molybdenum nitride, or titanium nitride can be used. By providing the metal nitride layer 24a, the adhesion of the metal layer 24b can be improved and peeling can be prevented. Further, since the metal nitride such as tantalum nitride has a high work function, the thickness of the first insulating film 16 can be increased by a synergistic effect with the second insulating film 22.

ところで、浮遊ゲート電極20に電子を注入するには、熱電子を利用する方法と、F−N型トンネル電流を利用する方法がある。熱電子を利用する場合には、正の電圧を制御ゲート電極24に印加して、ドレインに高電圧を印加して熱電子を発生させる。それにより、熱電子を浮遊ゲート電極20に注入することができる。F−N型トンネル電流を利用する場合には、正の電圧を制御ゲート電極24に印加して半導体層14からF−N型トンネル電流により浮遊ゲート電極20に注入する。   By the way, in order to inject electrons into the floating gate electrode 20, there are a method using thermal electrons and a method using FN tunnel current. When thermoelectrons are used, a positive voltage is applied to the control gate electrode 24, and a high voltage is applied to the drain to generate thermoelectrons. Thereby, thermoelectrons can be injected into the floating gate electrode 20. When an FN type tunnel current is used, a positive voltage is applied to the control gate electrode 24 and injected from the semiconductor layer 14 into the floating gate electrode 20 by the FN type tunnel current.

図6(A)はF−N型トンネル電流により浮遊ゲート電極20に注入するときの印加電圧を示している。制御ゲート電極24に正の高電圧(10V〜20V)を印加すると共に、ソース領域18aとドレイン領域18bは0Vとしておく。高電界により半導体層14の電子は第1の絶縁膜16に注入され、F−N型トンネル電流が流れる。   FIG. 6A shows an applied voltage when injecting into the floating gate electrode 20 by the FN type tunnel current. A positive high voltage (10V to 20V) is applied to the control gate electrode 24, and the source region 18a and the drain region 18b are set to 0V. Electrons in the semiconductor layer 14 are injected into the first insulating film 16 by the high electric field, and an FN tunnel current flows.

このデータ”0”の検出は、浮遊ゲート電極20に電荷が保持されていない状態で不揮発性メモリ素子がオンとなるゲート電圧を印加したとき、トランジスタがオンしないことをセンス回路によって検出することで可能である。又は、図6(B)に示すようにソース領域18aとドレイン領域18b間にバイアスを印加して、制御ゲート電極24を0Vとしたときに不揮発性メモリ素子が導通するか否かで判断することができる。   This data “0” is detected by detecting that the transistor does not turn on when a gate voltage that turns on the nonvolatile memory element is applied in a state where no electric charge is held in the floating gate electrode 20. Is possible. Alternatively, as shown in FIG. 6B, it is determined whether or not the nonvolatile memory element is conductive when a bias is applied between the source region 18a and the drain region 18b and the control gate electrode 24 is set to 0V. Can do.

図7(A)は浮遊ゲート電極20から電荷を放出させ、不揮発性メモリ素子からデータを消去する状態を示している。この場合、制御ゲート電極24に負のバイアスを印加して、半導体層14と浮遊ゲート電極20の間にF−N型トンネル電流を流すことにより行う。或いは、図7(B)に示すように、制御ゲート電極24に負のバイアスを印加し、ソース領域18aに正の高電圧を印加することにより、F−N型トンネル電流を発生させ、ソース領域18a側に電子を引き抜いても良い。   FIG. 7A shows a state in which charges are released from the floating gate electrode 20 and data is erased from the nonvolatile memory element. In this case, a negative bias is applied to the control gate electrode 24 and an FN tunnel current is caused to flow between the semiconductor layer 14 and the floating gate electrode 20. Alternatively, as shown in FIG. 7B, a negative bias is applied to the control gate electrode 24, and a positive high voltage is applied to the source region 18a, thereby generating an FN type tunnel current. Electrons may be extracted to the 18a side.

このような不揮発性メモリ素子を用いて、様々な態様の記憶回路を得ることができる。図8に不揮発性メモリセルアレイの等価回路の一例を示す。1ビットの情報を記憶するメモリセルMS01は、選択トランジスタS01と不揮発性メモリ素子M01で構成されている。選択トランジスタS01は、ビット線BL0と不揮発性メモリ素子M01の間に直列に挿入され、ゲートがワード線WL1に接続されている。不揮発性メモリ素子M01のゲートはワード線WL11に接続されている。不揮発性メモリ素子M01にデータの書き込むときは、ワード線WL1とビット線BL0をHレベル、BL1をLレベルとして、ワード線WL11に高電圧を印加すると、前述のように浮遊ゲートに電荷が蓄積される。データを消去する場合には、ワード線WL1とビット線BL0をHレベルとし、ワード線WL11に負の高電圧を印加すれば良い。   Various types of memory circuits can be obtained using such a nonvolatile memory element. FIG. 8 shows an example of an equivalent circuit of a nonvolatile memory cell array. The memory cell MS01 that stores 1-bit information includes a selection transistor S01 and a nonvolatile memory element M01. The selection transistor S01 is inserted in series between the bit line BL0 and the nonvolatile memory element M01, and the gate is connected to the word line WL1. The gate of the nonvolatile memory element M01 is connected to the word line WL11. When data is written to the nonvolatile memory element M01, when the word line WL1 and the bit line BL0 are set to the H level and the BL1 is set to the L level and a high voltage is applied to the word line WL11, charges are accumulated in the floating gate as described above. The When erasing data, the word line WL1 and the bit line BL0 are set to H level, and a negative high voltage is applied to the word line WL11.

このメモリセルMS01において、選択トランジスタS01と不揮発性メモリ素子M01をそれぞれ、絶縁表面に島状に分離して形成された半導体層30、32で形成することにより、素子分離領域を特段設けなくても、他の選択トランジスタ若しくは不揮発性メモリ素子との干渉を防ぐことができる。また、メモリセルMS01内の選択トランジスタS01と不揮発性メモリ素子M01は共にnチャネル型なので、この両者を一つの島状に分離した半導体層で形成することにより、この二つの素子を接続する配線を省略することができる。   In this memory cell MS01, the select transistor S01 and the non-volatile memory element M01 are formed by the semiconductor layers 30 and 32 formed in an island shape on the insulating surface, respectively, so that no element isolation region is provided. Interference with other selection transistors or nonvolatile memory elements can be prevented. Further, since both the select transistor S01 and the nonvolatile memory element M01 in the memory cell MS01 are n-channel type, by forming both of them in a semiconductor layer separated into one island shape, a wiring for connecting the two elements is formed. Can be omitted.

図9は、ビット線に不揮発性メモリ素子を直接接続したNOR型の等価回路を示している。このメモリセルアレイは、ワード線WLとビット線BLが互いに交差して配設し、各交差部に不揮発性メモリ素子を配置している。NOR型は、個々の不揮発性メモリ素子のドレインをビット線BLに接続する。ソース線SLには不揮発性メモリ素子のソースが共通接続される。   FIG. 9 shows a NOR-type equivalent circuit in which a nonvolatile memory element is directly connected to a bit line. In this memory cell array, word lines WL and bit lines BL are arranged so as to intersect with each other, and nonvolatile memory elements are arranged at each intersection. In the NOR type, the drain of each nonvolatile memory element is connected to the bit line BL. The sources of the nonvolatile memory elements are commonly connected to the source line SL.

この場合もこのメモリセルMS01において、不揮発性メモリ素子M01を絶縁表面に島状に分離して形成された半導体層32で形成することにより、素子分離領域を特段設けなくても、他の不揮発性メモリ素子との干渉を防ぐことができる。また、複数の不揮発性メモリ素子(例えば、図9に示すM01〜M23)を一つのブロックとして扱い、これらの不揮発性メモリ素子を一つの島状に分離した半導体層で形成することにより、ブロック単位で消去動作を行うことができる。   Also in this case, in the memory cell MS01, the non-volatile memory element M01 is formed of the semiconductor layer 32 formed on the insulating surface so as to be separated into islands, so that other non-volatile elements can be provided without providing an element isolation region. Interference with the memory element can be prevented. Further, a plurality of nonvolatile memory elements (for example, M01 to M23 shown in FIG. 9) are handled as one block, and these nonvolatile memory elements are formed by a semiconductor layer separated into one island shape, thereby making a block unit. The erase operation can be performed with.

NOR型の動作は、例えば、次の通りである。データ書き込みは、ソース線SLを0Vとし、データを書込むために選択されたワード線WLに高電圧を与え、ビット線BLにはデータ”0”と”1”に応じた電位を与える。例えば、”0”と”1”に対してそれぞれHレベル、Lレベルの電位をビット線BLに付与する。”0”データを書き込むべく、Hレベルが与えられた不揮発性メモリ素子ではドレイン近傍でホットエレクトロンが発生し、これが浮遊ゲートに注入される。”1”データの場合この様な電子注入は生じない。   The NOR type operation is, for example, as follows. In data writing, the source line SL is set to 0 V, a high voltage is applied to the word line WL selected for writing data, and a potential corresponding to data “0” and “1” is applied to the bit line BL. For example, H level and L level potentials are applied to the bit line BL for “0” and “1”, respectively. In order to write “0” data, in the nonvolatile memory element to which H level is given, hot electrons are generated in the vicinity of the drain, and this is injected into the floating gate. In the case of “1” data, such electron injection does not occur.

”0”データが与えられたメモリセルでは、ドレインとソースとの間の強い横方向電界により、ドレインの近傍でホットエレクトロンが生成され、これが浮遊ゲート電極に注入される。これにより、浮遊ゲートに電子が注入されてしきい値電圧が高くなった状態が”0”である。”1”データの場合はホットエレクトロンが生成されず、浮遊ゲートに電子が注入されずしきい値電圧の低い状態、すなわち消去状態が保持される。   In a memory cell to which “0” data is given, hot electrons are generated in the vicinity of the drain due to a strong lateral electric field between the drain and the source, and this is injected into the floating gate electrode. As a result, the state where electrons are injected into the floating gate and the threshold voltage becomes high is “0”. In the case of “1” data, hot electrons are not generated, electrons are not injected into the floating gate, and a low threshold voltage state, that is, an erased state is maintained.

データを消去するときは、ソース線SLに10V程度の正の電圧を印加し、ビット線BLは浮遊状態としておく。そしてワード線に負の高電圧を印加して(制御ゲートに負の高電圧を印加して)、浮遊ゲートから電子を引き抜く。これにより、データ”1”の消去状態になる。   When erasing data, a positive voltage of about 10 V is applied to the source line SL, and the bit line BL is left floating. Then, a negative high voltage is applied to the word line (a negative high voltage is applied to the control gate), and electrons are extracted from the floating gate. As a result, the data “1” is erased.

データ読み出しは、ソース線SLを0Vにすると共にビット線BLを0.8V程度とし、選択されたワード線WLに、データ”0”と”1”のしきい値の中間値に設定された読み出し電圧を与え、不揮発性メモリ素子の電流引き込みの有無を、ビット線BLに接続されるセンスアンプで判定することにより行う。   For data reading, the source line SL is set to 0V and the bit line BL is set to about 0.8V, and the selected word line WL is set to an intermediate value between the threshold values of data “0” and “1”. A voltage is applied, and the presence / absence of current draw in the nonvolatile memory element is determined by a sense amplifier connected to the bit line BL.

図10は、NAND型メモリセルアレイの等価回路を示す。ビット線BLには、複数の不揮発性メモリ素子を直列に接続したNANDセルNS1が接続されている。複数のNANDセルが集まってブロックBLKを構成している。図10で示すブロックBLK1のワード線は32本である(ワード線WL0〜WL31)。ブロックBLK1の同一行に位置する不揮発性メモリ素子には、この行に対応するワード線が共通接続されている。   FIG. 10 shows an equivalent circuit of the NAND memory cell array. A NAND cell NS1 in which a plurality of nonvolatile memory elements are connected in series is connected to the bit line BL. A plurality of NAND cells gather to constitute a block BLK. The block BLK1 shown in FIG. 10 has 32 word lines (word lines WL0 to WL31). The nonvolatile memory elements located in the same row of the block BLK1 are commonly connected to word lines corresponding to this row.

この場合、選択トランジスタS1、S2と不揮発性メモリ素子M0〜M31が直列に接続されているので、これらを一つのまとまりとして一つの半導体層34で形成しても良い。それにより不揮発性メモリ素子を繋ぐ配線を省略することが出来るので、集積化を図ることができる。また、隣接するNANDセルとの分離を容易に行うことができる。また、選択トランジスタS1、S2の半導体層36とNANDセルの半導体層38を分離して形成しても良い。不揮発性メモリ素子M0〜M31の浮遊ゲートから電荷を引き抜く消去動作を行うときに、そのNANDセルの単位で消去動作を行うことができる。また、一つのワード線に共通接続する不揮発性メモリ素子(例えばM30の行)を一つの半導体層40で形成しても良い。   In this case, since the select transistors S1 and S2 and the nonvolatile memory elements M0 to M31 are connected in series, these may be formed as a single semiconductor layer 34. Accordingly, wiring for connecting the nonvolatile memory elements can be omitted, so that integration can be achieved. Further, it is possible to easily separate the adjacent NAND cells. Further, the semiconductor layer 36 of the select transistors S1 and S2 and the semiconductor layer 38 of the NAND cell may be formed separately. When performing an erasing operation for extracting charges from the floating gates of the nonvolatile memory elements M0 to M31, the erasing operation can be performed in units of the NAND cells. Further, the nonvolatile memory elements (for example, the row of M30) commonly connected to one word line may be formed by one semiconductor layer 40.

書込み動作では、NANDセルNS1が消去状態、つまりNANDセルNS1の各不揮発性メモリ素子のしきい値が負電圧の状態にしてから実行される。書込みは、ソース線SL側のメモリ素子M0から順に行う。メモリ素子M0への書込みを例として説明すると概略以下のようになる。   The write operation is executed after the NAND cell NS1 is in the erased state, that is, the threshold value of each nonvolatile memory element of the NAND cell NS1 is in a negative voltage state. Writing is performed in order from the memory element M0 on the source line SL side. An example of writing to the memory element M0 is as follows.

図11(A)は、”0”書込みをする場合、選択ゲート線SG2に例えばVcc(電源電圧)を印加して選択トランジスタS2をオンにすると共にビット線BL0を0V(接地電圧)にする。選択ゲート線SG1は0Vとして、選択トランジスタS1はオフとする。次に、メモリ素子M0のワード線WL0を高電圧Vpgm(20V程度)とし、これ以外のワード線を中間電圧Vpass(10V程度)にする。ビット線BLの電圧は0Vなので、選択されたメモリ素子M0のチャネル形成領域の電位は0Vとなる。ワード線WL0とチャネル形成領域との間の電位差が大きいため、メモリ素子M0の浮遊ゲートには前述のようにF−Nトンネル電流により電子が注入される。これにより、メモリ素子M0のしきい値電圧が正の状態(”0”が書込まれた状態)となる。   In FIG. 11A, when "0" is written, for example, Vcc (power supply voltage) is applied to the selection gate line SG2 to turn on the selection transistor S2 and to set the bit line BL0 to 0 V (ground voltage). The selection gate line SG1 is set to 0V, and the selection transistor S1 is turned off. Next, the word line WL0 of the memory element M0 is set to the high voltage Vpgm (about 20V), and the other word lines are set to the intermediate voltage Vpass (about 10V). Since the voltage of the bit line BL is 0V, the potential of the channel formation region of the selected memory element M0 is 0V. Since the potential difference between the word line WL0 and the channel formation region is large, electrons are injected into the floating gate of the memory element M0 by the FN tunnel current as described above. As a result, the threshold voltage of the memory element M0 becomes positive (a state in which “0” is written).

一方”1”書込みをする場合は、図11(B)に示すように、ビット線BLを例えばVcc(電源電圧)にする。選択ゲート線SG2の電圧がVccであるため、選択トランジスタS2のしきい値電圧Vthに対して、VccマイナスVth(Vcc−Vth)になると、選択トランジスタS2がカットオフする。従って、メモリ素子M0のチャネル形成領域はフローティング状態となる。次に、ワード線WL0に高電圧Vpgm(20V)、それ以外のワード線に中間電圧Vpass(10V)の電圧を印加すると、各ワード線とチャネル形成領域との容量カップリングにより、チャネル形成領域の電圧がVcc−Vthから上昇し例えば8V程度となる。チャネル形成領域の電圧が高電圧に昇圧されるため、”0”の書込みの場合と異なり、ワード線WL0とチャネル形成領域の間の電位差が小さい。したがって、メモリ素子M0の浮遊ゲートには、F−Nトンネル電流による電子注入が起こらない。よって、メモリ素子M1のしきい値は、負の状態(”1”が書込まれた状態)に保たれる。   On the other hand, when "1" is written, the bit line BL is set to Vcc (power supply voltage), for example, as shown in FIG. Since the voltage of the selection gate line SG2 is Vcc, the selection transistor S2 is cut off when Vcc minus Vth (Vcc−Vth) with respect to the threshold voltage Vth of the selection transistor S2. Accordingly, the channel formation region of the memory element M0 is in a floating state. Next, when the high voltage Vpgm (20 V) is applied to the word line WL0 and the intermediate voltage Vpass (10 V) is applied to the other word lines, the capacitive coupling between each word line and the channel formation region causes the channel formation region. The voltage rises from Vcc-Vth and becomes about 8V, for example. Since the voltage of the channel formation region is boosted to a high voltage, the potential difference between the word line WL0 and the channel formation region is small unlike the case of writing “0”. Therefore, electron injection due to the FN tunnel current does not occur in the floating gate of the memory element M0. Therefore, the threshold value of the memory element M1 is maintained in a negative state (a state in which “1” is written).

消去動作をする場合は、図12(A)に示すように、選択されたブロック内の全てのワード線に負の高電圧(Vers)を印加する。ビット線BL、ソース線SLをフローティング状態とする。これにより、ブロックの全てのメモリ素子において浮遊ゲート中の電子がトンネル電流により半導体層に放出される。この結果、これらのメモリ素子のしきい値電圧が負方向にシフトする。   When performing the erase operation, as shown in FIG. 12A, a negative high voltage (Vers) is applied to all the word lines in the selected block. The bit line BL and the source line SL are brought into a floating state. Thereby, electrons in the floating gate are emitted to the semiconductor layer by the tunnel current in all the memory elements of the block. As a result, the threshold voltages of these memory elements shift in the negative direction.

図12(B)に示す読み出し動作では、読出しの選択がされたメモリ素子M0のワード線WL0の電圧Vr(例えば0V)とし、非選択のメモリ素子のワード線WL1〜31及び選択ゲート線SG1、SG2を電源電圧より少し高い読出し用中間電圧Vreadとする。すなわち、図13に示すように、選択メモリ素子以外のメモリ素子はトランスファートランジスタとして働く。これにより、読出しの選択がされたメモリ素子M0に電流が流れるか否かを検出する。つまり、メモリ素子M0に記憶されたデータが”0”の場合、メモリ素子M0はオフなので、ビット線BLは放電しない。一方、”1”の場合、メモリ素子M0はオンするので、ビット線BLが放電する。   In the read operation shown in FIG. 12B, the voltage Vr (for example, 0 V) of the word line WL0 of the memory element M0 selected for reading is used, and the word lines WL1 to WL31 and the select gate line SG1 of the non-selected memory elements are selected. SG2 is set to a read intermediate voltage Vread that is slightly higher than the power supply voltage. That is, as shown in FIG. 13, the memory elements other than the selected memory element function as transfer transistors. Thus, it is detected whether or not a current flows through the memory element M0 selected for reading. That is, when the data stored in the memory element M0 is “0”, the memory element M0 is off, and the bit line BL is not discharged. On the other hand, in the case of “1”, since the memory element M0 is turned on, the bit line BL is discharged.

図14は、不揮発性メモリカードにおける記憶回路のブロック図の一例を示している。記憶回路は、メモリセルアレイ52と周辺回路54が同一の基板上に形成されている。メモリセルアレイ52は、図8、図9、図10で示すような構成を有している。周辺回路54の構成は以下の通りである。   FIG. 14 shows an example of a block diagram of a memory circuit in the nonvolatile memory card. In the memory circuit, the memory cell array 52 and the peripheral circuit 54 are formed on the same substrate. The memory cell array 52 has a configuration as shown in FIG. 8, FIG. 9, and FIG. The configuration of the peripheral circuit 54 is as follows.

ワード線選択のためにロウデコーダ62と、ビット線選択のためにカラムデコーダ64が、メモリセルアレイ52の周囲に設けられている。アドレスは、アドレスバッファ56を介してコントロール回路58に送られ、内部ロウアドレス信号及び内部カラムアドレス信号がそれぞれロウデコーダ62及びカラムデコーダ64に転送される。   A row decoder 62 for selecting a word line and a column decoder 64 for selecting a bit line are provided around the memory cell array 52. The address is sent to the control circuit 58 via the address buffer 56, and the internal row address signal and the internal column address signal are transferred to the row decoder 62 and the column decoder 64, respectively.

データ書き込み及び消去には、電源電位を昇圧した電位が用いられる。このため、コントロール回路58により動作モードに応じて制御される昇圧回路60が設けられている。昇圧回路60の出力はロウデコーダ62やカラムデコーダ64を介して、ワード線Wやビット線BLに供給される。センスアンプ66はカラムデコーダ64から出力されたデータが入力される。センスアンプ66により読み出されたデータは、データバッファ68に保持され、コントロール回路58からの制御により、データがランダムアクセスされ、データ入出力バッファ70を介して出力されるようになっている。書き込みデータは、データ入出力バッファ70を介してデータバッファ68に一旦保持され、コントロール回路58の制御によりカラムデコーダ64に転送される。   For writing and erasing data, a potential obtained by boosting the power supply potential is used. Therefore, a booster circuit 60 controlled by the control circuit 58 according to the operation mode is provided. The output of the booster circuit 60 is supplied to the word line W and the bit line BL via the row decoder 62 and the column decoder 64. The sense amplifier 66 receives the data output from the column decoder 64. Data read by the sense amplifier 66 is held in the data buffer 68, and the data is randomly accessed under the control of the control circuit 58 and output via the data input / output buffer 70. The write data is temporarily held in the data buffer 68 via the data input / output buffer 70 and transferred to the column decoder 64 under the control of the control circuit 58.

このように、メモリセルアレイ52において、電源電位とは異なる電位を用いる必要がある。そのため、少なくともメモリセルアレイ52と周辺回路54の間は、電気的に絶縁分離されているこことが望ましい。この場合、以下で説明する実施の形態のように、不揮発性メモリ素子及び周辺回路のトランジスタを絶縁表面に形成した半導体層で形成することにより、容易に絶縁分離をすることができる。それにより、誤動作を無くし、消費電力の低い不揮発性メモリカードを得ることができる。   Thus, in the memory cell array 52, it is necessary to use a potential different from the power supply potential. Therefore, it is desirable that at least the memory cell array 52 and the peripheral circuit 54 are electrically isolated from each other. In this case, as in the embodiment described below, the non-volatile memory element and the peripheral circuit transistor are formed using a semiconductor layer formed over an insulating surface, whereby the insulation can be easily separated. Thereby, it is possible to obtain a non-volatile memory card with no malfunction and low power consumption.

以下、本発明に係る不揮発性メモリカードについて、以下の実施の形態により詳細に説明する。以下に説明する本発明の構成において、同じ要素を指す符号は異なる図面で共通して用い、その場合における繰り返しの説明は省略する場合がある。   Hereinafter, the nonvolatile memory card according to the present invention will be described in detail by the following embodiments. In the structure of the present invention described below, reference numerals indicating the same elements are used in common in different drawings, and repetitive description in that case may be omitted.

なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments in this specification.

(実施の形態5)
本実施の形態では、不揮発性メモリカードの一例に関して図面を参照して説明する。なお、ここでは、不揮発性メモリカードにおいて、メモリ部を構成する不揮発性メモリ素子と、当該メモリ部と同一の基板上に設けられメモリ部の制御等を行うロジック部を構成するトランジスタ等の素子とを同時に形成する場合を示す。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example of a nonvolatile memory card will be described with reference to the drawings. Here, in the non-volatile memory card, a non-volatile memory element that constitutes a memory portion, and an element such as a transistor that constitutes a logic portion that is provided on the same substrate as the memory portion and controls the memory portion. In the case of forming simultaneously.

まず、不揮発性メモリカードにおけるメモリ部の模式図を図8に示す。   First, a schematic diagram of a memory unit in a nonvolatile memory card is shown in FIG.

本実施の形態で示すメモリ部は、制御用トランジスタSと不揮発性メモリ素子Mを有するメモリセルが複数設けられている。図8では、制御用トランジスタS01と不揮発性メモリ素子M01により一つのメモリセルが形成されている。また、同様に、制御用トランジスタS02と不揮発性メモリ素子M02、制御用トランジスタS03と不揮発性メモリ素子M03、制御用トランジスタS11と不揮発性メモリ素子M11、制御用トランジスタS12と不揮発性メモリ素子M12、制御用トランジスタS13と不揮発性メモリ素子M13とによりメモリセルが形成されている。   The memory portion described in this embodiment includes a plurality of memory cells each including a control transistor S and a nonvolatile memory element M. In FIG. 8, one memory cell is formed by the control transistor S01 and the nonvolatile memory element M01. Similarly, the control transistor S02 and the nonvolatile memory element M02, the control transistor S03 and the nonvolatile memory element M03, the control transistor S11 and the nonvolatile memory element M11, the control transistor S12 and the nonvolatile memory element M12, the control A memory cell is formed by the transistor S13 and the nonvolatile memory element M13.

制御用トランジスタS01のゲート電極はワード線WL1に接続され、ソース又はドレインの一方はビット線BL0に接続され、他方は不揮発性メモリ素子M01のソース又はドレインに接続されている。また、不揮発性メモリ素子M01のゲート電極はワード線WL11に接続され、ソース又はドレインの一方は制御用トランジスタS01のソース又はドレインに接続され、他方はソース線SLに接続されている。   The gate electrode of the control transistor S01 is connected to the word line WL1, one of the source and the drain is connected to the bit line BL0, and the other is connected to the source or the drain of the nonvolatile memory element M01. The gate electrode of the nonvolatile memory element M01 is connected to the word line WL11, one of the source and the drain is connected to the source or the drain of the control transistor S01, and the other is connected to the source line SL.

なお、メモリ部に設けられる制御用トランジスタは、ロジック部に設けられるトランジスタと比較して駆動電圧が高いため、メモリ部に設けるトランジスタとロジック部に設けるトランジスタのゲート絶縁膜等を異なる厚さで形成することが好ましい。例えば、駆動電圧が小さくしきい値電圧のばらつきを小さくしたい場合にはゲート絶縁膜が薄い薄膜トランジスタを設けることが好ましく、駆動電圧が大きくゲート絶縁膜の耐圧性が求められる場合にはゲート絶縁膜が厚い薄膜トランジスタを設けることが好ましい。   Note that the control transistor provided in the memory portion has a higher driving voltage than the transistor provided in the logic portion. Therefore, the gate insulating film of the transistor provided in the memory portion and the transistor provided in the logic portion are formed with different thicknesses. It is preferable to do. For example, it is preferable to provide a thin film transistor with a thin gate insulating film when the driving voltage is small and it is desired to reduce the variation in threshold voltage. When the driving voltage is large and the gate insulating film is required to have a withstand voltage, the gate insulating film is It is preferable to provide a thick thin film transistor.

従って、本実施の形態では、駆動電圧が小さくしきい値電圧のばらつきを小さくしたいロジック部のトランジスタに対しては膜厚が小さい絶縁膜を形成し、駆動電圧が大きくゲート絶縁膜の耐圧性が求められるメモリ部のトランジスタに対しては膜厚が大きい絶縁膜を形成する場合に関して以下に図面を参照して説明する。なお、図22〜24は上面図を示し、図18〜21は図22〜24におけるA−B間、C−D間、E−F間及びG−H間の断面図を示している。また、A−B間及びC−D間はロジック部に設けられる薄膜トランジスタを示し、E−F間はメモリ部に設けられる不揮発性メモリ素子を示し、G−H間はメモリ部に設けられる薄膜トランジスタを示している。また、本実施の形態では、A−B間に設ける薄膜トランジスタをpチャネル型、C−D間、G−H間に設ける薄膜トランジスタをnチャネル型、E−F間に設けられる不揮発性メモリ素子のキャリアの移動を電子で行う場合に関して説明するが、本発明の不揮発性メモリカードはこれに限られるものでない。   Therefore, in this embodiment, an insulating film with a small thickness is formed for a transistor in the logic portion where the driving voltage is small and the threshold voltage variation is small, and the withstanding voltage of the gate insulating film is large. A case where an insulating film having a large film thickness is formed for a required transistor in a memory portion will be described below with reference to the drawings. 22 to 24 are top views, and FIGS. 18 to 21 are cross-sectional views taken along lines AB, CD, EF, and GH in FIGS. In addition, a thin film transistor provided in the logic portion is shown between AB and CD, a non-volatile memory element provided in the memory portion is shown between EF, and a thin film transistor provided in the memory portion is shown between GH. Show. In this embodiment mode, a thin film transistor provided between A and B is a p-channel type, a thin film transistor provided between C and D, a thin film transistor provided between GH is an n channel type, and a carrier of a nonvolatile memory element provided between EF However, the nonvolatile memory card of the present invention is not limited to this.

まず、基板100上に絶縁膜102を介して島状の半導体層104、106、108、110を形成し、当該島状の半導体層104、106、108、110を覆うように第1の絶縁膜112、114、116、118をそれぞれ形成する。そして、第1の絶縁膜112、114、116、118を覆うように不揮発性メモリ素子において浮遊ゲートとして機能する電荷蓄積層(ここでは、ゲルマニウム(Ge)を主成分とする膜)120を形成する(図18(A)参照)。島状の半導体層104、106、108、110は、基板100上にあらかじめ形成された絶縁膜102上にスパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等を用いてシリコン(Si)を主成分とする材料(例えばSiGe1−x等)等を用いて非晶質半導体層を形成し、当該非晶質半導体層を結晶化させた後に選択的にエッチングすることにより設けることができる。なお、非晶質半導体層の結晶化は、レーザー結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法またはこれら方法を組み合わせた方法等により行うことができる。 First, island-shaped semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 are formed over the substrate 100 with the insulating film 102 interposed therebetween, and the first insulating film is formed so as to cover the island-shaped semiconductor layers 104, 106, 108, and 110. 112, 114, 116, and 118 are formed, respectively. Then, a charge storage layer (here, a film containing germanium (Ge) as a main component) 120 functioning as a floating gate in the nonvolatile memory element is formed so as to cover the first insulating films 112, 114, 116, and 118. (See FIG. 18A). The island-shaped semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 are formed using silicon (Si) as a main component by using a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like over the insulating film 102 formed in advance on the substrate 100. An amorphous semiconductor layer can be formed using (for example, Si x Ge 1-x ) or the like, and the amorphous semiconductor layer can be crystallized and then selectively etched. The crystallization of the amorphous semiconductor layer may be performed by laser crystallization, thermal crystallization using an RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization using a metal element that promotes crystallization, or a combination of these methods. Can be performed.

また、レーザー光の照射によって半導体層の結晶化若しくは再結晶化を行う場合には、レーザー光の光源としてLD励起の連続発振(CW)レーザー(YVO、第2高調波(波長532nm))を用いることができる。特に第2高調波に限定する必要はないが、第2高調波はエネルギー効率の点で、さらに高次の高調波より優れている。CWレーザーを半導体層に照射すると、連続的に半導体層にエネルギーが与えられるため、一旦半導体層を溶融状態にすると、溶融状態を継続させることができる。さらに、CWレーザーを走査することによって半導体層の固液界面を移動させ、この移動の方向に沿って一方向に長い結晶粒を形成することができる。また、固体レーザーを用いるのは、気体レーザー等と比較して、出力の安定性が高く、安定した処理が見込まれるためである。なお、CWレーザーに限らず、繰り返し周波数が10MHz以上のパルスレーザを用いることも可能である。繰り返し周波数が高いパルスレーザを用いると、半導体層が溶融してから固化するまでの時間よりもレーザーのパルス間隔が短ければ、常に半導体層を溶融状態にとどめることができ、固液界面の移動により一方向に長い結晶粒で構成される半導体層を形成することができる。その他のCWレーザー及び繰り返し周波数が10MHz以上のパルスレーザを使用することもできる。例えば、気体レーザーとしては、Arレーザー、Krレーザー、COレーザー等がある。固体レーザーとして、YAGレーザー、YLFレーザー、YAlOレーザー、GdVOレーザー、KGWレーザー、KYWレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ti:サファイアレーザー、Yレーザー、YVOレーザー等がある。また、YAGレーザー、Yレーザー、GdVOレーザー、YVOレーザーなどのセラミックスレーザがある。金属蒸気レーザーとしてはヘリウムカドミウムレーザ等が挙げられる。また、レーザー発振器において、レーザー光をTEM00(シングル横モード)で発振して射出すると、被照射面において得られる線状のビームスポットのエネルギー均一性を上げることができるので好ましい。その他にも、パルス発振のエキシマレーザーを用いても良い。 In the case where the semiconductor layer is crystallized or recrystallized by laser light irradiation, an LD-excited continuous wave (CW) laser (YVO 4 , second harmonic (wavelength 532 nm)) is used as a laser light source. Can be used. The second harmonic is not particularly limited to the second harmonic, but the second harmonic is superior to higher harmonics in terms of energy efficiency. When the semiconductor layer is irradiated with the CW laser, energy is continuously given to the semiconductor layer. Therefore, once the semiconductor layer is in a molten state, the molten state can be continued. Furthermore, the solid-liquid interface of the semiconductor layer can be moved by scanning with a CW laser, and crystal grains that are long in one direction can be formed along the direction of this movement. The solid laser is used because the output stability is higher than that of a gas laser or the like, and stable processing is expected. Note that not only the CW laser but also a pulse laser having a repetition frequency of 10 MHz or more can be used. If a pulse laser with a high repetition frequency is used, the semiconductor layer can always remain in a molten state if the laser pulse interval is shorter than the time from when the semiconductor layer melts until it solidifies. A semiconductor layer including crystal grains that are long in one direction can be formed. Other CW lasers and pulse lasers with a repetition frequency of 10 MHz or more can also be used. For example, examples of the gas laser include an Ar laser, a Kr laser, and a CO 2 laser. Examples of the solid-state laser include a YAG laser, a YLF laser, a YAlO 3 laser, a GdVO 4 laser, a KGW laser, a KYW laser, an alexandrite laser, a Ti: sapphire laser, a Y 2 O 3 laser, and a YVO 4 laser. Further, there are ceramic lasers such as YAG laser, Y 2 O 3 laser, GdVO 4 laser, and YVO 4 laser. Examples of the metal vapor laser include a helium cadmium laser. In addition, it is preferable to emit laser light in TEM 00 (single transverse mode) in a laser oscillator because energy uniformity of a linear beam spot obtained on the irradiated surface can be improved. In addition, a pulsed excimer laser may be used.

基板100は、ガラス基板、石英基板、金属基板(例えばセラミック基板またはステンレス基板など)、Si基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、アクリルなどの基板を選択することもできる。   The substrate 100 is selected from a glass substrate, a quartz substrate, a metal substrate (for example, a ceramic substrate or a stainless steel substrate), and a semiconductor substrate such as a Si substrate. In addition, a substrate such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), or acrylic can be selected as the plastic substrate.

絶縁膜102は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜102を2層構造とする場合、第1層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜102を形成することによって、基板100からNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、この上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板100として石英を用いるような場合には絶縁膜102を省略してもよい。   The insulating film 102 is formed using an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) by a CVD method, a sputtering method, or the like. Form. For example, in the case where the insulating film 102 has a two-layer structure, a silicon nitride oxide film may be formed as the first insulating film and a silicon oxynitride film may be formed as the second insulating film. Alternatively, a silicon nitride film may be formed as the first insulating film, and a silicon oxide film may be formed as the second insulating film. In this manner, by forming the insulating film 102 functioning as a blocking layer, alkali metal such as Na or alkaline earth metal from the substrate 100 can be prevented from adversely affecting the element formed thereon. Note that the insulating film 102 may be omitted when quartz is used for the substrate 100.

第1の絶縁膜112、114、116、118は、半導体層104、106、108、110に熱処理又はプラズマ処理等を行うことによって形成することができる。例えば、高密度プラズマ処理により当該半導体層104、106、108、110に酸化処理、窒化処理又は酸窒化処理を行うことによって、当該半導体層104、106、108、110上にそれぞれ酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜となる第1の絶縁膜112、114、116、118を形成する。なお、プラズマCVD法やスパッタ法により形成してもよい。   The first insulating films 112, 114, 116, and 118 can be formed by performing heat treatment, plasma treatment, or the like on the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110. For example, by performing oxidation treatment, nitridation treatment, or oxynitridation treatment on the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 by high-density plasma treatment, an oxide film and a nitride film are formed on the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110, respectively. Alternatively, first insulating films 112, 114, 116, and 118 that are to be oxynitride films are formed. In addition, you may form by plasma CVD method or a sputtering method.

例えば、半導体層104、106、108、110としてSiを主成分とする半導体層を用いて高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行った場合、第1の絶縁膜112、114、116、118として酸化シリコン(SiOx)膜又は窒化シリコン(SiNx)膜が形成される。また、高密度プラズマ処理により半導体層104、106、108、110に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、半導体層104、106、108、110に接して酸化シリコン膜が形成され、当該酸化シリコン膜上に酸素と窒素を有する膜(以下、「酸窒化シリコン膜」と記す)が形成され、第1の絶縁膜112、114、116、118は酸化シリコン膜と酸窒化シリコン膜とが積層された膜となる。   For example, in the case where a semiconductor layer containing Si as a main component is used as the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 and oxidation treatment or nitridation treatment is performed by high-density plasma treatment, the first insulating films 112, 114, 116, and 118 are performed. As a result, a silicon oxide (SiOx) film or a silicon nitride (SiNx) film is formed. Further, after the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 are oxidized by high-density plasma treatment, nitriding treatment may be performed by performing high-density plasma treatment again. In this case, a silicon oxide film is formed in contact with the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110, and a film containing oxygen and nitrogen (hereinafter referred to as a “silicon oxynitride film”) is formed over the silicon oxide film. The first insulating films 112, 114, 116, and 118 are films in which a silicon oxide film and a silicon oxynitride film are stacked.

ここでは、第1の絶縁膜112、114、116、118を1〜10nm、好ましくは1〜5nmで形成する。例えば、高密度プラズマ処理により半導体層104、106、108、110に酸化処理を行い当該半導体層104、106、108、110の表面に概略5nmの酸化シリコン膜を形成した後、高密度プラズマ処理により窒化処理を行い酸化シリコン膜の表面に概略2nmの酸窒化シリコン膜を形成する。この場合、半導体層104、106、108、110の表面に形成された酸化シリコン膜の膜厚は、概略3nmとなっている。これは、酸窒化シリコン膜が形成された分だけ減少するためである。また、このとき、高密度プラズマ処理による酸化処理と窒化処理は大気に一度も曝されることなく連続して行うことが好ましい。高密度プラズマ処理を連続して行うことによって、汚染物の混入の防止や生産効率の向上を実現することができる。   Here, the first insulating films 112, 114, 116, and 118 are formed with a thickness of 1 to 10 nm, preferably 1 to 5 nm. For example, the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 are oxidized by high-density plasma treatment to form a silicon oxide film with a thickness of about 5 nm on the surfaces of the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110, and then the high-density plasma treatment. Nitriding is performed to form a silicon oxynitride film having a thickness of about 2 nm on the surface of the silicon oxide film. In this case, the film thickness of the silicon oxide film formed on the surface of the semiconductor layers 104, 106, 108, 110 is approximately 3 nm. This is because the silicon oxynitride film is reduced by the amount formed. At this time, it is preferable that the oxidation treatment and the nitriding treatment by the high-density plasma treatment are continuously performed without being exposed to the atmosphere. By continuously performing the high-density plasma treatment, it is possible to prevent contamination from entering and improve production efficiency.

なお、高密度プラズマ処理により半導体層を酸化する場合には、酸素を含む雰囲気下(例えば、酸素(O)又は一酸化二窒素(NO)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、若しくは酸素又は一酸化二窒素と水素(H)と希ガス雰囲気下)で行う。一方、高密度プラズマ処理により半導体層を窒化する場合には、窒素を含む雰囲気下(例えば、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、窒素と水素と希ガス雰囲気下、若しくはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。 Note that in the case where the semiconductor layer is oxidized by high-density plasma treatment, an atmosphere containing oxygen (for example, oxygen (O 2 ) or dinitrogen monoxide (N 2 O) and a rare gas (He, Ne, Ar, Kr And at least one of Xe), oxygen, or dinitrogen monoxide and hydrogen (H 2 ) and a rare gas atmosphere. On the other hand, in the case of nitriding a semiconductor layer by high-density plasma treatment, an atmosphere containing nitrogen (for example, an atmosphere containing nitrogen (N 2 ) and a rare gas (containing at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe)) Under nitrogen, hydrogen, and rare gas atmosphere, or NH 3 and rare gas atmosphere).

希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合したガスを用いてもよい。高密度プラズマ処理を希ガス雰囲気中で行った場合、第1の絶縁膜112、114、116、118は、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでいる場合があり、Arを用いた場合には第1の絶縁膜112、114、116、118にArが含まれている場合がある。   As the rare gas, for example, Ar can be used. A gas in which Ar and Kr are mixed may be used. When the high-density plasma treatment is performed in a rare gas atmosphere, the first insulating films 112, 114, 116, and 118 are formed of at least one of the rare gases (He, Ne, Ar, Kr, and Xe) used for the plasma treatment. In the case where Ar is used, the first insulating films 112, 114, 116, and 118 may contain Ar.

また、高密度プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3以上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行う。より詳しくは、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板100上に形成された被処理物(ここでは、半導体層104、106、108、110)付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化膜は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。例えば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波(例えば、2.45GHz)等の高周波を用いることができる。 The high-density plasma treatment is performed in an atmosphere of the above gas at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and an electron temperature of plasma of 1.5 eV or less. More specifically, the electron density is 1 × 10 11 cm −3 to 1 × 10 13 cm −3 and the plasma electron temperature is 0.5 eV to 1.5 eV. Since the electron density of the plasma is high and the electron temperature in the vicinity of the object to be processed (here, the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110) formed on the substrate 100 is low, the object to be processed is damaged by the plasma. Can be prevented. In addition, since the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or more, an oxide or a nitride film formed by oxidizing or nitriding an irradiation object using plasma treatment is a CVD method. Compared with a film formed by sputtering or the like, a film having excellent uniformity in film thickness and the like and a dense film can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1.5 eV or less, oxidation or nitridation can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, even if the plasma treatment is performed at a temperature that is 100 degrees or more lower than the strain point of the glass substrate, the oxidation or nitridation treatment can be sufficiently performed. As a frequency for forming plasma, a high frequency such as a microwave (eg, 2.45 GHz) can be used.

本実施の形態では、高密度プラズマ処理により被処理物の酸化処理を行う場合、酸素(O)、水素(H)とアルゴン(Ar)との混合ガスを導入する。ここで用いる混合ガスは、酸素を0.1〜100sccm、水素を0.1〜100sccm、アルゴンを100〜5000sccmとして導入すればよい。なお、酸素:水素:アルゴン=1:1:100の比率で混合ガスを導入することが好ましい。例えば、酸素を5sccm、水素を5sccm、アルゴンを500sccmとして導入すればよい。 In this embodiment, when an object to be processed is oxidized by high-density plasma treatment, a mixed gas of oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), and argon (Ar) is introduced. The mixed gas used here may be introduced with 0.1 to 100 sccm of oxygen, 0.1 to 100 sccm of hydrogen, and 100 to 5000 sccm of argon. Note that the mixed gas is preferably introduced at a ratio of oxygen: hydrogen: argon = 1: 1: 100. For example, oxygen may be introduced at 5 sccm, hydrogen at 5 sccm, and argon at 500 sccm.

また、高密度プラズマ処理により窒化処理を行う場合、窒素(N)とアルゴン(Ar)との混合ガスを導入する。ここで用いる混合ガスは、窒素を20〜2000sccm、アルゴンを100〜10000sccmとして導入すればよい。例えば、窒素を200sccm、アルゴンを1000sccmとして導入すればよい。 In addition, when performing nitriding treatment by high-density plasma treatment, a mixed gas of nitrogen (N 2 ) and argon (Ar) is introduced. The mixed gas used here may be introduced at 20 to 2000 sccm of nitrogen and 100 to 10,000 sccm of argon. For example, nitrogen may be introduced at 200 sccm and argon at 1000 sccm.

本実施の形態において、メモリ部に設けられた半導体層108上に形成される第1の絶縁膜116は、後に完成する不揮発性メモリ素子において、トンネル酸化膜として機能する。従って、第1の絶縁膜116の膜厚が薄いほど、トンネル電流が流れやすく、メモリとして高速動作が可能となる。また、第1の絶縁膜116の膜厚が薄いほど、後に形成される浮遊ゲートに低電圧で電荷を蓄積させることが可能となるため、不揮発性メモリカードの消費電力を低減することができる。そのため、第1の絶縁膜112、114、116、118は、膜厚を薄く形成することが好ましい。   In this embodiment mode, the first insulating film 116 formed over the semiconductor layer 108 provided in the memory portion functions as a tunnel oxide film in a nonvolatile memory element completed later. Therefore, the thinner the first insulating film 116 is, the easier it is for the tunnel current to flow and the higher speed operation of the memory becomes possible. In addition, as the first insulating film 116 is thinner, charges can be accumulated in a floating gate formed later at a lower voltage, so that power consumption of the nonvolatile memory card can be reduced. Therefore, the first insulating films 112, 114, 116, and 118 are preferably formed thin.

一般的に、半導体層上に絶縁膜を薄く形成する方法として熱酸化法があるが、基板100としてガラス基板等の融点が十分に高くない基板を用いる場合には、熱酸化法により第1の絶縁膜112、114、116、118を形成することは非常に困難である。また、CVD法やスパッタ法により形成した絶縁膜は、膜の内部に欠陥を含んでいるため膜質が十分でなく、膜厚を薄く形成した場合にはピンホール等の欠陥が生じる問題がある。また、CVD法やスパッタ法により絶縁膜を形成した場合には、半導体層の端部の被覆が十分でなく、後に第1の絶縁膜116上に形成される導電膜等と半導体層とがリークする場合がある。従って、本実施の形態で示すように、高密度プラズマ処理により第1の絶縁膜112、114、116、118を形成することによって、CVD法やスパッタ法等により形成した絶縁膜より緻密な絶縁膜を形成することができ、また、半導体層104、106、108、110の端部を第1の絶縁膜112、114、116、118で十分に被覆することができる。その結果、メモリとして高速動作や電荷保持特性を向上させることができる。なお、CVD法やスパッタ法により第1の絶縁膜112、114、116、118を形成した場合には、絶縁膜を形成した後に高密度プラズマ処理を行い当該絶縁膜の表面に酸化処理、窒化処理又は酸窒化処理を行うことが好ましい。   In general, there is a thermal oxidation method as a method for forming a thin insulating film over a semiconductor layer. However, when a substrate having a sufficiently low melting point such as a glass substrate is used as the substrate 100, the first method is performed by the thermal oxidation method. It is very difficult to form the insulating films 112, 114, 116, and 118. In addition, an insulating film formed by a CVD method or a sputtering method includes defects inside the film, so that the film quality is not sufficient, and there is a problem that defects such as pinholes occur when the film thickness is thin. In addition, in the case where an insulating film is formed by a CVD method or a sputtering method, the end of the semiconductor layer is not sufficiently covered, and the conductive layer and the like that are formed later on the first insulating film 116 and the semiconductor layer leak. There is a case. Therefore, as shown in this embodiment mode, by forming the first insulating films 112, 114, 116, and 118 by high-density plasma treatment, an insulating film denser than an insulating film formed by a CVD method, a sputtering method, or the like. In addition, end portions of the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 can be sufficiently covered with the first insulating films 112, 114, 116, and 118. As a result, high-speed operation and charge retention characteristics as a memory can be improved. Note that in the case where the first insulating films 112, 114, 116, and 118 are formed by CVD or sputtering, high-density plasma treatment is performed after forming the insulating film, and the surface of the insulating film is oxidized or nitrided. Alternatively, oxynitriding treatment is preferably performed.

電荷蓄積層120は、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム合金等のゲルマニウムを含む膜で形成することができる。ここでは、電荷蓄積層120として、ゲルマニウム元素を含む雰囲気中(例えば、GeH)でプラズマCVD法を行うことにより、ゲルマニウムを主成分とする膜を1〜20nm、好ましくは5〜10nmで形成する。このように、半導体層としてSiを主成分とする材料を用いて形成し、当該半導体層上にトンネル酸化膜として機能する第1の絶縁膜を介してSiよりエネルギーギャップの小さいゲルマニウムを含む膜を電荷蓄積層として設けた場合、半導体層の電荷に対する絶縁膜により形成される第1の障壁に対して電荷蓄積層の電荷に対する絶縁膜により形成される第2の障壁がエネルギー的に高くなる。その結果、半導体層から電荷蓄積層へ電荷を注入しやすくすることができ、電荷蓄積層から電荷が消失することを防ぐことができる。つまり、メモリとして動作する場合に、低電圧で高効率な書き込みをすることが出来、且つ電荷保持特性を向上させることができる。また、メモリ部に設けられた半導体層108上に形成される電荷蓄積層120は、後に完成する不揮発性メモリ素子において、浮遊ゲートとして機能する。 The charge storage layer 120 can be formed of a film containing germanium such as germanium (Ge) or a silicon germanium alloy. Here, as the charge storage layer 120, a film containing germanium as a main component is formed with a thickness of 1 to 20 nm, preferably 5 to 10 nm, by performing a plasma CVD method in an atmosphere containing a germanium element (for example, GeH 4 ). . In this manner, a film containing germanium having a smaller energy gap than Si is formed on the semiconductor layer with the first insulating film functioning as a tunnel oxide film formed using a material containing Si as a main component. When the charge storage layer is provided, the second barrier formed by the insulating film for the charge of the charge storage layer is energetically higher than the first barrier formed by the insulating film for the charge of the semiconductor layer. As a result, charge can be easily injected from the semiconductor layer into the charge storage layer, and the charge can be prevented from disappearing from the charge storage layer. That is, when operating as a memory, high-efficiency writing can be performed at a low voltage, and charge retention characteristics can be improved. In addition, the charge storage layer 120 formed over the semiconductor layer 108 provided in the memory portion functions as a floating gate in a nonvolatile memory element completed later.

次に、半導体層104、106、110上に形成された、第1の絶縁膜112、114、118と電荷蓄積層120を選択的に除去し、半導体層108上に形成された、第1の絶縁膜116と電荷蓄積層120を残存させる。ここでは、メモリ部に設けられた半導体層108、第1の絶縁膜116、電荷蓄積層120を選択的にレジストで覆い、半導体層104、106、110上に形成された、第1の絶縁膜112、114、118と電荷蓄積層120をエッチングすることによって選択的に除去する(図18(B)参照)。   Next, the first insulating films 112, 114, 118 and the charge storage layer 120 formed over the semiconductor layers 104, 106, 110 are selectively removed, and the first insulating film formed over the semiconductor layer 108 is The insulating film 116 and the charge storage layer 120 are left. Here, the semiconductor layer 108, the first insulating film 116, and the charge storage layer 120 provided in the memory portion are selectively covered with a resist, and the first insulating film formed over the semiconductor layers 104, 106, and 110 is formed. 112, 114, 118 and the charge storage layer 120 are selectively removed by etching (see FIG. 18B).

次に、半導体層104、106、110と、半導体層108の上方に形成された電荷蓄積層120の一部を選択的に覆うようにレジスト122を形成し、当該レジスト122に覆われていない電荷蓄積層120をエッチングして選択的に除去することによって、電荷蓄積層120の一部を残存させ、電荷蓄積層121を形成する(図18(C)、図24参照)。   Next, a resist 122 is formed so as to selectively cover the semiconductor layers 104, 106, 110 and part of the charge storage layer 120 formed above the semiconductor layer 108, and the charges not covered by the resist 122. By selectively removing the storage layer 120 by etching, a part of the charge storage layer 120 is left to form the charge storage layer 121 (see FIGS. 18C and 24).

次に、半導体層110の特定の領域に不純物領域を形成する。ここでは、レジスト122を除去後、半導体層104、106、108と、半導体層110の一部を選択的に覆うようにレジスト124を形成し、当該レジスト124に覆われていない半導体層110に不純物元素を導入することによって、不純物領域126を形成する(図19(A)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、リン(P)を半導体層110に導入する。   Next, an impurity region is formed in a specific region of the semiconductor layer 110. Here, after the resist 122 is removed, a resist 124 is formed so as to selectively cover the semiconductor layers 104, 106, and 108 and part of the semiconductor layer 110, and impurities are added to the semiconductor layer 110 that is not covered with the resist 124. By introducing the element, the impurity region 126 is formed (see FIG. 19A). As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity is used. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, phosphorus (P) is introduced into the semiconductor layer 110 as the impurity element.

次に、半導体層104、106、110と、半導体層108の上方に形成された第1の絶縁膜116と電荷蓄積層121を覆うように第2の絶縁膜128を形成する(図19(B)参照)。   Next, a second insulating film 128 is formed so as to cover the semiconductor layers 104, 106, and 110, the first insulating film 116 formed above the semiconductor layer 108, and the charge storage layer 121 (FIG. 19B). )reference).

第2の絶縁膜128は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の絶縁材料を用いて単層又は積層して形成する。例えば、第2の絶縁膜128を単層で設ける場合には、CVD法により酸化窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜を5〜50nmの膜厚で形成する。また、第2の絶縁膜128を3層構造で設ける場合には、第1層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第2の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第3の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成する。また、他にも第2の絶縁膜128として、ゲルマニウムの酸化物又は窒化物を用いてもよい。   The second insulating film 128 is formed of an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) by using a CVD method, a sputtering method, or the like. A single layer or a stacked layer is formed using materials. For example, in the case where the second insulating film 128 is provided as a single layer, a silicon oxynitride film or a silicon nitride oxide film is formed with a thickness of 5 to 50 nm by a CVD method. In the case where the second insulating film 128 is provided in a three-layer structure, a silicon oxynitride film is formed as the first insulating film, a silicon nitride film is formed as the second insulating film, and the third insulating film 128 is formed. A silicon oxynitride film is formed as the insulating film. Alternatively, germanium oxide or nitride may be used for the second insulating film 128.

なお、半導体層108の上方に形成された第2の絶縁膜128は、後に完成する不揮発性メモリ素子においてコントロール絶縁膜として機能し、半導体層110の上方に形成された第2の絶縁膜128は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。   Note that the second insulating film 128 formed above the semiconductor layer 108 functions as a control insulating film in a nonvolatile memory element to be completed later, and the second insulating film 128 formed above the semiconductor layer 110 is It functions as a gate insulating film in a transistor to be completed later.

次に、半導体層108、110の上方に形成された第2の絶縁膜128を覆うようにレジスト130を選択的に形成し、半導体層104、106上に形成された第2の絶縁膜128を選択的に除去する(図19(C)参照)。   Next, a resist 130 is selectively formed so as to cover the second insulating film 128 formed above the semiconductor layers 108 and 110, and the second insulating film 128 formed on the semiconductor layers 104 and 106 is formed. This is selectively removed (see FIG. 19C).

次に、半導体層104、106を覆うように第3の絶縁膜132、134をそれぞれ形成する(図20(A)参照)。   Next, third insulating films 132 and 134 are formed so as to cover the semiconductor layers 104 and 106, respectively (see FIG. 20A).

第3の絶縁膜132、134は、上記第1の絶縁膜112、114、116、118の形成方法で示したいずれかの方法を用いて形成する。例えば、高密度プラズマ処理により半導体層104、106、108、110に酸化処理、窒化処理又は酸窒化処理を行うことによって、当該半導体層104、106上にそれぞれシリコンの酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜となる第3の絶縁膜132、134を形成する。   The third insulating films 132 and 134 are formed by using any one of the methods described for forming the first insulating films 112, 114, 116, and 118. For example, by performing oxidation treatment, nitridation treatment, or oxynitridation treatment on the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110 by high-density plasma treatment, a silicon oxide film, nitride film, or oxynitride is formed on the semiconductor layers 104 and 106, respectively. Third insulating films 132 and 134 to be films are formed.

ここでは、第3の絶縁膜132、134を1〜20nm、好ましくは1〜10nmで形成する。例えば、高密度プラズマ処理により半導体層104、106に酸化処理を行い当該半導体層104、106の表面に酸化シリコン膜を形成した後、高密度プラズマ処理により窒化処理を行い酸化シリコン膜の表面に酸窒化シリコン膜を形成する。また、この場合、半導体層108、110の上方に形成された第2の絶縁膜128の表面にも酸化処理又は窒化処理が行われ、酸化膜又は酸窒化膜が形成される。半導体層104、106の上方に形成された第3の絶縁膜132、134は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。   Here, the third insulating films 132 and 134 are formed with a thickness of 1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm. For example, after oxidizing the semiconductor layers 104 and 106 by high-density plasma treatment to form a silicon oxide film on the surfaces of the semiconductor layers 104 and 106, nitriding treatment is performed by high-density plasma treatment and the surface of the silicon oxide film is oxidized. A silicon nitride film is formed. In this case, the surface of the second insulating film 128 formed above the semiconductor layers 108 and 110 is also oxidized or nitrided to form an oxide film or an oxynitride film. The third insulating films 132 and 134 formed above the semiconductor layers 104 and 106 function as a gate insulating film in a transistor to be completed later.

次に、半導体層104、106の上方に形成された第3の絶縁膜132、134、半導体層108、110の上方に形成された第2の絶縁膜128を覆うように導電膜を形成する(図20(B)参照)。ここでは、導電膜として、導電膜136と導電膜138を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。   Next, a conductive film is formed so as to cover the third insulating films 132 and 134 formed above the semiconductor layers 104 and 106 and the second insulating film 128 formed above the semiconductor layers 108 and 110 (see FIG. (See FIG. 20B). Here, an example is shown in which a conductive film 136 and a conductive film 138 are sequentially stacked as the conductive film. Needless to say, the conductive film may be formed of a single layer or a stacked structure of three or more layers.

導電膜136、138としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体材料により形成することもできる。   The conductive films 136 and 138 are selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), niobium (Nb), and the like. Or an alloy material or a compound material containing these elements as main components. Alternatively, a metal nitride film obtained by nitriding these elements can be used. In addition, a semiconductor material typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus can be used.

ここでは、導電膜136として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜138としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜136として、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜138として、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。   Here, the conductive film 136 is formed using tantalum nitride, and the conductive film 138 is formed using tungsten over the stacked structure. In addition, a single layer or stacked film selected from tungsten nitride, molybdenum nitride, or titanium nitride is used as the conductive film 136, and a single layer or stacked film selected from tantalum, molybdenum, or titanium is used as the conductive film 138. Can be used.

次に、積層して設けられた導電膜136、138を選択的にエッチングして除去することによって、半導体層104、106、108、110の上方の一部に導電膜136、138を残存させ、それぞれゲート電極として機能する導電膜140、142、144、146を形成する(図20(C)、図23参照)。なお、メモリ部に設けられた半導体層108の上方に形成される導電膜144は、後に完成する不揮発性メモリ素子において制御ゲートとして機能する。また、導電膜140、142、146は、後に完成するトランジスタにおいてゲート電極として機能する。   Next, the conductive films 136 and 138 provided in a stacked manner are selectively etched and removed, so that the conductive films 136 and 138 are left over part of the semiconductor layers 104, 106, 108, and 110. Conductive films 140, 142, 144, and 146 that function as gate electrodes are formed (see FIGS. 20C and 23). Note that the conductive film 144 formed over the semiconductor layer 108 provided in the memory portion functions as a control gate in a nonvolatile memory element to be completed later. In addition, the conductive films 140, 142, and 146 function as gate electrodes in transistors that are completed later.

次に、半導体層104を覆うようにレジスト148を選択的に形成し、当該レジスト148、導電膜142、144、146をマスクとして半導体層106、108、110に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する(図21(A)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、リン(P)を用いる。   Next, a resist 148 is selectively formed so as to cover the semiconductor layer 104, and an impurity element is introduced into the semiconductor layers 106, 108, and 110 using the resist 148 and the conductive films 142, 144, and 146 as masks. (See FIG. 21A). As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity is used. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, phosphorus (P) is used as the impurity element.

図21(A)においては、不純物元素を導入することによって、半導体層106にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域152とチャネル形成領域150が形成される。また、半導体層108には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域156とLDD領域を形成する低濃度不純物領域158とチャネル形成領域154が形成される。また、半導体層110には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域162とLDD領域を形成する低濃度不純物領域164とチャネル形成領域160が形成される。   In FIG. 21A, an impurity element 152 and a channel formation region 150 which form a source region or a drain region are formed in the semiconductor layer 106 by introducing an impurity element. In the semiconductor layer 108, an impurity region 156 that forms a source region or a drain region, a low-concentration impurity region 158 that forms an LDD region, and a channel formation region 154 are formed. In the semiconductor layer 110, an impurity region 162 that forms a source region or a drain region, a low-concentration impurity region 164 that forms an LDD region, and a channel formation region 160 are formed.

また、半導体層108に形成される低濃度不純物領域158は、図21(A)において導入された不純物元素が浮遊ゲートとして機能する電荷蓄積層121を突き抜けることによって形成される。従って、半導体層108において、導電膜144及び電荷蓄積層121の双方と重なる領域にチャネル形成領域154が形成され、電荷蓄積層121と重なり導電膜144と重ならない領域に低濃度不純物領域158が形成され、電荷蓄積層121及び導電膜144の双方と重ならない領域に高濃度不純物領域156が形成される。   Further, the low-concentration impurity region 158 formed in the semiconductor layer 108 is formed by the impurity element introduced in FIG. 21A penetrating through the charge accumulation layer 121 functioning as a floating gate. Accordingly, in the semiconductor layer 108, a channel formation region 154 is formed in a region overlapping with both the conductive film 144 and the charge storage layer 121, and a low-concentration impurity region 158 is formed in a region overlapping with the charge storage layer 121 and not overlapping with the conductive film 144. Thus, a high concentration impurity region 156 is formed in a region that does not overlap with both the charge storage layer 121 and the conductive film 144.

次に、半導体層106、108、110を覆うようにレジスト166を選択的に形成し、当該レジスト166、導電膜140をマスクとして半導体層104に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する(図21(B)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、図21(A)で半導体層106、108、110に導入した不純物元素と異なる導電型を有する不純物元素(例えば、ボロン(B))を導入する。その結果、半導体層104にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域170とチャネル形成領域168を形成される。   Next, a resist 166 is selectively formed so as to cover the semiconductor layers 106, 108, and 110, and an impurity region is formed by introducing an impurity element into the semiconductor layer 104 using the resist 166 and the conductive film 140 as a mask ( (See FIG. 21B). As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity is used. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, an impurity element (eg, boron (B)) having a conductivity type different from that of the impurity element introduced into the semiconductor layers 106, 108, and 110 in FIG. 21A is introduced. As a result, an impurity region 170 and a channel formation region 168 that form a source region or a drain region are formed in the semiconductor layer 104.

次に、第2の絶縁膜128、第3の絶縁膜132、134、導電膜140、142、144、146を覆うように絶縁膜172を形成し、当該絶縁膜172上に半導体層104、106、108、110にそれぞれ形成された不純物領域152、156、162、170と電気的に接続する導電膜174を形成する(図21(C)、図22参照)。   Next, an insulating film 172 is formed so as to cover the second insulating film 128, the third insulating films 132 and 134, and the conductive films 140, 142, 144, and 146, and the semiconductor layers 104 and 106 are formed over the insulating film 172. , 108, and 110, conductive films 174 that are electrically connected to the impurity regions 152, 156, 162, and 170, respectively, are formed (see FIGS. 21C and 22).

絶縁膜172は、CVD法やスパッタ法等により、酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。   The insulating film 172 is formed of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like by CVD or sputtering. Single layer made of an insulating film containing oxygen or nitrogen, a film containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), an organic material such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, acrylic, or a siloxane material such as a siloxane resin Alternatively, a stacked structure can be provided. Note that the siloxane material corresponds to a material including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group can also be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

導電膜174は、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素とシリコンの一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜174は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜174を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体層上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体層と良好なコンタクトをとることができる。   The conductive film 174 is formed by a CVD method, a sputtering method, or the like by aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), nickel (Ni), platinum (Pt), copper ( Cu), gold (Au), silver (Ag), manganese (Mn), neodymium (Nd), carbon (C), silicon (Si), or an alloy material containing these elements as a main component or The compound material is formed as a single layer or a stacked layer. The alloy material containing aluminum as a main component corresponds to, for example, a material containing aluminum as a main component and containing nickel, or an alloy material containing aluminum as a main component and containing nickel and one or both of carbon and silicon. The conductive film 174 may employ, for example, a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, and a barrier film, or a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, a titanium nitride film, and a barrier film. . Note that the barrier film corresponds to a thin film formed of titanium, titanium nitride, molybdenum, or molybdenum nitride. Aluminum and aluminum silicon are optimal materials for forming the conductive film 174 because they have low resistance and are inexpensive. In addition, when an upper layer and a lower barrier layer are provided, generation of hillocks of aluminum or aluminum silicon can be prevented. In addition, when a barrier film made of titanium, which is a highly reducing element, is formed, even if a thin natural oxide film is formed on the crystalline semiconductor layer, the natural oxide film is reduced, so that the crystalline semiconductor layer is in good condition. Contact can be made.

次に、導電膜174を覆うように絶縁膜176を形成し、当該絶縁膜176上にアンテナとして機能する導電膜178を形成する(図36参照)。   Next, an insulating film 176 is formed so as to cover the conductive film 174, and a conductive film 178 functioning as an antenna is formed over the insulating film 176 (see FIG. 36).

アンテナとして機能する導電膜178は、CVD法、スパッタ法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。   The conductive film 178 functioning as an antenna is formed using a conductive material by a CVD method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or gravure printing, a droplet discharge method, a dispenser method, a plating method, or the like. Conductive materials are aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt) nickel (Ni), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum An element selected from (Mo) or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component is formed in a single layer structure or a laminated structure.

絶縁膜176は、上記絶縁膜172の説明で示したいずれかの材料を用いることができる。   For the insulating film 176, any of the materials described in the description of the insulating film 172 can be used.

また、本発明の不揮発性メモリカードにおける信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式またはマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が使用用途を考慮して適宜選択すればよく、伝送方式に伴って最適なアンテナを設ければよい。   In addition, as a signal transmission method in the nonvolatile memory card of the present invention, an electromagnetic coupling method, an electromagnetic induction method, a microwave method, or the like can be used. The transmission method may be appropriately selected by the practitioner in consideration of the intended use, and an optimal antenna may be provided according to the transmission method.

なお、上述した構造において、一つの島状の半導体層に複数の不揮発性メモリ素子を設けた構造としてもよい。この場合に関して図17、図25を参照して説明する。なお、図17は上面図を示し、図25は図17におけるE−F間、G−H間の断面図を示している。   Note that in the above structure, a plurality of nonvolatile memory elements may be provided in one island-like semiconductor layer. This case will be described with reference to FIGS. 17 shows a top view, and FIG. 25 shows a cross-sectional view between EF and GH in FIG.

図17、図25で示す不揮発性メモリカードの記憶回路は、ビット線BL0、BL1にそれぞれ電気的に接続された島状の半導体層200a、200bが設けられており、島状の半導体層200a、200bの各々に複数の不揮発性メモリ素子が設けられている(図17、25参照)。具体的には、半導体層200aにおいて、選択トランジスタS01、S02の間に複数の不揮発性メモリ素子M0〜M30、M31を有するNANDセル202aが設けられている。また、半導体層200bにおいても、選択トランジスタの間に複数の不揮発性メモリ素子を有するNANDセル202bが設けられている。また、半導体層200a、200bを分離して設けることによって、隣接するNANDセル202aとNANDセル202bを絶縁分離することが可能となる。   The memory circuit of the nonvolatile memory card illustrated in FIGS. 17 and 25 includes island-shaped semiconductor layers 200a and 200b that are electrically connected to the bit lines BL0 and BL1, respectively. A plurality of nonvolatile memory elements are provided in each of 200b (see FIGS. 17 and 25). Specifically, in the semiconductor layer 200a, a NAND cell 202a having a plurality of nonvolatile memory elements M0 to M30 and M31 is provided between the select transistors S01 and S02. In the semiconductor layer 200b, a NAND cell 202b having a plurality of nonvolatile memory elements is provided between the select transistors. Further, by providing the semiconductor layers 200a and 200b separately, the adjacent NAND cells 202a and NAND cells 202b can be insulated and separated.

また、一つの島状の半導体層に複数の不揮発性メモリ素子を設けることによって、より不揮発性メモリ素子の集積化が可能となり、大容量の不揮発性メモリカードを形成することができる。   Further, by providing a plurality of nonvolatile memory elements in one island-like semiconductor layer, the nonvolatile memory elements can be more integrated and a large-capacity nonvolatile memory card can be formed.

なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments in this specification.

(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる不揮発性メモリカードの作製方法に関して図面を参照して説明する。なお、図26〜図28は上面図を示し、図30〜図35は図26〜図28におけるA−B間、E−F間の断面図を示しており、図29は図26〜図28におけるC−D間の断面図を示している。また、A−B間はメモリ部に設けられるトランジスタと不揮発性メモリ素子を示し、C−D間はメモリ部に設けられる不揮発性メモリ素子を示し、E−F間はロジック部に設けられるトランジスタを示している。また、本実施の形態では、E−F間に示す基板200の領域212に設けられるトランジスタをpチャネル型、領域213に設けられるトランジスタをnチャネル型とし、A−B間に示す基板200の領域214に設けられるトランジスタをnチャネル型、不揮発性メモリ素子のキャリアの移動を電子で行う場合に関して説明するが、本発明の不揮発性メモリカードはこれに限られるものでない。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a method for manufacturing a nonvolatile memory card different from that in the above embodiment will be described with reference to drawings. 26 to 28 are top views, FIGS. 30 to 35 are cross-sectional views taken along lines AB and EF in FIGS. 26 to 28, and FIG. 29 is FIGS. 26 to 28. Sectional drawing between CD in FIG. A line between A and B shows a transistor and a non-volatile memory element provided in the memory part, a line between CD and a non-volatile memory element provided in the memory part, and a line between E and F a transistor provided in the logic part. Show. In this embodiment, a transistor provided in the region 212 of the substrate 200 between E and F is a p-channel type, a transistor provided in the region 213 is an n-channel type, and a region of the substrate 200 between A and B is used. The case where the transistor provided in 214 is an n-channel transistor and the carrier of the nonvolatile memory element is moved by electrons will be described; however, the nonvolatile memory card of the present invention is not limited to this.

まず、基板200上に絶縁膜を形成する。ここでは、n型の導電型を有する単結晶Siを基板200として用い、当該基板200上に絶縁膜202と絶縁膜204を形成する(図30(A)参照)。例えば、基板200に熱処理を行うことにより絶縁膜202として酸化シリコン(SiOx)を形成し、当該絶縁膜202上にCVD法を用いて窒化シリコン(SiNx)を成膜する。   First, an insulating film is formed over the substrate 200. Here, single crystal Si having n-type conductivity is used as the substrate 200, and the insulating film 202 and the insulating film 204 are formed over the substrate 200 (see FIG. 30A). For example, heat treatment is performed on the substrate 200 to form silicon oxide (SiOx) as the insulating film 202, and silicon nitride (SiNx) is formed over the insulating film 202 by a CVD method.

また、基板200は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基板、化合物半導体基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイア基板、ZnSe基板等)、貼り合わせ法またはSIMOX(Separation by IMplanted OXygen)法を用いて作製されたSOI(Silicon on Insulator)基板等を用いることができる。   The substrate 200 is not particularly limited as long as it is a semiconductor substrate. For example, a single crystal Si substrate having an n-type or p-type conductivity, a compound semiconductor substrate (GaAs substrate, InP substrate, GaN substrate, SiC substrate, sapphire substrate, ZnSe substrate, etc.), bonding method or SIMOX (Separation by IMplanted) An SOI (Silicon on Insulator) substrate manufactured using an OXygen method or the like can be used.

また、絶縁膜204は、絶縁膜202を形成した後に高密度プラズマ処理により当該絶縁膜202を窒化することにより設けてもよい。なお、基板200上に設ける絶縁膜は単層又は3層以上の積層構造で設けてもよい。   Alternatively, the insulating film 204 may be provided by nitriding the insulating film 202 by high-density plasma treatment after the insulating film 202 is formed. Note that the insulating film provided over the substrate 200 may have a single layer structure or a stacked structure including three or more layers.

次に、絶縁膜204上に選択的にレジストマスク206のパターンを形成し、当該レジストマスク206をマスクとして選択的にエッチングを行うことによって、基板200に選択的に凹部208を形成する(図30(B)参照)。基板200、絶縁膜202、204のエッチングとしては、プラズマを利用したドライエッチングにより行うことができる。   Next, a pattern of a resist mask 206 is selectively formed over the insulating film 204, and selective etching is performed using the resist mask 206 as a mask, whereby a recess 208 is selectively formed in the substrate 200 (FIG. 30). (See (B)). Etching of the substrate 200 and the insulating films 202 and 204 can be performed by dry etching using plasma.

次に、レジストマスク206のパターンを除去した後、基板200に形成された凹部208を充填するように絶縁膜210を形成する(図30(C)参照)。   Next, after removing the pattern of the resist mask 206, an insulating film 210 is formed so as to fill the recess 208 formed in the substrate 200 (see FIG. 30C).

絶縁膜210は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の絶縁材料を用いて形成する。ここでは、絶縁膜210として、常圧CVD法または減圧CVD法によりTEOS(テトラエチルオルソシリケート)ガスを用いて酸化シリコン膜を形成する。   The insulating film 210 is formed using an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) by a CVD method, a sputtering method, or the like. Form. Here, as the insulating film 210, a silicon oxide film is formed using TEOS (tetraethylorthosilicate) gas by an atmospheric pressure CVD method or a low pressure CVD method.

次に、研削処理、研磨処理又はCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を行うことによって、基板200の表面を露出させる。ここでは、基板200の表面を露出させることにより、基板200の凹部208に形成された絶縁膜211間に領域212、213、214が設けられる。なお、絶縁膜211は、基板200の表面に形成された絶縁膜210が研削処理、研磨処理又はCMP処理により除去されることにより得られたものである。続いて、p型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって、基板200の領域213、214にpウェル215を形成する(図31(A)、図28(A)、(B)、図29(A)参照)。   Next, the surface of the substrate 200 is exposed by performing a grinding process, a polishing process, or a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. Here, regions 212, 213, and 214 are provided between the insulating films 211 formed in the recesses 208 of the substrate 200 by exposing the surface of the substrate 200. The insulating film 211 is obtained by removing the insulating film 210 formed on the surface of the substrate 200 by grinding, polishing, or CMP. Subsequently, by selectively introducing an impurity element having p-type conductivity, p-wells 215 are formed in the regions 213 and 214 of the substrate 200 (FIGS. 31A, 28A, and 28B). ), FIG. 29 (A)).

p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、ボロン(B)を領域213、214に導入する。   As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, boron (B) is introduced into the regions 213 and 214 as the impurity element.

なお、本実施の形態では、基板200としてn型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域212には不純物元素の導入を行っていないが、n型を示す不純物元素を導入することにより領域212にnウェルを形成してもよい。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。   Note that in this embodiment, a semiconductor substrate having n-type conductivity is used as the substrate 200; therefore, no impurity element is introduced into the region 212; however, an impurity element exhibiting n-type is introduced. Thus, an n-well may be formed in the region 212. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used.

一方、p型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域212にn型を示す不純物元素を導入してnウェルを形成し、領域213、214には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。   On the other hand, when a semiconductor substrate having p-type conductivity is used, an n-type impurity element is introduced into the region 212 to form an n-well, and no impurity element is introduced into the regions 213 and 214. It is good.

次に、基板200に設けられた領域212、213、214上に第1の絶縁膜216、218、220を形成する。そして、第1の絶縁膜216、218、220を覆うように浮遊ゲート電極(ゲルマニウム(Ge)を主成分とする膜)222を形成する(図31(B)参照)。   Next, first insulating films 216, 218, and 220 are formed over the regions 212, 213, and 214 provided in the substrate 200. Then, a floating gate electrode (a film containing germanium (Ge) as a main component) 222 is formed so as to cover the first insulating films 216, 218, and 220 (see FIG. 31B).

第1の絶縁膜216、218、220は、熱処理を行い基板200に設けられた領域212、213、214の表面を酸化させることにより酸化シリコン膜で形成することができる。また、熱酸化法により酸化シリコン膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化シリコン膜の表面を窒化させることにより、酸化シリコン膜と酸素と窒素を有する膜(酸窒化シリコン膜)との積層構造で形成することができる。   The first insulating films 216, 218, and 220 can be formed of a silicon oxide film by performing heat treatment to oxidize the surfaces of the regions 212, 213, and 214 provided in the substrate 200. In addition, after a silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method, the surface of the silicon oxide film is nitrided by performing nitriding treatment, whereby the silicon oxide film and a film containing oxygen and nitrogen (silicon oxynitride film) are stacked. Can be formed with a structure.

他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて第1の絶縁膜216、218、220を形成してもよい。例えば、基板200に設けられた領域212、213、214の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行った場合、第1の絶縁膜216、218、220として酸化シリコン(SiOx)膜又は窒化シリコン(SiNx)膜が形成される。また、高密度プラズマ処理により領域212、213、214の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域212、213、214の表面に接して酸化シリコン膜が形成され、当該酸化シリコン膜上に酸窒化シリコン膜が形成され、第1の絶縁膜216、218、220は酸化シリコン膜と酸窒化シリコン膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域212、213、214の表面に酸化シリコン膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。   In addition, as described above, the first insulating films 216, 218, and 220 may be formed by plasma treatment. For example, in the case where the surface of the regions 212, 213, and 214 provided in the substrate 200 is oxidized or nitrided by high-density plasma treatment, a silicon oxide (SiOx) film or a first insulating film 216, 218, or 220 is used. A silicon nitride (SiNx) film is formed. In addition, after performing oxidation treatment on the surfaces of the regions 212, 213, and 214 by high-density plasma treatment, nitridation treatment may be performed by performing high-density plasma treatment again. In this case, a silicon oxide film is formed in contact with the surfaces of the regions 212, 213, and 214, a silicon oxynitride film is formed over the silicon oxide film, and the first insulating films 216, 218, and 220 are formed of silicon oxide films. This is a film in which a silicon oxynitride film is stacked. Alternatively, after a silicon oxide film is formed on the surfaces of the regions 212, 213, and 214 by a thermal oxidation method, oxidation treatment or nitridation treatment may be performed by high-density plasma treatment.

本実施の形態において、基板200においてメモリ部に設けられた領域214上に形成される第1の絶縁膜220は、後に完成する不揮発性メモリ素子において、トンネル酸化膜として機能する。従って、第1の絶縁膜220の膜厚が薄いほど、トンネル電流が流れやすく、メモリとして高速動作が可能となる。また、第1の絶縁膜220の膜厚が薄いほど、浮遊ゲート電極222に低電圧で電荷を蓄積させることが可能となるため、不揮発性メモリカードの消費電力を低減することができる。そのため、第1の絶縁膜220は、膜厚を薄く形成することが好ましい。   In this embodiment, the first insulating film 220 formed over the region 214 provided in the memory portion in the substrate 200 functions as a tunnel oxide film in a nonvolatile memory element to be completed later. Therefore, the thinner the first insulating film 220 is, the more easily the tunnel current flows and the higher speed operation as a memory becomes possible. In addition, as the first insulating film 220 is thinner, charges can be accumulated in the floating gate electrode 222 at a lower voltage, so that power consumption of the nonvolatile memory card can be reduced. Therefore, the first insulating film 220 is preferably formed thin.

浮遊ゲート電極222は、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム合金等のゲルマニウムを含む膜で形成することができる。ここでは、浮遊ゲート電極222として、ゲルマニウム元素を含む雰囲気中(例えば、GeH)でプラズマCVD法を行うことにより、ゲルマニウムを主成分とする膜で形成する。このように、基板200として単結晶Si基板を用い、当該Si基板のある領域上にトンネル酸化膜として機能する第1の絶縁膜を介してSiよりエネルギーギャップの小さいゲルマニウムを含む膜を浮遊ゲート電極として設けた場合、Si基板のある領域の電荷に対する絶縁膜により形成される第1の障壁に対して浮遊ゲート電極の電荷に対する絶縁膜により形成される第2の障壁がエネルギー的に高くなる。その結果、Si基板のある領域から浮遊ゲート電極へ電荷を注入しやすくすることができ、浮遊ゲート電極から電荷が消失することを防ぐことができる。つまり、メモリとして動作する場合に、低電圧で高効率な書き込みをすることが出来、且つ電荷保持特性を向上させることができる。また、基板200においてメモリ部に設けられた領域214の上方に形成される浮遊ゲート電極222は、後に完成する不揮発性メモリ素子において、フローティングゲートとして機能する。 The floating gate electrode 222 can be formed of a film containing germanium such as germanium (Ge) or a silicon germanium alloy. Here, the floating gate electrode 222 is formed of a film containing germanium as a main component by performing a plasma CVD method in an atmosphere containing a germanium element (eg, GeH 4 ). In this manner, a single crystal Si substrate is used as the substrate 200, and a film containing germanium having an energy gap smaller than that of Si is formed on a certain region of the Si substrate via a first insulating film functioning as a tunnel oxide film. The second barrier formed by the insulating film for the charge of the floating gate electrode is energetically higher than the first barrier formed by the insulating film for the charge in a certain region of the Si substrate. As a result, it is possible to easily inject charges from a region of the Si substrate into the floating gate electrode, and it is possible to prevent the charge from being lost from the floating gate electrode. That is, when operating as a memory, high-efficiency writing can be performed at a low voltage, and charge retention characteristics can be improved. In addition, the floating gate electrode 222 formed above the region 214 provided in the memory portion in the substrate 200 functions as a floating gate in a nonvolatile memory element completed later.

次に、浮遊ゲート電極222上にレジストマスク223を形成し、当該レジストマスク223をマスクとして浮遊ゲート電極222と、第1の絶縁膜216、218、220を選択的に除去する。ここでは、基板200において領域214の一部を覆うようにレジストマスク223を形成し、当該レジストマスク223に覆われていない浮遊ゲート電極222、第1の絶縁膜216、218、220を除去することによって、領域214に設けられた一部の第1の絶縁膜220と浮遊ゲート電極222を残存させ、第1の絶縁膜224、浮遊ゲート電極226とする(図31(C)参照)。具体的には、領域214のうち、後に不揮発性メモリ素子が形成される領域に設けられた第1の絶縁膜220と浮遊ゲート電極222を残存させる。また、基板200の領域212、213と領域214の一部の表面が露出する。   Next, a resist mask 223 is formed over the floating gate electrode 222, and the floating gate electrode 222 and the first insulating films 216, 218, and 220 are selectively removed using the resist mask 223 as a mask. Here, a resist mask 223 is formed so as to cover part of the region 214 in the substrate 200, and the floating gate electrode 222 and the first insulating films 216, 218, and 220 that are not covered with the resist mask 223 are removed. Thus, a part of the first insulating film 220 and the floating gate electrode 222 provided in the region 214 are left to form the first insulating film 224 and the floating gate electrode 226 (see FIG. 31C). Specifically, in the region 214, the first insulating film 220 and the floating gate electrode 222 provided in a region where a nonvolatile memory element is to be formed later are left. In addition, a part of the surfaces of the regions 212 and 213 and the region 214 of the substrate 200 is exposed.

次に、基板200の領域212、213、214、浮遊ゲート電極222を覆うように第2の絶縁膜228を形成する(図32(A)参照)。   Next, a second insulating film 228 is formed so as to cover the regions 212, 213, and 214 and the floating gate electrode 222 of the substrate 200 (see FIG. 32A).

第2の絶縁膜228は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の絶縁材料を用いて単層又は積層して形成する。例えば、第2の絶縁膜228を単層で設ける場合には、CVD法により酸化窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜を5〜50nmの膜厚で形成する。また、第2の絶縁膜228を3層構造で設ける場合には、第1層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第2の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第3の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成する。   The second insulating film 228 is formed of an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) by using a CVD method, a sputtering method, or the like. A single layer or a stacked layer is formed using materials. For example, in the case where the second insulating film 228 is provided as a single layer, a silicon oxynitride film or a silicon nitride oxide film is formed with a thickness of 5 to 50 nm by a CVD method. In the case where the second insulating film 228 is provided in a three-layer structure, a silicon oxynitride film is formed as the first insulating film, a silicon nitride film is formed as the second insulating film, and the third insulating film is formed. A silicon oxynitride film is formed as the insulating film.

なお、基板200の領域214における浮遊ゲート電極222上に形成された第2の絶縁膜228は、後に完成する不揮発性メモリ素子においてコントロール絶縁膜として機能し、一部の露出した領域214に形成された第2の絶縁膜は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。   Note that the second insulating film 228 formed over the floating gate electrode 222 in the region 214 of the substrate 200 functions as a control insulating film in a nonvolatile memory element to be completed later, and is formed in a part of the exposed region 214. The second insulating film functions as a gate insulating film in a transistor to be completed later.

次に、基板200の領域214に形成された第2の絶縁膜228を覆うようにレジストマスク230を選択的に形成し、基板200の領域212、213に形成された第2の絶縁膜228を選択的に除去する(図32(B)参照)。   Next, a resist mask 230 is selectively formed so as to cover the second insulating film 228 formed in the region 214 of the substrate 200, and the second insulating film 228 formed in the regions 212 and 213 of the substrate 200 is formed. This is selectively removed (see FIG. 32B).

次に、基板200の領域212、213の表面上に第3の絶縁膜232、234をそれぞれ形成する(図32(C)参照)。   Next, third insulating films 232 and 234 are formed over the surfaces of the regions 212 and 213 of the substrate 200, respectively (see FIG. 32C).

第3の絶縁膜232、234は、上記第1の絶縁膜216、218、220の形成方法で示したいずれかの方法を用いて形成する。例えば、熱処理を行い基板200に設けられた領域212、213の表面を酸化させることにより酸化シリコン膜で第3の絶縁膜232、234を形成することができる。また、熱酸化法により酸化シリコン膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化シリコン膜の表面を窒化させることにより、酸化シリコン膜と酸素と窒素を有する膜(酸窒化シリコン膜)との積層構造で形成してもよい。   The third insulating films 232 and 234 are formed by using any one of the methods described for forming the first insulating films 216, 218, and 220. For example, the third insulating films 232 and 234 can be formed using silicon oxide films by performing heat treatment to oxidize the surfaces of the regions 212 and 213 provided in the substrate 200. In addition, after a silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method, the surface of the silicon oxide film is nitrided by performing nitriding treatment, whereby the silicon oxide film and a film containing oxygen and nitrogen (silicon oxynitride film) are stacked. You may form with a structure.

他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて第3の絶縁膜232、234を形成してもよい。例えば、基板200に設けられた領域212、213の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、第3の絶縁膜232、234として酸化シリコン(SiOx)膜又は窒化シリコン(SiNx)膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域212、213の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域212、213の表面に接して酸化シリコン膜が形成され、当該酸化シリコン膜上に酸窒化シリコン膜が形成され、第3の絶縁膜232、234は酸化シリコン膜と酸窒化シリコン膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域212、213の表面に酸化シリコン膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。   In addition, as described above, the third insulating films 232 and 234 may be formed by plasma treatment. For example, the surface of the regions 212 and 213 provided in the substrate 200 is subjected to oxidation treatment or nitridation treatment by high-density plasma treatment, whereby a silicon oxide (SiOx) film or silicon nitride (SiNx) is formed as the third insulating films 232 and 234. ) It can be formed with a film. Alternatively, the surface of the regions 212 and 213 may be oxidized by high-density plasma treatment, and then nitridation may be performed by performing high-density plasma treatment again. In this case, a silicon oxide film is formed in contact with the surfaces of the regions 212 and 213, a silicon oxynitride film is formed over the silicon oxide film, and the third insulating films 232 and 234 include the silicon oxide film and the silicon oxynitride film. Is a laminated film. Alternatively, after a silicon oxide film is formed on the surfaces of the regions 212 and 213 by a thermal oxidation method, oxidation treatment or nitridation treatment may be performed by high-density plasma treatment.

なお、第3の絶縁膜232、234を熱酸化法や高密度プラズマ処理で形成する際に、基板200の領域214の上方に形成された第2の絶縁膜228の表面にも、酸化膜又は酸窒化膜が形成される場合がある。また、基板200の領域212、213に形成された第3の絶縁膜232、234は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。   Note that when the third insulating films 232 and 234 are formed by a thermal oxidation method or high-density plasma treatment, an oxide film or a surface of the second insulating film 228 formed over the region 214 of the substrate 200 is also formed. An oxynitride film may be formed. The third insulating films 232 and 234 formed in the regions 212 and 213 of the substrate 200 function as a gate insulating film in a transistor that is completed later.

次に、基板200に設けられた領域212、213の上方に形成された第3の絶縁膜232、234、領域214の上方に形成された第2の絶縁膜228を覆うように導電膜を形成する(図33(A)参照)。ここでは、導電膜として、導電膜236と導電膜238を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。   Next, a conductive film is formed so as to cover the third insulating films 232 and 234 formed above the regions 212 and 213 provided on the substrate 200 and the second insulating film 228 formed above the region 214. (See FIG. 33A). Here, an example is shown in which a conductive film 236 and a conductive film 238 are sequentially stacked as the conductive film. Needless to say, the conductive film may be formed of a single layer or a stacked structure of three or more layers.

導電膜236、238としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体材料により形成することもできる。   The conductive films 236 and 238 are selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), niobium (Nb), and the like. Or an alloy material or a compound material containing these elements as main components. Alternatively, a metal nitride film obtained by nitriding these elements can be used. In addition, a semiconductor material typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus can be used.

ここでは、導電膜236として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜238としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜236として、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜238として、タングステン、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。   Here, the conductive film 236 is formed using tantalum nitride, and the conductive film 238 is formed using tungsten in a stacked structure. In addition, a single layer or a laminated film selected from tantalum nitride, tungsten nitride, molybdenum nitride, or titanium nitride is used as the conductive film 236, and the conductive film 238 is selected from tungsten, tantalum, molybdenum, or titanium. A single layer or a laminated film can be used.

次に、積層して設けられた導電膜236、238を選択的にエッチングして除去することによって、基板200の領域212、213、214の上方の一部に導電膜236、238を残存させ、それぞれゲート電極として機能する導電膜240、242、244、246を形成する(図33(B)、図29(B)参照)。また、ここでは、基板200において、導電膜240、242、244、246と重ならない領域212、213、214の表面が露出するようにする。なお、ゲート電極として機能する導電膜244は、後に完成する不揮発性メモリ素子において制御ゲートとして機能する。   Next, the conductive films 236 and 238 provided by stacking are selectively etched and removed, so that the conductive films 236 and 238 are left in portions above the regions 212, 213, and 214 of the substrate 200. Conductive films 240, 242, 244, and 246 that function as gate electrodes are formed (see FIGS. 33B and 29B). Here, in the substrate 200, the surfaces of the regions 212, 213, and 214 that do not overlap with the conductive films 240, 242, 244, and 246 are exposed. Note that the conductive film 244 functioning as a gate electrode functions as a control gate in a nonvolatile memory element to be completed later.

具体的には、基板200の領域212において、導電膜240の下方に形成された第3の絶縁膜232のうち当該導電膜240と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜240と第3の絶縁膜232の端部が概略一致するように形成する。また、基板200の領域214において、導電膜242の下方に形成された第3の絶縁膜234のうち当該導電膜242と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜242と第3の絶縁膜234の端部が概略一致するように形成する。また、基板200の領域214において、導電膜244の下方に形成された第2の絶縁膜228うち当該導電膜244と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜244と第2の絶縁膜228の端部が概略一致するように形成する。また、基板200の領域214において、導電膜246の下方に形成された第2の絶縁膜228、浮遊ゲート電極226、第1の絶縁膜224のうち当該導電膜246と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜246と第2の絶縁膜228、浮遊ゲート電極226及び第1の絶縁膜224の端部が概略一致するように形成する。   Specifically, in the region 212 of the substrate 200, a portion of the third insulating film 232 formed below the conductive film 240 that does not overlap with the conductive film 240 is selectively removed, so that the conductive film 240 and the third conductive film 240 are removed. The insulating film 232 is formed so that the end portions thereof substantially coincide with each other. In addition, in the region 214 of the substrate 200, a portion of the third insulating film 234 formed below the conductive film 242 that does not overlap with the conductive film 242 is selectively removed, so that the conductive film 242 and the third insulating film are removed. It forms so that the edge part of 234 may correspond substantially. Further, in the region 214 of the substrate 200, a portion of the second insulating film 228 formed below the conductive film 244 that does not overlap with the conductive film 244 is selectively removed, so that the conductive film 244 and the second insulating film 228 are removed. Are formed so that their end portions substantially coincide. Further, in the region 214 of the substrate 200, a portion of the second insulating film 228, the floating gate electrode 226, and the first insulating film 224 formed below the conductive film 246 that does not overlap with the conductive film 246 is selectively selected. The conductive film 246, the second insulating film 228, the floating gate electrode 226, and the first insulating film 224 are formed so that the end portions thereof substantially coincide with each other.

この場合、導電膜240、242、244、246の形成と同時に重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよいし、導電膜240、242、244、246を形成後残存したレジストマスク又は当該導電膜240、242、244、246をマスクとして重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよい。   In this case, a portion of the insulating film that does not overlap with the formation of the conductive films 240, 242, 244, and 246 may be removed, or the resist mask remaining after the formation of the conductive films 240, 242, 244, and 246 or the conductive film may be removed. The insulating film or the like that does not overlap may be removed using the films 240, 242, 244, and 246 as masks.

次に、基板200の領域212、213、214に不純物元素を選択的に導入する(図33(C)参照)。ここでは、領域213、214に導電膜242、244、246をマスクとしてn型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入し、領域212に導電膜240をマスクとしてp型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入する。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。   Next, an impurity element is selectively introduced into the regions 212, 213, and 214 of the substrate 200 (see FIG. 33C). Here, a low-concentration impurity element imparting n-type conductivity is selectively introduced into the regions 213 and 214 using the conductive films 242, 244 and 246 as masks, and a p-type region is imparted to the regions 212 using the conductive film 240 as a mask. A concentration of impurity elements is selectively introduced. As the impurity element imparting n-type conductivity, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the impurity element imparting p-type conductivity, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used.

次に、導電膜240、242、244、246の側面に接する絶縁膜254(サイドウォールともよばれる)を形成する。具体的には、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、シリコン、シリコンの酸化物又はシリコンの窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。そして、当該絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、導電膜240、242、244、246の側面に接するように形成することができる。なお、絶縁膜254は、LDD(Lightly Doped drain)領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。また、ここでは、絶縁膜254は、導電膜240、242、244、246の下方に形成された絶縁膜や浮遊ゲート電極の側面にも接するように形成されている。   Next, an insulating film 254 (also referred to as a sidewall) in contact with the side surfaces of the conductive films 240, 242, 244, and 246 is formed. Specifically, a film containing an inorganic material such as silicon, silicon oxide, or silicon nitride, or a film containing an organic material such as an organic resin is formed in a single layer or stacked layers by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. Form. Then, the insulating film can be selectively etched by anisotropic etching mainly in the vertical direction so as to be in contact with the side surfaces of the conductive films 240 242 244 246. Note that the insulating film 254 is used as a mask for doping when an LDD (Lightly Doped Drain) region is formed. In addition, here, the insulating film 254 is formed so as to be in contact with the insulating film formed below the conductive films 240, 242, 244, and 246 and the side surface of the floating gate electrode.

続いて、当該絶縁膜254、導電膜240、242、244、246をマスクとして基板200の領域212、213、214に不純物元素を導入することによって、ソース領域又はドレイン領域として機能する不純物領域を形成する(図34(A)、図27(A)、(B)参照)。ここでは、基板200の領域213、214に絶縁膜254と導電膜242、244、246をマスクとして高濃度のn型を付与する不純物元素を導入し、領域212に絶縁膜254と導電膜240をマスクとして高濃度のp型を付与する不純物元素を導入する。   Subsequently, an impurity element functioning as a source region or a drain region is formed by introducing an impurity element into the regions 212, 213, and 214 of the substrate 200 using the insulating film 254 and the conductive films 240, 242, 244, and 246 as masks. (See FIGS. 34A, 27A, and 27B). Here, an impurity element imparting high concentration n-type is introduced into the regions 213 and 214 of the substrate 200 using the insulating film 254 and the conductive films 242, 244 and 246 as masks, and the insulating film 254 and the conductive film 240 are formed in the region 212. An impurity element imparting a high concentration of p-type is introduced as a mask.

その結果、基板200の領域212には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域258と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域260と、チャネル形成領域256が形成される。また、基板200の領域213には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域264と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域266と、チャネル形成領域262が形成される。また、基板200の領域214には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域270と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域272、276と、チャネル形成領域268、274が形成される。   As a result, an impurity region 258 that forms a source region or a drain region, a low-concentration impurity region 260 that forms an LDD region, and a channel formation region 256 are formed in the region 212 of the substrate 200. In the region 213 of the substrate 200, an impurity region 264 that forms a source region or a drain region, a low-concentration impurity region 266 that forms an LDD region, and a channel formation region 262 are formed. In the region 214 of the substrate 200, impurity regions 270 that form source or drain regions, low-concentration impurity regions 272 and 276 that form LDD regions, and channel formation regions 268 and 274 are formed.

なお、本実施の形態では、導電膜240、242、244、246と重ならない基板200の領域212、213、214を露出させた状態で不純物元素の導入を行っている。従って、基板200の領域212、213、214にそれぞれ形成されるチャネル形成領域256、262、268、274は導電膜240、242、244、246と自己整合的に形成することができる。   Note that in this embodiment, the impurity element is introduced in a state where the regions 212, 213, and 214 of the substrate 200 that do not overlap with the conductive films 240, 242, 244, and 246 are exposed. Accordingly, the channel formation regions 256, 262, 268, and 274 formed in the regions 212, 213, and 214 of the substrate 200 can be formed in a self-alignment manner with the conductive films 240, 242, 244, and 246, respectively.

次に、基板200の領域212、213、214上に設けられた絶縁膜や導電膜等を覆うように絶縁膜277を形成し、当該絶縁膜277に開口部278を形成する(図34(B)参照)。   Next, an insulating film 277 is formed so as to cover the insulating film, the conductive film, and the like provided over the regions 212, 213, and 214 of the substrate 200, and an opening 278 is formed in the insulating film 277 (FIG. 34B )reference).

絶縁膜277は、CVD法やスパッタ法等により、酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。   The insulating film 277 is formed of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like by CVD or sputtering. Single layer made of an insulating film containing oxygen or nitrogen, a film containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), an organic material such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, acrylic, or a siloxane material such as a siloxane resin Alternatively, a stacked structure can be provided. Note that the siloxane material corresponds to a material including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group can also be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

次に、CVD法を用いて開口部278に導電膜280を形成し、当該導電膜280と電気的に接続するように絶縁膜277上に導電膜282a〜282dを選択的に形成する(図35、図26(A)、(B)、図29(C)参照)。   Next, a conductive film 280 is formed in the opening 278 by a CVD method, and conductive films 282a to 282d are selectively formed over the insulating film 277 so as to be electrically connected to the conductive film 280 (FIG. 35). 26 (A), (B), and FIG. 29 (C)).

導電膜280、282a〜282dは、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素とシリコンの一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜280、282a〜282dは、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜280、282a〜282dを形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体層上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体層と良好なコンタクトをとることができる。ここでは、導電膜280はCVD法によりタングステン(W)を選択成長することにより形成することができる。   The conductive films 280 and 282a to 282d are formed of aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), nickel (Ni), platinum (Pt) by CVD or sputtering. ), Copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), manganese (Mn), neodymium (Nd), carbon (C), silicon (Si), or these elements as main components An alloy material or a compound material to be formed is a single layer or a laminated layer. The alloy material containing aluminum as a main component corresponds to, for example, a material containing aluminum as a main component and containing nickel, or an alloy material containing aluminum as a main component and containing nickel and one or both of carbon and silicon. The conductive films 280 and 282a to 282d include, for example, a laminated structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, and a barrier film, and a laminated structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, a titanium nitride film, and a barrier film. Should be adopted. Note that the barrier film corresponds to a thin film formed of titanium, titanium nitride, molybdenum, or molybdenum nitride. Aluminum and aluminum silicon are suitable as materials for forming the conductive films 280 and 282a to 282d because they have low resistance and are inexpensive. In addition, when an upper layer and a lower barrier layer are provided, generation of hillocks of aluminum or aluminum silicon can be prevented. In addition, when a barrier film made of titanium, which is a highly reducing element, is formed, even if a thin natural oxide film is formed on the crystalline semiconductor layer, the natural oxide film is reduced, so that the crystalline semiconductor layer is in good condition. Contact can be made. Here, the conductive film 280 can be formed by selectively growing tungsten (W) by a CVD method.

以上の工程により、基板200の領域212に形成されたp型のトランジスタと、領域213に形成されたn型のトランジスタと、領域214に形成されたn型のトランジスタ及び不揮発性メモリ素子とを具備する不揮発性メモリカードを得ることができる。   Through the above steps, a p-type transistor formed in the region 212 of the substrate 200, an n-type transistor formed in the region 213, and an n-type transistor and a nonvolatile memory element formed in the region 214 are provided. A non-volatile memory card can be obtained.

なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments in this specification.

本発明の個人情報管理システムの一例を示す図。The figure which shows an example of the personal information management system of this invention. 本発明の個人情報管理システムの一例を示す図。The figure which shows an example of the personal information management system of this invention. 本発明の不揮発性メモリカードの一例を示す図。The figure which shows an example of the non-volatile memory card of this invention. 本発明の個人情報管理システムの一例を示す図。The figure which shows an example of the personal information management system of this invention. 本発明の個人情報管理システムの一例を示す図。The figure which shows an example of the personal information management system of this invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. プラズマ装置の一例を示す図。The figure which shows an example of a plasma apparatus. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention. 本発明の不揮発性メモリカードにおける記憶素子を説明する図。4A and 4B illustrate a memory element in a nonvolatile memory card of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
12 絶縁膜
14 半導体層
16 絶縁膜
18 不純物領域
20 浮遊ゲート電極
22 絶縁膜
24 制御ゲート電極
26 ゲート
30 半導体層
32 半導体層
34 半導体層
36 半導体層
38 半導体層
40 半導体層
52 メモリセルアレイ
54 周辺回路
56 アドレスバッファ
58 コントロール回路
60 昇圧回路
62 ロウデコーダ
64 カラムデコーダ
66 センスアンプ
68 データバッファ
70 データ入出力バッファ
80 アンテナ
82 誘電体板
84 ガス供給部
86 排気口
88 支持台
90 温度制御部
92 マイクロ波供給部
94 プラズマ
100 基板
101 基板
102 絶縁膜
104 半導体層
106 半導体層
108 半導体層
110 半導体層
112 絶縁膜
116 絶縁膜
120 電荷蓄積層
121 電荷蓄積層
122 レジスト
124 レジスト
126 不純物領域
128 絶縁膜
130 レジスト
132 絶縁膜
136 導電膜
138 導電膜
140 導電膜
142 導電膜
144 導電膜
148 レジスト
150 チャネル形成領域
152 不純物領域
154 チャネル形成領域
156 不純物領域
158 低濃度不純物領域
160 チャネル形成領域
162 不純物領域
164 低濃度不純物領域
166 レジスト
168 チャネル形成領域
16a 酸化シリコン層
16b 酸窒化シリコン層
170 不純物領域
172 絶縁膜
174 導電膜
176 絶縁膜
178 導電膜
18a ソース領域
18b ドレイン領域
200 基板
202 絶縁膜
204 絶縁膜
206 レジストマスク
208 凹部
210 絶縁膜
211 絶縁膜
212 領域
213 領域
214 領域
215 pウェル
216 絶縁膜
220 絶縁膜
222 浮遊ゲート電極
223 レジストマスク
224 絶縁膜
226 浮遊ゲート電極
228 絶縁膜
22a 窒化シリコン層
22b 酸化シリコン層
230 レジストマスク
232 絶縁膜
234 絶縁膜
236 導電膜
238 導電膜
240 導電膜
242 導電膜
244 導電膜
246 導電膜
24a 金属窒化物層
24b 金属層
254 絶縁膜
256 チャネル形成領域
258 不純物領域
260 低濃度不純物領域
262 チャネル形成領域
264 不純物領域
266 低濃度不純物領域
268 チャネル形成領域
270 不純物領域
272 低濃度不純物領域
277 絶縁膜
278 開口部
280 導電膜
500 個人情報記録媒体
500 不揮発性メモリカード
501 通信制御手段
502 暗号化手段
503 情報処理手段
504 記憶回路
510 端末
511 通信制御手段
512 制御回路
513 表示部
514 入力手段
520 サーバー
521 通信制御手段
522 復号化手段
523 比較参照手段
524 情報処理プログラム
525 暗証データ記録部
526 比較参照手段
527 預金情報記録部
701 不揮発性メモリカード
702 共振回路
703 電源回路
704 クロック発生回路
705 復調回路
706 情報処理回路
707 記憶回路
708 A/D変換回路
709 変調回路
710 アンテナ
711 通信回線
712 端末
713 CPU
714 サーバー
715 リーダ/ライタ
716 RF回路
200a 半導体層
200b 半導体層
202a NANDセル
202b NANDセル
282a 導電膜
10 substrate 12 insulating film 14 semiconductor layer 16 insulating film 18 impurity region 20 floating gate electrode 22 insulating film 24 control gate electrode 26 gate 30 semiconductor layer 32 semiconductor layer 34 semiconductor layer 36 semiconductor layer 38 semiconductor layer 40 semiconductor layer 52 memory cell array 54 periphery Circuit 56 Address buffer 58 Control circuit 60 Boost circuit 62 Row decoder 64 Column decoder 66 Sense amplifier 68 Data buffer 70 Data input / output buffer 80 Antenna 82 Dielectric plate 84 Gas supply part 86 Exhaust port 88 Support base 90 Temperature control part 92 Microwave Supply portion 94 Plasma 100 Substrate 101 Substrate 102 Insulating film 104 Semiconductor layer 106 Semiconductor layer 108 Semiconductor layer 110 Semiconductor layer 112 Insulating film 116 Insulating film 120 Charge accumulating layer 121 Charge accumulating layer 122 Resist 124 Resist 1 26 impurity region 128 insulating film 130 resist 132 insulating film 136 conductive film 138 conductive film 140 conductive film 142 conductive film 144 conductive film 148 resist 150 channel formation region 152 impurity region 154 channel formation region 156 impurity region 158 low concentration impurity region 160 channel formation Region 162 Impurity region 164 Low concentration impurity region 166 Resist 168 Channel formation region 16a Silicon oxide layer 16b Silicon oxynitride layer 170 Impurity region 172 Insulating film 174 Conductive film 176 Insulating film 178 Conductive film 18a Source region 18b Drain region 200 Substrate 202 Insulating film 204 Insulating film 206 Resist mask 208 Recess 210 Insulating film 211 Insulating film 212 Region 213 Region 214 Region 215 P well 216 Insulating film 220 Insulating film 222 Floating gate electrode 2 23 resist mask 224 insulating film 226 floating gate electrode 228 insulating film 22a silicon nitride layer 22b silicon oxide layer 230 resist mask 232 insulating film 234 insulating film 236 conductive film 238 conductive film 240 conductive film 242 conductive film 244 conductive film 246 conductive film 24a metal Nitride layer 24b Metal layer 254 Insulating film 256 Channel forming region 258 Impurity region 260 Low concentration impurity region 262 Channel forming region 264 Impurity region 266 Low concentration impurity region 268 Channel forming region 270 Impurity region 272 Low concentration impurity region 277 Insulating film 278 Opening Unit 280 conductive film 500 personal information recording medium 500 non-volatile memory card 501 communication control means 502 encryption means 503 information processing means 504 storage circuit 510 terminal 511 communication control means 512 control circuit 513 Table Display unit 514 Input unit 520 Server 521 Communication control unit 522 Decoding unit 523 Comparison reference unit 524 Information processing program 525 Password data recording unit 526 Comparison reference unit 527 Deposit information recording unit 701 Non-volatile memory card 702 Resonance circuit 703 Power supply circuit 704 Clock Generation circuit 705 Demodulation circuit 706 Information processing circuit 707 Memory circuit 708 A / D conversion circuit 709 Modulation circuit 710 Antenna 711 Communication line 712 Terminal 713 CPU
714 Server 715 Reader / Writer 716 RF circuit 200a Semiconductor layer 200b Semiconductor layer 202a NAND cell 202b NAND cell 282a Conductive film

Claims (1)

メモリーカードと、端末と、サーバーと、を有し、
前記メモリーカードは、前記端末と情報の送受信を行う第1の通信制御手段と、暗号化手段と、記憶回路と、を有し、
前記端末は、前記メモリーカード及び前記サーバーと情報の送受信を行う第2の通信制御手段と、表示部と、を有し、
前記サーバーは、前記端末と情報の送受信を行う第3の通信制御手段と、復号化手段と、暗証データ記録部と、預金情報記録部と、を有し、
前記記憶回路には、暗号化された個人情報、暗号化された第1の預金情報及びID番号が記録され、
前記暗号化された個人情報、前記暗号化された第1の預金情報及び前記ID番号は、前記メモリーカードから前記端末を介して前記サーバーへ送信され、
前記サーバーが受信した前記ID番号に対応する暗証データが前記暗証データ記録部に記録されている場合、前記サーバーが受信した前記暗号化された第1の預金情報は、前記復号化手段により復号化され、
前記復号化された第1の預金情報と一致する預金情報が前記預金情報記録部に記録されている場合、前記復号化された預金情報は、前記サーバーから前記端末に送信され、
前記端末が受信した前記復号化された第1の預金情報は、前記表示部に表示され、
前記復号化された第1の預金情報が第2の預金情報に更新された場合、前記第2の預金情報は、前記端末から前記メモリーカードに送信され、
前記メモリーカードが受信した前記第2の預金情報は、前記暗号化手段により暗号化され、
前記暗号化された第2の預金情報は、前記記憶回路に記録され
前記記憶回路に記録された前記暗号化された第2の預金情報が前記メモリーカードから前記端末を介して前記サーバーへ送信されることにより、前記預金情報記録部に記録された預金情報が更新されることを特徴とする管理システム。
A memory card, a terminal, and a server;
The memory card includes first communication control means for transmitting / receiving information to / from the terminal, encryption means, and a storage circuit,
The terminal includes a second communication control unit that transmits and receives information to and from the memory card and the server, and a display unit.
The server includes a third communication control unit that transmits and receives information to and from the terminal, a decryption unit, a password data recording unit, and a deposit information recording unit.
In the storage circuit, encrypted personal information, encrypted first deposit information and ID number are recorded,
The encrypted personal information, the encrypted first deposit information and the ID number are transmitted from the memory card to the server via the terminal,
When the password data corresponding to the ID number received by the server is recorded in the password data recording unit, the encrypted first deposit information received by the server is decrypted by the decryption means. And
When the deposit information that matches the decrypted first deposit information is recorded in the deposit information recording unit, the decrypted deposit information is transmitted from the server to the terminal,
The decrypted first deposit information received by the terminal is displayed on the display unit,
When the decrypted first deposit information is updated to second deposit information, the second deposit information is transmitted from the terminal to the memory card,
The second deposit information received by the memory card is encrypted by the encryption means,
The encrypted second deposit information is recorded in the storage circuit ,
The encrypted second deposit information recorded in the storage circuit is transmitted from the memory card to the server via the terminal, whereby the deposit information recorded in the deposit information recording unit is updated. Management system characterized by that.
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