JPH01289170A - Non-volatile semiconductor storage device - Google Patents

Non-volatile semiconductor storage device

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JPH01289170A
JPH01289170A JP11845288A JP11845288A JPH01289170A JP H01289170 A JPH01289170 A JP H01289170A JP 11845288 A JP11845288 A JP 11845288A JP 11845288 A JP11845288 A JP 11845288A JP H01289170 A JPH01289170 A JP H01289170A
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JP
Japan
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insulating film
region
gate insulating
gate electrode
film
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Application number
JP11845288A
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Japanese (ja)
Inventor
Masataka Takebuchi
竹渕 政孝
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive a reduction in the writing/erase repetition resistance of the title device and the improvement of the electrification hold characteristics of the device by a method wherein a first gate insulating film having a thin film part is formed continuously on a channel region and extending over the upper part of a drain region and a second gate insulating film is formed on a first electrode conductor which is laminated on this first gate insulating film and is set in a floating state in a potential manner. CONSTITUTION:The surface of a D type Si substrate 11 of a memory cell of a non-volatile semiconductor storage device is element-isolated by a field insulating film 12 in every cell region and source and drain regions 13 and 14 consisting of an n<+> diffused region are formed in the substrate surface at each cell region. Moreover, a gate oxide film 16 is continuously formed on part of a channel region 15 between the source and drain regions and extending over the upper part of the region 14, a tunnel insulating film 17 is formed on a part, which corresponds to the region 14, of the film 16, these films 16 and 17 are formed by thermally oxidizing the substrate 11 to contrive a stabilization and a floating gate 18 is formed on the film 16.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) この発明は不揮発性トランジスタをメモリセルとして使
用した不揮発性半導体記憶装置に係り、特に全メモリセ
ルを一括して消去可能な不揮発性半導体記憶装置に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Purpose of the Invention (Industrial Application Field) This invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device using nonvolatile transistors as memory cells, and particularly relates to a nonvolatile semiconductor memory device that uses nonvolatile transistors as memory cells, and particularly relates to a nonvolatile semiconductor memory device that uses nonvolatile transistors as memory cells. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.

(従来の技術) 第4図は、「アイ・イー・イー・イー・ジャーナル・オ
ブ・ソリッド・ステート・サーキツツ(I E E E
  Journal or 3olid  3tate
Circuits )のvol、 5C−22No、5
  Oct。
(Prior art) Figure 4 shows the ``IEE Journal of Solid State Circuits''.
Journal or 3olid 3tate
Circuits) vol. 5C-22No. 5
Oct.

1987)に記載されている従来の不揮発性半導体記憶
装置のメモリセルの構成を示すものであり、第4図(a
)は平面図、第4図(b)は同図(a)のA−A’断面
図である。図において、p型基板41の表面にはn型の
ソース領域42及びドレイン領域43が設けられており
、ソース、ドレイン領域相互間のチャネル領域44上の
一部には、基板を酸化して得られた200人程度の膜厚
のゲート絶縁膜45を介して、端部が上記ドレイン領1
i143と重なり合った多結晶シリコンからなる浮遊ゲ
ート電極46が設けられている。さらにチャネル領域4
4上では、基板41及び浮遊ゲート電極46それぞれの
表面を酸化して得られたゲート絶縁膜を介して、多結晶
シリコンで構成された制御ゲートN極47が設けられて
いる。このように、ill Illゲート電極の一部が
チャネル領域上を覆うようなゲート電極構造は一般にオ
フセットゲート構造と呼ばれており、この構造を採用す
ることによってデータ消去時に過消去され、デプレッシ
ョン型にされたメモリセルの存在によるデータ読出し時
の複数セル同時選択状態を防止できることが知られてい
る。
1987), which shows the structure of a memory cell of a conventional non-volatile semiconductor memory device, and FIG.
) is a plan view, and FIG. 4(b) is a sectional view taken along line AA' in FIG. 4(a). In the figure, an n-type source region 42 and a drain region 43 are provided on the surface of a p-type substrate 41, and a part of the channel region 44 between the source and drain regions is formed by oxidizing the substrate. The end portion is connected to the drain region 1 through a gate insulating film 45 having a thickness of about 200.
A floating gate electrode 46 made of polycrystalline silicon is provided which overlaps i143. Furthermore, channel region 4
A control gate N-pole 47 made of polycrystalline silicon is provided on the substrate 41 and the floating gate electrode 46 through a gate insulating film obtained by oxidizing the surfaces of the substrate 41 and the floating gate electrode 46, respectively. In this way, a gate electrode structure in which a part of the ill Ill gate electrode covers the channel region is generally called an offset gate structure, and by adopting this structure, data is overerased during data erasing, resulting in depletion type. It is known that it is possible to prevent a plurality of cells from being simultaneously selected during data reading due to the existence of memory cells that have been selected.

このような構造のメモリセルにおけるデータ消去は、l
1II IIIゲート電極47をOVに、ドレイン領域
43を高電圧にそれぞれバイアスすることにより、電子
を浮遊ゲート電極46からゲート絶縁1I45を介して
ドレイン領域43にトンネル効果により引き抜くことに
より行われる。このとき、厚いゲート絶縁膜にトンネル
電流を流すため、電流が流れた部分がweak 5po
tとなり、浮遊ゲート電極46における電荷(この場合
は電子)保持特性< retent ion >の悪化
や書込み/消去繰返し耐性(endurance )の
悪化を生じる。すなわち、第4図のようなメモリセルは
具体的には次のような構造的な問題を有している。その
一つして、消去時に浮遊ゲート電極下のゲート絶縁膜に
加わる電界は浮遊ゲート電極の形状、ゲート絶縁膜の膜
厚に大きく依存する。
Erasing data in a memory cell with such a structure requires l
1II III By biasing the gate electrode 47 to OV and the drain region 43 to a high voltage, electrons are extracted from the floating gate electrode 46 to the drain region 43 via the gate insulator 1I45 by a tunnel effect. At this time, since a tunnel current flows through the thick gate insulating film, the part where the current flows is weak 5po.
t, resulting in deterioration of charge (electron in this case) retention characteristic <retention> of the floating gate electrode 46 and deterioration of write/erase repetition endurance. Specifically, the memory cell shown in FIG. 4 has the following structural problems. One of them is that the electric field applied to the gate insulating film under the floating gate electrode during erasing largely depends on the shape of the floating gate electrode and the thickness of the gate insulating film.

これはLSIレベルで見ると、浮遊ゲー1−NIから引
き扱かれる電荷量にばらつきが生じるということであり
、浮遊ゲートN極下の端部からゲート絶縁膜を介して電
子を引き抜く構造自体にマージンがないことである。二
つ目として、浮遊ゲート電極下のゲート絶縁膜の形状が
平坦であることから、スケーリング等による将来的な消
去電圧の低減化に対してはゲート絶縁膜のill厚を薄
くすることが必須であるが、このことは一方では保持特
性の悪化を促進することになり、高集積化には不向きな
セル構造であるといえる。
When viewed at the LSI level, this means that the amount of charge handled from the floating gate 1-NI varies, and there is a margin in the structure itself that extracts electrons from the lower end of the floating gate N pole through the gate insulating film. There is no such thing. Second, since the shape of the gate insulating film under the floating gate electrode is flat, it is essential to reduce the illumination thickness of the gate insulating film in order to reduce the erase voltage in the future due to scaling, etc. However, on the one hand, this promotes deterioration of retention characteristics, and it can be said that the cell structure is unsuitable for high integration.

第5図は、「日経マイクロデパイセズ 1986年3月
号 第67頁)に記載されている上記とは異なる従来の
不揮発性半導体記憶@置のメモリセルの構成を示すもの
であり、第5図(a)は平面図、第5図(b)は同図(
a)のA−A’断面図、第5図(C)は同図(a>のB
−8’断面図である。
FIG. 5 shows the structure of a memory cell of a conventional non-volatile semiconductor memory, which is different from the above described in "Nikkei Microdevices, March 1986 issue, page 67. Figure (a) is a plan view, and Figure 5 (b) is the same figure (
A-A' cross-sectional view of a), Figure 5 (C) is a cross-sectional view of
-8' sectional view.

このメモリセルでは上記浮遊ゲート電極46及び制御ゲ
ート電極47の他に多結晶シリコンで構成された消去ゲ
ート電極48を新たに設け、消去ゲート電極48の表面
を酸化して得られたゲート絶縁149を介して、浮遊ゲ
ート電極46から消去ゲート電極48に電子を引き抜く
ことにより消去を行なうようにしたものである。
In this memory cell, in addition to the floating gate electrode 46 and control gate electrode 47, an erase gate electrode 48 made of polycrystalline silicon is newly provided, and a gate insulation 149 obtained by oxidizing the surface of the erase gate electrode 48 is provided. Erasing is performed by extracting electrons from the floating gate electrode 46 to the erase gate electrode 48 via the floating gate electrode 46.

ところがこの場合にも、浮遊ゲート電極46の形状効果
(エツジ効果)もしくは消去ゲート電極48の上面の表
面突起効果(アスペリティ効果)により、消去ゲート電
極48と浮遊ゲート電極4Gとの間のゲート絶縁膜49
に加わる電界にばらつきが発生することは避けられない
。このばらつきは上記第4図のメモリセルの場合よりも
悪いものである。
However, in this case as well, due to the shape effect (edge effect) of the floating gate electrode 46 or the surface protrusion effect (asperity effect) on the upper surface of the erase gate electrode 48, the gate insulating film between the erase gate electrode 48 and the floating gate electrode 4G is 49
It is inevitable that variations will occur in the electric field applied to the This variation is worse than that of the memory cell shown in FIG. 4 above.

この結果、データ消去時に閾値電圧にばらつきが発生す
る。このばらつきの度合いが大きくなれば、消去時に浮
遊ゲート電極から電子が十分に引き抜かれず、誤読出し
が発生したり、ゲート絶縁膜が破壊するものも出てくる
。特に後者の場合は浮遊ゲート電極に電子を蓄積させる
ことができなくなり、そのメモリセルは常時導通状態に
なってしまうような不良セルとなる。またこのような致
命的な不良でなくとも、書込み/消去繰返し耐性の低下
及び電荷保持特性の悪化が容易に起り易くなることはい
うまでもない。また、このメモリセルの場合には*ti
な3m多結晶シリコンプロセスを使用する必要があり、
プロセスの制御性が非常に悪いという問題がある。
As a result, variations in threshold voltage occur during data erasing. If the degree of this variation becomes large, electrons will not be sufficiently extracted from the floating gate electrode during erasing, resulting in erroneous reading or destruction of the gate insulating film. Particularly in the latter case, electrons cannot be stored in the floating gate electrode, and the memory cell becomes a defective cell that is constantly in a conductive state. It goes without saying that even if this is not a fatal defect, the write/erase repeat durability and charge retention characteristics are easily deteriorated. Also, in the case of this memory cell, *ti
It is necessary to use a 3m polycrystalline silicon process,
There is a problem that the controllability of the process is very poor.

(発明が解決しようとする課題) このように従来の不揮発性半導体記憶装置では書込み/
消去繰返し耐性の低下並びに電荷保持特性の悪化が生じ
るという問題があり、この発明はこれらの全て問題を除
去することでき、しかもメモリセルの高集積化が可能な
不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする。
(Problem to be solved by the invention) In this way, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, writing/
There are problems such as a decrease in repeated erasing durability and a deterioration in charge retention characteristics, and it is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can eliminate all of these problems and also allows for high integration of memory cells. With the goal.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の不揮発性半導体記憶@置は、半導体領域の表
面に設けられたソース、ドレイン領域と、上記ソース、
ドレイン領域相互間に設けられたチャネル領域と、上記
チャネル領域上及び上記ドレインm環上にわたって連続
的に積層され、上記ドレイン領域に対応した一部に他の
部分よりも膜厚が薄く形成されたN膜部を有する第1の
ゲート絶縁膜と、上記第1のゲート絶縁膜に積層され電
位的に浮遊状態に設定される第1の電極導体と、第1の
2!極導体上にFaMされた第2のゲート絶縁膜と、上
記第2のゲート絶縁膜上に積層された第2の電極導体と
を具備したことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes source and drain regions provided on the surface of a semiconductor region, and the source and drain regions provided on the surface of a semiconductor region.
The layer is continuously laminated over the channel region provided between the drain regions, the channel region, and the drain m-ring, and is formed to have a film thickness thinner in a part corresponding to the drain region than in other parts. A first gate insulating film having an N film portion, a first electrode conductor stacked on the first gate insulating film and set in a potential floating state, and a first 2! It is characterized by comprising a second gate insulating film made of FaM on the polar conductor, and a second electrode conductor laminated on the second gate insulating film.

さらにこの発明の不揮発性半導体記憶装置装置は、第2
の電極導体が第2のゲート絶縁膜を介してチャネル領域
上まで延在するように設けられていることを特徴とする
Further, the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention has a second
The electrode conductor is provided so as to extend over the channel region through the second gate insulating film.

(作用) データ消去時には、第1のゲート絶縁膜の薄膜部を介し
て第1のN極導体からドレイン領域に電子が引き抜かれ
る。
(Function) When erasing data, electrons are extracted from the first N-pole conductor to the drain region through the thin film portion of the first gate insulating film.

また、第2の電極導体が第2のゲート絶縁膜を介してチ
ャネル領域上まで延在するように設けられているため、
データ消去時に過消去されたとしてもデータ読出し時に
複数セルの同時選択状態が発生することを防止すること
ができる。
Furthermore, since the second electrode conductor is provided so as to extend over the channel region via the second gate insulating film,
Even if over-erasing occurs during data erasing, simultaneous selection of a plurality of cells can be prevented from occurring during data reading.

(実施例) 以下、図面を皇照してこの発明を実1例により説明する
(Example) Hereinafter, the present invention will be described by way of an example with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例に係る不揮発性半導体記憶
装置のメモリセルの構成を示すものであり、第1図(a
)はそのパターン平面図、第1図(b)は同図(a)の
A−A’ 断面図、第1図(C)は同図(a)のB−8
’断面図である。図において、p型のシリコン基板11
の表面はフィルード絶縁膜12によってセル領域毎に素
子分離されている。各セル領域では、基板表面にn型拡
散領域からなるソース領域13及びドレイン領域14が
形成されている。また、ソース、ドレイン領域相互間の
チャネル領域15上の一部及びドレイン1l14上にわ
たって連続的にゲート酸化1116が形成されている。
FIG. 1 shows the configuration of a memory cell of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
) is a plan view of the pattern, FIG. 1(b) is a sectional view taken along line AA' in FIG. 1(a), and FIG.
'This is a cross-sectional view. In the figure, a p-type silicon substrate 11
The surface of the cell is isolated by a field insulating film 12 for each cell region. In each cell region, a source region 13 and a drain region 14 made of n-type diffusion regions are formed on the substrate surface. Furthermore, a gate oxide 1116 is continuously formed over a portion of the channel region 15 between the source and drain regions and over the drain 1l14.

このゲート酸化11116はその大部分が300人程程
度膜厚にされているが、上記ドレイン領域14に対応し
た一部分は90人程度のallからなるトンネル絶縁l
l117にされている。なお、このゲート酸化膜16及
びその一部のトンネル絶縁膜17はそれぞれ基板11を
熱酸化することによって形成されるものであり、多結晶
シリコン等を酸化することによって得られる絶n膜に比
べてその膜質は十分に安定なものである。
Most of this gate oxide 11116 has a thickness of about 300 layers, but a portion corresponding to the drain region 14 has a tunnel insulation layer of about 90 layers.
It is set to l117. Note that this gate oxide film 16 and a part of the tunnel insulating film 17 are formed by thermally oxidizing the substrate 11, and are compared to an absolute n film obtained by oxidizing polycrystalline silicon or the like. The film quality is sufficiently stable.

上記ゲート酸化1!116上には多結晶シリコンで構成
された浮遊ゲート電極18が形成されている。さらに上
記チャネル領fi15の残りの領域及び上記浮遊ゲート
電極18上にはゲート絶縁膜19を介して多結晶シリコ
ンで構成されたi+IJ御ゲート電極20が形成されて
いる。上記ゲート絶縁1!119はチャネル領域上でそ
の膜厚が250人程程度なるように形成されている。さ
らに、この制御ゲート電極2oを含む基板の全面上には
層間絶縁Il!I21が堆積されている。そして、この
層間絶RWA21に対し、上記ドレイン領域14の表面
に通じるコンタクトホール22が開孔され、さらにこの
コンタクトホール22を埋めるようにアルミニウムから
なる配線23がバターニング形成されている。
A floating gate electrode 18 made of polycrystalline silicon is formed on the gate oxide 1!116. Furthermore, an i+IJ control gate electrode 20 made of polycrystalline silicon is formed in the remaining region of the channel region fi15 and on the floating gate electrode 18 with a gate insulating film 19 interposed therebetween. The gate insulator 1!119 is formed on the channel region so that its thickness is approximately 250 mm. Further, an interlayer insulation Il! is provided on the entire surface of the substrate including the control gate electrode 2o! I21 is deposited. A contact hole 22 communicating with the surface of the drain region 14 is opened in this interlayer RWA 21, and a wiring 23 made of aluminum is formed by patterning so as to fill this contact hole 22.

このような構成でなるメモリセルでは、制御電極20が
ワード線、配$123がビットとしてそれぞれ使用され
る。そして、データの書込みは、ソース領域13を例え
ばOvに、tiIJIllゲート電極19を例えば12
Vに、ドレイン領域14を例えば8vにそれぞれバイア
スすることにより行われる。このとき、チャネルホット
エレクトロン効果により、チャネル領域15を走行する
ホットエレクトロンが浮遊ゲート電極18に注入される
。この結果、占込みが行われたメモリセルの@値電圧が
上昇する。このような門込みが行われないメモリセルの
閾(直電圧は元の低いままである。
In the memory cell having such a configuration, the control electrode 20 is used as a word line, and the wiring 123 is used as a bit. Then, data writing is performed by setting the source region 13 to Ov, for example, and setting the tiIJIll gate electrode 19 to Ov, for example.
This is done by biasing the drain region 14 to, for example, 8V, respectively. At this time, hot electrons traveling through the channel region 15 are injected into the floating gate electrode 18 due to the channel hot electron effect. As a result, the @ value voltage of the memory cell in which the filling has been performed increases. The threshold (direct voltage) of a memory cell that is not subjected to this gate-on operation remains as low as before.

従って、データ読出し時にソース領域13を例えばOV
に、flJ litゲートN極19を例えば3vに、ド
レイン領域14を例えば3■にそれぞれバイアスしたと
き、書込みをしていず、閾値電圧の低いメモリセルは導
通し、そのソース、ドレイン領域間に電流が流れる。他
方、書込みが行われ、IBl値電圧が上昇しているメモ
リセルは非導通状態となり、ソース、ドレイン領域間に
電流は流れない。従ってデータ読出し時は、ソース、ド
レイン領域間に電流が流れるか否かでデータが判定が行
われる。
Therefore, when reading data, the source region 13 is, for example, OV
When the flJ lit gate N pole 19 is biased to, for example, 3V and the drain region 14 is biased to, for example, 3V, a memory cell that is not being written and has a low threshold voltage becomes conductive, and a current flows between its source and drain regions. flows. On the other hand, a memory cell in which writing has been performed and the IBl value voltage has increased becomes non-conductive, and no current flows between the source and drain regions. Therefore, when reading data, data is determined based on whether or not current flows between the source and drain regions.

デ7夕の消去は、ソース領域13を電位的に浮遊状態に
し、制御ゲート電極19を例えばOVに、ドレイン領域
14を例えば20Vにそれぞれバイアスすることにより
行われる。このとき、制御ゲート電極19と浮遊ゲート
電極18との間の容量、浮遊ゲート電極18とドレイン
領域14との間の容量、浮遊ゲート1!極18とチャネ
ル領域15との間の′8ffiによる容量結合状態に応
じて浮遊ゲート電極18の電位が設定される。そして、
この電位は20Vよりも十分に低くなり、浮遊ゲート電
極18とドレイン領域14との間の電界が強くなる。こ
の結果、予め浮遊ゲート電極18に蓄積されていた電子
がゲート酸化m16のトンネル絶縁膜17を介してドレ
インfRbl。
Erasing data is carried out by placing the source region 13 in a potential floating state, biasing the control gate electrode 19 to, for example, OV, and biasing the drain region 14 to, for example, 20V. At this time, the capacitance between the control gate electrode 19 and the floating gate electrode 18, the capacitance between the floating gate electrode 18 and the drain region 14, and the floating gate 1! The potential of floating gate electrode 18 is set depending on the capacitive coupling state between pole 18 and channel region 15 due to '8ffi. and,
This potential becomes sufficiently lower than 20V, and the electric field between floating gate electrode 18 and drain region 14 becomes strong. As a result, electrons previously stored in the floating gate electrode 18 pass through the tunnel insulating film 17 of the gate oxide m16 to the drain fRbl.

14に引き抜かれる。この結果、データ消去が行われた
メモリセルの11111圧は元の低い状態に戻る。
Extracted at 14. As a result, the 11111 pressure of the memory cell in which data has been erased returns to its original low state.

ところで、従来のメモリセルでデータ消去時に問題にな
っていた浮遊ゲート電極の形状が原因となる引き抜き電
子】のばらつきは、非常にM a性が良い基板を酸化し
て得られるゲート絶縁M1Gのトンネル絶縁I!111
1を介して行われるため、従来に比べて大幅に改善でき
る。
By the way, the variation in electron extraction due to the shape of the floating gate electrode, which was a problem when erasing data in conventional memory cells, is due to the tunneling of the gate insulator M1G obtained by oxidizing a substrate with very good Ma property. Insulation I! 111
1, it can be significantly improved compared to the conventional method.

さらに、上記実施例ではトンネル絶縁ll117がゲー
ト絶縁膜16とは別に独立して存在するため、将来的に
消去電圧の低下に対して有利な構造となっている。すな
わち、絶縁膜16の膜厚は一定にすることによってゲー
ト絶縁膜としての所定の耐圧を持たせることができ、ト
ンネル絶縁[917の膜厚を変えることによって種々の
消去電圧に対応させることができる。しかも、上記実施
例によれば、^耐圧及び高い制御性を持つシリコン基板
の酸化膜を使用することで、消去時にトンネル絶縁11
17に加わる電界のばらつきはメモリマトリクス内もし
くはウェハ内で極めて少なくなり、従来よりも大幅に改
善することができる。また、データ消去時に、浮遊ゲー
ト電極18の電子はトンネル絶縁膜17を介してドレイ
ン領域14に引き抜くようにしているため、第5図の従
来メモリセルのような消去ゲート電極は不要であり、こ
れによりメモリセルの高集積化及びプロセスの簡略化が
達成できる。
Furthermore, in the above embodiment, since the tunnel insulator 117 exists independently from the gate insulating film 16, the structure is advantageous for future reductions in erase voltage. That is, by keeping the thickness of the insulating film 16 constant, it can have a predetermined withstand voltage as a gate insulating film, and by changing the thickness of the tunnel insulating film 917, it can be made to correspond to various erase voltages. . Moreover, according to the above embodiment, by using the oxide film of the silicon substrate, which has high breakdown voltage and high controllability, the tunnel insulation 11 is
Variations in the electric field applied to the memory matrix 17 are extremely reduced within the memory matrix or within the wafer, and can be significantly improved compared to the conventional method. Furthermore, when erasing data, the electrons in the floating gate electrode 18 are extracted to the drain region 14 through the tunnel insulating film 17, so there is no need for an erase gate electrode as in the conventional memory cell shown in FIG. As a result, high integration of memory cells and simplification of processes can be achieved.

次に上記構成でなるメモリセルの製造方法を第2図(a
)〜(f)の断面図を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing a memory cell having the above structure is shown in FIG.
) to (f).

まず、p型シリコン半導体基板11のフィールド酸化膜
形成予定M域に、基板と同じ導電型のフィールド反転防
止用の不純物をイオン注入した後、選択酸化法を用いた
通常のLOCO8技術によりフィールド絶縁膜12を形
成してセル領域毎に素子分離する(第2図(a))。
First, an impurity of the same conductivity type as the substrate for preventing field reversal is ion-implanted into a region M where a field oxide film is to be formed on a p-type silicon semiconductor substrate 11, and then a field insulating film is formed using the usual LOCO8 technique using selective oxidation. 12 is formed to separate the elements for each cell region (FIG. 2(a)).

続いて基板11の表面に酸化膜(図示せず)を形成した
後、通常のフォトリソグラフィー及びイオンインプラン
テーション技術により基板表面にn型の拡散領域31を
形成する共に、チャネル領域となる部分に閾li1′I
l圧IIItlのためのイオン注入領域32を形成する
。この後、予め形成した酸化膜を全面除去し、改めて酸
化法により基板表面を酸化して300人程程度膜厚の絶
縁膜33を全面に形成する(第2図(b))。
Next, after forming an oxide film (not shown) on the surface of the substrate 11, an n-type diffusion region 31 is formed on the substrate surface by ordinary photolithography and ion implantation techniques, and a threshold layer is formed in the portion that will become the channel region. li1'I
An ion implantation region 32 for l pressure IIItl is formed. Thereafter, the previously formed oxide film is completely removed, and the substrate surface is oxidized again using an oxidation method to form an insulating film 33 with a thickness of about 300 on the entire surface (FIG. 2(b)).

次に、トンネル絶縁膜を形成する領域のみ上記絶縁wA
33を選択的に除去してその領域の基板11を露出させ
、続いて低温の希釈酸化法により基板表面に90人の膜
厚のトンネル絶縁vA17を形成する。
Next, only the area where the tunnel insulating film is to be formed is covered with the above insulation wA.
33 is selectively removed to expose the substrate 11 in that area, and then a tunnel insulation vA17 with a thickness of 90 mm is formed on the substrate surface by low-temperature dilute oxidation.

続いて全面に多結晶シリコン膜34を低温CVD(CV
D−化学的気相成長法)により全面に堆積させた後、不
純物を拡散して低抵抗化する(第2図(C))。
Subsequently, a polycrystalline silicon film 34 is formed on the entire surface by low-temperature CVD (CVD).
After depositing on the entire surface by chemical vapor deposition method (D-Chemical vapor deposition method), impurities are diffused to lower the resistance (FIG. 2(C)).

次に上記多結晶シリコン@34を通常のフォトリソグラ
フィー技術を用いてバターニングし、浮遊ゲート電極1
8を形成する(第2図(d))。
Next, the polycrystalline silicon @34 is patterned using normal photolithography technology, and the floating gate electrode 1 is formed.
8 (Fig. 2(d)).

続いて、浮遊ゲート電極18をマスクとして用いた選択
エツチング法により、浮遊ゲート電極以外の絶縁膜33
を除去してゲート絶縁膜16を形成した後、酸化性雰囲
気で熱処理を行なうことによって基板表面及び浮遊ゲー
ト電極の表面を酸化し、ゲート絶縁11119を形成す
る。この後、全面に多結晶シリコン躾を低温cVDによ
り全面に堆積させ、かつ不純物を拡散して低抵抗化した
後にフォトリソグラフィー技術を用いてバターニングし
、制御ゲート電極20を形成する。続いて制御ゲート電
極20をマスクにして基板にn型の不純物イオンを自己
整合的にイオン注入し、この後、拡散を行なってソース
領域13及びドレイン領域14を形成する(第2図(e
))。
Subsequently, by selective etching using the floating gate electrode 18 as a mask, the insulating film 33 other than the floating gate electrode is removed.
After forming the gate insulating film 16 by removing the gate insulating film 16, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to oxidize the surface of the substrate and the surface of the floating gate electrode, thereby forming a gate insulating film 11119. Thereafter, polycrystalline silicon is deposited on the entire surface by low-temperature CVD, impurities are diffused to lower the resistance, and then patterning is performed using photolithography to form the control gate electrode 20. Next, using the control gate electrode 20 as a mask, n-type impurity ions are implanted into the substrate in a self-aligned manner, and then diffused to form a source region 13 and a drain region 14 (see FIG. 2(e)).
)).

続いて全面にCVD法により眉間絶縁膜21を堆積し、
フォトリソグラフィー技術を用いてこの層間絶1111
21にコンタクトホール22を開孔し、続いて全面にア
ルミニウムを例えばスパッタリング法により堆積し、こ
れをバターニングして配m23を形成する(第2図(f
))。
Subsequently, a glabellar insulating film 21 is deposited on the entire surface by CVD method,
This interlayer 1111 is created using photolithography technology.
A contact hole 22 is opened in 21, and then aluminum is deposited on the entire surface by, for example, sputtering, and this is patterned to form a contact hole 23 (see FIG. 2(f)).
)).

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば
上記実施例では、トンネル絶縁膜17が浮遊ゲート電極
18の端部でない位置に形成されている場合について説
明したが、これは第3図の他の実施例の断面図に示すよ
うに、トンネル絶縁膜11を浮遊ゲート電極18の端部
に形成するようにしてもよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and that various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the tunnel insulating film 17 is formed at a position other than the end of the floating gate electrode 18, but as shown in the cross-sectional view of another embodiment in FIG. The insulating film 11 may be formed at the end of the floating gate electrode 18.

また、トンネル絶1i1117がシリコン基板を熱酸化
して得られた酸化膜である場合について説明したが、こ
れは熱窒化II(SiN)、熱酸化した窒化膜、酸化膜
と窒化膜からなる二層膜、酸化膜/窒化111/il化
膜からなるいわゆる0NOIIで構成するようにしても
よい。
In addition, we have explained the case where tunnel insulation 1i1117 is an oxide film obtained by thermally oxidizing a silicon substrate. The film may be composed of a so-called 0NOII film consisting of an oxide film/nitride film/il film.

また、上記実施例では浮遊ゲート電極18及び制御ゲー
ト電極20それぞれを多結晶シリコンで構成する場合に
ついて説明したが、これはその他の配線材料、例えば^
融点金属とシリコンとからなるMOS iやWSi等の
シリサイドや、これらシリサイドと多結晶シリコンとか
らなるポリサイド膜を使用してもよいことはもちろんで
ある。
Furthermore, in the above embodiment, the case where each of the floating gate electrode 18 and the control gate electrode 20 is made of polycrystalline silicon has been described, but this may be made of other wiring materials, such as ^^
Of course, a silicide such as MOS i or WSi made of a melting point metal and silicon, or a polycide film made of these silicides and polycrystalline silicon may be used.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、自込み/消去繰
返し耐性の低下並びに電荷保持特性の向上を図ることで
き、しかもメモリセルの高集積化が可能な不揮発性半導
体記憶装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a non-volatile semiconductor memory device is provided in which it is possible to lower the program/erase repetition resistance and improve the charge retention characteristics, and in which the memory cells can be highly integrated. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例装置で使用されるメモリセ
ルの構成を示すものであり、第1図(a)はパターン平
面図、第1図(b)及び第1図(C)はその異なる断面
図、第2図は上記実施例のメモリセルの製造工程を示す
断面図、第3図はこの発明の他の実施例によるメモリセ
ルの断面図、第4図は従来装置のメモリセルの構成を示
す図、第5図は上記とは異なる従来装置のメモリセルの
構成を示す図である。 11・・・p型のシリコン基板、12・・・フィルード
絶縁躾、13・・・ソース領域、14・・・ドレインf
IAy1.15・・・チャネル領域、IG、 19・・
・ゲート酸化膜、17・・・トンネル絶縁膜、18・・
・浮遊ゲート電極、20・・・制御ゲート電極、21・
・・層間絶縁膜、22・・・コンタクトホール、23・
・・配線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦B′ (a) (C) 第2図 第2 図 jI3図 447一
FIG. 1 shows the configuration of a memory cell used in a device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(a) is a pattern plan view, and FIG. 1(b) and FIG. 1(C) are a pattern plan view. 2 is a sectional view showing the manufacturing process of the memory cell of the above embodiment, FIG. 3 is a sectional view of a memory cell according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of a memory cell of a conventional device. FIG. 5 is a diagram showing the structure of a memory cell of a conventional device different from the above. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... P-type silicon substrate, 12... Field insulation layer, 13... Source region, 14... Drain f
IAy1.15...Channel area, IG, 19...
・Gate oxide film, 17... Tunnel insulating film, 18...
・Floating gate electrode, 20... Control gate electrode, 21.
...Interlayer insulating film, 22...Contact hole, 23.
··wiring. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue B' (a) (C) Figure 2 Figure 2 Figure jI3 Figure 4471

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体領域の表面に設けられたソース、ドレイン
領域と、 上記ソース、ドレイン領域相互間に設けられたチャネル
領域と、 上記チャネル領域上及び上記ドレイン領域上にわたって
連続的に積層され、上記ドレイン領域に対応した一部に
他の部分よりも膜厚が薄く形成された薄膜部を有する第
1のゲート絶縁膜と、上記第1のゲート絶縁膜に積層さ
れ電位的に浮遊状態に設定される第1の電極導体と、 第1の電極導体上に積層された第2のゲート絶縁膜と、 上記第2のゲート絶縁膜上に積層された第2の電極導体
と を具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
(1) A source and drain region provided on the surface of a semiconductor region, a channel region provided between the source and drain regions, and a layer continuously stacked over the channel region and the drain region, and A first gate insulating film having a thin film portion formed thinner in a part corresponding to the region than in other parts, and a first gate insulating film stacked on the first gate insulating film and set in a potential floating state. A first electrode conductor, a second gate insulating film laminated on the first electrode conductor, and a second electrode conductor laminated on the second gate insulating film. Non-volatile semiconductor memory device.
(2)前記第2の電極導体が、前記第2のゲート絶縁膜
を介して前記チャネル領域上まで延在するように設けら
れている請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
(2) The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second electrode conductor is provided to extend above the channel region via the second gate insulating film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04211177A (en) * 1990-03-08 1992-08-03 Matsushita Electron Corp Nonvolatile semiconductor storage device and its manufacture

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199997A (en) * 1984-10-23 1986-05-19 エツセジーエツセ ミクロエレツトロニカ Writing for merged type non-volatile memory matrix
JPS61294870A (en) * 1985-06-21 1986-12-25 Nec Corp Non-volatile semiconductor memory device

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