JPH02133967A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH02133967A
JPH02133967A JP28732488A JP28732488A JPH02133967A JP H02133967 A JPH02133967 A JP H02133967A JP 28732488 A JP28732488 A JP 28732488A JP 28732488 A JP28732488 A JP 28732488A JP H02133967 A JPH02133967 A JP H02133967A
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JP
Japan
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gate electrode
floating gate
diffusion layer
source
drain
Prior art date
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Pending
Application number
JP28732488A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshimitsu Yamauchi
祥光 山内
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To set two different threshold value voltages by one MOS transistor by so forming a floating gate electrode that the overlapping region between a source diffused layer and a drain diffused layer is different. CONSTITUTION:A semiconductor device is composed of a MOS transistor formed of an Si board 1 having source and drain diffused layers 2 and 3, a floating gate electrode 4 disposed through a gate insulating film 6, and a control gate electrode 5 disposed through an insulating film 7, and the electrode 4 is so disposed that the overlapping region 3a between the layers 2 and 3 is larger than the overlapping region 2a. Accordingly, a capacity CFS formed between the gate electrode and the source diffused layer is different from that CFD formed between the gate electrode and the drain diffused layer, the bias condition at the source side at the time of operation is replaced with that at the drain side to obtain two threshold value voltages for one transistor.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は半導体装置に関し、更に詳しくはMOS)ラ
ンジスタにおける動作時のバイアス条件をソース側とド
レイン側を交換することによりしきい値電圧が異なるこ
とを利用し、1個のMOSトランジスタにて相異なる2
個のしきい値電圧を有するフローティングゲート型の半
導体装置を提供するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field This invention relates to semiconductor devices, more specifically MOS transistors. By utilizing the different characteristics, one MOS transistor can generate two different
The present invention provides a floating gate type semiconductor device having a threshold voltage of .

(ロ)従来の技術および発明が解決しようとする課題 通常のMOS)ランジスタにおいて、例えば、第4図に
示すように、ソース拡散層22およびドレイン拡散層2
3を有するSi基板2!上に5ift膜24を介してゲ
ート電極25が配設されたしのでは、動作時のバイアス
条件をソース側とドレイン側を交換しても同一特性を示
すから、1個のMOS)ランジスタにて1つのしきい値
電圧しか設定できなかった。
(b) Problems to be solved by the prior art and the invention In a normal MOS transistor, for example, as shown in FIG.
Si substrate 2 with 3! Since the gate electrode 25 is disposed on the top via the 5ift film 24, the same characteristics will be obtained even if the bias conditions during operation are switched between the source side and the drain side. Only one threshold voltage could be set.

(ハ)課題を解決するための手段 この発明は、第1導電型半導体基板の表面領域に第2導
電型のソース及びドレイン拡散層を有し、少なくとも上
記両拡散層間上にゲート絶縁膜を介してフローティング
ゲート電極が形成され、更に絶縁膜を介して制御ゲート
電極が形成されたフローティングゲート型MOSトラン
ジスタで、フロ−ティングゲート電極とソース拡散層間
の容量と、フローティングゲート電極とドレイン拡散層
間の容量とが異ななるように形成したものである。
(C) Means for Solving the Problems This invention has source and drain diffusion layers of a second conductivity type in the surface region of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a gate insulating film is provided between at least the two diffusion layers. In a floating gate MOS transistor, a floating gate electrode is formed through an insulating film, and a control gate electrode is further formed through an insulating film. It is formed so that it is different from the above.

例えば、(i)第1図に示すごとく、フローティングゲ
ート電極4とドレイン拡散層3とのオーバーラツプ領域
3aをソース拡散層2とのオーバーラツプ領域2a上り
ら広く設定したり、(ii)第3図に示すごとく、フロ
ーティングゲート電極14とドレイン拡散層3で挟まれ
たゲート酸化膜6aの膜厚をフローティングゲートi!
Ji14とソース拡散層2とで挟まれたゲート酸化膜6
よりも薄く形成する等によって、上記オーバーラツプ領
域2aと3aの容量を異ならしめている。
For example, (i) as shown in FIG. 1, the overlap region 3a between the floating gate electrode 4 and the drain diffusion layer 3 is set wider from the top of the overlap region 2a with the source diffusion layer 2, or (ii) as shown in FIG. As shown, the thickness of the gate oxide film 6a sandwiched between the floating gate electrode 14 and the drain diffusion layer 3 is defined as the floating gate i!
Gate oxide film 6 sandwiched between Ji 14 and source diffusion layer 2
The capacitances of the overlap regions 2a and 3a are made different by forming the overlap regions 2a and 3a thinner.

(ニ)作用 本発明は、フローティングゲート型MOS)ランジスタ
のフローティングゲート電極を、ソース拡散層およびド
レイン拡散層とのオーバーラツプ領域が異なるように形
成することにより、フローティングゲートil!極とソ
ース拡散層間の容ff1crsと、フローティングゲー
ト電極とドレイン拡散層間の容量cpaを異なるものに
設定でき、これにより動作時のバイアス条件をソース側
とドレイン側とで交換することにより、1個のMOSト
ランジスタにて相異なる2個のしきい値電圧を設定でき
る。
(D) Function The present invention provides a floating gate il! by forming the floating gate electrode of a floating gate type MOS transistor so that the overlapping regions with the source diffusion layer and the drain diffusion layer are different. The capacitance ff1crs between the electrode and the source diffusion layer and the capacitance cpa between the floating gate electrode and the drain diffusion layer can be set to different values, and by exchanging the bias conditions during operation between the source side and the drain side, one Two different threshold voltages can be set using the MOS transistor.

(ホ)実施例 以下図に示す実施例にもとづいてこの発明を詳述する。(e) Examples The present invention will be described in detail below based on embodiments shown in the figures.

なお、これによってこの発明は限定を受けるものではな
い。
Note that this invention is not limited by this.

第1.2図はこの発明による半導体装置の一実施例を示
し、第1図はフローティングゲートを有するMOSトラ
ンジスタの断面図であり、第2図は第1図のMOSトラ
ンジスタの等価回路図である。
1.2 shows an embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view of a MOS transistor having a floating gate, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the MOS transistor of FIG. 1. .

第1図において、半導体装置は、ソースおよびドレイン
拡散層2および3を有するSi基板1と、両拡散層2お
よび3間に形成されたチャネル領域Ia上の5i(Lか
らなるゲート絶縁膜6中を介して配設されたフローティ
ングゲート(rloating gate浮遊ゲート)
電極4と、該フローティングゲート電極の絶縁膜7を介
して配設された制御ゲート電極5で構成されるフローテ
ィングゲートMOSトランジスタから主としてなる。
In FIG. 1, the semiconductor device includes an Si substrate 1 having source and drain diffusion layers 2 and 3, and a gate insulating film 6 made of 5i (L) on a channel region Ia formed between both the diffusion layers 2 and 3. Floating gate arranged through (rloating gate)
It mainly consists of a floating gate MOS transistor composed of an electrode 4 and a control gate electrode 5 disposed through an insulating film 7 of the floating gate electrode.

更にフローティングゲート電極4が、ソース拡散層2お
よびドレイン拡散層3とのオーバーラツプ領域(斜線で
示す)2aおよび3aに対し該オーバーラツプ領域3a
をオーバーラツプ領域2aよりも大きく設定して配設さ
れている。
Furthermore, the floating gate electrode 4 has an overlap region 3a with respect to the overlap regions 2a and 3a (indicated by diagonal lines) with the source diffusion layer 2 and drain diffusion layer 3.
is set larger than the overlap area 2a.

なお、7はCVD法により形成されたシリコン酸化膜か
らなる絶縁膜である。
Note that 7 is an insulating film made of a silicon oxide film formed by the CVD method.

上記構成を有するトランジスタで、ソース拡散層2、ド
レイン拡散層3、フローティングゲート電極4、制御ゲ
ート電極5はそれぞれ容量結合していることから、 C+(Vr−vc)”Cro(Vr−Vo)”CFs(
VE−Vs)”Cra(Vr−Vb)・0      
          ・・・・■が成立し、変形すると Crt++Crs+C++Cra 次に、下記(IO2)に示す動作時のバイアス条件につ
いて考える。
In the transistor having the above configuration, the source diffusion layer 2, drain diffusion layer 3, floating gate electrode 4, and control gate electrode 5 are each capacitively coupled, so that C+(Vr-vc)"Cro(Vr-Vo)" CFs(
VE-Vs)”Cra(Vr-Vb)・0
. . . If ■ holds true and transforms, Crt++Crs+C++Cra Next, consider the bias conditions during operation shown below (IO2).

(1)ソース拡散層2の電位v5−0、ドレイン拡散層
3の電位Vo−Vccにおけるトランジスタ特性は、ト
ランジスタがON状態になり始めるフローティングゲー
ト電圧をVFT又しきい値電圧を■ア。とすると CFD+CFS+CI+CFB となり、一方、 (2)ソース拡散層2つの電位Vs−Vcc、ドレイン
拡散層3の電位VD=Oにおけるトランジスタ特性は、
トランジスタがON状態になり始めるフローティングゲ
ート電圧を■FT又しきい値電圧をVrsとすると Cro+Crs+C++CFe となる。
(1) The transistor characteristics at the potential v5-0 of the source diffusion layer 2 and the potential Vo-Vcc of the drain diffusion layer 3 are as follows: The floating gate voltage at which the transistor starts to turn on is VFT, and the threshold voltage is 2A. Then, CFD+CFS+CI+CFB is obtained.On the other hand, (2) The transistor characteristics at the potential Vs-Vcc of the two source diffusion layers and the potential VD=O of the drain diffusion layer 3 are as follows.
If the floating gate voltage at which the transistor starts to turn on is FT, and the threshold voltage is Vrs, then Cro+Crs+C++CFe is obtained.

よって、■■より となる。Therefore, from ■■ becomes.

CFD  CFS Vts  VTD=        VCC・・・・・
・■となる。
CFD CFS Vts VTD= VCC・・・・・・
・It becomes ■.

故にCFD f−Crsとすることにより、Vts+V
taとなり、0.0式のごとく、動作時のバイアス条件
をソース側とドレイン側を交換することにより、異なる
しきい値を得ることが出来る。
Therefore, by setting CFD f-Crs, Vts+V
ta, and by exchanging the bias conditions during operation between the source side and the drain side, different threshold values can be obtained as shown in the equation 0.0.

ここで、C1:フローティングゲート電1!!4と制御
ゲート電極5間の容量 CFs:ソース拡散層2とフローティングゲート電極4
間の容量 CFDニドレイン拡散層3とフローティングゲート電極
4間の容量 CFEI:基板lとフローティングゲート電極4間の容
量 vc:制御ゲート電極5の電位 vs =ソース拡散層2の電位 vo ニドレイン拡散層3の電位 ■B 二基板1の電位 Vcc:電源電圧 ■Fo;トランジスタがON状態になり始めるときのフ
ローディングゲート電極4のフローティングゲート電圧 である。
Here, C1: floating gate voltage 1! ! Capacitance CFs between source diffusion layer 2 and control gate electrode 5: source diffusion layer 2 and floating gate electrode 4
Capacitance between CFD Nidrain diffusion layer 3 and floating gate electrode 4 Capacitance CFEI: Capacitance between substrate l and floating gate electrode 4 VC: Potential of control gate electrode 5 vs = Potential of source diffusion layer 2 Vo of Nidrain diffusion layer 3 Potential ■B Potential Vcc of the two substrates 1: Power supply voltage ■Fo: This is the floating gate voltage of the floating gate electrode 4 when the transistor starts to turn on.

また、■式において、Cro、 Crs、 C+の容量
値を設定することによりflitのトランジスタにて2
個のしきい値電圧VT5. VTDをそれぞれ設定する
ことが出来る。しかもCro、 Cvsの容量差が小さ
い場合でも電極間容31 Crにより最適なしきい値電
圧幅(=V↑s  VTD)を設定出来るため、微細ト
ランジスタにも適用できる。
In addition, in formula (■), by setting the capacitance values of Cro, Crs, and C+, 2
threshold voltage VT5. Each VTD can be set individually. Furthermore, even when the capacitance difference between Cro and Cvs is small, the optimal threshold voltage width (=V↑s VTD) can be set by the interelectrode capacitance 31 Cr, so it can be applied to fine transistors.

第3図はこの発明の池の実施例を示す。FIG. 3 shows an embodiment of the pond of this invention.

この場合も、フローティングゲート1i極14と、チャ
ネルを制御する制御ゲート電極5からなるMOSトラン
ジスタにて、フローティングゲート電極14およびソー
ス拡散層2間の容ff1c+sとフローティングゲート
電極14とドレイン拡散層3間の容量CFDをオーバー
ラツプ領域2aおよび3aをそれぞれ異なる大きさに設
定して非対称にすることにより、1個のMOSトランジ
スタにて2gのしきい値電圧を設定できるしのであり、
上記実施例と同様の効果を奏す。
In this case as well, in the MOS transistor consisting of the floating gate 1i pole 14 and the control gate electrode 5 that controls the channel, the capacitance ff1c+s between the floating gate electrode 14 and the source diffusion layer 2 and the capacitance ff1c+s between the floating gate electrode 14 and the drain diffusion layer 3 are determined. By making the capacitance CFD asymmetric by setting the overlap regions 2a and 3a to different sizes, a threshold voltage of 2g can be set with one MOS transistor.
The same effects as in the above embodiment are achieved.

なお、上記各実施例では、2層ゲート電極構造のものを
示したが、2層以上のゲート電極構造でも適用できるも
のであり、この際1層目のゲート電極とソースおよびド
レイン拡散層間の容量を非対称とした構造のものでも適
用できる。
In each of the above embodiments, a two-layer gate electrode structure is shown, but it can also be applied to a gate electrode structure with two or more layers. In this case, the capacitance between the first layer gate electrode and the source and drain diffusion layers is It can also be applied to structures with asymmetrical structures.

(へ)発明の効果 以上のように本発明によれば、フローティングゲートM
OSトランジスタのフローティングゲート電極を、ソー
ス拡散層およびドレイン拡散層とのオーバーラツプ領域
が各々異なる大きさとなるように配設したことにより、
フローティングゲート電極とソース拡散層間に形成され
る容量 Cvsと、フローティングゲート電極とドレイ
ン拡散層間に形成される容ffi Cv oが異なり、
これにより動作時のバイアス条件をソース側とトレイン
側とで交換することにより1個のMOSトランジスタに
2個のしきい値電圧を得ることができる。更に、上記オ
ーバーラツプ領域2a、3aの差が小さく、容量Crs
とCFDの差が少なくても、フローティングゲートi極
と制御ゲートN極間の容ff1c+を適当な値に設定す
ることにより2gのしきい値電圧を適正化できるため、
微細化に適したMOSトランジスタが実現可能である。
(f) Effects of the invention As described above, according to the present invention, the floating gate M
By arranging the floating gate electrode of the OS transistor so that the overlap regions with the source diffusion layer and the drain diffusion layer have different sizes,
The capacitance Cvs formed between the floating gate electrode and the source diffusion layer is different from the capacitance Cvs formed between the floating gate electrode and the drain diffusion layer.
Thereby, by exchanging the bias conditions during operation between the source side and the train side, two threshold voltages can be obtained for one MOS transistor. Furthermore, the difference between the overlap regions 2a and 3a is small, and the capacitance Crs
Even if the difference between
A MOS transistor suitable for miniaturization can be realized.

【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を示す構成説明図、第2図
はその等価回路図、第3図はこの発明の他の実施例を示
す構成説明図、第4図は従来例を示す構成説明図である
。 l・・・・・・S+基板、    2・・・・・・ソー
ス拡散層、2a・・・・・・フローティングゲート電極
とソース拡散層とのオーバーラツプ領域、 3・・・・・・ドレイン拡散層、 3a・・・・・・フローティングゲート電極とドレイン
拡散層とのオーバーラツプ領域、 4.14・・・・・・フローティングゲート電極、5・
・・・・・制御ゲート電極、6 ・・・ゲート絶縁膜。 代理人  弁理士  野 河 信太r:蹴習足第 図 第 図 算 図 算 図
Fig. 1 is an explanatory diagram of the configuration showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is an equivalent circuit diagram thereof, Fig. 3 is an explanatory diagram of the configuration of another embodiment of the invention, and Fig. 4 is a conventional example. It is a configuration explanatory diagram. 1... S+ substrate, 2... Source diffusion layer, 2a... Overlapping region of floating gate electrode and source diffusion layer, 3... Drain diffusion layer , 3a...Overlapping region of floating gate electrode and drain diffusion layer, 4.14...Floating gate electrode, 5.
...Control gate electrode, 6...Gate insulating film. Agent: Shinta Nogawa, Patent Attorney

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、第1導電型半導体基板の表面領域に第2導電型のソ
ース及びドレイン拡散層を有し、少なくとも上記両拡散
層間上にゲート絶縁膜を介してフローティングゲート電
極が形成され、更に絶縁膜を介して制御ゲート電極が形
成されたフローティングゲート型MOSトランジスタに
おいて、フローティングゲート電極とソース拡散層間の
容量と、フローティングゲート電極とドレイン拡散層間
の容量とが異なっていることを特徴とする半導体装置。
1. A source and drain diffusion layer of a second conductivity type is provided in a surface region of a semiconductor substrate of a first conductivity type, a floating gate electrode is formed at least between the two diffusion layers via a gate insulating film, and an insulating film is further formed. 1. A floating gate MOS transistor having a control gate electrode formed therebetween, wherein a capacitance between the floating gate electrode and a source diffusion layer is different from a capacitance between the floating gate electrode and the drain diffusion layer.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0812019A1 (en) * 1996-06-03 1997-12-10 Motorola, Inc. Single gate nonvolatile memory cell and method for accessing the same
EP0902477A1 (en) * 1997-09-09 1999-03-17 Macronix International Co., Ltd. Dual mode memory with embedded rom
EP0902478A1 (en) * 1997-09-09 1999-03-17 Macronix International Co., Ltd. Multi-level memory array with channel bias algorithm
US5914509A (en) * 1996-04-03 1999-06-22 Altera Corporation Two-terminal electrically-reprogrammable programmable logic element
US6649963B1 (en) * 1997-03-07 2003-11-18 Sharp Laboratories Of America, Inc. Ferroelectric memory cell for VLSI RAM

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914509A (en) * 1996-04-03 1999-06-22 Altera Corporation Two-terminal electrically-reprogrammable programmable logic element
US5925904A (en) * 1996-04-03 1999-07-20 Altera Corporation Two-terminal electrically-reprogrammable programmable logic element
US5949250A (en) * 1996-04-03 1999-09-07 Altera Corporation Two-terminal electrically-reprogrammable programmable logic element
EP0812019A1 (en) * 1996-06-03 1997-12-10 Motorola, Inc. Single gate nonvolatile memory cell and method for accessing the same
US5777361A (en) * 1996-06-03 1998-07-07 Motorola, Inc. Single gate nonvolatile memory cell and method for accessing the same
US6649963B1 (en) * 1997-03-07 2003-11-18 Sharp Laboratories Of America, Inc. Ferroelectric memory cell for VLSI RAM
EP0902477A1 (en) * 1997-09-09 1999-03-17 Macronix International Co., Ltd. Dual mode memory with embedded rom
EP0902478A1 (en) * 1997-09-09 1999-03-17 Macronix International Co., Ltd. Multi-level memory array with channel bias algorithm

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