JPH02135782A - 半導体不揮発性メモリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野１ この発明は、コンピュータなどの電子機器に用いられて
いる半導体不揮発性メモリに関する。 ［発明の概要］ この発明は、紫外線消去の浮遊ゲート型半導体不揮発性
メモリにおいて、浮遊ゲート電極により制御されるチャ
ネル領域に、Ｐ型及びＮ型の不純物をドープすることに
より、低電圧動作を可能にしたものである。

【従来の技術】

従来、第２図に示すように、Ｐ型半導体基板１の表面に
Ｎ３型のソース領域２及びドレイン領域３を設け、ソー
ス領域２とドレイン領域３との間の半導体基板表面であ
るチャネル領域上に絶縁膜でおおわれた浮遊ゲート電極
５が形成されている紫外線消去型の半導体不揮発性メモ
リが知られている。例えば、Ｍ、　Ｗａｄａ　ｅｔ　ａ
ｌ　”ＬｉｍｉｔｉｎｇＦａｃｔｏｒｓ　ｆｏｒ　Ｐｒ
ｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ＥＰＲＯＩＪ　ｏｆ　ｒｌｅｒｌ
ｕｃｅｄ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ”　ｉｎ　ＩＥＤＩＪ
　Ｄｉｇ、　Ｔｅｃｈ、　Ｐａｐｅｒｓ、　ｐｐ　３８
−４１　ｆ１９８０）に開示されている。 ［発明が解決しようとする課題１ しかし、従来の半導体不揮発性メモリは、プログラム時
間を短縮及びそれぞれのメモリセル間の分離のために、
第２図に示したように基板ｌの表面に基板より高い濃度
の不純物領域８を形成してあるために、紫外線消去後の
閾値電圧が約１．５Ｖと高く、従って、低電圧領域その
動作が困難であるという欠点があった。 そこで、この発明は、従来のこのような欠点を解決する
ためでプログラム特性及び分離状態を維持したままで、
低電圧動作をする半導体不揮発性メモリを得ることを目
的としている。 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明は、プログラム特
性及びセル間の分離特性を得るための高い濃度の不純物
領域の内側に、それと逆導電型の薄い１度の不純物領域
を設けることにより、紫外線消去後の閾値電圧を約０．
７Ｖと低くすることにより、低電圧動作を実現した。 ［実施例］ 以下に、この発明の実施例を、図面にもとづいて説明す
る。Ｎ型の紫外線消去を半導体不揮発性メモリの場合に
ついて説明する。Ｐ型シリコン基板１の表面に、基板ｌ
より高い濃度の不純物領域８を形成する。さらに、不純
物領域８の内側に濃度の薄いＮ型不純物を領域９にドー
ピングする。不純物領域８及び９の表面にゲート酸化膜
４を介して浮遊ゲート電極５を設け、さらに、浮遊ゲー
ト電極５の上に制御ゲート絶縁膜６を介して制御ゲート
電極７が形成されている。また、浮遊ゲート電極５の下
の基板表面には、間隔を置いて、Ｎ′″型のソース領域
２及びドレイン領域３が設けられている。ここで、制御
ゲート電極７は、制御ゲート絶縁膜６を介して、浮遊ゲ
ート電極５と強く容量結合しており、制御ゲート電極７
へ電圧を印加することにより、間接的に浮遊ゲート電極
５の電位を制御することができる。 まず、第１図のような浮遊ゲート型半導体不揮発性メモ
リの読み出し方向について説明する。制御ゲート電極７
に一定電圧を印加した状態での、ソース領域２とドレイ
ン領域３との間の半導体基板】の表面であるチャネル領
域のインピーダンスを検出することにより、情報を読み
出すことができる。即ち、浮遊ゲート電極５に多数の電
子が注入されている場合は、インピーダンスは・高く、
逆に、紫外線消去後のように、浮遊ゲート電極５に電子
が注入されていない場合は、・インピーダンスは低くな
る。従って、浮遊ゲートｔｉｌ極５の中に電子が注入さ
れているかいないかにより、インピーダンスが変化する
ことから、情報を読み出すことができる。この情報は、
浮遊ゲート電極５の中の電子量に対応することから１通
常動作、あるいは、保管状態では揮発することはない。 情報を変える場合は、紫外線を照射することにより、浮
遊ゲート電極５の中の電子を基板へ放出し、その後、プ
ログラムしたい情報に対応して、各電極に電圧を印加す
ることにより、電子を浮遊ゲート’Ｅｌ極５に注入でき
る。この電子を浮遊ゲート電極５に注入する方法につい
て詳しく説明する。 ソース領域２を基板１と同電位にして、ドレイン領域３
に４〜ＩＯＶの電圧を印加し、制御ゲート酸化膜７に７
〜１４Ｖの高電圧を印加すると、チャネル電流がソース
・トレイン領域間に流れ、その一部は、ホットエレクト
ロンとなり、浮遊ゲート電極５に注入される。注入した
くないメモリセルは、ドレイン領ｔｄ３あるいは、制（
卸ゲート電極７のいずれか一方を基板と同電位にすれば
注入されない、基板ｌの表面にＰ型の濃い不純物領域８
を設けることにより、ホットエレクトロンは発生しやす
くなり、プログラム特性を向上することができる。 第３図は、本発明の半導体不揮発性メモリのヂャネル中
方向の断面図である。メモリセルをアレイ状に配置した
場合、各メモリセル間の分離が必要になる。即ち、第３
図に示したように、例えば、メモリセルＡのドレイン領
ｔｉｉ！３ＡとメモリセルＢのドレイン領域３Ｂとをフ
ィールド酸化膜１０を介した分離領域２０により、電気
的に分離する必要がある。浮遊ゲート電極５に電子を注
入する場合、制御ゲート電極７及びドレイン領域３に高
電圧を印加するが、その高電圧印加に耐える分離が必要
どなる。例えば、制御ゲート電極７に約１２．５Ｖの電
圧を印加して電子注入を行う場合には、この１２．５Ｖ
に耐える分離領域２０を形成しなければならない。本発
明においては、第３図のように、基ｍｌの同じＰ型の高
濃度領域８を活性領域（分離領域以外の領域を言う）に
対して自己整合的に形成し、分離領域２０の端部に高濃
度領域８をオーバーラツプさせることにより、分離領域
２０の閾値電圧を高くして、分離特性を確保している。 プログラムに約１２．５Ｖ使用する場合には、イオン注
入量として２ＸＩＯ”ａｔ、。 ｍｓ／ｃｍ”以上のドーピングが必要である。このドー
ピング量を増加することにより、分離特性を良くする１
：とができる。 本発明の半導体不揮発性メモリは、さらに、低電圧動作
を可能にするために、この不純物領域８の濃度を下げる
方法ではなく、Ｎ型のドーパントを不純物領域８の内側
に設けている。この領域９により、チャネル領域の表面
の濃度は低くなり、紫外線照射後の閾値電圧は、約０．
７Ｖ程度にすることができる。このＮ型ドーパントの導
入は、Ｐ型の高い不純物領域８と同一工程で導入できる
。即ち、フォト工程の増加なしに、Ｎ型とＰ型ドーパン
トのダブルイオン注入により形成できる。但し、Ｎ型ド
ーパントは、領域９を領域８の内側に形成できるように
、Ｐ型ドーパントに比べ拡散定数の小さい元素を用いる
必要がある０例えば、Ｎ型ドーパントとしてヒ素を、Ｐ
型ドーパントとしてボロンを用いれば、第１図のように
、濃いＰ型不純物領域８の内側に、薄い１度の不純物領
域９を設けることができる。 以上のように、閾値電圧を下げるために領域９形成して
も、第３図に示したような、各メモリセル間の分離は充
分である。即ち、Ｐ型窩濃度不純物領域８とフィールド
酸化Ｉ！！１０とのオーバーラツプ量は充分であるため
である。 具体的には、分離のために、イオン注入量として２　Ｘ
　Ｉ　Ｏ”ａｔｏｍｓ／ｃが以上のボロンにより領域８
を形成し、そのボロン注入量より少ないヒ素のイオン注
入により、領域９を形成して、分離特性及びプログラム
特性の良い低電圧領域で動作するメモリを実現できる６
ホロンとヒ素のイオン注入量 より形成できるので、フォト工程増加によるコストアッ
プはない。また、実効的には、Ｎ型及びＰ型のドーパン
トが、分離領域に対して自己整合的に形成されているこ
とも、分離特性を良くしている理由である。 ［発明の効果］ この発明は、以上説明したように１分離領域に対して自
己整合的に半導体基板表面にドーピングされた基板と同
じ導電型のドーパントと、それより拡散しに＜＜、密度
の少ないドーパントとを有する紫外線消去タイプの浮遊
ゲート型半導体不揮発性メモリであり、その閾値電圧を
０５〜１、ＯＶと低くすることにより、プログラミング
特性及び分離特性を満足しつつ、低電圧範囲での動作を
容易にする効果がある。 域を含む半導体不揮発性メモリの断面図である。 半導体基板 ソース領域 ・ドレイン領域 ・浮遊ゲート電極 ・和目卸ゲート電極 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　　林　　　敗　之　助

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型の半導体基板の表面部分に間隔を置いて設け
   られた第１導電型と逆導電型のソース領域及びドレイン
   領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間の前記
   半導体基板表面部分に設けられた第１導電型の前記半導
   体基板より高い濃度の第１の半導体領域と、前記第１の
   半導体領域の内側に設けられた第１導電型と逆導電型の
   第２の半導体領域とから成る半導体不揮発性メモリ。