JPH0491469A - 不揮発性半導体メモリ - Google Patents

不揮発性半導体メモリ

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JPH0491469A
JPH0491469A JP2206434A JP20643490A JPH0491469A JP H0491469 A JPH0491469 A JP H0491469A JP 2206434 A JP2206434 A JP 2206434A JP 20643490 A JP20643490 A JP 20643490A JP H0491469 A JPH0491469 A JP H0491469A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
source
drain
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2206434A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Tanaka
研一 田中
Yoshimitsu Yamauchi
祥光 山内
Keizo Sakiyama
崎山 恵三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH0491469A publication Critical patent/JPH0491469A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

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】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、電気的にデータ書き込み可能な不揮発性半
導体メモリに関する。
(ロ)従来の技術 従来、電気的にデータ書き込みが可能で、1度だけしか
書き込みを必要としないメモリとして、紫外線消去型の
EFROMが使用されている。
また、S t 0t−9i N−S i Otの三層構
造を有する絶縁膜を破壊するプログラム可能なメモリー
も知られている(電子情報通信学会研究報告会、信学技
報Vo1.89 No、68 3DM89−15)。
(ハ)発明が解決しようとする課題 前者のEFROMでは、2層ゲート構造を必要とするた
め製造方法を複雑であり、かつ浮遊ゲートに蓄積したデ
ータが長期使用中に流出してデータが失われる危険性が
ある。
また、後者の絶縁破壊型メモリではプログラム領域とゲ
ート領域を離す必要があり、素子寸法の縮小が困難であ
った。
この発明の目的は、LSI製造後、1度だけデータ書込
を行う電気的書込可能なメモリに於いて、素子寸法の縮
小化を実現でき、電荷流出の危険性のない絶縁膜破壊型
不揮発性半導体メモリを提供することにある。
一 一 (ニ)課題を解決するための手段及び作用この発明は、
ソース、ドレインの拡散領域およびゲート電極とを有す
る半導体基板と、ゲート電極直下における半導体基板上
に配設され、ソース側部分のみドレイン側の部分に比し
て小さな絶縁破壊強度を有する絶縁膜で充填された積層
膜とからなり、更に積層膜が、ドレイン側の部分では2
層以上の多層構造を有し、ソース側部分ではドレイン側
部分よりも破壊電圧の小さな絶縁膜部分を有し、それに
よって所定電圧を印加した際、上記絶縁膜部分を破壊す
ることによって1度だけ電気的にデータ書込をおこなわ
しめる不揮発性半導体メモリである。
すなわち、この発明は、電気的破壊型メモリーの破壊部
分をソース側におき、メモリーセル縮小を図るようにし
たものである。
本発明の主要点はトランジスタのゲート絶縁膜をソース
部分でのみ破壊しやすくする事であり、そのため、例え
ば第1図に示す実施例に示すように、積層膜のドレイン
側の部分りを5iOzSiN−8iOzの三膜構造とし
、ソース側絶縁膜SをSin、膜としている。このよう
な膜の組合せにすることでソース側のSiO2膜を破壊
できる。なお、積層膜のドレイン側部分とソース側絶縁
膜との組合わせは、これに限らず、要は破壊電圧BVが
B V o > B V sとなる材料あるいは膜厚を
選べば良い。
例えば、他の実施例としてドレイン側の部分りとしてI
OMV/amの耐圧を有する熱酸化膜を用いることがで
きる。この時、ソース側絶縁膜SをCVD酸化膜にする
と8MV/cm以下の耐圧に設定できる。そして、仮に
両膜りおよびSの厚さを200人に設定すれば、20v
以下の電圧でかつ16v以上の電圧を必要とする。
第1図に示す本実施例では、 (1)ゲート電極下部を主して覆うSto!−9tNS
iOt膜は破壊電圧が高く酸化膜換算で200人の場合
30vまで印加しても破壊しないものを使用した。
(2)それに対してソース側に形成した5iOt膜8は
200人で20Vの印加で破壊するものを用いた。
(3)従ってソース側絶縁膜Sの方を選択的に破壊する
事ができる。
(ホ)実施例 以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。
なお、これによってこの発明は限定をうけるものではな
い。
第1図において、不揮発性半導体メモリは、ソース20
、ドレイン21のN゛の拡散領域およびゲート電極22
とを有するP型St基板23と、ゲート電極直下におけ
るSi基板上に配設され、ソース側部分のみドレイン側
の部分に比して小さな絶縁破壊強度を有するSiO2絶
縁膜2で充填された積層膜とからなり、 更に積層膜が、ドレイン側の部分では5tOz(24a
)−5iN(24b)−9in、(24C)の多層膜り
からなり、ソース側部分ではドレイン側の部分よりも破
壊電圧の小さな5iOz膜2の絶縁膜部分Sを有する。
また、25はSiO、の層間絶縁膜であり、26はコン
タクトホール、27はA1配線(ビット線)、28はL
OCO3膜である。
以下、製造方法について説明する。
まず、P型St基板23上にLOCO3法を用いてS 
i Otの素子分離@28を形成する。次に基板23上
に全面に、所定のイオンを注入して表面濃度をコントロ
ールし、以後に形成されるゲート部22の■th(スレ
ッシュルド電圧)を制御する。
続いて、全面に熱酸化をおこなって厚さ5〜50人程度
のStowの熱酸化膜を形成する。この膜のゲート電極
直下のものがドレイン側の絶縁膜りの最下層の膜24λ
を構成する。
次にCVD法を用いて厚さ50〜100人程度のSiN
膜(窒化シリコン膜)24bを積層する。
続いて、SiN膜24bの表面を熱酸化して厚さ15〜
30人程度のStowの熱酸化膜24cを形成する。こ
れら両膜24b、24cはゲート電極直下からソース2
0に至る領域に形成するようにする。
次に、全面に、リンがドープされた多結晶シリコン膜を
1500〜2500人程度の厚さに積層する。
そして、上記リンドープの多結晶シリコン膜の低抵抗化
を図るために該シリコン膜上にタングステンシリサイド
を厚さ1500〜2500人程度に積層する。
その後、ゲート電極形成用のフォトレジスト層を積層し
、そのレジストパターンを作成した後、エツチングをお
こなって上層にタングステンシリサイド膜、下層にリン
ドープのポリンリコン膜からなるゲート電極22を形成
する。
続いて、ソース領域の側のSiN膜をエツチング除去す
る。この際、SiN膜と上層のS i Ox膜を同時に
除去する訳であるが、ゲート電極直下でもソース領域側
の部分のSiNおよび上層の5iO1膜も除去され、第
1図に示すように、ゲート電極22直下でもSiN膜2
4bが存在しない箇所Mが形成される。この箇所Mは次
の工程で5iO7で埋設される。MをStowで埋めた
後、最後にソース/ドレイン拡散層20.21を形成し
、Sin、の層間絶縁膜25を積層し、コンタクト窓あ
けをおこなってコンタクトホール26を形成し、該ホー
ルを含む全面にA1層27を積層し、その上に保護層(
図示せず)を形成してウェハーを形成する。
以下、第2図を用いて動作を説明する。なお、第2図に
おいてN本のビット線(Bl、B2.・・・・・・BN
)とN本のワード線(Wl、W2・・・・・・WN)が
描かれている。
書込手順は、第2図(b)に示すように、(1)B l
 −B N及びWl−WNの全てに10vを印加する。
次に、 (2)B 1をOv、W2を20vにする他はlOVの
ままに設定しておく。これにより、(3)Bl、W2で
選ばれたトランジスタTのゲート電極とソースの間にの
み20vの電位差が生じ、ソースが破壊し、ゲート電極
とソースが導通状態となる。このようにして、第3図に
おける符号10で示す部分に情報が電気的にプログラム
される。他のトランジスタはlovの電位差のままなの
で破壊しない。
(4)今度は、B1.W2を10vにして次のトランジ
スタの書込を行う。
この様にして任意のトランジスタのみ書込を行う事がで
きる。
読出では、Wl−WNのうち任意の1本を選び(WI)
、読出し電圧(例えば5v)を印加するとWlに接続さ
れているトランジスタのうち、ソース側絶縁膜が破壊さ
れているトランジスタのビット線にのみ読出し電圧が出
力され他は出力されないので書込まれているデータを読
み出す事ができる。
なお、他の実施例では、ドレイン側の部分の積層膜を熱
酸化膜にしてIOMV/amの耐圧を有するようにし、
ソース側絶縁膜をCVD酸化膜にしたものを用いた場合
は、書込手順は上記実施例と同じで印加電圧を手順(1
)では9■に、手順(2)ではOVと18Vに設定する
必要がある。
(へ)発明の効果 以上のようにしてこの発明によれば、電気的破壊型メモ
リーの破壊部分をソース側においたので、メモリセルの
縮小を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第2図
(a)および(b)はそれぞれ上記実施例におけるメモ
リの1つおよびそれらの組合わせを示す等価回路図、第
3図は上記実施例におけるメモリの書込み状態のレイア
ウトを示す構成説明図である。 2・・・・・・S i Oを膜(ソース側の絶縁膜部分
)、10・・・・・電気的にプログラムされる部分、2
0・・・・・ソース、21・旧・・ドレイン、22・・
・・・・ゲート電極、23・・・・・・P型Si基板、
24 a−−8i Ov膜、24b−−−8iN膜、2
4 c ・= −S i OtJ!−D・・・・・・積
層膜のドレイン側の部分、S・・・・・・ソース側絶縁
膜。 一1〇−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ソース、ドレインの拡散領域およびゲート電極とを
    有する半導体基板と、ゲート電極直下における半導体基
    板上に配設され、ソース側部分のみドレイン側の部分に
    比して小さな絶縁破壊強度を有する絶縁膜で充填された
    積層膜とからなり、更に積層膜が、ドレイン側の部分で
    は2層以上の多層構造を有し、ソース側部分ではドレイ
    ン側部分よりも破壊電圧の小さな絶縁膜部分を有し、そ
    れによって所定電圧を印加した際、上記絶縁膜部分を破
    壊することによって1度だけ電気的にデータ書込をおこ
    なわしめる不揮発性半導体メモリ。
JP2206434A 1990-08-01 1990-08-01 不揮発性半導体メモリ Pending JPH0491469A (ja)

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