JPH0491471A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor storage deviceInfo
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- JPH0491471A JPH0491471A JP2206433A JP20643390A JPH0491471A JP H0491471 A JPH0491471 A JP H0491471A JP 2206433 A JP2206433 A JP 2206433A JP 20643390 A JP20643390 A JP 20643390A JP H0491471 A JPH0491471 A JP H0491471A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
この発明は、高集積化に適した不揮発性半導体記憶装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device suitable for high integration.
(ロ)従来の技術
従来の不揮発性半導体記憶装置としては、P型半導体基
板の表面にN型のドレイン領域およびソース領域を有し
、ソース領域に対してオフセットとなるような位置に、
浮遊ゲート/層間絶縁膜/制御ゲートから成る3層膜構
造を配置し、オフセット側には前記3層構造に対して形
成されたサイドウオール電極を配したような構造のもの
が提案されている。そしてこの構造で、サイドウオール
電極と制御ゲートに別々に最適な電位を与える事によっ
てソース側からの電子の注入を実現している。(B) Prior art A conventional non-volatile semiconductor memory device has an N-type drain region and a source region on the surface of a P-type semiconductor substrate, and has an N-type drain region and a source region at a position offset from the source region.
A structure has been proposed in which a three-layer film structure consisting of a floating gate/an interlayer insulating film/a control gate is arranged, and a sidewall electrode formed on the three-layer structure is arranged on the offset side. With this structure, injection of electrons from the source side is achieved by applying optimal potentials to the sidewall electrode and control gate separately.
(ハ)発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の不揮発性半導体記憶装置は、
浮遊ゲートを含む3層膜に対して自己制御的に形成され
たサイドウオールが使用可能という利点がある反面、こ
のサイドウオール部を電極として使うため、全体の製造
工程は非常に複雑なものとなっている。また、このサイ
ドウオール部を配線としても使うことになるため、配線
抵抗が大きくなり信号の遅れが出てくるため、遅くても
問題ない用途しか使えない。(c) Problems to be Solved by the Invention However, the above-mentioned conventional nonvolatile semiconductor memory device
Although it has the advantage that sidewalls formed in a self-controlled manner can be used for the three-layer film including the floating gate, the overall manufacturing process is extremely complicated because the sidewalls are used as electrodes. ing. In addition, since this sidewall section is also used as wiring, wiring resistance increases and signal delays occur, so it can only be used for applications where there is no problem even if it is slow.
そこで、この発明の目的は、従来技術に比べて製造方法
が簡単で、しかも大容量化、高速化に適したソース側か
らの電子の注入を特徴とする電気的書き込み消去可能な
不揮発性メモリーを提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an electrically writable and erasable nonvolatile memory characterized by injection of electrons from the source side, which is easier to manufacture than conventional techniques, and is suitable for increasing capacity and speed. It is about providing.
(ニ)課題を解決するための手段および作用この発明は
、半導体基板と、その基板上に配設された第1のゲート
電極と、その第1のゲート電極に配設されたサイドウオ
ール部と、半導体基板上に形成され、第1のゲート電極
に対して自己整合的に接するよう配設されたドレインと
、半導体基板上に形成され、第1のゲート電極からオフ
セット領域を介して配設されたソースと、サイドウオー
ル部を含む第1のゲート電極上方に、ソース/ドレイン
領域間に形成されるチャンネル領域全体を覆うように、
かつ第1のゲート電極を包み込むように配設された第2
のゲート電極とを備えた不揮発性半導体記憶装置である
。(d) Means and operation for solving the problems The present invention includes a semiconductor substrate, a first gate electrode disposed on the substrate, and a sidewall section disposed on the first gate electrode. , a drain formed on the semiconductor substrate and disposed in contact with the first gate electrode in a self-aligned manner; and a drain formed on the semiconductor substrate and disposed through an offset region from the first gate electrode. above the source and the first gate electrode including the sidewall portion, so as to cover the entire channel region formed between the source/drain region.
and a second gate electrode disposed so as to surround the first gate electrode.
This is a nonvolatile semiconductor memory device having a gate electrode.
すなわち、この発明は、オフセット部のしきい値を高く
するために第1のゲート電極(浮遊ゲート)に対して自
己整合的に形成されたサイドウオール部をこの部分に対
する厚いゲート酸化膜として使い、第2のゲート電極に
高電圧を印加した時に、このオフセット部が弱反転する
ようにする。That is, in this invention, in order to increase the threshold voltage of the offset part, a sidewall part formed in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode (floating gate) is used as a thick gate oxide film for this part, When a high voltage is applied to the second gate electrode, this offset portion is made to be weakly inverted.
また、第1、第2のゲート電極の材料として、例えば、
ポリシリコンおよび/またはタングステンシリサイド(
WSiz)などを用いることでソースからの書き込みを
実現できる不揮発性半導体記憶装置を提供できる。In addition, as the material for the first and second gate electrodes, for example,
Polysilicon and/or tungsten silicide (
WSiz), etc., it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can realize writing from the source.
(ホ)実施例
第1図(d)において、不揮発性半導体記憶装置は、S
i基板上と、その基板上に配設された浮遊ゲート(第1
のゲート電極)3と、そのゲート3のサイドウオール5
と、Si基板上に形成され、第1のゲート電極3に対し
て自己整合的に接するよう配設されたドレイン22と、
半導体基板上に形成された第1のゲート電極3からオフ
セット領域1aを介して配設されたソース21と、第1
のゲート電極3上方に、ソース/ドレイン領域間のチャ
ンネル領域1a、lb全全体覆うように、かつ第1のゲ
ート電極3を包み込むように配設された第2のゲート電
極(ポリシリコン層)7とから主としてなる。(E) Embodiment In FIG. 1(d), the nonvolatile semiconductor memory device is S
i-substrate and a floating gate (first
gate electrode) 3 and the sidewall 5 of the gate 3
and a drain 22 formed on a Si substrate and arranged so as to be in contact with the first gate electrode 3 in a self-aligned manner;
A source 21 disposed via an offset region 1a from a first gate electrode 3 formed on a semiconductor substrate;
A second gate electrode (polysilicon layer) 7 is disposed above the gate electrode 3 to cover the entire channel region 1a, lb between the source/drain regions and to wrap around the first gate electrode 3. and becomes the lord.
以下、第1図を用いて不揮発性半導体記憶装置の製法に
ついて説明する。A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device will be described below with reference to FIG.
まず、第1図(a)に示すように、Si基板1上に、全
面にゲート絶縁膜2を介してポリシリコン層を積層し、
フォトリソグラフィ、エツチングにより浮遊ゲート(第
1のゲート電極)3を形成し、さらに、Si基板上に、
浮遊ゲート3の一部を覆ってフォトレジスト層4を形成
し、そのレジスト層およびゲート3をマスクにしてSi
基板上にAsイオンIOを注入し、不純物領域F、Gを
形成する。First, as shown in FIG. 1(a), a polysilicon layer is laminated on the entire surface of the Si substrate 1 with a gate insulating film 2 interposed therebetween.
A floating gate (first gate electrode) 3 is formed by photolithography and etching, and further, on the Si substrate,
A photoresist layer 4 is formed covering a part of the floating gate 3, and using the resist layer and the gate 3 as a mask, Si is deposited.
As ions IO are implanted onto the substrate to form impurity regions F and G.
この際、オフセット領域1aが形成される。At this time, an offset region 1a is formed.
レジスト層4を除去した後、CVD法を用いてSi基板
1の全面に5iOzの絶縁膜11を形成する[第1図(
b)参照コ。After removing the resist layer 4, an insulating film 11 of 5 iOz is formed on the entire surface of the Si substrate 1 using the CVD method [see FIG.
b) Reference.
続いて、絶縁膜11を、これを異方性エツチングにより
除去して、浮遊ゲート3の側壁だけに残してサイドウオ
ール5を形成する[第1図(c)参照コ 。Subsequently, the insulating film 11 is removed by anisotropic etching, leaving only the sidewalls of the floating gate 3 to form the sidewalls 5 [see FIG. 1(c)].
次に、第1図(d)に示すように、浮遊ゲート3を含む
Si基板上、全面に、例えば、S i O*の層間絶縁
膜12およびポリシリコン層7を順次積層する。なお、
21.22はそれぞれソース、ドレインである。Next, as shown in FIG. 1(d), an interlayer insulating film 12 of, for example, SiO* and a polysilicon layer 7 are sequentially laminated over the entire surface of the Si substrate including the floating gate 3. In addition,
21 and 22 are the source and drain, respectively.
また、層間絶縁膜としてONO膜やその他周知の絶縁膜
を用いても良い。Furthermore, an ONO film or other well-known insulating film may be used as the interlayer insulating film.
その後、ポリシリコン層7をパターニングして第2のゲ
ート電極7を形成する。Thereafter, the polysilicon layer 7 is patterned to form the second gate electrode 7.
このようにして作成された装置の(i)読み出し、(i
i)書き込み、(iii)消去の動作について説明する
。(i) Readout of the device created in this way, (i
The operations of i) writing and (iii) erasing will be explained.
(i)読み出し時、ソース21を5ボルト、ドレイン2
2を0ボルトに設定し、第2のゲート電極7に18ボル
トを印加する。(i) When reading, source 21 is 5 volts, drain 2
2 is set to 0 volts, and 18 volts is applied to the second gate electrode 7.
(ii)書き込み時、ソース/ドレインを入れ換えて、
ソース21を0ボルト、ドレイン22を5ボルトに設定
し、第2のゲート電極7に18ボルトを印加する。この
18ボルトという電位は、容量カップリングにより浮遊
ゲート3の電位がVoの2倍になる程度の電圧である。(ii) When writing, swap the source/drain,
The source 21 is set to 0 volts, the drain 22 is set to 5 volts, and 18 volts is applied to the second gate electrode 7. This potential of 18 volts is such that the potential of the floating gate 3 becomes twice Vo due to capacitive coupling.
(iii)消去時は、ソース2Iをopenに、ドレイ
ン22を約15ボルトに、第2のゲート電極7をOボル
トに設定し、それによってF/Nトンネリングで浮遊ゲ
ートからドレインへ電子を引き抜くことによってなされ
る。(iii) When erasing, set the source 2I to open, the drain 22 to about 15 volts, and the second gate electrode 7 to O volts, thereby drawing electrons from the floating gate to the drain by F/N tunneling. done by.
(へ)発明の効果
以上のようにこの発明によれば、浮遊ゲートの側壁にサ
イドウオール絶縁膜構造をもち、かつソース/ドレイン
部が非対称であり(ドレインは浮遊ゲートに対して自己
整合的に接しており、ソースは浮遊ゲートからある一定
距離をおいて位置している)第2のゲート電極はソース
/ドレイン領域間のチャネル領域全体を覆うように浮遊
ゲートを包み込むように存在するような不揮発性半導体
記憶装置を提供でき、これはソースからの電子の注入に
より書き込みを行うことができ、従来サイドウオールを
電極として使っていたため製造が困難であったことやそ
の部分を配線として使用するため、配線抵抗が大きくな
り信号の遅れが出てくるため、遅くても問題のない用途
しか使用できなかったことなどの欠点を解消できる。(F) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the floating gate has a sidewall insulating film structure on the sidewall, and the source/drain portions are asymmetrical (the drain is self-aligned with respect to the floating gate). The second gate electrode is a non-volatile electrode that wraps around the floating gate to cover the entire channel region between the source/drain regions. This enables writing to be performed by injecting electrons from the source, which was difficult to manufacture because conventionally the sidewalls were used as electrodes, and because the sidewalls were used as wiring. This eliminates the disadvantage that wiring resistance increases and signal delays occur, so it can only be used for applications where there is no problem even if it is slow.
第1図はこの発明の一実施例を説明するための製造工程
説明図である。
1・・・・・・Si基板、1a・・・・・・オフセット
領域、la、lb・・・・・・チャンネル領域、3・・
・・・・第1のゲート電極、
7・・・・・・第2のゲート電極、21・・・・・・ソ
ース、22・・・・・・ドレイン。FIG. 1 is a manufacturing process explanatory diagram for explaining one embodiment of the present invention. 1...Si substrate, 1a...offset area, la, lb...channel area, 3...
...First gate electrode, 7...Second gate electrode, 21...Source, 22...Drain.
Claims (1)
ト電極と、その第1のゲート電極に配設されたサイドウ
ォール部と、半導体基板上に形成され、第1のゲート電
極に対して自己整合的に接するよう配設されたドレイン
と、半導体基板上に形成され、第1のゲート電極からオ
フセット領域を介して配設されたソースと、サイドウォ
ール部を含む第1のゲート電極上方に、ソース/ドレイ
ン領域間に形成されるチャンネル領域全体を覆うように
、かつ第1のゲート電極を包み込むように配設された第
2のゲート電極とを備えた不揮発性半導体記憶装置。1. A semiconductor substrate, a first gate electrode disposed on the substrate, a sidewall section disposed on the first gate electrode, and a sidewall section disposed on the semiconductor substrate and disposed on the first gate electrode. a drain disposed so as to be in contact with the semiconductor substrate in a self-aligned manner; a source formed on the semiconductor substrate and disposed via an offset region from the first gate electrode; and a first gate electrode including a sidewall portion. A nonvolatile semiconductor memory device comprising a second gate electrode disposed above so as to cover the entire channel region formed between the source/drain regions and to wrap around the first gate electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2206433A JPH0491471A (en) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | Nonvolatile semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2206433A JPH0491471A (en) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | Nonvolatile semiconductor storage device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0491471A true JPH0491471A (en) | 1992-03-24 |
Family
ID=16523298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2206433A Pending JPH0491471A (en) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | Nonvolatile semiconductor storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0491471A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5793080A (en) * | 1993-10-12 | 1998-08-11 | Lg Semicon Co., Ltd. | Nonvolatile memory device |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2206433A patent/JPH0491471A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5793080A (en) * | 1993-10-12 | 1998-08-11 | Lg Semicon Co., Ltd. | Nonvolatile memory device |
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