JPH06196708A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH06196708A
JPH06196708A JP4344704A JP34470492A JPH06196708A JP H06196708 A JPH06196708 A JP H06196708A JP 4344704 A JP4344704 A JP 4344704A JP 34470492 A JP34470492 A JP 34470492A JP H06196708 A JPH06196708 A JP H06196708A
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gate
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floating gate
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Nobuyuki Oya
信之 大矢
Hidetoshi Muramoto
村本  英俊
Atsushi Oohara
淳士 大原
Shigemitsu Fukatsu
重光 深津
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は素子の電流能力が向上されるように
したEPROM、フラッシュEEPROM等の不揮発性
半導体記憶装置を提供することを目的とする。 【構成】シリコン半導体基板11の表面に素子領域を取り
囲むようにしてLOCOS酸化膜12が形成されると共
に、基板11の表面にゲート酸化膜13を介してフローティ
ングゲート14を形成し、さらに絶縁膜15を介してコント
ロールゲート16が形成される。基板11には、フローティ
グゲート16の外周に対応してチャネルストップ領域17が
形成され、またフローティングゲート16の下で、且つL
OCOS酸化膜12の一部の下、もしくはバーズビーク12
1 部の下に、ゲート酸化膜直下よりも低濃度の領域18が
形成されるようにする。そして、コントロールゲートに
対して電圧を印加したときに、低濃度の領域18において
チャネルが形成され、素子のゲート幅が広がったことと
されて、セル面積を変えずに電流能力が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高集積化および動作
の高速性が改善されるようにした、例えばEPROM、
フラッシュEEPROM等の不揮発性半導体記憶装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置においては、益
々の高集積化と共に動作の高速性が要求されているもの
であるが、素子の電流能力を上げることができれば読み
出し時における高速化が図れるものであり、また回路マ
ージンも向上されることが知られている。この様な目的
を達成するためには、記憶素子のゲート長Lを小さくす
るか、あるいはゲート幅Wを大きくすればよい。しか
し、ゲート長Lを小さくするには、より微細な加工技術
の向上や耐圧等の素子特性の確保が必要となる。またカ
ップリング比を変えることなくゲート幅Wを大きくする
と、必然的にセル面積が増大してしまうものであり、ま
たセル面積を変えない場合にはカップリング比が低下し
て、書き込み特性が低下するばかりでなく、期待したほ
どの電流能力の向上が見られない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、半導体記憶装置において素
子領域を取り囲むようにして形成されるようになるLO
COS酸化膜が、素子分離機能と共にカップリング比の
確保の役割を持っており、しかもLOCOS酸化膜が大
きなサイズによって形成されるものである点に着目し、
このLOCOS酸化膜の下の基板領域を使用して、素子
の電流能力が向上され、素子の高集積化と共に動作の高
速化が図れるようにした不揮発性半導体記憶装置を提供
しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明に係る不揮発性
半導体記憶装置は、半導体基板の表面部にLOCOS酸
化膜が形成され、このLOCOS酸化膜の一部分に重な
るようにフローティングゲートが形成されるもので、こ
のフローティグゲート上に絶縁膜を介してコントロール
ゲートが積層形成される。そして、前記半導体基板のフ
ローティグゲートの存在位置に対応する前記LOCOS
酸化膜の下に低濃度の不純物層を形成するようにした。
【0005】
【作用】この様に構成される不揮発性半導体記憶装置に
あっては、読み出し時においてコントロールゲートに対
して読み出し電圧を印加すると、半導体基板に形成され
た低濃度の不純物層において、前記コントロールゲート
に印加される電圧によって反転してチャネルが形成され
る。したがって、素子の実効的なゲート幅が広げられた
状態となり、セル面積を変えることなく電流能力が向上
される。
【0006】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1はEPROMの断面構成を示すもので、
シリコン等の半導体基板11の表面には、素子領域を取り
囲むようにしてLOCOS酸化膜12が形成されるもの
で、この半導体基板11上にゲート酸化膜13を介してフロ
ーティングゲート14が形成される。
【0007】この場合、このロフローティグゲート14の
中央部分はゲート酸化膜13を介して半導体基板11の表面
に対向設定されるものであり、またこのフローティグゲ
ート14の周縁部は、バーズビーク121 部を含みLOCO
S酸化膜12の上に重なるように形成されている。そし
て、このフローティングゲート14に重なるようにして、
絶縁膜15を介してコントロールゲート16が形成される。
【0008】ここで、17はP領域のチャネルストップ領
域であり、またLOCOS酸化膜12の下のフローティグ
ゲート14下に対応する部分には、ゲート酸化膜13の直下
よりもP--の低濃度領域18が形成される。そして、ゲー
ト酸化膜13に対応してゲート領域Gが形成され、このゲ
ート領域を取り囲むようにしてLOCOS領域Lが設定
される。
【0009】図2はこの様に構成されるEPROMの平
面のレイアウトを示すもので、例えばリンを高濃度に拡
散したポリシリコンで形成されるコントロールゲート16
によるワードラインが形成され、電気的にこのワードラ
インを形成するコントロールゲート16および基板11から
絶縁されるようにしてフローティングゲート14が形成さ
れる。そして、素子分離流域はLOCOS酸化膜12によ
って構成され、例えば砒素の高濃度拡散によってソース
ライン21が形成され、また同様にしてドレイン22が形成
され、図示されないビットラインとドレイン22とは、コ
ンタクト23によって接続されるもので、この図において
囲まれた24に示す部分がユニットセルに当たり、1つの
EPROM素子を構成するようになる。
【0010】図3および図4はそれぞれこの様に構成さ
れるEPROMの製造工程を順次示しているもので、図
3は図2の3−3線に対応する部分の断面構成を示し、
図4は図2の4−4線部分の断面構成を示している。
【0011】まず(A)図に示すように半導体基板11の
ゲート酸化膜13の層を形成し、この酸化膜13上に素子領
域に対応して窒化膜31を形成する。そして、この窒化膜
31を用いてLOCOS酸化を行ってLOCOS酸化膜12
を形成する。このとき、シリコンによる半導体基板11に
対してP型のボロンを拡散しているものであるが、その
表面濃度はLOCOS酸化膜12の下においてもチャネル
が形成できるだけの低濃度に設定される。LOCOS酸
化膜12の形成時においては、酸化によるLOCOS酸化
膜12を構成するSi O2 への取り込みによって、ゲート
下に対して自動的にLOCOS酸化膜12の下の濃度が薄
くされる。
【0012】このようにしてLOCOS酸化膜12が形成
されたならば、(B)図で示すように窒化膜31を除去し
てゲート酸化膜13を露出させ、このゲート酸化膜13に対
応するゲート領域におけるしきい値電圧を所望の値にす
るため、N型のイオン32をLOCOS酸化膜12をセルフ
アラインとして注入する。このイオン注入に際して、イ
オン注入量と注入エネルギーを選定することによって、
LOCOS酸化膜12のバーズビーク121 の下においてS
i O2 の膜厚差によってゲート領域から離れるにしたが
って半導体基板11に対するイオン注入量を下げることが
できる。したがって、バーズビーク121 におけるしきい
値電圧も制御できるようになる。
【0013】次に(C)図で示すように表面にポリシリ
コン堆積形成し、これを所定のレジスト33によるマスク
を用いてエッチンエグすることによってフローティグゲ
ート14を形成する。その後、このレジスト33をマスクと
してイオン注入することにより、半導体基板11に対して
チャネルストップ領域17を形成する。
【0014】この様にしてチャネルストップ領域17が形
成されたならば、(D)図で示すようにレジスト33を除
去した後フローティグゲート14上に絶縁膜15を形成し、
さらにポリシリコンによってコントロールゲート16の層
を形成し、フオトエッチングによってEPROMのゲー
ト構造を形成する。そして、(E)図で示すようにそれ
ぞれN+ によるソース21およびドレイン22を形成し、層
間絶縁膜34、電極35、さらにパッシベーション膜36を順
次形成し、EPROMが完成される。
【0015】この様にして製造される図1で示したよう
なEPROMにおいて、LOCOS酸化膜12のバーズビ
ーク121 の下、もしくはLOCOS酸化膜12の下の一部
の半導体基板11表面の不純物濃度を、この酸化膜12の厚
さがゲート領域のゲート酸化膜13に比べて厚くなってい
るのに対して、ゲート直下の基板濃度に対して薄くなる
ように設定することにより、一部のバーズビーク121 下
もしくはLOCOS酸化膜12の下のしきい値電圧Vt(LO
COS)を“0<Vt(LOCOS)<Vg ”とすることができる。
ここで、Vg はこのEPROMの読み出し時にゲートに
対して印加される電圧である。
【0016】この様に構成することによって、図5の
(A)で示すようにソースライン21からゲートチャネル
40を通ってドレイン22とされる従来のEPROMの電流
経路に対して、同図の(B)で示すように最も高抵抗で
あるゲートチャネル40と平行な電流経路37が形成され、
電流能力の向上が図れるようになる。
【0017】これまでの実施例においてはEPROMと
して説明したが、これと同様の構成を有するフラッシュ
EEPROMにおいても同様に有効な構成とすることが
できる。また、一部のLOCOS酸化膜12のバーズビー
ク121 の下、もしくは一部のLOCOS酸化膜12の下の
基板濃度を薄くするため、チャネルストッパ用のイオン
をゲート領域から離して注入する必要があるが、実施例
で示したようにフローティングゲートとセルフアライン
に注入せずに、レジストを用いてLOCOS酸化膜の形
成前、もしくはその後に注入するようにすることもでき
る。
【0018】図6は他の実施例を示したもので、P型の
半導体基板11のチャネルストップ領域17に挟まれた領域
をP--領域41とすると共に、この領域のゲート絶縁膜13
に接する部分をP- 領域42としている。すなわち、基板
11の表面濃度が問題となるものであるため、エピタキシ
ャル成長やイオン注入を用いて深い位置の基板濃度を変
えるようにした構造であってもよい。
【0019】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る不揮発性半
導体記憶装置によれば、素子領域を取り囲むようにして
形成されるようになるLOCOS酸化膜の下の基板領域
を使用してゲートチャネルと平行な電流経路が形成され
るもので、電流能力が効果的に向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る不揮発性半導体記憶
装置を説明する断面構成図。
【図2】上記半導体記憶装置の平面レイアウトを示す
図。
【図3】(A)〜(E)は上記記憶装置の製造過程を順
次説明するもので、図2の3−3線断面に相当する。
【図4】(A)〜(E)は上記記憶装置の製造過程を順
次説明するもので、図2の4−4線断面に相当する。
【図5】(A)および(B)は従来例とこの発明の例の
電流経路を対比して説明するための平面レイアウト。
【図6】この発明の他の実施例を説明する断面構成図。
【符号の説明】
11…半導体基板、12…LOCOS酸化膜、13…ゲート酸
化膜、14…フローティグゲート、15…絶縁膜、16…コン
トロールゲート、17…チャネルストップ領域、18…低濃
度領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深津 重光 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面部に、素子領域を取り
    囲むように形成されたLOCOS酸化膜と、 前記半導体基板の素子領域に対応する表面に、前記LO
    COS酸化膜の一部分に重なるように形成されたフロー
    ティングゲートと、 このフローティグゲートの上に絶縁膜を介して積層形成
    されたコントロールゲートと、 前記フローティグゲートの存在位置に対応する前記LO
    COS酸化膜の下に対応した前記半導体基板に形成され
    た低濃度の不純物層とを具備し、 この低濃度の不純物層で、読み出し時に前記コントロー
    ルゲートに印加される電圧によって反転してチャネルが
    形成されるようにしたことを特徴とする不揮発性半導体
    記憶装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990016651A (ko) * 1997-08-19 1999-03-15 윤종용 저전압용 반도체 장치 및 그 제조 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990016651A (ko) * 1997-08-19 1999-03-15 윤종용 저전압용 반도체 장치 및 그 제조 방법

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