JPH07326658A - Semiconductor device and its controlling method - Google Patents

Semiconductor device and its controlling method

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JPH07326658A
JPH07326658A JP11995994A JP11995994A JPH07326658A JP H07326658 A JPH07326658 A JP H07326658A JP 11995994 A JP11995994 A JP 11995994A JP 11995994 A JP11995994 A JP 11995994A JP H07326658 A JPH07326658 A JP H07326658A
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JP
Japan
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semiconductor device
floating gate
gate
element isolation
electrode
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Application number
JP11995994A
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Japanese (ja)
Inventor
Keizo Kawakita
惠三 川北
Makoto Ogasawara
誠 小笠原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11995994A priority Critical patent/JPH07326658A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device which can realize the simplification of circuit structure necessary for element isolation and the reduction of consumption power and necessary circuit area. CONSTITUTION:A field plate 1 for element isolation of an MOS transistor Q1 formed on a substrate 12 is connected with the floating gate 2A of an MOS transistor Q2 for supplying power which is formed on the same substrate 12 and provided with a source 5, a drain 6, the floating gate 2A and a control gate 2B. In the semiconductor device, the potential due to the injection of charges to the field plate 1 is controlled by charge injection operation to the floating gate 2A of the MOS transistor Q2 for supplying power.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
制御技術に関し、特に、素子分離構造およびメモリセル
構造等に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its control technique, and more particularly to a technique effectively applied to an element isolation structure, a memory cell structure and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置では、半導体基板上に形成さ
れる複数の単位素子構造が、当該半導体基板を介して他
の単位素子構造と干渉しないようにするための素子分離
構造が必要となる。従来、このような素子分離構造とし
ては、たとえば、株式会社オーム社、昭和59年11月
30日発行、電子通信学会編「LSIハンドブック」P
129〜P133、等の文献にも記載されているよう
に、以下のような技術が知られていた。
2. Description of the Related Art A semiconductor device requires an element isolation structure for preventing a plurality of unit element structures formed on a semiconductor substrate from interfering with other unit element structures via the semiconductor substrate. Conventionally, as such an element isolation structure, for example, "LSI Handbook" P edited by Ohmsha Co., Ltd., published on November 30, 1984, edited by Institute of Electronics and Communication Engineers, P.
The following techniques have been known, as described in documents such as 129 to P133.

【0003】すなわち、(1)LOCOS による素子分離方
法、(2)トレンチアイソレーション、および(3)素
子分離領域にプレート電極(フィールドプレート)を形
成し、プレート電極に外部回路を介して電圧を印加する
ことにより、基板表面を蓄積状態にして素子を分離する
方法、である。
That is, (1) a device isolation method using LOCOS, (2) trench isolation, and (3) a plate electrode (field plate) is formed in the device isolation region, and a voltage is applied to the plate electrode via an external circuit. By doing so, the surface of the substrate is kept in an accumulation state to separate the elements.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の従来
技術において、前記(1)のLOCOS による素子分離で
は、バーズビークにより分離幅が制限される、という問
題がある。また、前記(2)のトレンチアイソレーショ
ンによる分離では、分離幅の制限は緩和されるものの、
基板の深さ方向にトレンチを彫り込むという加工が必要
なため、加工工程の難度が比較的高くなる、という問題
を生じる。
However, in the above-mentioned prior art, there is a problem that the isolation width is limited by the bird's beak in the element isolation by LOCOS of the above (1). Further, although the limitation of the isolation width is relaxed in the isolation by the trench isolation of (2) above,
Since the process of engraving the trench in the depth direction of the substrate is required, the difficulty of the processing process becomes relatively high.

【0005】また、前記(3)のフィールドプレートを
用いる分離法では、分離幅は基板上のフィールドプレー
トの加工精度に依存するため、ホトリソグラフィ技術に
よって分離幅を縮小することが可能であるが、フィール
ドプレートに常時電圧を印加するための回路が余分に必
要となり、消費電力が増大するとともに、構造の複雑化
による回路の所要形成面積の増大も避けられず、チップ
寸法も必要以上に大きくなる、という問題を生じる。
In the separation method using the field plate described in (3) above, since the separation width depends on the processing accuracy of the field plate on the substrate, the separation width can be reduced by the photolithography technique. An extra circuit for constantly applying a voltage to the field plate is required, power consumption increases, an increase in the required circuit formation area due to the complexity of the structure is unavoidable, and the chip size becomes larger than necessary. Causes the problem.

【0006】本発明の目的は、素子分離に必要な回路構
造の簡素化、さらには消費電力および回路所要面積の削
減を実現することが可能な半導体装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of simplifying the circuit structure required for element isolation and further reducing power consumption and required circuit area.

【0007】本発明の他の目的は、製造過程における特
性のばらつきを、随時、補正することが可能な半導体装
置およびその制御技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device and its control technique capable of correcting variations in characteristics in the manufacturing process at any time.

【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0010】すなわち、本発明の半導体装置は、MOS
トランジスタのフローティングゲートに素子分離用電極
を接続し、ウェハもしくはチップ完成時に、プローブ等
を用いてあらかじめ形成しておいた給電用パッドもしく
はLSI のピンに電圧を印加することにより、MOSトラ
ンジスタのフローティングゲートを介して素子分離用電
極に電荷を注入する構成としたものである。
That is, the semiconductor device of the present invention is a MOS
Floating gate of MOS transistor by connecting element isolation electrode to floating gate of transistor and applying voltage to power supply pad or LSI pin which was previously formed by using probe etc. when wafer or chip is completed. It is configured such that charges are injected into the element isolation electrode via the.

【0011】また、MOSトランジスタのフローティン
グゲートにメモリセルを構成するセルプレートを接続
し、ウェハもしくはチップ完成時に、プローブ等を用い
てあらかじめ形成しておいた給電用パッドもしくはLSI
のピンに電圧を印加することにより、セルプレートに接
続されたMOSトランジスタのフローティングゲートに
電荷を注入する構成としたものである。
Further, a cell plate which constitutes a memory cell is connected to the floating gate of a MOS transistor, and a power supply pad or LSI which is formed in advance by using a probe or the like when a wafer or a chip is completed.
By applying a voltage to the pin, the charge is injected into the floating gate of the MOS transistor connected to the cell plate.

【0012】素子分離用電極またはセルプレートの材料
としては、たとえば強誘電体もしくはポリシリコンおよ
び強誘電体の多層膜を用いることができる。
As a material for the element isolation electrode or cell plate, for example, a ferroelectric or a multi-layer film of polysilicon and a ferroelectric can be used.

【0013】また、本発明の半導体装置は、素子分離用
電極材料として、基板と仕事関数差を有する材料を用い
たものである。
Further, the semiconductor device of the present invention uses a material having a work function difference from that of the substrate as the element isolation electrode material.

【0014】[0014]

【作用】上記した本発明の半導体装置およびその制御技
術によれば、素子分離用電極やセルプレートに注入され
る電荷量はコントロールゲートに印加する電圧により外
部から制御が可能である。よって、素子分離用電極やセ
ルプレートに電圧を加える内部回路が不要であり、回路
構成の簡素化およびチップ面積の縮小が達成される。回
路動作時には素子分離用電極やセルプレートによって電
力が消費されることはない。また、素子分離用電極やセ
ルプレートの電圧はチップ完成後に任意の値に設定可能
である。製造課程における特性のバラツキを完成時に補
正可能である。よって、メモリ素子等の半導体装置で
は、製造後に、特性や歩留りの改善、さらには不良救済
等が可能になる。
According to the above-described semiconductor device of the present invention and the control technique thereof, the amount of charges injected into the element isolation electrode and the cell plate can be externally controlled by the voltage applied to the control gate. Therefore, an internal circuit for applying a voltage to the element isolation electrode and the cell plate is not required, and the circuit configuration is simplified and the chip area is reduced. Electric power is not consumed by the electrode for element isolation and the cell plate during the circuit operation. Further, the voltage of the element isolation electrode and the cell plate can be set to any value after the chip is completed. It is possible to correct variations in characteristics in the manufacturing process at the time of completion. Therefore, in a semiconductor device such as a memory element, it is possible to improve the characteristics and yield, and further, to remedy defects after manufacturing.

【0015】また、素子分離用電極材料と基板材料との
仕事関数差を利用して素子分離を行なうために、給電回
路および給電構造が全く必要なく、回路構成の簡素化、
チップ面積の縮小が達成される。
Further, since the element isolation is performed by utilizing the work function difference between the element isolation electrode material and the substrate material, a feeding circuit and a feeding structure are not required at all, and the circuit configuration is simplified.
A reduction in chip area is achieved.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0017】(実施例1)図1は、本発明の一実施例で
ある半導体装置の構成の一例を模式的に示す略断面図で
あり、図2は、その略平面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic sectional view schematically showing an example of the configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view thereof.

【0018】基板12上には、当該基板12の表面のチ
ャネル領域12aに、ゲート絶縁膜8aを介して積層さ
れたゲート8Aと、前記チャネル領域12aおよび前記
ゲート8A(電極8)を挟む位置に配置されたソース7
A(電極7)、ドレイン9A(電極9)からなるMOS
トランジスタQ1が形成されている。
On the substrate 12, a gate 8A laminated on the channel region 12a on the surface of the substrate 12 with a gate insulating film 8a interposed therebetween, and at a position sandwiching the channel region 12a and the gate 8A (electrode 8). Placed source 7
MOS consisting of A (electrode 7) and drain 9A (electrode 9)
The transistor Q1 is formed.

【0019】基板12において、このMOSトランジス
タQ1を取り囲む領域には、図2に例示されるように、
基板12の表面に絶縁膜1a(たとえば膜厚0.1μm程
度)を介して積層されたフィールドプレート1が設けら
れており、このフィールドプレート1は、外部から適当
な電位を与えられることによって当該MOSトランジス
タQ1を他の素子から分離する働きをする。フィールド
プレート1の材料は、たとえば強誘電体、もしくは、ポ
リシリコンおよび強誘電体の多層膜、もしくはポリシリ
コンが使用可能である。
In the region surrounding the MOS transistor Q1 on the substrate 12, as illustrated in FIG.
A field plate 1 is provided on the surface of a substrate 12 with an insulating film 1a (for example, a film thickness of about 0.1 μm) being laminated, and the field plate 1 is provided with an appropriate potential from the outside to cause the MOS It functions to separate the transistor Q1 from other elements. The material of the field plate 1 can be, for example, a ferroelectric material, or a multilayer film of polysilicon and a ferroelectric material, or polysilicon.

【0020】フィールドプレート1によって取り囲まれ
る領域の外側には、基板12の表面のチャネル領域12
bに、第1ゲート絶縁膜2aおよび第2ゲート絶縁膜2
bを介して、フローティングゲート2Aおよびコントロ
ールゲート2Bが順次積層して形成され、前記チャネル
領域12bを挟む位置には、ソース5およびドレイン6
が配置された構造の給電用MOSトランジスタQ2が形
成されている。そして、本実施例の場合、この給電用M
OSトランジスタQ2のフローティングゲート2Aに
は、前記フィールドプレート1の一部が接続されてい
る。
Outside the region surrounded by the field plate 1, the channel region 12 on the surface of the substrate 12 is provided.
b, the first gate insulating film 2a and the second gate insulating film 2
The floating gate 2A and the control gate 2B are sequentially stacked via the gate electrode b, and the source 5 and the drain 6 are provided at positions sandwiching the channel region 12b.
Forming a power supply MOS transistor Q2. In the case of the present embodiment, this power supply M
A part of the field plate 1 is connected to the floating gate 2A of the OS transistor Q2.

【0021】給電用MOSトランジスタQ2の構造はEE
PROMの構造と同等であり、フローティングゲート2Aに
対する電荷の注入方法もEEPROMの場合と同じ方法により
実現可能である。
The structure of the power supply MOS transistor Q2 is EE.
The structure is the same as that of the PROM, and the method of injecting charges into the floating gate 2A can be realized by the same method as that of the EEPROM.

【0022】給電用MOSトランジスタQ2のソース
5、ドレイン6およびコントロールゲート2Bには、電
極3、電極4、電極2が接続されている。これらの電極
3、電極4、電極2は、チップ内の図示しない引出しパ
ッドや、チップの封止完了後の外部接続端子に接続さ
れ、ウェハプロセスにおけるチップの完了時、もしく
は、チップの封止完了後の実使用状態等においても、外
部から電圧の印加が可能になっている。
An electrode 3, an electrode 4 and an electrode 2 are connected to the source 5, drain 6 and control gate 2B of the power supply MOS transistor Q2. These electrodes 3, 4 and 2 are connected to a lead pad (not shown) in the chip or an external connection terminal after the chip is completely sealed, and when the chip is completed in the wafer process or the chip is completely sealed. The voltage can be applied from the outside even in a later actual use state.

【0023】このような本実施例の半導体装置におい
て、フィールドプレート1の電位の制御、すなわち、フ
ィールドプレート1への電荷の注入は、次のようにして
行われる。
In the semiconductor device of this embodiment, the control of the electric potential of the field plate 1, that is, the injection of electric charges into the field plate 1 is performed as follows.

【0024】すなわち、例えば、給電用MOSトランジ
スタQ2のソース5の電極3とドレイン6の電極4に電
位差(例えば5V以上)が生じる様に電圧を印加し、ド
レイン端でホットキャリアを生じさせる。そしてコント
ロールゲート2Bの電極2に電圧を印加することにより
フローティングゲート2Aを介してフィールドプレート
1に注入される電荷量を調節する。
That is, for example, a voltage is applied so that a potential difference (for example, 5 V or more) is generated between the electrode 3 of the source 5 and the electrode 4 of the drain 6 of the power supply MOS transistor Q2, and hot carriers are generated at the drain end. Then, by applying a voltage to the electrode 2 of the control gate 2B, the amount of charges injected into the field plate 1 via the floating gate 2A is adjusted.

【0025】このとき、給電用MOSトランジスタQ2
の電極2〜4に印加する電圧は、例えばnチャネルMO
Sトランジスタ間の素子分離を行なう場合では、フィー
ルドプレート1に負の電荷を注入する必要があるため、
コントロールゲート2Bの電極2には正の電圧を印加す
ることになる。同様にpチャネルMOSトランジスタ間
の素子分離を行なう場合では、フィールドプレート1に
正の電荷を注入する必要があるため、電極2には負の電
圧を印加することになる。
At this time, the power supply MOS transistor Q2
The voltage applied to the electrodes 2 to 4 of the n-channel MO
When element isolation between S transistors is performed, it is necessary to inject negative charges into the field plate 1.
A positive voltage will be applied to the electrode 2 of the control gate 2B. Similarly, in the case of element isolation between p-channel MOS transistors, since it is necessary to inject positive charges into field plate 1, a negative voltage is applied to electrode 2.

【0026】前述のように、給電用MOSトランジスタ
Q2の電極2〜4は、ウェハ状態、あるいは、封止完了
後の任意のタイミングで外部から所望の電圧を印加する
ことが可能なので、図7のフローチャートに例示される
ように、製造、検査工程から、ユーザにおける実使用状
態のいずれにおいても、任意のタイミングで、フィール
ドプレート1の電位を外部から任意に制御することがで
きる。
As described above, the electrodes 2 to 4 of the power supply MOS transistor Q2 can be applied with a desired voltage from the outside at the wafer state or at an arbitrary timing after the completion of the sealing. As illustrated in the flow chart, the electric potential of the field plate 1 can be externally controlled at an arbitrary timing in any of the manufacturing and inspection processes and the actual use state by the user.

【0027】このように、本実施例の半導体装置によれ
ば、素子分離を行うためのフィールドプレート1の電位
を、給電用MOSトランジスタQ2のフローティングゲ
ート2Aに対する電荷の注入によって外部から、任意の
タイミングで任意の値の制御することができるので、製
造過程におけるフィールドプレート1等の特性のバラツ
キを完成時に補正することが可能となる。また、フロー
ティングゲート2Aに接続されるフィールドプレート1
は、電気的に浮遊状態にあるので、フィールドプレート
1に常時電圧を加えるための内部回路が不要であり、回
路構造の簡素化およびチップ面積の縮小を達成できる。
また、素子分離の対象であるMOSトランジスタQ1等
の回路動作時に、フィールドプレート1に電力が消費さ
れることはなく、消費電力の削減を実現できる。
As described above, according to the semiconductor device of this embodiment, the potential of the field plate 1 for element isolation is externally supplied at an arbitrary timing by injecting charges into the floating gate 2A of the power supply MOS transistor Q2. Since it is possible to control an arbitrary value with, it is possible to correct variations in characteristics of the field plate 1 and the like in the manufacturing process at the time of completion. In addition, the field plate 1 connected to the floating gate 2A
Since it is in an electrically floating state, an internal circuit for constantly applying a voltage to the field plate 1 is unnecessary, and it is possible to achieve simplification of the circuit structure and reduction of the chip area.
Further, during the circuit operation of the MOS transistor Q1 or the like, which is the target of element isolation, the field plate 1 does not consume power, and power consumption can be reduced.

【0028】なお、図1では、一つのMOSトランジス
タQ1を他の素子から分離する例を示したが、図3に例
示されるように、各々に、たとえばMOSトランジスタ
等が形成される複数の活性領域11を相互に分離するフ
ィールドプレート10を給電用MOSトランジスタQ2
のフローティングゲート2Aに接続した構成としても、
同様の効果が得られることは容易に理解できる。
Although FIG. 1 shows an example in which one MOS transistor Q1 is separated from other elements, as shown in FIG. 3, a plurality of active transistors each having a MOS transistor or the like are formed. The field plate 10 for separating the regions 11 from each other is connected to the power supply MOS transistor Q2
Even if it is connected to the floating gate 2A of
It can be easily understood that the same effect can be obtained.

【0029】(実施例2)図4は、本発明の他の実施例
である半導体装置の構成の一例を模式的に示す略断面図
である。この実施例2の場合には、たとえば、p型の半
導体からなる基板12の一部に、たとえばn型のウェル
13を形成し、このウェル13の上に、第1絶縁膜15
a、フローティングゲート15A、第2絶縁膜15b、
コントロールゲート15Bを順に積層した構造の給電用
MOSトランジスタQ3を備えている。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a schematic sectional view schematically showing an example of the structure of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In the case of the second embodiment, for example, an n-type well 13 is formed in a part of the substrate 12 made of a p-type semiconductor, and the first insulating film 15 is formed on the well 13.
a, the floating gate 15A, the second insulating film 15b,
A power supply MOS transistor Q3 having a structure in which control gates 15B are sequentially stacked is provided.

【0030】ウェル13の一部は、さらに高濃度にn型
にドープされた給電領域13aが設けられ、この給電領
域13aには、電極14が設けられている。またコント
ロールゲート15Bにも電極15が接続されており、こ
れらの電極14および15は、チップ内の図示しない引
出しパッドや、チップの封止完了後の外部接続端子に接
続され、ウェハプロセスにおけるチップの完了時、もし
くは、チップの封止完了後の実使用状態等においても、
外部から電圧の印加が可能になっている。
A part of the well 13 is provided with a power supply region 13a which is further doped with n-type at a higher concentration, and an electrode 14 is provided in the power supply region 13a. Further, an electrode 15 is also connected to the control gate 15B, and these electrodes 14 and 15 are connected to a lead-out pad (not shown) in the chip and an external connection terminal after the sealing of the chip is completed. At the time of completion, or even in the actual use state after the chip sealing is completed,
It is possible to apply a voltage from the outside.

【0031】給電用MOSトランジスタQ3のフローテ
ィングゲート15Aには、素子分離対象のたとえばMO
SトランジスタQ1を取り囲むフィールドプレート16
が接続されている。フィールドプレート16と基板12
の間に、絶縁膜16aが形成されていることは前記実施
例1と同様である。フィールドプレート16の材料は、
たとえば強誘電体、もしくは、ポリシリコンおよび強誘
電体の多層膜、もしくはポリシリコンが使用可能であ
る。
The floating gate 15A of the power supply MOS transistor Q3 has an element isolation target, for example, MO.
Field plate 16 surrounding the S transistor Q1
Are connected. Field plate 16 and substrate 12
The insulating film 16a is formed between the same as in the first embodiment. The material of the field plate 16 is
For example, a ferroelectric material, a multilayer film of polysilicon and a ferroelectric material, or polysilicon can be used.

【0032】そして、本実施例の場合、給電用MOSト
ランジスタQ3の電極14、およびコントロールゲート
15Bの電極15に電圧を加えることにより、トンネル
電流によって、基板12(ウェル13)からフローティ
ングゲート15Aを介してフィールドプレート16に電
荷が注入され、フィールドプレート16を所望の電位に
設定して、フィールドプレート16に囲まれたMOSト
ランジスタQ1を確実に周囲の回路構造から分離するこ
とができる。すなわち、給電用MOSトランジスタQ3
の構造はEEPROMの構造と同等であり、電荷の注入方法も
EEPROMの場合と同じ方法により実現可能である。
Then, in the case of the present embodiment, a voltage is applied to the electrode 14 of the power supply MOS transistor Q3 and the electrode 15 of the control gate 15B to cause a tunnel current to flow from the substrate 12 (well 13) through the floating gate 15A. Thus, charges are injected into the field plate 16 to set the field plate 16 to a desired potential, and the MOS transistor Q1 surrounded by the field plate 16 can be reliably separated from the surrounding circuit structure. That is, the power supply MOS transistor Q3
The structure of is the same as that of EEPROM, and the charge injection method is also
It can be realized by the same method as in the case of EEPROM.

【0033】この実施例2の場合には、前記実施例1の
場合と同様の効果を得ることができるとともに、給電用
MOSトランジスタQ3の電極が2本で済むため、より
回路構成を簡略化することができる。
In the case of the second embodiment, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained, and since the power supply MOS transistor Q3 requires only two electrodes, the circuit structure is further simplified. be able to.

【0034】(実施例3)図5は、本発明のさらに他の
実施例である半導体装置の構成の一例を模式的に示す略
断面図である。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a schematic sectional view schematically showing an example of the structure of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.

【0035】半導体からなる基板17には、ソース1
9、ゲート20、ゲート絶縁膜20a、ドレイン21か
らなるMOSトランジスタQ4が形成されており、この
MOSトランジスタQ4を取り囲む位置には、当該MO
SトランジスタQ4を他の回路構造から分離するための
フィールドプレート18が、絶縁膜18aを介して基板
17の上に配置されている。
The source 1 is provided on the substrate 17 made of semiconductor.
A MOS transistor Q4 including the gate 9, the gate 20, the gate insulating film 20a, and the drain 21 is formed, and the MO transistor Q4 is formed at a position surrounding the MOS transistor Q4.
A field plate 18 for separating the S transistor Q4 from other circuit structures is arranged on the substrate 17 via an insulating film 18a.

【0036】この場合、フィールドプレート18は、基
板17と仕事関数差を有する材料を用いて構成する。す
なわち、例えば基板17がp型のSi半導体(仕事関数
≒4.6〜5.0ev)である場合は、フィールドプレート
18の材料としてプラチナPt(仕事関数=6.0ev)等
を用いることにより基板17の表面が蓄積状態になるた
め、素子分離が可能となる。基板17がn型である場合
では、セシウムCs(仕事関数=1.8ev)等を用いるこ
とにより同様の効果が得られる。また、この場合プレー
ト電極に電荷を注入する必要がないため、給電回路の必
要はない。
In this case, the field plate 18 is made of a material having a work function difference from that of the substrate 17. That is, for example, when the substrate 17 is a p-type Si semiconductor (work function ≈4.6 to 5.0 ev), platinum Pt (work function = 6.0 ev) or the like is used as the material of the field plate 18 Since the surface of 17 is in an accumulation state, element isolation is possible. When the substrate 17 is n-type, the same effect can be obtained by using cesium Cs (work function = 1.8 ev) or the like. Further, in this case, since it is not necessary to inject charges into the plate electrode, there is no need for a power feeding circuit.

【0037】この実施例3の場合には、フィールドプレ
ート18として、基板17と仕事関数差を有する材料を
用いることにより、給電回路等が全く不要になり、回路
構成を簡略化することができる、という利点がある。
In the case of the third embodiment, by using a material having a work function difference from that of the substrate 17 for the field plate 18, a power feeding circuit and the like are completely unnecessary, and the circuit structure can be simplified. There is an advantage.

【0038】(実施例4)図6は、本発明の他の実施例
である半導体装置の構成の一例を模式的に示す略断面図
である。本実施例では、DRAMのメモリセルに適用し
た場合について説明する。
(Embodiment 4) FIG. 6 is a schematic sectional view schematically showing an example of the structure of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a case where the present invention is applied to a DRAM memory cell will be described.

【0039】基板30の上には、容量蓄積電極31およ
びセルプレート32と、この両者を隔てる薄い絶縁膜3
3によってキャパシタCが形成されている。セルプレー
ト32の材料は強誘電体、もしくは、ポリシリコンおよ
び強誘電体の多層膜、もしくはポリシリコンが使用可能
である。このキャパシタCの容量蓄積電極31は、基板
30上に形成されたMOSトランジスタQ5を介して、
ビット線34に接続されている。すなわち、MOSトラ
ンジスタQ5は、ビット線34が接続されるソース35
と、容量蓄積電極31が接続されるドレイン36、およ
び基板30の表面のチャネル領域30aの上にゲート絶
縁膜37aを介して積層され、ワード線38に接続され
たゲート37で構成されており、このMOSトランジス
タQ5の動作によって、ビット線34から容量蓄積電極
31に電荷を充電する1ビットの書込み動作、および容
量蓄積電極31に蓄積された電荷をビット線34に放電
させて読み出す1ビットの読出動作が行われる。
On the substrate 30, a capacitance storage electrode 31 and a cell plate 32, and a thin insulating film 3 separating them from each other.
The capacitor C is formed by 3. As the material of the cell plate 32, a ferroelectric substance, a multilayer film of polysilicon and a ferroelectric substance, or polysilicon can be used. The capacitance storage electrode 31 of the capacitor C is connected via the MOS transistor Q5 formed on the substrate 30,
It is connected to the bit line 34. That is, the MOS transistor Q5 has a source 35 to which the bit line 34 is connected.
And a drain 37 to which the capacitance storage electrode 31 is connected, and a gate 37 which is stacked on the channel region 30a on the surface of the substrate 30 via a gate insulating film 37a and connected to a word line 38. By the operation of the MOS transistor Q5, a 1-bit write operation for charging the capacitance storage electrode 31 from the bit line 34 and a 1-bit read operation for discharging the charge stored in the capacitance storage electrode 31 to the bit line 34 for reading The action is taken.

【0040】この場合、基板30の一部には、基板30
の表面のチャネル領域30bに、第1ゲート絶縁膜40
aおよび第2ゲート絶縁膜40bを介して、フローティ
ングゲート40Aおよびコントロールゲート40Bが順
次積層して形成され、前記チャネル領域30bを挟む位
置には、ソース42およびドレイン43が配置された構
造の給電用MOSトランジスタQ6が形成されている。
そして、本実施例の場合、この給電用MOSトランジス
タQ6のフローティングゲート40Aには、前記セルプ
レート32の一部が接続されている。給電用MOSトラ
ンジスタQ6の構造はEEPROMの構造と同等であり、フロ
ーティングゲート40Aに対する電荷の注入方法もEEPR
OMの場合と同じ方法により実現可能である。
In this case, the substrate 30 is partially attached to the substrate 30.
Is formed on the channel region 30b on the surface of the first gate insulating film 40.
A floating gate 40A and a control gate 40B are sequentially stacked via a and a second gate insulating film 40b, and a source 42 and a drain 43 are arranged at positions sandwiching the channel region 30b for power feeding. A MOS transistor Q6 is formed.
In the case of this embodiment, a part of the cell plate 32 is connected to the floating gate 40A of the power supply MOS transistor Q6. The structure of the power supply MOS transistor Q6 is the same as that of the EEPROM, and the method of injecting charges into the floating gate 40A is EEPR.
It can be realized by the same method as in the case of OM.

【0041】給電用MOSトランジスタQ6のソース4
2、コントロールゲート40B、ドレイン43の電極3
9、電極40、電極41は、ウェハ状態においてプロー
ブ針等によって電圧が印加可能なチップ内の引き出しパ
ッド、もしくは、封止完了後の外部端子に接続されてい
る。すなわち、チップ完成時もしくは封止後に於ても給
電用MOSトランジスタQ6に対する電圧の印加が可能
な構造となっている。
Source 4 of power supply MOS transistor Q6
2, control gate 40B, drain 43 electrode 3
The electrode 9, electrode 40, and electrode 41 are connected to a lead-out pad in a chip to which a voltage can be applied by a probe needle or the like in a wafer state or an external terminal after completion of sealing. That is, the structure is such that the voltage can be applied to the power supply MOS transistor Q6 even after the chip is completed or after the sealing.

【0042】そして、本実施例の半導体装置では、たと
えば、キャパシタCを構成する絶縁膜33や、容量蓄積
電極31、セルプレート32等の製造時の寸法や特性の
ばらつきに起因してキャパシタCの特性等が変動した場
合、あるいは、実際の使用中の経時的な要因によって特
性が変動した場合、等において、給電用MOSトランジ
スタQ2のフローティングゲート40Aを介してセルプ
レート32に注入する電荷量を随時、随意の値に制御す
ることによって、チップ完成後におけるメモリセルの特
性を外部から調整する。
In the semiconductor device of this embodiment, for example, due to variations in the dimensions and characteristics of the insulating film 33 that constitutes the capacitor C, the capacitance storage electrode 31, the cell plate 32, etc. during manufacturing, When the characteristics or the like change, or when the characteristics change due to a temporal factor during actual use, the amount of charge injected into the cell plate 32 via the floating gate 40A of the power feeding MOS transistor Q2 is changed as needed. By controlling to an arbitrary value, the characteristics of the memory cell after the chip is completed are externally adjusted.

【0043】このため、従来のメモリセルの構成に比較
して、不良のメモリセルを救済したり、使用時の故障対
策を行うことができ、メモリ素子の歩留りや、寿命延長
等を実現できる。
Therefore, as compared with the conventional memory cell configuration, defective memory cells can be remedied, failure countermeasures can be taken during use, and the yield of memory elements and the extension of life can be realized.

【0044】なお、上記の例では、簡単のため、一つの
キャパシタCのセルプレート32を一つの給電用MOS
トランジスタQ6に接続した構成を例示したが、キャパ
シタCを所定のグループ毎に分けて、各グループ毎に一
つの給電用MOSトランジスタQ6によって纏めて電荷
の注入を行うことも本実施例に含まれることは言うまで
もない。また、給電用MOSトランジスタとしては、図
4に例示した給電用MOSトランジスタQ3のような構
成を用いてもよい。
In the above example, for simplicity, the cell plate 32 of one capacitor C is connected to one power supply MOS.
Although the configuration connected to the transistor Q6 is illustrated, it is also included in the present embodiment that the capacitors C are divided into predetermined groups and the electric charges are collectively injected by one power supply MOS transistor Q6 in each group. Needless to say. Further, as the power supply MOS transistor, a configuration such as the power supply MOS transistor Q3 illustrated in FIG. 4 may be used.

【0045】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0046】たとえば、素子分離対象の素子としてはM
OSトランジスタに限らず、一般の半導体素子に広く適
用できる。
For example, the element to be isolated is M
Not limited to the OS transistor, it can be widely applied to general semiconductor elements.

【0047】[0047]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0048】本発明の半導体装置によれば、素子分離に
必要な回路構造の簡素化、さらには消費電力および回路
所要面積の削減を実現することができる、という効果が
得られる。
According to the semiconductor device of the present invention, it is possible to achieve the effect that the circuit structure required for element isolation can be simplified and that the power consumption and the required circuit area can be reduced.

【0049】また、本発明の半導体装置の制御方法によ
れば、製造過程における特性のばらつきを、随時、補正
して、特性の改善や歩留りの向上を実現できる、という
効果が得られる。
Further, according to the semiconductor device control method of the present invention, it is possible to obtain the effect that variations in characteristics in the manufacturing process can be corrected at any time to improve the characteristics and improve the yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である半導体装置の構成の一
例を模式的に示す略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a semiconductor device that is an embodiment of the present invention.

【図2】その略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view thereof.

【図3】その変形例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a modification thereof.

【図4】本発明の他の実施例である半導体装置の構成の
一例を模式的に示す略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a semiconductor device that is another embodiment of the present invention.

【図5】本発明のさらに他の実施例である半導体装置の
構成の一例を模式的に示す略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a semiconductor device that is still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明のさらに他の実施例である半導体装置の
構成の一例を模式的に示す略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a semiconductor device that is still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例である半導体装置およびその
制御方法の作用の一例を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the semiconductor device and the control method thereof according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フィールドプレート(素子分離用電極) 1a 絶縁膜 2〜4 電極 2A フローティングゲート 2B コントロールゲート 2a 第1ゲート絶縁膜 2b 第2ゲート絶縁膜 5 ソース 6 ドレイン 7 電極 7A ソース 8 電極 8A ゲート 8a ゲート絶縁膜 9 電極 9A ドレイン 10 フィールドプレート(素子分離用電極) 11 活性領域 12 基板 12a チャネル領域 12b チャネル領域 13 ウェル 13a 給電領域 14 電極 15 電極 15A フローティングゲート 15B コントロールゲート 15a 第1絶縁膜 15b 第2絶縁膜 16 フィールドプレート(素子分離用電極) 16a 絶縁膜 17 基板 18 フィールドプレート(素子分離用電極) 18a 絶縁膜 19 ソース 20 ゲート 21 ドレイン 30 基板 30a チャネル領域 30b チャネル領域 31 容量蓄積電極 32 セルプレート 33 絶縁膜 34 ビット線 35 ソース 36 ドレイン 37 ゲート 37a ゲート絶縁膜 38 ワード線 39 電極 40 電極40A フローティングゲート 40B コントロールゲート 40a 第1ゲート絶縁膜 40b 第2ゲート絶縁膜 41 電極 42 ソース 43 ドレイン C キャパシタ Q1 MOSトランジスタ Q2 給電用MOSトランジスタ(MOS構造) Q3 給電用MOSトランジスタ(MOS構造) Q4 MOSトランジスタ Q5 MOSトランジスタ Q6 給電用MOSトランジスタ(MOS構造) 1 field plate (electrode for element isolation) 1a insulating film 2 to 4 electrode 2A floating gate 2B control gate 2a first gate insulating film 2b second gate insulating film 5 source 6 drain 7 electrode 7A source 8 electrode 8A gate 8a gate insulating film 9 electrode 9A drain 10 field plate (element isolation electrode) 11 active region 12 substrate 12a channel region 12b channel region 13 well 13a power feeding region 14 electrode 15 electrode 15A floating gate 15B control gate 15a first insulating film 15b second insulating film 16 Field plate (element isolation electrode) 16a Insulation film 17 Substrate 18 Field plate (element isolation electrode) 18a Insulation film 19 Source 20 Gate 21 Drain 30 Substrate 30a Channel region 30b Channel region 31 Capacitive storage electrode 32 Cell plate 33 Insulating film 34 Bit line 35 Source 36 Drain 37 Gate 37a Gate insulating film 38 Word line 39 Electrode 40 Electrode 40A Floating gate 40B Control gate 40a First gate insulating film 40b Second gate insulating Membrane 41 Electrode 42 Source 43 Drain C Capacitor Q1 MOS transistor Q2 Power supply MOS transistor (MOS structure) Q3 Power supply MOS transistor (MOS structure) Q4 MOS transistor Q5 MOS transistor Q6 Power supply MOS transistor (MOS structure)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/788 29/792 H01L 29/78 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 29/788 29/792 H01L 29/78 371

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気的に浮遊状態にある素子分離用電極
を備えた半導体装置であって、前記素子分離用電極は、
フローティングゲートおよび前記フローティングゲート
に対する電荷の注入を制御するコントロールゲートを備
えたMOS構造の前記フローティングゲートに接続され
てなることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising an element isolation electrode in an electrically floating state, wherein the element isolation electrode comprises:
A semiconductor device comprising a floating gate and a control gate for controlling charge injection to the floating gate, the semiconductor device being connected to the floating gate of a MOS structure.
【請求項2】 電気的に浮遊状態にあり、キャパシタの
一部を構成するセルプレートを備えた半導体装置であっ
て、前記セルプレートは、フローティングゲートおよび
前記フローティングゲートに対する電荷の注入を制御す
るコントロールゲートを備えたMOS構造の前記フロー
ティングゲートに接続されてなることを特徴とする半導
体装置。
2. A semiconductor device having a cell plate which is in an electrically floating state and constitutes a part of a capacitor, wherein the cell plate controls a floating gate and charge injection to the floating gate. A semiconductor device connected to the floating gate having a MOS structure including a gate.
【請求項3】 前記MOS構造は、前記フローティング
ゲートおよび前記コントロールゲートの積層領域を挟ん
で配置されたソースおよびドレインを備え、ホットキャ
リアが生じる程度の電位差を前記ソースと前記ドレイン
間に与えた状態で前記コントロールゲートに印加される
電圧を制御することにより、前記フローティングゲート
を介して前記素子分離用電極または前記セルプレートに
注入される電荷量を制御することを特徴とする請求項1
または2記載の半導体装置。
3. The MOS structure comprises a source and a drain which are arranged so as to sandwich a stacked region of the floating gate and the control gate, and a state in which a potential difference to the extent that hot carriers are generated is applied between the source and the drain. 2. The amount of charge injected into the element isolation electrode or the cell plate via the floating gate is controlled by controlling the voltage applied to the control gate with.
Alternatively, the semiconductor device according to item 2.
【請求項4】 前記MOS構造は、基板上に形成された
ウェル上にゲート絶縁膜を介して前記フローティングゲ
ートおよび前記コントロールゲートを積層した構造を呈
し、前記ウェルと前記コントロールゲートとの間に所望
の電圧を印加することによって、前記フローティングゲ
ートを介して前記素子分離用電極または前記セルプレー
トに注入される電荷量を制御することを特徴とする請求
項1または2記載の半導体装置。
4. The MOS structure has a structure in which the floating gate and the control gate are stacked on a well formed on a substrate via a gate insulating film, and a desired structure is provided between the well and the control gate. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the amount of charges injected into the element isolation electrode or the cell plate through the floating gate is controlled by applying the voltage of 3.
【請求項5】 前記素子分離用電極または前記セルプレ
ートの材料として、強誘電体もしくはポリシリコンおよ
び強誘電体の多層膜を用いてなることを特徴とする請求
項1,2,3または4記載の半導体装置。
5. A ferroelectric, polysilicon, or a multilayer film of ferroelectric and ferroelectric is used as a material of the element isolation electrode or the cell plate. Semiconductor device.
【請求項6】 電気的に浮遊状態にある素子分離用電極
を備えた半導体装置であって、前記素子分離用電極とし
て基板に対して仕事関数差をもつ電極材料を用いてなる
ことを特徴とする半導体装置。
6. A semiconductor device comprising an element isolation electrode in an electrically floating state, wherein the element isolation electrode is made of an electrode material having a work function difference with respect to a substrate. Semiconductor device.
【請求項7】 前記電極材料は、前記基板がp型半導体
の場合にはプラチナ(Pt)を用い、前記基板がn型半
導体の場合にはセシウム(Cs)を用いてなることを特
徴とする請求項6記載の半導体装置。
7. The electrode material is platinum (Pt) when the substrate is a p-type semiconductor and cesium (Cs) when the substrate is an n-type semiconductor. The semiconductor device according to claim 6.
【請求項8】 電気的に浮遊状態にある素子分離用電極
を備えた半導体装置の制御方法であって、前記素子分離
用電極を、フローティングゲートおよび前記フローティ
ングゲートに対する電荷の注入を制御するコントロール
ゲートを備えたMOS構造の前記フローティングゲート
に接続し、外部から前記コントロールゲートに印加する
電圧を制御することにより、随時、前記素子分離用電極
に対する電荷量を制御することを特徴とする半導体装置
の制御方法。
8. A method of controlling a semiconductor device including an element isolation electrode in an electrically floating state, wherein the element isolation electrode is a floating gate and a control gate for controlling charge injection into the floating gate. Of a semiconductor device, wherein the semiconductor device is connected to the floating gate of a MOS structure having a transistor, and the voltage applied from the outside to the control gate is controlled to control the amount of charge to the element isolation electrode at any time. Method.
【請求項9】 電気的に浮遊状態にあり、キャパシタの
一部を構成するセルプレートを備えた半導体装置の制御
方法であって、前記セルプレートを、フローティングゲ
ートおよび前記フローティングゲートに対する電荷の注
入を制御するコントロールゲートを備えたMOS構造の
前記フローティングゲートに接続し、外部から前記コン
トロールゲートに印加する電圧を制御することにより、
随時、前記セルプレートに対する電荷量を制御すること
を特徴とする半導体装置の制御方法。
9. A method of controlling a semiconductor device which is electrically floating and includes a cell plate which forms a part of a capacitor, wherein the cell plate is a floating gate and a charge is injected into the floating gate. By connecting to the floating gate of the MOS structure having a control gate for controlling and controlling the voltage applied to the control gate from the outside,
A method for controlling a semiconductor device, comprising controlling the amount of electric charge to the cell plate at any time.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100354095B1 (en) * 1997-02-25 2002-11-18 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2017228616A (en) * 2016-06-21 2017-12-28 富士通セミコンダクター株式会社 Ferroelectric memory device
JP2022108276A (en) * 2021-01-12 2022-07-25 台湾積體電路製造股▲ふん▼有限公司 Integrated chip with improved breakdown voltage capability, and production method thereof

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