JPH0851193A - 電気経路、フラッシュepromメモリセルのアレイ、メモリセルのアレイおよび電気経路を製造する方法 - Google Patents

電気経路、フラッシュepromメモリセルのアレイ、メモリセルのアレイおよび電気経路を製造する方法

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JPH0851193A
JPH0851193A JP7163415A JP16341595A JPH0851193A JP H0851193 A JPH0851193 A JP H0851193A JP 7163415 A JP7163415 A JP 7163415A JP 16341595 A JP16341595 A JP 16341595A JP H0851193 A JPH0851193 A JP H0851193A
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JP
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channel
type
array
substrate
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Application number
JP7163415A
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English (en)
Inventor
David K Y Liu
デイビッド・ケイ・ワイ・リウ
Jian Chen
ジアン・チェン
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Advanced Micro Devices Inc
Original Assignee
Advanced Micro Devices Inc
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高度にドープされかつ高いエネルギで、薄く
ドープされた分離ウェル中に注入される埋込層を提供す
る。 【構成】 埋込層(500)はそれが設けられるウェル
と同じ導電ドーパントでドープされる。埋込層(50
0)はフラッシュEPROMセルのチャネルの大きさを
低減し、より高いアレイ密度を提供することを可能にす
る。フラッシュEPROMセルのチャネルは、埋込層が
(500)フラッシュEPROMセルのチャネル間に低
抵抗経路を設けるのでゲートとセルの基板との間に電圧
電位差を与えることによって消去が行なわれることを可
能にするまでフラッシュEPROMのチャネルは低減さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】この発明は、一般的にメモリアレイに関
し、より特定的にはフラッシュEPROMアレイのメモ
リ素子の密度を増大するための技術に関する。
【0002】
【関連技術の説明】フラッシュEPROMアレイのメモ
リセルの大きさを低減し、そうすることで密度を増大す
るために、個々のメモリセルの構造および個々のセルを
消去するための方法が考慮されている。どのようにアレ
イ密度を増大するかの理解を容易にするために、従来の
フラッシュEPROMセルおよび従来のセルを消去する
ための方法が第1に説明される。
【0003】図1は、フラッシュEPROMアレイにお
いて製造された従来のフラッシュEPROMセルトラン
ジスタ10の断面図を示す。セル10の層は、第1の導
電型ドーパント、典型的にはp型、を有するウェハを利
用して製造される。
【0004】基板12の表面に隣接するソース領域16
およびドレイン領域18は、図示されているように第2
の導電型、典型的にはn型の領域を形成するようにn型
ドーパントで基板12をドープすることによって設けら
れる。短チャネル領域20は、表面に隣接する、ソース
領域16とドレイン領域18との間の、p型のままの基
板領域によって規定される。
【0005】誘電体材料22の層は、基板12より上に
堆積されるべきフラッシュEPROMセル10の層から
基板12を分離するように基板12の上方に堆積され
る。誘電体材料22は典型的には、酸化物としても言及
される二酸化シリコンから形成される。フラッシュEP
ROMアレイに付加的に含まれるセル10以外のフラッ
シュEPROMセルを形成するように利用される、誘電
体材料22′もまた示される。
【0006】チャネル20、ならびにソース16および
ドレイン18の一部分の上方にフローティングゲート2
4が設けられる。フローティングゲート24は典型的に
は半導体ポリシリコン材料から形成され、誘電体材料2
2の層によって基板から分離される。
【0007】フローティングゲート24の上方には、典
型的にはここでもまたポリシリコン材料から形成される
制御ゲート28が設けられる。制御ゲート28は誘電体
材料22の層によってフローティングゲートから分離さ
れる。
【0008】導電性材料の層は、フラッシュEPROM
セル10のソース16、制御ゲート28、およびドレイ
ン18それぞれの上方に与えられるソースライン32、
制御ゲートライン34、およびドレインライン36を形
成するように堆積される。導電ライン32、34、およ
び36は典型的には金属から形成され、外部電気接続が
ソース16、制御ゲート28、およびドレイン18それ
ぞれになされることを可能にする。
【0009】コアセル10をプログラムするためには、
典型的な9−12Vのゲート電圧が制御ゲートライン3
4に印加され、典型的な5−6Vのドレイン電圧がドレ
インライン36に印加され、さらにソースライン32が
接地される。プログラミングの間に印加される電圧は、
チャネル領域20の電子が基板12と酸化物22との間
に存在するエネルギバリヤを克服することを可能にし、
その電子がフローティングゲート24の上に駆動される
ことを可能にする。フローティングゲート24上にスト
アされた電子は、セルのしきい値電圧、またはセルのタ
ーンオンに要するゲート−ソース電圧電位差を増大す
る。フローティングゲート24は、そのためデータビッ
トを表わす電荷をストアする。
【0010】ソース消去と呼ばれる従来の消去処理で
は、およそ−10Vのゲート電圧を制御ゲートライン3
4に印加しおよそ+5Vのソース電圧をソースライン3
2に印加し一方でドレインライン36をフローティング
することによって電位差が生ずる。制御ゲート28とソ
ース16との間の電圧差は電子がフローティングゲート
24からソース16に駆動されることを可能にする。
【0011】セルの大きさを低減しそれによってアレイ
密度を増大するためには、チャネル長20を低減するこ
とが望ましい。しかしソース消去が利用されるときには
ソースのバンド間トンネル漏れ電流のためにどの程度チ
ャネル長が低減され得るかには制限がある。漏れ電流が
あると、アレイにおける電源はセルを消去するに十分な
電流を供給しないであろう。漏れ電流を防ぐために、バ
ンド間トンネリングを低減しかつソースからの漏れ電流
をなくすべく二重拡散注入(DDI)が典型的にはソー
スに含まれる。
【0012】図2は、二重拡散ソース領域200を備え
るフラッシュEPROMセルの断面図を示す。二重拡散
ソース領域200を生成するために、薄くドープされた
n型注入202が、濃くドープされたn+ 型注入領域2
04の外周に沿って形成される。「+ 」の記号は、薄く
ドープされた領域に対して濃くドープされたことを示す
ために利用される。
【0013】n+ 型領域204の外周に沿うn型領域2
02があるので、チャネル20は、二重拡散ソース注入
のない典型的なn型ソース領域からはわずかに低減され
得る。しかしながら、ソース204の外周に沿ったn型
領域202があっても、チャネル20の最小サイズは結
局限られている。アレイ密度を増やすためには、ゆえに
二重拡散ソース注入を含むことを伴なわないでチャネル
の大きさを低減することが望ましい。
【0014】従来のソース消去処理に対して提案される
代替物は、チャネル消去と呼ばれる消去方法である。チ
ャネル消去は、ソース消去にあるようにフローティング
ゲートからソースにというのではなく、セルのフローテ
ィングゲートからその基板にトンネルを生成することに
よって達成される。チャネル消去の利点は、バンド間ト
ンネル漏れ電流が消去の間に生成されないことである。
【0015】図3は、チャネル消去を使用すべく構成さ
れたフラッシュEPROMメモリセルのアレイを示す。
チャネル消去を提供すべくチャネルからの電荷の流れを
制御するために、メモリセルが残りの基板12から分離
されたp型ウェル300中に設けられる。pウェル30
0は残りの基板12からnウェル302によって分離さ
れる。チャネル消去を可能にすべく基板への接続を提供
するために、p+ 型タップ領域304がpウェル300
内に設けられる。導電性チャネルラインCがさらにタッ
プ領域304への外部接続を可能にすべくタップ領域の
上方に堆積される。
【0016】チャネル消去を使用するために、およそ−
8Vのゲート電圧を所与のメモリセルの制御ゲートライ
ンに印加し、一方でおよそ8Vのチャネル電圧をチャネ
ルラインに与えることによって、電位差が生成される。
制御ゲートラインとチャネルラインとの間の電圧差は、
所与のメモリセルのフローティングゲートからそのチャ
ネルを介してさらにpウェル300およびタップ304
を介してチャネルラインに電子が駆動されることを可能
にする。
【0017】通常pウェル300は薄くドープされてい
るので高い抵抗を有する。メモリセルのチャネルからタ
ップ領域304までの長さが異なるために、抵抗器R
1-3 によって示される異なった抵抗がpウェル300中
に生じる。言い換えれば、pウェルはメモリセルのチャ
ネル間に直列抵抗を生成する。
【0018】プログラミングおよび消去動作両方の間
に、大量の基板電流が生成され得る。高いpウェル抵抗
があると、大量の基板電流がpウェル300を逆バイア
スしさらに抵抗R1-3 の値を増やし、適切なプログラミ
ングまたは消去の生成の妨げとなる。
【0019】図4は、チャネルの消去の間に大量の直列
抵抗を阻止するように構成された図3のフラッシュEP
ROMメモリセルのアレイを示す。図4の設計は、メモ
リアレイにおいて周期的に間隔を空けられたタップ40
1および402などの、付加的なp+ 型タップ領域を含
むことによって高い直列抵抗を阻止する。
【0020】図4の設計は高い直列抵抗を克服するが、
401および402などのタップはセルレイアウトに利
用可能な全面積を低減してしまう。アレイ密度を増大す
るためには、ゆえに、タップ401−403を含むこと
は望ましくない。
【0021】
【発明の概要】この発明は、メモリセルのチャネルの大
きさを低減し、アレイ密度を増大することを可能にす
る。
【0022】この発明は二重拡散ソース領域を避けるた
めに、チャネル消去を使用する。この発明はさらに、セ
ルレイアウトに利用可能な全面積を低減することなくチ
ャネル消去の間にメモリセルのチャネル間で典型的に生
じる大きな直列抵抗を防ぐ。
【0023】この発明は、メモリセルが形成される基板
の分離したウェル内に、層が埋込まれることを可能にす
るように高いエネルギで注入された高度にドープされた
層である。埋込層はそれが与えられるウェルと同じ導電
型でドープされ、たとえばp + 型埋込注入がp型ウェル
中に与えられる。埋込層はメモリセルのチャネル間に低
い抵抗経路を提供し、チャネル消去の間の高い直列抵抗
をなくす。
【0024】この発明のさらなる詳細は添付図面を参照
して説明される。
【0025】
【発明の詳しい説明】図5は、この発明を組入れるメモ
リセルのアレイを示す。この発明は、メモリセルを含む
第1導電型の薄くドープされたウェル内に設けられた、
第1の導電型の濃くドープされた埋込層を含む。メモリ
セルを含むpウェル300を有する図5に関して、この
発明はp+ 型埋込層500を含む。この発明は図1に関
して説明されたように製造されたフラッシュEPROM
メモリセルまたは当該技術で既知の他のメモリセル構造
のアレイを用いて利用され得る。
【0026】アレイ密度を増大するために、この発明は
ソース消去ではなくチャネル消去の利用を可能にする。
チャネル消去を利用することによって、漏れ電流を防ぐ
ために図2に示されたような二重拡散ソース注入が必要
ではないので、メモリセルのチャネルの大きさはソース
消去における最小サイズの制限をこえて低減できる。
【0027】チャネル消去を容易にするために、図3に
示されているように、pウェル300は残りの基板12
からnウェル302によって分離される。さらに、図3
に示されているように、p+ 型タップ領域304がチャ
ネルライン接触をpウェル300に与えるように含まれ
る。前述したように、チャネル消去は、ソース消去にお
けるように制御ゲートラインとソースラインとの間では
なく、所与のメモリセルの制御ゲートラインとチャネル
ラインとの間に電位差を与えることによって行なわれ
る。チャネル消去に与えられる電位差は、所与のメモリ
セルのフローティングゲートからそのチャネルを介して
チャネルラインに電子を駆動する。
【0028】チャネル消去の間に薄くドープされたpウ
ェル300によって引起こされる高い直列抵抗を避ける
ように埋込層500がpウェル300中に設けられる。
低抵抗経路をpウェル中に設けるために、p埋込層50
0はアレイセルのチャネルおよびタップ領域304の下
層にある。タップ領域304と埋込層500との間に、
数百万のアレイセルの下に設けられるに十分な大きさで
ある埋込層500の実質的な大きさに加えておよそ1μ
mの間隔を空けることによって、チャネル消去の間のp
ウェル300の抵抗は大幅に低減される。
【0029】埋込層500は、pウェル300をドーズ
量の多いp型ドーパントでp+ 型層が基板12の表面下
に埋込まれることを可能にするに十分なエネルギで注入
することによって製造される。埋込層500の配置は、
埋込層がnウェル302および残りの基板12のからp
ウェル300によって確実に分離されるように制御され
る。nウェル302および残りの基板12からの分離が
なければ、接合漏れおよび接合破壊が生じるおそれがあ
る。接合漏れまたは接合破壊が生じると、埋込層500
は、タップ領域304と基板12を支持する電流シンク
との間に、チャネルラインに印加された消去電圧が消去
を行なえなくする経路を生み出してしまう。
【0030】この発明は特定的に上で説明されたきた
が、これは当業者にこの発明をいかに利用するかを教示
するためだけのものである。多くの修正は、以下の特許
請求の範囲によって規定されるこの発明の範囲内にあり
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】典型的なフラッシュEPROMのメモリセルト
ランジスタの断面図を示す図である。
【図2】二重拡散ソース領域を有するフラッシュEPR
OMセルの断面図を示す図である。
【図3】チャネル消去を利用するように製造されたフラ
ッシュEPROMメモリセルのアレイを示す図である。
【図4】チャネル消去の間の大きな直列抵抗を回避する
ように製造された図3のフラッシュEPROMメモリセ
ルのアレイを示す図である。
【図5】この発明を組込むメモリセルのアレイを示す図
である。
【符号の説明】
300 p型ウェル 302 n型ウェル 500 埋込層
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/792 (72)発明者 デイビッド・ケイ・ワイ・リウ アメリカ合衆国、95014 カリフォルニア 州、クパーチノ、ブレンダ・コート、 19970 (72)発明者 ジアン・チェン アメリカ合衆国、94129 カリフォルニア 州、サン・ホーゼイ、キャッスル・グレ ン・アベニュ、5476

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルのアレイのチャネルに設けら
    れる電気経路であって、メモリセルのアレイは第1の導
    電型を有する薄くドープされた基板のウェル中に設けら
    れ、前記電気経路は、 ウェル内に設けられ、第1の導電型を有しかつ高度にド
    ープされた埋込層を含む、電気経路。
  2. 【請求項2】 第1の導電型のウェルは第2の導電型の
    ウェル中に設けられ、埋込層は第2の導電型のウェルか
    ら第1の導電型のウェルによって分離される、請求項1
    に記載の電気経路。
  3. 【請求項3】 チャネル電流を運ぶために基板の表面上
    に設けられるチャネルラインを形成する導電性材料と、 第1の導電型のウェル中に設けられ、高度にドープされ
    た第1の導電型のタップとを含み、タップはチャネル電
    流を埋込層に結合するためにチャネルラインに接触し、
    前記埋込層はチャネル電流をメモリセルのアレイのチャ
    ネルに結合するために与えられる、請求項2に記載の電
    気経路。
  4. 【請求項4】 埋込層はタップおよびメモリセルのアレ
    イのチャネルの下層にある、請求項3に記載の電気経
    路。
  5. 【請求項5】 フラッシュEPROMメモリセルのアレ
    イのチャネルに設けられた電気経路であって、前記メモ
    リセルは基板のp型ウェル中に形成され、前記電気経路
    は、 p型ウェル内に設けられたp+ 型埋込層を含む、電気経
    路。
  6. 【請求項6】 p型ウェルはn型ウェル中に設けられ、
    + 型埋込層はn型ウェルからp型ウェルによって分離
    される、請求項5に記載の電気経路。
  7. 【請求項7】 基板中に設けられるnウェルと、 nウェル中に設けられるpウェルと、 pウェル内に設けられかつnウェルからpウェルによっ
    て分離されるp+ 型埋込層と、 埋込層からpウェルによって分離された、pウェル中に
    設けられた複数のn型ソースおよびドレイン領域とを含
    み、ソースおよびドレイン領域はその間のpウェル中の
    チャネルを規定し、さらに、 基板中に設けられたp+ 型タップ領域と、 基板上に堆積された酸化物材料の第1の層と、 酸化物の第1の層上に堆積され、複数のフローティング
    ゲートを形成する第1のポリシリコン層とを含み、各フ
    ローティングゲートはチャネルのうち1つと重畳し、さ
    らに、 ポリシリコン層上に堆積された酸化物材料の第2の層
    と、 複数の制御ゲートを形成する第2の酸化物層上に堆積さ
    れた第2のポリシリコン層とを含み、制御ゲートの各々
    はフローティングゲートの1つと重畳し、さらに複数の
    ソース領域に接触するソースラインと、複数のドレイン
    領域と接触するドレインラインと、複数の制御ゲートと
    接触する制御ゲートラインと、タップ領域に接触するチ
    ャネルラインとを含む複数のラインを形成するように堆
    積された導電性材料の層を含む、p型基板中に製造され
    るフラッシュEPROMメモリセルのアレイ。
  8. 【請求項8】 制御ゲートラインとチャネルラインとの
    間に電子をフローティングゲートから駆動するに十分な
    電圧電位差を与えることを含む、請求項6に記載の電荷
    をメモリセルのフローティングゲートから消去する方
    法。
  9. 【請求項9】 基板中に設けられるメモリセルのアレイ
    であって、アレイ中の各メモリセルはチャネルによって
    分離されたソースおよびドレイン領域と、データビット
    を表わす電荷をストアするためにチャネルに重畳するフ
    ローティングゲートと、フローティングゲートに重畳す
    る制御ゲートとを含み、メモリセルは、電荷をフローテ
    ィングゲートから駆動するに十分な電圧電位差をフロー
    ティングゲートと基板接続との間に与えることによって
    消去され、メモリセルはさらに、 電圧電位差が与えられるとき基板接続とそれぞれのチャ
    ネルとの間の抵抗差を低減するために基盤中に設けられ
    た導電層を含む、メモリセルのアレイ。
  10. 【請求項10】 p型ウェル中に設けられるメモリセル
    のアレイであって、アレイ中の各メモリセルはチャネル
    によって分離されたn型ソースおよびドレイン領域と、
    データビットを表わす電荷をストアするためにチャネル
    に重畳するフローティングゲートと、フローティングゲ
    ートに重畳する制御ゲートとを含み、メモリセルは、フ
    ローティングゲートから電荷を駆動するに十分な電圧電
    位差を、フローティングゲートとp型ウェル中に設けら
    れるp+ 型タップ領域との間に与えることによって消去
    され、メモリセルはさらに、 電圧電位差が与えられるときタップ領域とそれぞれのチ
    ャネルとの間の抵抗差を低減するためにp型ウェル中に
    設けられたp+ 型埋込層を含む、メモリセルのアレイ。
  11. 【請求項11】 p型ウェルはn型ウェル中に設けら
    れ、p+ 型埋込層はn型ウェルからp型ウェルによって
    分離される、請求項10に記載の電気経路。
  12. 【請求項12】 チャネル消去における使用のためにフ
    ラッシュEPROMメモリセルのアレイのチャネルに電
    気経路を製造する方法であって、フラッシュEPROM
    メモリセルは、第1の導電型を有する薄くドープされた
    基板中に設けられ、この方法は、 第1の導電型を有する高度にドープされた層を、層が基
    板内に埋込まれることを可能にするだけの十分なエネル
    ギで注入するステップを含む、電気経路を製造する方
    法。
  13. 【請求項13】 チャネル消去における使用のためにフ
    ラッシュEPROMメモリセルのアレイの複数のチャネ
    ルに電気経路を製造する方法であって、フラッシュEP
    ROMメモリセルは基板のp型ウェル中に形成され、こ
    の方法は、 層がp型ウェル内に埋込まれることを可能にするだけ十
    分なエネルギでp+ 型層を注入するステップを含む、電
    気経路を製造する方法。
JP7163415A 1994-07-01 1995-06-29 電気経路、フラッシュepromメモリセルのアレイ、メモリセルのアレイおよび電気経路を製造する方法 Pending JPH0851193A (ja)

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