JPH09252059A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH09252059A
JPH09252059A JP8060621A JP6062196A JPH09252059A JP H09252059 A JPH09252059 A JP H09252059A JP 8060621 A JP8060621 A JP 8060621A JP 6062196 A JP6062196 A JP 6062196A JP H09252059 A JPH09252059 A JP H09252059A
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insulating film
semiconductor device
diffusion layer
film
layer
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Shigeto Sakagami
栄人 坂上
Kiyomi Naruge
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor device which can be micronized in size and enhanced in reliability, dispensing with a selection transistor. SOLUTION: A nonvolatile semiconductor memory device is composed of a second conductivity-type first diffusion layer 20, a second conductivity-type second diffusion layer 21, and a gate electrode formed on a part of a channel region located between the diffusion layers 20, 21 and on a part of the first diffusion layer through of a first insulating film, wherein a part of a second insulating film of at least two-layered structure formed on the channel region between the gate electrode and the second diffusion layer 21 of 30nm or less in thickness is made to serve as a charge storage layer.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、データの書き込
み、消去、読み出し動作を行う不揮発性半導体メモリ装
置に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device that performs data write, erase and read operations.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電気的な書き込み・消去可能な不
揮発性メモリ(フラッシュEEPROM)のメモリセル
として、MONOS(MetalーOxideーNit
rideーOxideーSilicon)構造を持つメ
モリセルが提案されている。図16は、MONOS構造
のメモリセルを説明するための図である。図16におい
て、1は基板またはウェル(P型不純物領域)、2はド
レイン(濃いN型不純物領域)、3はソース(濃いN型
不純物領域)、4はシリコン酸化膜、5はSiN膜、6
はシリコン酸化膜、7はコントロールゲート、9は積層
ゲート加工後に形成した酸化膜を示す。この形のメモリ
セルでは、ゲート絶縁膜のSiN膜(5)に電荷を注入
し、SiN膜(5)中の電荷捕獲中心に電荷をトラップ
させたり、このトラップさせた電荷をSiN膜(5)中
より引き出したりすることでセルのしきい値を制御し、
メモリ機能を持たせている。MONOS型のメモリセル
をもつ不揮発性メモリでは、次の様な、書き込み方法、
消去方法、読みだし方法が提案されている。(ここで
「書き込み」を電荷のSiN膜の中への注入、消去を電
荷のSiN膜中からの引き抜きと定義する。)書き込み
方法としては、ドレイン(2)近傍のチャネル領域
(8)でチャネルホットエレクトロン(CHE)を発生
させSiN膜(5)に電子注入させる方式、コントロー
ルゲート(7)とドレイン(2)または、チャネル領域
(8)または、ソース(3)の間に高電界をかけること
によりSiN膜(5)中に電子をFN(Fowler-Nordhei
m )注入させる方式等が代表的である。また消去方法と
しては、コントロールゲート(7)とソース(3)また
は、ドレイン(2)または、チャネル領域(8)の間に
高電解をかけることでSiN膜中の電子を基板側にFN
(Fowler−Nordheim)トンネル電流として放出させる方
法が代表的である。
2. Description of the Related Art In recent years, MONOS (Metal-Oxide-Nit) has been used as a memory cell of an electrically writable / erasable nonvolatile memory (flash EEPROM).
A memory cell having a Ride-Oxide-Silicon structure has been proposed. FIG. 16 is a diagram for explaining a memory cell having a MONOS structure. In FIG. 16, 1 is a substrate or well (P-type impurity region), 2 is a drain (dense N-type impurity region), 3 is a source (dense N-type impurity region), 4 is a silicon oxide film, 5 is a SiN film, 6
Is a silicon oxide film, 7 is a control gate, and 9 is an oxide film formed after processing the laminated gate. In this type of memory cell, charges are injected into the SiN film (5) of the gate insulating film so that the charges are trapped in the charge trap centers in the SiN film (5), or the trapped charges are injected into the SiN film (5). Control the cell threshold by pulling out from the inside,
It has a memory function. In a nonvolatile memory having MONOS type memory cells, the following writing method,
Erasing and reading methods have been proposed. (Here, “writing” is defined as injection of charges into the SiN film, and erasing is defined as extraction of charges from the SiN film.) As a writing method, a channel region (8) near the drain (2) is used as a channel. A method of generating hot electrons (CHE) and injecting electrons into the SiN film (5), applying a high electric field between the control gate (7) and the drain (2), or the channel region (8) or the source (3). By FN (Fowler-Nordhei) in the SiN film (5)
m) The injection method is typical. Further, as an erasing method, high electrolysis is applied between the control gate (7) and the source (3) or the drain (2) or the channel region (8) so that electrons in the SiN film are FN to the substrate side.
A typical method is to emit as (Fowler-Nordheim) tunnel current.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】FNトンネルにより、
ソースまたはドレインで書き込み・消去を行うMONO
S型セルでは、ゲート絶縁膜の電荷の注入領域において
高電界を印加する必要がある。この場合、ゲート絶縁膜
下のソースまたはドレイン領域の表面不純物濃度が低い
と、高電界を印加するゲート絶縁膜下領域で空乏化がお
き十分な電界が発生しなくなる。また、電極となるソー
スまたはドレイン領域とゲート電極との間の距離が離れ
ている場合にも十分な電界が発生しなくなる。このよう
に高電界がかからない場合、十分なFNトンネルが発生
しないので、書き込み・消去特性が劣化する。従って書
き込み・消去にソースまたはドレインにおいて電荷のF
Nトンネルを用いる方式では、ソースまたはドレイン拡
散層とゲート電極との間には十分にオーバーラップ領域
を設けてかつ、ゲート電極下のソースまたはドレインの
不純物濃度を、高濃度に保っておく必要がある。ドレイ
ンからCHEで書き込む場合においても、ホットエレク
トロンの注入効率を下げないためにFN書き込み・消去
と同様にゲート電極下のドレイン不純物濃度を下げるこ
とができない。以上の理由によりソースまたは、ドレイ
ンの不純物濃度を下げられないため、浅い接合が形成で
きずセルトランジスタの微細化に対して大きな問題とな
る。また、FN注入を用いる場合、高電界を印加するた
め絶縁膜中を通過する電荷のエネルギーが高くなり、絶
縁膜の絶縁特性劣化や、絶縁膜中の電荷トラップ発生量
の増大を招く。これは不揮発性メモリの書き換え特性や
データ保持特性の劣化を引き起こす。
[Problems to be Solved by the Invention] With an FN tunnel,
MONO for programming / erasing with source or drain
In the S-type cell, it is necessary to apply a high electric field in the charge injection region of the gate insulating film. In this case, if the surface impurity concentration of the source or drain region under the gate insulating film is low, depletion occurs in the region under the gate insulating film to which a high electric field is applied, and a sufficient electric field cannot be generated. Further, even when the distance between the source or drain region serving as an electrode and the gate electrode is large, a sufficient electric field is not generated. When a high electric field is not applied in this way, sufficient FN tunnels do not occur, and the write / erase characteristics deteriorate. Therefore, when writing or erasing, the F
In the method using the N tunnel, it is necessary to provide a sufficient overlap region between the source or drain diffusion layer and the gate electrode and keep the impurity concentration of the source or drain under the gate electrode at a high concentration. is there. Even when writing with CHE from the drain, since the injection efficiency of hot electrons is not lowered, the concentration of drain impurities under the gate electrode cannot be lowered like FN writing / erasing. For the above reasons, the impurity concentration of the source or drain cannot be lowered, so that a shallow junction cannot be formed, which poses a serious problem for miniaturization of the cell transistor. When FN implantation is used, a high electric field is applied, so that the energy of charges passing through the insulating film becomes high, which causes deterioration of the insulating characteristics of the insulating film and an increase in the amount of charge traps generated in the insulating film. This causes deterioration of the rewriting characteristic and the data retention characteristic of the nonvolatile memory.

【0004】前記MONOSセルにおいて、選択トラン
ジスタを形成しないNOR型セルでは、書き込み・消去
を行う場合、選択したセルと同じビット線、またはワー
ド線を共有する非選択セルに対して、データを破壊する
ディスターブ現象が問題となる。例えば、ドレイン側で
CHEによりONO(Oxide-Nitride-Oxide )絶縁膜に
電子注入し書き込みを行う場合、同じビット線を共有し
ているセルの書き込みが終了するまで、最初に書かれた
セルのドレインには高電位のストレスがかかり続ける。
このストレス電界はONO絶縁膜からドレイン側に電子
が抜ける方向になるため、同じビット線上のセルの書き
込みが終了した時点で、このストレスによる電子の抜け
が大きいと、データが反転して、データ破壊が起こると
いう問題が起きる。
In the MONOS cell, in the NOR type cell in which the selection transistor is not formed, when writing / erasing is performed, data is destroyed in the non-selected cell sharing the same bit line or word line as the selected cell. The disturb phenomenon becomes a problem. For example, when writing is performed by injecting electrons into the ONO (Oxide-Nitride-Oxide) insulating film by CHE on the drain side, the drain of the first written cell is written until the writing of the cell sharing the same bit line is completed. Is continuously under high potential stress.
Since this stress electric field tends to cause electrons to escape from the ONO insulating film to the drain side, when the loss of electrons due to this stress is large at the time when writing of cells on the same bit line is completed, data is inverted and data is destroyed. The problem that occurs occurs.

【0005】チャネル領域でのFNトンネルにより書き
込み・消去を行うMONOS型セルでは、ワード線、ビ
ット線によるマトリクス型のセルアレイを構成する場
合、誤書き込みを防ぐため選択トランジスタが必要とな
る。NOR型セルアレイを形成する場合、各セル毎に選
択トランジスタが必要なるため微細化に向かないという
欠点がある。NAND型では、選択トランジスタの数は
1つのNAND接続に対して2つとなり、NOR型接続
の場合と比べ減るが、セルを直列接続させるので書き込
み時の書き込み量や、書込み時の誤書き込みを防ぐため
非書き込みセルに対して与える電位の制御が複雑とな
り、制御回路の増大をまねくといった問題がある。
In the MONOS type cell in which writing / erasing is performed by FN tunnel in the channel region, when a matrix type cell array is formed by word lines and bit lines, a selection transistor is required to prevent erroneous writing. When forming a NOR type cell array, there is a disadvantage that it is not suitable for miniaturization because a selection transistor is required for each cell. In the NAND type, the number of select transistors is two for one NAND connection, which is smaller than in the case of NOR type connection, but since the cells are connected in series, the write amount at the time of writing and erroneous writing at the time of writing are prevented. Therefore, there is a problem in that the control of the potential applied to the non-written cells becomes complicated and the number of control circuits increases.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、メモリセルの
ゲートの側面下部のチャネル領域でゲートと拡散層のオ
フセット領域を作り、この部分にONO構造の絶縁膜を
形成する。本発明ではこのONO絶縁膜中のSiN膜に
電荷を注入し、SiN膜中の電荷捕獲中心に電荷をトラ
ップさせることで、書き込みを行い、このトラップさせ
た電荷をSiN膜より引き出したり、またはトラップさ
せた電荷の反対の極を持つ電荷を注入させることで消去
を行う。ONO絶縁膜中の電荷の有無や極(正負)によ
りチャネルの抵抗が変調されるため、セルに流れる電流
の変化が起こる。本発明ではこの現象をメモリ機能とし
て利用することを特徴としている。また、本発明におけ
るもう一つの方法はゲート側壁に、例えば不純物をドー
プしたポリシリコン電極を用い、ゲート電極との容量結
合によりこのポリシリコン電極下部の電位を制御するこ
とで、電荷注入の効率と制御性を上げることができる。
本発明におけるセルを用いるとチャネル領域で書き込
み、消去を行うMONOSセルのように選択トランジス
タは必要でなくなる。また本発明のセルでは注入側の電
極となるソースまたは、ドレイン拡散層高濃度の拡散層
を形成する必要がなくなるので浅い拡散層が形成できセ
ルトランジスタの微細化が可能となる。本発明では絶縁
膜への電荷注入方法は、注入電極となるドレインまた
は、ソースでバンド間トンネルによるホットキャリアま
たはアバランシェホットキャリアを用いる。このときゲ
ートの電位を制御することで、絶縁膜に注入される電荷
を電子または正孔に選択できる。ここで発生するホット
キャリアのエネルギーはFN電流で発生するホットキャ
リアに比べて低いエネルギーであり、絶縁膜に対するダ
メージは小さくなるためセルの信頼性を向上させること
ができる。また同一ビット線上の非選択セルに対するデ
ィスターブにおいては、非選択セルのゲート電位を図1
4のVaのように、電子も正孔も注入されないような条
件の電位に近づけておけばディスターブをほとんどなく
すができる。
According to the present invention, an offset region between a gate and a diffusion layer is formed in a channel region below a side surface of a gate of a memory cell, and an insulating film having an ONO structure is formed in this region. In the present invention, charges are injected into the SiN film in the ONO insulating film and trapped in the charge trap centers in the SiN film, thereby writing is performed and the trapped charges are extracted from the SiN film or trapped. Erasing is performed by injecting a charge having a pole opposite to the generated charge. Since the resistance of the channel is modulated by the presence / absence of charges in the ONO insulating film and the polarity (positive / negative), the current flowing through the cell changes. The present invention is characterized by utilizing this phenomenon as a memory function. Another method of the present invention is to use a polysilicon electrode doped with impurities, for example, on the gate side wall, and control the potential under the polysilicon electrode by capacitive coupling with the gate electrode to improve the efficiency of charge injection. Controllability can be improved.
The use of the cell of the present invention eliminates the need for a select transistor unlike the MONOS cell which performs writing and erasing in the channel region. Further, in the cell of the present invention, it is not necessary to form a source or drain diffusion layer high-concentration diffusion layer to be an electrode on the injection side, so that a shallow diffusion layer can be formed and the cell transistor can be miniaturized. In the present invention, the method of injecting charges into the insulating film uses hot carriers or avalanche hot carriers by band-to-band tunneling at the drain or the source to be the injection electrode. At this time, the charge injected into the insulating film can be selected as an electron or a hole by controlling the potential of the gate. The energy of the hot carriers generated here is lower than that of the hot carriers generated by the FN current, and the damage to the insulating film is reduced, so that the reliability of the cell can be improved. Further, in the disturb for the non-selected cells on the same bit line, the gate potential of the non-selected cells is shown in FIG.
As in Va of 4, the disturb can be almost eliminated by bringing the potential close to a potential under which neither electron nor hole is injected.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】続いて、本発明の最良の実施形態
を図1〜図15を参照して説明する。図1は本発明の第
一の実施例の不揮発性半導体メモリセルの断面図であ
る。続いて、本発明の第一の実施例の不揮発性半導体メ
モリセルの製造方法を図2〜図6及び図1を参照して説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a sectional view of a nonvolatile semiconductor memory cell according to a first embodiment of the present invention. Subsequently, a method of manufacturing the nonvolatile semiconductor memory cell according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0008】図2に示すように基板(1)上に周知の技
術により所定の素子分離領域(10)を形成した後、メ
モリセル領域のシリコン基板上に第一の絶縁膜層として
シリコン酸化膜(11)を形成し、第一のシリコン酸化
膜上にポリシリコン(12)をたとえば100〜200
nm堆積し周知の技術により、砒素、リン、などのn型
不純物をたとえば、2〜4e20cm-3程度の濃度にド
ーピングする。第一の絶縁膜(11)はシリコン基板の
酸化、またはシリコン酸化膜の堆積により形成する。こ
こでゲート電極の抵抗を低抵抗化させる場合、このポリ
シリコン(12)上に、WSi、MoSiなどの高融点
金属シリサイド層を堆積しポリサイド構造とするか、ま
たはWなどの高融点金属を堆積しポリメタル構造とす
る。
As shown in FIG. 2, after a predetermined element isolation region (10) is formed on the substrate (1) by a well-known technique, a silicon oxide film as a first insulating film layer is formed on the silicon substrate in the memory cell region. (11) is formed, and polysilicon (12) is formed on the first silicon oxide film, for example, 100 to 200.
Then, n-type impurities such as arsenic and phosphorus are doped to a concentration of, for example, 2 to 4e20 cm −3 by a well-known technique. The first insulating film (11) is formed by oxidizing a silicon substrate or depositing a silicon oxide film. Here, in order to reduce the resistance of the gate electrode, a refractory metal silicide layer such as WSi or MoSi is deposited on the polysilicon (12) to form a polycide structure, or a refractory metal such as W is deposited. It has a polymetal structure.

【0009】続いて、図3に示すように、メモリセルの
ゲートのパターニングを行いゲート電極(13)を形成
し、酸化またはシリコン酸化膜の堆積を行い、酸化膜
(14)を形成する。この酸化膜(14)の膜厚は電荷
注入領域での電界が十分強くなるようにするため、また
電荷蓄積層へのトンネルが十分起こりやすくするため1
0nm以下の膜厚とする。膜の下限は電荷注入層からの
バックトンネルを抑制するため、2nm以上あるとよ
い。このとき電荷注入領域のチャネルのしきい値を調節
するため酸化または酸化膜堆積前にイオン注入等の周知
の技術により、所定の不純物を基板中に導入することが
できる。
Subsequently, as shown in FIG. 3, the gate of the memory cell is patterned to form a gate electrode (13), and an oxide film or a silicon oxide film is deposited to form an oxide film (14). The thickness of the oxide film (14) is set so that the electric field in the charge injection region becomes sufficiently strong, and tunnels to the charge storage layer easily occur.
The film thickness is 0 nm or less. The lower limit of the film is preferably 2 nm or more in order to suppress the back tunnel from the charge injection layer. At this time, in order to adjust the threshold value of the channel in the charge injection region, predetermined impurities can be introduced into the substrate by a well-known technique such as ion implantation before oxidation or oxide film deposition.

【0010】次に、図4に示すようにセルトランジスタ
のオフセット領域側をソース側につくる場合、ソース領
域を、例えばフォトレジスト(15)などによりマスク
した状態でイオン注入などの周知の技術によりN型不純
物を導入し、ドレイン側のN型拡散層(16)を形成す
る。このときのドレイン側へのイオン注入量を、例えば
5e12〜5e14cm-2とし不純物濃度の低いN型拡
散層によりLDD(Lightly Doped Drain )構造を形成
することができる。
Next, when the offset region side of the cell transistor is formed on the source side as shown in FIG. 4, the source region is masked with, for example, a photoresist (15) or the like, and N is formed by a well-known technique such as ion implantation. A type impurity is introduced to form an N type diffusion layer (16) on the drain side. At this time, the amount of ions implanted into the drain side is set to, for example, 5e12 to 5e14 cm −2, and an LDD (Lightly Doped Drain) structure can be formed by the N-type diffusion layer having a low impurity concentration.

【0011】次に、図5に示すように、電荷蓄積層とな
るSiN層(17)を堆積し、シリコン酸化膜(18)
をCVD法などの周知の技術によりSiN膜(17)上
に堆積する。
Next, as shown in FIG. 5, a SiN layer (17) serving as a charge storage layer is deposited and a silicon oxide film (18) is deposited.
Are deposited on the SiN film (17) by a well-known technique such as a CVD method.

【0012】図6に示すように、エッチバックなどの方
法により、ゲート側壁(19)を形成し、イオン注入な
どの周知の技術によりN型不純物を導入し、ドレイン
(20)とソース(21)のN型拡散層を形成する。こ
のゲートの側壁(19)の幅により電荷注入領域の幅が
規定されることになる。ここで、SiN層(17)の膜
厚は電荷注入領域での電界を強くするため、7nm以下
の膜厚とする。この電荷蓄積層となるSiN膜厚の下限
は電荷のトラップ密度により決めることができるが少な
くとも0.5nm以上あるとよい。また本実施例では、
電荷蓄積層としてSiNを用いたが、例えばタンタル酸
化膜、チタン酸ストロンチウム、PZT、のように電荷
トラップの十分多い膜でかつ比誘電率や絶縁耐性が十分
高く、製造過程の熱工程により変質しない膜であればど
のようなものでもよい。またSiN膜上に堆積した酸化
膜(18)により、SiN膜中に蓄えられた電荷の外方
への拡散防ぐことができるので、セルのデータ保持特性
の改善を図ることができる。ドレイン(20)とソース
(21)のN型拡散層形成のためのイオン注入量は、例
えば5e14〜1e16cm-2とし比較的濃度の濃いN
型拡散層を形成する。ここで、コントロールゲート(1
3)とソース拡散層(21)端部との間の距離は、電荷
注入動作時、発生したホットキャリアが電荷蓄積層に十
分到達できるような電界が得られるように決める。例え
ば25nm以下の距離とする。この距離は、ゲート側壁
の幅やソースのイオン注入後の熱拡散工程により調節す
ることができる。また、ゲート側壁(19)に使う膜の
誘電率によっても調整することができる。この後、図1
に示すように、通常のMOS集積回路の製造方法に従
い、層間絶縁膜(22)を形成し、ソース・ドレイン領
域上の層間絶縁膜の一部を開口した後、コンタクトホー
ル(23)を形成し、周知の技術によりコンタクトホー
ルへバリア層(24)形成後、Wプラグ(25)を埋め
込み、A1電極(26)を形成すると、メモリセルが完
成する。
As shown in FIG. 6, a gate sidewall (19) is formed by a method such as etch back, N-type impurities are introduced by a well-known technique such as ion implantation, and a drain (20) and a source (21) are introduced. Forming an N-type diffusion layer. The width of the side wall (19) of the gate defines the width of the charge injection region. Here, the thickness of the SiN layer (17) is set to 7 nm or less in order to strengthen the electric field in the charge injection region. The lower limit of the film thickness of the SiN serving as the charge storage layer can be determined by the charge trap density, but it is preferably at least 0.5 nm. In this embodiment,
Although SiN is used as the charge storage layer, it is a film having a sufficient amount of charge traps, such as a tantalum oxide film, strontium titanate, and PZT, and has a sufficiently high relative permittivity and insulation resistance and does not deteriorate due to a thermal process in the manufacturing process Any film may be used as long as it is a film. Further, since the oxide film (18) deposited on the SiN film can prevent outward diffusion of the charges stored in the SiN film, the data retention characteristic of the cell can be improved. The ion implantation amount for forming the N-type diffusion layers of the drain (20) and the source (21) is, for example, 5e14 to 1e16 cm-2, and the concentration of N is relatively high.
A mold diffusion layer is formed. Here, control gate (1
The distance between 3) and the end of the source diffusion layer (21) is determined so that an electric field that allows the generated hot carriers to reach the charge storage layer sufficiently during the charge injection operation. For example, the distance is 25 nm or less. This distance can be adjusted by the width of the gate sidewall and the thermal diffusion process after ion implantation of the source. It can also be adjusted by the dielectric constant of the film used for the gate sidewall (19). After this, FIG.
As shown in FIG. 2, an interlayer insulating film (22) is formed according to a usual MOS integrated circuit manufacturing method, a part of the interlayer insulating film on the source / drain regions is opened, and then a contact hole (23) is formed. After the barrier layer (24) is formed in the contact hole by a well-known technique, the W plug (25) is embedded and the A1 electrode (26) is formed to complete the memory cell.

【0013】図7に、本実施例のようにソース側に注入
領域を設ける場合の配置方法を図8に本発明の不揮発性
半導体装置の回路ブロック図を示す。図15には、ドレ
イン側に注入領域を設けてチャネルホットエレクトロン
で書き込み、ドレインアバランシェホットホールで消去
する場合の配置方法を示す。また、本実施例はP型基板
上に形成した場合について述べたが、本構造はN型半導
体基板に形成したPーwell上にメモリセルを形成し
た場合、SOI(Silicon on Insulator)基板上のP型
領域に形成した場合でも同様である。また本実施例では
ソース側に電荷注入領域を設けることも可能であるが、
本実施例と同様にして、ドレイン側に電荷注入領域を設
けることも可能である。本実施例では、ONO絶縁膜を
ゲート側壁部及びゲート側壁下に用いる構造を示したも
のであるが、図17のようにONO絶縁膜をセルトラン
ジスタのゲート絶縁膜として用い、ゲート側壁を形成す
ることも可能である。
FIG. 7 shows a circuit block diagram of the non-volatile semiconductor device of the present invention in FIG. 8 showing an arrangement method in the case of providing an injection region on the source side as in this embodiment. FIG. 15 shows an arrangement method in the case where an injection region is provided on the drain side, writing is performed by channel hot electrons, and erasing is performed by a drain avalanche hot hole. In addition, although the present embodiment has described the case of forming on a P-type substrate, this structure shows that when a memory cell is formed on a P-well formed on an N-type semiconductor substrate, it is formed on an SOI (Silicon on Insulator) substrate. The same applies when formed in the P-type region. In this embodiment, it is possible to provide a charge injection region on the source side,
It is possible to provide a charge injection region on the drain side as in the case of this embodiment. Although the present embodiment shows the structure in which the ONO insulating film is used for the gate side wall portion and under the gate side wall, as shown in FIG. 17, the ONO insulating film is used as the gate insulating film of the cell transistor to form the gate side wall. It is also possible.

【0014】続いて図12(a),(b)を用いて、本
実施例の動作について説明する。ソース側に電荷の注入
領域を設ける場合の書き込みは、次のようにして行う。
ソースに正の電位を印加しドレインを開放状態で、ソー
ス拡散層端部の基板領域で電界が7MV/cm以上にな
るとアバランシェホットキャリアの発生が顕著になる。
このとき図14に見られるようにゲート電位をある電位
(Va)より正の方向にもって行くと、電荷注入領域に
注入される電荷はホットエレクトロンリッチとなり、電
荷蓄積層には電子が貯蓄される。(N. Matsukawa et a
l. 1995 IRPS )この状態では、読み出し動作的にソー
ス側の電荷蓄積層下のチャネルがオフされるので、例え
ばゲートに5V、ドレインに1V、ソースに0Vをかけ
ても、電流がほとんど流れないため書き込みされたと判
定できる。消去は、アバランシェホットキャリアを使う
方法と、FNトンネルを用いる2つの方法がある。アバ
ランシェホットホールを用いる場合は、書き込み時と同
様に、ゲート電位をある電位より負の方向に持っていく
と、電荷注入領域に注入される電荷はホットホールリッ
チとなり、電荷蓄積層には正孔が蓄積されるようにな
る。この状態では電荷蓄積層下のチャネルがオンされる
ので、読み出し動作時に電流が流れるために消去された
と判定できる。FNトンネルを用いる場合は、アバラン
シェホットホール注入時のゲート電位をさらに負の方向
に持って行き、ゲート・ソース間の電界より強くするこ
とにより、蓄積層内の電子を引き抜くことができる。書
き込み・消去時における非選択セルのゲート電位を図1
4における電子・正孔ともに注入されないような条件
(Va)にしておけばディスターブ現象は起きない。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b). Writing when the charge injection region is provided on the source side is performed as follows.
When a positive potential is applied to the source and the drain is opened and the electric field is 7 MV / cm or more in the substrate region at the end of the source diffusion layer, avalanche hot carriers are significantly generated.
At this time, as shown in FIG. 14, when the gate potential is moved in a positive direction from a certain potential (Va), the charges injected into the charge injection region become hot electron rich, and electrons are stored in the charge storage layer. . (N. Matsukawa et a
l. 1995 IRPS) In this state, the channel under the charge storage layer on the source side is turned off in the read operation, so that even if 5V is applied to the gate, 1V to the drain, and 0V to the source, almost no current flows. Therefore, it can be determined that the data has been written. There are two methods of erasing: using avalanche hot carriers and using an FN tunnel. When an avalanche hot hole is used, if the gate potential is moved in the negative direction from a certain potential, as in writing, the charge injected into the charge injection region becomes hot hole rich and the charge storage layer has holes. Will be accumulated. In this state, since the channel under the charge storage layer is turned on, it can be determined that the data has been erased because a current flows during the read operation. When the FN tunnel is used, the gate potential at the time of injecting avalanche hot holes is further moved in the negative direction and made stronger than the electric field between the gate and the source, so that electrons in the storage layer can be extracted. Figure 1 shows the gate potential of non-selected cells during programming and erasing.
The disturb phenomenon does not occur under the condition (Va) such that neither electrons nor holes are injected in No. 4.

【0015】次にドレイン側に電荷蓄積層を設けた場
合、書き込み・消去をソース側に電荷蓄積層を設けた場
合と同じように行うことができるが、ソースを開放状態
にせず接地状態にすると、セルのチャネルに多くの電流
が流れるためホットエレクトロン、ホットホールの注入
効率を上げることができる。(S. Yamada et al. 1991I
EDM)書き込み時には、ソース・ドレイン間に電流を流
し、ドレイン側でチャネルホットエレクトロン発生さ
せ、電子を注入させる方法もある。
Next, when the charge storage layer is provided on the drain side, writing and erasing can be performed in the same manner as when the charge storage layer is provided on the source side, but when the source is grounded without being opened. Since a large amount of current flows in the channel of the cell, the injection efficiency of hot electrons and hot holes can be improved. (S. Yamada et al. 1991I
During EDM writing, there is also a method in which a current is caused to flow between the source and drain to generate channel hot electrons on the drain side and inject electrons.

【0016】次に、本発明の第二の実施例である、不揮
発性半導体メモリセルについて、図9〜図11を用いて
説明する。ゲートのパターニングから電荷蓄積層となる
SiN(17)の堆積までは第一の実施例の工程までと
同じである。図10ではSiN膜(17)堆積後、シリ
コン酸化膜(27)を堆積しその上にポリシリコン(2
8)を例えば20〜200nm堆積した後、砒素、リン
などのN型不純物をたとえば、2〜4e20cm-3の濃
度になるようにする。ドーピングして金属化させる。こ
こで、SiN膜(17)上の酸化膜(27)の膜厚は、
SiN膜中に蓄えられた電荷の外方への拡散、またはポ
リシリコンサイドウォール(29)からのホール注入を
防ぐため2.5nm以上の膜厚とする。図11では、エ
ッチバックなどの方法により、ポリシリコンサイドウォ
ール(29)を形成し、イオン注入などの周知の技術に
よりN型不純物を導入し、ドレイン(20)とソース
(21)のN型拡散層を形成する。このときのイオン注
入量は、例えば5e14〜1e16cm-2とし比較的濃
度の濃いN型拡散層を形成する。この後、図9では、第
一の実施例と同様の工程をへてメモリセルが完成する。
Next, a non-volatile semiconductor memory cell according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 11. The process from the patterning of the gate to the deposition of SiN (17) to be the charge storage layer is the same as the process of the first embodiment. In FIG. 10, after the SiN film (17) is deposited, the silicon oxide film (27) is deposited and the polysilicon (2
After 8) is deposited to a thickness of 20 to 200 nm, N-type impurities such as arsenic and phosphorus are adjusted to a concentration of 2 to 4e20 cm-3, for example. Doping to metallize. Here, the film thickness of the oxide film (27) on the SiN film (17) is
The film thickness is set to 2.5 nm or more in order to prevent outward diffusion of charges stored in the SiN film or injection of holes from the polysilicon sidewall (29). In FIG. 11, a polysilicon sidewall (29) is formed by a method such as etch back, N-type impurities are introduced by a known technique such as ion implantation, and N-type diffusion of the drain (20) and the source (21) is performed. Form the layers. The ion implantation amount at this time is, for example, 5e14 to 1e16 cm-2 to form an N-type diffusion layer having a relatively high concentration. Thereafter, in FIG. 9, the memory cell is completed through the same steps as those in the first embodiment.

【0017】次に本実施例の動作について図13を用い
て説明する。ソース側に電荷の注入領域を設ける場合の
書き込みは、第一の実施例と同様にして行う。ソースに
正の電位を印加しドレインを開放状態とする。ここでゲ
ートに電位と印加した場合、側壁のポリシコン電極は、
ゲートとソースと基板に容量結合しているため、側壁ポ
リシコン電極の電位は、各電極との容量結合比によって
きまる。本実施例のセルをセルアレイとして用いる場
合、例えばゲートの高さを200nm、ポリシリコン側
壁の幅を100nm、セルトランジスタのゲート幅を
0.4μm、ワード線方向のピッチを0.8μmとする
と、側壁ポリシリコンとゲート間の容量は全容量の約8
0%となり、基板電位が接地状態の場合、側壁ポリシリ
コン電位は、ゲート電位の80%程度の電位となる。こ
のようにゲート電位によって側壁ポリシリコン電極の電
位を制御することができる。側壁ポリシリコンの電位を
ある電位より正の方向に持っていくようにゲート電位を
印加すると、ソース拡散層端部で発生したホットキャリ
アの中で電荷注入領域に注入される電荷はホットエレク
トロンリッチとなり、電荷蓄積層には電子が蓄積され
る。この場合、読み出し動作時、側壁下のチャネルは側
壁電位の上昇でオンする場合も考えられるが、書き込み
されていない場合に比べて、流れる電流は極めて小さく
なるので書き込みされたと判定できる。消去も書き込み
と同様に、ゲート電位により側壁ポリシリコン電位を制
御することで行うことができる。ドレイン側に電荷蓄積
層を設けた場合も、第一の実施例と同様に書き込み・消
去を行うことができる。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. Writing when the charge injection region is provided on the source side is performed in the same manner as in the first embodiment. A positive potential is applied to the source and the drain is opened. Here, when a potential is applied to the gate, the polysilicon electrode on the side wall is
Since the gate, the source, and the substrate are capacitively coupled, the potential of the sidewall polysilicon electrode depends on the capacitive coupling ratio with each electrode. When the cell of this embodiment is used as a cell array, for example, if the height of the gate is 200 nm, the width of the polysilicon side wall is 100 nm, the gate width of the cell transistor is 0.4 μm, and the pitch in the word line direction is 0.8 μm, the side wall is obtained. The capacitance between polysilicon and gate is about 8% of the total capacitance.
When the substrate potential is grounded, the sidewall polysilicon potential is about 80% of the gate potential. Thus, the potential of the sidewall polysilicon electrode can be controlled by the gate potential. When the gate potential is applied so as to bring the potential of the sidewall polysilicon in a positive direction from a certain potential, the charges injected into the charge injection region among the hot carriers generated at the edge of the source diffusion layer become hot electron rich. Electrons are stored in the charge storage layer. In this case, during the read operation, the channel under the side wall may be turned on by the rise of the side wall potential, but the flowing current is extremely smaller than that in the case where no writing is performed, and therefore it can be determined that the channel has been written. Similarly to writing, erasing can be performed by controlling the sidewall polysilicon potential with the gate potential. Even when the charge storage layer is provided on the drain side, writing / erasing can be performed as in the first embodiment.

【0018】本実施例の構造も第1の実施例同様、N型
半導体基板に形成したP−well上にメモリセルを形
成した場合、SOI(Silicon on Insulator)基板上の
P型領域に形成した場合にも適用できる。また電荷注入
領域に関しても、ソース側、ドレイン側どちらにも設け
ることが可能である。また本実施例では、ONO絶縁膜
をゲート側壁部及びゲート側壁下に用いる構造を示した
ものであるが、図17に示したセルトランジスタの構造
で、ゲート側壁(19)を例えばポリシリコンに砒素、
リン等のN型不純物をドーピングして金属化したものと
置き換えた構造とし、ONO絶縁膜をセルトランジスタ
のゲート絶縁膜として用いることも可能である。
Similar to the first embodiment, the structure of this embodiment is also formed in the P-type region on the SOI (Silicon on Insulator) substrate when the memory cell is formed on the P-well formed on the N-type semiconductor substrate. It can also be applied in cases. The charge injection region can be provided on either the source side or the drain side. Further, in this embodiment, the structure in which the ONO insulating film is used for the gate side wall portion and under the gate side wall is shown. However, in the structure of the cell transistor shown in FIG. 17, the gate side wall (19) is made of polysilicon, for example, arsenic. ,
It is also possible to use an ONO insulating film as a gate insulating film of a cell transistor by adopting a structure in which N-type impurities such as phosphorus are doped and metallized.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明では、セルが電荷注入層下のオフ
セット領域とトランジスタの直列結合で成り立っている
ため、チャネル領域で電荷を注入するMONOSセルの
ように選択トランジスタは必要でなくなる。またセルト
ランジスタのソース・ドレインに浅い拡散層を形成する
ことができるのでセルトランジスタのゲート長の微細化
が図れる。絶縁膜への電荷の注入方法として、注入電極
となるドレインまたは、ソースでバンド間トンネルによ
るホットキャリアまたはアバランシェホットキャリアを
発生させており、FN電流で発生するホットキャリアに
比べて比較的低いエネルギーとなるので、絶縁膜に対す
るダメージは小さくなり、セルの信頼性を向上させるこ
とができる。また同一ビット線上の非選択セルに対する
ディスターブに対しては、非撰択セルのゲート電位を調
整することでほとんどディスターブが起こらない様にす
ることができる。
According to the present invention, since the cell is formed by the series connection of the transistor and the offset region under the charge injection layer, the selection transistor is not required unlike the MONOS cell which injects the charge in the channel region. Further, since a shallow diffusion layer can be formed in the source / drain of the cell transistor, the gate length of the cell transistor can be miniaturized. As a method for injecting charges into the insulating film, hot carriers or avalanche hot carriers are generated by a band-to-band tunnel at a drain or a source that serves as an injection electrode, and the energy is comparatively lower than that of hot carriers generated by an FN current. Therefore, the damage to the insulating film is reduced, and the reliability of the cell can be improved. Further, with respect to the disturb for the non-selected cells on the same bit line, it is possible to prevent almost no disturb by adjusting the gate potential of the non-selected cells.

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

【図1】本発明の第1実施例の半導体記憶装置の断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の半導体記憶装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例の半導体記憶装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施例の半導体記憶装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1実施例の半導体記憶装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1実施例の半導体記憶装置の製造方
法を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明のメモリセルを用いた半導体記憶装置の
メモリセルアレイである。
FIG. 7 is a memory cell array of a semiconductor memory device using the memory cell of the present invention.

【図8】本発明の半導体記憶装置の回路構成図である。FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a semiconductor memory device of the present invention.

【図9】本発明の第2実施例の半導体記憶装置の断面図
である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2実施例の半導体記憶装置の製造
方法を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device of the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2実施例を半導体記憶装置の製造
方法を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の半導体記憶装置の動作方法を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing an operating method of the semiconductor memory device of the present invention.

【図13】本発明の半導体記憶装置の動作方法を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing an operating method of the semiconductor memory device of the present invention.

【図14】本発明のメモリセルの特性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing characteristics of the memory cell of the present invention.

【図15】本発明のメモリセルを用いた半導体記憶装置
のメモリアルアレイのさらに別の構成図である。
FIG. 15 is still another configuration diagram of the memorial array of the semiconductor memory device using the memory cell of the present invention.

【図16】従来の半導体記憶装置の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor memory device.

【図17】本発明のメモリセルを用いた半導体記憶装置
のメモリアルアレイのさらに別の構成図である。
FIG. 17 is still another configuration diagram of the memorial array of the semiconductor memory device using the memory cell of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板またはウェル(P型不純物領域), 2…ドレイン(濃いN型不純物領域), 3…ソース(濃いN型不純物領域), 4…シリコン酸化膜, 5…SiN膜, 6…シリコン酸化膜, 7…コントロールゲート, 9…積層ゲート加工後に形成した酸化膜, 10…素子分離領域, 11…ゲート絶縁膜, 12…ゲート電極となるポリシリコン層, 13…ゲート電極, 14…シリコン酸化膜, 15…フォトレジスト, 16…N型拡散層, 17…電荷蓄積層となるSiN層, 18…シリコン酸化膜, 19…ゲート側壁, 20…ドレインN型拡散層, 21…ソースN型拡散層, 22…層間絶縁膜し, 23…コンタクトホール, 24…バリア層, 25…Wプラグ, 26…A1電極, 27…シリコン酸化膜, 28…ポリシリコン層, 29…ポリシリコンサイドウォール, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate or well (P-type impurity region), 2 ... Drain (dense N-type impurity region), 3 ... Source (dense N-type impurity region), 4 ... Silicon oxide film, 5 ... SiN film, 6 ... Silicon oxide film , 7 ... Control gate, 9 ... Oxide film formed after laminated gate processing, 10 ... Element isolation region, 11 ... Gate insulating film, 12 ... Polysilicon layer to be a gate electrode, 13 ... Gate electrode, 14 ... Silicon oxide film, Reference numeral 15 ... Photoresist, 16 ... N-type diffusion layer, 17 ... SiN layer serving as charge storage layer, 18 ... Silicon oxide film, 19 ... Gate sidewall, 20 ... Drain N-type diffusion layer, 21 ... Source N-type diffusion layer, 22 ... interlayer insulating film, 23 ... contact hole, 24 ... barrier layer, 25 ... W plug, 26 ... A1 electrode, 27 ... silicon oxide film, 28 ... polysilicon layer, 29 ... Li silicon side wall,

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第一導電型の半導体基板内に形成された第
二導電型の第一、第二の拡散層と、 第一、第二の拡散層間に存在するチャネル領域上の一部
と第一の拡散層上の一部に第一の絶縁膜を介して形成さ
れた第一のゲート電極とから構成され、 前記第1のゲート電極と第二の拡散層の間に存在するチ
ャネル領域上に、少なくとも膜種の異なる2層以上の構
造で膜厚が30nm以下となる第二の絶縁膜を持ち、こ
の第二の絶縁膜の一部が電荷蓄積層となることを特徴と
する半導体装置。
1. A second conductivity type first and second diffusion layers formed in a first conductivity type semiconductor substrate, and a part on a channel region existing between the first and second diffusion layers. A channel region formed between a first gate electrode formed on a part of the first diffusion layer via a first insulating film and existing between the first gate electrode and the second diffusion layer. A semiconductor having a second insulating film having a structure of at least two layers having different film types and having a film thickness of 30 nm or less, and a part of the second insulating film serves as a charge storage layer. apparatus.
【請求項2】請求項1において、前記第二の絶縁膜が前
記第1のゲート電極の側壁となることを特徴とした半導
体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film serves as a sidewall of the first gate electrode.
【請求項3】請求項1において、前記第二の絶縁膜の構
成が、前記半導体基板上より2nm以上10nm以下の
シリコン酸化膜、0.5nm以上7nm以下のシリコン
窒化膜の2層構成となることを特徴とした半導体装置。
3. The second insulating film according to claim 1, wherein the second insulating film has a two-layer structure of a silicon oxide film having a thickness of 2 nm to 10 nm and a silicon nitride film having a thickness of 0.5 nm to 7 nm from the semiconductor substrate. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項4】請求項3において、前記第二の絶縁膜がゲ
ート絶縁膜である前記第一の絶縁膜を兼ねることを特徴
とした半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the second insulating film also serves as the first insulating film which is a gate insulating film.
【請求項5】請求項1において、前記第二の絶縁膜上に
シリコン酸化膜が少なくとも1nm以上存在することを
特徴とした半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a silicon oxide film is present on the second insulating film at least 1 nm or more.
【請求項6】請求項1において、前記第二の絶縁膜の構
造が、前記半導体基板上よりシリコン酸化膜、タンタル
酸化膜の2層構造となることを特徴とした半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the structure of the second insulating film is a two-layer structure of a silicon oxide film and a tantalum oxide film on the semiconductor substrate.
【請求項7】請求項1において、前記第二の絶縁膜の構
造が、前記半導体基板上よりシリコン酸化膜、チタン酸
ストロンチウム、またはバリウムチタン酸ストロンチウ
ムの2層構造となることを特徴とした半導体装置。
7. The semiconductor according to claim 1, wherein the structure of the second insulating film is a two-layer structure of a silicon oxide film, strontium titanate, or barium strontium titanate from above the semiconductor substrate. apparatus.
【請求項8】請求項1において、前記第一の拡散層が不
純物濃度の低い領域を外側に、不純物濃度の高い領域を
内にもつ二重拡散層構造を持つことを特徴とする半導体
装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first diffusion layer has a double diffusion layer structure having a region having a low impurity concentration outside and a region having a high impurity concentration inside.
【請求項9】第一導電型の半導体基板内に形成された第
二導電型の第一、第二の拡散層と、 第一、第二の拡散層間に存在するチャネル領域上の一部
と第一の拡散層上の一部に第一の絶縁膜を介して形成さ
れた第一のゲート電極とから構成され、 前記第一のゲート電極と第二の拡散層の間に存在するチ
ャネル領域上にゲート電極と容量結合したフローティン
グゲートをもち、このフローティングゲートとチャネル
領域との間に少なくとも3層構造であり膜厚が30nm
以下となる第二の絶縁膜をもち、この第二の絶縁膜の一
部が電荷蓄積層となることを特徴とする半導体装置。
9. A second conductivity type first and second diffusion layers formed in a first conductivity type semiconductor substrate, and a part on a channel region existing between the first and second diffusion layers. A channel region that is formed of a first gate electrode formed on a part of the first diffusion layer via a first insulating film, and exists between the first gate electrode and the second diffusion layer. It has a floating gate that is capacitively coupled to the gate electrode, and has at least a three-layer structure between the floating gate and the channel region and has a film thickness of 30 nm.
A semiconductor device having the following second insulating film, wherein a part of this second insulating film serves as a charge storage layer.
【請求項10】請求項9において、ゲート絶縁膜である
第一の絶縁膜が少なくとも3層構造をもち、第二の絶縁
膜を兼ねることを特徴とした半導体装置。
10. A semiconductor device according to claim 9, wherein the first insulating film, which is a gate insulating film, has at least a three-layer structure and also serves as a second insulating film.
【請求項11】請求項9において、前記第二の絶縁膜の
構成が、前記半導体基板上より2nm以上10nm以下
のシリコン酸化膜、0.5nm以上7nm以下のシリコ
ン窒化膜、2nm以上10nm以下のシリコン酸化膜の
3層構造となることを特徴とした半導体装置。
11. The structure of the second insulating film according to claim 9, wherein a silicon oxide film having a thickness of 2 nm or more and 10 nm or less, a silicon nitride film having a thickness of 0.5 nm or more and 7 nm or less from the semiconductor substrate, A semiconductor device having a three-layer structure of a silicon oxide film.
【請求項12】請求項9において、前記第二の絶縁膜
が、前記第一のゲート電極とフローティングゲートとの
間の絶縁膜となることを特徴とした半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 9, wherein the second insulating film serves as an insulating film between the first gate electrode and the floating gate.
【請求項13】請求項9において、前記第二の絶縁膜の
構造が、前記半導体基板上よりシリコン酸化膜、タンタ
ル酸化膜、シリコン酸化膜の3層構造となることを特徴
とした半導体装置。
13. The semiconductor device according to claim 9, wherein the second insulating film has a three-layer structure of a silicon oxide film, a tantalum oxide film, and a silicon oxide film on the semiconductor substrate.
【請求項14】請求項9において、前記第二の絶縁膜の
構造が、前記半導体基板上よりシリコン酸化膜、チタン
酸ストロンチウムまたはバリウムチタン酸ストロンチウ
ム、シリコン酸化膜の3層構造となることを特徴とした
半導体装置。
14. The structure according to claim 9, wherein the second insulating film has a three-layer structure of a silicon oxide film, strontium titanate or barium strontium titanate, and a silicon oxide film on the semiconductor substrate. Semiconductor device.
【請求項15】請求項1または9において、前記第一の
拡散層を開放状態とし前記第二の拡散層に電位を与えア
バランシェホットキャリアを発生させ、前記第一のゲー
ト電極にかける電位により第二の絶縁膜の電荷蓄積層に
選択的に電子または正孔を注入することを特徴とする半
導体装置。
15. The first diffusion layer according to claim 1, wherein the first diffusion layer is in an open state, a potential is applied to the second diffusion layer to generate avalanche hot carriers, and a first potential is applied to the first gate electrode. A semiconductor device, wherein electrons or holes are selectively injected into the charge storage layer of the second insulating film.
【請求項16】請求項1または9において、前記第二の
拡散層に電位を与え前記第二の拡散層端部の空乏層領域
内でホットキャリアを発生させ、前記ゲート電極にかけ
る電位により第二の絶縁膜の電荷蓄積層に選択的に電子
または正孔を注入することを特徴とする半導体装置。
16. The method according to claim 1 or 9, wherein a potential is applied to the second diffusion layer to generate hot carriers in a depletion layer region at an end of the second diffusion layer, and the potential is applied to the gate electrode. A semiconductor device, wherein electrons or holes are selectively injected into the charge storage layer of the second insulating film.
【請求項17】請求項1または9において、前記第二の
拡散層に電位を与え前記第二の拡散層端部の空乏層領域
内でホットキャリアを発生させる時に、前記第二の拡散
層に与える電位を共有する非選択セルのゲート電極に与
える電位を、前記第二の拡散層端において電子ならびに
正孔が注入されない条件としたことを特徴とする半導体
装置。
17. The second diffusion layer according to claim 1 or 9, when a potential is applied to the second diffusion layer to generate hot carriers in a depletion layer region at an end of the second diffusion layer. A semiconductor device, wherein a potential applied to a gate electrode of a non-selected cell sharing the applied potential is set to a condition that electrons and holes are not injected at the end of the second diffusion layer.
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