JPH11297861A - Transistor, transistor array, and semiconductor memory - Google Patents

Transistor, transistor array, and semiconductor memory

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JPH11297861A
JPH11297861A JP10096135A JP9613598A JPH11297861A JP H11297861 A JPH11297861 A JP H11297861A JP 10096135 A JP10096135 A JP 10096135A JP 9613598 A JP9613598 A JP 9613598A JP H11297861 A JPH11297861 A JP H11297861A
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JP
Japan
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gate electrode
floating gate
memory cell
insulating film
source
Prior art date
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Application number
JP10096135A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yamada
光一 山田
Toshiharu Otani
敏晴 大谷
Kazunobu Mameno
和延 豆野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a memory cell which is excellent in writing characteristics and capable of minutely produced. SOLUTION: A memory cell 1 comprises source.drain regions 3, a channel region 4, floating gate electrodes 5 and 6, and a control gate electrode 7. The floating gate electrodes 5 and 6 are disposed on the channel region 4 through a gate insulating film 8. A control gate electrode 7 is formed on the floating gate electrodes 5 and 6 through an insulating film 9 and a tunnel insulating film 10 which are formed by a LOCOS (local oxidation of silicon) method. Projections 5a and 6a are formed of an insulating film 9 respectively at the upper centers of the floating gate electrodes 5 and 6. The center of the control gate electrode 7 is arranged on the channel region 4 through the insulating films 8 and 10 to form a selection gate 11. A selection transistor 12 is composed of each source.drain region 3 which sandwich the selection gate 11 between them and the selection gate 11.

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、トランジスタ、ト
ランジスタアレイ、半導体メモリに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transistor, a transistor array, and a semiconductor memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話や携帯情報端末などにお
けるプログラムやデータの格納用メモリとして、フラッ
シュEEPROM(Electrically Erasable and Progra
mmableRead Only Memory )の利用範囲がますます拡大
している。
2. Description of the Related Art In recent years, a flash EEPROM (Electrically Erasable and Programmable) has been used as a memory for storing programs and data in portable telephones and portable information terminals.
The range of use of mmableRead Only Memory) is expanding.

【0003】フラッシュEEPROMを構成するメモリ
セルには、スプリットゲート型やスタックトゲート型な
どがある。図23に、従来のスプリットゲート型メモリ
セル201の断面図を示す。スプリットゲート型メモリ
セル(スプリットゲート型トランジスタ)201は、ソ
ース領域203、ドレイン領域204、チャネル領域2
05、浮遊ゲート電極206、制御ゲート電極207か
ら構成されている。
[0003] There are a split gate type, a stacked gate type and the like as memory cells constituting a flash EEPROM. FIG. 23 shows a cross-sectional view of a conventional split gate memory cell 201. As shown in FIG. The split gate memory cell (split gate transistor) 201 includes a source region 203, a drain region 204, and a channel region 2
05, a floating gate electrode 206, and a control gate electrode 207.

【0004】P型単結晶シリコン基板202上にN型の
ソース領域203およびドレイン領域204が形成され
ている。ソース領域203とドレイン領域204に挟ま
れたチャネル領域205上に、ゲート絶縁膜208を介
して浮遊ゲート電極206が形成されている。浮遊ゲー
ト電極206上にLOCOS(Local Oxidation of Sil
icon)法によって形成された絶縁膜209およびトンネ
ル絶縁膜210を介して制御ゲート電極207が形成さ
れている。絶縁膜209により、浮遊ゲート電極206
の左右上縁部には突起部206aが形成されている。
An N-type source region 203 and a drain region 204 are formed on a P-type single crystal silicon substrate 202. On the channel region 205 sandwiched between the source region 203 and the drain region 204, a floating gate electrode 206 is formed with a gate insulating film 208 interposed. LOCOS (Local Oxidation of Sil
The control gate electrode 207 is formed via an insulating film 209 and a tunnel insulating film 210 formed by the (icon) method. With the insulating film 209, the floating gate electrode 206
A protrusion 206a is formed on the left and right upper edges of the.

【0005】ここで、制御ゲート電極207の一部は、
各絶縁膜208,210を介してチャネル領域205上
に配置され、選択ゲート211を構成している。その選
択ゲート211とソース領域203およびドレイン領域
204とにより、選択トランジスタ212が構成され
る。すなわち、スプリットゲート型メモリセル201
は、各ゲート電極206,207と各領域203,20
4から構成されるトランジスタと、選択トランジスタ2
12とが直列に接続された構成をとる。
Here, part of the control gate electrode 207 is
It is arranged on the channel region 205 via each of the insulating films 208 and 210, and forms a selection gate 211. The select gate 211 and the source region 203 and the drain region 204 form a select transistor 212. That is, the split gate memory cell 201
Are the gate electrodes 206 and 207 and the regions 203 and 20
4 and a select transistor 2
12 are connected in series.

【0006】次に、スプリットゲート型メモリセル20
1に対して、データを書き込む書き込み動作、書き込ま
れたデータを読み出す読み出し動作、書き込まれたデー
タを消去する消去動作について説明する。 (a)書き込み動作(図23(a)参照) 選択されたメモリセル201のドレイン領域204は、
センスアンプ310内に設けられた定電流源310aを
介して接地され、その電位は約1.2Vにされる。ま
た、選択されたメモリセル201以外の各メモリセル2
01のドレイン領域204の電位は3Vにされる。
Next, the split gate type memory cell 20
The write operation of writing data, the read operation of reading written data, and the erasing operation of erasing written data will now be described. (A) Write operation (see FIG. 23A) The drain region 204 of the selected memory cell 201
Grounded via a constant current source 310a provided in the sense amplifier 310, and its potential is set to about 1.2V. In addition, each memory cell 2 other than the selected memory cell 201
The potential of the drain region 204 of 01 is set to 3V.

【0007】選択されたメモリセル201の制御ゲート
電極207の電位は2Vにされる。また、選択されたメ
モリセル201以外の各メモリセル201の制御ゲート
電極207の電位は0Vにされる。全てのメモリセル2
01のソース領域203の電位は12Vにされる。
The potential of the control gate electrode 207 of the selected memory cell 201 is set to 2V. The potential of the control gate electrode 207 of each memory cell 201 other than the selected memory cell 201 is set to 0V. All memory cells 2
The potential of the source region 203 of 01 is set to 12V.

【0008】メモリセル201において、選択トランジ
スタ212の閾値電圧Vthは約0.5Vである。従っ
て、選択されたメモリセル201では、ドレイン領域2
04中の電子が反転状態のチャネル領域205中へ移動
する。そのため、ソース領域203からドレイン領域2
04に向かってセル電流が流れる。一方、ソース領域2
03の電位は12Vであるため、ソース領域203と浮
遊ゲート電極206との間の静電容量を介したカップリ
ングにより、浮遊ゲート電極206の電位が持ち上げら
れて12Vに近くなる。そのため、チャネル領域205
と浮遊ゲート電極206の間には高電界が生じる。従っ
て、チャネル領域205中の電子は加速されてホットエ
レクトロンとなり、図23(a)の矢印Aに示すよう
に、浮遊ゲート電極206へ注入される。その結果、選
択されたメモリセル201の浮遊ゲート電極206に電
荷が蓄積され、1ビットのデータが書き込まれて記憶さ
れる。
[0008] In the memory cell 201, the threshold voltage Vth of the selection transistor 212 is about 0.5V. Therefore, in the selected memory cell 201, the drain region 2
The electrons in 04 move into the channel region 205 in the inverted state. Therefore, the source region 203 moves to the drain region 2
A cell current flows toward 04. On the other hand, source region 2
Since the potential of 03 is 12 V, the potential of the floating gate electrode 206 is raised to near 12 V by the coupling between the source region 203 and the floating gate electrode 206 via the capacitance. Therefore, the channel region 205
A high electric field is generated between the gate electrode 206 and the floating gate electrode 206. Accordingly, the electrons in the channel region 205 are accelerated to become hot electrons, and are injected into the floating gate electrode 206 as shown by an arrow A in FIG. As a result, charges are accumulated in the floating gate electrode 206 of the selected memory cell 201, and 1-bit data is written and stored.

【0009】この書き込み動作は、選択されたメモリセ
ル201毎に行うことができる。 (b)読み出し動作(図23(b)参照) 選択されたメモリセル201のドレイン領域204の電
位は2Vにされる。また、選択されたメモリセル201
以外の各メモリセル201のドレイン領域204の電位
は0Vにされる。
This write operation can be performed for each selected memory cell 201. (B) Read operation (see FIG. 23B) The potential of the drain region 204 of the selected memory cell 201 is set to 2V. In addition, the selected memory cell 201
The potential of the drain region 204 of each of the other memory cells 201 is set to 0V.

【0010】選択されたメモリセル201の制御ゲート
電極207の電位は4Vにされる。また、選択されたメ
モリセル201以外の各メモリセル201の制御ゲート
電極207の電位は0Vにされる。全てのメモリセル2
01のソース領域203の電位は0Vにされる。
The potential of the control gate electrode 207 of the selected memory cell 201 is set to 4V. The potential of the control gate electrode 207 of each memory cell 201 other than the selected memory cell 201 is set to 0V. All memory cells 2
The potential of the source region 203 of 01 is set to 0V.

【0011】後記するように、消去状態にあるメモリセ
ル201の浮遊ゲート電極206には電荷が蓄積されて
いない。それに対して、前記したように、書き込み状態
にあるメモリセル201の浮遊ゲート電極206には電
荷が蓄積されている。従って、消去状態にあるメモリセ
ル201の浮遊ゲート電極206直下のチャネル領域2
05はオン状態になっており、書き込み状態にあるメモ
リセル201の浮遊ゲート電極206直下のチャネル領
域205はオフ状態になっている。そのため、制御ゲー
ト電極207に4Vが印加されたとき、ドレイン領域2
04からソース領域203に向かって流れるセル電流
は、消去状態のメモリセル201の方が書き込み状態の
メモリセル201よりも大きくなる。
As will be described later, no charge is stored in the floating gate electrode 206 of the memory cell 201 in the erased state. On the other hand, as described above, charges are accumulated in the floating gate electrode 206 of the memory cell 201 in the written state. Therefore, the channel region 2 immediately below the floating gate electrode 206 of the memory cell 201 in the erased state
05 is on, and the channel region 205 immediately below the floating gate electrode 206 of the memory cell 201 in the written state is off. Therefore, when 4 V is applied to the control gate electrode 207, the drain region 2
The cell current flowing from 04 to the source region 203 is larger in the erased memory cell 201 than in the written memory cell 201.

【0012】この各メモリセル201間のセル電流の大
小をセンスアンプ310で判別することにより、メモリ
セル201に記憶されたデータの値を読み出すことがで
きる。例えば、消去状態のメモリセル201のデータの
値を「1」、書き込み状態のメモリセル201のデータ
の値を「0」として読み出しを行う。つまり、各メモリ
セル201に、消去状態のデータ値「1」と、書き込み
状態のデータ値「0」の2値を記憶させ、そのデータ値
を読み出すことができる。
The value of the data stored in the memory cell 201 can be read by determining the magnitude of the cell current between the memory cells 201 by the sense amplifier 310. For example, reading is performed with the data value of the memory cell 201 in the erased state set to “1” and the data value of the memory cell 201 in the written state set to “0”. In other words, in each memory cell 201, two values of the data value "1" in the erased state and the data value "0" in the written state can be stored, and the data values can be read.

【0013】(c)消去動作(図23(c)参照) 全てのメモリセル201のドレイン領域204の電位は
0Vにされる。選択されたメモリセル201の制御ゲー
ト電極207の電位は15Vにされる。また、選択され
たメモリセル201以外の各メモリセル201の制御ゲ
ート電極207の電位は0Vにされる。
(C) Erasing Operation (See FIG. 23 (c)) The potentials of the drain regions 204 of all the memory cells 201 are set to 0V. The potential of the control gate electrode 207 of the selected memory cell 201 is set to 15V. The potential of the control gate electrode 207 of each memory cell 201 other than the selected memory cell 201 is set to 0V.

【0014】全てのメモリセル201のソース領域20
3の電位は0Vにされる。ソース領域203および基板
202と浮遊ゲート電極206との間の静電容量と、制
御ゲート電極207と浮遊ゲート電極206の間の静電
容量とを比べると、前者の方が圧倒的に大きい。つま
り、浮遊ゲート電極206は、ソース領域203および
基板202と強くカップリングしている。そのため、制
御ゲート電極207が15V、ドレイン領域204が0
Vになっても、浮遊ゲート電極206の電位は0Vから
あまり変化せず、制御ゲート電極207と浮遊ゲート電
極206の電位差が大きくなって各電極207,206
間に高電界が生じる。
Source regions 20 of all memory cells 201
The potential of No. 3 is set to 0V. When the capacitance between the source region 203 and the substrate 202 and the floating gate electrode 206 is compared with the capacitance between the control gate electrode 207 and the floating gate electrode 206, the former is overwhelmingly larger. That is, the floating gate electrode 206 is strongly coupled to the source region 203 and the substrate 202. Therefore, the control gate electrode 207 has a voltage of 15 V and the drain region 204 has a voltage of 0 V.
Even when the potential becomes V, the potential of the floating gate electrode 206 does not change much from 0 V, and the potential difference between the control gate electrode 207 and the floating gate electrode 206 increases, so that each of the electrodes 207, 206
A high electric field is generated therebetween.

【0015】その結果、ファウラー−ノルドハイム・ト
ンネル電流(Fowler-Nordheim Tunnel Current、以下、
FNトンネル電流という)が流れ、図23(c)の矢印
Bに示すように、浮遊ゲート電極206中の電子が制御
ゲート電極207側へ引き抜かれて、メモリセル201
に記憶されたデータの消去が行われる。
As a result, Fowler-Nordheim Tunnel Current (hereinafter, referred to as Fowler-Nordheim Tunnel Current)
FN tunnel current flows, and electrons in the floating gate electrode 206 are drawn out to the control gate electrode 207 side as shown by an arrow B in FIG.
Is erased.

【0016】このとき、浮遊ゲート電極206の左右上
縁部には突起部206aが形成されているため、浮遊ゲ
ート電極206中の電子は突起部206aから飛び出し
て制御ゲート電極207側へ移動する。従って、電子の
移動が容易になり、浮遊ゲート電極206中の電子を効
率的に引き抜くことができる。
At this time, since the projections 206a are formed at the upper left and right edges of the floating gate electrode 206, electrons in the floating gate electrode 206 jump out of the projections 206a and move to the control gate electrode 207 side. Therefore, the movement of the electrons is facilitated, and the electrons in the floating gate electrode 206 can be efficiently extracted.

【0017】ここで、行方向に配列された各メモリセル
201の制御ゲート電極207により、共通のワード線
が形成されている。そのため、消去動作は、選択された
ワード線に接続されている全てのメモリセル201に対
して行われる。
Here, a common word line is formed by the control gate electrodes 207 of the memory cells 201 arranged in the row direction. Therefore, the erase operation is performed on all the memory cells 201 connected to the selected word line.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】スプリットゲート型メ
モリセル201においては、浮遊ゲート電極206の側
壁と制御ゲート電極207とがトンネル絶縁膜210を
介して対向しており、その対向した部分(図23(a)
に示す部分α)に静電容量が形成される。この各ゲート
電極206,207間の静電容量を介したカップリング
は、書き込み動作においてソース領域203と浮遊ゲー
ト電極206との間の静電容量を介したカップリングに
より浮遊ゲート電極206の電位が持ち上げられるのを
阻止するように作用する。従って、良好な書き込み特性
を得るには各ゲート電極206,207間の静電容量を
低減する必要があり、そのためには浮遊ゲート電極20
6の側壁の面積を小さくしなければならない。しかし、
消去動作において浮遊ゲート電極206中の電子を効率
的に引き抜くために、浮遊ゲート電極206の左右上縁
部には突起部206aが形成されているため、浮遊ゲー
ト電極206の側壁の面積を縮小するには限界がある。
このように、スプリットゲート型メモリセル201には
書き込み特性を向上させるのが難しいという問題があ
る。
In the split gate type memory cell 201, the side wall of the floating gate electrode 206 and the control gate electrode 207 face each other with the tunnel insulating film 210 interposed therebetween. (A)
The capacitance is formed in the portion α) shown in FIG. The coupling between the respective gate electrodes 206 and 207 via the capacitance is caused by the coupling via the capacitance between the source region 203 and the floating gate electrode 206 in the writing operation, whereby the potential of the floating gate electrode 206 is reduced. Acts to prevent lifting. Therefore, it is necessary to reduce the capacitance between each of the gate electrodes 206 and 207 in order to obtain good writing characteristics.
6, the area of the side wall must be reduced. But,
In order to efficiently extract electrons in the floating gate electrode 206 during the erasing operation, a protrusion 206a is formed at the upper left and right edges of the floating gate electrode 206, so that the area of the side wall of the floating gate electrode 206 is reduced. Has limitations.
As described above, the split gate memory cell 201 has a problem that it is difficult to improve the write characteristics.

【0019】また、フラッシュEEPROMのチップ面
積を縮小するには、フラッシュEEPROMを構成する
個々のスプリットゲート型メモリセルを微細化する必要
がある。しかし、スプリットゲート型メモリセル201
において、浮遊ゲート電極206に突起部206aを形
成するにあたっては、浮遊ゲート電極206上にLOC
OS法を用いて絶縁膜209を形成する際に、絶縁膜2
09の端部に形成されるバーズビークを利用している。
そのため、スプリットゲート型メモリセル201を微細
化するには絶縁膜209の幅を狭くする必要があるが、
一般的なLOCOS法を用いて幅の狭い絶縁膜209を
形成するのは困難である。このように、スプリットゲー
ト型メモリセル201には微細化が難しいという問題が
ある。
Further, in order to reduce the chip area of the flash EEPROM, it is necessary to miniaturize each split gate type memory cell constituting the flash EEPROM. However, the split gate memory cell 201
In forming the protrusion 206 a on the floating gate electrode 206, the LOC is formed on the floating gate electrode 206.
When the insulating film 209 is formed by using the OS method, the insulating film 2
A bird's beak formed at the end of the step 09 is used.
Therefore, in order to miniaturize the split gate memory cell 201, it is necessary to narrow the width of the insulating film 209.
It is difficult to form a narrow insulating film 209 using a general LOCOS method. As described above, the split gate memory cell 201 has a problem that miniaturization is difficult.

【0020】本発明は、トランジスタ、トランジスタア
レイ、半導体メモリの製造方法に関し、上記問題点を解
決することをその目的とする。
The present invention relates to a method for manufacturing a transistor, a transistor array, and a semiconductor memory, and an object thereof is to solve the above problems.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、半導体基板上に、一方向端部の断面積よりも大きな
断面積の部分を有する浮遊ゲート電極と、その浮遊ゲー
ト電極上に絶縁膜を介して形成された制御ゲート電極と
を備え、前記浮遊ゲート電極と半導体基板との間の静電
容量が、前記浮遊ゲート電極と制御ゲート電極との間の
静電容量よりも大きく設定されたことをその要旨とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a floating gate electrode having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area at one end on a semiconductor substrate; A control gate electrode formed through an insulating film, wherein a capacitance between the floating gate electrode and the semiconductor substrate is set to be larger than a capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode. The gist is that it was done.

【0022】請求項2に記載の発明は、1つの制御ゲー
ト電極を共有し、半導体基板に形成された2つのソース
・ドレイン領域間のチャネル領域上に併置された第1お
よび第2の浮遊ゲート電極を備え、前記第1又は第2の
浮遊ゲート電極と半導体基板との間の静電容量が、前記
第1又は第2の浮遊ゲート電極と制御ゲート電極との間
の静電容量よりも大きく設定され、前記第1および第2
の浮遊ゲート電極は一方向端部の断面積よりも大きな断
面積の部分を有することをその要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, the first and second floating gates share one control gate electrode and are juxtaposed on a channel region between two source / drain regions formed in a semiconductor substrate. An electrode, wherein a capacitance between the first or second floating gate electrode and the semiconductor substrate is larger than a capacitance between the first or second floating gate electrode and the control gate electrode. Set, the first and second
The gist of the present invention is that the floating gate electrode has a portion having a larger cross-sectional area than a cross-sectional area at one end in one direction.

【0023】請求項3に記載の発明は、半導体基板に形
成された第1および第2のソース・ドレイン領域と、前
記第1および第2のソース・ドレイン領域の間に挟まれ
たチャネル領域と、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜
を介して併置された第1および第2の浮遊ゲート電極
と、前記第1および第2の浮遊ゲート電極の上に絶縁膜
を介して形成され、第1および第2の浮遊ゲート電極に
よって共有された制御ゲート電極とを備え、前記第1の
浮遊ゲート電極は第1のソース・ドレイン領域の近傍に
配置され、前記第2の浮遊ゲート電極は第2のソース・
ドレイン領域の近傍に配置され、前記第1又は第2の浮
遊ゲート電極と半導体基板との間の静電容量が、前記第
1又は第2の浮遊ゲート電極と制御ゲート電極との間の
静電容量よりも大きく設定され、前記第1および第2の
浮遊ゲート電極は一方向端部の断面積よりも大きな断面
積の部分を有することをその要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: first and second source / drain regions formed in a semiconductor substrate; and a channel region sandwiched between the first and second source / drain regions. First and second floating gate electrodes juxtaposed on the channel region with a gate insulating film interposed therebetween; and first and second floating gate electrodes formed on the first and second floating gate electrodes with an insulating film interposed therebetween. A control gate electrode shared by a second floating gate electrode, wherein the first floating gate electrode is disposed near a first source / drain region, and wherein the second floating gate electrode is connected to a second source / drain region.・
The capacitance between the first or second floating gate electrode and the semiconductor substrate is arranged in the vicinity of the drain region, and the capacitance between the first or second floating gate electrode and the control gate electrode is The gist of the invention is that the first and second floating gate electrodes are set to have a larger cross-sectional area than a cross-sectional area at one end in one direction.

【0024】請求項4に記載の発明は、浮遊ゲート電極
の周縁部を除く上部に突起部が形成され、その突起部上
に絶縁膜を介して制御ゲート電極が形成されたことをそ
の要旨とする。請求項5に記載の発明は、請求項1〜3
のいずれか1項に記載のトランジスタにおいて、浮遊ゲ
ート電極の周縁部を除く上部に突起部が形成され、その
突起部上に絶縁膜を介して制御ゲート電極が形成された
ことをその要旨とする。
The gist of the present invention is that a projection is formed on an upper portion of the floating gate electrode except for a peripheral portion, and a control gate electrode is formed on the projection via an insulating film. I do. The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 3.
The gist is that in the transistor according to any one of the above, a protrusion is formed on an upper portion except a peripheral portion of the floating gate electrode, and a control gate electrode is formed on the protrusion via an insulating film. .

【0025】請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の
いずれか1項に記載のトランジスタと、前記トランジス
タをマトリックス状に配置し、該マトリックス内で行方
向に配列された複数のトランジスタの各制御ゲート電極
を共通接続するワード線と、前記マトリックス内で列方
向に配列された複数のトランジスタの各ソース・ドレイ
ン領域をそれぞれ共通接続するビット線とを含むことを
その要旨とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a transistor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the plurality of transistors are arranged in a matrix and the transistors are arranged in a row direction in the matrix. And a bit line commonly connecting each source / drain region of a plurality of transistors arranged in the matrix in the column direction.

【0026】請求項7に記載の発明は、浮遊ゲート電極
に電荷を注入することによりデータを書き込む半導体メ
モリであって、請求項1〜5のいずれか1項に記載のト
ランジスタをメモリセルとして使用し、前記浮遊ゲート
電極に注入された電荷を前記制御ゲート電極に引き抜く
ことによりデータの消去動作を行う際に、前記浮遊ゲー
ト電極の突起部から電子が飛び出して制御ゲート電極側
へ移動することをその要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory for writing data by injecting electric charge into a floating gate electrode, wherein the transistor according to any one of the first to fifth aspects is used as a memory cell. Then, when performing the data erasing operation by extracting the charge injected into the floating gate electrode to the control gate electrode, it is possible to prevent electrons from jumping out from the protrusion of the floating gate electrode and moving to the control gate electrode side. This is the gist.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。図1
(a)は、第1実施形態のメモリセル1を用いたフラッ
シュEEPROM101におけるメモリセルアレイ10
2の一部断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
2A shows a memory cell array 10 in a flash EEPROM 101 using the memory cell 1 of the first embodiment.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of FIG.

【0028】メモリセル(トランジスタ)1は、2つの
ソース・ドレイン領域3、チャネル領域4、2つの浮遊
ゲート電極5,6、制御ゲート電極7から構成されてい
る。P型単結晶シリコン基板2上にN型のソース・ドレ
イン領域3が形成されている。対称構造の2つのソース
・ドレイン領域3に挟まれたチャネル領域4上に、ゲー
ト絶縁膜8を介して、同一寸法形状の2つの浮遊ゲート
電極5,6が並べられて形成されている。各浮遊ゲート
電極5,6上にLOCOS法によって形成された絶縁膜
9およびトンネル絶縁膜10を介して制御ゲート電極7
が形成されている。絶縁膜9により、各浮遊ゲート電極
5,6の上部中央にはそれぞれ各突起部5a,6aが形
成されている。
The memory cell (transistor) 1 includes two source / drain regions 3, a channel region 4, two floating gate electrodes 5, 6, and a control gate electrode 7. An N-type source / drain region 3 is formed on a P-type single crystal silicon substrate 2. On a channel region 4 sandwiched between two symmetrical source / drain regions 3, two floating gate electrodes 5, 6 of the same size and shape are arranged side by side via a gate insulating film 8. The control gate electrode 7 is formed on the floating gate electrodes 5 and 6 via an insulating film 9 and a tunnel insulating film 10 formed by the LOCOS method.
Are formed. The projections 5a and 6a are formed in the upper center of the floating gate electrodes 5 and 6 by the insulating film 9, respectively.

【0029】ここで、制御ゲート電極7の一部は、各絶
縁膜8,10を介してチャネル領域4上に配置され、選
択ゲート11を構成している。その選択ゲート11を挟
む各ソース・ドレイン領域3と選択ゲート11とによ
り、選択トランジスタ12が構成される。すなわち、メ
モリセル1は、浮遊ゲート電極5,6および制御ゲート
電極7と各ソース・ドレイン領域3とから構成される2
つのトランジスタと、当該各トランジスタ間に形成され
た選択トランジスタ12とが直列に接続された構成をと
る。
Here, a part of the control gate electrode 7 is disposed on the channel region 4 via the respective insulating films 8 and 10 to form the select gate 11. Each of the source / drain regions 3 sandwiching the selection gate 11 and the selection gate 11 form a selection transistor 12. That is, the memory cell 1 includes floating gate electrodes 5 and 6, a control gate electrode 7, and each source / drain region 3.
One transistor and a selection transistor 12 formed between the transistors are connected in series.

【0030】メモリセルアレイ(トランジスタアレイ)
102は、基板2上に形成された複数のメモリセル1に
よって構成されている。基板2上の占有面積を小さく抑
えることを目的に、隣合う各メモリセル1は、ソース・
ドレイン領域3を共通にして配置されている。
Memory cell array (transistor array)
Reference numeral 102 denotes a plurality of memory cells 1 formed on the substrate 2. For the purpose of keeping the occupied area on the substrate 2 small, each adjacent memory cell 1
The drain regions 3 are arranged in common.

【0031】図1(b)は、第1実施形態のメモリセル
アレイ102の一部平面図である。尚、図1(a)は、
図1(b)におけるY−Y線断面図である。基板2上に
はフィールド絶縁膜13が形成され、そのフィールド絶
縁膜13によって各メモリセル1間の素子分離が行われ
ている。
FIG. 1B is a partial plan view of the memory cell array 102 of the first embodiment. In addition, FIG.
FIG. 2 is a sectional view taken along line YY in FIG. A field insulating film 13 is formed on the substrate 2, and the field insulating film 13 performs element isolation between the memory cells 1.

【0032】図1(b)の縦方向に配置された各メモリ
セル1のソース・ドレイン領域3は共通になっており、
そのソース・ドレイン領域3によってビット線が形成さ
れている。また、図1(b)の横方向に配置された各メ
モリセル1の制御ゲート電極7は共通になっており、そ
の制御ゲート電極7によってワード線が形成されてい
る。
The source / drain regions 3 of the respective memory cells 1 arranged in the vertical direction in FIG.
The source / drain region 3 forms a bit line. The control gate electrode 7 of each memory cell 1 arranged in the horizontal direction in FIG. 1B is common, and the control gate electrode 7 forms a word line.

【0033】図2に、メモリセル1を用いたフラッシュ
EEPROM101の全体構成を示す。メモリセルアレ
イ102は、複数のメモリセル1がマトリックス状に配
置されて構成されている。行方向に配列された各メモリ
セル1の制御ゲート電極7により、共通のワード線WL
1〜WLnが形成されている。列方向に配列された各メモ
リセル1のソース・ドレイン領域3により、共通のビッ
ト線BL1〜BLnが形成されている。
FIG. 2 shows the overall configuration of a flash EEPROM 101 using the memory cells 1. The memory cell array 102 includes a plurality of memory cells 1 arranged in a matrix. The common word line WL is controlled by the control gate electrodes 7 of the memory cells 1 arranged in the row direction.
1 to WLn are formed. Common bit lines BL1 to BLn are formed by the source / drain regions 3 of each memory cell 1 arranged in the column direction.

【0034】つまり、メモリセルアレイ102は、共通
のワード線WL1〜WLnに接続された各メモリセル1の
浮遊ゲート電極5,6が直列に配置され、その回路が共
通のビット線BL1〜BLnに並列に接続されて成るAN
D−NOR型構成をとる。各ワード線WL1〜WLnはロ
ウデコーダ103に接続され、各ビット線BL1〜BLn
はカラムデコーダ104に接続されている。
That is, in the memory cell array 102, the floating gate electrodes 5 and 6 of the respective memory cells 1 connected to the common word lines WL1 to WLn are arranged in series, and the circuit is arranged in parallel with the common bit lines BL1 to BLn. Connected to the AN
It has a D-NOR type configuration. Each word line WL1 to WLn is connected to a row decoder 103, and each bit line BL1 to BLn
Are connected to the column decoder 104.

【0035】外部から指定されたロウアドレスおよびカ
ラムアドレスは、アドレスピン105に入力される。そ
のロウアドレスおよびカラムアドレスは、アドレスピン
105からアドレスラッチ107へ転送される。アドレ
スラッチ107でラッチされた各アドレスのうち、ロウ
アドレスはアドレスバッファ106を介してロウデコー
ダ103へ転送され、カラムアドレスはアドレスバッフ
ァ106を介してカラムデコーダ104へ転送される。
A row address and a column address specified from the outside are input to an address pin 105. The row address and the column address are transferred from the address pins 105 to the address latch 107. Of the addresses latched by the address latch 107, the row address is transferred to the row decoder 103 via the address buffer 106, and the column address is transferred to the column decoder 104 via the address buffer 106.

【0036】尚、アドレスラッチ107は、適宜省略し
てもよい。ロウデコーダ103は、アドレスラッチ10
7でラッチされたロウアドレスに対応した1本のワード
線WL1〜WLn(例えば、WLm)を選択し、各ワード
線WL1〜WLnの電位を後記する各動作モードに対応し
て制御する。つまり、各ワード線WL1〜WLnの電位を
制御することにより、各メモリセル1の制御ゲート電極
7の電位が制御される。
The address latch 107 may be omitted as appropriate. The row decoder 103 includes the address latch 10
7, one word line WL1 to WLn (for example, WLm) corresponding to the row address latched is selected, and the potential of each word line WL1 to WLn is controlled in accordance with each operation mode described later. That is, by controlling the potentials of the word lines WL1 to WLn, the potential of the control gate electrode 7 of each memory cell 1 is controlled.

【0037】カラムデコーダ104は、アドレスラッチ
107でラッチされたカラムアドレスに対応した1本の
ビット線BL1〜BLn(例えば、BLm(図示略))を
選択するために、各ビット線BL1〜BLnの電位または
オープン状態を、後記する各動作モードに対応して制御
する。つまり、各ビット線BL1〜BLnの電位またはオ
ープン状態を制御することにより、各メモリセル1のソ
ース・ドレイン領域3の電位またはオープン状態が制御
される。
The column decoder 104 selects one of the bit lines BL1 to BLn (for example, BLm (not shown)) corresponding to the column address latched by the address latch 107, and selects one of the bit lines BL1 to BLn. The potential or the open state is controlled in accordance with each operation mode described later. That is, by controlling the potential or the open state of each of the bit lines BL1 to BLn, the potential or the open state of the source / drain region 3 of each memory cell 1 is controlled.

【0038】外部から指定されたデータは、データピン
108に入力される。そのデータは、データピン108
から入力バッファ109を介してカラムデコーダ104
へ転送される。カラムデコーダ104は、各ビット線B
L1〜BLnの電位またはオープン状態を、そのデータに
対応して後記するように制御する。
Data specified externally is input to the data pin 108. The data is transferred to data pin 108
From the column decoder 104 via the input buffer 109
Transferred to The column decoder 104 is connected to each bit line B
The potential or the open state of L1 to BLn is controlled in accordance with the data as described later.

【0039】任意のメモリセル1から読み出されたデー
タは、ビット線BL1〜BLnからカラムデコーダ104
を介してセンスアンプ110へ転送される。センスアン
プ110は電流センスアンプである。カラムデコーダ1
04は、選択したビット線BL1〜BLnとセンスアンプ
110とを接続する。センスアンプ110で判別された
データは、出力バッファ111からデータピン108を
介して外部へ出力される。
Data read from an arbitrary memory cell 1 is supplied to the column decoder 104 from the bit lines BL1 to BLn.
Is transferred to the sense amplifier 110 via The sense amplifier 110 is a current sense amplifier. Column decoder 1
Reference numeral 04 connects the selected bit lines BL1 to BLn to the sense amplifier 110. The data determined by the sense amplifier 110 is output from the output buffer 111 to the outside via the data pin 108.

【0040】尚、上記した各回路(103〜111)の
動作は制御コア回路112によって制御される。次に、
フラッシュEEPROM101の各動作モード(書き込
み動作、読み出し動作、消去動作)について、図1
(a)の要部だけを図示した図3〜図5を参照して説明
する。
The operation of each of the circuits (103 to 111) is controlled by the control core circuit 112. next,
FIG. 1 shows the operation modes (write operation, read operation, and erase operation) of the flash EEPROM 101.
A description will be given with reference to FIGS. 3 to 5 showing only the main part of FIG.

【0041】(a)書き込み動作(図3参照) ワード線WLmと各ビット線BLm,BLm+1との交点に
接続されたメモリセル1(以下、「1m(m)」と表記す
る)が選択され、そのメモリセル1m(m)の各浮遊ゲート
電極5,6のうち、浮遊ゲート電極6にデータを書き込
む場合について説明する。
(A) Write operation (see FIG. 3) The memory cell 1 (hereinafter referred to as "1m (m)") connected to the intersection of the word line WLm and each bit line BLm, BLm + 1 is selected. A case where data is written to the floating gate electrode 6 among the floating gate electrodes 5 and 6 of the memory cell 1m (m) will be described.

【0042】メモリセル1m(m)の各ソース・ドレイン領
域3のうち、浮遊ゲート電極5に近い側のソース・ドレ
イン領域3(以下、「3a」と表記する)に対応するビ
ット線BLmは、センスアンプ110内に設けられた定
電流源110aを介して接地され、その電位は約1.2
Vにされる。
The bit line BLm corresponding to the source / drain region 3 (hereinafter referred to as “3a”) on the side closer to the floating gate electrode 5 among the source / drain regions 3 of the memory cell 1m (m) is Grounded via a constant current source 110a provided in the sense amplifier 110, the potential of which is about 1.2
V.

【0043】メモリセル1m(m)の各ソース・ドレイン領
域3のうち、浮遊ゲート電極6に近い側のソース・ドレ
イン領域3(以下、「3b」と表記する)に対応するビ
ット線BLm+1の電位は10Vにされる。また、選択さ
れたメモリセル1m(m)以外の各メモリセル1のソース・
ドレイン領域3に対応する各ビット線(BL1…BLm-
1,BLm+2…BLn)の電位は3Vにされる。
The bit line BLm + 1 corresponding to the source / drain region 3 (hereinafter referred to as "3b") on the side closer to the floating gate electrode 6 among the source / drain regions 3 of the memory cell 1m (m). Is set to 10V. In addition, the source of each memory cell 1 other than the selected memory cell 1m (m) is
Each bit line corresponding to the drain region 3 (BL1... BLm-
1, BLm + 2... BLn) are set to 3V.

【0044】メモリセル1m(m)の制御ゲート電極7に対
応するワード線WLmの電位は2Vにされる。また、選
択されたメモリセル1m(m)以外の各メモリセル1の制御
ゲート電極7に対応する各ワード線(WL1…WLm-1,
WLm+1…WLn)の電位は0Vにされる。
The potential of word line WLm corresponding to control gate electrode 7 of memory cell 1m (m) is set to 2V. In addition, each word line (WL1... WLm-1,..., WL1) corresponding to the control gate electrode 7 of each memory cell 1 other than the selected memory cell 1m (m).
WLn) are set to 0V.

【0045】メモリセル1m(m)において、選択トランジ
スタ12の閾値電圧Vthは約0.5Vである。従っ
て、メモリセル1m(m)では、ソース・ドレイン領域3a
中の電子が反転状態のチャネル領域4中へ移動する。そ
のため、ソース・ドレイン領域3bからソース・ドレイ
ン領域3aに向かってセル電流Iwが流れる。一方、ソ
ース・ドレイン領域3bの電位は10Vであるため、ソ
ース・ドレイン領域3bと浮遊ゲート電極6との間の静
電容量を介したカップリングにより、浮遊ゲート電極6
の電位が持ち上げられて10Vに近くなる。そのため、
チャネル領域4と浮遊ゲート電極6の間には高電界が生
じる。従って、チャネル領域4中の電子は加速されてホ
ットエレクトロンとなり、図3の矢印Cに示すように、
浮遊ゲート電極6へ注入される。その結果、メモリセル
1m(m)の浮遊ゲート電極6に電荷が蓄積され、1ビット
のデータが書き込まれて記憶される。
In the memory cell 1m (m), the threshold voltage Vth of the selection transistor 12 is about 0.5V. Therefore, in the memory cell 1m (m), the source / drain region 3a
The electrons inside move into the channel region 4 in the inverted state. Therefore, cell current Iw flows from source / drain region 3b toward source / drain region 3a. On the other hand, since the potential of the source / drain region 3b is 10 V, the coupling between the source / drain region 3b and the floating gate electrode 6 via the capacitance causes the floating gate electrode 6
Is raised to approach 10V. for that reason,
A high electric field is generated between the channel region 4 and the floating gate electrode 6. Accordingly, the electrons in the channel region 4 are accelerated to become hot electrons, and as shown by an arrow C in FIG.
It is injected into the floating gate electrode 6. As a result, charges are accumulated in the floating gate electrode 6 of the memory cell 1m (m), and 1-bit data is written and stored.

【0046】このとき、ソース・ドレイン領域3aと浮
遊ゲート電極5との間の静電容量を介したカップリング
により、浮遊ゲート電極5の電位が持ち上げられて約
1.2Vに近くなる。しかし、この程度の低い電位で
は、浮遊ゲート電極5へ実質的にホットエレクトロンが
注入されることはない。つまり、メモリセル1m(m)にお
いては、浮遊ゲート電極6だけにホットエレクトロンが
注入される。
At this time, the potential of the floating gate electrode 5 is raised to about 1.2 V by the coupling between the source / drain region 3a and the floating gate electrode 5 via the capacitance. However, at such a low potential, hot electrons are not substantially injected into the floating gate electrode 5. That is, in the memory cell 1m (m), hot electrons are injected only into the floating gate electrode 6.

【0047】また、ワード線WLmと各ビット線BLm-
1,BLmとの交点に接続されたメモリセル1(以下、
「1m(m-1)」と表記する)のソース・ドレイン領域3間
にもセル電流Iwが流れる。しかし、メモリセル1m(m-
1)において、ビット線BLm-1に対応するソース・ドレ
イン領域3の電位は3Vであるため、各浮遊ゲート電極
5,6の電位が持ち上げられることはない。そのため、
メモリセル1m(m-1)の各浮遊ゲート電極5,6へホット
エレクトロンが注入されることはなく、メモリセル1m
(m-1)にデータが書き込まれることはない。尚、この場
合において、予めビット線BLm-1のみをオープン状態
にすることにより、セル電流Iwが流れないようにして
もよい。
The word line WLm and each bit line BLm-
1, a memory cell 1 connected to the intersection with BLm (hereinafter, referred to as a memory cell 1).
The cell current Iw also flows between the source / drain regions 3 of "1 m (m-1)". However, the memory cell 1m (m-
In 1), since the potential of the source / drain region 3 corresponding to the bit line BLm-1 is 3 V, the potentials of the floating gate electrodes 5 and 6 are not raised. for that reason,
Hot electrons are not injected into the floating gate electrodes 5 and 6 of the memory cell 1m (m-1).
No data is written to (m-1). In this case, the cell current Iw may be prevented from flowing by opening only the bit line BLm-1 in advance.

【0048】そして、ワード線WLmと各ビット線BLm
+1,BLm+2との交点に接続されたメモリセル1(以
下、「1m(m+1)」と表記する)については、ビット線B
Lm+2に対応するソース・ドレイン領域3の電位が3V
であり、制御ゲート電極7(ワード線WLm)の電位
(=2V)より高いため、各ソース・ドレイン領域3間
にセル電流が流れない。そのため、メモリセル1m(m+1)
の各浮遊ゲート電極5,6へホットエレクトロンが注入
されることはなく、メモリセル1m(m+1)にデータが書き
込まれることはない。
Then, the word line WLm and each bit line BLm
+1 and BLm + 2, the memory cell 1 (hereinafter referred to as “1m (m + 1)”) is connected to the bit line B
The potential of the source / drain region 3 corresponding to Lm + 2 is 3 V
Since the potential is higher than the potential (= 2 V) of the control gate electrode 7 (word line WLm), no cell current flows between the source / drain regions 3. Therefore, the memory cell 1m (m + 1)
Hot electrons are not injected into the respective floating gate electrodes 5 and 6, and no data is written into the memory cell 1m (m + 1).

【0049】尚、ワード線WLmに接続されたメモリセ
ル1m(m),1m(m-1),1m(m+1)以外の各メモリセル1に
ついても、メモリセル1m(m+1)と同様の理由により、デ
ータが書き込まれることはない。従って、前記した書き
込み動作は、選択されたメモリセル1m(m)の浮遊ゲート
電極6だけに行われる。
The memory cells 1 other than the memory cells 1m (m), 1m (m-1) and 1m (m + 1) connected to the word line WLm are also referred to as memory cells 1m (m + 1). For the same reason, no data is written. Therefore, the above-described write operation is performed only on the floating gate electrode 6 of the selected memory cell 1m (m).

【0050】ここで、ソース・ドレイン領域3b,3a
間に流れるセル電流Iwの値と、書き込み動作の時間
(浮遊ゲート電極6へのホットエレクトロンの注入時
間)とを最適化することにより、メモリセル1m(m)の浮
遊ゲート電極6に蓄積される電荷量を最適化する。
Here, the source / drain regions 3b, 3a
By optimizing the value of the cell current Iw flowing therebetween and the time of the write operation (time for injecting hot electrons into the floating gate electrode 6), the value is accumulated in the floating gate electrode 6 of the memory cell 1m (m). Optimize the charge.

【0051】具体的には、メモリセル1m(m)の浮遊ゲー
ト電極6に蓄積される電荷量を、従来のメモリセル20
1の浮遊ゲート電極206に蓄積される電荷量に比べて
少なく設定し、過剰書き込み状態にならないようにす
る。書き込み動作において、従来のメモリセル201の
ソース領域203の電位が12Vに設定されているのに
対し、本実施形態のメモリセル1m(m)のソース・ドレイ
ン領域3b(ビット線BLm+1)の電位が10Vと低く
設定されているのは、過剰書き込み状態にならないよう
にするためである。
More specifically, the amount of electric charge stored in the floating gate electrode 6 of the memory cell 1m (m) is
The amount is set to be smaller than the amount of charge stored in one floating gate electrode 206 so that an overwriting state is not caused. In the write operation, the potential of the source region 203 of the conventional memory cell 201 is set to 12 V, whereas the potential of the source / drain region 3b (bit line BLm + 1) of the memory cell 1m (m) of the present embodiment is set. The potential is set as low as 10 V in order to prevent an overwriting state.

【0052】ところで、メモリセル1m(m)の浮遊ゲート
電極6にデータを書き込む場合に、既に浮遊ゲート電極
5にデータが書き込まれている場合がある。この場合
に、浮遊ゲート電極5に多量の電荷が蓄積されて過剰書
き込み状態になっていると、浮遊ゲート電極5直下のチ
ャネル領域4が完全なオフ状態になり、ソース・ドレイ
ン領域3b,3a間にセル電流Iwが流れなくなる。そ
こで、浮遊ゲート電極5にデータを書き込む際にも、前
記した浮遊ゲート電極6の場合と同様に、浮遊ゲート電
極5に蓄積される電荷量を少なくし、過剰書き込み状態
にならないようにする。そうすれば、浮遊ゲート電極5
にデータが書き込まれている場合でも、浮遊ゲート電極
5直下のチャネル領域4が完全なオフ状態になることは
なく、ソース・ドレイン領域3b,3a間にセル電流I
wが流れる。
When data is written to the floating gate electrode 6 of the memory cell 1m (m), data may already be written to the floating gate electrode 5. In this case, if a large amount of electric charge is accumulated in the floating gate electrode 5 and the overwriting state occurs, the channel region 4 immediately below the floating gate electrode 5 is completely turned off, and the source-drain regions 3b and 3a No cell current Iw flows. Therefore, when data is written to the floating gate electrode 5, similarly to the case of the floating gate electrode 6, the amount of charge accumulated in the floating gate electrode 5 is reduced so that an overwriting state does not occur. Then, the floating gate electrode 5
Even if data is written in the channel region 4, the channel region 4 immediately below the floating gate electrode 5 is not completely turned off, and the cell current I between the source and drain regions 3b and 3a is not changed.
w flows.

【0053】逆に言えば、浮遊ゲート電極6にデータを
書き込む際に必要な値のセル電流Iwが流れるように、
浮遊ゲート電極5に蓄積される電荷量を設定しておくわ
けである。つまり、前記した浮遊ゲート電極6に蓄積さ
れる電荷量を、浮遊ゲート電極5にデータを書き込む際
に必要な値のセル電流Iwが流れる程度に少なく設定し
ておくわけである。
To put it the other way around, the cell current Iw of a value necessary for writing data to the floating gate electrode 6 flows so that
That is, the amount of charge stored in the floating gate electrode 5 is set in advance. That is, the amount of charge stored in the floating gate electrode 6 is set to be small enough to allow the cell current Iw of a value necessary for writing data to the floating gate electrode 5 to flow.

【0054】尚、メモリセル1m(m)の浮遊ゲート電極5
にデータを書き込む場合は、ソース・ドレイン領域3b
に対応するビット線BLm+1がセンスアンプ110内に
設けられた定電流源110aを介して接地され、ソース
・ドレイン領域3aに対応するビット線BLmの電位が
10Vにされる。その他の電位条件については、メモリ
セル1m(m)の浮遊ゲート電極6にデータを書き込む場合
と同様である。
The floating gate electrode 5 of the memory cell 1m (m)
When writing data to the source / drain region 3b
Is grounded via a constant current source 110a provided in the sense amplifier 110, and the potential of the bit line BLm corresponding to the source / drain region 3a is set to 10V. Other potential conditions are the same as in the case where data is written to the floating gate electrode 6 of the memory cell 1m (m).

【0055】従って、この書き込み動作は、選択された
1つのメモリセル1について、その各浮遊ゲート電極
5,6毎に行うことができる。 (b)読み出し動作(図4参照) メモリセル1m(m)が選択され、そのメモリセル1m(m)の
各浮遊ゲート電極5,6のうち、浮遊ゲート電極6から
データが読み出される場合について説明する。
Therefore, this write operation can be performed for each of the floating gate electrodes 5 and 6 for one selected memory cell 1. (B) Read operation (see FIG. 4) A case where the memory cell 1m (m) is selected and data is read from the floating gate electrode 6 among the floating gate electrodes 5 and 6 of the memory cell 1m (m) will be described. I do.

【0056】メモリセル1m(m)のソース・ドレイン領域
3aに対応するビット線BLmの電位は3Vにされる。
メモリセル1m(m)のソース・ドレイン領域3bに対応す
るビット線BLm+1の電位は0Vにされる。
The potential of the bit line BLm corresponding to the source / drain region 3a of the memory cell 1m (m) is set to 3V.
The potential of the bit line BLm + 1 corresponding to the source / drain region 3b of the memory cell 1m (m) is set to 0V.

【0057】また、選択されたメモリセル1m(m)以外の
各メモリセル1のソース・ドレイン領域3に対応する各
ビット線(BL1…BLm-1,BLm+2…BLn)は、オー
プン状態にされる。メモリセル1m(m)の制御ゲート電極
7に対応するワード線WLmの電位は4Vにされる。ま
た、選択されたメモリセル1m(m)以外の各メモリセル1
の制御ゲート電極7に対応する各ワード線(WL1…W
Lm+1,WLm+1…WLn)の電位は0Vにされる。
Each bit line (BL1... BLm-1, BLm + 2... BLn) corresponding to the source / drain region 3 of each memory cell 1 other than the selected memory cell 1m (m) is opened. Is done. The potential of the word line WLm corresponding to the control gate electrode 7 of the memory cell 1m (m) is set to 4V. In addition, each memory cell 1 other than the selected memory cell 1m (m)
Of the word lines (WL1... W
Lm + 1, WLm + 1... WLn) are set to 0V.

【0058】メモリセル1m(m)において、ソース・ドレ
イン領域3aが3Vにされると、ソース・ドレイン領域
3aと浮遊ゲート電極5との間の静電容量を介したカッ
プリングにより、浮遊ゲート電極5の電位が持ち上げら
れて3Vに近くなる。その結果、浮遊ゲート電極5に蓄
積された電荷の有無に関係なく、浮遊ゲート電極5直下
のチャネル領域4はオン状態になる。
In the memory cell 1m (m), when the source / drain region 3a is set at 3V, the floating gate electrode is coupled by coupling between the source / drain region 3a and the floating gate electrode 5 via the capacitance. The potential of 5 is raised to near 3V. As a result, the channel region 4 immediately below the floating gate electrode 5 is turned on irrespective of the presence or absence of the charge stored in the floating gate electrode 5.

【0059】後記するように、消去状態にある浮遊ゲー
ト電極6には電荷が蓄積されていない。それに対して、
前記したように、書き込み状態にある浮遊ゲート電極6
には電荷が蓄積されている。従って、消去状態にある浮
遊ゲート電極6直下のチャネル領域4はオン状態になっ
ており、書き込み状態にある浮遊ゲート電極6直下のチ
ャネル領域4はオフ状態に近くなっている。
As will be described later, no charge is accumulated in the floating gate electrode 6 in the erased state. On the other hand,
As described above, the floating gate electrode 6 in the written state
Has accumulated electric charge. Therefore, the channel region 4 immediately below the floating gate electrode 6 in the erased state is in the ON state, and the channel region 4 immediately below the floating gate electrode 6 in the written state is close to the OFF state.

【0060】そのため、制御ゲート電極7に4Vが印加
されたとき、ソース・ドレイン領域3aからソース・ド
レイン領域3bに向かって流れるセル電流Irは、浮遊
ゲート電極6が消去状態にある場合の方が、書き込み状
態にある場合よりも大きくなる。
Therefore, when 4 V is applied to the control gate electrode 7, the cell current Ir flowing from the source / drain region 3a toward the source / drain region 3b is larger when the floating gate electrode 6 is in the erased state. , In the writing state.

【0061】このセル電流Irの値をセンスアンプ11
0で検出することにより、メモリセル1m(m)の浮遊ゲー
ト電極6に記憶されたデータの値を読み出すことができ
る。例えば、消去状態の浮遊ゲート電極6のデータの値
を「1」、書き込み状態の浮遊ゲート電極6のデータの
値を「0」として読み出しを行う。尚、この場合、セン
スアンプ110をソース・ドレイン領域3b側に接続し
て、セル電流Irを検出してもよい。
The value of the cell current Ir is applied to the sense amplifier 11
By detecting 0, the value of the data stored in the floating gate electrode 6 of the memory cell 1m (m) can be read. For example, reading is performed with the data value of the floating gate electrode 6 in the erased state being “1” and the data value of the floating gate electrode 6 in the written state being “0”. In this case, the sense amplifier 110 may be connected to the source / drain region 3b to detect the cell current Ir.

【0062】尚、メモリセル1m(m)の浮遊ゲート電極5
からデータを読み出す場合は、ソース・ドレイン領域3
bに対応するビット線BLm+1の電位が3Vにされ、ソ
ース・ドレイン領域3aに対応するビット線BLmの電
位が0Vにされる。その他の電位条件またはオープン状
態については、メモリセル1m(m)の浮遊ゲート電極6か
らデータを読み出す場合と同様である。
The floating gate electrode 5 of the memory cell 1m (m)
When reading data from the source / drain region 3,
The potential of bit line BLm + 1 corresponding to b is set to 3V, and the potential of bit line BLm corresponding to source / drain region 3a is set to 0V. Other potential conditions or open states are the same as in the case where data is read from the floating gate electrode 6 of the memory cell 1m (m).

【0063】つまり、選択されたメモリセル1m(m)につ
いて、その各浮遊ゲート電極5,6のいずれか一方に、
消去状態のデータ値「1」と、書き込み状態のデータ値
「0」の2値(=1ビット)を記憶させ、そのデータ値
を読み出すことができる。 (c)消去動作(図5参照) ワード線WLmに接続された全てのメモリセル1の各浮
遊ゲート電極5,6に記憶されたデータが消去される場
合について説明する。
That is, with respect to the selected memory cell 1m (m), one of the floating gate electrodes 5 and 6 has
Two values (= 1 bit) of the data value “1” in the erased state and the data value “0” in the written state are stored, and the data values can be read. (C) Erasing Operation (See FIG. 5) A case where data stored in the floating gate electrodes 5 and 6 of all the memory cells 1 connected to the word line WLm is erased will be described.

【0064】全てのビット線BL1〜BLnの電位は0V
にされる。ワード線WLmの電位は15Vにされる。ま
た、ワード線WLm以外の各ワード線(WL1…WLm+
1,WLm+1…WLn)の電位は0Vにされる。各ソース
・ドレイン領域3a,3bおよび基板2と各浮遊ゲート
電極5,6との間の静電容量と、制御ゲート電極7と各
浮遊ゲート電極5,6の間の静電容量とを比べると、前
者の方が圧倒的に大きい。つまり、各浮遊ゲート電極
5,6は、各ソース・ドレイン領域3a,3bおよび基
板2と強くカップリングしている。そのため、制御ゲー
ト電極7が15V、各ソース・ドレイン領域3a,3b
が0Vになっても、各浮遊ゲート電極5,6の電位は0
Vからあまり変化せず、制御ゲート電極7と各浮遊ゲー
ト電極5,6の電位差が大きくなり、制御ゲート電極7
と各浮遊ゲート電極5,6の間に高電界が生じる。
The potential of all bit lines BL1 to BLn is 0V
To be. The potential of the word line WLm is set to 15V. Each word line (WL1... WLm +
1, WLm + 1... WLn) are set to 0V. Comparing the capacitance between each of the source / drain regions 3a and 3b and the substrate 2 and each of the floating gate electrodes 5 and 6, and the capacitance between the control gate electrode 7 and each of the floating gate electrodes 5 and 6, The former is overwhelmingly large. That is, the floating gate electrodes 5 and 6 are strongly coupled to the source / drain regions 3a and 3b and the substrate 2, respectively. Therefore, the control gate electrode 7 has a voltage of 15V and the source / drain regions 3a, 3b
Becomes 0V, the potentials of the floating gate electrodes 5 and 6 remain at 0V.
V, the potential difference between the control gate electrode 7 and each of the floating gate electrodes 5 and 6 increases, and the control gate electrode 7
And a high electric field is generated between the floating gate electrodes 5 and 6.

【0065】その結果、FNトンネル電流が流れ、図5
の矢印Dに示すように、各浮遊ゲート電極5,6中の電
子が制御ゲート電極7側へ引き抜かれて、各メモリセル
1に記憶されたデータの消去が行われる。このとき、各
浮遊ゲート電極5,6の上部中央にはそれぞれ各突起部
5a,6aが形成されているため、各浮遊ゲート電極
5,6中の電子は各突起部5a,6aから飛び出して制
御ゲート電極7側へ移動する。従って、電子の移動が容
易になり、各浮遊ゲート電極5,6中の電子を効率的に
引き抜くことができる。
As a result, an FN tunnel current flows, and FIG.
As shown by the arrow D, electrons in the floating gate electrodes 5 and 6 are extracted to the control gate electrode 7 side, and the data stored in each memory cell 1 is erased. At this time, since the projections 5a and 6a are formed at the upper centers of the floating gate electrodes 5 and 6, electrons in the floating gate electrodes 5 and 6 jump out of the projections 5a and 6a and are controlled. It moves to the gate electrode 7 side. Therefore, the movement of the electrons is facilitated, and the electrons in the floating gate electrodes 5, 6 can be efficiently extracted.

【0066】尚、複数のワード線WL1〜WLnを同時に
選択することにより、その各ワード線に接続されている
全てのメモリセル1に対して消去動作を行うこともでき
る。このように、メモリセルアレイ102を複数組のワ
ード線WL1〜WLn毎の任意のブロックに分けてその各
ブロック単位でデータの消去を行う消去動作は、ブロッ
ク消去と呼ばれる。
By simultaneously selecting a plurality of word lines WL1 to WLn, an erasing operation can be performed on all the memory cells 1 connected to each word line. The erasing operation of dividing the memory cell array 102 into arbitrary blocks for each of a plurality of sets of word lines WL1 to WLn and erasing data in each block is called block erasing.

【0067】次に、メモリセルアレイ102の製造方法
を図6〜図10に従い順を追って説明する。尚、図6〜
図10において、(a)(b)はそれぞれ(a’)
(b’)のY−Y線断面図である。 工程1(図6(a)(a’)参照);LOCOS法を用
い、基板2上にフィールド絶縁膜13を形成する。次
に、基板2上におけるフィールド絶縁膜13の形成され
ていない部分(素子領域)に、熱酸化法を用いてシリコ
ン酸化膜から成るゲート絶縁膜8を形成する。続いて、
ゲート絶縁膜8上に浮遊ゲート電極5,6と成るドープ
ドポリシリコン膜21を形成する。そして、LPCVD
(Low Pressure Chemical Vapour Deposition )法を用
い、ドープドポリシリコン膜21の全面にシリコン窒化
膜22を形成する。次に、シリコン窒化膜22の全面に
フォトレジストを塗布した後、通常のフォトリソグラフ
ィー技術を用いてエッチング用マスク23を形成する。
Next, a method of manufacturing the memory cell array 102 will be described step by step with reference to FIGS. In addition, FIG.
In FIG. 10, (a) and (b) are (a ′) respectively.
It is a sectional view on the YY line of (b '). Step 1 (see FIGS. 6A and 6A); a field insulating film 13 is formed on the substrate 2 by using the LOCOS method. Next, a gate insulating film 8 made of a silicon oxide film is formed using a thermal oxidation method in a portion (element region) where the field insulating film 13 is not formed on the substrate 2. continue,
On the gate insulating film 8, a doped polysilicon film 21 serving as the floating gate electrodes 5 and 6 is formed. And LPCVD
A silicon nitride film 22 is formed on the entire surface of the doped polysilicon film 21 using a (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method. Next, after applying a photoresist on the entire surface of the silicon nitride film 22, an etching mask 23 is formed by using ordinary photolithography technology.

【0068】工程2(図6(b)(b’)参照);エッ
チング用マスク23を用いた異方性エッチングにより、
シリコン窒化膜22をストライプ状にエッチングする。
そして、エッチング用マスク23を剥離する。 工程3(図7参照);LOCOS法を用い、ストライプ
状にエッチングされた各シリコン窒化膜22を酸化用マ
スクとしてドープドポリシリコン膜21を酸化すること
で、絶縁膜9を形成する。
Step 2 (see FIGS. 6B and 6B): Anisotropic etching using the etching mask 23
The silicon nitride film 22 is etched in a stripe shape.
Then, the etching mask 23 is peeled off. Step 3 (see FIG. 7): The insulating film 9 is formed by oxidizing the doped polysilicon film 21 using the LOCOS method with the striped silicon nitride films 22 as oxidation masks.

【0069】このとき、図7(a)に示すように、ま
ず、ストライプ状にエッチングされた各シリコン窒化膜
22から露出したドープドシリコン膜21が熱酸化され
てストライプ状の絶縁膜9が形成される。そして、ドー
プドシリコン膜21の熱酸化が進行すると、図7(b)
に示すように、ストライプ状にエッチングされた各シリ
コン窒化膜22の両端部から、それぞれ絶縁膜9の端部
が侵入してバーズビーク9aが形成される。このとき、
各シリコン窒化膜22の両端部からそれぞれ侵入したバ
ーズビーク9aの先端同士が接した時点で、LOCOS
法による熱酸化を停止する。ここで、各バーズビーク9
aの進行速度はほぼ同一であるため、各バーズビーク9
aの先端同士は、ストライプ状にエッチングされた各シ
リコン窒化膜22の幅方向のほぼ中央部の下面にて接す
ることになる。その結果、ドープドポリシリコン膜21
の上面は絶縁膜9の形状に沿って波打った形状になり、
各バーズビーク9aの先端同士が接した部分に先鋭な突
起部5a,6aが形成される。
At this time, as shown in FIG. 7A, first, the doped silicon film 21 exposed from each of the silicon nitride films 22 etched in a stripe shape is thermally oxidized to form a stripe-shaped insulating film 9. Is done. Then, when the thermal oxidation of the doped silicon film 21 progresses, FIG.
As shown in FIG. 5, the ends of the insulating film 9 penetrate from both ends of each of the silicon nitride films 22 etched in a stripe shape to form a bird's beak 9a. At this time,
When the tips of the bird's beaks 9a that have entered from both ends of each silicon nitride film 22 come into contact with each other, the LOCOS
The thermal oxidation by the method is stopped. Here, each bird's beak 9
a is almost the same, so that each bird's beak 9
The tips of “a” are in contact with each other at the lower surface substantially at the center in the width direction of each silicon nitride film 22 etched in a stripe shape. As a result, the doped polysilicon film 21
Has a wavy shape along the shape of the insulating film 9,
Sharp projections 5a and 6a are formed at portions where the tips of the bird's beaks 9a are in contact with each other.

【0070】工程4(図8(a)(a’)参照);スト
ライプ状にエッチングされた各シリコン窒化膜22をエ
ッチング用マスクとして用いた異方性エッチングによ
り、絶縁膜9およびドープドポリシリコン膜21をエッ
チングして、浮遊ゲート電極5,6と成る膜24を形成
する。そして、各シリコン窒化膜22を除去する。この
膜24は、ソース・ドレイン領域3と平行に配置された
各浮遊ゲート電極5,6をそれぞれ連続させたストライ
プ状を成す。つまり、膜24の両側壁が浮遊ゲート電極
5,6の両側壁となる。ここで、突起部5a,6aはス
トライプ状にエッチングされたシリコン窒化膜22の幅
方向のほぼ中央部の下面に形成されているため、突起部
5a,6aはストライプ状を成す各膜24の幅方向の上
部中央に形成されることになる。そして、ドープドポリ
シリコン膜21の上面は絶縁膜9の形状に沿って波打っ
た形状になるため、ドープドポリシリコン膜21がスト
ライプ状にエッチングされて形成された膜24において
は、突起部5a,6aから膜24の両端部へ向かってな
だらかに傾斜して低くなる形状を備えることになる。
Step 4 (see FIGS. 8A and 8A): The insulating film 9 and the doped polysilicon are formed by anisotropic etching using each of the silicon nitride films 22 etched in a stripe shape as an etching mask. The film 21 is etched to form a film 24 serving as the floating gate electrodes 5 and 6. Then, each silicon nitride film 22 is removed. The film 24 has a stripe shape in which the floating gate electrodes 5 and 6 arranged in parallel with the source / drain regions 3 are continuous. That is, both side walls of the film 24 become both side walls of the floating gate electrodes 5 and 6. Here, since the projections 5a and 6a are formed on the lower surface of the silicon nitride film 22 etched in a stripe shape at substantially the center in the width direction, the projections 5a and 6a are formed in the width of each film 24 having a stripe shape. It will be formed in the upper center of the direction. Since the upper surface of the doped polysilicon film 21 has a wavy shape along the shape of the insulating film 9, the projection 24 is formed in the film 24 formed by etching the doped polysilicon film 21 in a stripe shape. It will have a shape that is gently inclined from 5a, 6a toward both ends of the film 24 and becomes lower.

【0071】工程5(図8(b)(b’)参照);上記
の工程で形成されたデバイスの全面にフォトレジストを
塗布した後、通常のフォトリソグラフィー技術を用い
て、ソース・ドレイン領域3を形成するためのイオン注
入用マスク25を形成する。次に、通常のイオン注入法
を用い、基板2の表面にN型不純物イオン(リンイオ
ン,ヒ素イオンなど)を注入してソース・ドレイン領域
3を形成する。その後、イオン注入用マスク25を剥離
する。
Step 5 (see FIGS. 8B and 8B): After a photoresist is applied to the entire surface of the device formed in the above steps, the source / drain region 3 is formed using ordinary photolithography. Is formed with an ion implantation mask 25 for forming a mask. Next, the source / drain regions 3 are formed by implanting N-type impurity ions (phosphorus ions, arsenic ions, etc.) into the surface of the substrate 2 using a normal ion implantation method. After that, the ion implantation mask 25 is peeled off.

【0072】このとき、イオン注入用マスク25は、少
なくとも基板2上のソース・ドレイン領域3が形成され
ない部分を覆うように形成すると共に、膜24上をはみ
出さないように形成する。その結果、ソース・ドレイン
領域3の位置は、膜24の側壁(すなわち、浮遊ゲート
電極5,6の端部)によって規定される。 工程6(図9(a)(a’)参照);熱酸化法もしくは
LPCVD法またはこれらを併用し、上記の工程で形成
されたデバイスの全面に、シリコン酸化膜から成るトン
ネル絶縁膜10を形成する。すると、積層された各絶縁
膜8,10および各絶縁膜9,10はそれぞれ一体化さ
れる。
At this time, the ion implantation mask 25 is formed so as to cover at least a portion of the substrate 2 where the source / drain regions 3 are not formed, and so as not to protrude from the film 24. As a result, the positions of the source / drain regions 3 are defined by the side walls of the film 24 (that is, the ends of the floating gate electrodes 5 and 6). Step 6 (see FIGS. 9A and 9A); a tunnel insulating film 10 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of the device formed in the above-described steps by using a thermal oxidation method, an LPCVD method, or a combination thereof. I do. Then, the laminated insulating films 8 and 10 and the insulating films 9 and 10 are respectively integrated.

【0073】工程7(図9(b)(b’)参照);上記
の工程で形成されたデバイスの全面に、制御ゲート電極
7と成るドープドポリシリコン膜26を形成する。尚、
各ドープドポリシリコン膜21,26の形成方法には以
下のものがある。方法1;LPCVD法を用いてポリシ
リコン膜を形成する際に、原料ガスに不純物を含んだガ
スを混入する。
Step 7 (see FIGS. 9B and 9B): A doped polysilicon film 26 serving as the control gate electrode 7 is formed on the entire surface of the device formed in the above steps. still,
The method of forming each of the doped polysilicon films 21 and 26 is as follows. Method 1: When a polysilicon film is formed by using the LPCVD method, a gas containing impurities is mixed into a source gas.

【0074】方法2;LPCVD法を用いてノンドープ
のポリシリコン膜を形成した後に、ポリシリコン膜上に
不純物拡散源層(POCl3など)を形成し、その不純
物拡散源層からポリシリコン膜に不純物を拡散させる。 方法3;LPCVD法を用いてノンドープのポリシリコ
ン膜を形成した後に、不純物イオンを注入する。
Method 2: After forming a non-doped polysilicon film by using the LPCVD method, an impurity diffusion source layer (such as POCl 3 ) is formed on the polysilicon film, and an impurity is diffused from the impurity diffusion source layer to the polysilicon film. To spread. Method 3: After forming a non-doped polysilicon film by using the LPCVD method, impurity ions are implanted.

【0075】工程8(図10(a)(a’)参照);上
記の工程で形成されたデバイスの全面にフォトレジスト
を塗布した後、通常のフォトリソグラフィー技術を用い
て、各浮遊ゲート電極5,6および制御ゲート電極7を
形成するためのエッチング用マスク27を形成する。
Step 8 (see FIGS. 10A and 10A): After a photoresist is applied to the entire surface of the device formed in the above-described step, each floating gate electrode 5 is formed by using ordinary photolithography technology. , 6 and an etching mask 27 for forming the control gate electrode 7 are formed.

【0076】工程9(図10(b)(b’)参照);エ
ッチング用マスク27を用いた異方性エッチングによ
り、ドープドポリシリコン膜26,トンネル絶縁膜1
0,絶縁膜9,膜24をエッチングガスを制御しながら
同時にエッチングする。これにより、ドープドポリシリ
コン膜26から制御ゲート電極7が形成され、膜24か
ら各浮遊ゲート電極5,6が形成される。
Step 9 (see FIGS. 10B and 10B): The doped polysilicon film 26 and the tunnel insulating film 1 are anisotropically etched using the etching mask 27.
0, the insulating film 9, and the film 24 are simultaneously etched while controlling the etching gas. As a result, the control gate electrode 7 is formed from the doped polysilicon film 26, and the floating gate electrodes 5 and 6 are formed from the film 24.

【0077】そして、エッチング用マスク27を剥離す
ると、メモリセルアレイ102が完成する。以上詳述し
たように、本実施形態によれば、以下の作用および効果
を得ることができる。
Then, when the etching mask 27 is removed, the memory cell array 102 is completed. As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.

【0078】[1]メモリセル1は2つの浮遊ゲート電
極5,6を有し、各浮遊ゲート電極5,6は2つのソー
ス・ドレイン領域3に挟まれたチャネル領域4上に併置
されている。また、各浮遊ゲート電極5,6は、1つの
制御ゲート電極7を共有している。そして、1つのメモ
リセル1は、各浮遊ゲート電極5,6毎にそれぞれ1ビ
ットのデータを記憶することが可能であり、合計2ビッ
トのデータを記憶することができる。
[1] The memory cell 1 has two floating gate electrodes 5 and 6, and each floating gate electrode 5 and 6 is juxtaposed on a channel region 4 sandwiched between two source / drain regions 3. . Each floating gate electrode 5 and 6 shares one control gate electrode 7. One memory cell 1 can store 1-bit data for each of the floating gate electrodes 5 and 6, and can store 2-bit data in total.

【0079】従って、同一デザインルールにおいて、メ
モリセル1によれば、従来のメモリセル201に比べ、
1ビット当たりの基板上の専有面積を約66%に縮小す
ることができる。 [2]行方向に配列された各メモリセル1の制御ゲート
電極7により、共通のワード線WL1 〜WLn が形成さ
れている。つまり、行方向に配列された各メモリセル1
の制御ゲート電極7は分離されることなく連続してい
る。そのため、各浮遊ゲート電極5,6と制御ゲート電
極7の重ね合わせ寸法精度について考慮する必要がなく
なることから、その重ね合わせ寸法精度に起因してメモ
リセル1の微細化が阻害されるのを防止することができ
る。
Therefore, according to the same design rule, according to the memory cell 1, compared with the conventional memory cell 201,
The occupied area on the substrate per bit can be reduced to about 66%. [2] The common word lines WL1 to WLn are formed by the control gate electrodes 7 of the memory cells 1 arranged in the row direction. That is, each memory cell 1 arranged in the row direction
Are continuous without being separated. Therefore, it is not necessary to consider the dimensional accuracy of the floating gate electrodes 5 and 6 and the control gate electrode 7, so that miniaturization of the memory cell 1 due to the dimensional accuracy is prevented. can do.

【0080】[3]メモリセル1を用いたフラッシュE
EPROM101は、選択トランジスタ12が設けられ
ているため、個々のメモリセル1にそれ自身を選択する
機能がある。つまり、消去動作時に浮遊ゲート電極5,
6から電荷を引き抜く際に電荷を過剰に抜き過ぎても、
選択ゲート12によってチャネル領域4をオフ状態にす
ることができる。従って、過剰消去が発生したとして
も、選択トランジスタ12によってメモリセル1のオン
・オフ状態を制御することができ、過剰消去が問題にな
らない。すなわち、メモリセル1の内部に設けられた選
択トランジスタ12によって、そのメモリセル自身のオ
ン・オフ状態を選択することができる。
[3] Flash E Using Memory Cell 1
Since the EPROM 101 is provided with the selection transistor 12, each of the memory cells 1 has a function of selecting itself. In other words, the floating gate electrode 5,
Even if the charge is extracted too much when extracting the charge from 6,
The channel region 4 can be turned off by the selection gate 12. Therefore, even if excessive erasure occurs, the ON / OFF state of the memory cell 1 can be controlled by the selection transistor 12, and excessive erasure does not pose a problem. That is, the on / off state of the memory cell itself can be selected by the selection transistor 12 provided inside the memory cell 1.

【0081】[4]メモリセル1においては、浮遊ゲー
ト電極5,6の側壁と制御ゲート電極7とがトンネル絶
縁膜10を介して対向しており、その対向した部分(図
3に示す部分β)に静電容量が形成される。この浮遊ゲ
ート電極5,6と制御ゲート電極7との間の静電容量を
介したカップリングは、書き込み動作においてソース領
域3と浮遊ゲート電極5,6との間の静電容量を介した
カップリングにより浮遊ゲート電極5,6の電位が持ち
上げられるのを阻止するように作用する。従って、良好
な書き込み特性を得るには浮遊ゲート電極5,6と制御
ゲート電極7との間の静電容量を低減する必要があり、
そのためには浮遊ゲート電極5,6の側壁の面積を小さ
くしなければならない。
[4] In the memory cell 1, the side walls of the floating gate electrodes 5 and 6 and the control gate electrode 7 face each other with the tunnel insulating film 10 interposed therebetween. ), A capacitance is formed. The coupling between the floating gate electrodes 5 and 6 and the control gate electrode 7 via the capacitance is performed by the coupling between the source region 3 and the floating gate electrodes 5 and 6 via the capacitance in the write operation. The ring acts to prevent the potential of the floating gate electrodes 5 and 6 from being raised. Therefore, it is necessary to reduce the capacitance between the floating gate electrodes 5 and 6 and the control gate electrode 7 in order to obtain good write characteristics.
For that purpose, the area of the side walls of the floating gate electrodes 5 and 6 must be reduced.

【0082】ところで、メモリセル1においては、消去
動作において浮遊ゲート電極5,6中の電子を効率的に
引き抜くために形成された突起部5a,6aが浮遊ゲー
ト電極5,6の上部中央に配置されており、その突起部
5a,6aから浮遊ゲート電極5,6の両端部へ向かっ
てなだらかに傾斜して低くなっている。そのため、浮遊
ゲート電極5,6の側壁の高さは、浮遊ゲート電極5,
6の底面から突起部5a,6aの頂点までの高さよりも
低くなる。
In the memory cell 1, the protrusions 5a and 6a formed to efficiently extract electrons from the floating gate electrodes 5 and 6 during the erase operation are arranged at the upper center of the floating gate electrodes 5 and 6. The height is gradually reduced from the protrusions 5a and 6a toward both ends of the floating gate electrodes 5 and 6. Therefore, the height of the side walls of the floating gate electrodes 5 and 6 is
6 is lower than the height from the bottom surface to the vertices of the protrusions 5a, 6a.

【0083】それに対して、従来のスプリットゲート型
メモリセル201においては、浮遊ゲート電極206の
左右上縁部に突起部206aが形成されている。従っ
て、メモリセル1における浮遊ゲート電極5,6の側壁
の面積は、スプリットゲート型メモリセル201におけ
る浮遊ゲート電極206の側壁の面積に比べて小さくな
る。そのため、メモリセル1における浮遊ゲート電極
5,6と制御ゲート電極7との間の静電容量は、スプリ
ットゲート型メモリセル201における浮遊ゲート電極
206と制御ゲート電極207との間の静電容量に比べ
て小さくなる。その結果、メモリセル1においては、ス
プリットゲート型メモリセル201よりも書き込み特性
を向上させることができる。
On the other hand, in the conventional split gate type memory cell 201, a protrusion 206 a is formed at the upper left and right edges of the floating gate electrode 206. Therefore, the area of the side wall of the floating gate electrodes 5 and 6 in the memory cell 1 is smaller than the area of the side wall of the floating gate electrode 206 in the split gate memory cell 201. Therefore, the capacitance between the floating gate electrodes 5 and 6 in the memory cell 1 and the control gate electrode 7 is equal to the capacitance between the floating gate electrode 206 and the control gate electrode 207 in the split gate memory cell 201. It is smaller than that. As a result, in the memory cell 1, the write characteristics can be improved as compared with the split gate memory cell 201.

【0084】[5]図7(b)に示すように、LOCO
S法によって形成された各絶縁膜9は、ストライプ状に
エッチングされた各シリコン窒化膜22の幅方向のほぼ
中央部の下面にて接している。また、図8(a)に示す
ように、浮遊ゲート電極5,6と成る膜24は、各シリ
コン窒化膜22をエッチング用マスクとして用いた異方
性エッチングによって形成される。そのため、図7
(b)に示す各絶縁膜9の幅は、各浮遊ゲート電極5,
6の中央部間の幅と等しくなる。
[5] As shown in FIG.
Each insulating film 9 formed by the S method is in contact with the lower surface of the silicon nitride film 22 etched in a stripe shape at a substantially central portion in the width direction. Further, as shown in FIG. 8A, the film 24 to be the floating gate electrodes 5 and 6 is formed by anisotropic etching using each silicon nitride film 22 as an etching mask. Therefore, FIG.
The width of each insulating film 9 shown in FIG.
6 is equal to the width between the central portions.

【0085】それに対して、従来のスプリットゲート型
メモリセル201においては、絶縁膜209の幅が浮遊
ゲート電極206の幅と等しくなっている。従って、浮
遊ゲート電極5,6の幅と浮遊ゲート電極206の幅と
を等しくした場合には、図7(b)に示す絶縁膜9の幅
を絶縁膜209の幅に比べて広くすることができる。ま
た、図7(b)に示す絶縁膜9の幅と絶縁膜209の幅
を等しくした場合には、スプリットゲート型メモリセル
201に比べてメモリセル1を微細化することができ
る。つまり、本実施形態によれば、一般的なLOCOS
法を用いながらも、微細化が可能なメモリセル1を得る
ことができる。
On the other hand, in the conventional split gate memory cell 201, the width of the insulating film 209 is equal to the width of the floating gate electrode 206. Therefore, when the widths of the floating gate electrodes 5 and 6 are equal to the width of the floating gate electrode 206, the width of the insulating film 9 shown in FIG. it can. When the width of the insulating film 9 is equal to the width of the insulating film 209 shown in FIG. 7B, the memory cell 1 can be miniaturized as compared with the split gate memory cell 201. That is, according to the present embodiment, the general LOCOS
The memory cell 1 that can be miniaturized can be obtained while using the method.

【0086】(第2実施形態)次に、本発明を具体化し
た第2実施形態を図面と共に説明する。尚、本実施形態
において、第1実施形態と同じ構成部材については符号
を等しくしてその詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment have the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

【0087】図11(a)は、第2実施形態のメモリセ
ル1を用いたフラッシュEEPROM101におけるメ
モリセルアレイ102の一部断面図である。図11
(b)は、第2実施形態のメモリセルアレイ102の一
部平面図である。尚、図11(a)は、図11(b)に
おけるY−Y線断面図である。
FIG. 11A is a partial cross-sectional view of a memory cell array 102 in a flash EEPROM 101 using the memory cell 1 of the second embodiment. FIG.
(B) is a partial plan view of the memory cell array 102 of the second embodiment. FIG. 11A is a sectional view taken along line YY in FIG. 11B.

【0088】第2実施形態において、第1実施形態と異
なるのは、各浮遊ゲート電極5,6上に絶縁膜31およ
びトンネル絶縁膜10を介して制御ゲート電極7が形成
されている点だけである。従って、第2実施形態におけ
るフラッシュEEPROM101の各動作モード(書き
込み動作、読み出し動作、消去動作)は、第1実施形態
と同じであるので説明を省略する。
The second embodiment differs from the first embodiment only in that a control gate electrode 7 is formed on each floating gate electrode 5, 6 via an insulating film 31 and a tunnel insulating film 10. is there. Therefore, the operation modes (write operation, read operation, and erase operation) of the flash EEPROM 101 according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0089】次に、第2実施形態におけるメモリセルア
レイ102の製造方法を図12〜図14に従い順を追っ
て説明する。尚、図12〜図14において、(a)
(b)はそれぞれ(a’)(b’)のY−Y線断面図で
ある。 工程1(図示略);第1実施形態の工程1(図6(a)
(a’)参照)および工程2(図6(b)(b’)参
照)と同じである。
Next, a method of manufacturing the memory cell array 102 according to the second embodiment will be described step by step with reference to FIGS. In FIGS. 12 to 14, (a)
(B) is a sectional view taken along line YY of (a ') and (b'). Step 1 (not shown); Step 1 of the first embodiment (FIG. 6A)
(See (a ′)) and Step 2 (see FIGS. 6B and 6B).

【0090】工程2(図12参照);ストライプ状にエ
ッチングされた各シリコン窒化膜22をエッチング用マ
スクとして用いた等方性エッチングにより、ドープドポ
リシリコン膜21をエッチングする。このとき、図12
(a)に示すように、まず、ストライプ状にエッチング
された各シリコン窒化膜22から露出したドープドシリ
コン膜21が等方的にエッチングされる。
Step 2 (see FIG. 12): The doped polysilicon film 21 is etched by isotropic etching using each of the silicon nitride films 22 etched in a stripe shape as an etching mask. At this time, FIG.
As shown in (a), first, the doped silicon film 21 exposed from each silicon nitride film 22 etched in a stripe shape is isotropically etched.

【0091】そして、ドープドシリコン膜21の等方性
エッチングが進行すると、図12(b)に示すように、
ストライプ状にエッチングされた各シリコン窒化膜22
の両端部の下側に形成されたドープドシリコン膜21が
エッチングされてアンダーカット部21aが形成され
る。このとき、各シリコン窒化膜22の両端部に形成さ
れたアンダーカット部21aの端部同士が接した時点
で、等方性エッチングを停止する。ここで、各アンダー
カット部21aの形成速度はほぼ同一であるため、各ア
ンダーカット部21aの端部同士は、ストライプ状にエ
ッチングされた各シリコン窒化膜22の幅方向のほぼ中
央部の下面にて接することになる。その結果、ドープド
ポリシリコン膜21の上面は各アンダーカット部21a
の形状に沿って波打った形状になり、各アンダーカット
部21aの端部同士が接した部分に先鋭な突起部5a,
6aが形成される。
Then, as the isotropic etching of the doped silicon film 21 proceeds, as shown in FIG.
Each silicon nitride film 22 etched in a stripe shape
Is etched to form an undercut portion 21a. At this time, the isotropic etching is stopped when the ends of the undercut portions 21a formed at both ends of each silicon nitride film 22 come into contact with each other. Here, since the formation speeds of the respective undercut portions 21a are substantially the same, the end portions of the respective undercut portions 21a are formed on the lower surface of the silicon nitride film 22 etched in a stripe shape at the substantially central portion in the width direction. Will be in contact with you. As a result, the upper surface of the doped polysilicon film 21 is
Of the undercut portions 21a, and the sharp protrusions 5a,
6a is formed.

【0092】工程3(図13(a)(a’)参照);C
VD法を用いて、上記の工程で形成されたデバイスの全
面にシリコン酸化膜から成る絶縁膜31を形成し、その
絶縁膜31によって各アンダーカット部21aを埋め込
む。 工程4(図13(b)(b’)参照);全面エッチバッ
ク法またはCMP(Chemical Mechanical Polish)法を
用いて各シリコン窒化膜22上に形成された絶縁膜31
を除去することにより、各シリコン窒化膜22を残した
状態で、上記の工程で形成されたデバイスの表面を平坦
化する。
Step 3 (see FIGS. 13A and 13A); C
Using a VD method, an insulating film 31 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of the device formed in the above steps, and each undercut portion 21a is buried with the insulating film 31. Step 4 (see FIGS. 13B and 13B); an insulating film 31 formed on each silicon nitride film 22 by using the entire surface etch-back method or the CMP (Chemical Mechanical Polish) method.
Is removed, the surface of the device formed in the above process is flattened while each silicon nitride film 22 is left.

【0093】工程5(図14(a)(a’)参照);ス
トライプ状にエッチングされた各シリコン窒化膜22を
エッチング用マスクとして用いた異方性エッチングによ
り、絶縁膜31およびドープドポリシリコン膜21をエ
ッチングして、浮遊ゲート電極5,6と成る膜24を形
成する。そして、各シリコン窒化膜22を除去する。こ
こで、ドープドポリシリコン膜21の上面はアンダーカ
ット部21aの形状に沿って波打った形状になるため、
ドープドポリシリコン膜21がストライプ状にエッチン
グされて形成された膜24においては、突起部5a,6
aから膜24の両端部へ向かってなだらかに傾斜して低
くなる形状を備えることになる。
Step 5 (see FIGS. 14A and 14A): The insulating film 31 and the doped polysilicon are formed by anisotropic etching using each of the silicon nitride films 22 etched in a stripe shape as an etching mask. The film 21 is etched to form a film 24 serving as the floating gate electrodes 5 and 6. Then, each silicon nitride film 22 is removed. Here, since the upper surface of the doped polysilicon film 21 has a wavy shape along the shape of the undercut portion 21a,
In the film 24 formed by etching the doped polysilicon film 21 in a stripe shape, the protrusions 5a, 6
a is gradually inclined toward both ends of the film 24 from a.

【0094】工程6(図14(b)(b’)参照);第
1実施形態の工程5(図8(b)(b’)参照)と同じ
である。以後、第1実施形態の工程6(図9(a)
(a’)参照)〜工程9(図10(b)(b’)参照)
と同じ処理を施すことにより、第2実施形態のメモリセ
ルアレイ102が完成する。
Step 6 (see FIGS. 14 (b) and (b ')); the same as step 5 (see FIGS. 8 (b) and (b')) of the first embodiment. Thereafter, Step 6 of the first embodiment (FIG. 9A)
(See (a ')) to Step 9 (see FIGS. 10 (b) and (b'))
By performing the same processing as described above, the memory cell array 102 of the second embodiment is completed.

【0095】以上詳述したように、第2実施形態におい
ても、第1実施形態の前記[1]〜[4]と同様の作用
および効果を得ることができる。また、等方性エッチン
グによりドープドポリシリコン膜21に微細なアンダー
カット部21aを形成するのは容易であるため、第2実
施形態によれば、微細化が可能なメモリセル1を得るこ
とができる。
As described in detail above, also in the second embodiment, it is possible to obtain the same functions and effects as the above-mentioned [1] to [4] of the first embodiment. Further, since it is easy to form a fine undercut portion 21a in the doped polysilicon film 21 by isotropic etching, according to the second embodiment, it is possible to obtain the memory cell 1 that can be miniaturized. it can.

【0096】尚、上記各実施形態は以下のように変更し
てもよく、その場合でも同様の作用および効果を得るこ
とができる。 (1)第3実施形態として、第1実施形態におけるメモ
リセルアレイ102の製造方法を以下のように変更す
る。
The above embodiments may be modified as follows, and even in such a case, the same operation and effect can be obtained. (1) As a third embodiment, the method of manufacturing the memory cell array 102 in the first embodiment is changed as follows.

【0097】すなわち、第1実施形態の工程3において
絶縁膜9を形成することにより突起部5a,6aを形成
した後に、図15(a)(a’)に示すように、各シリ
コン窒化膜22を除去する。次に、図15(b)
(b’)に示すように、絶縁膜9上にフォトレジストを
塗布した後、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて
エッチング用マスク32を形成する。ここで、エッチン
グ用マスク32は、各シリコン窒化膜22と同じ幅で且
つ同じ位置に形成してもよいし、また、適宜な幅および
位置に形成してもよい。続いて、エッチング用マスク3
2を用いた異方性エッチングにより、絶縁膜9およびド
ープドポリシリコン膜21をエッチングして、浮遊ゲー
ト電極5,6と成る膜24を形成する。以後の工程は第
1実施形態と同じである。
That is, after the protrusions 5a and 6a are formed by forming the insulating film 9 in step 3 of the first embodiment, as shown in FIGS. 15A and 15A, each silicon nitride film 22 is formed. Is removed. Next, FIG.
As shown in (b '), after applying a photoresist on the insulating film 9, an etching mask 32 is formed by using a usual photolithography technique. Here, the etching mask 32 may be formed at the same width and the same position as each silicon nitride film 22, or may be formed at an appropriate width and position. Subsequently, the etching mask 3
The insulating film 9 and the doped polysilicon film 21 are etched by anisotropic etching using 2 to form a film 24 serving as the floating gate electrodes 5 and 6. Subsequent steps are the same as in the first embodiment.

【0098】つまり、第1実施形態の工程4ではシリコ
ン窒化膜22をエッチング用マスクとして絶縁膜9およ
びドープドポリシリコン膜21をエッチングしたのに対
して、第3実施形態ではシリコン窒化膜22を除去した
後にエッチング用マスク32を形成し、そのエッチング
用マスク32を用いて絶縁膜9およびドープドポリシリ
コン膜21をエッチングする。
That is, in the step 4 of the first embodiment, the insulating film 9 and the doped polysilicon film 21 are etched using the silicon nitride film 22 as an etching mask, whereas in the third embodiment, the silicon nitride film 22 is After the removal, an etching mask 32 is formed, and the insulating film 9 and the doped polysilicon film 21 are etched using the etching mask 32.

【0099】(2)第4実施形態として、第1実施形態
におけるメモリセルアレイ102の製造方法を以下のよ
うに変更する。すなわち、第1実施形態の工程5におい
てソース・ドレイン領域3を形成した後に、図16
(a)(a’)に示すように、絶縁膜9を除去する。次
に、図16(b)(b’)に示すように、上記の工程で
形成されたデバイスの全面に、トンネル絶縁膜10とド
ープドポリシリコン膜26とを順次形成する。以後の工
程は第1実施形態と同じである。
(2) As the fourth embodiment, the method of manufacturing the memory cell array 102 in the first embodiment is changed as follows. That is, after forming the source / drain regions 3 in Step 5 of the first embodiment, FIG.
(A) As shown in (a ′), the insulating film 9 is removed. Next, as shown in FIGS. 16B and 16B, a tunnel insulating film 10 and a doped polysilicon film 26 are sequentially formed on the entire surface of the device formed in the above steps. Subsequent steps are the same as in the first embodiment.

【0100】つまり、第1実施形態では絶縁膜9を残し
ているのに対して、第4実施形態では絶縁膜9を除去し
た後でトンネル絶縁膜10および制御ゲート電極7を形
成する。図17(a)は、上記のように製造された第4
実施形態のメモリセル1を用いたフラッシュEEPRO
M101におけるメモリセルアレイ102の一部断面図
である。図17(b)は、第4実施形態のメモリセルア
レイ102の一部平面図である。尚、図17(a)は、
図17(b)におけるY−Y線断面図である。
That is, while the insulating film 9 is left in the first embodiment, the tunnel insulating film 10 and the control gate electrode 7 are formed after the insulating film 9 is removed in the fourth embodiment. FIG. 17A shows the fourth manufactured as described above.
Flash EEPROM using the memory cell 1 of the embodiment
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the memory cell array 102 in M101. FIG. 17B is a partial plan view of the memory cell array 102 according to the fourth embodiment. Incidentally, FIG.
FIG. 18 is a sectional view taken along line YY in FIG.

【0101】(3)第5実施形態として、第1実施形態
におけるメモリセルアレイ102の製造方法を以下のよ
うに変更する。すなわち、第1実施形態の工程5におい
てソース・ドレイン領域3を形成した後に、図18
(a)(a’)に示すように、絶縁膜9を除去する。次
に、図18(b)(b’)に示すように、CVD法を用
いて、上記の工程で形成されたデバイスの全面にシリコ
ン酸化膜から成るトンネル絶縁膜33を形成する。この
とき、トンネル絶縁膜33によって各膜24が完全に覆
われた状態になるまで、トンネル絶縁膜33を堆積させ
る。そして、全面エッチバック法またはCMP法を用い
てトンネル絶縁膜33の表面を平坦化する。このとき、
良好な消去動作が可能なように、突起部5a,6a上に
残るトンネル絶縁膜33の膜厚を調整する。続いて、ト
ンネル絶縁膜33上にドープドポリシリコン膜26を形
成する。以後の工程は第1実施形態と同じである。
(3) As the fifth embodiment, the method of manufacturing the memory cell array 102 in the first embodiment is changed as follows. That is, after forming the source / drain regions 3 in Step 5 of the first embodiment, FIG.
(A) As shown in (a ′), the insulating film 9 is removed. Next, as shown in FIGS. 18B and 18B, a tunnel insulating film 33 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of the device formed in the above process by using the CVD method. At this time, the tunnel insulating film 33 is deposited until each film 24 is completely covered with the tunnel insulating film 33. Then, the surface of the tunnel insulating film 33 is planarized by using the entire surface etch back method or the CMP method. At this time,
The thickness of the tunnel insulating film 33 remaining on the protrusions 5a and 6a is adjusted so that a favorable erase operation can be performed. Subsequently, a doped polysilicon film 26 is formed on the tunnel insulating film 33. Subsequent steps are the same as in the first embodiment.

【0102】つまり、第1実施形態では絶縁膜9を残し
た状態でトンネル絶縁膜10を形成するのに対して、第
5実施形態では絶縁膜9を除去した後でトンネル絶縁膜
33を形成し、そのトンネル絶縁膜33によってデバイ
ス表面を平坦化している。従って、第5実施形態によれ
ば、トンネル絶縁膜33上に形成された制御ゲート電極
7の段差を無くすことが可能になり、制御ゲート電極7
の断線を防ぐことができる。
That is, in the first embodiment, the tunnel insulating film 10 is formed with the insulating film 9 left, whereas in the fifth embodiment, the tunnel insulating film 33 is formed after removing the insulating film 9. The device surface is flattened by the tunnel insulating film 33. Therefore, according to the fifth embodiment, it is possible to eliminate the step of the control gate electrode 7 formed on the tunnel insulating film 33, and the control gate electrode 7
Disconnection can be prevented.

【0103】図19(a)は、上記のように製造された
第5実施形態のメモリセル1を用いたフラッシュEEP
ROM101におけるメモリセルアレイ102の一部断
面図である。図19(b)は、第5実施形態のメモリセ
ルアレイ102の一部平面図である。尚、図19(a)
は、図19(b)におけるY−Y線断面図である。
FIG. 19A shows a flash EEP using the memory cell 1 of the fifth embodiment manufactured as described above.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a memory cell array 102 in a ROM 101. FIG. 19B is a partial plan view of the memory cell array 102 according to the fifth embodiment. FIG. 19 (a)
FIG. 20 is a sectional view taken along line YY in FIG.

【0104】(4)第6実施形態として、第1実施形態
におけるメモリセルアレイ102の製造方法を以下のよ
うに変更する。すなわち、第1実施形態の工程5におい
てソース・ドレイン領域3を形成した後に、図20
(a)(a’)に示すように、CVD法を用いて、上記
の工程で形成されたデバイスの全面にシリコン酸化膜か
ら成るトンネル絶縁膜33を形成する。このとき、トン
ネル絶縁膜33によって各膜24および絶縁膜9が完全
に覆われた状態になるまで、トンネル絶縁膜33を堆積
させる。次に、図20(b)(b’)に示すように、全
面エッチバック法またはCMP法を用いて各絶縁膜1
0,33の表面を平坦化する。このとき、良好な消去動
作が可能なように、突起部5a,6a上に残るトンネル
絶縁膜33の膜厚を調整する。続いて、各絶縁膜10,
33上にドープドポリシリコン膜26を形成する。以後
の工程は第1実施形態と同じである。
(4) As the sixth embodiment, the method of manufacturing the memory cell array 102 in the first embodiment is changed as follows. That is, after forming the source / drain regions 3 in Step 5 of the first embodiment, FIG.
(A) As shown in (a ′), a tunnel insulating film 33 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of the device formed in the above-described process by using the CVD method. At this time, the tunnel insulating film 33 is deposited until the films 24 and the insulating film 9 are completely covered by the tunnel insulating film 33. Next, as shown in FIGS. 20 (b) and 20 (b '), each insulating film 1 is etched by using the whole-surface etch-back method or the CMP method.
The surface of 0,33 is flattened. At this time, the thickness of the tunnel insulating film 33 remaining on the protrusions 5a and 6a is adjusted so that a good erase operation can be performed. Subsequently, each insulating film 10,
A doped polysilicon film 26 is formed on 33. Subsequent steps are the same as in the first embodiment.

【0105】つまり、第5実施形態では絶縁膜9を除去
した状態でトンネル絶縁膜33を形成するのに対して、
第6実施形態では絶縁膜9を残した状態でトンネル絶縁
膜33を形成する。従って、第6実施形態においても、
トンネル絶縁膜33によってデバイス表面を平坦化する
ことにより、トンネル絶縁膜33上に形成された制御ゲ
ート電極7の段差を無くすことが可能になり、制御ゲー
ト電極7の断線を防ぐことができる。
That is, in the fifth embodiment, the tunnel insulating film 33 is formed with the insulating film 9 removed, while
In the sixth embodiment, the tunnel insulating film 33 is formed with the insulating film 9 left. Therefore, also in the sixth embodiment,
By flattening the device surface with the tunnel insulating film 33, it is possible to eliminate a step of the control gate electrode 7 formed on the tunnel insulating film 33, and to prevent disconnection of the control gate electrode 7.

【0106】図21(a)は、上記のように製造された
第6実施形態のメモリセル1を用いたフラッシュEEP
ROM101におけるメモリセルアレイ102の一部断
面図である。図21(b)は、第6実施形態のメモリセ
ルアレイ102の一部平面図である。尚、図21(a)
は、図21(b)におけるY−Y線断面図である。
FIG. 21A shows a flash EEPROM using the memory cell 1 of the sixth embodiment manufactured as described above.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a memory cell array 102 in a ROM 101. FIG. 21B is a partial plan view of the memory cell array 102 according to the sixth embodiment. FIG. 21 (a)
FIG. 22 is a sectional view taken along line YY in FIG.

【0107】(5)第7実施形態として、図22に示す
ように、従来のスプリットゲート型メモリセル201に
おける浮遊ゲート電極206の上部中央に突起部206
aを形成する。尚、突起部206aの形成方法は第1,
第2実施形態における突起部5a,6aと同じである。
また、第7実施形態における各動作モード(書き込み動
作、読み出し動作、消去動作)については従来のスプリ
ットゲート型メモリセル201と同じである。このよう
にすれば、第1実施形態の上記[4][5]と同様の作
用および効果を得ることができる。
(5) As a seventh embodiment, as shown in FIG. 22, a projection 206 is formed at the upper center of the floating gate electrode 206 in the conventional split gate memory cell 201.
a is formed. The method of forming the protrusion 206a is the first or second method.
This is the same as the protrusions 5a and 6a in the second embodiment.
The operation modes (write operation, read operation, erase operation) in the seventh embodiment are the same as those of the conventional split gate memory cell 201. By doing so, the same operation and effect as the above [4] and [5] of the first embodiment can be obtained.

【0108】(6)各絶縁膜8,10,33を、酸化シ
リコン、窒酸化シリコン、窒化シリコンのうち少なくと
も1つを主成分とする他の絶縁膜に置き代る。その絶縁
膜の形成には、熱酸化法、熱窒化法、熱酸窒化法、CV
D法のうち少なくとも1つの方法を用いればよい。ま
た、これらの異なる絶縁膜を複数積層した構造に置き代
える。
(6) Each of the insulating films 8, 10, and 33 is replaced with another insulating film containing at least one of silicon oxide, silicon oxynitride, and silicon nitride as a main component. The insulating film is formed by thermal oxidation, thermal nitridation, thermal oxynitridation, CV
At least one of the methods D may be used. Further, a structure in which a plurality of these different insulating films are stacked is replaced.

【0109】(7)トンネル絶縁膜33を塗布絶縁膜
(SOG(Spin On Glass)膜、ポリイミド膜など)に
置き代える。このようにすれば、第5実施形態におい
て、トンネル絶縁膜33の表面を平坦化する工程を省く
ことができる。 (8)各ゲート電極5〜7の材質をそれぞれ、ドープド
ポリシリコン以外の導電性材料(アモルファスシリコ
ン、単結晶シリコン、高融点金属を含む各種金属、金属
シリサイドなど)に置き代える。
(7) The tunnel insulating film 33 is replaced with a coating insulating film (an SOG (Spin On Glass) film, a polyimide film, or the like). This makes it possible to omit the step of flattening the surface of the tunnel insulating film 33 in the fifth embodiment. (8) The material of each of the gate electrodes 5 to 7 is replaced with a conductive material other than doped polysilicon (amorphous silicon, single crystal silicon, various metals including refractory metals, metal silicide, etc.).

【0110】(9)P型単結晶シリコン基板2をP型ウ
ェルに置き代える。 (10)P型単結晶シリコン基板2をN型単結晶シリコ
ン基板またはN型ウェルに置き代え、ソース・ドレイン
領域3を形成するために注入する不純物イオンとしてP
型不純物イオン(ホウ素、インジウムなど)を用いる。
(9) The P-type single crystal silicon substrate 2 is replaced with a P-type well. (10) The P-type single-crystal silicon substrate 2 is replaced with an N-type single-crystal silicon substrate or an N-type well, and P ions are implanted to form the source / drain regions 3.
Type impurity ions (boron, indium, etc.) are used.

【0111】(11)第1,2,4〜6実施形態のメモ
リセルアレイ102の製造方法において、ソース・ドレ
イン領域3を形成するためのイオン注入を終えた後に、
ストライプ状にエッチングされた各シリコン窒化膜22
を除去する。 (12)第1〜7実施形態において、浮遊ゲート電極
5,6,206の上部における中央に突起5a,6a,
206aを設けるのではなく、浮遊ゲート電極5,6,
206の側壁の面積が増大しないように、浮遊ゲート電
極5,6,206の左右上縁部を除く上部の任意の位置
に突起5a,6a,206aを設けるようにしてもよ
い。
(11) In the method of manufacturing the memory cell array 102 of the first, second, fourth to sixth embodiments, after the ion implantation for forming the source / drain regions 3 is completed,
Each silicon nitride film 22 etched in a stripe shape
Is removed. (12) In the first to seventh embodiments, the protrusions 5a, 6a,
206a, the floating gate electrodes 5, 6,
The protrusions 5a, 6a, and 206a may be provided at arbitrary positions above the floating gate electrodes 5, 6, 206 except for the upper left and right edges so that the area of the side wall of the floating gate 206 does not increase.

【0112】(13)第1〜7実施形態において、浮遊
ゲート電極5,6,206の突起5a,6a,206a
は必ずしも先鋭である必要はなく、浮遊ゲート電極5,
6,206中の電子が制御ゲート電極7,207へ移動
可能であれば突起5a,6a,206aの先端がなだら
かな形状であってもよい。
(13) In the first to seventh embodiments, the protrusions 5a, 6a, 206a of the floating gate electrodes 5, 6, 206
Need not necessarily be sharp, and the floating gate electrode 5,
As long as the electrons in 6, 206 can move to the control gate electrodes 7, 207, the tips of the projections 5a, 6a, 206a may have a gentle shape.

【0113】(14)第1〜7実施形態において、浮遊
ゲート電極5,6,206の突起5a,6a,206a
は必ずしも必要ではなく、浮遊ゲート電極5,6,20
6において一方向端部の断面積よりも大きな断面積の部
分を有するようにすることで、浮遊ゲート電極5,6,
206と制御ゲート電極7,207との間の静電容量が
小さくなるようにすればよい。例えば、浮遊ゲート電極
5,6,206を、断面台形状、断面半円状、断面三角
形状などにしてもよい。
(14) In the first to seventh embodiments, protrusions 5a, 6a, 206a of floating gate electrodes 5, 6, 206
Is not always necessary, and the floating gate electrodes 5, 6, 20
6 has a portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area at one end in one direction, so that the floating gate electrodes 5, 6,
The capacitance between the control gate electrode 206 and the control gate electrodes 7 and 207 may be reduced. For example, the floating gate electrodes 5, 6, and 206 may have a trapezoidal cross section, a semicircular cross section, or a triangular cross section.

【0114】以上、各実施形態について説明したが、各
実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想につい
て記載する。 (イ)半導体基板に形成された対称構造の第1および第
2のソース・ドレイン領域と、前記第1および第2のソ
ース・ドレイン領域の間に挟まれたチャネル領域と、前
記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して併置された同
一寸法形状の第1および第2の浮遊ゲート電極と、前記
第1および第2の浮遊ゲート電極の上に絶縁膜を介して
形成され、第1および第2の浮遊ゲート電極によって共
有された制御ゲート電極とを備え、前記第1の浮遊ゲー
ト電極は第1のソース・ドレイン領域の近傍に配置さ
れ、前記第2の浮遊ゲート電極は第2のソース・ドレイ
ン領域の近傍に配置され、前記第1又は第2の浮遊ゲー
ト電極と半導体基板との間の静電容量が、前記第1又は
第2の浮遊ゲート電極と制御ゲート電極との間の静電容
量よりも大きく設定され、前記第1および第2の浮遊ゲ
ート電極の周縁部を除く上部に突起部が形成されたトラ
ンジスタ。
The embodiments have been described above. However, technical ideas other than the claims that can be grasped from the embodiments will be described. (A) first and second symmetrical source / drain regions formed in a semiconductor substrate, a channel region sandwiched between the first and second source / drain regions, and First and second floating gate electrodes of the same size and shape juxtaposed via a gate insulating film, and first and second floating gate electrodes formed on the first and second floating gate electrodes via an insulating film; And a control gate electrode shared by the first floating gate electrode, the first floating gate electrode is disposed near a first source / drain region, and the second floating gate electrode is connected to a second source / drain A capacitance between the first or second floating gate electrode and the semiconductor substrate, and a capacitance between the first or second floating gate electrode and the control gate electrode. Set larger than Is, transistor protrusion is formed on the upper excluding the peripheral edge portion of the first and second floating gate electrodes.

【0115】(ロ)前記制御ゲートの一部はチャネル領
域上に配置され、選択ゲートを構成する請求項1〜5の
いずれか1項に記載のトランジスタ。 (ハ)前記共通のワード線に接続された各トランジスタ
の各浮遊ゲート電極が直列に配置され、その回路が共通
のビット線に並列に接続されて成るAND−NOR型構
成をとる請求項6に記載のトランジスタアレイ。
(B) The transistor according to any one of claims 1 to 5, wherein a part of said control gate is arranged on a channel region to form a selection gate. (C) An AND-NOR type configuration in which each floating gate electrode of each transistor connected to the common word line is arranged in series and its circuit is connected in parallel to a common bit line. The transistor array according to claim 1.

【0116】(ニ)浮遊ゲート電極に電荷を注入するこ
とによりデータを書き込む半導体メモリであって、請求
項1〜5,上記(イ)〜(ハ)のいずれか1項に記載の
トランジスタをメモリセルとして使用し、前記浮遊ゲー
ト電極に注入された電荷を前記制御ゲート電極に引き抜
くことによりデータの消去動作を行う際に、前記浮遊ゲ
ート電極の突起部から電子が飛び出して制御ゲート電極
側へ移動する半導体メモリ。
(D) A semiconductor memory in which data is written by injecting electric charge into a floating gate electrode, wherein the transistor according to any one of (1) to (c) is used as a memory. When used as a cell, when the charge injected into the floating gate electrode is drawn out to the control gate electrode to perform a data erase operation, electrons jump out of the protrusion of the floating gate electrode and move to the control gate electrode side. Semiconductor memory.

【0117】(ホ)半導体基板上にゲート絶縁膜を形成
する工程と、ゲート絶縁膜上にシリコン膜を形成する工
程と、LOCOS法を用いてシリコン膜上に複数の絶縁
膜を形成する際に、当該各絶縁膜のバーズビークの先端
同士が接した時点で熱酸化を停止することにより、シリ
コン膜における当該のバーズビークの先端同士が接した
部分に突起部を形成する工程と、シリコン膜をパターニ
ングして、周縁部を除く上部に突起部が形成された浮遊
ゲート電極を形成する工程と、浮遊ゲート電極上に絶縁
膜を形成する工程と、絶縁膜上に制御ゲート電極を形成
する工程とを備えたトランジスタの製造方法。
(E) The steps of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, forming a silicon film on the gate insulating film, and forming a plurality of insulating films on the silicon film by using the LOCOS method Stopping the thermal oxidation when the tips of the bird's beaks of the insulating films come into contact with each other, thereby forming a projection in the portion of the silicon film where the tips of the bird's beaks are in contact, and patterning the silicon film. Forming a floating gate electrode having a projection formed thereon except for a peripheral portion, forming an insulating film on the floating gate electrode, and forming a control gate electrode on the insulating film. Method of manufacturing a transistor.

【0118】(ヘ)半導体基板上にゲート絶縁膜を形成
する工程と、ゲート絶縁膜上にシリコン膜を形成する工
程と、シリコン膜上に複数のエッチング用マスクを形成
し、当該各エッチング用マスクを用いて等方性エッチン
グを行う際に、各エッチング用マスクの下側に形成され
たアンダーカット部の端部同士が接した時点で等方性エ
ッチングを停止することにより、シリコン膜における当
該アンダーカット部の端部同士が接した部分に突起部を
形成する工程と、シリコン膜をパターニングして、周縁
部を除く上部に突起部が形成された浮遊ゲート電極を形
成する工程と、浮遊ゲート電極上に絶縁膜を形成する工
程と、絶縁膜上に制御ゲート電極を形成する工程とを備
えたトランジスタの製造方法。
(F) a step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a silicon film on the gate insulating film, and forming a plurality of etching masks on the silicon film; When performing isotropic etching by using, the isotropic etching is stopped when the ends of the undercut portions formed under the respective etching masks come into contact with each other, so that the under film in the silicon film is removed. Forming a protruding portion at a portion where the ends of the cut portions are in contact with each other; patterning the silicon film to form a floating gate electrode having a protruding portion formed at an upper portion excluding a peripheral portion; A method for manufacturing a transistor, comprising: a step of forming an insulating film thereon; and a step of forming a control gate electrode on the insulating film.

【0119】(ト)前記第2の浮遊ゲート電極に電荷を
注入してデータを書き込む際、前記第2のソース・ドレ
イン領域から第1のソース・ドレイン領域に向かってセ
ル電流が流れ、前記第2のソース・ドレイン領域と第2
の浮遊ゲート電極との間の静電容量を介したカップリン
グにより前記チャネル領域と第2の浮遊ゲート電極との
間に高電界が生じ、電子が加速されてホットエレクトロ
ンとなり、前記第2の浮遊ゲート電極へ注入されること
により第2の浮遊ゲート電極に電荷が蓄積され、その電
荷に対応したデータが書き込まれて記憶される請求項
2,3,上記(イ)(ロ)のいずれか1項に記載のトラ
ンジスタ。
(G) When writing data by injecting charges into the second floating gate electrode, a cell current flows from the second source / drain region to the first source / drain region, 2 source / drain regions and 2nd
A high electric field is generated between the channel region and the second floating gate electrode due to coupling between the floating gate electrode and the second floating gate electrode, and electrons are accelerated to become hot electrons, so that the second floating gate electrode is formed. The charge is stored in the second floating gate electrode by being injected into the gate electrode, and data corresponding to the charge is written and stored. 14. The transistor according to item 5.

【0120】(チ)前記第1のソース・ドレイン領域と
第1の浮遊ゲート電極との間の静電容量を介したカップ
リングにより、前記第1の浮遊ゲート電極に蓄積された
電荷の有無に関係なく、第1の浮遊ゲート電極直下のチ
ャネル領域をオン状態にし、前記第1のソース・ドレイ
ン領域から第2のソース・ドレイン領域に向かって流れ
るセル電流の値に基づいて前記第2の浮遊ゲート電極に
記憶されたデータの値を読み出す請求項2,3,上記
(イ)(ロ)のいずれか1項に記載のトランジスタ。
(H) The coupling between the first source / drain region and the first floating gate electrode via the capacitance causes the presence or absence of the electric charge accumulated in the first floating gate electrode to be determined. Irrespective of this, the channel region immediately below the first floating gate electrode is turned on, and the second floating region is set based on the value of the cell current flowing from the first source / drain region to the second source / drain region. 4. The transistor according to claim 2, wherein a value of data stored in the gate electrode is read.

【0121】(リ)前記第1および第2のソース・ドレ
イン領域には第6の電圧が印加され、前記制御ゲート電
極には第6の電圧よりも高い第7の電圧が印加され、前
記第1および第2のソース・ドレイン領域と強くカップ
リングしている第1および第2の浮遊ゲート電極によ
り、前記第1および第2の浮遊ゲート電極の電位は第6
の電圧からあまり変化せず、前記制御ゲート電極と第1
および第2の浮遊ゲート電極との電位差が大きくなり、
前記制御ゲート電極と第1および第2の浮遊ゲート電極
との間に高電界が生じ、ファウラー・ノルドハイム・ト
ンネル電流が流れることから、前記第1および第2の浮
遊ゲート電極中の電子が制御ゲート電極側へ引き抜かれ
て、前記第1および第2の浮遊ゲート電極に記憶された
データの消去が行われるの請求項2,3,上記(イ)
(ロ)いずれか1項に記載のトランジスタ。
(6) A sixth voltage is applied to the first and second source / drain regions, and a seventh voltage higher than the sixth voltage is applied to the control gate electrode. Due to the first and second floating gate electrodes strongly coupled to the first and second source / drain regions, the potential of the first and second floating gate electrodes is increased to the sixth.
Of the control gate electrode and the first
And the potential difference with the second floating gate electrode increases,
Since a high electric field is generated between the control gate electrode and the first and second floating gate electrodes and a Fowler-Nordheim tunnel current flows, electrons in the first and second floating gate electrodes are controlled by the control gate electrode. 4. The method according to claim 2, wherein the data stored in the first and second floating gate electrodes is erased by being pulled out to the electrode side.
(B) The transistor according to any one of the above.

【0122】ところで、本明細書において、発明の構成
に係る部材は以下のように定義されるものとする。 (a)半導体基板とは、単結晶シリコン半導体基板だけ
でなく、ウェル、単結晶シリコン膜、多結晶シリコン
膜、非晶質シリコン膜、化合物半導体基板、化合物半導
体膜をも含むものとする。
Incidentally, in the present specification, the members according to the constitution of the present invention are defined as follows. (A) The semiconductor substrate includes not only a single crystal silicon semiconductor substrate but also a well, a single crystal silicon film, a polycrystalline silicon film, an amorphous silicon film, a compound semiconductor substrate, and a compound semiconductor film.

【0123】(b)シリコン膜とは、ドープドポリシリ
コン膜だけでなく、アモルファスシリコン膜、単結晶シ
リコン膜、金属シリサイド膜などをも含むものとする。 (c)浮遊ゲート電極と基板との間の静電容量とは、浮
遊ゲート電極と、基板に形成されているソース・ドレイ
ン領域及びチャネル領域の一方又は双方との間の静電容
量をも含むものとする。
(B) The silicon film includes not only a doped polysilicon film but also an amorphous silicon film, a single crystal silicon film, a metal silicide film, and the like. (C) The capacitance between the floating gate electrode and the substrate includes the capacitance between the floating gate electrode and one or both of the source / drain region and the channel region formed on the substrate. Shall be considered.

【0124】[0124]

【発明の効果】請求項1〜5に記載の発明によれば、良
好な書き込み特性が得られ微細化が可能なトランジスタ
を提供することができる。請求項6に記載の発明によれ
ば、良好な書き込み特性が得られ微細化が可能なトラン
ジスタから成るトランジスタアレイを提供することがで
きる。
According to the first to fifth aspects of the present invention, it is possible to provide a transistor which can obtain good writing characteristics and can be miniaturized. According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to provide a transistor array including transistors capable of achieving good writing characteristics and being miniaturized.

【0125】請求項7に記載の発明によれば、良好な書
き込み特性が得られ微細化が可能なトランジスタをメモ
リセルとして用いた半導体メモリを提供することができ
る。
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory using a transistor capable of obtaining good write characteristics and capable of miniaturization as a memory cell.

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

【図1】図1(b)は第1実施形態の一部平面図、図1
(a)は図1(b)のY−Y線断面図。
FIG. 1B is a partial plan view of the first embodiment, FIG.
1A is a sectional view taken along line YY in FIG.

【図2】第1〜6実施形態のブロック回路図。FIG. 2 is a block circuit diagram of the first to sixth embodiments.

【図3】第1実施形態の作用を説明するための要部断面
図。
FIG. 3 is an essential part cross-sectional view for explaining the operation of the first embodiment.

【図4】第1実施形態の作用を説明するための要部回路
図。
FIG. 4 is a main part circuit diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図5】第1実施形態の作用を説明するための要部断面
図。
FIG. 5 is an essential part cross sectional view for explaining the operation of the first embodiment.

【図6】図6(a’)(b’)は第1実施形態の製造方
法を説明するための要部平面図。図6(a)(b)は図
6(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 6 (a ′) and (b ′) are plan views of a main part for describing a manufacturing method of the first embodiment. FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views taken along the line YY of FIGS. 6A and 6B.

【図7】図7(a’)(b’)は第1実施形態の製造方
法を説明するための要部平面図。図7(a)(b)は図
7(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 7 (a ′) and (b ′) are plan views of an essential part for describing a manufacturing method of the first embodiment. 7A and 7B are cross-sectional views taken along the line YY of FIGS. 7A and 7B.

【図8】図8(a’)(b’)は第1実施形態の製造方
法を説明するための要部平面図。図8(a)(b)は図
8(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 8 (a ′) and (b ′) are plan views of a main part for describing a manufacturing method of the first embodiment. FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views taken along the line YY of FIGS. 8A and 8B.

【図9】図9(a’)(b’)は第1実施形態の製造方
法を説明するための要部平面図。図9(a)(b)は図
9(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 9A and 9B are plan views of an essential part for explaining a manufacturing method according to the first embodiment; FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views taken along the line YY in FIGS. 9A and 9B.

【図10】図10(a’)(b’)は第1実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図10(a)
(b)は図10(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 10 (a ′) and (b ′) are essential part plan views for explaining the manufacturing method of the first embodiment. FIG. 10 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY in FIGS. 10 (a ′) and (b ′).

【図11】図11(b)は第2実施形態の一部平面図、
図11(a)は図11(b)のY−Y線断面図。
FIG. 11B is a partial plan view of the second embodiment,
FIG. 11A is a sectional view taken along line YY of FIG. 11B.

【図12】図12(a’)(b’)は第2実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図12(a)
(b)は図12(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 12 (a ′) and (b ′) are plan views of a main part for describing a manufacturing method according to a second embodiment. FIG. 12 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY in FIGS. 12 (a ′) and (b ′).

【図13】図13(a’)(b’)は第2実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図13(a)
(b)は図13(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 13 (a ′) and (b ′) are essential part plan views for explaining the manufacturing method of the second embodiment. FIG. 13 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY of FIGS. 13 (a ′) and (b ′).

【図14】図14(a’)(b’)は第2実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図14(a)
(b)は図14(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 14 (a ′) and (b ′) are essential part plan views for explaining a manufacturing method according to a second embodiment. FIG. 14 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY in FIGS. 14 (a ′) and (b ′).

【図15】図15(a’)(b’)は第3実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図15(a)
(b)は図15(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 15 (a ′) and (b ′) are essential part plan views for explaining the manufacturing method of the third embodiment. FIG. 15 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY in FIGS. 15 (a ′) and (b ′).

【図16】図16(a’)(b’)は第4実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図16(a)
(b)は図16(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 16 (a ′) and (b ′) are essential part plan views for explaining the manufacturing method of the fourth embodiment. FIG. 16 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY of FIGS. 16 (a ′) and (b ′).

【図17】図17(b)は第4実施形態の一部平面図、
図17(a)は図17(b)のY−Y線断面図。
FIG. 17 (b) is a partial plan view of the fourth embodiment,
FIG. 17A is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.

【図18】図18(a’)(b’)は第5実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図18(a)
(b)は図18(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 18 (a ′) and (b ′) are essential part plan views for explaining the manufacturing method of the fifth embodiment. FIG. 18 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY in FIGS. 18 (a ′) and (b ′).

【図19】図19(b)は第5実施形態の一部平面図、
図19(a)は図19(b)のY−Y線断面図。
FIG. 19 (b) is a partial plan view of the fifth embodiment,
FIG. 19A is a sectional view taken along line YY of FIG. 19B.

【図20】図20(a’)(b’)は第6実施形態の製
造方法を説明するための要部平面図。図20(a)
(b)は図20(a’)(b’)のY−Y線断面図。
FIGS. 20 (a ′) and (b ′) are plan views of relevant parts for describing a manufacturing method according to a sixth embodiment. FIG. 20 (a)
(B) is a sectional view taken along line YY in FIGS. 20 (a ′) and (b ′).

【図21】図21(b)は第6実施形態の一部平面図、
図21(a)は図21(b)のY−Y線断面図。
FIG. 21 (b) is a partial plan view of the sixth embodiment,
FIG. 21A is a sectional view taken along line YY of FIG. 21B.

【図22】第7実施形態の要部断面図。FIG. 22 is a sectional view of a main part of a seventh embodiment.

【図23】従来の形態を説明するための要部断面図。FIG. 23 is an essential part cross-sectional view for explaining a conventional mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…メモリセル(トランジスタ) 2…単結晶シリコン基板 3…ソース・ドレイン領域 4…チャネル領域 5,6…浮遊ゲート電極 5a,6a…突起部 7…制御ゲート電極 8…ゲート絶縁膜 9…絶縁膜 9a…バーズビーク 10,33…トンネル絶縁膜 21…ドープドポリシリコン膜 21a…アンダーカット部 22…シリコン窒化膜 24…膜 26…ドープドポリシリコン膜 31…絶縁膜 32…エッチング用マスク 101…フラッシュEEPROM 102…メモリセルアレイ(トランジスタアレイ) WL1 〜WLn …ワード線 BL1 〜BLn …ビット線 REFERENCE SIGNS LIST 1 memory cell (transistor) 2 single crystal silicon substrate 3 source / drain region 4 channel region 5 6 floating gate electrode 5 a, 6 a projection 7 control gate electrode 8 gate insulating film 9 insulating film 9a ... Bird's beak 10, 33 ... Tunnel insulating film 21 ... Doped polysilicon film 21a ... Undercut part 22 ... Silicon nitride film 24 ... Film 26 ... Doped polysilicon film 31 ... Insulating film 32 ... Etching mask 101 ... Flash EEPROM 102: memory cell array (transistor array) WL1 to WLn: word line BL1 to BLn: bit line

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、一方向端部の断面積よ
りも大きな断面積の部分を有する浮遊ゲート電極と、そ
の浮遊ゲート電極上に絶縁膜を介して形成された制御ゲ
ート電極とを備え、前記浮遊ゲート電極と半導体基板と
の間の静電容量が、前記浮遊ゲート電極と制御ゲート電
極との間の静電容量よりも大きく設定されたトランジス
タ。
1. A floating gate electrode having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area at one end in one direction on a semiconductor substrate, and a control gate electrode formed on the floating gate electrode via an insulating film. A transistor, wherein a capacitance between the floating gate electrode and a semiconductor substrate is set to be larger than a capacitance between the floating gate electrode and a control gate electrode.
【請求項2】 1つの制御ゲート電極を共有し、半導体
基板に形成された2つのソース・ドレイン領域間のチャ
ネル領域上に併置された第1および第2の浮遊ゲート電
極を備え、前記第1又は第2の浮遊ゲート電極と半導体
基板との間の静電容量が、前記第1又は第2の浮遊ゲー
ト電極と制御ゲート電極との間の静電容量よりも大きく
設定され、前記第1および第2の浮遊ゲート電極は一方
向端部の断面積よりも大きな断面積の部分を有するトラ
ンジスタ。
2. A semiconductor device comprising: first and second floating gate electrodes sharing one control gate electrode and juxtaposed on a channel region between two source / drain regions formed in a semiconductor substrate; Alternatively, the capacitance between the second floating gate electrode and the semiconductor substrate is set to be larger than the capacitance between the first or second floating gate electrode and the control gate electrode, and A transistor in which the second floating gate electrode has a portion having a larger cross-sectional area than a cross-sectional area at one end in one direction.
【請求項3】 半導体基板に形成された第1および第2
のソース・ドレイン領域と、 前記第1および第2のソース・ドレイン領域の間に挟ま
れたチャネル領域と、 前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して併置された
第1および第2の浮遊ゲート電極と、 前記第1および第2の浮遊ゲート電極の上に絶縁膜を介
して形成され、第1および第2の浮遊ゲート電極によっ
て共有された制御ゲート電極とを備え、 前記第1の浮遊ゲート電極は第1のソース・ドレイン領
域の近傍に配置され、前記第2の浮遊ゲート電極は第2
のソース・ドレイン領域の近傍に配置され、 前記第1又は第2の浮遊ゲート電極と半導体基板との間
の静電容量が、前記第1又は第2の浮遊ゲート電極と制
御ゲート電極との間の静電容量よりも大きく設定され、 前記第1および第2の浮遊ゲート電極は一方向端部の断
面積よりも大きな断面積の部分を有するトランジスタ。
3. A first and a second formed on a semiconductor substrate.
And a channel region sandwiched between the first and second source / drain regions, and first and second floating gates juxtaposed on the channel region via a gate insulating film. An electrode, and a control gate electrode formed on the first and second floating gate electrodes via an insulating film and shared by the first and second floating gate electrodes, wherein the first floating gate An electrode is disposed near the first source / drain region, and the second floating gate electrode is
The capacitance between the first or second floating gate electrode and the semiconductor substrate is between the first or second floating gate electrode and the control gate electrode. Wherein the first and second floating gate electrodes have a portion having a larger cross-sectional area than a cross-sectional area at one end.
【請求項4】 浮遊ゲート電極の周縁部を除く上部に突
起部が形成され、その突起部上に絶縁膜を介して制御ゲ
ート電極が形成されたトランジスタ。
4. A transistor in which a projection is formed on an upper portion of a floating gate electrode except for a peripheral portion, and a control gate electrode is formed on the projection via an insulating film.
【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項に記載のト
ランジスタにおいて、浮遊ゲート電極の周縁部を除く上
部に突起部が形成され、その突起部上に絶縁膜を介して
制御ゲート電極が形成されたトランジスタ。
5. The transistor according to claim 1, wherein a projection is formed on an upper portion of the floating gate electrode except for a peripheral portion thereof, and the control gate electrode is formed on the projection with an insulating film interposed therebetween. Formed with the transistor.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載のト
ランジスタと、 前記トランジスタをマトリックス状に配置し、該マトリ
ックス内で行方向に配列された複数のトランジスタの各
制御ゲート電極を共通接続するワード線と、 前記マトリックス内で列方向に配列された複数のトラン
ジスタの各ソース・ドレイン領域をそれぞれ共通接続す
るビット線とを含むトランジスタアレイ。
6. The transistor according to claim 1, wherein the transistors are arranged in a matrix, and the control gate electrodes of a plurality of transistors arranged in a row in the matrix are shared. A transistor array comprising: a word line to be connected; and a bit line that commonly connects source / drain regions of a plurality of transistors arranged in a column direction in the matrix.
【請求項7】 浮遊ゲート電極に電荷を注入することに
よりデータを書き込む半導体メモリであって、 請求項1〜5のいずれか1項に記載のトランジスタをメ
モリセルとして使用し、 前記浮遊ゲート電極に注入された電荷を前記制御ゲート
電極に引き抜くことによりデータの消去動作を行う際
に、前記浮遊ゲート電極の突起部から電子が飛び出して
制御ゲート電極側へ移動する半導体メモリ。
7. A semiconductor memory for writing data by injecting charges into a floating gate electrode, wherein the transistor according to claim 1 is used as a memory cell, A semiconductor memory in which when a data erase operation is performed by extracting an injected charge to the control gate electrode, electrons jump out of the protrusion of the floating gate electrode and move to the control gate electrode side.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006046301A1 (en) * 2004-10-29 2008-08-07 スパンション エルエルシー Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

Cited By (2)

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JPWO2006046301A1 (en) * 2004-10-29 2008-08-07 スパンション エルエルシー Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP5237554B2 (en) * 2004-10-29 2013-07-17 スパンション エルエルシー Manufacturing method of semiconductor device

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