JPH11345952A - Semiconductor device and operation thereof - Google Patents

Semiconductor device and operation thereof

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JPH11345952A
JPH11345952A JP14945898A JP14945898A JPH11345952A JP H11345952 A JPH11345952 A JP H11345952A JP 14945898 A JP14945898 A JP 14945898A JP 14945898 A JP14945898 A JP 14945898A JP H11345952 A JPH11345952 A JP H11345952A
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JP
Japan
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layer
insulating film
gate electrode
electrode
region
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Application number
JP14945898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Fujiwara
英明 藤原
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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 the semiconductor device which can achieve high-speed operation, low voltage and low power consumption, and operates as a non- volatile memory in the long life with the high holding action being maintained. SOLUTION: On the surface of a silicon substrate 31, an n-type well region 32 is formed. At the surface of the well region, a source region 33 comprising WSi2 is embedded. At the other position of the surface of the n-type well region 32, a drain region 34 comprising an n<+> layer is formed. On the n-type well region 32, the source region 33 and the drain region 34, the first gate insulating film 35 comprising SiO2 is formed. On the film 35, a floating gate electrode 36 comprising silicon nitride(SiN) is formed. On the floating gate electrode 36, the second gate insulating film 37 comprising SiO2 is formed. Over the film 37, a control gate electrode 38 comprising polysilicon is formed.

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、ショットキ接触を
有する半導体装置及びその動作方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device having a Schottky contact and a method of operating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のMOSFET(金属酸化物半導体
電界効果トランジスタ)の製造の際には、半導体基板上
にゲート絶縁膜及びゲート電極が順に設けられる。そし
て、ゲート電極をマスクとしてイオン注入を行うことに
より、ゲート電極に対して自己整合的に位置合わせされ
たソース領域及びドレイン領域が形成される。
2. Description of the Related Art In manufacturing a conventional MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor), a gate insulating film and a gate electrode are sequentially provided on a semiconductor substrate. Then, by performing ion implantation using the gate electrode as a mask, a source region and a drain region aligned with the gate electrode in a self-aligned manner are formed.

【0003】一方、磁気メモリであるハードディスク及
びフロッピィディスクに代替可能な半導体メモリとし
て、EPROM(Erasable and Programmable Read Onl
y Memory)やEEPROM(Electrically Erasable an
d Programmable Read Only Memory )等の不揮発性メモ
リが注目されている。EPROM及びEEPROMのメ
モリセルでは、浮遊ゲート電極にキャリアを蓄積し、キ
ャリアの有無によりデータの記憶を行うとともに、キャ
リアの有無によるしきい値電圧の変化を検出することに
よりデータの読み出しを行っている。特に、EEPRO
Mには、メモリセルアレイの全体でデータの消去を行う
かあるいはメモリセルアレイを任意のブロックに分けて
各ブロック単位でデータの消去を行うフラッシュEEP
ROMがある。このフラッシュEEPROMは、大容量
化、低消費電力化及び高速化が可能で耐衝撃性に優れる
という特徴を有することから、種々の携帯機器で使用さ
れている。
On the other hand, EPROM (Erasable and Programmable Read Only) is a semiconductor memory that can be substituted for a hard disk and a floppy disk as magnetic memories.
y Memory) and EEPROM (Electrically Erasable an)
Non-volatile memories such as d Programmable Read Only Memory) have attracted attention. In EPROM and EEPROM memory cells, carriers are stored in a floating gate electrode, data is stored depending on the presence or absence of carriers, and data is read out by detecting a change in threshold voltage due to the presence or absence of carriers. . In particular, EEPRO
M is a flash EEPROM which erases data in the entire memory cell array or divides the memory cell array into arbitrary blocks and erases data in block units.
There is ROM. The flash EEPROM is used in various portable devices because it has features of being capable of increasing capacity, lowering power consumption, increasing speed, and having excellent shock resistance.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のフラッシュEE
PROMでは、浮遊ゲート電極内にキャリアを注入する
書き込み動作及び浮遊ゲート電極からキャリアを排出す
る消去動作では、制御ゲート電極と基板との間に10V
以上の電圧を印加する必要がある。浮遊ゲート電極内の
キャリアを長期間にわたって保持するためには、浮遊ゲ
ート電極を取り囲む酸化膜の厚さを8〜10nm以下に
することはできない。したがって、メモリセルの構造自
体を変えない限り、メモリセル内での低電圧化は困難で
あると言われている(NIKKEI MICRODEV
ICES 1997年1月号,2月号の特集記事参
照)。
SUMMARY OF THE INVENTION Conventional flash EE
In a PROM, a writing operation of injecting carriers into the floating gate electrode and an erasing operation of discharging carriers from the floating gate electrode require 10 V between the control gate electrode and the substrate.
It is necessary to apply the above voltage. In order to retain carriers in the floating gate electrode for a long period of time, the thickness of the oxide film surrounding the floating gate electrode cannot be reduced to 8 to 10 nm or less. Therefore, it is said that it is difficult to lower the voltage in the memory cell unless the structure itself of the memory cell is changed (NIKKEI MICRODEV).
(See the special article in the ICES January and February 1997 issues.)

【0005】本発明の目的は、長寿命で且つ高い保持動
作を維持しつつ高速動作、低電圧化及び低消費電力化が
可能な不揮発性メモリとして働く半導体装置を提供する
ことである。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which operates as a non-volatile memory capable of high-speed operation, low voltage, and low power consumption while maintaining a long life and high holding operation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、一導電型の半導体からなる第1の層と、前記第1の
層にショットキ接触する第2の層と、前記第1の層と前
記第2の層との界面に形成されるショットキ障壁の厚み
を変化させるための電界を前記界面に印加するための電
極部とを備え、前記第1の電極層は、前記第1の層より
も大きなバンドギャップを有することをその要旨とす
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first layer made of a semiconductor of one conductivity type; a second layer in Schottky contact with the first layer; And an electrode unit for applying an electric field to the interface for changing the thickness of a Schottky barrier formed at the interface between the first layer and the second layer. The point is to have a larger band gap.

【0007】すなわち、ソース領域及びドレイン領域の
少なくとも一方と半導体基板との界面にショットキ障壁
が形成される。したがって、電極部により第1の層と第
2の層との界面に電界を印加することにより、界面に形
成されるショットキ障壁の厚みを変化させることができ
る。それにより、第1の層と第2の層との間に流れる電
流を制御することができる。
That is, a Schottky barrier is formed at the interface between at least one of the source region and the drain region and the semiconductor substrate. Therefore, the thickness of the Schottky barrier formed at the interface can be changed by applying an electric field to the interface between the first layer and the second layer by the electrode portion. Thus, current flowing between the first layer and the second layer can be controlled.

【0008】この場合、ショットキ障壁の厚みは、一導
電型の半導体の不純物濃度と電極部により印加される電
界強度で定まる。一導電型の半導体の不純物濃度は高い
精度で制御することができる。したがって、コストの上
昇を伴うことなく高集積化が可能でかつ高い精度で製造
可能な半導体装置が得られる。また、電極部は、第2の
層上に形成された第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜上に形
成された第1の電極層と、第1の電極層上に形成された
第2の絶縁膜と、第2の絶縁膜上に形成された第2の電
極層とを含む。
In this case, the thickness of the Schottky barrier is determined by the impurity concentration of the semiconductor of one conductivity type and the intensity of the electric field applied by the electrode portion. The impurity concentration of a semiconductor of one conductivity type can be controlled with high accuracy. Therefore, a semiconductor device which can be highly integrated without increasing the cost and can be manufactured with high accuracy can be obtained. The electrode portion includes a first insulating film formed over the second layer, a first electrode layer formed over the first insulating film, and a first insulating film formed over the first electrode layer. 2 insulating film, and a second electrode layer formed on the second insulating film.

【0009】この場合、第2の電極層に電圧を印加する
ことにより、第1の絶縁膜を介して第1の層と第2の層
との界面に電界を印加することができる。第1の層と第
2の層との間にバイアスが印加された場合、ショットキ
障壁を透過した電子はそのバイアスにより形成される電
界により急激に加速されてホットエレクトロンとなり、
第1の電極層に注入される。これにより、電極部に高い
電圧を印加することなく、キャリアを第1の電極層に効
率良く注入することができる。
In this case, by applying a voltage to the second electrode layer, an electric field can be applied to the interface between the first and second layers via the first insulating film. When a bias is applied between the first layer and the second layer, electrons transmitted through the Schottky barrier are rapidly accelerated by an electric field formed by the bias to become hot electrons.
It is implanted into the first electrode layer. Accordingly, carriers can be efficiently injected into the first electrode layer without applying a high voltage to the electrode portion.

【0010】キャリアのエネルギーは第1の層と第2の
層との間に印加されるバイアスにより決定され、キャリ
アがショットキ障壁を透過する確率は第2の電極層によ
り界面に印加される電界により決定される。この場合、
第1の電極層に低いエネルギーのキャリアを注入するこ
とができるので、第1の電極層に注入されるキャリアに
より第1の絶縁膜が損傷を受けることが防止される。し
たがって、高い保持動作を維持しつつ高速動作、低電圧
化及び低消費電力化が可能な不揮発性メモリとして働く
半導体装置が得られる。
The energy of the carrier is determined by the bias applied between the first layer and the second layer, and the probability of the carrier passing through the Schottky barrier is determined by the electric field applied to the interface by the second electrode layer. It is determined. in this case,
Since carriers having low energy can be injected into the first electrode layer, the first insulating film is prevented from being damaged by the carriers injected into the first electrode layer. Therefore, a semiconductor device which operates as a nonvolatile memory capable of high-speed operation, low voltage, and low power consumption while maintaining high holding operation can be obtained.

【0011】更に、第1の電極層の材料として、第1の
層よりもバンドギャップが大きい材料を用いている。こ
れにより、第1の電極層では荷電子帯から伝導帯に電子
を励起するに必要とするエネルギーが第1の層よりも大
きくなり、第1の電極層に高いエネルギーの電子が注入
されてもホットホールが発生しにくく、第1の絶縁膜に
正孔が注入されにくい。従って、正孔の注入に起因して
急速に進むと言われている絶縁膜の劣化を抑制し、デー
タの書き換え回数の多い長寿命な不揮発性メモリを提供
することができる。
Further, a material having a larger band gap than the first layer is used as a material of the first electrode layer. As a result, the energy required to excite electrons from the valence band to the conduction band in the first electrode layer becomes larger than that in the first layer, and even if high-energy electrons are injected into the first electrode layer. Hot holes are not easily generated, and holes are hardly injected into the first insulating film. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the insulating film, which is said to progress rapidly due to the injection of holes, and provide a long-life nonvolatile memory with a large number of data rewrites.

【0012】前記第1の電極層は、前記第1の絶縁膜及
び第2の絶縁膜のバンドギャップよりも小さなバンドギ
ャップを有することが望ましい。また、第1の層と第2
の層との界面から第1の層側における電極部の端部まで
の長さが50nm以上であることが望ましい。この場
合、第2の層からショットキ障壁を第1の層側に透過し
たキャリアが第1の層中で、第1の絶縁膜の障壁を越え
るエネルギーに加速された後の領域を電極部が覆ってい
るため、第1の層から電極部にキャリアが容易に注入さ
れる。したがって、不揮発性メモリが実現される。
It is preferable that the first electrode layer has a band gap smaller than the band gap of the first insulating film and the band gap of the second insulating film. In addition, the first layer and the second layer
It is desirable that the length from the interface with the first layer to the end of the electrode portion on the first layer side is 50 nm or more. In this case, the electrode portion covers a region of the first layer in which carriers transmitted from the second layer through the Schottky barrier to the first layer side are accelerated to an energy exceeding the barrier of the first insulating film. Therefore, carriers are easily injected from the first layer into the electrode portion. Therefore, a nonvolatile memory is realized.

【0013】また、電極部が、第1の層と第2の層との
界面に対して0度よりも大きい角度をなすように配置さ
れていても良い。この場合、電極部によりショットキ障
壁の厚みを変化させるための電界を界面に容易に印加す
ることができる。また、本発明に係る半導体装置の動作
方法は、一導電型の半導体からなる第1の層と前記第1
の層に対してショットキ接触する第2の層とを備えたも
のであって、電極部により、前記第1の層と前記第2の
層との界面に電圧を印加して、前記第1の層から前記電
極部にホットキャリアを注入することでデータの書き込
みを行い、データの書き込み時とは逆の導電型のホット
キャリアを前記電極部に注入することでデータの消去を
行うことをその要旨とする。
Further, the electrode portion may be arranged so as to form an angle larger than 0 degree with respect to the interface between the first layer and the second layer. In this case, an electric field for changing the thickness of the Schottky barrier by the electrode portion can be easily applied to the interface. The method of operating a semiconductor device according to the present invention may further comprise the steps of:
And a second layer that is in Schottky contact with the first layer, wherein a voltage is applied to an interface between the first layer and the second layer by an electrode portion, and The point is that data is written by injecting hot carriers from the layer into the electrode portion, and data is erased by injecting hot carriers of the opposite conductivity type to the electrode portion at the time of data writing. And

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(1)第1の実施形態 図1は本発明の第1の実施形態における不揮発性メモリ
の模式的断面図である。図1において、p型単結晶シリ
コン基板31の表面に、不純物濃度1×1015cm-3
n型ウエル領域32が形成されている。n型ウエル領域
32の表面には、WSi2からなる膜厚200nmのソ
ース領域33が埋め込まれている。また、n型ウエル領
域32の表面の他の位置には、n+層からなるドレイン
領域34が形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1) First Embodiment FIG. 1 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an n-type well region 32 having an impurity concentration of 1 × 10 15 cm −3 is formed on a surface of a p-type single crystal silicon substrate 31. A 200 nm-thick source region 33 made of WSi 2 is embedded in the surface of the n-type well region 32. At another position on the surface of the n-type well region 32, a drain region 34 made of an n + layer is formed.

【0015】n型ウエル領域32、ソース領域33及び
ドレイン領域34上には、SiO2からなる膜厚5nm
の第1のゲート絶縁膜35が形成されている。第1のゲ
ート絶縁膜35上には、窒化シリコン(SiN)からな
る膜厚250nmの浮遊ゲート電極36が形成されてい
る。浮遊ゲート電極36上には、SiO2からなる膜厚
5nmの第2のゲート絶縁膜37が形成されている。さ
らに、第2のゲート絶縁膜37上には、ポリシリコンか
らなる膜厚約250nmの制御ゲート電極38が形成さ
れている。
On the n-type well region 32, the source region 33 and the drain region 34, a film of SiO 2 having a thickness of 5 nm is formed.
Of the first gate insulating film 35 is formed. On the first gate insulating film 35, a 250 nm-thick floating gate electrode 36 made of silicon nitride (SiN) is formed. On the floating gate electrode 36, a 5 nm-thick second gate insulating film 37 made of SiO 2 is formed. Further, a control gate electrode 38 made of polysilicon and having a thickness of about 250 nm is formed on the second gate insulating film 37.

【0016】ソース領域33上にはソース電極39が形
成され、ドレイン領域34上にはドレイン電極40が形
成されている。ソース電極39はソース線(図示せず)
に接続され、ドレイン電極40はビット線(図示せず)
に接続され、制御ゲート電極38はワード線(図示せ
ず)に接続される。なお、ソース領域33とn型ウエル
領域32との界面204からドレイン領域34までの距
離L1は50nm以上に設定する。
A source electrode 39 is formed on the source region 33, and a drain electrode 40 is formed on the drain region 34. The source electrode 39 is a source line (not shown)
And the drain electrode 40 is connected to a bit line (not shown).
, And the control gate electrode 38 is connected to a word line (not shown). Note that the distance L1 from the interface 204 between the source region 33 and the n-type well region 32 to the drain region 34 is set to 50 nm or more.

【0017】ソース電極39にはソース電位VSが印加
され、ドレイン電極40にはドレイン電位VDが印加さ
れ、制御ゲート電極38には制御ゲート電位VCGが印
加される。本実施形態では、ソース電位VSは所定の負
電位であり、ドレイン電位VDは所定の正電位である。
これにより、n型ウエル領域32とソース領域33との
界面204に逆バイアスが印加される。
A source potential VS is applied to the source electrode 39, a drain potential VD is applied to the drain electrode 40, and a control gate potential VCG is applied to the control gate electrode 38. In the present embodiment, the source potential VS is a predetermined negative potential, and the drain potential VD is a predetermined positive potential.
As a result, a reverse bias is applied to the interface 204 between the n-type well region 32 and the source region 33.

【0018】次に、図1の不揮発性メモリの書き込み動
作を図2のエネルギーバンド図を参照しながら説明す
る。ソース電極39に−3Vを印加し、ドレイン電極4
0に+3Vを印加し、制御ゲート電極38に+3Vを印
加する。なお、シリコン基板31の電位は0Vに保持す
る。このように、制御ゲート電極38に正電位3〜6V
を印加すると、第1のゲート絶縁膜35の近傍における
界面204のショットキ障壁の厚みが薄くなり、ショッ
トキ障壁に逆方向電流が流れる。界面204に形成され
るショットキ障壁に逆バイアス6Vを印加すると、ショ
ットキ障壁を透過(トンネリング)した電子が、ショッ
トキ障壁近傍に生じる強い電界により、電子の平均自由
行程以下の短い距離で3.2eV以上まで加速される。
3.2eVはn型ウエル領域32の伝導帯から見た第1
のゲート絶縁膜35の障壁の高さである。
Next, the write operation of the nonvolatile memory of FIG. 1 will be described with reference to the energy band diagram of FIG. -3 V is applied to the source electrode 39 and the drain electrode 4
+3 V is applied to 0, and +3 V is applied to the control gate electrode 38. Note that the potential of the silicon substrate 31 is kept at 0V. Thus, the positive potential of 3 to 6 V is applied to the control gate electrode 38.
Is applied, the thickness of the Schottky barrier at the interface 204 near the first gate insulating film 35 is reduced, and a reverse current flows through the Schottky barrier. When a reverse bias of 6 V is applied to the Schottky barrier formed at the interface 204, electrons transmitted (tunneled) through the Schottky barrier generate 3.2 eV or more over a short distance equal to or less than the mean free path of the electrons due to a strong electric field generated near the Schottky barrier. Accelerated to
3.2 eV is the first value as viewed from the conduction band of the n-type well region 32.
Is the height of the barrier of the gate insulating film 35.

【0019】これにより、ショットキ障壁を透過した電
子のほとんど全てが第1のゲート絶縁膜35の障壁を超
えるエネルギーを獲得してホットエレクトロンとなり、
制御ゲート電極38に印加される正電位により、極めて
高い効率で浮遊ゲート電極36に注入される。このよう
に、ホットエレクトロンが極めて高い効率で浮遊ゲート
電極36に注入されるので、高速な書き込み動作が可能
になる。
As a result, almost all of the electrons transmitted through the Schottky barrier acquire energy exceeding the barrier of the first gate insulating film 35 and become hot electrons.
Due to the positive potential applied to the control gate electrode 38, it is injected into the floating gate electrode 36 with extremely high efficiency. As described above, since hot electrons are injected into the floating gate electrode 36 with extremely high efficiency, a high-speed write operation can be performed.

【0020】この場合、電子のエネルギーはソース領域
33とドレイン領域34との間に印加する電圧で調整す
ることができ、電子がショットキ障壁を透過する確率は
制御ゲート電極38に印加する制御ゲート電位VCGに
より調整することができる。したがって、ホットエレク
トロンを第1のゲート絶縁膜35の障壁3.2eVを僅
かに越えたエネルギーを得た時点で浮遊ゲート電極36
に注入することができる。それにより、FNトンネル電
流(Fowler-Nordheim Tunnel Current)により電子を注
入する従来の方法に比べると、浮遊ゲート電極36に注
入された電子は従来の1/2〜1/3の低いエネルギー
を有する。
In this case, the energy of the electrons can be adjusted by the voltage applied between the source region 33 and the drain region 34, and the probability of the electrons passing through the Schottky barrier is controlled by the control gate potential applied to the control gate electrode 38. It can be adjusted by VCG. Therefore, when the hot electrons obtain energy slightly exceeding the barrier 3.2 eV of the first gate insulating film 35, the floating gate electrode 36
Can be injected. Thus, compared to the conventional method of injecting electrons by FN tunnel current (Fowler-Nordheim Tunnel Current), the electrons injected into the floating gate electrode 36 have a low energy of 1/2 to 1/3 of the conventional method.

【0021】電圧を印加していないときのショットキ障
壁の厚みは、シリコン基板に接触させる金属の種類、シ
リコン基板の不純物の導電型(n型またはp型)及び不
純物濃度で決まる。不純物濃度は加工精度に比べて精密
に制御することができる。したがって、一定の性能を有
する不揮発性メモリを加工精度によらず高い精度で製造
することができるとともに、集積度を容易に向上させる
ことが可能となる。
The thickness of the Schottky barrier when no voltage is applied is determined by the type of metal that is brought into contact with the silicon substrate, the conductivity type (n-type or p-type) of the silicon substrate, and the impurity concentration. The impurity concentration can be controlled more precisely than the processing accuracy. Therefore, a non-volatile memory having a certain performance can be manufactured with high accuracy irrespective of processing accuracy, and the degree of integration can be easily improved.

【0022】また、書き込み動作時に、チャージポンプ
を用いて10〜20Vの高電圧を発生する必要がなくな
り、低消費電力でコンパクトなメモリチップを作製する
ことが可能となる。更に本発明では、浮遊ゲート電極3
6の材料として、Siよりもバンドギャップが大きく且
つ第1のゲート絶縁膜35及び第2のゲート絶縁膜37
(SiO2)よりもバンドギャップの小さな窒化シリコ
ン(SiN)を用いている。これにより、浮遊ゲート電
極36では荷電子帯から伝導帯に電子を励起するに必要
とするエネルギーがシリコンよりも大きくなり、浮遊ゲ
ート電極36に高いエネルギーの電子が注入されてもホ
ットホールが発生しにくく、第1のゲート絶縁膜35に
正孔が注入されにくい。従って、正孔の注入に起因して
急速に進むと言われている絶縁膜の劣化を抑制し、デー
タの書き換え回数の多い不揮発性メモリを提供すること
ができる。
Further, it is not necessary to generate a high voltage of 10 to 20 V using a charge pump at the time of a write operation, and a compact memory chip with low power consumption can be manufactured. Further, in the present invention, the floating gate electrode 3
As a material of No. 6, the band gap is larger than that of Si, and the first gate insulating film 35 and the second gate insulating film 37 are used.
Silicon nitride (SiN) having a smaller band gap than (SiO 2 ) is used. As a result, the energy required to excite electrons from the valence band to the conduction band becomes larger than that of silicon in the floating gate electrode 36, and hot holes are generated even when high-energy electrons are injected into the floating gate electrode 36. It is difficult to inject holes into the first gate insulating film 35. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the insulating film, which is said to progress rapidly due to the injection of holes, and provide a nonvolatile memory in which data is frequently rewritten.

【0023】ここで、図1の不揮発性メモリにおいて制
御ゲート電極38に印加する制御ゲート電位VCGを変
化させた場合のショットキ障壁の厚みの変化をシミュレ
ータにより計算した。この計算では、ソース電位VSを
−3Vとし、ドレイン電位VDを+3Vとし、シリコン
基板31の電位を0Vとし、制御ゲート電位VCGを−
3Vから+6Vまで変化させた。n型ウエル領域32の
不純物濃度は1×10 15cm-3とし、第1のゲート絶縁
膜35の厚みは8nmとした。その計算結果を表1に示
す。
Here, in the nonvolatile memory of FIG.
The control gate potential VCG applied to the control gate electrode 38 is changed.
Simulation of the change in the thickness of the Schottky barrier when
Data. In this calculation, the source potential VS is
-3 V, drain potential VD +3 V, silicon
The potential of the substrate 31 is set to 0 V, and the control gate potential VCG is set to-
The voltage was changed from 3V to + 6V. n-type well region 32
The impurity concentration is 1 × 10 Fifteencm-3And the first gate insulation
The thickness of the film 35 was 8 nm. Table 1 shows the calculation results.
You.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1に示すように、制御ゲート電圧VCG
を−3Vから+6Vまで変化させると、n型ウエル領域
32とソース領域33との界面204のショットキ障壁
の厚みは170nmから1.6nmまで変化した。この
ように、制御ゲート電位VCGを変化させることにより
界面204のショットキ障壁の厚みを変化させることが
可能となる。
As shown in Table 1, the control gate voltage VCG
Was changed from −3 V to +6 V, the thickness of the Schottky barrier at the interface 204 between the n-type well region 32 and the source region 33 changed from 170 nm to 1.6 nm. As described above, the thickness of the Schottky barrier at the interface 204 can be changed by changing the control gate potential VCG.

【0026】次に、界面204のショットキ障壁を電子
または電流が流れる際の電気抵抗の変化とショットキ障
壁の厚みの変化との関係を文献データとの比較から導出
した。この計算では、ソース電位VSを−1Vとし、ド
レイン電位VDを0Vとし、シリコン基板31の電位を
0Vとし、制御ゲート電位VCGを0Vとした。また、
n型ウエル領域32の不純物濃度を1×1020cm-3
び1×1019cm-3とし、第1のゲート絶縁膜35の膜
厚を8nmとした。
Next, the relationship between the change in electrical resistance when electrons or current flows through the Schottky barrier at the interface 204 and the change in the thickness of the Schottky barrier was derived from comparison with literature data. In this calculation, the source potential VS was -1 V, the drain potential VD was 0 V, the potential of the silicon substrate 31 was 0 V, and the control gate potential VCG was 0 V. Also,
The impurity concentration of the n-type well region 32 was set to 1 × 10 20 cm −3 and 1 × 10 19 cm −3, and the thickness of the first gate insulating film 35 was set to 8 nm.

【0027】n型ウエル領域32の不純物濃度が1×1
20cm-3のときにはショットキ障壁の厚みは1.6n
mとなった。一方、文献データによれば、n型ウエル領
域の不純物濃度を1×1020cm-3として、WSi2
Si界面のショットキ障壁に逆バイアスを印加して電子
をトンネルさせる場合の電気抵抗は100Ω/μm2
下と十分低くなっている。
The impurity concentration of the n-type well region 32 is 1 × 1
At 0 20 cm -3 , the thickness of the Schottky barrier is 1.6 n
m. On the other hand, according to literature data, the impurity concentration of the n-type well region is set to 1 × 10 20 cm −3 , and WSi 2 /
The electric resistance when electrons are tunneled by applying a reverse bias to the Schottky barrier at the Si interface is sufficiently low at 100Ω / μm 2 or less.

【0028】n型ウエル領域32の不純物濃度が1×1
19cm-3のときのショットキ障壁の厚みは4.8nm
となった。一方、文献データによれば、n型ウエル領域
の不純物濃度を1×1019cm-3として、WSi2/S
i界面のショットキ障壁に逆バイアスを印加して電子を
トンネルさせる場合の電気抵抗は109Ω/μm2以上と
なっている。これらの結果を表2に示す。
The impurity concentration of the n-type well region 32 is 1 × 1
The thickness of the Schottky barrier at 0 19 cm -3 is 4.8 nm.
It became. On the other hand, according to literature data, the impurity concentration of the n-type well region is set to 1 × 10 19 cm −3 , and WSi 2 / S
When a reverse bias is applied to the Schottky barrier at the i interface to tunnel electrons, the electric resistance is 10 9 Ω / μm 2 or more. Table 2 shows the results.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】表1及び表2よりショットキ障壁の厚みを
媒介として制御ゲート電位VCGとショットキ障壁の電
気抵抗との関係を求めた。この結果を表3に示す。
From Tables 1 and 2, the relationship between the control gate potential VCG and the electrical resistance of the Schottky barrier was determined using the thickness of the Schottky barrier as a medium. Table 3 shows the results.

【0031】[0031]

【表3】 [Table 3]

【0032】表3から、制御ゲート電位VCGを−3V
から6Vまで変化させると、第1のゲート絶縁膜35の
近傍において電子がショットキ障壁をトンネリングする
際の電気抵抗が1×109Ω/μm2以上から100Ω/
μm2以下まで変化することがわかった。表3に示すよ
うに、制御ゲート電位VCGが6Vのときには、電子が
第1のゲート絶縁膜35の障壁を越えて浮遊ゲート電極
36に注入される際に必要な3.2eVに加速されるま
でに要する距離が20nmとなっている。物質中で3e
Vの電子の平均自由行程は10〜20nmであり、1e
Vの電子の平均自由行程は約100nmであるので、第
1のゲート絶縁膜35の近傍で加速された電子はほとん
ど全て3.2eV以上まで加速されると考えられる。
From Table 3, the control gate potential VCG is set to -3V
And 6V, the electrical resistance when electrons tunnel through the Schottky barrier in the vicinity of the first gate insulating film 35 is from 1 × 10 9 Ω / μm 2 or more to 100 Ω / μm 2.
It was found to change to below μm 2 . As shown in Table 3, when the control gate potential VCG is 6 V, electrons are accelerated to 3.2 eV, which is required when electrons are injected into the floating gate electrode 36 beyond the barrier of the first gate insulating film 35. Is 20 nm. 3e in substance
The mean free path of the electrons of V is 10 to 20 nm, and 1e
Since the mean free path of the electrons of V is about 100 nm, it is considered that almost all the electrons accelerated in the vicinity of the first gate insulating film 35 are accelerated to 3.2 eV or more.

【0033】すなわち、制御ゲート電位VCGが6Vの
ときには、平均自由工程以下の短距離で3.2eVまで
加速される。したがって、第1のゲート絶縁膜35の近
傍で加速された電子はほとんど全て3.2eV以上まで
加速されて非常に効率よく浮遊ゲート電極36に注入さ
れることになる。本実施形態では、電子の注入が起こる
位置を浮遊ゲート電極36の一端部の近傍に設定してい
るので、浮遊ゲート電極36の一端部から中央部及び他
端部に向かって電子の注入が起こる。3.2eV以上に
加速された電子は、制御ゲート電極38から受ける電界
により浮遊ゲート電極36の方向に僅かでも軌道を変え
られれば浮遊ゲート電極36に注入され、注入効率及び
注入速度が増すことになる。
That is, when the control gate potential VCG is 6 V, the acceleration is made to 3.2 eV over a short distance equal to or less than the mean free path. Therefore, almost all the electrons accelerated in the vicinity of the first gate insulating film 35 are accelerated to 3.2 eV or more and injected into the floating gate electrode 36 very efficiently. In the present embodiment, since the position where the injection of electrons occurs is set near one end of the floating gate electrode 36, the injection of electrons occurs from one end of the floating gate electrode 36 toward the center and the other end. . The electrons accelerated to 3.2 eV or more are injected into the floating gate electrode 36 if the trajectory can be slightly changed in the direction of the floating gate electrode 36 by the electric field received from the control gate electrode 38, so that the injection efficiency and the injection speed are increased. Become.

【0034】ところで、図1の不揮発性メモリの消去動
作は、ソース電極39に+3Vを印加し、ドレイン電極
40をオープン状態とし、制御ゲート電極38に−3V
を印加する。なお、シリコン基板31の電位は−2Vに
保持する。このような電位関係に設定することにより、
nウェル領域32は空乏化し、第1のゲート絶縁膜35
の近傍における界面204のホールに対するショットキ
障壁の厚みが薄くなり、ソース領域33からnウェル領
域32に薄くなったショットキ障壁を透過した正孔が注
入される。このショットキ障壁を透過(トンネリング)
した正孔は、ショットキ障壁近傍に生じる強い電界によ
り加速される。
By the way, in the erasing operation of the nonvolatile memory shown in FIG. 1, +3 V is applied to the source electrode 39, the drain electrode 40 is opened, and -3 V is applied to the control gate electrode 38.
Is applied. Note that the potential of the silicon substrate 31 is kept at -2V. By setting such a potential relationship,
The n-well region 32 is depleted, and the first gate insulating film 35
, The thickness of the Schottky barrier with respect to the hole at the interface 204 near the hole is reduced, and holes that have passed through the thinned Schottky barrier from the source region 33 to the n-well region 32 are injected. Through this Schottky barrier (tunneling)
The generated holes are accelerated by a strong electric field generated near the Schottky barrier.

【0035】これにより、ショットキ障壁を透過した正
孔のほとんど全てが第1のゲート絶縁膜35の障壁を超
えるエネルギーを獲得してホットホールとなり、制御ゲ
ート電極38に印加される負電位により、極めて高い効
率で浮遊ゲート電極36に注入される。その結果、不揮
発性メモリにおいて、それ以前に浮遊ゲート電極36に
注入されていたホットエレクトロンが、新たに注入され
たホットホールによって打ち消されることにより、書き
込まれたデータの消去が行われる。
As a result, almost all of the holes transmitted through the Schottky barrier acquire energy exceeding the barrier of the first gate insulating film 35 and become hot holes, and are extremely reduced by the negative potential applied to the control gate electrode 38. It is injected into the floating gate electrode 36 with high efficiency. As a result, in the nonvolatile memory, the hot electrons previously injected into the floating gate electrode 36 are canceled by the newly injected hot holes, thereby erasing the written data.

【0036】このホットホールは、前述のホットエレク
トロンと同様、極めて高い効率で浮遊ゲート電極36に
注入されるので、高速な消去動作が可能になる。なお、
n型ウエル領域32はそのままドレインとして働くが、
n型ウエル領域32を一定電位に固定する場合、あるい
はドレインから電圧または電流を取り出す場合には、本
実施形態のように、n型ウエル領域32の表面にn+
からなるドレイン領域34を設けることが好ましい。
Since the hot holes are injected into the floating gate electrode 36 with extremely high efficiency, similarly to the above-mentioned hot electrons, a high-speed erasing operation can be performed. In addition,
The n-type well region 32 functions as a drain as it is,
When the n-type well region 32 is fixed at a constant potential or when a voltage or current is taken out from the drain, a drain region 34 made of an n + layer is provided on the surface of the n-type well region 32 as in the present embodiment. Is preferred.

【0037】また、第1のゲート絶縁膜35及び第2の
ゲート絶縁膜37の厚みは5nm以下にすることが望ま
しい。これにより、素子の駆動能力の向上及び低電圧化
を実現することができると共に、書き込み、読み出し、
消去の各動作の高速化を実現できる。また、近年、微細
加工技術の進展と共にLSIで使用されるゲート絶縁膜
の厚みも薄膜化が進んでおり、本実施形態のように第1
のゲート絶縁膜35及び第2のゲート絶縁膜37を薄膜
化することにより、製造プロセスの条件を標準化するこ
とができ、プロセスの簡略化を実現することができる。
It is preferable that the thickness of the first gate insulating film 35 and the second gate insulating film 37 be 5 nm or less. As a result, it is possible to realize an improvement in the driving capability of the element and a reduction in the voltage, as well as writing, reading, and reading.
High-speed erasing operations can be realized. Further, in recent years, the thickness of a gate insulating film used in an LSI has been reduced in thickness with the development of fine processing technology.
By thinning the gate insulating film 35 and the second gate insulating film 37, the conditions of the manufacturing process can be standardized, and the process can be simplified.

【0038】(第2実施形態)図3は本発明の第2の実
施形態における不揮発性メモリセルの模式的断面図であ
る。図3において、p型単結晶シリコン基板41の表面
に、不純物濃度1×1015cm-3のn型ウエル領域42
が形成されている。n型ウエル領域42上にはLOCO
S法を用いてフィールド酸化膜49が形成されている。
n型ウエル領域42の中央部には、n+層からなるドレ
イン領域44が形成される。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory cell according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, an n-type well region 42 having an impurity concentration of 1 × 10 15 cm −3 is formed on a surface of a p-type single crystal silicon substrate 41.
Are formed. LOCO is formed on the n-type well region 42.
A field oxide film 49 is formed by using the S method.
At the center of the n-type well region 42, a drain region 44 composed of an n + layer is formed.

【0039】本実施形態では、共通のドレイン領域44
を中心としてその両側に1対のメモリセル40a,40
bが形成されている。なお、ドレイン領域44は、実際
には、図3の断面とは異なる位置に存在する。ドレイン
領域44の両側方におけるn型ウエル領域42の表面に
は、WSi2からなる膜厚100nmのソース領域43
が埋め込まれている。n型ウエル領域42上及びソース
領域43上には、SiO2からなる膜厚5nmの第1の
ゲート絶縁膜45が形成されている。第1のゲート絶縁
膜45上には、ポリシリコンからなる膜厚100nmの
浮遊ゲート電極46が形成されている。
In this embodiment, the common drain region 44
And a pair of memory cells 40a, 40
b is formed. Note that the drain region 44 actually exists at a position different from the cross section in FIG. On the surface of the n-type well region 42 on both sides of the drain region 44, a source region 43 of WSi 2 having a thickness of 100 nm is formed.
Is embedded. A 5 nm-thick first gate insulating film 45 made of SiO 2 is formed on the n-type well region 42 and the source region 43. On the first gate insulating film 45, a floating gate electrode 46 made of polysilicon and having a thickness of 100 nm is formed.

【0040】浮遊ゲート電極46及び第1のゲート絶縁
膜45上には、SiO2からなる膜厚5nmの第2のゲ
ート絶縁膜47が形成されている。さらに、第2のゲー
ト絶縁膜47上には、ポリシリコンからなる膜厚約30
0nmの制御ゲート電極48が形成されている。メモリ
セル40a,40bの各々は、n型ウエル領域42、ソ
ース領域43、ドレイン領域44、第1のゲート絶縁膜
45、浮遊ゲート電極46、第2のゲート絶縁膜47及
び制御ゲート電極48により構成される。制御ゲート電
極48上に順次配線層等からなる上部構造(図示せず)
を形成することにより集積回路が構成される。
On the floating gate electrode 46 and the first gate insulating film 45, a 5 nm-thick second gate insulating film 47 made of SiO 2 is formed. Further, on the second gate insulating film 47, a film thickness of about 30
A control gate electrode 48 of 0 nm is formed. Each of the memory cells 40a and 40b includes an n-type well region 42, a source region 43, a drain region 44, a first gate insulating film 45, a floating gate electrode 46, a second gate insulating film 47, and a control gate electrode 48. Is done. Upper structure (not shown) consisting of a wiring layer and the like sequentially on control gate electrode 48
Forming an integrated circuit.

【0041】なお、ソース領域43とn型ウエル領域4
2との界面205からドレイン領域44に向かって浮遊
ゲート電極46の端部までの距離L2は50nm以上に
設定される。ソース領域43にはソース電位VSが印加
され、ドレイン領域44にはドレイン電位VDが印加さ
れ、制御ゲート電極48には制御ゲート電位VCGが印
加される。本実施形態では、ソース電位VSは所定の負
電位であり、ドレイン電位VDは所定の正電位である。
これにより、n型ウエル領域42とソース領域43との
界面205に逆バイアスが印加される。
The source region 43 and the n-type well region 4
The distance L2 from the interface 205 to the drain region 44 to the end of the floating gate electrode 46 is set to 50 nm or more. A source potential VS is applied to the source region 43, a drain potential VD is applied to the drain region 44, and a control gate potential VCG is applied to the control gate electrode 48. In the present embodiment, the source potential VS is a predetermined negative potential, and the drain potential VD is a predetermined positive potential.
As a result, a reverse bias is applied to the interface 205 between the n-type well region 42 and the source region 43.

【0042】次に、図3のメモリセル40a,40bの
書き込み動作を説明する。ソース領域43に−3Vを印
加し、ドレイン領域44に+2Vを印加し、制御ゲート
電極48に+3Vを印加する。それにより、第1のゲー
ト絶縁膜45の近傍における界面205のショットキ障
壁の厚みが薄くなり、ショットキ障壁に逆方向電流が流
れる。このとき、ショットキ障壁を透過した電子は、ソ
ース領域43とドレイン領域44との間にかかる電界に
より急激に加速されてホットエレクトロンになり、浮遊
ゲート電極46に注入される。
Next, the write operation of the memory cells 40a and 40b in FIG. 3 will be described. -3V is applied to the source region 43, + 2V is applied to the drain region 44, and + 3V is applied to the control gate electrode 48. Thus, the thickness of the Schottky barrier at the interface 205 near the first gate insulating film 45 is reduced, and a reverse current flows through the Schottky barrier. At this time, the electrons transmitted through the Schottky barrier are rapidly accelerated by the electric field applied between the source region 43 and the drain region 44 to become hot electrons and injected into the floating gate electrode 46.

【0043】したがって、書き込み動作時に、チャージ
ポンプを用いて10〜20Vの高電圧を発生する必要が
なくなり、低消費電力でコンパクトなメモリチップを作
製することが可能となる。図3のメモリセル40a,4
0bの消去動作は、ソース領域43に+3Vを印加し、
ドレイン領域44をオープン状態とし、制御ゲート電極
48に−3Vを印加する。なお、シリコン基板41の電
位は−2Vに保持する。
Therefore, it is not necessary to generate a high voltage of 10 to 20 V using a charge pump during a write operation, and a compact memory chip with low power consumption can be manufactured. The memory cells 40a, 40 in FIG.
In the erasing operation of 0b, +3 V is applied to the source region 43,
The drain region 44 is opened, and -3 V is applied to the control gate electrode 48. The potential of the silicon substrate 41 is kept at -2V.

【0044】このような電位関係に設定することによ
り、nウェル領域42は空乏化し、第1のゲート絶縁膜
45の近傍における界面205のホールに対するショッ
トキ障壁の厚みが薄くなり、ソース領域43からnウェ
ル領域42に薄くなったショットキ障壁を透過した正孔
が注入される。このショットキ障壁を透過(トンネリン
グ)した正孔は、ショットキ障壁近傍に生じる強い電界
により加速される。
By setting such a potential relationship, the n-well region 42 is depleted, the thickness of the Schottky barrier for holes at the interface 205 near the first gate insulating film 45 is reduced, and the Holes penetrating the thinned Schottky barrier are injected into the well region 42. The holes transmitted (tunneled) through the Schottky barrier are accelerated by a strong electric field generated near the Schottky barrier.

【0045】これにより、ショットキ障壁を透過した正
孔のほとんど全てが第1のゲート絶縁膜45の障壁を超
えるエネルギーを獲得してホットホールとなり、制御ゲ
ート電極48に印加される負電位により、極めて高い効
率で浮遊ゲート電極46に注入される。その結果、不揮
発性メモリにおいて、それ以前に浮遊ゲート電極46に
注入されていたホットエレクトロンが、新たに注入され
たホットホールによって打ち消されることにより、書き
込まれたデータの消去が行われる。
As a result, almost all of the holes transmitted through the Schottky barrier acquire energy exceeding the barrier of the first gate insulating film 45 to become hot holes, and extremely low due to the negative potential applied to the control gate electrode 48. It is injected into the floating gate electrode 46 with high efficiency. As a result, in the nonvolatile memory, the hot electrons previously injected into the floating gate electrode 46 are canceled by the newly injected hot holes, thereby erasing the written data.

【0046】このホットホールは、前述のホットエレク
トロンと同様、極めて高い効率で浮遊ゲート電極46に
注入されるので、高速な消去動作が可能になる。なお、
n型ウエル領域42はそのままドレインとして働くが、
n型ウエル領域42を一定電位に固定する場合、あるい
はドレインから電圧または電流を取り出す場合には、本
実施形態のように、n型ウエル領域42内にn+層から
なるドレイン領域43を設ける。
Since the hot holes are injected into the floating gate electrode 46 with extremely high efficiency, similarly to the above-mentioned hot electrons, a high-speed erasing operation can be performed. In addition,
The n-type well region 42 works as a drain as it is,
When the n-type well region 42 is fixed at a constant potential or when a voltage or current is taken out from the drain, a drain region 43 made of an n + layer is provided in the n-type well region 42 as in this embodiment.

【0047】(第3実施形態)図4は本発明の第3の実
施形態における不揮発性メモリの模式的断面図である。
図4において、p型単結晶シリコン基板51の表面に、
+層からなるドレイン領域52が形成されている。ド
レイン領域52上には、n-層53が形成されている。
-層53上には、WSi2からなるソース領域54が形
成されている。
(Third Embodiment) FIG. 4 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a third embodiment of the present invention.
In FIG. 4, on the surface of a p-type single crystal silicon substrate 51,
A drain region 52 made of an n + layer is formed. On drain region 52, n layer 53 is formed.
On n layer 53, source region 54 made of WSi 2 is formed.

【0048】n-層53及びソース領域54の両側面に
は、SiO2からなる第1のゲート絶縁膜55を介して
ポリシリコンからなる浮遊ゲート電極56a,56bが
それぞれ形成されている。浮遊ゲート電極56a,56
bの上面及び側面には、SiO 2からなる第2のゲート
絶縁膜57を介してポリシリコンからなる制御ゲート電
極58a,58bがそれぞれ形成されている。
N-On both sides of the layer 53 and the source region 54
Is SiOTwoThrough a first gate insulating film 55 made of
The floating gate electrodes 56a and 56b made of polysilicon are
Each is formed. Floating gate electrodes 56a, 56
b on the top and side surfaces TwoSecond gate consisting of
A control gate electrode made of polysilicon is provided via an insulating film 57.
Poles 58a and 58b are formed respectively.

【0049】本実施形態では、共通のn-層53及びソ
ース領域54を中心としてその両側にメモリセル50
a,50bが形成されている。メモリセル50a,50
bの各々は、ドレイン領域52、n-層53、ソース領
域54、第1のゲート絶縁膜55、浮遊ゲート電極56
a,56b、第2のゲート絶縁膜57及び制御ゲート電
極58a,58bにより構成される。
In this embodiment, the memory cell 50 is located on both sides of the common n layer 53 and the source region 54.
a, 50b are formed. Memory cells 50a, 50
b each include a drain region 52, an n layer 53, a source region 54, a first gate insulating film 55, and a floating gate electrode 56.
a, 56b, a second gate insulating film 57, and control gate electrodes 58a, 58b.

【0050】なお、n-層53とソース領域54との界
面206からドレイン領域52に向かって浮遊ゲート電
極56a,56bの端部までの距離L3は50nm以上
に設定される。ソース領域54にはソース電位VSが印
加され、ドレイン領域52にはドレイン電位VDが印加
され、制御ゲート電極58a,58bには制御ゲート電
位VCGが印加される。本実施形態では、ソース電位V
Sは所定の負電位であり、ドレイン電位VDは所定の正
電位である。これにより、n-層53とソース領域54
との界面206に逆バイアスが印加される。
The distance L3 from the interface 206 between the n - layer 53 and the source region 54 to the ends of the floating gate electrodes 56a and 56b toward the drain region 52 is set to 50 nm or more. The source potential VS is applied to the source region 54, the drain potential VD is applied to the drain region 52, and the control gate potential VCG is applied to the control gate electrodes 58a and 58b. In the present embodiment, the source potential V
S is a predetermined negative potential, and the drain potential VD is a predetermined positive potential. Thereby, n layer 53 and source region 54
A reverse bias is applied to the interface 206 with.

【0051】次に、図4のメモリセル50aの書き込み
動作を説明する。ソース領域54に−3Vを印加し、ド
レイン領域52に+2Vを印加し、制御ゲート電極58
aに+3Vを印加する。それにより、制御ゲート電極5
8a側で、第1のゲート絶縁膜55の近傍における界面
206のショットキ障壁の厚みが薄くなり、ショットキ
障壁に逆方向電流が流れる。このとき、ショットキ障壁
を透過した電子は、ソース領域54とドレイン領域52
との間にかかる電界により急激に加速されてホットエレ
クトロンになり、浮遊ゲート電極56aに注入される。
Next, the write operation of the memory cell 50a of FIG. 4 will be described. A voltage of −3 V is applied to the source region 54, a voltage of +2 V is applied to the drain region 52, and a control gate electrode 58 is applied.
+ 3V is applied to a. Thereby, the control gate electrode 5
On the 8a side, the thickness of the Schottky barrier at the interface 206 near the first gate insulating film 55 is reduced, and a reverse current flows through the Schottky barrier. At this time, the electrons transmitted through the Schottky barrier are transferred to the source region 54 and the drain region 52.
Are rapidly accelerated by the electric field applied between them and become hot electrons, which are injected into the floating gate electrode 56a.

【0052】したがって、書き込み動作時に、チャージ
ポンプを用いて10〜20Vの高電圧を発生する必要が
なくなり、低消費電力でコンパクトなメモリチップを作
製することが可能となる。図4のメモリセル50aの消
去動作は、ソース領域54に+3Vを印加し、ドレイン
領域52をオープン状態とし、制御ゲート電極58aに
−3Vを印加する。なお、シリコン基板51の電位は−
2Vに保持する。
Therefore, it is not necessary to generate a high voltage of 10 to 20 V using the charge pump during the write operation, and a compact memory chip with low power consumption can be manufactured. In the erasing operation of the memory cell 50a in FIG. 4, +3 V is applied to the source region 54, the drain region 52 is opened, and -3 V is applied to the control gate electrode 58a. Note that the potential of the silicon substrate 51 is −
Hold at 2V.

【0053】このような電位関係に設定することによ
り、n-層53は空乏化し、第1のゲート絶縁膜55の
近傍における界面206のホールに対するショットキ障
壁の厚みが薄くなり、ソース領域54からn-層53に
薄くなったショットキ障壁を透過した正孔が注入され
る。このショットキ障壁を透過(トンネリング)した正
孔は、ショットキ障壁近傍に生じる強い電界により加速
される。
By setting such a potential relationship, n layer 53 is depleted, the thickness of the Schottky barrier for holes at interface 206 near first gate insulating film 55 is reduced, and n layer 53 is reduced from source region 54 to n. - a hole passing through the thinned Schottky barrier layer 53 is injected. The holes transmitted (tunneled) through the Schottky barrier are accelerated by a strong electric field generated near the Schottky barrier.

【0054】これにより、ショットキ障壁を透過した正
孔のほとんど全てが第1のゲート絶縁膜55の障壁を超
えるエネルギーを獲得してホットホールとなり、制御ゲ
ート電極58aに印加される負電位により、極めて高い
効率で浮遊ゲート電極56aに注入される。その結果、
不揮発性メモリにおいて、それ以前に浮遊ゲート電極5
6aに注入されていたホットエレクトロンが、新たに注
入されたホットホールによって打ち消されることによ
り、書き込まれたデータの消去が行われる。
As a result, almost all of the holes transmitted through the Schottky barrier acquire energy exceeding the barrier of the first gate insulating film 55 to become hot holes, and are extremely reduced by the negative potential applied to the control gate electrode 58a. It is injected into the floating gate electrode 56a with high efficiency. as a result,
In a nonvolatile memory, the floating gate electrode 5
The hot electrons injected into 6a are canceled by the newly injected hot holes, thereby erasing the written data.

【0055】このホットホールは、前述のホットエレク
トロンと同様、極めて高い効率で浮遊ゲート電極56a
に注入されるので、高速な消去動作が可能になる。 (第4実施形態)図5は本発明の第4の実施形態におけ
る不揮発性メモリの模式的断面図である。
The hot holes are formed with the floating gate electrode 56a with extremely high efficiency similarly to the above-mentioned hot electrons.
, A high-speed erase operation can be performed. (Fourth Embodiment) FIG. 5 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【0056】図5において、p型単結晶シリコン基板6
1の表面に、n+層からなるドレイン領域62が形成さ
れている。ドレイン領域62上には、凹形のn-層63
が形成されている。n-層63上には、WSi2からなる
T字型のソース領域64が形成されている。n-層63
及びソース領域64の両側面には、SiO2からなる第
1のゲート絶縁膜65を介してポリシリコンからなる浮
遊ゲート電極66a,66bがそれぞれ形成されてい
る。浮遊ゲート電極66a,66bの上面及び側面に
は、SiO 2からなる第2のゲート絶縁膜67を介して
ポリシリコンからなる制御ゲート電極68a,68bが
それぞれ形成されている。
In FIG. 5, a p-type single crystal silicon substrate 6
1 on the surface+A drain region 62 composed of a layer is formed.
Have been. On the drain region 62, a concave n-Layer 63
Are formed. n-On the layer 63, WSiTwoConsists of
A T-shaped source region 64 is formed. n-Layer 63
And SiO 2 on both sides of the source region 64.TwoConsisting of
1 through a gate insulating film 65.
The idle gate electrodes 66a and 66b are formed respectively.
You. On the upper and side surfaces of the floating gate electrodes 66a and 66b
Is SiO TwoThrough a second gate insulating film 67 made of
The control gate electrodes 68a and 68b made of polysilicon are
Each is formed.

【0057】本実施形態では、共通のn-層63及びソ
ース領域64を中心としてその両側にメモリセル60
a,60bが形成されている。メモリセル60a,60
bの各々は、ドレイン領域62、n-層63、ソース領
域64、第1のゲート絶縁膜65、浮遊ゲート電極66
a,66b、第2のゲート絶縁膜67及び制御ゲート電
極68a,68bにより構成される。
In this embodiment, the memory cells 60 are located on both sides of the common n layer 63 and the source region 64.
a and 60b are formed. Memory cells 60a, 60
b each include a drain region 62, an n layer 63, a source region 64, a first gate insulating film 65, and a floating gate electrode 66.
a, 66b, a second gate insulating film 67, and control gate electrodes 68a, 68b.

【0058】なお、n-層63とソース領域64との界
面207からドレイン領域62に向かって浮遊ゲート電
極66a,66bの端部までの距離L4は50nm以上
に設定される。ソース領域64にはソース電位VSが印
加され、ドレイン領域62にはドレイン電位VDが印加
され、制御ゲート電極68a,68bには制御ゲート電
位VCGが印加される。本実施形態では、ソース電位V
Sは所定の負電位であり、ドレイン電位VDは所定の正
電位である。これにより、n-層63とソース領域64
との界面207に逆バイアスが印加される。
The distance L4 from the interface 207 between the n layer 63 and the source region 64 to the ends of the floating gate electrodes 66a and 66b toward the drain region 62 is set to 50 nm or more. A source potential VS is applied to the source region 64, a drain potential VD is applied to the drain region 62, and a control gate potential VCG is applied to the control gate electrodes 68a and 68b. In the present embodiment, the source potential V
S is a predetermined negative potential, and the drain potential VD is a predetermined positive potential. Thereby, n layer 63 and source region 64
A reverse bias is applied to the interface 207 with.

【0059】次に、図5のメモリセル60aの書き込み
動作を説明する。ソース領域64に−3Vを印加し、ド
レイン領域62に+2Vを印加し、制御ゲート電極68
aに+3Vを印加する。それにより、制御ゲート電極6
8a側で、第1のゲート絶縁膜65の近傍における界面
207のショットキ障壁の厚みが薄くなり、ショットキ
障壁に逆方向電流が流れる。このとき、ショットキ障壁
を透過した電子は、ソース領域64とドレイン領域62
との間にかかる電界により急激に加速されてホットエレ
クトロンになり、浮遊ゲート電極66aに注入される。
Next, the write operation of the memory cell 60a of FIG. 5 will be described. A voltage of −3 V is applied to the source region 64, a voltage of +2 V is applied to the drain region 62, and a control gate electrode 68 is applied.
+ 3V is applied to a. Thereby, the control gate electrode 6
On the 8a side, the thickness of the Schottky barrier at the interface 207 near the first gate insulating film 65 is reduced, and a reverse current flows through the Schottky barrier. At this time, the electrons transmitted through the Schottky barrier are converted into the source region 64 and the drain region 62.
Are rapidly accelerated by the electric field applied between them and become hot electrons, which are injected into the floating gate electrode 66a.

【0060】この場合、界面207の一部が浮遊ゲート
電極66aの側面に対して90°よりも小さい角度をな
しているので、電子が浮遊ゲート電極66aに所定の角
度で注入される。そのため、電子の注入効率が高くな
る。図5のメモリセル60aの消去動作は、ソース領域
64に+3Vを印加し、ドレイン領域62をオープン状
態とし、制御ゲート電極68aに−3Vを印加する。な
お、シリコン基板61の電位は−2Vに保持する。
In this case, since a part of the interface 207 forms an angle smaller than 90 ° with respect to the side surface of the floating gate electrode 66a, electrons are injected into the floating gate electrode 66a at a predetermined angle. Therefore, the electron injection efficiency increases. In the erasing operation of the memory cell 60a in FIG. 5, +3 V is applied to the source region 64, the drain region 62 is opened, and -3 V is applied to the control gate electrode 68a. The potential of the silicon substrate 61 is kept at -2V.

【0061】このような電位関係に設定することによ
り、n-層63は空乏化し、第1のゲート絶縁膜65の
近傍における界面207のホールに対するショットキ障
壁の厚みが薄くなり、ソース領域64からn-層63に
薄くなったショットキ障壁を透過した正孔が注入され
る。このショットキ障壁を透過(トンネリング)した正
孔は、ショットキ障壁近傍に生じる強い電界により加速
される。
By setting such a potential relationship, n layer 63 is depleted, the thickness of the Schottky barrier against holes at interface 207 near first gate insulating film 65 is reduced, and n layer 63 is reduced from source region 64 to n. - a hole passing through the thinned Schottky barrier layer 63 is injected. The holes transmitted (tunneled) through the Schottky barrier are accelerated by a strong electric field generated near the Schottky barrier.

【0062】これにより、ショットキ障壁を透過した正
孔のほとんど全てが第1のゲート絶縁膜65の障壁を超
えるエネルギーを獲得してホットホールとなり、制御ゲ
ート電極68aに印加される負電位により、極めて高い
効率で浮遊ゲート電極66aに注入される。その結果、
不揮発性メモリにおいて、それ以前に浮遊ゲート電極6
6aに注入されていたホットエレクトロンが、新たに注
入されたホットホールによって打ち消されることによ
り、書き込まれたデータの消去が行われる。
As a result, almost all of the holes transmitted through the Schottky barrier acquire energy exceeding the barrier of the first gate insulating film 65 and become hot holes, and are extremely reduced by the negative potential applied to the control gate electrode 68a. It is injected into the floating gate electrode 66a with high efficiency. as a result,
In the non-volatile memory, the floating gate electrode 6
The hot electrons injected into 6a are canceled by the newly injected hot holes, thereby erasing the written data.

【0063】このホットホールは、前述のホットエレク
トロンと同様、極めて高い効率で浮遊ゲート電極66a
に注入されるので、高速な消去動作が可能になる。図6
〜図8は図5の不揮発性メモリの主としてソース領域6
4の形成方法を示す工程断面図である。まず、図6
(a)に示すように、p型単結晶シリコン基板61上に
SiN膜70を形成し、パターニングによりSiN膜7
0に開口部71を形成する。次に、図6(b)に示すよ
うに、全面にSiO2膜72を形成する。そして、図6
(c)に示すように、SiO2膜72をエッチングし、
開口部71内のSiN膜70の側面にSiO2スペーサ
72aを形成する。
This hot hole forms the floating gate electrode 66a with extremely high efficiency similarly to the above-mentioned hot electron.
, A high-speed erase operation can be performed. FIG.
8 to FIG. 8 mainly show the source region 6 of the nonvolatile memory shown in FIG.
4 is a process cross-sectional view illustrating a forming method of No. 4; FIG. First, FIG.
As shown in (a), a SiN film 70 is formed on a p-type single crystal silicon substrate 61, and is patterned by patterning.
An opening 71 is formed at 0. Next, as shown in FIG. 6B, an SiO 2 film 72 is formed on the entire surface. And FIG.
As shown in (c), the SiO 2 film 72 is etched,
An SiO 2 spacer 72 a is formed on the side surface of the SiN film 70 in the opening 71.

【0064】次に、図7(d)に示すように、SiN膜
70及びSiO2スペーサ72aをマスクとしてp型単
結晶シリコン基板61をエッチングし、凹部73を形成
する。さらに、図7(e)に示すように、開口部71内
のSiO2スペーサ72aをウエットエッチングにより
除去する。その後、図7(f)に示すように、凹部73
及び開口部71内にWSi2からなるソース領域64を
形成する。
Next, as shown in FIG. 7D, the p-type single crystal silicon substrate 61 is etched using the SiN film 70 and the SiO 2 spacer 72a as a mask to form a concave portion 73. Further, as shown in FIG. 7E, the SiO 2 spacer 72a in the opening 71 is removed by wet etching. Thereafter, as shown in FIG.
Then, a source region 64 made of WSi 2 is formed in the opening 71.

【0065】次に、図8(g)に示すように、ソース領
域64をマスクとしてシリコン基板61をエッチングす
る。 (第5の実施形態)図9は本発明の第5の実施形態にお
ける不揮発性メモリの模式的断面図である。
Next, as shown in FIG. 8G, the silicon substrate 61 is etched using the source region 64 as a mask. (Fifth Embodiment) FIG. 9 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a fifth embodiment of the present invention.

【0066】図9において、p型単結晶シリコン基板8
1の表面に、n+層からなるドレイン領域82が形成さ
れている。ドレイン領域82上には、凹状に湾曲した上
面を有するn-層83が形成されている。n-層83上に
は、凸状に湾曲した下面を有するWSi2からなるソー
ス領域84が形成されている。n-層83及びソース領
域84の両側面には、SiO2からなる第1のゲート絶
縁膜85を介してポリシリコンからなる浮遊ゲート電極
86a,86bがそれぞれ形成されている。浮遊ゲート
電極86a,86bの上面及び側面には、SiO 2から
なる第2のゲート絶縁膜87を介してポリシリコンから
なる制御ゲート電極88a,88bがそれぞれ形成され
ている。
In FIG. 9, a p-type single crystal silicon substrate 8
1 on the surface+A drain region 82 composed of a layer is formed.
Have been. On the drain region 82, a concavely curved
N with face-A layer 83 is formed. n-On layer 83
Is a WSi having a convexly curved lower surface.TwoSaw consisting of
A semiconductor region 84 is formed. n-Layer 83 and source area
On both sides of region 84, SiOTwoThe first gate consisting of
Floating gate electrode made of polysilicon via edge film 85
86a and 86b are formed respectively. Floating gate
SiO 2 is formed on the upper and side surfaces of the electrodes 86a and 86b. TwoFrom
From polysilicon through a second gate insulating film 87
Control gate electrodes 88a and 88b are formed, respectively.
ing.

【0067】本実施形態では、共通のn-層83及びソ
ース領域84を中心としてその両側にメモリセル80
a,80bが形成されている。メモリセル80a,80
bの各々は、ドレイン領域82、n-層83、ソース領
域84、第1のゲート絶縁膜85、浮遊ゲート電極86
a,86b、第2のゲート絶縁膜87及び制御ゲート電
極88a,88bにより構成される。
In this embodiment, the memory cells 80 are located on both sides of the common n layer 83 and the source region 84.
a, 80b are formed. Memory cells 80a, 80
Each of b is a drain region 82, an n layer 83, a source region 84, a first gate insulating film 85, a floating gate electrode 86
a, 86b, a second gate insulating film 87, and control gate electrodes 88a, 88b.

【0068】ソース領域84にはソース電位VSが印加
され、ドレイン領域82にはドレイン電位VDが印加さ
れ、制御ゲート電極88a,88bには制御ゲート電位
VCGが印加される。本実施形態では、ソース電位VS
は所定の負電位であり、ドレイン電位VDは所定の正電
位である。これにより、n-層83とソース領域84と
の界面208に逆バイアスが印加される。
A source potential VS is applied to the source region 84, a drain potential VD is applied to the drain region 82, and a control gate potential VCG is applied to the control gate electrodes 88a and 88b. In the present embodiment, the source potential VS
Is a predetermined negative potential, and the drain potential VD is a predetermined positive potential. Thereby, a reverse bias is applied to interface 208 between n layer 83 and source region 84.

【0069】次に、図9のメモリセル80aの書き込み
動作を説明する。ソース領域84に−3Vを印加し、ド
レイン領域82に+2Vを印加し、制御ゲート電極88
aに+3Vを印加する。それにより、制御ゲート電極8
8a側で、第1のゲート絶縁膜85の近傍における界面
208のショットキ障壁の厚みが薄くなり、ショットキ
障壁に逆方向電流が流れる。このとき、ショットキ障壁
を透過した電子は、ソース領域84とドレイン領域82
との間にかかる電界により急激に加速されてホットエレ
クトロンになり、浮遊ゲート電極86aに注入される。
Next, the write operation of the memory cell 80a of FIG. 9 will be described. A voltage of −3 V is applied to the source region 84, a voltage of +2 V is applied to the drain region 82, and a control gate electrode 88 is applied.
+ 3V is applied to a. Thereby, the control gate electrode 8
On the 8a side, the thickness of the Schottky barrier at the interface 208 near the first gate insulating film 85 is reduced, and a reverse current flows through the Schottky barrier. At this time, the electrons transmitted through the Schottky barrier are transmitted to the source region 84 and the drain region 82.
Are rapidly accelerated by the electric field applied between them and become hot electrons, which are injected into the floating gate electrode 86a.

【0070】この場合、界面208の一部が浮遊ゲート
電極86aの側面に対して90°よりも小さい角度をな
しているので、電子が浮遊ゲート電極86aに所定の角
度で注入される。そのため、電子の注入効率が高くな
る。図9のメモリセル80aの消去動作は、ソース領域
84に+3Vを印加し、ドレイン領域82をオープン状
態とし、制御ゲート電極88aに−3Vを印加する。な
お、シリコン基板81の電位は−2Vに保持する。
In this case, since a part of the interface 208 forms an angle smaller than 90 ° with respect to the side surface of the floating gate electrode 86a, electrons are injected into the floating gate electrode 86a at a predetermined angle. Therefore, the electron injection efficiency increases. In the erasing operation of the memory cell 80a in FIG. 9, +3 V is applied to the source region 84, the drain region 82 is opened, and -3 V is applied to the control gate electrode 88a. Note that the potential of the silicon substrate 81 is kept at -2V.

【0071】このような電位関係に設定することによ
り、n-層83は空乏化し、第1のゲート絶縁膜85の
近傍における界面208のホールに対するショットキ障
壁の厚みが薄くなり、ソース領域84からn-層83に
薄くなったショットキ障壁を透過した正孔が注入され
る。このショットキ障壁を透過(トンネリング)した正
孔は、ショットキ障壁近傍に生じる強い電界により加速
される。
By setting such a potential relationship, n layer 83 is depleted, the thickness of the Schottky barrier against holes at interface 208 near first gate insulating film 85 is reduced, and n layer 83 is reduced from source region 84 to n. - a hole passing through the thinned Schottky barrier layer 83 is injected. The holes transmitted (tunneled) through the Schottky barrier are accelerated by a strong electric field generated near the Schottky barrier.

【0072】これにより、ショットキ障壁を透過した正
孔のほとんど全てが第1のゲート絶縁膜85の障壁を超
えるエネルギーを獲得してホットホールとなり、制御ゲ
ート電極88aに印加される負電位により、極めて高い
効率で浮遊ゲート電極86aに注入される。その結果、
不揮発性メモリにおいて、それ以前に浮遊ゲート電極8
6aに注入されていたホットエレクトロンが、新たに注
入されたホットホールによって打ち消されることによ
り、書き込まれたデータの消去が行われる。
As a result, almost all of the holes that have passed through the Schottky barrier acquire energy exceeding the barrier of the first gate insulating film 85 and become hot holes, and are extremely reduced by the negative potential applied to the control gate electrode 88a. It is injected into the floating gate electrode 86a with high efficiency. as a result,
In the nonvolatile memory, the floating gate electrode 8
The hot electrons injected into 6a are canceled by the newly injected hot holes, thereby erasing the written data.

【0073】このホットホールは、前述のホットエレク
トロンと同様、極めて高い効率で浮遊ゲート電極86a
に注入されるので、高速な消去動作が可能になる。図1
0は図9の不揮発性メモリにおける主としてソース領域
84の形成方法を示す模式的工程断面図である。まず、
図10(a)に示すように、p型単結晶シリコン基板8
1上にSiN膜90を形成し、パターニングによりSi
N膜90に開口部91を形成する。そして、図10
(b)に示すように、SiN膜90をマスクとしてp型
単結晶シリコン基板81を半球状にウエットエッチング
し、湾曲した凹部92を形成する。
This hot hole forms the floating gate electrode 86a with extremely high efficiency similarly to the above-mentioned hot electron.
, A high-speed erase operation can be performed. FIG.
0 is a schematic process sectional view mainly showing a method of forming the source region 84 in the nonvolatile memory of FIG. First,
As shown in FIG. 10A, a p-type single crystal silicon substrate 8
1, a SiN film 90 is formed, and Si
An opening 91 is formed in the N film 90. And FIG.
As shown in (b), the p-type single-crystal silicon substrate 81 is hemispherically wet-etched using the SiN film 90 as a mask to form a curved concave portion 92.

【0074】さらに、図10(c)に示すように、凹部
92及び開口部91内にWSi2からなるソース領域8
4を形成する。その後、図10(d)に示すように、ソ
ース領域84をマスクとしてシリコン基板81をエッチ
ングする。 (第6の実施形態)図11は本発明の第6の実施形態に
おける不揮発性メモリの模式的断面図である。
Further, as shown in FIG. 10C, the source region 8 made of WSi 2 is formed in the recess 92 and the opening 91.
4 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 10D, the silicon substrate 81 is etched using the source region 84 as a mask. (Sixth Embodiment) FIG. 11 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a sixth embodiment of the present invention.

【0075】図11において、p型単結晶シリコン基板
101の表面に、n型ウエル領域102が形成されてい
る。n型ウエル領域102の表面に、WSi2からなる
ソース領域103が埋め込まれている。ソース領域10
3の一方の側面は、n型ウエル領域102の表面に対し
て90°よりも小さい角度をなしている。また、n型ウ
エル領域102の他の位置に、n+層からなるドレイン
領域104が形成されている。
Referring to FIG. 11, an n-type well region 102 is formed on a surface of a p-type single crystal silicon substrate 101. A source region 103 made of WSi 2 is buried in the surface of the n-type well region 102. Source area 10
3 has an angle smaller than 90 ° with respect to the surface of the n-type well region 102. A drain region 104 made of an n + layer is formed at another position of the n-type well region 102.

【0076】n型ウエル領域102、ソース領域103
及びドレイン領域104上には、SiO2からなる膜厚
5nmの第1のゲート絶縁膜105を介してポリシリコ
ンからなる膜厚250nmの浮遊ゲート電極106が形
成されている。浮遊ゲート電極106上には、SiO2
からなる膜厚5nmの第2のゲート絶縁膜107を介し
てポリシリコンからなる膜厚250nmの制御ゲート電
極108が形成されている。
N-type well region 102, source region 103
A 250 nm thick floating gate electrode 106 made of polysilicon is formed on the drain region 104 with a 5 nm thick first gate insulating film 105 made of SiO 2 interposed therebetween. On the floating gate electrode 106, SiO 2
A control gate electrode 108 made of polysilicon and having a thickness of 250 nm is formed via a second gate insulating film 107 made of and having a thickness of 5 nm.

【0077】ソース領域103上にソース電極109が
形成され、ドレイン領域104上にドレイン電極110
が形成されている。ソース電極109にはソース電位V
Sが印加され、ドレイン電極110にはドレイン電位V
Dが印加され、制御ゲート電極108には制御ゲート電
位VCGが印加される。本実施形態では、ソース電位V
Sは所定の負電位であり、ドレイン電位VDは所定の正
電位である。これにより、n型ウエル領域102とソー
ス領域103との界面209に逆バイアスが印加され
る。
A source electrode 109 is formed on the source region 103, and a drain electrode 110 is formed on the drain region 104.
Are formed. The source electrode 109 has a source potential V
S is applied, and the drain potential V
D is applied, and the control gate potential VCG is applied to the control gate electrode 108. In the present embodiment, the source potential V
S is a predetermined negative potential, and the drain potential VD is a predetermined positive potential. As a result, a reverse bias is applied to the interface 209 between the n-type well region 102 and the source region 103.

【0078】次に、図11の不揮発性メモリの書き込み
動作を説明する。ソース領域103に−3Vを印加し、
ドレイン領域104に+2Vを印加し、制御ゲート電極
108に+3Vを印加する。それにより、第1のゲート
絶縁膜105の近傍における界面209のショットキ障
壁の厚みが薄くなり、ショットキ障壁に逆方向電流が流
れる。このとき、ショットキ障壁を透過した電子は、ソ
ース領域103とドレイン領域104との間にかかる電
界により急激に加速されてホットエレクトロンになり、
浮遊ゲート電極106に注入される。
Next, the write operation of the nonvolatile memory shown in FIG. 11 will be described. When -3 V is applied to the source region 103,
+2 V is applied to the drain region 104, and +3 V is applied to the control gate electrode 108. Thus, the thickness of the Schottky barrier at the interface 209 in the vicinity of the first gate insulating film 105 is reduced, and a reverse current flows through the Schottky barrier. At this time, the electrons transmitted through the Schottky barrier are rapidly accelerated by the electric field applied between the source region 103 and the drain region 104 to become hot electrons.
It is injected into the floating gate electrode 106.

【0079】この場合、界面209が浮遊ゲート電極1
06の下面に対して90°よりも小さい角度をなしてい
るので、電子が浮遊ゲート電極106に所定の角度で注
入される。そのため、電子の注入効率が高くなる。図1
1の不揮発性メモリの消去動作は、ソース領域103に
+3Vを印加し、ドレイン領域104をオープン状態と
し、制御ゲート電極108に−3Vを印加する。なお、
シリコン基板101の電位は−2Vに保持する。
In this case, the interface 209 is connected to the floating gate electrode 1
Since an angle is smaller than 90 ° with respect to the lower surface of the semiconductor substrate 06, electrons are injected into the floating gate electrode 106 at a predetermined angle. Therefore, the electron injection efficiency increases. FIG.
In the erasing operation of the nonvolatile memory of No. 1, +3 V is applied to the source region 103, the drain region 104 is opened, and -3 V is applied to the control gate electrode 108. In addition,
The potential of the silicon substrate 101 is kept at -2V.

【0080】このような電位関係に設定することによ
り、nウェル領域102は空乏化し、第1のゲート絶縁
膜45の近傍における界面209のホールに対するショ
ットキ障壁の厚みが薄くなり、ソース領域103からn
ウェル領域102に、薄くなったショットキ障壁を通過
した正孔が注入される。このショットキ障壁を透過(ト
ンネリング)した正孔は、ショットキ障壁近傍に生じる
強い電界により加速される。
By setting such a potential relationship, the n-well region 102 is depleted, the thickness of the Schottky barrier against holes at the interface 209 near the first gate insulating film 45 is reduced, and the
Holes that have passed through the thinned Schottky barrier are injected into the well region 102. The holes transmitted (tunneled) through the Schottky barrier are accelerated by a strong electric field generated near the Schottky barrier.

【0081】これにより、ショットキ障壁を透過した正
孔のほとんど全てが第1のゲート絶縁膜105の障壁を
超えるエネルギーを獲得してホットホールとなり、制御
ゲート電極108に印加される負電位により、極めて高
い効率で浮遊ゲート電極106に注入される。その結
果、不揮発性メモリにおいて、それ以前に浮遊ゲート電
極106に注入されていたホットエレクトロンが、新た
に注入されたホットホールによって打ち消されることに
より、書き込まれたデータの消去が行われる。
As a result, almost all of the holes transmitted through the Schottky barrier acquire energy exceeding the barrier of the first gate insulating film 105 and become hot holes, and are extremely reduced by the negative potential applied to the control gate electrode 108. It is injected into the floating gate electrode 106 with high efficiency. As a result, in the nonvolatile memory, the hot electrons previously injected into the floating gate electrode 106 are canceled by the newly injected hot holes, thereby erasing the written data.

【0082】このホットホールは、前述のホットエレク
トロンと同様、極めて高い効率で浮遊ゲート電極106
に注入されるので、高速な消去動作が可能になる。 (第7の実施形態)図12は本発明の第7の実施形態に
おける不揮発性メモリの模式的断面図である。
The hot holes are formed with the floating gate electrode 106 with extremely high efficiency similarly to the above-mentioned hot electrons.
, A high-speed erase operation can be performed. (Seventh Embodiment) FIG. 12 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a seventh embodiment of the present invention.

【0083】図12の不揮発性メモリが図4の不揮発性
メモリと異なるのは次の点である。p型単結晶シリコン
基板51の表面に、n+層からなるドレイン領域52
a,52bが所定間隔を隔てて形成されている。ドレイ
ン領域52a,52b間のシリコン基板51上にはp-
層59が形成され、p-層59上にn-層53及びWSi
2からなるソース領域54が順に形成されている。
The nonvolatile memory of FIG. 12 differs from the nonvolatile memory of FIG. 4 in the following points. On the surface of a p-type single crystal silicon substrate 51, a drain region 52 composed of an n + layer is formed.
a, 52b are formed at predetermined intervals. Drain region 52a, it is formed on the silicon substrate 51 between 52 b p -
Layer 59 is formed, p - n on the layer 59 - layer 53 and WSi
Two source regions 54 are sequentially formed.

【0084】p-層59、n-層53及びソース領域54
の両側面には第1のゲート絶縁膜55を介して浮遊ゲー
ト電極56a,56bがそれぞれ形成され、浮遊ゲート
電極56a,56bの上面及び側面に第2のゲート絶縁
膜57を介して制御ゲート電極58a,58bがそれぞ
れ形成されている。本実施形態では、共通のp-層5
9、n-層53及びソース領域54を中心としてその両
側にメモリセル50a,50bが形成されている。メモ
リセル50aは、シリコン基板51、ドレイン領域52
a、p-層59、n-層53、ソース領域54、第1のゲ
ート絶縁膜55、浮遊ゲート電極56a、第2のゲート
絶縁膜57及び制御ゲート電極58aにより構成され
る。メモリセル50bは、シリコン基板51、ドレイン
領域52b、p-層59、n-層53、ソース領域54、
第1のゲート絶縁膜55、浮遊ゲート電極56b、第2
のゲート絶縁膜57及び制御ゲート電極58bにより構
成される。
P layer 59, n layer 53 and source region 54
Floating gate electrodes 56a and 56b are formed on both side surfaces of the floating gate electrodes 56a and 56b, respectively, with a first gate insulating film 55 interposed therebetween. 58a and 58b are formed respectively. In the present embodiment, the common p layer 5
9, the memory cells 50a and 50b are formed on both sides of the n layer 53 and the source region 54 with the center as the center. The memory cell 50a includes a silicon substrate 51, a drain region 52
a, p layer 59, n layer 53, source region 54, first gate insulating film 55, floating gate electrode 56a, second gate insulating film 57, and control gate electrode 58a. The memory cell 50b includes a silicon substrate 51, a drain region 52b, a p layer 59, an n layer 53, a source region 54,
The first gate insulating film 55, the floating gate electrode 56b, the second
Of the gate insulating film 57 and the control gate electrode 58b.

【0085】メモリセル50aの読み出し動作時には、
ソース領域54に正のソース電位Vs(例えば+3
V)、制御ゲート電極58aに正の制御ゲート電位VC
G(例えば+3V)を印加し、ドレイン領域52aを接
地する。すると、浮遊ゲート電極56aに電子が蓄積さ
れていない場合には、第1のゲート絶縁膜55との界面
近傍におけるp-層59にn型チャネルが形成され、ソ
ース領域54とドレイン領域52aとの間に電流が流れ
る。逆に、浮遊ゲート電極56aに電子が蓄積されてい
る場合には、p-層59にn型チャネルが形成されず、
ソース領域54とドレイン領域52aとの間に電流が流
れない。
In the read operation of the memory cell 50a,
A positive source potential Vs (for example, +3
V), a positive control gate potential VC is applied to the control gate electrode 58a.
G (for example, +3 V) is applied, and the drain region 52a is grounded. Then, when electrons are not accumulated in the floating gate electrode 56a, an n-type channel is formed in the p layer 59 near the interface with the first gate insulating film 55, and the source region 54 and the drain region 52a Current flows between them. Conversely, when electrons are accumulated in the floating gate electrode 56a, no n-type channel is formed in the p layer 59,
No current flows between the source region 54 and the drain region 52a.

【0086】このように、本実施形態の不揮発性メモリ
では、従来の不揮発性メモリと同様の動作で浮遊ゲート
電極56a,56b内の電子の有無を判別することがで
きる。 (第8の実施形態)図13は本発明の第8の実施形態に
おける不揮発性メモリの模式的断面図である。
As described above, in the nonvolatile memory of this embodiment, the presence or absence of electrons in the floating gate electrodes 56a and 56b can be determined by the same operation as that of the conventional nonvolatile memory. (Eighth Embodiment) FIG. 13 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to an eighth embodiment of the present invention.

【0087】図13の不揮発性メモリが図5の不揮発性
メモリと異なるのは次の点である。p型単結晶シリコン
基板61の表面に、n+層からなるドレイン領域62
a,62bが所定間隔を隔てて形成されている。ドレイ
ン領域62a,62b間のシリコン基板61上にはp-
層69が形成され、p-層69上に凹形のn-層63及び
WSi2からなるT字形のソース領域64が順に形成さ
れている。
The nonvolatile memory of FIG. 13 differs from the nonvolatile memory of FIG. 5 in the following point. On a surface of a p-type single crystal silicon substrate 61, a drain region 62 made of an n + layer is formed.
a, 62b are formed at predetermined intervals. Drain region 62a, is formed on the silicon substrate 61 between 62b p -
A layer 69 is formed, and a concave n layer 63 and a T-shaped source region 64 made of WSi 2 are sequentially formed on the p layer 69.

【0088】p-層69、n-層63及びソース領域64
の両側面には第1のゲート絶縁膜65を介して浮遊ゲー
ト電極66a,66bがそれぞれ形成され、浮遊ゲート
電極66a,66bの上面及び側面に第2のゲート絶縁
膜67を介して制御ゲート電極68a,68bがそれぞ
れ形成されている。本実施形態では、共通のp-層6
9、n-層63及びソース領域64を中心としてその両
側にメモリセル60a,60bが形成されている。メモ
リセル60aは、シリコン基板61、ドレイン領域62
a、p-層69、n-層63、ソース領域64、第1のゲ
ート絶縁膜65、浮遊ゲート電極66a、第2のゲート
絶縁膜67及び制御ゲート電極68aにより構成され
る。メモリセル60bは、シリコン基板61、ドレイン
領域62b、p-層69、n-層63、ソース領域64、
第1のゲート絶縁膜65、浮遊ゲート電極66b、第2
のゲート絶縁膜67及び制御ゲート電極68bにより構
成される。
P layer 69, n layer 63 and source region 64
Floating gate electrodes 66a and 66b are formed on both sides of the floating gate electrodes 66a and 66b, respectively, with a first gate insulating film 65 interposed therebetween. 68a and 68b are formed respectively. In the present embodiment, the common p layer 6
9, memory cells 60a and 60b are formed on both sides of the n layer 63 and the source region 64, respectively. The memory cell 60a includes a silicon substrate 61, a drain region 62
a, p layer 69, n layer 63, source region 64, first gate insulating film 65, floating gate electrode 66a, second gate insulating film 67, and control gate electrode 68a. The memory cell 60b includes a silicon substrate 61, a drain region 62b, a p layer 69, an n layer 63, a source region 64,
The first gate insulating film 65, the floating gate electrode 66b, the second
Of the gate insulating film 67 and the control gate electrode 68b.

【0089】メモリセル60aの読み出し動作時には、
ソース領域64に正のソース電位Vs(例えば+3
V)、制御ゲート電極68aに正の制御ゲート電位VC
G(例えば+3V)を印加し、ドレイン領域62aを接
地する。すると、浮遊ゲート電極66aに電子が蓄積さ
れていない場合には、第1のゲート絶縁膜65との界面
近傍におけるp-層69にn型チャネルが形成され、ソ
ース領域64とドレイン領域62aとの間に電流が流れ
る。逆に、浮遊ゲート電極66aに電子が蓄積されてい
る場合には、p-層69にn型チャネルが形成されず、
ソース領域64とドレイン領域62aとの間に電流が流
れない。
At the time of the read operation of the memory cell 60a,
A positive source potential Vs (for example, +3
V), a positive control gate potential VC is applied to the control gate electrode 68a.
G (for example, +3 V) is applied, and the drain region 62a is grounded. Then, when electrons are not accumulated in the floating gate electrode 66a, an n-type channel is formed in the p layer 69 near the interface with the first gate insulating film 65, and the source region 64 and the drain region 62a Current flows between them. Conversely, when electrons are accumulated in the floating gate electrode 66a, no n-type channel is formed in the p layer 69,
No current flows between the source region 64 and the drain region 62a.

【0090】このように、本実施形態の不揮発性メモリ
では、従来の不揮発性メモリと同様の動作で浮遊ゲート
電極66a,66b内の電子の有無を判別することがで
きる。 (第9の実施形態)図14は本発明の第9の実施形態に
おける不揮発性メモリの模式的断面図である。
As described above, in the nonvolatile memory of the present embodiment, the presence or absence of electrons in the floating gate electrodes 66a and 66b can be determined by the same operation as that of the conventional nonvolatile memory. (Ninth Embodiment) FIG. 14 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a ninth embodiment of the present invention.

【0091】図14の不揮発性メモリが図9の不揮発性
メモリと異なるのは次の点である。p型単結晶シリコン
基板81の表面に、n+層からなるドレイン領域82
a,82bが所定間隔を隔てて形成されている。ドレイ
ン領域82a,82b間のシリコン基板81上にはp-
層89が形成され、p-層89上に凹状に湾曲した上面
を有するn-層83及び凸状に湾曲した下面を有するW
Si2からなるソース領域84が順に形成されている。
The nonvolatile memory of FIG. 14 differs from the nonvolatile memory of FIG. 9 in the following points. On a surface of a p-type single crystal silicon substrate 81, a drain region 82 composed of an n + layer is formed.
a, 82b are formed at predetermined intervals. Drain region 82a, is formed on the silicon substrate 81 between 82b p -
A layer 89 is formed, an n layer 83 having a concavely curved upper surface on the p layer 89 and a W having a convexly curved lower surface.
Source regions 84 made of Si 2 are sequentially formed.

【0092】p-層89、n-層83及びソース領域84
の両側面には第1のゲート絶縁膜85を介して浮遊ゲー
ト電極86a,86bがそれぞれ形成され、浮遊ゲート
電極86a,86bの上面及び側面に第2のゲート絶縁
膜87を介して制御ゲート電極88a,88bがそれぞ
れ形成されている。本実施形態では、共通のp-層8
9、n-層83及びソース領域84を中心としてその両
側にメモリセル80a,80bが形成されている。メモ
リセル80aは、シリコン基板81、p-層89、ドレ
イン領域82a、p-層89、n-層83、ソース領域8
4、第1のゲート絶縁膜85、浮遊ゲート電極86a、
第2のゲート絶縁膜87及び制御ゲート電極88aによ
り構成される。メモリセル80bは、シリコン基板8
1、p-層89、ドレイン領域82b、n-層83、ソー
ス領域84、第1のゲート絶縁膜85、浮遊ゲート電極
86b、第2のゲート絶縁膜87及び制御ゲート電極8
8bにより構成される。
The p - layer 89, the n - layer 83 and the source region 84
Floating gate electrodes 86a and 86b are formed on both side surfaces of the floating gate electrodes 86a and 86b with a first gate insulating film 85 interposed therebetween. 88a and 88b are formed respectively. In the present embodiment, the common p layer 8
9, memory cells 80a and 80b are formed on both sides of the n layer 83 and the source region 84 as a center. The memory cell 80a includes a silicon substrate 81, a p layer 89, a drain region 82a, a p layer 89, an n layer 83, and a source region 8.
4, the first gate insulating film 85, the floating gate electrode 86a,
It is composed of a second gate insulating film 87 and a control gate electrode 88a. The memory cell 80b has a silicon substrate 8
1, p layer 89, drain region 82b, n layer 83, source region 84, first gate insulating film 85, floating gate electrode 86b, second gate insulating film 87, and control gate electrode 8
8b.

【0093】メモリセル80aの読み出し動作時には、
ソース領域84に正のソース電位Vs(例えば+3
V)、制御ゲート電極88aに正の制御ゲート電位VC
G(例えば+3V)を印加し、ドレイン領域82aを接
地する。すると、浮遊ゲート電極86aに電子が蓄積さ
れていない場合には、第1のゲート絶縁膜85との界面
近傍におけるp-層89にn型チャネルが形成され、ソ
ース領域84とドレイン領域82aとの間に電流が流れ
る。逆に、浮遊ゲート電極86aに電子が蓄積されてい
る場合には、p-層89にn型チャネルが形成されず、
ソース領域84とドレイン領域82aとの間に電流が流
れない。
In the read operation of the memory cell 80a,
A positive source potential Vs (for example, +3
V), a positive control gate potential VC is applied to the control gate electrode 88a.
G (for example, +3 V) is applied, and the drain region 82a is grounded. Then, when electrons are not accumulated in the floating gate electrode 86a, an n-type channel is formed in the p layer 89 near the interface with the first gate insulating film 85, and the source region 84 and the drain region 82a Current flows between them. Conversely, when electrons are accumulated in the floating gate electrode 86a, no n-type channel is formed in the p layer 89,
No current flows between the source region 84 and the drain region 82a.

【0094】このように、本実施形態の不揮発性メモリ
では、従来の不揮発性メモリと同様の動作で浮遊ゲート
電極86a,86b内の電子の有無を判別することがで
きる。以上の実施形態にあっては、以下の通りに変更し
ても良く、その場合であっても同様もしくはそれ以上の
作用効果を奏することができる。
As described above, in the nonvolatile memory of this embodiment, the presence or absence of electrons in the floating gate electrodes 86a and 86b can be determined by the same operation as that of the conventional nonvolatile memory. In the above embodiment, the following changes may be made, and even in such a case, the same or more advantageous effects can be obtained.

【0095】(1)浮遊ゲート電極36の材料として、
SiNに代えて炭化シリコン(SiC)を用いる。 (2)第1、第2及び第6の実施形態では、p型単結晶
シリコン基板31,41,101の表面のn型ウエル領
域32,42,102に不揮発性メモリを形成している
が、n型単結晶シリコン基板に不揮発性メモリを形成し
てもよい。
(1) As a material of the floating gate electrode 36,
Silicon carbide (SiC) is used instead of SiN. (2) In the first, second, and sixth embodiments, the nonvolatile memory is formed in the n-type well regions 32, 42, 102 on the surfaces of the p-type single-crystal silicon substrates 31, 41, 101. A nonvolatile memory may be formed on an n-type single crystal silicon substrate.

【0096】(3)各層の導電型をそれぞれ逆にする。 (4)ソース領域33,43,54,64,84,10
3の材料としてWSi 2に代えて、シリコンに対してシ
ョットキ障壁を形成する他の材料、例えば、W、Ti、
Pt、Au等の金属、TiN等の金属窒化物、他の金属
珪化物、TiN上にWを積層したような多層膜等を用い
る。
(3) The conductivity type of each layer is reversed. (4) Source regions 33, 43, 54, 64, 84, and 10
WSi as material 3 TwoInstead of silicon
Other materials that form the yoke barrier, eg, W, Ti,
Metals such as Pt and Au, metal nitrides such as TiN, and other metals
Using a multi-layer film such as silicide, W laminated on TiN, etc.
You.

【0097】(5)第1のゲート絶縁膜35,45,5
5,65,85,105及び第2のゲート絶縁膜37,
47,67,87,107の材料として、SiO2に代
えて、SiON、SiOF、SiN等の他の酸化膜また
は窒化膜等を用いる。 (6)制御ゲート電極38,48,58,68,88,
108の材料として、ポリシリコンに代えて、タングス
テンシリサイド、チタンシリサイド等のポリサイド等を
用いる。
(5) First gate insulating films 35, 45, 5
5, 65, 85, 105 and the second gate insulating film 37,
As the material of 47, 67, 87, and 107, another oxide film or nitride film such as SiON, SiOF, or SiN is used instead of SiO 2 . (6) Control gate electrodes 38, 48, 58, 68, 88,
As the material 108, polycide such as tungsten silicide or titanium silicide is used instead of polysilicon.

【0098】(7)ソース領域をシリコンに対してショ
ットキ障壁を形成する材料で形成しているが、ドレイン
領域をシリコンに対してショットキ障壁を形成する材料
で形成してもよい。 (8)浮遊ゲート電極に対し、ホットエレクトロンを注
入することによりデータを書き込み、ホットホールを注
入することによりデータを消去するようにしているが、
これを逆の関係に設定しても良い。
(7) Although the source region is formed of a material that forms a Schottky barrier with respect to silicon, the drain region may be formed of a material that forms a Schottky barrier with respect to silicon. (8) Data is written into the floating gate electrode by injecting hot electrons, and data is erased by injecting hot holes.
This may be set in the reverse relationship.

【0099】なお、上記各実施形態において、n型ウエ
ル領域32,42,102及びn-層53,63,83
が第1の層に相当し、ソース領域33,43,54,6
4,84,103が第2の層に相当する。また、第1の
ゲート絶縁膜35,45,55,65,85,105が
第1の絶縁膜に相当し、浮遊ゲート電極36,46,5
6,66,86,106が第1の電極層に相当し、第2
のゲート絶縁膜37,47,57,67,87,107
が第2の絶縁膜に相当し、制御ゲート電極38,48,
58,68,88,108が第2の電極層に相当する。
In each of the above embodiments, the n-type well regions 32, 42, 102 and the n layers 53, 63, 83
Correspond to the first layer, and the source regions 33, 43, 54, 6
4, 84 and 103 correspond to the second layer. The first gate insulating films 35, 45, 55, 65, 85, 105 correspond to the first insulating films, and the floating gate electrodes 36, 46, 5
6, 66, 86 and 106 correspond to the first electrode layer,
Gate insulating films 37, 47, 57, 67, 87, 107
Correspond to the second insulating film, and the control gate electrodes 38, 48,
58, 68, 88 and 108 correspond to the second electrode layer.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明にあっては、長寿命で且つ高い保
持動作を維持しつつ高速動作、低電圧化及び低消費電力
化が可能な不揮発性メモリとして働く半導体装置を提供
することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device which operates as a non-volatile memory capable of high speed operation, low voltage and low power consumption while maintaining a long life and high holding operation. .

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

【図1】本発明の第1の実施形態におけるMOSFET
の模式的断面図である。
FIG. 1 is a MOSFET according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view of FIG.

【図2】図1の不揮発性メモリにおけるエネルギーバン
ド図である。
FIG. 2 is an energy band diagram in the nonvolatile memory of FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施形態における不揮発性メモ
リの模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態における不揮発性メモ
リの模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施形態における不揮発性メモ
リの模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】図5の不揮発性メモリの主としてソース領域の
形成方法を示す模式的工程断面図である。
FIG. 6 is a schematic process sectional view showing a method for forming mainly a source region of the nonvolatile memory of FIG. 5;

【図7】図5の不揮発性メモリの主としてソース領域の
形成方法を示す模式的工程断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a step of a method for mainly forming a source region of the nonvolatile memory in FIG. 5;

【図8】図5の不揮発性メモリの主としてソース領域の
形成方法を示す模式的工程断面図である。
FIG. 8 is a schematic process sectional view showing a method of forming mainly a source region of the nonvolatile memory of FIG. 5;

【図9】本発明の第5の実施形態における不揮発性メモ
リの模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】図9の不揮発性メモリの主としてソース領域
の形成方法を示す模式的工程断面図である。
10 is a schematic process cross-sectional view showing a method of mainly forming a source region of the nonvolatile memory of FIG. 9;

【図11】本発明の第6の実施形態における不揮発性メ
モリの模式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施形態における不揮発性メ
モリの模式的断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第8の実施形態における不揮発性メ
モリの模式的断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to an eighth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第9の実施形態における不揮発性メ
モリの模式的断面図である。
FIG. 14 is a schematic sectional view of a nonvolatile memory according to a ninth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31,41,51,61,81,101 p型単結晶シ
リコン基板 32,42,102 n型ウエル領域 33,43,54,64,84,103 ソース領域 34,44,52a,52b,62a,62b,82
a,82b,104 ドレイン領域 35,45,55,65,85,105 第1のゲート
絶縁膜 36,46,56a,56b,68a,68b,88
a,88b,106 浮遊ゲート電極 37,47,57,67,87,107 第2のゲート
絶縁膜 38,48,58a,58b,68a,68b,88
a,88b,108 制御ゲート電極 53,63,83 n-層 59,69,89 p-層 204,205,206,207,208,209 界
31, 41, 51, 61, 81, 101 p-type single-crystal silicon substrate 32, 42, 102 n-type well region 33, 43, 54, 64, 84, 103 source region 34, 44, 52a, 52b, 62a, 62b , 82
a, 82b, 104 Drain regions 35, 45, 55, 65, 85, 105 First gate insulating films 36, 46, 56a, 56b, 68a, 68b, 88
a, 88b, 106 Floating gate electrodes 37, 47, 57, 67, 87, 107 Second gate insulating films 38, 48, 58a, 58b, 68a, 68b, 88
a, 88b, 108 Control gate electrode 53, 63, 83 n - layer 59, 69, 89 p - layer 204, 205, 206, 207, 208, 209 Interface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/792

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体からなる第1の層と、 前記第1の層にショットキ接触する第2の層と、 前記第1の層と前記第2の層との界面に形成されるショ
ットキ障壁の厚みを変化させるための電界を前記界面に
印加するための電極部とを備え、 前記第1の電極層は、前記第1の層よりも大きなバンド
ギャップを有することを特徴とした半導体装置。
A first layer made of a semiconductor of one conductivity type; a second layer in Schottky contact with the first layer; and an interface formed between the first layer and the second layer. An electrode portion for applying an electric field to the interface for changing the thickness of the Schottky barrier, wherein the first electrode layer has a larger band gap than the first layer. Semiconductor device.
【請求項2】 前記電極部は、前記第2の層上に形成さ
れた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に形成された
第1の電極層と、前記第1の電極層上に形成された第2
の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に形成された第2の電
極層とを含むことを特徴とした請求項1に記載の半導体
装置。
A first insulating film formed on the second layer; a first electrode layer formed on the first insulating film; and a first electrode formed on the first insulating film. The second formed on the layer
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises: an insulating film of (1); and a second electrode layer formed on the second insulating film. 3.
【請求項3】 前記第1の電極層は、前記第1の絶縁膜
及び第2の絶縁膜のバンドギャップよりも小さなバンド
ギャップを有することを特徴とした請求項2に記載の半
導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first electrode layer has a band gap smaller than a band gap of the first insulating film and a band gap of the second insulating film.
【請求項4】 前記第1の層と前記第2の層との界面か
ら前記第1の層側における前記電極部の端部までの距離
が50nm以上であることを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置。
4. The method according to claim 1, wherein a distance from an interface between the first layer and the second layer to an end of the electrode portion on the first layer side is 50 nm or more. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 前記電極部は、前記第1の層と前記第2
の層との界面に対して0度よりも大きい角度をなすよう
に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体
装置。
5. The electrode section includes the first layer and the second layer.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is arranged so as to form an angle larger than 0 degree with respect to the interface with the layer.
【請求項6】 一導電型の半導体からなる第1の層と前
記第1の層に対してショットキ接触する第2の層とを備
えた半導体装置の動作方法であって、 電極部により、前記第1の層と前記第2の層との界面に
電圧を印加して、前記第1の層から前記電極部にホット
キャリアを注入することでデータの書き込みを行い、 データの書き込み時とは逆の導電型のホットキャリアを
前記電極部に注入することでデータの消去を行うことを
特徴とした半導体装置の動作方法。
6. A method of operating a semiconductor device comprising: a first layer made of a semiconductor of one conductivity type; and a second layer that makes Schottky contact with the first layer, wherein the electrode unit is provided with: Data is written by applying a voltage to the interface between the first layer and the second layer and injecting hot carriers from the first layer into the electrode portion. And erasing data by injecting the conductive hot carriers into the electrode portion.
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