JPS58114459A - 半導体不揮発性記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は半導体不揮発性記憶装置、特にゲート絶縁膜中
に電荷を抽獲し得るフローティングゲートを形成し、こ
こでの電荷の有無によるゲートしきい値の変化で記憶機
能を持たせた形式の不揮発性記憶装置に関するものであ
る。　” （２）従来′技術と問題点 最近、フローティングゲート型不揮発メモリを電気的に
書き換える方法が検討されている。そのために、極性の
札異なるホットキャリアの注入、ホットキャリア注入と
トンネル放出、トンネル注入とトンネル数次等の組合せ
で書き込みと消去を行なう方式が提東されている。これ
ら゛の内で、書き込み／消去の繰返し可能なサイクル数
が最も多いと考えられて贋え・のけトンネル注入とトン
ネル放出を組み合せた第１図の構造のもので多シ、１９
８０　１８８ＣＣ８１１８８８１０）Ｔ　Ｘｌｌ　ＴＨ
ＰＭ　１２．６及びＩＨｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ＦＪｒｕ
ａｒ７２Ｅ％　１９ｅｏ（ｐ、ｐ。

１１３〜１１））Ｋ記載さ糺てｉる。以下同構造の動作
を簡単に説明する。第１図中１はｎ＋のドレン領域、２
は針のソース領域、３はポリシリコンのフローティレグ
ゲート、４は−の領域であり、この領域とフロ・−ティ
ングゲートとの間の絶縁膜は２００ｘ以下と極めて薄く
形成されておシ、電荷がト’ｙネ＞＜よりやりとすされ
る０５はポリシリコンのコントロールグー）でＳる。

書き込み知はコントロールゲート６をＯＶ、　　ドレン
１−ｉｉ＋２０Ｖに保ち、フローティングゲート３に注
入されている電子をドレ／１にトンネルさせる。消去Ｋ
にコントロールグー）５ｔ−＋２ｏｖ。

ドレン１をＯＶＫ保ち電子をドＶ７’Ｌからフローティ
ングゲート３ヘト／ネルさせる。　　゛この従来構造で
は、書き込み時にドレン１に＋２０７を印加する為、薄
膜部の面積を出来るだけ小さくしてドレンと７０−ティ
ングゲートとの間の容量を小さくしてドレンポテンシャ
ルによるフローティングゲートポテンシャルの上昇を押
える必要がある。

又、トンネルの為の拡散領減益とフローティングゲート
３の重なｐ面積が、フローティングゲートと拡散領域の
間のマスク合わせ精度によっては影響を受けなくすると
いう二つの理由により、第１図の様にフィールド領域に
凸状に形成された拡散層と、凸状に形成されたフローテ
ィングゲートとの間でトンネル部を形成している。

この様な従来構造では、フィールド領域にトンネル部を
突出させて設ける必要が有る為高集積化がさまたげられ
る。

（３）発明の目的 それ数本発明では、集積度を低下する事無しにトンネル
Ｓを形成出来、かつトンネル部の面積管マスク合わせに
よらないように決めることが出来る半導体不揮発性記憶
装置を提供することを目的とする。

（４）　　発明の構成 本発明の半導体不揮発性記憶装置は、−導電型の半導体
基板と、該基板に互いに離隔して設けられた前記基板と
逆導電型のソース及びドレン領域と、該ソース及びドレ
イン領域間の該基板上の第一層絶縁膜と、該絶縁膜上の
７０−ティングゲ−トと、該７０−ティングゲート上の
第二層絶縁膜と、該絶縁属上のコントロールゲートとを
具備してなシ、第一層絶縁率はその一部がｚｏｏＸ以下
に選択的に薄く形成されてなる第一領域と、その周囲を
囲むこれより厚い絶縁膜の第二領域とから成り、該第二
領域下の半導体基板の一部にドレン領域と前記第一領域
真下を結ぶ前記逆導電型の領域が形成されてなり、第一
領域の第一層絶縁薄膜を介しての７０−テインググート
とドレンとの間のトンネル電流で書き込み／消去を行な
、うことを％倣とする。

（５）発明の実施例 第２図は本発明に依る第一の実施例の半導体不揮発性記
憶装置の構造平面図であル、１は針のドレン領域、２は
−のソース領域、３はポリシリコンのフローティンググ
ー）、５はポリシリコンのコン）Ｃｒ−ルゲート、６は
２ｃｏ１以下の極めて薄い絶縁膜が形成されている領域
、フはこのトンネル領域とドレン領域ｌを電気的に接続
している拡散領域であり、第３図は第２図の＊　＊’　
％で切換した場合の構造断面図である。

本実施例の半導体不揮発性記憶装置の書き込み及び消去
動作は第１図の従来構造の場合と同じであシ、ただその
動作のためにトンネルを行なう丸めの？領域６を？領域
フでド、レン領域１に連絡してソース及びドレイン間の
ゲート部直下に配置しである◎ 次に第４図に依り本発明による第１の実施例の製造工程
を説明する。

ａ）将来トンネル用の薄膜を形成する部分に選択的に窒
化膜９と酸化膜８を残す０この窒化膜９とレジスト膜ユ
Ｏ１−マおりとしてグの領域にｎｌｌ不純物、例えばＡ
ｓ＋をイオン注入によりドープする。　　　、 ｂ）窒化膜ｑｔマスクとして５通常の選択酸化工程によ
シ厚さフＯＯＡ程度Ｏゲート絶縁膜１１を形成するＯ Ｃ）窒化膜９、酸化膜８ｔ−除去し、レジスト１３をマ
スクとしてトンネル領域にｎ型不純物、例えば八−をイ
オン注入してｎｉｌ領域６ｔ−形成する。

υこのｎｆｉ領域６上にトンネル用薄［１２″ｆｒ形成
し、この上にポリシリコンの７０−テインクゲート３を
形成する。

この様に本発明実施例によると、チャネル内にトンネル
領域を設け、その周囲を選択的に厚いゲート絶１ＩｋＪ
ｌＩＩを成長しておシ、この厚い絶ｌｋ膜の下の基板表
面を介してドレン領域ｌとトンネル領域を電気的に接続
している。この様な構造では、書き込み消去特性に大き
な影響を与えるドレンと７０一テインググート間の静電
容量状主に薄膜部の面積のみによって決まるためマスク
合わせによらず、かつ小さく保つことが出来る。この様
に本実施例では、従来構造の様にフィールド領域でトン
ネル部を形成することによる集積度の低下を防ぎ、かつ
電気特性を支配するドレンと７０一テインググート間の
静電容量がマスク合わぜによらない半導体不揮発性記憶
装置を実現した。

第５図は本発明に依る第二〇実施例である。これは第一
の実施例においてトンネル膜形成領域においてｎ１１ｉ
領域６を形成せず、ドレンと７０−テインググート閲の
静電容量を減少し、書き込み時にドレンに印加し−る電
圧の低下をはかったものであり、動作及び第３図中と同
書号を付した各部分構造は第１の実施例の場合と同じで
ある。

（６）　　発明の効果 本発明によれば、半導体不揮発性記憶装置において、ト
ンネル動作部をゲート部分内に、組み込むことができ、
その面積をマスク合せ精度に依らずに一定にできるので
、高集積密度化でき、かつ書き込み消去特性の再現性を
向上できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の不揮発性記憶装置の平面図、第２図は本
発明実施例装置の平面゛図、第Ｓ図はその断面図、第４
図（ａ）〜（４）はその製造工程に沿った断面図、第５
図は本発明の他の実施例装置の断面図である。 ｌ・・・・・・ｎドレン領域 ２・・・・・・？ソース領域 ３・・・・・・７０−ティングゲート ５・す…コントロールゲート ６、マ・・・・・・？領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電型の半導体基板と、該基板に互いに離隔して設け
   られた前記基板と逆導電型のソース及びドレン領域と、
   該ソース及びドレイン領域間の該基板上の第一層絶縁膜
   と、該絶縁膜上の７０−ティングゲートと、該７０−テ
   ィングゲート上の第二層絶縁膜と、該絶縁膜上のコント
   ロールゲートとを具備してなシ、第一層絶縁膜はその一
   部がｚｏｏｊ−以下に選択的に薄”く形成されてなる第
   一領域と、その周囲を囲むこれより厚い絶縁膜の第二領
   域とから成り、該第二領域下の半導体基板の一部にドレ
   ン領域と前記第一領域真下を結ぶ前記逆導電型の領域が
   形成されてなり、第一領域の第一層絶縁の薄膜を介して
   の７０−ティングゲートとドレンとの間のトンネル電流
   で書き込み／消去を行なうこと全４Ｉ微とする半導体不
   揮発性記憶装置０