JPS62502156A - Floating gate non-volatile field effect memory device - Google Patents
Floating gate non-volatile field effect memory deviceInfo
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- JPS62502156A JPS62502156A JP50135386A JP50135386A JPS62502156A JP S62502156 A JPS62502156 A JP S62502156A JP 50135386 A JP50135386 A JP 50135386A JP 50135386 A JP50135386 A JP 50135386A JP S62502156 A JPS62502156 A JP S62502156A
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 フローティング・ダート不揮発性 電界効果メモリー装置 この発明は電荷を提供しうる第1の導電層と、前記第1の導電層の上の領域内に 位置し誘電体層によって前記第1の導電層から離し、70−ティング層をチャー ジ、ディスチャージするようにした導電フローティング・ダート層とを含むフロ ーティング・ダート不揮発性メモリー装置に関する。[Detailed description of the invention] floating dart non-volatile field effect memory device The present invention includes a first conductive layer capable of providing charge, and a region above the first conductive layer. a 70-charting layer and separated from said first conductive layer by a dielectric layer; A conductive floating dirt layer configured to conduct electricity and discharge. related to programming dart non-volatile memory devices.
背景技術 フローティング・ダート型不揮発性メモリーは先行技術で公知である。それらは 電気的に絶縁されたダート電極、すなわち“フローティング・ダート″に対して 所定の極性の電荷を転送することによって動作し、そのダートはその後長時間電 荷を保持するように作用し、そのフローティング・ダートに存在する電荷の極性 及び大きさに応答して電界効果型センス・トランジスタの動作を制御する。バイ ナリ・データを指定した不揮発性メモリー・セルに挿入又は書込むために、従来 のフローティング・ダート型メモリー・セルは最初消去サイクルを受け、その後 新たなバイナリ状態に書込むのみである。不幸にも、基板と70−ティング・ダ ートとの間に誘電体として二酸化シリコン(酸化物)書込/消去サイクルを繰返 えすことによって劣化するようになる。そのようなフローティング・デートの持 久力の劣化はメモリー・ウィンドウの狭隘化か、又は不揮発性装置にプログラム されたバイナリ状態の保持特性の劣化として現われる。その上、そのような装置 の先行技術を読むことによって明らかなように(例えば、米国特許第4.203 .158号)、プログラム電圧は、例えば、20vのように高く、例えば10〜 100ミリ秒間のようにパルス幅が相当長い。そのような電圧と時間の大きさは 薄い酸化物層を使用することによって減少させることはできるが、経験上、その ような減少はその装置の保持力及び持久力をそれに伴って下げる結果となる。Background technology Floating dart non-volatile memories are known in the prior art. They are For electrically isolated dart electrodes, or “floating darts” It works by transferring a charge of a given polarity, and the dart is then charged for a long time. The polarity of the charge present on the floating dart that acts to hold the load and control the operation of the field effect sense transistor in response to the magnitude of the field effect sense transistor. by traditional data to insert or write data into specified nonvolatile memory cells. A floating dart memory cell first undergoes an erase cycle and then It only writes to a new binary state. Unfortunately, the board and the 70-ting Repeated write/erase cycles with silicon dioxide (oxide) as dielectric between It deteriorates as it ages. Having such a floating date Degradation of durability is due to narrowing of the memory window or programming into non-volatile devices. This appears as a deterioration in the retention characteristics of the binary state. Moreover, such a device As evident by reading the prior art of (e.g., U.S. Pat. No. 4.203 .. No. 158), the program voltage may be as high as, for example, 20V, e.g. The pulse width is quite long, such as 100 milliseconds. Such voltage and time magnitudes are It can be reduced by using a thin oxide layer, but experience shows that Such a reduction results in a corresponding reduction in the holding power and endurance of the device.
従って、酸化物分離70−ティング・ダート電極装置の保持力を維持しながらフ ローティング・ダート装置をプログラムするに必要な書込/消去電圧及び/母ル ス幅を減少させるよう多数の設計技術が提案されてきた。その上、フローティン グ・ダート装置に現われる典型的な持久力の限界に着目して、保持力を許容範囲 に維持しながら持久力を高める構造の開発に大きな努力が払われてきた。ジェン ク(Jenq )ほかによる”フローティング・ダート・トンネル誘電体として 使用される薄いオキシナイトライド・フィルムの特性”(IEDM 1982. P、811.の論文30.9)という論文に記載されている方法は基板と70 −ティング・ダート電極との間の酸化物を薄く熱形成されたシリコン・オキシナ イトライド(以下オキシナイトライドという)誘電体層と交換することを提案し ている。この論文は好ましい誘電体材料としてオキシナイトライドを掲げ、フロ ーティング・ダートに対する電荷の移動のだめの単一転送機構としてファウラー ノルドハイム・トンネルを維持するように提案している。Therefore, while maintaining the holding power of the oxide separated 70-ting dart electrode device, Write/erase voltages and/or voltages required to program a rolling dart device A number of design techniques have been proposed to reduce the path width. Besides, floating Focusing on the typical endurance limits that appear on dart equipment, the holding force can be adjusted to an acceptable range. Significant efforts have been made to develop structures that increase endurance while maintaining strength. jen “Floating dirt tunnel dielectric” by Jenq et al. Properties of thin oxynitride films used” (IEDM 1982. P, 811. The method described in the paper 30.9) is based on the substrate and 70. - Thin thermally formed silicon oxide to remove oxide between the ting and dart electrodes. We propose to replace the nitride (hereinafter referred to as oxynitride) dielectric layer. ing. This paper lists oxynitride as a preferred dielectric material and Fowler as a single transfer mechanism for charge transfer to charging darts. It is proposed to maintain the Nordheim Tunnel.
他の試みとしては、IEDM 1982. P、810.に記載されているチャ ン(Chang )ほかによる論文30.8″′ハイ・ノ母ホーマンスEEPR OM用“酸化−窒化オキサイド(ONO)”がある。その論文によると、その好 ましい構造は熱酸化層と、酸化物層からの熱オキシナイトライドと、オキシナイ トライド層からの熱酸化物との超薄形複合誘電体層である。これも、その電荷転 送機構は非常に薄い複合誘電体を通るファムラーノルトハイム・トンネルである 。Other attempts include IEDM 1982. P, 810. The cha listed in Paper 30.8'' by Chang et al. There is "oxidation-nitride oxide (ONO)" for OM. According to the paper, the preference A desirable structure is a thermal oxidation layer, thermal oxynitride from the oxide layer, and oxynitride from the oxide layer. Ultra-thin composite dielectric layer with thermal oxide from toride layer. This is also due to its charge transfer. The transport mechanism is a Famler-Nordheim tunnel through a very thin composite dielectric. .
性能の改善のため、フローティング・ダート構造に使用される複合誘電体の各種 変更としては、IEDM1980、 P、 590〜593.に記載されている ヒジャ(Hijiya )ほかによる論文23.4’″傾斜エネルギ、バンド− ギャップ絶縁体を持つEAROMセル″がちる。その構造におけるフローティン グ・ダートは傾斜シリコン・オキシナイトライド(オキシナイトライド)及び酸 化物か、又は窒化物(ナイトライド)が熱形成された傾斜シリコン・ナイトライ ド(ナイトライド)及びオキシナイトライドと酸化物かのいずれかから成る誘電 体の複合体によって基板から分離される。その構造は相当厚い複合誘電体となる ため、及び熱形成された窒化物と通して行われる導電機構が欠けるため、7cZ −ティング・ダートに対する電荷の転送はアバランシェ・インジェクションによ って行われる。Various composite dielectrics used in floating dart structures to improve performance The changes are IEDM1980, P, 590-593. It is described in Paper 23.4''' gradient energy, band- An EAROM cell with a gap insulator tends to have a floating structure. Gradient silicon oxynitride (oxynitride) and acid graded silicon nitrite with thermally formed oxides or nitrides dielectric consisting of either oxide (nitride) or oxynitride separated from the substrate by a body complex. The structure is a fairly thick composite dielectric. The 7cZ −Charge transfer to the ting dart is performed by avalanche injection. It is done.
又−IEEE Transactions on Electron Devi ces。Also - IEEE Transactions on Electron Devi ces.
Vot、 Ed、26. A 6. P、 906−913 、 June ’ 1979.にイトウ(Ito )ほかによって記載された“ナイトライド−バリ ヤ・アバランシェ−インジェクションMIS(NAMIS )を持つ低電圧書換 可能なEAROMセル″と称する論文がある。この方式によると、誘電体は非常 に薄く(約10 nm )熱形成された窒化物層からなる。それは熱形成される ため、相当薄い窒化物層となる。その70−ティング・ダートに対する電荷の転 送はアバランシェ・インジェクションによって行われる。Vot, Ed, 26. A 6. P, 906-913, June’ 1979. “Nightride-Bali” described by Ito et al. Low voltage rewriting with avalanche injection MIS (NAMIS) There is a paper called "A Possible EAROM Cell". According to this method, the dielectric material is very It consists of a thin (approximately 10 nm) thermally formed nitride layer. it is thermoformed This results in a fairly thin nitride layer. The transfer of charge to the 70-ting dart The transmission is performed by avalanche injection.
(nm)の範囲にあシ、そこに設けられたプール(PooLe)−7レンクル( Frenkel )電荷転送機構を通る電荷トラッピング・サイトを有する窒化 シリコン(siticonnitride )ペース誘電体層を含む誘電体層を 特徴とする70−ティング・ダート不揮発性メモリー装置を提供する。(nm), and a pool (PooLe)-7 lens ( Frenkel) Nitride with charge trapping sites through charge transfer mechanism A dielectric layer including a silicon (siticonnitride)-based dielectric layer. A 70-ting dart nonvolatile memory device is provided.
この発明による70−ティング・ダート不揮発性装置は優秀な保持力特性及び持 久力特性を有するにも拘わらず、相当低振幅の電圧及び幅の狭い電圧パルスを使 用して書込及び消去tするととができるということがわかった。The 70-ting dart non-volatile device according to the present invention has excellent retention properties and durability. Despite having long-lasting characteristics, it is difficult to use voltages with fairly low amplitudes and narrow voltage pulses. It has been found that writing and erasing can be performed using the following methods.
この発明の一実施例を簡単に説明すると、その一部が基板の導電領域上に位置し 、薄い熱形成酸化物層及び薄い低圧の化学的蒸着(LPCVD )窒化物ベース 層によって基板から分離された導電的にドーグされた多結晶シリコン(ポリ: poly )フローティング・ダート電極を含むフローティング・ダート不揮発 性メモリー装置を提供する。この構造かられかるように、窒化物ベース層を通る 電荷の転送はプールーシランケル導通機構による。窒化物ベース層を通るフロー ティング・ダートからの長期間の電荷の漏洩は酸化物誘電体層の存在によって禁 止される。書込/消去における電荷転送は酸化物を通るファウラーノルドハイム ・トンネル及び、窒化物ベース層を通るプールーシランケル導通によって行われ る。Briefly explaining one embodiment of the present invention, a portion thereof is located on a conductive region of a substrate. , thin thermoformed oxide layer and thin low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) nitride base conductively doped polycrystalline silicon (poly) separated from the substrate by a layer poly) floating dart non-volatile including floating dart electrode provides a digital memory device. As seen from this structure, through the nitride base layer The charge transfer is based on the Pour-Silankel conduction mechanism. Flow through the nitride base layer Long-term charge leakage from the tinging dirt is inhibited by the presence of the oxide dielectric layer. will be stopped. Charge transfer during write/erase occurs through Fowler-Nordheim oxide ・Performed by tunneling and pour-silankel conduction through the nitride base layer. Ru.
更に、他の実施例を簡単に説明すると、その一部が基板の導電領域の上に位置し 、非常に薄い熱形成された二酸化シリコy (5iLicon dioxide )層とその上に形成された相当厚い低圧化学的蒸着(LPCVD )窒化シリ コン層と、相当薄いLPGVD酸化物又はオキシナイトライド・ベース層とによ って基板から分離された導電的にドープされた多結晶シリコン(pony ) 70−ティング・ダート電極を含むフローティング・ダート不揮発性メモリー装 置を提供する。そのように構造されることによシ、酸化物及びオキシナイトライ ド層は7アウラーノルトハイム電荷トンネルに従い、相当厚い窒化物を通る電荷 の転送はプールーシランケル導通機構を使用して行われる。それによって、窒化 物層に対する電荷の移動は酸化物又はオキシナイトライド層によって禁止され、 酸化物又はオキシナイトライドを通してファウラーノルドハイム・トンネルされ る電荷の導通は挿入された窒化物層のプールーシランケル導通特性によって制御 され制限される。Additionally, another embodiment may be briefly described in which a portion thereof is located over a conductive region of the substrate. , very thin thermoformed silicon dioxide (5iLicon dioxide) ) layer and a fairly thick low pressure chemical vapor deposited (LPCVD) silicon nitride layer formed on it. with a relatively thin LPGVD oxide or oxynitride base layer. conductively doped polycrystalline silicon (pony) separated from the substrate Floating dart non-volatile memory device containing 70-ting dart electrodes Provide location. Due to such a structure, oxidants and oxynitrite The charge layer follows 7 Auler-Nordheim charge tunneling and charges pass through the fairly thick nitride. The transfer is performed using a Pouleux-Sillanquer conduction mechanism. Thereby, nitriding Charge transfer to the material layer is inhibited by the oxide or oxynitride layer; Fowler Nordheim tunnels through oxides or oxynitrides The conduction of charges is controlled by the Pour-silankel conduction properties of the inserted nitride layer. and restricted.
図面の簡単な説明 次に、下記の添付図面を参照してその例によりこの発明の一実施例と説明する。Brief description of the drawing Next, one embodiment of the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
第1図は、この発明の原理に従って構成されたメモリー・セル・レイアウトの拡 大平面図である。FIG. 1 shows an expanded view of a memory cell layout constructed in accordance with the principles of the present invention. It is a large plan view.
第2図は、2−2線から見た第1図の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along line 2--2.
第3図は、3−3線からみた第1図の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along line 3--3.
第3A図は、電荷転送領域のための代替実施例の断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view of an alternative embodiment for the charge transfer region.
第4図は、第1図のメモリー・セルの電子回路等価図である。FIG. 4 is an electronic circuit equivalent diagram of the memory cell of FIG.
第5図は、第1図の形のメモリー・セルの書込/消去特性を表わす図である。FIG. 5 is a diagram representing the write/erase characteristics of a memory cell of the form shown in FIG.
第6図は、第1図のメモリー・セルの保持力/持久力特性を表わす図である。FIG. 6 is a diagram representing the retention/endurance characteristics of the memory cell of FIG. 1.
第7図は、この発明によるセルの代替実施例のホトリングラフ・マスク・/母タ ーンを表わす拡大図である。FIG. 7 shows a photoringraph mask/mother pattern of an alternative embodiment of a cell according to the invention. FIG.
第8図は、第7図のメモリー・セル・パター/の電子回路を表わす図である。FIG. 8 is a diagram representing the electronic circuit of the memory cell pattern of FIG. 7.
第9図は、9−9線から見た第7図のセルの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the cell of FIG. 7 taken along line 9--9.
第10図は、書込及び消去状態のときの固有特性及び動作を表わすセンス電界効 果トランジスタの直線性転送特性を表わす図である。Figure 10 shows the sense field effect representing the inherent characteristics and operation during write and erase states. FIG. 3 is a diagram showing linear transfer characteristics of a transistor.
第10A図は、第10図に描かれたような結果を得るために使用されるテスト回 路図である。Figure 10A shows the test circuit used to obtain the results depicted in Figure 10. It is a road map.
第11図は、第7図のメモリー・セルの書込/消去特性図である。FIG. 11 is a write/erase characteristic diagram of the memory cell of FIG. 7.
第12図は、複数の書込/消去サイクル後の高温時におけるメモリー・ウィンド ウの劣化を表わす図である。Figure 12 shows the memory window at high temperature after multiple write/erase cycles. It is a figure showing the deterioration of c.
発明を実施するための最良の形態 この発明の特徴を使用した70−ティング・ダート・、 タイプの不揮発性メモ リー・セルの一実施例を第1図の番号lで示した。このメモリー・セル1はバイ ナリ・データを書込み、消去し、読出す目的で個々に又はグループでアドレス可 能に接続された複数のセルから成る集積回路メモリー・プレイに通常使用される ということを理解するべきである。その上、ここで説明するメモリー・セル構造 はこの発明の原理を実施するだめの単なる構造の例示である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION 70-ting dart type non-volatile memo using features of this invention One embodiment of the Lee cell is designated by the number 1 in FIG. This memory cell 1 is Addressable individually or in groups for writing, erasing, and reading data typically used in integrated circuit memory plays consisting of multiple cells connected together You should understand that. Moreover, the memory cell structure described here is merely illustrative of a structure for implementing the principles of the invention.
第1図、第2図及び第3図のメモリー・セル1は軽くドーグされたp形単結晶シ リコン基板2内に形成され、n形拡散領域を使用し、導電層と、誘電体分離ドー プド多結晶シリコン電極及び相互接続層とを形成して作られる。第1図において 、拡散領域のビット線3は電界効果トランジスタ(FET)Q1のチャンネル4 によって次の拡散6に接続され、センスFETQ2のチャンネル7を通して拡散 5、ポリ■層18の下の拡散領域、及び拡散10によシ接地拡散8に接続される 。Memory cell 1 in FIGS. 1, 2 and 3 is a lightly doped p-type single crystal silicon cell. formed in the silicon substrate 2, using an n-type diffusion region, and a conductive layer and a dielectric isolation dome. a polycrystalline silicon electrode and an interconnect layer. In Figure 1 , bit line 3 in the diffusion region is connected to channel 4 of field effect transistor (FET) Q1. connected to the next diffusion 6 by and diffused through channel 7 of sense FET Q2. 5. Diffusion area under poly layer 18 and connected to ground diffusion 8 by diffusion 10 .
それは第4図の電子等価回路図から良くわかる。メモリー・セル10書込線9も 半導体基板2内の拡散であって、FETQ3のチャンネル11によって更に拡散 12.13から分離される。拡散13はポリ層18の下に位置し、ポJ層17の 下に延びる。拡散13は拡散12から電荷転送領域14の下に、及びフィールド 酸化物15(第3図)の端部まで延びるということに注目する。第1図に規定さ れた領域と第2図及び第3図の断面図とを比較すると、拡散領域3,6,89. 10.12は重く計にドープされ、領域5,13はよ少くn形不純物でドープさ れるものとする。重くドーグされた層領域はpact3ソースから拡散された燐 か、砒素又は燐か、又は他の不純物ソースからの炉拡散されたイオンを使用した イオン注入によって形成することができる。軽くドープされた領域は最初のポリ シリコン層の付着前に燐又は砒素のイオン注入によって形成するのが好ましい。This can be clearly seen from the electronic equivalent circuit diagram in FIG. Memory cell 10 write line 9 also Diffusion within the semiconductor substrate 2 and further diffusion by the channel 11 of FETQ3 Separated from 12.13. Diffusion 13 is located below the poly layer 18 and is located below the poly layer 17. extends downward. Diffusion 13 extends from diffusion 12 below charge transfer region 14 and from the field Note that it extends to the edge of oxide 15 (FIG. 3). As specified in Figure 1 Comparing the regions with the cross-sectional views of FIGS. 2 and 3 reveals that diffusion regions 3, 6, 89 . 10.12 is heavily doped and regions 5 and 13 are lightly doped with n-type impurities. shall be provided. The heavily doped layer regions are phosphorous diffused from the pact3 source. or using furnace diffused ions from arsenic or phosphorous or other impurity sources. It can be formed by ion implantation. The lightly doped region is the first poly Preferably, it is formed by phosphorus or arsenic ion implantation prior to the deposition of the silicon layer.
ビット線3と接地拡散8との間の潜在的導電路の存在と同様に、書込線9と電荷 転送領域14との間の導電路はFETQ1、Q2、Q3によって遮断される。第 1のレベルのドープド多結晶シリコン(ポリ)はフローティング・ダート電極1 7を形成し、それはセンスFETQ2を形成するために拡散領域13、電荷転送 領域14及びチャンネル7と重複する。公知のように、フローティング・ダート 電極17上の電荷の存在はチャンネル7の導電特性に影響を及ぼす。As well as the existence of a potential conductive path between the bit line 3 and the ground diffusion 8, the write line 9 and the charge The conductive path with the transfer region 14 is cut off by FETs Q1, Q2, and Q3. No. 1 level doped polycrystalline silicon (poly) is a floating dirt electrode 1 7, it forms a diffusion region 13 to form a sense FET Q2, a charge transfer region It overlaps with region 14 and channel 7. Floating dart, as it is known The presence of charge on the electrode 17 influences the conductive properties of the channel 7.
フローティング・ダート17の上に(誘電的に分離されてはいるが)ポリ■レベ ルの制御線電極18が重複される。制御線電極18に対するフローティング・ダ ート電極17の大きさ及び接近関係は十分な容量性結合をその間に生じさせる。Poly level (albeit dielectrically isolated) on top of floating dart 17 The control line electrodes 18 of the control lines are overlapped. Floating data for control line electrode 18 The size and proximity of the gate electrodes 17 provide sufficient capacitive coupling therebetween.
ポリ■レベルは又リード線16を形成し、Qlにおけるチャンネル領域4及びQ 3におけるチャンネル領域4及びQ3におけるチャンネル領域11を規定する。The poly level also forms leads 16 and connects the channel region 4 in Ql and Q A channel region 4 in Q3 and a channel region 11 in Q3 are defined.
チャンネル11の長さが長いということはFET Q 3の高いパンチ・スルー 電圧の要求に対するものである。The long length of channel 11 means high punch through of FET Q3. This is for voltage requirements.
軽くドープされてはいるが領域5,13は制御線18の電位が拡散領域の導通に ほとんど影響しないということを保証するよう十分ドー・やントを含むものであ る。Although lightly doped, regions 5 and 13 are such that the potential of the control line 18 becomes conductive in the diffusion region. Contains enough damage to ensure that it has little effect. Ru.
この発明の特徴はセルlの電荷転送領域14の誘電体の構造及び複合である。特 に、この発明は、拡散チャンネル13とポリ■70−ティング・ゲート17との 間にある電荷転送誘電体層19(第3図)が拡散領域13とフローティング・ダ ート電極17との間における電荷の一凍着荷転送機構双方向性プールーシランケ ル導通を促進するように形成され取扱われるシリコン窒化物誘電体層から成ると いうことを企図するものである。A feature of the invention is the structure and composition of the dielectric of the charge transfer region 14 of cell l. Special In addition, the present invention provides a connection between the diffusion channel 13 and the polygon gate 17. An intervening charge transfer dielectric layer 19 (FIG. 3) connects the diffusion region 13 and the floating da... A bidirectional Pour-Silanque transfer mechanism between the ground electrode 17 and the frozen charge transfer mechanism. consists of a silicon nitride dielectric layer formed and treated to promote electrical conduction. It is intended to say.
プール−7レンケル導通による電荷の転送はア・ぐランシェ・インジェクション 又はファウラーノルドノーイム・トンネル効果による電荷の移動から区別される ということに注目を要する。その差別は主に電荷転送誘電体19の特性によるも のである。その点に関し、前に提案された二酸化シリコン又は熱形成された窒化 シリコンの誘電体はトンネル又はアノぐランシエのみによる電荷の転送は制限さ れるということである。この発明は相当薄く低圧化学的蒸着(LPCD )又は 常圧化学的そのような窒化物ベース層のチャージ・トラップ・サイトの存在は希 望するゾール−7レンケル導通を容易にし、窒化物ベース層19と一方のポリシ リコン・フローティング・ダート17との間及び他方の単結晶拡散シリコン領域 13との間のバンド・ギヤラグ・エネルギ・バリヤはフローティング・ダートか らの電荷の漏洩を制限する。Transfer of charge by pool-7 Lenkel conduction is a granche injection or Fowler-Nord-im-tunneling charge transfer This requires attention. The difference is mainly due to the characteristics of the charge transfer dielectric 19. It is. In that regard, the previously proposed silicon dioxide or thermoformed nitride Silicon dielectrics limit charge transfer only by tunneling or anodizing. This means that This invention can be applied to relatively thin low pressure chemical vapor deposition (LPCD) or Atmospheric pressure chemistry The existence of charge trap sites in such nitride-based layers is rare. To facilitate the desired Sol-7 Lenkel conduction, the nitride base layer 19 and one of the Between the recon floating dirt 17 and the other single crystal diffused silicon region Is the band, gear lug, energy barrier between 13 a floating dart? limit the leakage of charge between them.
窒化物ペース誘電体層の概念は窒化物のみか、オキシナイトライド又は傾斜オキ シナイトライド層を含む。The concept of nitride-based dielectric layers can be either nitride only, oxynitride or graded oxide. Contains a sinitride layer.
双方向にプールーシランケル導通を容易にする窒化物ペース誘電体19を使用す ることによシ、酸化物ペース誘電体を使用したメモリー・セルに比較して持久力 が改善された70−ティング・ダート・メモリー・セルを提供することができる 。誘電体破壊機構及びホット・エレクトロン・チャージ・トラップのため、LP CVD又はAPCVD窒化物ペース誘電体のチャージ・ドラッグ・サイトは大き な永久劣化なしに電荷転送を容易に促進するのに対し、酸化物ペース誘電体を通 る電荷転送は複数の書込/消去サイクルだけで目にみえて劣化する。Using a nitride-based dielectric 19 to facilitate Pour-Silankel conduction in both directions. In particular, it has improved endurance compared to memory cells using oxide-based dielectrics. can provide improved 70-ting dart memory cells . Due to dielectric breakdown mechanism and hot electron charge trap, LP Charge drag sites in CVD or APCVD nitride-based dielectrics are large. oxide-based dielectrics easily facilitate charge transfer without permanent degradation. The charge transfer deteriorates visibly after only multiple write/erase cycles.
第3図の電荷転送領域14の誘電体19の代替実施例を第3A図に表わす。この 誘電体は70−ティング・ダート17に接触する最出部の厚い窒化物ペース誘電 体層22によってカバーされた拡散層領域13に直隣接する非常に薄いその下に ある酸化物層21を含む複金層である。層21は熱成長二酸化シリコンであるの が好ましい。層21はそζを通るファウラーノルドハイム・トンネルが最低の電 界で達成できるように十分薄く作られるのに対し、窒化物層22は層21と通電 チャージ・トンネルの電流密度を制限するように働く。An alternative embodiment of the dielectric 19 of the charge transfer region 14 of FIG. 3 is shown in FIG. 3A. this The dielectric is a thick nitride-based dielectric at the extreme end that contacts the 70-ting dart 17. A very thin layer immediately adjacent to and below the diffusion layer region 13 covered by the body layer 22 It is a double gold layer including a certain oxide layer 21. Layer 21 is thermally grown silicon dioxide. is preferred. The Fowler-Nordheim tunnel passing through layer 21 has the lowest electrical current. The nitride layer 22 is made thin enough to be achieved in the field, while the nitride layer 22 is in contact with layer 21. It acts to limit the current density of the charge tunnel.
第3図の実施例でもそうであったように、ポリ■レベルの制御a18がポリ■レ ベルのフローティング・ダート17に相当近いということはその間に十分大きな 容量結合が得られるとbうことである。2つの電極は好ましくは50〜100 nm厚の酸化物が又は30〜60 nm厚の窒化物から成る誘電体層23によっ て分離される。As in the embodiment shown in FIG. 3, the poly level control a18 is It's pretty close to Bell's Floating Dart 17, which means it's big enough. This means that capacitive coupling can be obtained. The two electrodes preferably have a density of 50 to 100 A dielectric layer 23 consisting of a nm-thick oxide or a 30 to 60 nm-thick nitride separated.
経験によると、第3図の窒化物層19の厚さは5〜30 nmの範囲にあること を提案する。第3A図の複合誘電体に対し、現在の経験によると、酸化物21は 約1〜4 nm厚を持ち、窒化物ベース層22は厚さ約5〜30 nmであると いうことを提案する。Experience has shown that the thickness of the nitride layer 19 in FIG. 3 is in the range of 5 to 30 nm. propose. For the composite dielectric of FIG. 3A, current experience indicates that oxide 21 is The nitride base layer 22 has a thickness of about 5 to 30 nm. Suggest something.
次に、第5図及び第6図について、双方向電荷転送のためにプール−7レンケル 導通誘電体を使用したフローティング・ダート不揮発性メモリー・セルの利点を 説明する。第5図の書込/消去特性曲線は単に窒化物ペース誘電体メモリー・セ ル装置を代表するものであシ、その誘電体は相当狭い幅の低い電圧・臂ルスに応 当するフローティング・ダート・タイプ・メモリー・セルを作ることができると いうこと会示すものである。Next, regarding FIGS. 5 and 6, for bidirectional charge transfer, the pool-7 Renkel Discover the benefits of floating dart non-volatile memory cells using conducting dielectrics explain. The write/erase characteristic curve in Figure 5 is simply a nitride-based dielectric memory cell. This is representative of a device with a dielectric that can accommodate a fairly narrow range of low voltages and pulses. If it is possible to create a floating dart type memory cell that This is what I am saying.
例えば、約10 nmの厚さを持つ窒化物層19(第3図)を持つメモリー・セ ルは15Vよシ高くない1ミリ秒幅の書込/消去ノヤルスを使用して約8■のQ 2センスFET書込/消去ウィンドウを提供する。For example, a memory cell with a nitride layer 19 (FIG. 3) with a thickness of about 10 nm. The voltage is approximately 8 µm using a 1 ms wide write/erase voltage not higher than 15 V. Provides a 2 sense FET write/erase window.
そのようなメモリー・セルの優秀な持久力特性は第6図に表わす。そこで、19 v及び20マイクロ秒ハルスで書かれた不揮発性窒化物誘電体メモリー・セルの 記憶時間は新しいセルと104書込/消去サイクル後のセルの両方の時間を挙げ である。10’書込/消去サイクル後のメモリー・セルのウィンドウを描いた曲 線26は新しいメモリー・セルのウィンドウを表わした口開様、第6図の曲線は フローティング・ダート・チャージの双方向性プール・シランケル導通を提供す るために形成された窒化物ペース誘電体層を使用したメモリー・セルから得るこ とができる改善された保持力及び持久力特性を単に表わすものである。The excellent endurance properties of such memory cells are illustrated in FIG. Therefore, 19 v and 20 microseconds of a non-volatile nitride dielectric memory cell written in Hals. Storage time refers to time for both new cells and cells after 104 write/erase cycles. It is. A song depicting a window of a memory cell after a 10' write/erase cycle Line 26 is the opening representing the new memory cell window, and the curve in Figure 6 is Provides bidirectional pool silankel conduction for floating dart charges. What can be gained from memory cells using nitride-based dielectric layers formed to It simply represents the improved retention and endurance properties that can be achieved.
そこを通るグールーフレンケル導通のためのトラップ・サイトを有し、電荷転送 媒体として酸化物よシ適切なLPCVDタイプ窒化物を作る物理的因数の理解の ために下記テーブル1の誘電体特性を参照することができる。has a trap site for Gloof-Frenkel conduction through which the charge transfer Understanding of the physical factors that make LPCVD type nitrides suitable over oxides as media For this purpose, the dielectric properties in Table 1 below can be referred to.
テーブル1 窒化シリコン 10.8 6.0 4.0. 2.7薄い酸化物子 窒化シリコン 17.3 7.6 4.3 4.0オキシナイトライド 13. 3 18・04・52・9薄い再成長HLC 酸化物 13.7 7.5 9.0 1.5薄いHLC酸化物 11.7 0. 028 8.9 1.3z+)シ+)−y@4ヒ中勿 3.2 0.002 3 .2 1.0テーブル1は電流密度の各レベルに対する電界強度データと降伏電 界データとの比較のために、メリット数の形の要約と共に提供するものである。table 1 Silicon nitride 10.8 6.0 4.0. 2.7 Thin oxide particles Silicon nitride 17.3 7.6 4.3 4.0 Oxynitride 13. 3 18.04.52.9 Thin regrowth HLC Oxide 13.7 7.5 9.0 1.5 Thin HLC oxide 11.7 0. 028 8.9 1.3z+)shi+)-y@4hichunazu 3.2 0.002 3 .. 2 1.0 Table 1 shows electric field strength data and breakdown voltage for each level of current density. It is provided along with a summary in the form of merit numbers for comparison with industry data.
メリット数を基礎にして、電荷転送誘電体として酸化物のみを使用する70−テ ィング・ダート装置は導通するに要求される電界強度と誘電体降伏をひきおこす 電界強度及び誘電体に対する復元できない潜在的破壊との間のマージンが相当少 いということがわかる。その点で、誘電体として提供した最初の3つの材料、す なわち窒化シリコンのみ、薄い二酸化シリコンと窒化シリコンとの組合わせ及び シリコン・オキシナイトライドは酸化物だけよシも一貫して良いということがわ かる。On the basis of merit numbers, 70-techniques using only oxides as charge transfer dielectrics The ding dart device produces the electric field strength and dielectric breakdown required for conduction. The margin between electric field strength and potential irreversible damage to the dielectric is quite small. I can see that it is. In that respect, the first three materials offered as dielectrics, all That is, silicon nitride alone, a combination of thin silicon dioxide and silicon nitride, and It turns out that silicon oxynitride is consistently good for both oxide and silicon. Karu.
テーブル1は電荷転送誘電体として窒化物の選択を支持するものである。与えら れた電流密度を形成するために要求される電界は窒化物ペース材料では少くてよ く、この提案に重みを与え、窒化物誘電体の使用は低いプログラミング電圧及び よシ速いプログラミング時間を可能にし、又は厚い窒化物の使用が同じレベルの プログラミング電圧を保持する。Table 1 supports the selection of nitride as the charge transfer dielectric. given The electric field required to create a high current density is lower in nitride-based materials. The use of nitride dielectrics provides lower programming voltages and Allows for much faster programming times or the use of thicker nitrides Hold programming voltage.
誘電体の完全性についても、CvD窒化シリコン・フィルムの欠陥密度は薄い二 酸化シリコン層よシ容易に制御することができるということが信じられている。Regarding dielectric integrity, the defect density of CvD silicon nitride films is It is believed that silicon oxide layers can be more easily controlled.
電荷転送誘電体としての窒化物の利点はそれによっても容易に理解することがで きる。The advantages of nitrides as charge transfer dielectrics can therefore also be easily understood. Wear.
メリット・/’Pラメータの数字によって与えられたマージン特性に加え、電荷 転送媒体として二酸化シリコンを使用したフローティング・r−ト・メモリー・ セルは二酸化シリコンの永久チャージ・トラップ故に持久力に問題を有する。そ こにトラップされた電荷はフローティング・ダートを充電及び放電するための有 効な電界を有効に減少する。窒化物誘電体を使用したメモリー・セルについては 、そのような窒化物誘電体はチャージ・トラップ・サイトを特徴とするから、M NOSタイプ不揮発性メモリー装置の実験ではそのチャージ・トラップは復元可 能であるということを示した。故に、窒化物誘電体は指定された電流値を導通す るに必要な電界と降伏によって破壊される電界との間のマージンを大きくするこ とができるだけでなく、窒化物誘電体の持久力はチャージ・トラップの可逆性に よって強化される。Merit: In addition to the margin characteristics given by the P parameter number, the charge Floating r-t memory using silicon dioxide as the transfer medium The cell has endurance problems due to the permanent charge trap of silicon dioxide. So The charges trapped here are useful for charging and discharging the floating darts. effectively reducing the effective electric field. For memory cells using nitride dielectrics: , since such nitride dielectrics feature charge trap sites, M In experiments with NOS type nonvolatile memory devices, its charge traps are recoverable. He showed that he is capable. Therefore, the nitride dielectric conducts the specified current value. Increasing the margin between the electric field required to break down and the electric field destroyed by breakdown In addition to being able to Therefore, it is strengthened.
二酸化シリコン誘電体を使用したフローティング・ダート装置は通常優秀な保持 特性を示すということが知られている。それは二酸化シリコンと窒化シリコン・ ベース誘電体との間の2つの違いによるものである。Floating dart devices using silicon dioxide dielectrics typically have excellent retention It is known that it exhibits certain characteristics. It is silicon dioxide and silicon nitride. This is due to two differences between the base dielectric and the base dielectric.
第1に、二酸化シリコンは電荷を損失するようなゾール−7レンケル導通を示さ ないということであシ、第2は二酸化シリコンの約9 eVのバンド・ギャップ に較べて窒化シリコンのバンド・ギャップは約5.2eVと低いことである。し かし、電荷転送のために窒化シリコン・ベース誘電体を使用したメモリー・セル の保持力は100℃に温度が高められたような場合でも、はとんどの応用に対し て適当な範囲に留まるという利点がある。第3A図において、非常に薄い二酸化 シリコン層21を使用した代替実施例はそれがめられた場合、更に保持力のマー ジンを改善することができる。First, silicon dioxide exhibits sol-7 Lenkel conduction that causes charge loss. The second reason is that silicon dioxide has a band gap of about 9 eV. The band gap of silicon nitride is about 5.2 eV, which is lower than that of silicon nitride. death However, memory cells that use silicon nitride-based dielectrics for charge transfer The holding power is sufficient for most applications, even at temperatures as high as 100°C. It has the advantage of staying within a reasonable range. In Figure 3A, very thin dioxide Alternative embodiments using a silicon layer 21 may further improve the retention mark if this is desired. Jin can be improved.
第1図乃至第3図に示すメモリー・セルの動作は第4図の回路及びそれに関する テーブル2に示した信号を考慮するとよく理解することができる。The operation of the memory cells shown in FIGS. 1 to 3 is explained by the circuit shown in FIG. This can be better understood by considering the signals shown in Table 2.
テーブル2 セメリー・セルの動作 書込 接地 vpp 接地 vpp 消去 vpp vpp 接地 接地 5読出 接地 5V 2 V 接地 (センス・アンプVつ 消去禁止 vpp vpp 接地 vppメモリー・セル1の書込は制御線18 とビット線3を接地電位にし、ワード線16と書込線9とにプロメラム電圧を供 給することによって達成できる。これらの状態のとき、制御線18とフローティ ング・ゲート17との間の容量結合は本質的にフローティング・r−ト17を接 地電位に踵書込線9とワード線16との電圧の組合わせがFET Q 3を導通 させて、拡散12゜13に対する約V −VT□の電圧の供給を保証する。table 2 Semery cell operation Write ground vpp ground vpp Erase vpp vpp ground ground 5 read ground 5 V 2 V ground (Sense amplifier V Erase prohibited vpp vpp ground vpp Memory cell 1 writing is via control line 18 and bit line 3 to ground potential, and program voltage is applied to word line 16 and write line 9. This can be achieved by providing. In these conditions, the control line 18 and the floaty The capacitive coupling between floating r-gate 17 and floating r-gate 17 essentially connects floating gate 17. The combination of the voltages of the heel write line 9 and the word line 16 to the ground potential conducts FET Q3. This ensures the supply of a voltage of approximately V-VT□ to the diffusion 12°13.
p ■ はト2ンゾスタQ3のしきい値電圧である。それH によって、窒化物ベース誘電体14は約vpp〜vTHの相対的電圧に対応する 電界を受ける。これらの処理手順に従うことによって、フローティング・ゲート 17から電子が除去される。メモリー・セル1の反対の状態(消去)は制御線1 8と書込線9とに反対の電圧状態を供給することによって形成される。そのため 、電子はフローティング・ゲート17に移動する。この状態はテーブル2に示す 。p ■ is the threshold voltage of the transistor Q3. That H , the nitride-based dielectric 14 corresponds to a relative voltage of about vpp to vTH. receive an electric field. By following these process steps, you can create a floating gate Electrons are removed from 17. The opposite state (erased) of memory cell 1 is on control line 1 8 and write line 9 by applying opposite voltage states. Therefore , the electrons move to the floating gate 17. This state is shown in Table 2. .
フローティング・ダート17のバイナリ状態の読出しは制御線18及び書込線9 に接地電位を供給し、公称Q1のエネーブル電位(例えば5V)を使用してワー ド線16をアドレスし、センス・アンプ電圧、例えば、ビット線3に2vのプリ チャージを供給することによって達成される。FET Q 1は導電性にバイア スされているから、ビット線3に接続されているセンス・アンプはフローティン グ・ダート電位がセンスFETQ2を導通するかどうかを検出することができる 。The binary state of the floating dart 17 is read using the control line 18 and the write line 9. to ground potential and use the nominal enable potential of Q1 (e.g. 5V) to bit line 16 and sense amplifier voltage, e.g. This is accomplished by supplying a charge. FET Q1 is conductive via Since the sense amplifier connected to bit line 3 is It is possible to detect whether the negative voltage potential makes the sense FET Q2 conductive. .
f −fル2に示す消去禁止モードはメモリー・セルの実施に際して更に柔軟性 を与えるものである。それは消去モードの動作中にバンク又はワード選択を可能 にするものである。メモリー・セル1は集積回路構造内のマトリックスに配置さ れた複数の1つで構成されるということを思い出そう。1例としては、マトリッ クス・アレイの中の選ばれたセルのみを消去書込したい場合がある。消去禁止モ ードはそれを達成することができる特徴を与える。そのモードに従い、メモリー ・セルの消去は消去モード中、書込線9に電圧V を有p するセルについては禁止される。これら構造の分析かられかるように、消去禁止 信号が窒化物誘電体14間の相対電位の形成を防止する。消去禁止のこの実施例 の利益はメモリー・アレイに共通制御線18を使用することができ、メモリー・ セルの他のグループ又はパンクによってすでに使用されている書込線9を使用す ることができることである。The erase-inhibit mode shown in f-fle2 provides more flexibility in the implementation of memory cells. It gives It allows bank or word selection while operating in erase mode It is something to do. Memory cells 1 are arranged in a matrix within an integrated circuit structure. Let's remember that it is composed of one of several. One example is matrices. In some cases, it may be desired to erase/write only selected cells in the memory array. Erase prohibited mode The code gives features that can accomplish that. Memory according to that mode - To erase the cell, apply voltage V to the write line 9 during the erase mode. This is prohibited for cells that do. As can be seen from the analysis of these structures, erasure is prohibited. The signal prevents the formation of a relative potential between the nitride dielectrics 14. This example of erasure protection The benefit is that a common control line 18 can be used for the memory array, Use a write line 9 already used by another group of cells or by a puncture. It is something that can be done.
ここに開示したメモリー・セルの構造は制御線18及び書込線9が接地電位にあ るときに、セル状態の読出しをすることができる。それによって、各読出サイク ルにおけるフローティング・ダート17の電荷が乱されるのを最少にする。The structure of the memory cell disclosed herein has control line 18 and write line 9 at ground potential. The cell state can be read when the cell is opened. Thereby, each read cycle This minimizes disturbance of the charge on the floating darts 17 in the module.
メモリー・セル1の製造は業界で公知の広い範囲の技術を使用して行うことがで きる。すべての場合、プールーシランケル導通に対して導通性であるというよう に窒化物ベース誘電体層を形成することと、酸化物層を通るトンネルは相当低い 書込/消去電圧に対応する相当低い電界強度の使用によって達成することができ る程、補助の酸化物層は十分薄いということを保証することが重要なことである 。代表的な電荷転送誘電体層は次のような典型的な製造条件を使用して形成され る。二酸化シリコン誘電体層21(第3A図)は大気圧及び750℃において、 N2及び02の1=1混合ガスをウェハに受けさせることによって単結晶シリコ ン基板2から成長する。窒化物ベース誘電体22の形成は、それが窒化シリコン か、シリコン・オキシナイトライドか、又は傾斜シリコン・オキシナイトライド であっても、その直後に炉動作を受けるのが好ましい。Manufacturing of memory cell 1 can be performed using a wide range of techniques known in the industry. Wear. In all cases, it is conductive to the Pour-Silankel conduction, such that By forming a nitride-based dielectric layer, the tunneling through the oxide layer is considerably lower. This can be achieved by using fairly low field strengths corresponding to the write/erase voltages. It is important to ensure that the auxiliary oxide layer is thin enough to . A typical charge transfer dielectric layer is formed using typical manufacturing conditions such as: Ru. At atmospheric pressure and 750° C., the silicon dioxide dielectric layer 21 (FIG. 3A) Single crystal silicon is grown by exposing the wafer to a 1=1 mixed gas of N2 and 02. grown from the main substrate 2. The formation of nitride-based dielectric 22 is based on the fact that it is made of silicon nitride. or silicon oxynitride or graded silicon oxynitride However, it is preferable to undergo furnace operation immediately thereafter.
窒化シリコン層の場合、それはジクロロシラン対アンモニアの3.5:1混合物 を使用して約5 Q Q mtorr及び750℃におけるLPCVD蒸着処理 を行う。窒化物ベース層がシリコン・オキシナイトライドの場合、それはジクロ ロシラン対アンモニア対亜酸化窒素の3.5:1:2混合物を使用して約600 ミリトル及び750℃の温度でLPCVD処理を行うのが好ましい。もし傾斜オ キシナイトライド層を蒸着する場合には、希望する形に比例して蒸着サイクルの 間中ガス混合物を調節するよう混合比を変えればよい。For the silicon nitride layer, it is a 3.5:1 mixture of dichlorosilane to ammonia. LPCVD deposition process at approximately 5 Q mtorr and 750 °C using I do. If the nitride base layer is silicon oxynitride, it is approximately 600 using a 3.5:1:2 mixture of Rosilane to ammonia to nitrous oxide. Preferably, the LPCVD process is carried out at a temperature of mTorr and 750°C. If the slope When depositing a xynitride layer, the deposition cycle should be adjusted in proportion to the desired shape. The mixing ratio may be varied to adjust the gas mixture throughout.
第1図、第2図、第3図又は第3A図のパターンは公知のホトリングラフ・マス キング、エツチング及びドーパント注入技術を適用して作成することができる。The patterns in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, or FIG. 3A are known photolin graph masses. It can be fabricated by applying kinging, etching and dopant implantation techniques.
以上、不揮発性フローティング・ダート・タイプ・メモリー・セルを説明した。The non-volatile floating dirt type memory cell has been described above.
そのセルは電荷転送媒体として蒸着された窒化シリコン・ペース誘電体を使用し 、電荷転送機構としてプールーシランケル導通を使用することを含むものである 。窒化物ペース誘電体メモリー・セルは優秀な持久特性及び許容範囲の保持特性 を示しながら、振幅が相当低く短い・やルス幅を有する書込/消去電圧に応答す ることができる。窒化物ぺ、−ス誘電体それ自体は窒化物の蒸着中に形成された 窒化物トラップ・サイトを使用して双方向に電荷を導通する能力によって特徴ず けられる。The cell uses a deposited silicon nitride-based dielectric as the charge transfer medium. , which involves the use of Pouleux silankel conduction as a charge transfer mechanism. . Nitride-based dielectric memory cells have excellent durability and acceptable retention properties It responds to write/erase voltages with fairly low amplitude and short pulse width while exhibiting can be done. The nitride base dielectric itself was formed during the nitride deposition. Characterized by its ability to conduct charge bidirectionally using nitride trap sites I get kicked.
次に、追加の実施例を説明する。そこの複合誘電体層が70−ティング・ダート を同ダートのための電荷源から電気的に分離するが、相当低い書込/消去電圧1 5表昭62−502156 (7) 及び短いパルス幅でフローティング・ダートへ及ヒソのような1つの実施例によ ると、誘電体はシリコン基板の導電性ドープド領域の直上に形成された薄い二酸 化シリコン層から成シ、同層はそれ自体、相当厚いLPCVD窒化シリ窒化シリ エフ層カバーされ、窒化物とその上の70−ティング・ダート電極との間に薄い オキシナイトライド層分有する。この構造によると、電荷はファウラーノルドハ イム機構によってオキシナイト2イド層及び酸化物層を通して双方向にトンネル されるが、相当厚い窒化物を通す電荷の双方向移動はルーフレンケル導通によっ て達成される。オキシナイ荷が戻るのを防止し、窒化物の両側の酸化物及びオキ シナイトライドの複合体は窒化物トラ、プによって保持される電荷が残シ、チャ ージされている70−ティング・ダートを基板から電気的に遮蔽するよう働くと いうことを保証する。Next, additional embodiments will be described. The composite dielectric layer there is 70-ting dart. is electrically isolated from the charge source for the same dart, but at a considerably lower write/erase voltage1 5 table Showa 62-502156 (7) and short pulse widths to floating darts. The dielectric is then a thin diacid layer formed directly on top of the conductive doped region of the silicon substrate. The layer is itself formed from a fairly thick LPCVD silicon nitride layer. The F layer is covered with a thin layer between the nitride and the 70-ting dart electrode above it. Contains oxynitride layer. According to this structure, the charge is the Fowler Nord ha Bidirectional tunneling through the oxynitride layer and the oxide layer by the im-mechanism However, the bidirectional transfer of charge through a fairly thick nitride is due to Leuf-Renkel conduction. achieved. This prevents the oxidation load from returning and removes the oxide and oxygen on both sides of the nitride. The complex of sinitride is a complex in which the charge held by the nitrides remains. It acts to electrically shield the 70-ting dart that is being flashed from the board. I guarantee that.
次の実施例は第7.8.9図を参照して説明する。The next embodiment will be described with reference to Figure 7.8.9.
101のような与えられたフローティング・ダート・メモリー・セルは業界で公 知であり、次の説明はテスト結果によって確認されたメモリー・セルの性能を改 良するこの発明の点に集中することにする。第7図。A given floating dart memory cell such as 101 is not publicly available in the industry. The following description will modify the memory cell performance as confirmed by the test results. I will concentrate on the good points of this invention. Figure 7.
第8図に見られるように、この実施例によるメモリー・セル101は電界効果セ ンス・トランジスタ102を持ち、トランジスタ102はソース/ドレイン接続 104.106とメモリー・セルの70−テイ/グ・ダートの一部を構成するフ ローティング・ダート電極107とを含む。電荷は基板111内の拡散領域であ るチャージ・ソース・インジェクタ109として使用する制御グニト108から 容量結合によってフローティング・?−)107へ(及びそこから)転送される 。As seen in FIG. 8, the memory cell 101 according to this embodiment is a field effect sensor. transistor 102, which has a source/drain connection. 104.106 and memory cells that form part of the 70-tag dart. and a rolling dart electrode 107. The charge is a diffused region within the substrate 111. from a control gnito 108 used as a charge source injector 109 Floating due to capacitive coupling? -) forwarded to (and from) 107 .
実施例のように、フローティング・ゲート107は第1のドープド多結晶シリコ ン層(ポリりであシ、制御グー)108は第2のドープド多結晶シリコン層(、 ff IJ II )で形成される。常識的に行っているように、各種領域はフ ィールド酸化物112で分離される。As in the embodiment, floating gate 107 is made of a first doped polysilicon The polycrystalline silicon layer 108 is a second doped polycrystalline silicon layer (poly, control layer). ff IJ II). As is common sense, various areas are separated by field oxide 112.
この発明の焦点は領域113にある。この発明によって改良された複合誘電体構 造115は持久特性及び保持特性を改良するだけでなく、相当低圧及び短い幅の ノクルスを使用して70−ティング・ff −) 107へ又はそこから電荷を 双方向に移動することができる。The focus of this invention is on region 113. Composite dielectric structure improved by this invention Structure 115 not only improves durability and retention properties, but also provides significantly lower pressure and shorter width Use Noculus to transfer charge to or from 70-ting・ff-) 107 Can move in both directions.
第9図に見られるように、フローティング・ff−)107と制御グー)108 との間の容量結合は通称100 nm厚の二酸化シリコン誘電体層114を通し て供給される。As seen in FIG. 9, floating ff-) 107 and control goo) 108 The capacitive coupling between the will be supplied.
次に、第9図の実施例の断面図を参照する。フローティング・ゲート107は薄 い二酸化シリコン層116、比較的厚い窒化シリコン層117及び相当薄いシリ フン・オキシナイトライド層118との複合誘電体構造れるということに注意す るべきである。横の酸化物・119は領域113における電荷転送のために構成 される複合誘電体115の形成を成しうるように切込まれたと同様にセンスFE T 102のために形成されたり0−ト酸化物に相当する。Reference is now made to the cross-sectional view of the embodiment in FIG. Floating gate 107 is thin A thin silicon dioxide layer 116, a relatively thick silicon nitride layer 117 and a fairly thin silicon layer 116. Note that the composite dielectric structure with the oxynitride layer 118 is Should. Lateral oxide 119 is configured for charge transfer in region 113 Similarly, the sense FE is notched to form a composite dielectric 115. It corresponds to the oxide formed for T102.
この構造の1形態によると、第9図のダート酸化物119は約30〜50 nm 厚であり、トンネル酸化物゛ 116は約2 nmの全体厚を有する熱成長二酸 化シリコンでアシ、層117は約10〜20nm厚のLPCVD窒化シリコンで アシ、層118は約4〜6 nm厚のLPCVDオキシナイトライドでよい。窒 化物層117及びオキシナイトライド層118は領域113に局部的に/4’タ ーン化されているように第9図に示しであるが、70−テインダ・ゲート107 と同一の広がシを持つ延張/ぐターンに窒化物とオキシナイトライドを保持する のも等しく実行可能である。しかし、センスFET I O2のような標準FE Tのダート構造内における窒化物の存在はそのよりなFETのしきい値電圧に長 期の不安定性を導くことになるということを前の経験が示している。According to one form of this structure, the dart oxide 119 of FIG. 9 is approximately 30-50 nm thick. The tunnel oxide 116 is a thermally grown diacid with a total thickness of about 2 nm. The layer 117 is made of LPCVD silicon nitride approximately 10-20 nm thick. The layer 118 may be an LPCVD oxynitride approximately 4-6 nm thick. nitrogen The oxide layer 117 and the oxynitride layer 118 are locally formed in the region 113 with a /4' As shown in FIG. 9, 70-Tinder Gate 107 Holds nitrides and oxynitrides in an extension/gutter with the same extent as is equally viable. However, standard FE like sense FET I O2 The presence of nitride in the dirt structure of T increases the threshold voltage of the FET. Previous experience has shown that this can lead to period instability.
第7図及び第9図の実施例によると、窒化物層117及びオキシナイトライド層 118はダート酸化物119の残シの部分の上に延びるということがわかる。そ れにも拘わらず、書込/消去動作中、拡散領域109とフローティング・ダート 107との間に電界の傾斜があるため、トンネル及び窒化物導通電荷転送はダー ト酸化物119の切込み内の中央の領域を通して行われる。According to the embodiments of FIGS. 7 and 9, the nitride layer 117 and the oxynitride layer It can be seen that 118 extends over the remaining portion of dirt oxide 119. So Nevertheless, during write/erase operations, the diffusion region 109 and the floating dart Due to the electric field gradient between 107 and 107, tunnel and nitride conduction charge transfer is through the central region within the cut of oxide 119.
第9図の代替実施例構造はオキシナイトライド118を酸化物層116に匹敵す るかそれよシわずか大きい厚さの薄い二酸化シリコン層と交換したものである。The alternative embodiment structure of FIG. or even more so by replacing it with a thin silicon dioxide layer of slightly greater thickness.
第6〜9図の不揮発性セルの動作はフローティング。The operation of the non-volatile cells in FIGS. 6-9 is floating.
ダート107がセンスFET 102のためのダート電極としても作用するとい うことを認識することによって理解を容易にすることができる。故に、ドレイン 拡散106とソース拡散106との間の導通はフローティング・ダート107に 保持されている電荷によって示される。この構造に従い、フローティング・ゲー ト107上の拡散109からの電荷の転送はセンスFET102のしきい値電圧 をバイアスする。70−ティング・ゲート107はそれ自体第7図及び第9図に あるように、ポリ■電極層として形成されている70−ティング・ゲート107 とポリ■電極層として形成されている制御ダート108との間の隣接性によりて 制御ゲート108との間に容量結合されているということを思い出そう。The dart 107 also acts as a dart electrode for the sense FET 102. Understanding can be made easier by recognizing that Therefore, the drain Conduction between diffusion 106 and source diffusion 106 is provided by floating dirt 107. Indicated by the charge held. Following this structure, the floating game Transfer of charge from diffusion 109 on gate 107 occurs at the threshold voltage of sense FET 102. to bias. 70-ting gate 107 itself is shown in FIGS. A 70-ting gate 107 formed as a polyelectrode layer as shown in FIG. Due to the adjacency between the control dart 108 formed as a polyelectrode layer Recall that it is capacitively coupled to control gate 108.
1組の典型的な導通特性の例を第10図に示す。そこで、ドレイン電流は第10 A図の回路に従ってテストされたときに、固有のセンスFETのための曲線12 1のような応答があると、書込/消去パルスの供給にょシフ0−ティング・ダー ト107に転送される電荷の極性に従りて曲線122と123との間でシフトさ れる。この典型的な実施例によると、そのパルスは16V振幅且つl ms幅で あった。An example of a set of typical conduction characteristics is shown in FIG. Therefore, the drain current is the 10th Curve 12 for a unique sense FET when tested according to the circuit in Figure A If there is a response like 1, the shifter will not be able to supply the write/erase pulse. is shifted between curves 122 and 123 according to the polarity of the charge transferred to port 107. It will be done. According to this exemplary embodiment, the pulse is 16V amplitude and lms wide. there were.
フローティング・ダート1o7が電極に対する電子の転送によって負にチャージ される場合、センスFET102を導通状態にするに必要な有効制御ダート電圧 は曲線123の正方向にシフトされ、70−ティング・ダートから負の電荷を除 去すると、センスFE7102のしきい値電圧は特性曲線122の方にシフトさ れる。Floating dart 1o7 becomes negatively charged by transferring electrons to the electrode the effective control dart voltage required to bring the sense FET 102 into conduction if is shifted in the positive direction of curve 123 to remove the negative charge from the 70-ting dart. , the threshold voltage of the sense FE 7102 is shifted toward the characteristic curve 122. It will be done.
その間の範囲はメモリー・セルのウィンドウと定義される。第10図の特性は窒 化物層117とオキシナイトライド層118とがポリシリコン・7er−ティン グ・ダート7と同一の広がシを持つように74ターン化されているメモリー・セ ルの実施例のためのものであると 。The range in between is defined as the memory cell window. The characteristics in Figure 10 are The compound layer 117 and the oxynitride layer 118 are made of polysilicon 7er-tin. The memory set has 74 turns to have the same width as the Gu Dart 7. This is for the example of the file.
いうことに注意するべきである。You should be careful what you say.
フローティング・ダートへ及びからの電荷の転送はインジェクタ109及び制御 グー)108(第7,8図)に適当な電圧を供給することによって行われる。Transfer of charge to and from the floating dart is carried out by the injector 109 and the control 108 (FIGS. 7 and 8) by supplying an appropriate voltage.
例えば、センスFET 102のしきい値を第10図の曲線123の方に正方向 にシフトしたい場合%7”フイング・r−ト107はインジェクタ拡散109を 接地し、第11図に示した情報を使用して制御ゲート108に適当な振幅及び幅 の正電圧ノJ?ルスを供給することによって負にチャージされる。ポリ!レベル のフローティング・ゲート107とポリ■レベルの制御グー)108との間の容 量結合は制御ダートの正電位をする。第9図の断面図について、70−ティング ・グー)107に対する書込電圧の結合と拡散109の接地はダート酸化物11 9を通る切込領域の複合誘電体層116,117,118の両端に強度の高い電 界を生じさせる。その強い電界は前述したように、薄い酸化物層116と薄いオ キシナイトライド層118とを通る電子のファウラーノルドハイム・トンネルヲ 形成し、厚い窒化物層117を通るプールーシランヶル機構に従う電子状態を発 生する。制御ダート電極108を接地し、インジェクタ拡散109に対し適当な 振幅と幅の正電圧を供給する仁とによってフローティング・メモリー・セルに対 する書込状態とする。その場合、70−ティング・グー)107からの電子は複 合誘電体116,117及び118を通して拡散に移動する。For example, change the threshold value of the sense FET 102 in the positive direction toward the curve 123 in FIG. If you want to shift to %7” wing r-t 107, move injector diffusion ground and set the control gate 108 to the appropriate amplitude and width using the information shown in FIG. The positive voltage of J? Negatively charged by supplying Luz. Poly! level The capacity between the floating gate 107 and the poly level control gate 108 is The quantity coupling makes the positive potential of the control dart. Regarding the cross-sectional view in Figure 9, 70-ting ・Coupling of the write voltage to 107 and grounding of the diffusion 109 is done using the dirt oxide 11 A high-strength electric current is placed at both ends of the composite dielectric layers 116, 117, and 118 in the notch region passing through 9. give rise to a world. As mentioned above, the strong electric field is caused by the thin oxide layer 116 and the thin oxide layer 116. Fowler-Nordheim tunnel of electrons passing through the xynitride layer 118 and generates an electronic state according to the Pour-Silang mechanism through the thick nitride layer 117. live. Ground the control dart electrode 108 and connect it to the injector diffuser 109 as appropriate. By supplying positive voltages of amplitude and width to floating memory cells. write state. In that case, the electrons from 70-Ting Gu) 107 are It diffuses through the combined dielectrics 116, 117 and 118.
そのような動作によシ、M2O図に示すように、センスFE’I’特性は前の曲 線123から曲線122のような′ 新たな負のしきい値電圧曲線にシフトされ ることになる。Due to such operation, as shown in the M2O diagram, the sense FE'I' characteristic changes from the previous song. from line 123 to a new negative threshold voltage curve like curve 122. That will happen.
センスFET 102による不揮発性セルの読出動作は制御f −) 108を 接地し、ソース拡散104及びドレイン拡散106を適当にバイアスすることに よって、センスFET 102を通る導通状態をセンスすることによって達成さ れるのが好ましい。第7図の実施例はソース拡散104が接地に接続され、ドレ イン拡散106がvDDに接続されるようにしであるが、センスFET102の 導通状態をセンスするための手段は多数あるということとは周知である。例えば 、拡散106に接続された電圧vDDはライン固有の分布容量によってドレイン 接続ラインに保持されているブレチャージ電位であってもよい。又、 FETの 導通状態を検出する手段としてセンスFET 102と直列に他のトランジスタ や他の同様な装置を接続することができる。The read operation of the nonvolatile cell by the sense FET 102 is controlled by the control f-) 108. ground and appropriately bias the source diffusion 104 and drain diffusion 106. Therefore, this can be achieved by sensing the conduction state through the sense FET 102. Preferably. The embodiment of FIG. 7 has the source diffusion 104 connected to ground and the drain In-diffusion 106 is connected to vDD, but sense FET 102 It is well known that there are many means for sensing conduction. for example , the voltage vDD connected to the diffusion 106 is connected to the drain due to the inherent distributed capacitance of the line. It may also be a precharge potential held in the connection line. Also, FET Another transistor is connected in series with the sense FET 102 as a means to detect the conduction state. and other similar devices can be connected.
第11図はセンスFET l 02のしきい値電圧の変化と共に書込/消去パル スの振幅及び幅の変更とを描いたものである。明らかに、パルス幅と広くシ、振 幅を高くすると、メモリー・セルの反対バイナリ状態間に形成されるウィンドウ の幅は広くなる。この発明による複合誘電体によって作られた不揮発性メモリー ・セルの実行性能は優秀であシ、それは明らかに相当大きな10マイクロアンペ ア導電レベルにおいて測定されたしきい値電圧をとった曲線によって証明される 。これらの結果は複合誘電体層116,117,118がポIJ Iレベルのフ ローティング・グー)107と同−広がシを持つようにパターン化されたこの実 施例のテストから引出されたということに注目するべきである。Figure 11 shows the change in the threshold voltage of the sense FET l02 and the write/erase pulse. The diagram depicts changes in the amplitude and width of the signal. Obviously, the pulse width and the wide range of vibration The higher the width, the more the window formed between the opposite binary states of the memory cell. becomes wider. Non-volatile memory made with composite dielectric material according to this invention - The cell's performance is excellent, and it is clearly a fairly large 10 microampere This is evidenced by a curve of the threshold voltage measured at the conductive level. . These results indicate that the composite dielectric layers 116, 117, and 118 are flat at the point IJ level. Rotting Goo) Same as 107 - This fruit is patterned to have a spreading pattern. It should be noted that it was drawn from the example test.
フローティング・ゲート107と同−広がシを持つようにパターン化された酸化 物116と窒化物117とオキシナイトライド118とから成る複合誘電体で構 成されたメモリー・セルの持久力は優秀であることが示された。特に、10万回 の書込/消去サイクルを受けたセルでも、はとんどウィンドウの劣化による幅の 短縮が見られなかった。その上、第12図に見られるように、公称14V振幅1 ミリ秒・eルスで10万回書込/消去サイクルし、100℃で記憶するようにし たメモリー・セルは10万回当シ約0.16Vのウィンドウの劣化を示した。こ の実行性能は誘電体として酸化物のみで作られたか他のものを含むかに拘わらず 、以前の特性のフローティング・ダート構造よシ相当優秀である。第12図の性 能は複合誘電体がフローティング・ダートと同−広がシを持つメモリー・セル1 01のための構造配置とセンスFET 102に5マイクロアンペアの電流を流 すものとして行った結果である。第12図に示すように、10万回書込/消去サ イクル後の保持特性はメモリー・セル101が本来示したものから10万回当、 90. I V範囲縮少した新たな書込/消去サイクルに劣化するということが わかる。Oxide patterned to have a coextensive surface with floating gate 107 It is composed of a composite dielectric material consisting of a substance 116, a nitride 117, and an oxynitride 118. The endurance of the produced memory cells was shown to be excellent. Especially 100,000 times Even for cells that have undergone several write/erase cycles, the width is often reduced due to window degradation. No shortening was observed. Moreover, as seen in FIG. 12, the nominal 14V amplitude 1 Write/erase cycles are performed 100,000 times in milliseconds and stored at 100°C. The memory cell tested showed a window degradation of about 0.16V per 100,000 cycles. child performance, whether made solely of oxides or containing other materials as dielectrics. , it is considerably superior to the floating dart structure of the previous characteristics. Figure 12 gender Memory cell 1 in which the composite dielectric material has the same width as the floating dart Structural arrangement for 01 and sense FET 102 Flows a current of 5 microamperes This is the result of doing so. As shown in Figure 12, 100,000 write/erase cycles The retention characteristics after cycling are approximately 100,000 times from what the memory cell 101 originally exhibited. 90. There is no possibility of deterioration due to a new write/erase cycle with a reduced IV range. Recognize.
この発明によるメモリー・セルは多数の異なる方法107(第7図、第9図)に 関する限り、それは電荷のソースと70−ティング・ダートとの間の層の配置込 /消去中の電界を向ける区域を提供する。前に説明したように、以上説明した種 々の実行性能特性を有する実施例は複合誘電体がフローティング・ダートと同一 の広がシを持つ構造を包含する。好ましくは、その構造は第9図の形態をとるこ とができ、複合誘電体はダート酸化物層119を通る切込みの中に置かれる。Memory cells according to the invention can be used in a number of different ways 107 (FIGS. 7 and 9). As far as it is concerned, it involves the arrangement of layers between the source of charge and the 70-ting dart. /Provides an area to direct the electric field during erasure. As explained earlier, the species described above Examples with different performance characteristics are composite dielectrics identical to floating darts. It includes structures with an expanse of . Preferably, the structure takes the form of FIG. The composite dielectric is then placed in a cut through the dirt oxide layer 119.
第9図の構造を作るために、シリコン基板111FiセンスFET 2の位置に 、及び場所113における?インソエクタ拡散109の上に約30〜50 nm のダート酸化物が形成されるまで普通の処理を受ける。その後、ホトレジスト・ マスクを使用して領域124−124に切込みを露出するようにパターン化する 。次に、n+ドープド・インジェクタ拡散領域109の上面が露出されるまで酸 化物エツチングを施す。その後、薄い二酸化シリコン層が領域109から成長さ れる。To create the structure shown in Figure 9, place the silicon substrate 111 at the position of Fi sense FET 2. , and at location 113? Approximately 30-50 nm above the insoecta diffusion 109 undergo normal processing until a dirt oxide is formed. After that, photoresist pattern using a mask to expose the notch in region 124-124; . Next, add the acid until the top surface of n+ doped injector diffusion region 109 is exposed. Apply chemical etching. A thin silicon dioxide layer is then grown from region 109. It will be done.
公知の方法の1つである熱酸化によって領域109から成長する。次に、圧力的 400〜600 mtorr及び温度約750℃において、例えば1:3.5比 のシラン及びアンモニヤを使用した低圧化学的蒸着によって窒化シリコン層11 7を形成する。この実施例によると、窒化シリコン層117は10〜20ナノメ ートル厚に形成される。前に説明したように、次の層118はシリコン・オキシ ナイトライドでも二酸化シリコンのどちらでもよい。オキシナイトライドが好ま しい場合、オキシナイトライドは4〜5 nm厚の範囲になるまで、2.5:2 の割合の7ラン、アンモニア及び亜酸化窒素の混合物を使用して化学的に蒸着さ れる。二酸化シリコンの場合、それは誘電体層118用の材料として選ばれる。It grows from region 109 by thermal oxidation, one of the known methods. Next, pressure For example, a 1:3.5 ratio at 400-600 mtorr and a temperature of about 750°C. Silicon nitride layer 11 is deposited by low pressure chemical vapor deposition using silane and ammonia. form 7. According to this embodiment, silicon nitride layer 117 is 10-20 nanometers thick. It is formed to be thick. As previously explained, the next layer 118 is silicon oxide. Either nitride or silicon dioxide may be used. Oxynitride is preferred If the oxynitride is Chemically vapor deposited using a mixture of ammonia and nitrous oxide in the proportions of It will be done. In the case of silicon dioxide, it is the material of choice for dielectric layer 118.
その層は従来の化学的蒸着でもその下の窒化物層117の熱酸化で成長してもよ い。好ましくは、酸化物層118は酸化物116よシわずか厚い方がよい。The layer may be grown by conventional chemical vapor deposition or by thermal oxidation of the underlying nitride layer 117. stomach. Preferably, oxide layer 118 is slightly thicker than oxide 116.
酸化物層116、窒化物層117及び酸化物又はオキシナイトライド層118の 形成は装置を外気に露すことなく、酸化物116の形成からオキシナイトライド 118の形成を通して製造工程の直接連続性を可能にするホットウォール反応炉 管で作るのが好ましい。oxide layer 116, nitride layer 117 and oxide or oxynitride layer 118. Formation starts from the formation of oxide 116 to oxynitride without exposing the device to the outside air. Hot wall reactor allowing direct continuity of the manufacturing process through the formation of 118 Preferably made of tubes.
一実施例で考慮したように、113の複合誘電体はポリIレベルの70−ティン グ・グー)107と同−広がシを持つようにされるべきであシ、フローティング ・ゲート107のためのドープド・ポリシリコンは蒸着され、選ばれたホトマス クをした後に順次エツチングして露出したポリシリコン、酸化物又はオキシナイ トライド及び窒化物を除去する。第8図の代替実施例によると、フローティング ・ゲート107のポリIし埒ルのポリシリコンの蒸着前に領域113の上にホト リソグラフ・マスクを施こし、ウェハはオキシナイトライド又は酸化物及び窒化 物と除去するエツチングを受ける。その後、ポIJ Iレベルは蒸着され、70 −ティング・ゲート107を形成するようパターン化される。分離酸化物114 の蒸着及びポリIIレベルの制御ゲート108の蒸着及びパターン化は業界で公 知の方法で行われる。比較的厚い窒化物層によってカバーされ、更に薄い酸化物 又はオキシナイトライド層によりてカバーされた非常に薄い酸化物層から成る複 合誘電体(最後の層は最初の酸化物層よシ厚くフローティング・ダートに直接隣 シ合う)は独特な特性を持つと思われる半導体誘電体構造を提供する。この複合 構造体は例外的な持続力を示し、相当低い電圧且つ狭い幅のノeルスでプログラ ムすることができ、他の70−ティング・ダート装置と比べて循環しない保持特 性を示す。As considered in one embodiment, the 113 composite dielectric is 70-tin with a poly I level. Should be made to have the same width as 107, floating - The doped polysilicon for gate 107 is deposited using selected photomasks. After cleaning, the exposed polysilicon, oxide, or oxynium Remove torides and nitrides. According to the alternative embodiment of FIG. ・Prior to the deposition of the polysilicon of the gate 107, photolithography is performed on the region 113. A lithographic mask is applied and the wafer is oxinitride or oxide and nitride. Subject to etching to remove objects. Afterwards, the PoIJ level is deposited and 70 - patterned to form a tinging gate 107. Separated oxide 114 The deposition and patterning of the poly II level control gate 108 is well known in the industry. done in a knowledgeable manner. Covered by a relatively thick nitride layer and a thinner oxide layer or a complex consisting of a very thin oxide layer covered by an oxynitride layer. A mixed dielectric (the last layer is thicker than the first oxide layer and directly adjacent to the floating dirt) (2009) offer a semiconductor dielectric structure that appears to have unique properties. This compound The structure exhibits exceptional staying power and can be programmed at fairly low voltages and with narrow widths. No-cycle retention feature compared to other 70-ting dart devices Show your gender.
この構造の特性は2つの薄い酸化物ベース層によって挟まれた窒化物層の組合わ せによるものである。0又は低い制御ダートのバイアスにおいて、酸化物被膜は フローティング・ダートに対し、又はそれからの電荷の流れを防止する。誘電体 の電界がノ・イのときの書込又はプログラミング中、酸化物のエネルギ障壁は下 げられ、窒化物を通して70−ティング・ダートをチャージ又はディスチャージ するために、両酸化物を通るファウラーノルドハイム・トンネル及びグールーフ レンクル導通を開始する。窒化物の導通は窒化物トラップ密度によって制限され る。この窒化物トラップによる電荷転送又は流れ率の制限は酸化物被膜のみが電 荷転送のために単一の誘電体として使用された場合に発生するであろう破壊を最 少にする。The characteristics of this structure are the combination of a nitride layer sandwiched by two thin oxide base layers. This is due to the At zero or low controlled dart bias, the oxide film Preventing charge flow to or from floating darts. dielectric During writing or programming when the electric field is N, the energy barrier of the oxide is lowered. charge or discharge the 70-ting dart through the nitride In order to Start Lenkl conduction. Nitride conduction is limited by nitride trap density Ru. This nitride trap limits the charge transfer or flow rate because only the oxide film Minimizes the breakdown that would occur if used as a single dielectric for load transfer. Make it less.
酸化物を通してトンネルする電子に関するホールのための高いエネルギ障壁はホ ールの転送を減少し、制限するのに対し、電子の導通を促進する。この優位的特 性は二酸化シリコン誘電体がホールの反復転送によって破壊されやすいというこ とから有益である。その上、電子の導通は電荷の効率をあげる。それらの理由。The high energy barrier for holes with respect to electrons tunneling through the oxide is promotes electron conduction while reducing and restricting the transfer of electrons. This advantageous feature The problem is that silicon dioxide dielectrics are susceptible to destruction by repeated hole transfers. It is beneficial because of this. Moreover, electron conduction increases charge efficiency. those reasons.
は、電荷転送媒体として窒化物又は酸化物のみを含むフローティング・ダート・ メモリー・セルに比べてこの発明によるメモリー・セルが高い保持特性及び持久 特性を持つということから十分説明がつくものと信じる。are floating darts containing only nitrides or oxides as charge transfer media. The memory cell according to the present invention has higher retention characteristics and durability compared to memory cells. I believe that the fact that it has this characteristic is enough to explain it.
オキシナイトライド又は酸化物誘電体層118は熱成長酸化物層116よシわず か厚く、蒸着されたポリシリコン・70−ティング・f−)層107によって作 られるである、う不一致の影響を相殺するであろう。Oxynitride or oxide dielectric layer 118 is similar to thermally grown oxide layer 116. fabricated by a thick, vapor-deposited polysilicon layer 107. This will offset the effect of the mismatch.
そのようなポリシリコンの不一致の存在は書込動作中、高い電界領域を作シ、誘 電体層118を通るトンネルを起動するに必要な有効な電位を下げる。その上、 フローティング・ゲート107から基板拡散109へのトンネルは単結晶シリコ ンの熱成長酸化物インタフェースに対するインタフェース状態密度と比べて、ポ リシリコンの酸化物又はオキシナイトライド・インタフェースに対して存在する インタフェース状態密度が高いため、有利である。The presence of such polysilicon mismatch creates and induces high electric field regions during write operations. The effective potential required to activate a tunnel through the electrical layer 118 is lowered. On top of that, The tunnel from floating gate 107 to substrate diffusion 109 is made of single crystal silicon. compared to the interface state density for the thermally grown oxide interface of Present for the oxide or oxynitride interface of silicon This is advantageous because the interface state density is high.
FIG、 1 ビ゛、1,1糸製 −311,込衆製 −9vth e 只A (V) FIG、7 FIG、10゜ tン又FET拍性 Vpp = 100rnV 16V、1tns W/E へ′IレスFIG、1 0A。FIG. 1 Bi, 1,1 yarn made -311, Goshu made -9vth e only A (V) FIG.7 FIG, 10° FET pulse characteristic Vpp = 100rnV 16V, 1tns to W/E'I less FIG, 1 0A.
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