JPS6260267A - 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法

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JPS6260267A
JPS6260267A JP60200019A JP20001985A JPS6260267A JP S6260267 A JPS6260267 A JP S6260267A JP 60200019 A JP60200019 A JP 60200019A JP 20001985 A JP20001985 A JP 20001985A JP S6260267 A JPS6260267 A JP S6260267A
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JP
Japan
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floating gate
drain region
gate
electrons
control gate
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JP60200019A
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Hiroshi Iwahashi
岩橋 弘
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Non-Volatile Memory (AREA)

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】 [発明の技術分野] この発明は浮遊ゲート構造を持ち、データの電気的書換
えが可能な不揮発性半導体記憶装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] ゲートとして浮遊ゲートと制御ゲートの二つを備えたM
OS)ランジスタをメモリセルとして使用したデータ消
去が可能なリード・オンリ・メモリ(EPROM)は従
来から良く知られている。
第9図は従来のEPROMの一つのメモリセルのパター
ン平面図であり、第10図はそのa−a’線に沿った断
面図である。半導体基板IO内にはドレイン領域11お
よびソース領域12が分離して形成されている。また基
板IOのチャネル領域13上には絶縁膜を介して浮遊ゲ
ート14が設けられており、さらにこの浮遊ゲート14
上には絶縁膜を介して制御ゲート15が設けられている
このような構成のメモリセルにおいて、データの書込み
を行なう場合には、制御ゲート15およびドレイン領域
11に高電圧を与え、このときトレイン領域11の近傍
で生じるインパクトイオニゼーション(impact 
Ionizatjon )により発生した熱電子(ho
t electron)を浮遊ゲート14に注入し、浮
遊ゲートI4を負極性の電位に設定することにより行わ
れる。このときこのメモリセルの閾値電圧は元の値から
上昇している。他方、電子が注入され、データの書込み
が行われたメモリセルのデータ消去は、浮遊ゲート14
から電子を放出し、浮遊ゲート14の電位を元の中性状
態に戻すことにより行われる。そして浮遊ゲート14か
ら電子を除去する方法としては、紫外線を照射する方法
と、制御ゲート1.5に高い電圧を印加する方法の二つ
がある。紫外線を照射する方法では、紫外線の照射によ
って浮遊ゲート14内の電子に絶縁膜を越えるに十分な
エネルギーが与えられ、浮遊ゲート14に注入された電
子が制御ゲート15および基板10に放出されて除去が
行われる。他方、制御ゲー)15に高い電圧を印加する
方法では、高電圧を印加することにより、浮遊ゲート1
4内の電子をトンネル電流により制御ゲート15に移動
させることによって除去するようにしている。
データ消去を行なう場合、前者の方法では浮遊ゲート1
4の電位を中性状態に戻すまでに時間がかかり、後者の
方法では比較的短時間に行なうことができるが制御性の
点で問題がある。それは浮遊ゲート14に電子を注入す
るときには、浮遊ゲート14とチャネル領域13との間
の電界を強くして電子が浮遊ゲート14内に注入され易
くする必要があり、電子を放出するときには浮遊ゲート
14と制御ゲート15との間の電界を強くする必要があ
る。従って、両方を同時に満足させるのは非常に困難で
ある。
そこで本発明者は、特願昭55−145195の出願に
おいて、簡単にデータの書込みおよび消去が行なえるメ
モリセルを発明した。このメモリセルのパターン平面図
を第11図に、第11図のb−b’線に沿った断面図を
第12図にそれぞれ示す。このメモリセルは第9図のメ
モリセルの浮遊ゲート14」二に、絶縁膜を介してもう
一つの制御ゲート16を設けるようにしたものである。
このメモリセルにおいて、データの書込みは、ドレイン
領域11、一方の制御ゲート15および新たに設けられ
た他方の制御ゲート16にそれぞれ高電圧を印加するこ
とにより、前記と同様にドレイン領域11の近傍にイン
パクトイオニゼーションによる熱電子を発生させ、この
電子を浮遊ゲート14に注入することにより行われる。
他方、データの消去は、ドレイン領域11と一方の制御
ゲート15を低電位例えばアース電位にし、他方の制御
ゲート16を高電位にして、浮遊ゲート14から制御ゲ
ート16に対し電界放出により電子を放出させることに
より行われる。ここでデータ書込みの際、浮遊ゲート1
4は二つの制御ゲート15.16との容量結合によって
十分高い電位に上昇されるので浮遊ゲート14とチャネ
ル領域との間の電界が強くなり、データ消去時には制御
ゲート16のみを高電位にするため、浮遊ゲート14と
制御ゲート16との間の電界の方を強くすることができ
る。
[発明の目的コ この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
ありその目的は、データの書込み効率を高めることがで
きる不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
[発明の概要コ 上記目的を達成するためこの発明にあっては、ソースお
よびドレイン領域間のチャネル領域上に絶縁膜を介して
、一部が上記ドレイン領域と重なり合うように浮遊ゲー
トを設け、上記浮遊ゲート上に絶縁膜を介して上記浮遊
ゲートと容量結合された第1の制御ゲートを設け、上記
浮遊ゲートに対し絶縁膜を介在させて上記浮遊ゲートと
容量結合された第2の制御ゲートを設けるようにしてい
る。
[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明に係る半導体記憶装置の一実施例によ
る一つのメモリセルの構成を示すパターン平面図であり
、第2図は第1図のc−c’線に沿った断面図であり、
第3図は第1図のd−d’線に沿った断面図である。こ
の実施例装置が前記第11図のメモリセルと異なってい
るところは、ドレイン領域11が前記浮遊ゲート14の
下部にまで延長され、浮遊ゲート14の一部かこのトレ
イン領域11と重なり合っている点にある。さらに制御
ゲ−I−15の一部か浮遊ゲート14とソース領域12
との間の一部のチャネル領域I3に対応した位置に配置
され、この位置にオフセット部が形成されている。
このようなメモリセルにおけるデータの書込みは、前記
のように、ドレイン領域11の制御ゲート15およびも
う一つの制御ゲート16にそれぞれ高電圧を印加するこ
とによってトレイン11の近傍にインパクトイオニゼー
ションによる熱電子を発生させ、この電子を浮遊ゲート
14に注入することにより行われる。ここでトレイン領
域11は浮遊ゲート14の下部にまで延長され、浮遊ゲ
ート14の一部がこのドレイン領域11と重なり合って
いるため、ドレイン領域11の近傍で発生したインパク
トイオニゼーンヨンによる電子は最少の距離で浮遊ケー
ト14に到達することかできる。さらに浮遊ゲート14
との間の距離が十分短縮されているので、ドレイン領域
1■と浮遊ゲート14との間の容量結合が大きなものと
なり、ドレイン領域11に高電圧を印加したときこの容
量結合を介して浮遊ゲート14の電位が上昇し、浮遊ゲ
ート14が電子を吸収し易くなる。
この二つの理由により、この実施例のメモリセルでは電
子の注入効率、言替えるとデータの書込み特性を高める
ことができ、従来よりも短い時間でメモリセルの閾値電
圧を所定値まで上昇させることができる。
またソース領域12側に設けられたオフセット部は、浮
遊ゲート14から電子が余分に放出され、浮遊ゲート1
4が負極性に帯電したときに、このメモリセルが非選択
にもかかわらす導通状態になることを防11−するため
に形成されているものである。
このような構成のメモリセルを製造するときの概略的な
製造工程を第4図の断面図に示す。まず、第4a図に示
すように半導体基板10内にドレイン領域11およびソ
ース領域12を拡散法等によって形成する。次に絶縁膜
および多結晶シリコン層を堆積形成し、これをパターニ
ングして、第4b図に示すように一部がドレイン領域1
1と重なり合った浮遊ゲート14を形成する。この後は
通常の方法によって二つの制御ゲートを形成する。なお
、ドレイン領域11およびソース領域12の形成にあた
っては、第5a図に示すように半導体基板10内にドレ
イン領域11の一部の領域11Aを形成した後、浮遊ゲ
ート14および制御ゲート15等を形成し、次に第5b
図に示すように制御ゲート15を拡散のマスクとして用
いて」二記領域1. L Aと接続されたドレイン領域
1.1Bとソース領域12を形成するようにしてもよい
第6図はこの発明に係る半導体記憶装置の他の実施例に
よる一つのメモリセルの構成を示すパターン平面図であ
り、第7図は第1図のe−e’線に沿った断面図であり
、第8図は第1図のf−f′線に沿った断面図である。
この実施例装置が」二記第1図の実施例によるメモリセ
ルと異なっているところは、他方の制御ゲート16が浮
遊ゲート14の下部、つまり浮遊ゲート14と基板10
との間に=  9 − 存在している点にある。このように制御ゲート16を配
置すると、制御ゲート16の存在により浮遊ゲート14
と基板10との間の容量が減少する。これにより浮遊ゲ
ート14への電子の注入時に、浮遊ゲート14の電位が
上昇し、電子の注入効率が向」ニする。
なお、浮遊ゲート14とドレイン領域11との重なり合
う面積が広い程上記した効果が大きくなるが、ドレイン
領域11をソース領域12に近付は過ぎるとショートチ
ャネル効果が増大するため、両者はある程度離しておく
必要がある。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、データの書込み
効率を高めることができる不揮発性半導体記憶装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すパターン平面
図、第2図および第3図はそれぞれ第1図装置の異なる
断面図、第4図および第5図はそれぞれ上記実施例装置
の異なる製造工程の一部を示す断面図、第6図はこの発
明の他の実施例の構成を示すパターン平面図、第7図お
よび第8図はそれぞれ第6図の実施例装置の異なる断面
図、第9図は従来装置のパターン平面図、第10図は第
9図の装置の断面図、第11図は異なる従来装置のパタ
ーン平面図、第12図は第11図の従来装置の断面図で
ある。 10・・・半導体基板、11・・・ドレイン領域、12
・・・ソース領域、13・・・チャネル領域、14・・
・浮遊ゲート、15・・・制御ゲート、IB・・・制御
ゲート。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第9図 す 第11図 口=コー15 0=トー14 a′a 第10図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ソースおよびドレイン領域と、上記ソースおよび
    ドレイン領域間のチャネル領域上に絶縁膜を介して設け
    られ、一部が上記ドレイン領域と重なり合うように設け
    られる浮遊ゲートと、上記浮遊ゲート上に絶縁膜を介し
    て設けられ、上記浮遊ゲートと容量結合された第1の制
    御ゲートと、上記浮遊ゲートに対し絶縁膜を介在して設
    けられ、上記浮遊ゲートと容量結合された第2の制御ゲ
    ートとを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶
    装置。
  2. (2)前記第2の制御ゲートが絶縁膜を介して前記浮遊
    ゲート上に設けられている特許請求の範囲第1項に記載
    の不揮発性半導体記憶装置。
  3. (3)前記第2の制御ゲートが絶縁膜を介して前記浮遊
    ゲートの下部に設けられている特許請求の範囲第1項に
    記載の不揮発性半導体記憶装置。
JP60200019A 1985-09-10 1985-09-10 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 Granted JPS6260267A (ja)

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JPS6260267A true JPS6260267A (ja) 1987-03-16
JPH0341988B2 JPH0341988B2 (ja) 1991-06-25

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049975A (en) * 1989-03-14 1991-09-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Multi-layered interconnection structure for a semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5553463A (en) * 1978-10-14 1980-04-18 Itt Insulated gate field effect transistor
JPS5667973A (en) * 1979-10-26 1981-06-08 Texas Instruments Inc Semiconductor memory and method of manufacturing same

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