JPS63271973A - Electrically programmable and electrically erasable memory cell and manufacture of the same - Google Patents

Electrically programmable and electrically erasable memory cell and manufacture of the same

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JPS63271973A
JPS63271973A JP63021423A JP2142388A JPS63271973A JP S63271973 A JPS63271973 A JP S63271973A JP 63021423 A JP63021423 A JP 63021423A JP 2142388 A JP2142388 A JP 2142388A JP S63271973 A JPS63271973 A JP S63271973A
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region
memory cell
gate member
source
dopant
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、特に70−ティング・ゲートを用い次電気的
にプログラム可能で電気的に消去可能々メモリ・セルの
分野に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates in particular to the field of electrically programmable and electrically erasable memory cells using 70-digit gates.

〔従来技術〕[Prior art]

長年、電気的にプログラム可能なリード・オンリー・メ
モリ(EPROM)を作るのに、金属−酸化膜一半導体
(MOS)技術が用いられてきた。これらセルの多くは
、フローティング・ゲート、すなわち、絶縁体により完
全に包囲されたポリシリコン部材を使用している。なお
、電荷は、アバランシェ注入、チャネル注入、7アウラ
ーノルトハイム(Fowler−Nordheim) 
トンネリング、基板からのホット・エレクトロン注入な
どのような様々なメカニズムにより、フローティング・
ゲートに転送される。電荷を除去するには、メモリを紫
外線に露出することを含む、様々な現象が用いられてい
る。フローティング・ゲートを有する市販されているE
FROMは、フローティング・ゲートをチャージするの
に、最初、アバランシェ注入を用いてい念が、次世代の
メモリでは、プログラミングするのに、チャネル注入を
用いている。これらメモリは、現在、紫外線に露出する
ことにより消去している。
For many years, metal-oxide-semiconductor (MOS) technology has been used to make electrically programmable read-only memories (EPROMs). Many of these cells use a floating gate, ie, a polysilicon member completely surrounded by an insulator. Note that charges are determined by avalanche injection, channel injection, 7 Fowler-Nordheim
Various mechanisms such as tunneling, hot electron injection from the substrate, etc.
Transferred to gate. Various phenomena have been used to remove the charge, including exposing the memory to ultraviolet light. Commercially available E with floating gate
FROM originally used avalanche injection to charge the floating gate, but next generation memories use channel injection to program. These memories are currently erased by exposure to ultraviolet light.

市販されている電気的にプログラム可能で電気的に消去
可能なメモ+7 (EEFROM)は、電荷をフローテ
ィング・ゲートへ、またフローティング・ゲートからト
ンネルするのに、−投に、薄い酸化膜領域を使用してい
る。代表的なメモリでは、2つのトランジスタ・セルを
用いている。たとえば、米国特許第4,203,158
号には、このようなセルについての説明がされてお夛、
また米国特許第4.266.283号では、関連回路に
ついての説明がされている。しかし、これらEEPRO
Mセルは、Ii?ROMセルのように、基板領域を減少
するのには役立たない。したがって、比較的高密度のE
PROMは現在使用されているが(たとえば、256に
λ卵FROMは高密度プレイには使用できない。
Commercially available electrically programmable and electrically erasable memory+7 (EEFROM) devices use thin oxide regions at the negative gate to tunnel charge to and from the floating gate. are doing. A typical memory uses two transistor cells. For example, U.S. Patent No. 4,203,158
In the issue, there is an explanation about such cells,
Related circuitry is also described in U.S. Pat. No. 4,266,283. However, these EEPRO
M cell is Ii? Like ROM cells, it does not help reduce substrate area. Therefore, the relatively dense E
Although PROMs are currently in use (e.g., 256 λ FROMs cannot be used for high density play).

理想的には、形状を小規模化(現在のセルに使用し得る
のに最適な50μm未満)するのに役立つEEFROM
が、要求されている。また、EEPROMは、5ボルト
の電位から動作しなければならない。
Ideally, an EEFROM that helps reduce the size (less than 50 μm, which is optimal for use in current cells)
is required. Also, EEPROMs must operate from a potential of 5 volts.

すなわち、高電圧プログラミングおよび消去に要する電
流は、チップ上の電荷ボンピング回路により、供給しな
ければならない。
That is, the current required for high voltage programming and erasing must be provided by on-chip charge pumping circuitry.

高密度低電圧のEEFROMセルを供給する1つの試み
が、米国特許第4,432,075号および第4.57
7.295号に示されている。ここでは、プログラミン
グのために、多くのセルが、1つのホット・エレクトロ
ン源を共用している。これは、チャネル注入を確実に行
なうには有用である大きな形状を必要としないという利
点を有している。しかし、この技術は、プログラミング
が遅いなめ、まだ商品化されていない。
One attempt to provide high density, low voltage EEFROM cells is provided in U.S. Pat. Nos. 4,432,075 and 4.57
7.295. Here, many cells share one hot electron source for programming. This has the advantage of not requiring large geometries, which is useful for ensuring channel implantation. However, this technology is slow to program and has not yet been commercialized.

フローティング・ゲートをプログラミングするのにチャ
ネル注入を用い、かつゲートをディスチャージするのに
トンネリングを用いている単一トランジスタEEPRO
Mセルが、1986年8月4日に出願された米国特許願
第892,446号、発明の名称「低電圧EEPROM
セル」において示されている。
Single transistor EEPRO using channel injection to program the floating gate and tunneling to discharge the gate
The M cell is disclosed in U.S. patent application Ser.
cell”.

なお、この出願は、本出願人に譲渡されている。This application has been assigned to the applicant.

このセルの利点は、小型であること、小規模化する能力
があること、および真に1つのトランジスタ”の電気的
にプログラム可能で電気的に消去可能なセルである、と
いうことにある。その上、このセルは、一般的なUV消
去可能なEPROMプロセシングと互換性がある。
The advantages of this cell are its small size, its ability to be scaled down, and its true one-transistor electrically programmable and electrically erasable cell. Additionally, this cell is compatible with common UV erasable EPROM processing.

〔解決すべき課題〕〔Problems to be solved〕

しかし、前述したように、このメモリ・セルには、いく
つかの潜在的な問題がある。第1に、このセルの閾値は
、消去後、負(すなわち、デプレッション状)になる。
However, as previously discussed, this memory cell has several potential problems. First, the threshold of this cell becomes negative (ie, depression-like) after erasure.

このような消去後の負の閾値電圧は、アレイにおける全
コラム・ラインをディスエーブルにすることがある。第
2に、ソース領域(消去電圧が供給されるノード)にお
けるリミテッド・ゲーテッド・ダイオード・ブレークダ
ウン電圧が、厄介な問題をおこすことがある。このリミ
テッド・ゲーテッド・ダイオード・ブレークダウン電圧
は、適当な電荷ポンプ回路の供給を困難にする他、信頼
性に問題を生じることもある。
Such a negative threshold voltage after erase may disable all column lines in the array. Second, the limited gated diode breakdown voltage in the source region (the node where the erase voltage is supplied) can cause troublesome problems. This limited gated diode breakdown voltage makes it difficult to provide a suitable charge pump circuit and can also cause reliability problems.

後述するように、本発明は、高密度のプレイにおいて実
現可能で、しかも、これら問題を解決したメモリ・セル
を提供する。
As will be described later, the present invention provides a memory cell that can be implemented in a high-density play and that solves these problems.

なお、他の従来技術としては、  1982年12月に
エヌ・カミャ氏により、カリフォルニア州、サンフラン
シスコのインターナショナル・エレクトロン・ディバイ
ス・ミーティングにおいて発表された“高いゲート注入
効率を有するlPROMセル゛と題する論文が、挙げら
れる。また、米国特許第4、114.255号では、チ
ャネルからフローティング・ゲート・ディバイスへ、電
荷をより簡単に注入させる“フロント−エンドプロセシ
ングの一部として形成されたp形領域が使用されている
As for other prior art, there is a paper titled "IPROM cell with high gate injection efficiency" presented by N. Kamya at the International Electron Device Meeting in San Francisco, California in December 1982. U.S. Pat. No. 4,114.255 also describes the use of a "p-type region formed as part of front-end processing" to more easily inject charge from the channel to the floating gate device. has been done.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の、電気的にプログラム可能で電気的に消去可能
なメモリ・セルについて説明する。このセルは、チャネ
ルを形成する第1導電形の離間した第1および第2領域
を有している。絶縁体で完全に包囲されている第1ゲー
ト部材(フローティング・ゲート)は、少なくとも第1
領域のエツジから、チャネル上に延びている。第2ゲー
ト部材(制御ゲート)は、第1ゲート部材上に延びてい
る部分を有し、かつ第2ゲートは、通常、少なくとも第
1領域のエツジから、チャネル上を介し、少なくとも第
2領域のエツジまで延びている。また、本体くは、第2
導電形の第3領域が形成されている。この第3領域は、
第2領域のエツジと隣接し、かつ少なくとも第1ゲート
部材のエツジまで延びている。このように、このセルは
、メモリ・ディバイスと、一体的に形成された選択ディ
バイスとの両方を有している。
An electrically programmable and electrically erasable memory cell of the present invention is described. The cell has first and second spaced apart regions of a first conductivity type forming a channel. A first gate member (floating gate) completely surrounded by an insulator includes at least a first
Extending from the edge of the region onto the channel. The second gate member (control gate) has a portion extending over the first gate member, and the second gate typically extends from the edge of at least the first region, over the channel, and into the at least second region. It extends to the edge. In addition, the main body
A third region of conductivity type is formed. This third area is
adjacent the edge of the second region and extending at least to the edge of the first gate member. The cell thus has both a memory device and an integrally formed selection device.

〔実施例〕〔Example〕

本発明のメモリ・セルおよびメモリ・セルの製造方法に
ついて説明する。本発明のメモリ・セルは、一体的に形
成された選択トランジスタを有する電気的にプログラム
可能で、電気的に消去可能な金属−酸化膜−半導体ディ
バイスである。以下の説明において、ドーピング・レベ
ルなどの様々な特定の記載は、本発明の理解を助けるた
めのものであって、本発明は、これら特定の記載に限定
されないことは、当業者には明白であろう。また、周知
の構造や過程については、本発明を不明瞭にしないよう
、詳細な記載は省略する。
A memory cell and a method of manufacturing the memory cell according to the present invention will be described. The memory cell of the present invention is an electrically programmable and electrically erasable metal-oxide-semiconductor device with an integrally formed select transistor. In the following description, various specific descriptions such as doping levels are provided to aid understanding of the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to these specific descriptions. Probably. In other instances, well-known structures and processes are not described in detail so as not to obscure the present invention.

以下の説明において、本発明のメモリ・セルは、NMO
S技術を用いてp形シリコン基板上に形成されているが
、このメモリ・セルは、CMOSプロセシングにおいて
よく行なわれるように、ウェルに形成したり、またはエ
ピタキシャル層のような層や、他の半導体本体に形成し
てもよいことは、当業者には明白であろう。
In the following description, the memory cell of the present invention is an NMO
Although formed on a p-type silicon substrate using S technology, the memory cells can be formed in wells, as is common in CMOS processing, or in layers such as epitaxial layers or other semiconductors. It will be obvious to those skilled in the art that it may also be formed on the body.

第1図は1.形単結晶シリコン基板1oに形成された、
完成されたメモリ・セルを示している。
Figure 1 shows 1. Formed on a shaped single crystal silicon substrate 1o,
A completed memory cell is shown.

これは、n形ドレイン領域18m、18bから離間した
n形ソース領埴1Saを有している。チャネル領域は、
ソースおよびドレイン領域の間に形成されている。ソー
ス領域16&は、ドレイン領域の主領域18&よりも深
く基板中に延びている。さらに、ドレイン領域は、主ド
レイン領域1aaよりも浅い部分18bを有している。
This has an n-type source region 1Sa spaced apart from n-type drain regions 18m and 18b. The channel area is
It is formed between the source and drain regions. The source region 16& extends deeper into the substrate than the main region 18& of the drain region. Furthermore, the drain region has a shallower portion 18b than the main drain region 1aa.

ドレイン領域に隣接して、更に詳細には、ドレイン領域
の部分18bに隣接して、第3領域20mが基板に形成
されている。この領域20&は、p形ドーパント・ボロ
ンで形成されている。
A third region 20m is formed in the substrate adjacent to the drain region, more particularly adjacent to the portion 18b of the drain region. This region 20& is formed of p-type dopant boron.

第1ポリシリコン層は、ポリシリコン・ゲート12mを
形成するのに使用される。このゲートは、ゲート・シリ
コン酸化膜により基板10から絶縁されておシ、シリコ
ン酸化膜により完全に包囲されている。このゲートは、
従来の多くのEPROMおよびEEPROMセルで使用
されるような“フローティング・ゲート”である。フロ
ーティング・ゲ−)12mは、少なくともソース領域1
6aのエツジから、領域20mのエツジに延びている。
The first polysilicon layer is used to form polysilicon gate 12m. This gate is insulated from the substrate 10 by a gate silicon oxide film and is completely surrounded by the silicon oxide film. This gate is
A "floating gate" as used in many conventional EPROM and EEPROM cells. floating gate) 12m at least in the source region 1
It extends from the edge of 6a to the edge of area 20m.

実際には、処理過程中に生じる横方向の拡散により、w
c3領域20mとソース領域16mは、70−ティング
・ゲ−)12mのエツジの下に延びている。
In fact, due to the lateral diffusion that occurs during the processing process, w
The c3 region 20m and the source region 16m extend below the edge of the 70-ting gate 12m.

メモリ・セルは、ポリシリコン層で形成された制御ゲー
トを有している。制御ゲート14aは、70−ティング
・ゲート12mおよび基板から絶縁されている。制御ゲ
ートは、フローティング・ゲート12a上から、フロー
ティング・ゲート12aのエツジ13を越えて延び、ド
レイン領域18m、18bに重なっている。
The memory cell has a control gate formed from a layer of polysilicon. Control gate 14a is isolated from 70-ting gate 12m and the substrate. The control gate extends from above floating gate 12a, beyond edge 13 of floating gate 12a, and overlaps drain regions 18m, 18b.

第2図は、ポリシリコン・ストリップ12を示している
。このストリップの一部は、その上のポリシリコン・ス
トリップ14と整合してエツチングされ、エツジ13に
対向するフローティング・ゲート12mのエツジを形成
する。(ストリップ14は、本発明のセルを含んでいる
プレイに、プログラム/消去/リード・ラインを形成す
る。ストリップ14は、プレイに複数のゲート14mを
有している。)接点(メタル接点)は、ドレイン領域に
延び、この領域と接触できるようになっている。
FIG. 2 shows polysilicon strip 12. FIG. A portion of this strip is etched in alignment with the polysilicon strip 14 above it to form the edge of floating gate 12m opposite edge 13. (The strip 14 forms the program/erase/read lines in the play containing the cells of the present invention. The strip 14 has a plurality of gates 14m in the play.) The contacts (metal contacts) , extending into and making contact with the drain region.

第1図のディバイスをプログラムする、すなわチ、フロ
ーティング・ゲート12aにエレクトロンを配置するに
は、ドレイン端子を高くする(たとえば、5〜8ボルト
)一方、制御ゲート14aに高電圧(たとえば、10〜
14ポルト)をかける。ソースは、アースされる。この
ような状態において、チャネル注入が行なわれ、エレク
トロンは、フローティング・ゲート12&に転送される
。フローティング・ゲートを消去する(1!荷を除去す
る)には、ドレイン領域をフローティングする一方、制
御ゲー)14mを、アースに保持し、ソース領域に高電
圧(たとえば、11〜14ボルト)をかける。
To program the device of FIG. 1, i.e., place electrons on floating gate 12a, the drain terminal is high (e.g., 5-8 volts) while control gate 14a is placed at a high voltage (e.g., 10 volts). ~
14 Porto). The source is grounded. In such conditions, channel injection takes place and electrons are transferred to the floating gate 12&. To erase the floating gate (1! remove the load), float the drain region while holding the control gate 14m at ground and applying a high voltage (e.g. 11-14 volts) to the source region. .

このような状態では、電荷はソース領域に転送される。Under such conditions, charge is transferred to the source region.

また、フローティング・ゲートの状態は、一般に行なわ
れているように、基準電位を制御ゲー)14mに供給し
、かつソース領域とドレイン領域との間で導通が起きた
かどうかを決定することにより、(リード・サイクルに
おいて)決定される。なお、用途によっては、“逆消去
(リバース・イレージング)”を使用してもよい。この
場合、ソースおよびドレインは、図示のものとは逆で、
プログラミング訃よび消去は、ドレイン領域から行なわ
れる。
In addition, the state of the floating gate can be determined by supplying a reference potential to the control gate 14m and determining whether conduction has occurred between the source region and the drain region, as is generally done. (in the read cycle). Note that depending on the application, "reverse erasing" may be used. In this case, the source and drain are opposite to those shown;
Programming and erasing is performed from the drain region.

領域20mは、選択トランジスタとして動作する(たと
えば、米国特許第4 、266 、283号に示される
ように、選択トランジスタがよく使用される)。
Region 20m acts as a selection transistor (for example, selection transistors are often used, as shown in US Pat. No. 4,266,283).

ゲート14aに基準電位がかかつていない場合(すなわ
ち、ゲートがアースされている場合)、領域20aによ
り形成された、一体的に形成された選択トランジスタは
、オフ状態である。したがって、70−ティング・ゲー
ト12aが、繰返し消去されても、デプレッション・モ
ード・ディバイスのように動作するならば、電流は流れ
ない。このように、セルを有するメモリ・アレイのコラ
ムは影響されない。このことは、選択トランジスタを用
いていない従来技術のメモリ・セルをしのぐ、優れた特
徴である。
When no reference potential is present on gate 14a (ie, when the gate is grounded), the integrally formed select transistor formed by region 20a is in an off state. Therefore, if the 70-ting gate 12a operates like a depletion mode device, no current will flow even if it is repeatedly erased. In this way, the columns of the memory array with cells are not affected. This is an advantage over prior art memory cells that do not use select transistors.

第3図に関し、本発明のメモリ・セルの製造過程につい
て説明する。p形単結晶シリコン基板10に、ボロンを
注入し、メモリ・セルの極限閾値電圧を調整する。たと
えば、本実施例のエンノ1ンスメント・モード・ディバ
イスを供給するには、1つ以上の注入工程において、ボ
ロンを、1×101174m のレベルまで注入する。
With reference to FIG. 3, the manufacturing process of the memory cell of the present invention will be described. A p-type single crystal silicon substrate 10 is implanted with boron to adjust the ultimate threshold voltage of the memory cell. For example, to provide the enhancement mode device of this example, boron is implanted to a level of 1×101174 m 2 in one or more implant steps.

第4図に示すように、基板10上には、絶縁層が形成さ
れている。この層は、熱成長されたシリコン酸化物であ
ることが望ましく、また、その厚さは、150A以下で
ある。第1図の閾値電圧調整ドーパントの注入は、(時
々行なわれているように)ゲート酸化膜を介して行なわ
れる。
As shown in FIG. 4, an insulating layer is formed on the substrate 10. As shown in FIG. This layer is preferably thermally grown silicon oxide and has a thickness of 150 Å or less. The threshold voltage adjustment dopant implant of FIG. 1 is performed through the gate oxide (as is sometimes done).

ゲート酸化膜11上には、多結晶シリコン(ポリシリコ
ン)の第1層が形成される。本実施例では、第4図に示
すように、フローティング・ゲートのエツジ13が形成
される。(ゲートの側面は、第2図に示すように、スト
リップ12を形成すも)エツジ13に対向する70−テ
ィング・ゲートのエツジも、この時に形成し得るが、前
述し念ように、本実施例では、この第2エツジは、その
後に形成される制御ゲー) 14mに整合して形成され
る。
A first layer of polycrystalline silicon (polysilicon) is formed on gate oxide film 11 . In this embodiment, a floating gate edge 13 is formed as shown in FIG. (The sides of the gate form strips 12, as shown in FIG. 2.) The edges of the 70-ting gate opposite edge 13 may also be formed at this time, but as noted above, this implementation In the example, this second edge is formed in alignment with the subsequently formed control gate 14m.

この第1ポリシリコン層をエツチングするには、一般的
なフォトリソグラフィック・プロセシングおよびエツチ
ングが用いられる。
Conventional photolithographic processing and etching is used to etch this first polysilicon layer.

次に、第5図に示すように、第4図示の構造の表面上に
、化学蒸着(CVO)されたシリコン酸化膜22を形成
する。この層の厚さは、s、ooo〜10.0OOA 
である。
Next, as shown in FIG. 5, a silicon oxide film 22 is formed by chemical vapor deposition (CVO) on the surface of the structure shown in FIG. The thickness of this layer is s,ooo~10.0OOA
It is.

続いて、この層22に、異方性プラズマ・エツチング工
程を施す。この工程は、層22を部分的にエツチング除
去するのに、周知の方法で制御される。、エツジ35に
隣接する領域は、第5図に示すように、厚くなっており
、酸化膜22のこの厚い領域を残すように、エツチング
を制御することができる。この厚い領域は第6図にスペ
ーサ24として示されている。
This layer 22 is then subjected to an anisotropic plasma etching step. This process is controlled in a known manner to partially etch away layer 22. , the region adjacent edge 35 is thickened, as shown in FIG. 5, and the etching can be controlled to leave this thick region of oxide film 22. This thick region is shown as spacer 24 in FIG.

スペーサ24を有する基板に対して、1.0 X 10
11′巾 のレベルまで、n形ドーパント注入(本実施
例では、ひ素が使用される)が行なわれる。なお、スペ
ーサ24の厚さは、スペーサ24の下にドーパント注入
が行なわれないように、十分厚い。
For substrates with spacers 24, 1.0 x 10
An n-type dopant implant (in this example arsenic is used) is performed to a level of 11'. Note that the thickness of spacer 24 is sufficiently thick so that no dopant implantation is performed under spacer 24.

次に、通常のエツチング工程で、スペーサ24を除去し
、第7図に示すように、  1xlQ  7cm のレ
ベルまでボロンを注入する。なお、ボロン・ドーパント
は、領域1Bにも被着されるが、使用されるボロン・ド
ーピングのレベルは、この領域の導電形を変えるには、
十分でないので、この領域は、n形領域のままである。
Next, the spacer 24 is removed by a normal etching process, and boron is implanted to a level of 1xlQ 7cm, as shown in FIG. Note that a boron dopant is also deposited in region 1B, but the level of boron doping used is such that it changes the conductivity type of this region.
Since there is not enough, this region remains an n-type region.

さらに、第7図に示した構造上に、インターポリシリコ
ンの誘電層を形成する。たとえば、CvDシリコン酸化
膜を形成し、このシリコン酸化膜上に、ポリシリコンの
第2層を被着する。次に、ポリシリコンの第2層をエツ
チングして、第8図に示すような制御ゲート141を形
成する。これには、通常のフォトリソグラフィックおよ
びエツチング工程が用いられる。前述したように、エツ
ジ35に対向するフローティング・ゲート12aのエツ
ジは、その上の制御ゲート14aと整合して形成される
。ポリシリコンの第1および第2層間でこの整合を行な
うエツチング工程については、米国特許−第4 、14
2.926号に記載されている。
Furthermore, an interpolysilicon dielectric layer is formed on the structure shown in FIG. For example, a CvD silicon oxide film is formed and a second layer of polysilicon is deposited on the silicon oxide film. The second layer of polysilicon is then etched to form a control gate 141 as shown in FIG. Conventional photolithographic and etching processes are used for this. As previously discussed, the edge of floating gate 12a opposite edge 35 is formed in alignment with control gate 14a above it. The etching process that creates this alignment between the first and second layers of polysilicon is described in U.S. Pat.
2.926.

続いて、第8図に示すように、この基板に、ひ素注入を
行なう。これには、4xlQ  /lOMのレベルの通
常のソース/ドレイン注入が使用される。
Subsequently, as shown in FIG. 8, arsenic is implanted into this substrate. A conventional source/drain implant at a level of 4xlQ/lOM is used for this.

この注入は、通常、制御ゲー)14mと整合して行なわ
れる。したがって、ソース領域のドーパントは、基板(
領域16)に注入され、一方、制御ゲ−)14mのエツ
ジを越えたドレイン領域のドーパントは、基板(領域1
8)に注入される。なお、エツジ37を越えた領域は、
2回ひ素注入されるので、エツジに隣接したゲー) 1
4&の下よりも多くのひ素イオンが、ゲート14のエツ
ジ3Tを越えた部分に存在するととに々る。
This injection is typically performed in alignment with control gate 14m. Therefore, the dopant in the source region is
The dopants in the drain region beyond the edge of the control gate) 14m are implanted in the substrate (region 16), while the dopants in the drain region beyond the edge of the control gate) 14m are
8). Furthermore, the area beyond edge 37 is
Since arsenic is implanted twice, the area adjacent to the edge) 1
It appears that more arsenic ions exist in the portion beyond the edge 3T of the gate 14 than below the edge 4&.

第9図において、通常のマスキング工程を用いて、フォ
トレジスト・マスキング部材30を形成する。この部材
30は、領域16は露出したまま、領域18をカバーし
ている。他の注入工程を用いて、領域16をさらにドー
プする。この時のドーパントは、りんである。本実施例
では、りんは、5X10  A〜1xlQ/117F!
  のレベルまで注入される。りんドーパントが選択さ
れたのは、ひ素よりもシリコン中に拡散しやすいためで
、より緩やかなソース接合プロフィルが得られる。す々
わち、接合部におけるn形ドーパントの変化する速度は
、ドレイン領域に比べて、より緩やかである。
In FIG. 9, a photoresist masking member 30 is formed using a conventional masking process. This member 30 covers region 18 while leaving region 16 exposed. Another implant step is used to further dope region 16. The dopant at this time is phosphorus. In this example, phosphorus is 5×10 A to 1×1Q/117F!
is injected to the level of Phosphorus dopant was chosen because it diffuses more easily into silicon than arsenic, resulting in a more gradual source junction profile. That is, the n-type dopant changes at a slower rate in the junction than in the drain region.

続いて、基板に高温ドライバ工程を施し、ドーパントを
活性化する。これにより、ソース領域16mと浅いドレ
イン領域18mおよび18bが形成される。ドレイン領
域は、ドレイン領域の一部分18bよりも深い主ドレイ
ン領域18mを有している。
Subsequently, the substrate is subjected to a high temperature driver process to activate the dopant. As a result, a source region 16m and shallow drain regions 18m and 18b are formed. The drain region has a main drain region 18m deeper than a portion 18b of the drain region.

ドライバ工程は、フローティング・ゲートおよび制御ゲ
ートのエツジの下に、わずかにソース領域をドライブし
、かつ70−ティング・ゲートのエツジ13の下に、わ
ずかに領域20mをドライブする。ドレイン領域の深い
部分18J&は、制御ゲートのエツジの下にドライブさ
れる。
The driver process drives the source region slightly below the edges of the floating gate and control gate, and drives a region 20m slightly below the edge 13 of the 70-ring gate. The deep portion 18J& of the drain region is driven below the edge of the control gate.

次に、パツシペーショy層の形成およびメタライゼーシ
ョンを含む通常の“リヤーエンド工程を用いて、ディバ
イスを完成する。
The device is then completed using conventional "rear-end processing" including passivation layer formation and metallization.

前述したプロセスにより、メモリ・セルのドレイン側に
0.5ミクロン未満の°スペーサ形成”チャネル領域を
形成する。この領域に使用されるボロン注入は、比較的
高濃度なので、ボロンは外側に拡散し、70−ティング
・ゲート・チャネルのわずかか部分と重なる。すなわち
、領域2oaは、前述したように、フローティング・ゲ
ート12aのエツジ13の下に延びている。この領域に
おけるボロン濃度が高いため、高いチャネル電界が生じ
、し九がって、プログラミング特性が向上する。重要な
ことは、スペーサ形成ボロン領域の幅は、はとんど一定
に保持されている、すなわち、主要なプロセス変動にも
、はとんど影響されない。このことは、第6図のスペー
サ24を形成するのに使用される異方性プラズマ・エツ
チングの性質が、うまく作用し念結果である。また、7
0−ティング・ゲートの側壁と、(インターポリ誘電体
により分離された)その上の制御ゲート間のギャップは
、前述した逆消去モードにおいて、より重要ではあるが
、カミャ氏の論文において述べたように、プログラミン
グ特性を高めている。
The process described above forms a <0.5 micron "spacer formation" channel region on the drain side of the memory cell. The boron implant used in this region is relatively high so that the boron does not diffuse outward. , 70 overlaps a small portion of the floating gate channel, i.e. the region 2oa extends below the edge 13 of the floating gate 12a, as described above.Due to the high boron concentration in this region, the A channel electric field is created, thus improving the programming properties. Importantly, the width of the spacer-forming boron region is kept nearly constant, i.e., despite major process variations. is largely unaffected. This is a result of the well-functioning nature of the anisotropic plasma etch used to form the spacer 24 of FIG.
The gap between the sidewalls of the zeroing gate and the control gate above it (separated by an interpoly dielectric) is more important in the reverse erase mode mentioned above, but as mentioned in Kamya's paper. In addition, the programming characteristics are improved.

ディバイスのソース側におけるフローティング・ゲート
の下のドーピング濃度は、比較的低いので、ソース・ゲ
ート・ダイオード・ブレークダウン電圧は、低下するこ
とはない。ソース・ゲート・ダイオード・ブレークダウ
ン電圧が高いと、高い消去電圧が使用でき、その結果、
消去時間を短く、またゲート酸化膜を厚くすることがで
き、または、その一方も可能である。
Since the doping concentration under the floating gate on the source side of the device is relatively low, the source-gate diode breakdown voltage does not degrade. A high source-gated diode breakdown voltage allows the use of high erase voltages, resulting in
Erasing time can be shortened and/or the gate oxide film can be thickened.

以上のように、本発明の電気的にプログラム可能で、電
気的に消去可能なメモリ・セルは、一体化選択ディバイ
スを形成しているフローティング・ゲート・ディバイス
を含む“スペーサ形成”チャネル領域を有している。こ
のスペーサ形成領域は、フログラミング特性を高め、ま
た、メモリ・セルの特性に影響することなく、メモリ・
セルを“デプレッション”に消去できる。
As described above, the electrically programmable and electrically erasable memory cells of the present invention have a "spacer-forming" channel region that includes a floating gate device forming an integrated select device. are doing. This spacer formation region enhances the programming characteristics and also allows the memory cell to be
Cells can be erased to “depression”.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のメモリ・セルの実施例を示した断面図
、第2図は第1図のメモリ・セルの平面図、第3図は第
1図のメモリ・セルが形成されている基板の断面図、第
4図はゲート酸化膜の形成および第1ゲート部材の部分
的形成後の第3図の基板の断面図、第5図は第1ポリシ
リコン・ゲート部材上に酸化膜を形成した後の基板の断
面図、第6図はスペーサを形成するのに使用されるエツ
チング工程後で、第1イオン注入における第5図の基板
の断面図、第7図はスペーサが除去された後で、第2注
入工程における第6図の基板の断面図、第8図は第2ポ
リシリコン・ゲートの形成後で、第3イオン注入工程に
おける第7図の基板の断面図、第9図は基板の一部をカ
バーするフォトレジスト層の形成後で、別のドーピング
工程における第8図の基板の断面図である。 10・・・・基板、11・・・・ゲート酸化膜、12m
・・・・フローティング・ゲート、14&・・・・制御
ゲート、13,35.37  ・・・・ エツジ、16
&・・・・ソース領域、18m 、 18b・・・・ド
レイン領域、22・・・・シリコン酸化膜。 a1M人   インテル・コーポレーション代理人 山
川政樹(Iυ^2名) 図面の浄11)(内容書こ変更なし) 、7:I:I/j−メーメス//トL払入手続補正書こ
差入°) 、事件の表示 昭和6ヲ年特  許願第Z14Z’3号、補正をする者
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the memory cell of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the memory cell of FIG. 1, and FIG. 3 is a structure in which the memory cell of FIG. 1 is formed. 4 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 3 after formation of the gate oxide and partial formation of the first gate member; FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 5 after the etching step used to form the spacers, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 5 after the first ion implantation, with the spacers removed. Later, after the formation of the second polysilicon gate, the cross-sectional view of the substrate of FIG. 6 in the second implantation step, FIG. 8 is the cross-sectional view of the substrate of FIG. 7 in the third ion implantation step, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 8 at another doping step after formation of a photoresist layer covering a portion of the substrate; FIG. 10...Substrate, 11...Gate oxide film, 12m
...Floating gate, 14 & ... Control gate, 13, 35.37 ... Edge, 16
&...source region, 18m, 18b...drain region, 22...silicon oxide film. a1M person Intel Corporation agent Masaki Yamakawa (Iυ^2 people) Drawing reference 11) (no changes to the contents), 7: I:I/j-Memes//TL payment procedure amendment °), Indication of the case 1932 patent application No. Z14Z'3, person making the amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)シリコン本体に形成され、かつそれらの間の本体
にチャネルを形成している第1導電形の離間した第1お
よび第2領域と、 少なくとも上記第1領域のエッジから上記チャネル上に
延びた絶縁体で包囲されている第1ゲート部材と、 一部が上記ゲート部材上に延び、かつ少なくとも上記第
1領域の上記エッジから、上記チャネルを介し、少なく
とも上記第2領域のエッジまで延び、上記本体と上記第
1ゲート部材から絶縁されている第2ゲート部材と、 上記第2領域の上記エッジと隣接し、少なくとも上記第
1ゲート部材のエッジまで延び、上記本体に形成された
第2導電形の第3領域とを備え、一体的に形成された選
択ディバイスを有するメモリ・セルを実現したことを特
徴とする、シリコン本体に形成された電気的にプログラ
ム可能で電気的に消去可能なメモリ・セル。 (2)請求項1記載のメモリ・セルにおいて、第1導電
形は、n形で、第2導電形は、p形であることを特徴と
するメモリ・セル。 (3)請求項1記載のメモリ・セルにおいて、第1およ
び第2ゲート部材は、ポリシリコンから成ることを特徴
とするメモリ・セル。 (4)請求項3記載のメモリ・セルにおいて、本体は、
p形ドーパントでドープされることを特徴とするメモリ
・セル。 (5)請求項1または4記載のメモリ・セルにおいて、
第1領域は、第2領域よりも深く本体に延びていること
を特徴とするメモリ・セル。 (6)請求項5記載のメモリ・セルにおいて、第3領域
は、ボロン・ドープ領域であることを特徴とするメモリ
・セル。 (7)請求項6記載のメモリ・セルにおいて、第2ゲー
ト部材は、第2領域に重なつていることを特徴とするメ
モリ・セル。 (8)請求項7記載のメモリ・セルにおいて、第2ゲー
ト部材が第2領域に重なつていることにより形成された
上記第2領域の部分は、上記第2領域の残りの部分より
も浅いことを特徴とするメモリ・セル。 (9)シリコン本体に形成されたソース領域と、上記ソ
ース領域から離間して上記本体に形成され、それらの間
にチャネル領域を形成しているドレイン領域と、 絶縁体により完全に包囲されている第1ポリシリコン・
ゲート部材にして、上記第1ゲート部材のエッジと上記
ドレイン領域の間の上記本体に、上記ソースおよびドレ
イン領域を形成するドーパントと逆のドーパントでドー
プされた第3領域を形成するよう、上記ソース領域上か
ら、上記チャネル上を介し、上記ドレイン領域から離間
した部分まで延びている第1ポリシリコン・ゲート部材
と、 上記第1ゲート部材に整合しかつこれの上に形成され、
また上記第1ゲート部材から上記チャネル領域上を介し
、上記ドレイン領域に重なるまで延び、上記第1ゲート
部材および上記本体から絶縁されている第2ポリシリコ
ン・ゲート部材とを備え、 一体的に形成された選択ディバイスを有するメモリ・セ
ルを実現したことを特徴とする、シリコン本体に形成さ
れた電気的にプログラム可能で電気的に消去可能なメモ
リ・セル。(10)請求項9記載のメモリ・セルにおい
て、ソースおよびドレイン領域はn形領域で、かつ第3
領域はp形領域であることを特徴とするメモリ・セル。 (11)シリコン本体に形成されたソース領域と、上記
ソース領域から離間して上記本体に形成され、それらの
間にチャネル領域を形成しているドレイン領域と、 絶縁体により完全に包囲されている第1ポリシリコン・
ゲート部材にして、上記第1ゲート部材のエッジと上記
ドレイン領域の間の上記本体に、上記ソースおよびドレ
イン領域を形成するドーパントと逆のドーパントでドー
プされた第3領域を形成するよう、上記ソース領域上か
ら、上記チャネル上を介し、上記ドレイン領域から離間
した部分まで延びている第1ポリシリコン・ゲート部材
と、 上記第1ゲート部材に整合しかつこれの上に形成され、
また上記第1ゲート部材から上記チャネル領域上を介し
、上記ドレイン領域に重なるまで延び、上記第1ゲート
部材および上記本体から絶縁されている第2ポリシリコ
ン・ゲート部材とを備え、 上記ソース領域は、上記ドレイン領域よりも深く上記本
体に延びており、かつ一体的に形成された選択ディバイ
スを有するメモリ・セルを実現したことを特徴とする、
シリコン本体に形成された電気的にプログラム可能で電
気的に消去可能なメモリ・セル。 (12)請求項11記載のメモリ・セルにおいて、ソー
スおよびドレイン領域はn形領域で、かつ第3領域はp
形領域であることを特徴とするメモリ・セル。 (13)請求項12記載のメモリ・セルにおいて、第2
ゲート部材と重なつたドレイン領域の部分は、上記ドレ
イン領域の残りの部分よりも浅いことを特徴とするメモ
リ・セル。(14)シリコン本体上に第1絶縁層を形成
する工程と、 上記第1絶縁層上に形成された第1ポリシリコン層から
、第1ポリシリコン・ゲート部材の少なくとも第1エッ
ジを形成する工程と、 上記第1絶縁層の露出部分と上記第1ゲート部材をカバ
ーするよう、第2絶縁層を被着する工程と、 上記第1ゲート部材の上記第1エッジに隣接してスペー
サ部材を形成するよう、上記第2絶縁層をエッチングす
る工程と、 上記スペーサ部材により、上記スペーサ部材の下の上記
本体における第1領域がドーパントを受けないよう保護
しながら、第1ドーピング工程において、第1導電形の
ドーパントで、上記シリコン本体をドーピングする工程
と、 上記スペーサ部材を除去する工程と、 第2導電形のドーパントで、上記第1領域をドープする
よう、第2ドーピング工程において、上記第2導電形の
ドーパントで、上記本体をドーピングする工程と、 上記第1ゲート部材から絶縁して、その上に第2ポリシ
リコン層を形成し、かつ上記第1領域上に延びる第2ゲ
ート部材を、上記第2層から形成する工程と、 第3ドーピング工程において、上記第2ゲート部材と整
合して、上記本体にソースおよびドレイン領域を形成す
る工程とから成り、一体的に形成された選択ディバイス
を有するメモリ・セルを実現したことを特徴とする、シ
リコン本体に形成された電気的にプログラム可能で電気
的に消去可能なメモリ・セルの製造方法。 (15)請求項14記載の製造方法において、ドレイン
領域をカバーする工程と、上記ドレイン領域の深さより
深いソース領域を形成するよう、上記ソース領域をさら
にドーピングする工程を含んでいることを特徴とするメ
モリ・セルの製造方法。 (16)請求項14または15記載の製造方法において
、第1導電形のドーパントはn形ドーパントで、第2導
電形のドーパントはp形ドーパントであることを特徴と
するメモリ・セルの製造方法。 (17)請求項15記載の製造方法において、第1ドー
ピング工程は、ひ素注入から成ることを特徴とするメモ
リ・セルの製造方法。 (18)請求項16記載の製造方法において、第2ドー
パント工程は、ボロン注入から成ることを特徴とするメ
モリ・セルの製造方法。 (19)請求項14または15記載の製造方法において
、第1ゲート部材の第2エッジと、第2ゲート部材のエ
ッジは、たがいに整合して形成されることを特徴とする
メモリ・セルの製造方法。
Claims: (1) spaced apart first and second regions of a first conductivity type formed in a silicon body and forming a channel in the body therebetween; and at least an edge of the first region; a first gate member surrounded by an insulator extending from the edge of the first region over the channel; a second gate member extending to an edge of the region and insulated from the body and the first gate member; a third region of a second conductivity type formed therein to provide a memory cell having an integrally formed selection device; memory cells that are permanently erasable. (2) The memory cell according to claim 1, wherein the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. 3. The memory cell according to claim 1, wherein the first and second gate members are made of polysilicon. (4) In the memory cell according to claim 3, the main body includes:
A memory cell characterized in that it is doped with a p-type dopant. (5) The memory cell according to claim 1 or 4,
A memory cell characterized in that the first region extends deeper into the body than the second region. (6) The memory cell according to claim 5, wherein the third region is a boron-doped region. (7) The memory cell according to claim 6, wherein the second gate member overlaps the second region. (8) In the memory cell according to claim 7, the portion of the second region formed by the second gate member overlapping the second region is shallower than the remaining portion of the second region. A memory cell characterized by: (9) A source region formed in a silicon body, a drain region formed in the body apart from the source region and forming a channel region therebetween, and completely surrounded by an insulator. First polysilicon
the source, the gate member forming a third region doped in the body between an edge of the first gate member and the drain region with a dopant opposite to that forming the source and drain regions; a first polysilicon gate member extending from over the region, over the channel, to a portion spaced apart from the drain region; and aligned with and formed over the first gate member;
and a second polysilicon gate member extending from the first gate member over the channel region until overlapping the drain region and insulated from the first gate member and the main body, integrally formed. CLAIMS 1. An electrically programmable and electrically erasable memory cell formed in a silicon body, characterized in that the memory cell has a selected device. (10) The memory cell according to claim 9, wherein the source and drain regions are n-type regions, and the third
A memory cell characterized in that the region is a p-type region. (11) A source region formed in a silicon body, a drain region formed in the body apart from the source region and forming a channel region therebetween, and completely surrounded by an insulator. First polysilicon
the source, the gate member forming a third region doped in the body between an edge of the first gate member and the drain region with a dopant opposite to that forming the source and drain regions; a first polysilicon gate member extending from over the region, over the channel, to a portion spaced apart from the drain region; and aligned with and formed over the first gate member;
a second polysilicon gate member extending from the first gate member over the channel region until overlapping the drain region and insulated from the first gate member and the main body; , realizing a memory cell having an integrally formed selection device extending deeper into the body than the drain region;
An electrically programmable and electrically erasable memory cell formed in a silicon body. (12) The memory cell according to claim 11, wherein the source and drain regions are n-type regions, and the third region is a p-type region.
A memory cell characterized in that it is a shaped region. (13) The memory cell according to claim 12, wherein the second
A memory cell characterized in that a portion of the drain region that overlaps with the gate member is shallower than the remaining portion of the drain region. (14) forming a first insulating layer on the silicon body; and forming at least the first edge of the first polysilicon gate member from the first polysilicon layer formed on the first insulating layer. depositing a second insulating layer to cover the exposed portion of the first insulating layer and the first gate member; and forming a spacer member adjacent to the first edge of the first gate member. etching the second insulating layer so that the spacer member protects a first region of the body under the spacer member from receiving dopant; doping the silicon body with a dopant of a type; removing the spacer member; and doping the first region with a dopant of a second conductivity type. doping the body with a dopant of the shape of the body; forming a second gate member insulated from the first gate member, forming a second polysilicon layer thereon and extending over the first region; forming source and drain regions in the body in registration with the second gate member, in a third doping step, having an integrally formed selective device. 1. A method of manufacturing an electrically programmable and electrically erasable memory cell formed in a silicon body, characterized in that the memory cell is realized. (15) The manufacturing method according to claim 14, including the steps of covering the drain region and further doping the source region so as to form a source region deeper than the depth of the drain region. A method for manufacturing memory cells. (16) The method of manufacturing a memory cell according to claim 14 or 15, wherein the dopant of the first conductivity type is an n-type dopant, and the dopant of the second conductivity type is a p-type dopant. (17) The method of manufacturing a memory cell according to claim 15, wherein the first doping step comprises arsenic implantation. (18) The method of manufacturing a memory cell according to claim 16, wherein the second dopant step comprises boron implantation. (19) The manufacturing method of a memory cell according to claim 14 or 15, wherein the second edge of the first gate member and the edge of the second gate member are formed in alignment with each other. Method.
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Cited By (5)

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