KR100187748B1 - Electrically-erasable, electrically-programmable read-only memory cell and method of making thereof - Google Patents

Electrically-erasable, electrically-programmable read-only memory cell and method of making thereof Download PDF

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KR100187748B1
KR100187748B1 KR1019900008099A KR900008099A KR100187748B1 KR 100187748 B1 KR100187748 B1 KR 100187748B1 KR 1019900008099 A KR1019900008099 A KR 1019900008099A KR 900008099 A KR900008099 A KR 900008099A KR 100187748 B1 KR100187748 B1 KR 100187748B1
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윌리엄 비. 켐플러
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Abstract

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Description

전기적으로 소거가능하고, 전기적으로 프로그램 가능한 판독 전용 메모리 셀 및 이의 제조 방법Electrically erasable, electrically programmable read only memory cell and method of manufacturing the same

제1도는 본 발명의 한 실시예에 따른 메모리 셀을 갖고 있는 반도체 칩의 작은 부분에 대한 평면도.1 is a plan view of a small portion of a semiconductor chip having a memory cell in accordance with one embodiment of the present invention.

제2a도 내지 제2e도들은 제1도의 각각의 선 a-a, b-b, c-c, d-d, 및 e-e를 따라 절취하여 도시한 제1도의 반도체 디바이스의 정면도.2A-2E are front views of the semiconductor device of FIG. 1, taken along the lines a-a, b-b, c-c, d-d, and e-e of FIG.

제3도는 제1도 및 제2a도 내지 제2e도의 셀의 전기적 계통도.3 is an electrical schematic of the cells of FIGS. 1 and 2A-2E.

제4a도 내지 제4d도들은 연속적인 제조단계에서 제2a도에 대응하는 제1도 및 제2a도-제2e도 디바이스의 정면도.4a to 4d are front views of the device of FIGS. 1 and 2a to 2e corresponding to FIG. 2a in successive fabrication steps.

제5도는 제2 실시예에 따른 메모리 셀을 갖고 있는 반도체 칩의 작은 부분에 대한 평면도.5 is a plan view of a small portion of a semiconductor chip having a memory cell according to the second embodiment.

제6a도 내지 6b도는 제5도의 각각의 선 a-a와 b-b를 따라 절취하여 도시한 제5도의 반도체 디바이스의 단면에 대한 정면도.6A-6B are front views of the cross section of the semiconductor device of FIG. 5, taken along the lines a-a and b-b of FIG.

제7도는 선 a-a를 따라서 절취한 제1도의 평면도와 유사하지만 소오스 영역과 드레인 영역에 걸쳐 터널창을 갖는 디바이스의 평면도.FIG. 7 is a top view of a device similar to the top view of FIG. 1 taken along line a-a but with a tunnel window across the source and drain regions.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 셀 11 : 실리콘 기판10 cell 11 silicon substrate

12 : 워드라인/제어게이트 13 : 비트라인12: word line / control gate 13: bit line

14 : 열 실리콘 산화물층 15 : 소오스 영역14 thermal silicon oxide layer 15 source region

16 : 드레인 영역 17 : 부동 게이트16: drain region 17: floating gate

18 : 전이 영역 19 : 터널 영역18: transition region 19: tunnel region

20 : 유전체 피막 21 : 필드 산화물 영역20 dielectric film 21 field oxide region

22 : 산화물분리 영역 22a : 버드스 비크22: oxide separation region 22a: bird's beak

23 : 트렌치 31 : 질화물23: trench 31: nitride

34 : 산화물-질화물-산화물 피막34: oxide-nitride-oxide film

이 출원은 계류중인 텍사스 인스트루먼트 인코포레이티드에 양도되고, 미합중국 특허 출원 제07/274,718호(미합중국 특허 출원 제07/056,196호의 계속, 현재 포기됨), 특히 출원 제07/219,528호, 특허 출원 제07/219,529호 및 특허 출원 제07/219,530호에 기술된 내용을 기술한 것이다.This application is assigned to pending Texas Instruments Incorporated and is assigned to U.S. Patent Application No. 07 / 274,718 (continued, currently abandoned) in US Patent Application No. 07 / 056,196, in particular Application No. 07 / 219,528, Patent Application No. The contents described in 07 / 219,529 and patent application 07 / 219,530 are described.

본 발명은 반도체 메모리 디바이스, 특히 부동 게이트형(floating-gate type)의 전기적으로 소거가능하고 전기적으로 프로그램 가능한 ROM(판독 전용 메모리)과 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor memory devices, in particular floating-gate type of electrically erasable and electrically programmable ROM (read only memory) and a method of manufacturing the same.

EPROM, 또는 전기적으로 프로그램 가능한 ROM은 부동 게이트(floating-gate)구조를 갖고 있는 전계 효과(field-effect) 디바이스이다.EPROM, or electrically programmable ROM, is a field-effect device with a floating-gate structure.

통상적으로, EPROM 부동 게이트(floating-gate)는 각각의 셀(cell)의 소오스(source), 드레인(drain) 및 제어 게이트에 적당한 전압을 인가하고, 소오스-드레인(source-drain) 통로를 통해 고전류가 발생되고, 고온전자에 의해 부동 게이트(floating gate)가 충전됨으로써 프로그램이 가능하게 된다. 디바이스의 EPROM형은 보통 자외선에 의해 소거되는데, 반도체 칩 위에 석영창(quartz window)을 갖는 디바이스 패키지(package)를 필요로 한다. 이러한 형의 패키지(package)들은 DRAM(동적 등속 호출 기억 디바이스)과 같은 다른 기억 디바이스에 사용되는 통상적인 플래스틱 패키지에 비해 비싸다. 이러한 이유 때문에, EPROM은 일반적으로 플래스틱 패키지 디바이스보다 더 비싸다. 이러한 형의 EPROM 디바이스 및 제조방법은 예를 들어, 미합중국 특허 제 3,984,822호; 제4,142,926호; 제4,258,466호, 제4,376,947호; 제4,326,321호; 제4,313,362호; 제4,373,248호 등에 기술 되었다. 미합중국 특허 제4,750,024호는 EPROM이 특허 번호 4,258,466과 유사한 방법에 의해 제조되는 것을 나타내지만 부동 게이트의 일부분 및 제어게이트의 일부분이 얇은 유전체에 의해 채널 영역으로부터 분리된 분할-게이트(split-gte)구조를 갖는다.Typically, EPROM floating-gates apply appropriate voltages to the source, drain, and control gates of each cell, and high currents through the source-drain paths. Is generated and the floating gate is charged by the high temperature electrons, thereby making it programmable. The EPROM type of device is usually erased by ultraviolet light, which requires a device package with a quartz window on the semiconductor chip. Packages of this type are more expensive than conventional plastic packages used for other storage devices such as DRAM (dynamic constant speed call storage devices). For this reason, EPROMs are generally more expensive than plastic package devices. EPROM devices and methods of fabrication of this type are described, for example, in US Pat. No. 3,984,822; 4,142,926; 4,142,926; 4,258,466, 4,376,947; 4,326,321; 4,326,321; 4,313,362; 4,373,248 and the like. U.S. Patent No. 4,750,024 shows that EPROM is manufactured by a method similar to Patent No. 4,258,466, but a split-gte structure in which part of the floating gate and part of the control gate is separated from the channel region by a thin dielectric. Have

EEPROM 또는 전기적으로 소거가능하고, 전기적으로 프로그램 가능한 ROM은 다수의 프로세스에 의해 제조되고, 보통 표준 EEPROM 보다 더 큰 크기의 셀(cell)을 필요로 한다. 구조 및 제조 프로세스는 보통 더 복잡 하다. EEPROM 어레이들은 패키지 가격을 경감할 수 있는 불투명한 플래스틱 패키지에 장착될 수 있다. 그럼에도 불구하고, EEPROM 어레이들은 EPROM과 비교하면 더 큰 셀(cell) 크기와 복잡한 제조 프로세스로 인해 비트당 단가(per-bit basis)가 더 비싸다. 미합중국 특허 제4,258,466호의 분할 게이트(split-gate) 구조는 EEPROM 어레이에서 사용되어 왔는데, 왜냐하면, 하나 혹은 그 이상의 부동 게이트가 과소거(over-erased)되더라도 그 구조는 판독, 프로그래밍 및 소거 동작의 수행이 가능하고, 또한 부동게이트 밑에 있는 채널 영역내에서 관련된 메모리 셀이나 셀(cell)들이 도전됨으로 인해 확실한 충전 상태로 되기 때문이다.EEPROMs or electrically erasable, electrically programmable ROMs are manufactured by a number of processes and usually require larger cells than standard EEPROMs. The structure and manufacturing process are usually more complicated. EEPROM arrays can be mounted in opaque plastic packages that can reduce package costs. Nevertheless, EEPROM arrays are more expensive on a per-bit basis due to larger cell sizes and complex manufacturing processes compared to EPROM. The split-gate structure of US Pat. No. 4,258,466 has been used in EEPROM arrays, because even if one or more floating gates are over-erased, the structure is not capable of performing read, program and erase operations. This is because the memory cells or cells involved in the channel region under the floating gate are electrically charged, thereby making sure that the state of charge becomes stable.

EPROM 어레이들과 비교하여 보면, EEPROM 어레이는 프로그래밍, 판독, 소거를 하기 위해서 보다 넓은 범위의 전압이 비트라인(bitlines)에 인가되는 것을 필요로 한다. 비트라인(bitline)들이 프로그램, 판독 및 소거된 셀(cell) 보다 다른 어레이내에 있는 많은 셀(cell)들과 연결되어 있기 때문에, 전압의 광역범위는 1개 이상의 다른 셀(cell)들이 부주의로 인해 프로그램, 혹은 소거될 수 있는 가능성이 증가된다. 이러한 문제점은 미합중국 특허 출원 제07/274,718호에 기술된 것과 같은 소위 가상-접지 어레이에서 현저하게 나타난다.Compared to EPROM arrays, EEPROM arrays require a wider range of voltages to be applied to bitlines for programming, reading and erasing. Because the bitlines are connected to many cells in an array other than the programmed, read, and erased cells, the wide range of voltages is inadvertently caused by one or more other cells. The possibility of being programmed or erased is increased. This problem is evident in so-called virtual-grounded arrays such as those described in US patent application Ser. No. 07 / 274,718.

셀(cell)이 개별적으로 소거되지 않기 때문에, 플래쉬 EEPROM은 표준 EEPROM에 비해 셀의 크기가 작다는 장점을 갖는다. 그 대신에, 셀의 어레이가 집단(bulk)으로 소거된다.Since the cells are not individually erased, the flash EEPROM has the advantage that the size of the cell is smaller than that of the standard EEPROM. Instead, the array of cells is erased in bulk.

현재 이용할 수 있는 플래쉬 EEPROM은 적어도 두 개의 외부로부터의 전원 공급을 필요로 하는데, 하나는 프로그래밍과 소거를 위한것이고 다른 하나는 판독을 위한 것이다. 전형적으로, 프로그래밍 및 소거용으로 12- 볼트 전원 공급기가 사용되고 판독 동작 중에 5-볼트 전압 공급기가 사용된다. 그러나, 프로그래밍, 소거 및 판독 동작 모두를 위해 단일의 비교적 저-전압 공급기를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비교적 작은 전류를 끌어들여서 기억 셀의 어레이가 프로그램되고 소거되도록 설계된 경우 칩(chip)상의 충전 펌프 기술은 5-볼트 공급기로부터 고-전압을 발생하기 위해 사용될 수 있다. 통상적으로, 프로그래밍과 소거하는데 사용된 파울러-노드하임 터널링(Fowler-Nordheim tunnelling)에 설계된 셀들은 고온-전자(hot-electron)을 사용하여 프로그램할 때 필요한 전류에 비해 비교적 적은 전류가 요구된다.Currently available flash EEPROMs require at least two external power supplies, one for programming and erasing and the other for reading. Typically, a 12-volt power supply is used for programming and erasing and a 5-volt voltage supply is used during read operation. However, it is desirable to use a single relatively low-voltage supply for both programming, erase and read operations. For example, on-chip charge pump technology can be used to generate high-voltage from a 5-volt supply when an array of memory cells is designed to be programmed and erased by drawing relatively small currents. Typically, cells designed for Fowler-Nordheim tunneling used for programming and erasing require relatively little current compared to the current required when programming using hot-electron.

계류중인 미합중국 특허 출원 제07/219,528호; 제07/219,529호 및 제07/219,530호에 기술된 EEPROM은 단일의 비교적 낮은 전압(+5-볼트 정도)이 요구되는 디바이스에 의하여 칩(chip)에 외부 전원을 공급하므로 용이한 제조 및 감소된 크기를 갖고 있는 셀을 제조하기 위한 크게 개선된 구조 및 방법을 제공한다. 본 발명의 디바이스들은 소거 및 프로그래밍 하기 위해 파울러-노드하임 터널링(Fowler-Nordheim tunnelling)을 사용한다. 그러나, 본 발명의 디바이스들은 분할게이트(split-gate)가 필요하고, 그 분할 게이트는 악 영향을 끼칠 수 있는 판독, 소거 및 프로그램 동작 없이 부동 게이트(floating-gate)가 과소거(over-eaased) 되도록 한다. 불행하게도, 분할 게이트(split-gate) 구조는 종래의 적층된 게이트(syacked-gate) 구조에 의해 요구된 공간에 비해 집적회로기판에 부가적인 희생적 공간을 필요로 한다.Pending US patent application Ser. No. 07 / 219,528; The EEPROMs described in 07 / 219,529 and 07 / 219,530 provide an external power source for the chip by a device requiring a single relatively low voltage (around + 5-volt), thus facilitating the manufacture and reduction of the EEPROM. It provides a greatly improved structure and method for producing a cell having a size. The devices of the present invention use Fowler-Nordheim tunneling to erase and program. However, the devices of the present invention require a split-gate, which is over-eaased by a floating-gate without read, erase, and program operations that can adversely affect it. Be sure to Unfortunately, the split-gate structure requires additional sacrificial space in the integrated circuit board compared to the space required by conventional stacked-gate structures.

부동 게이트(floating-gate)의 과소거(over-erasing)에 관계된 문제들을 제거하기 위한 방법들이 개발됨에 따라, 분할 게이트 공간 필요를 제거하는 구조가 필요하게 된다. 동시에, 비-분할-게이트(non-split-gate) 구조는 매립된 비트라인 및 프로세스 구조를 자기-정합할 수 있는 장점을 갖는다. 이 장점들은 감소된 셀 크기 및 제어 게이트에 인가된 전압의 부동 게이트에 개선된 결합을 포함한다. 또한, 전기적으로 소거가능하고 전기적으로 프로그램이 가능하면서 저렴한 불투명한 플래스틱 패키지내에 패키지될 수 있는 메모리를 제공하는 것이 바람직하다. 각각의 메모리 셀은 크기의 감소를 허용하는 프로세싱의 기술 개선과 같은 보다 작은 크기로 스케일링할 수 있도록 설계되어야 한다. 양호하게, 비휘발성 메모리(non-volatile memory)는 프로그래밍, 소거 및 판독하기 위한 단일 저-전압 외부 공급기를 사용한다. 이 메모리 디바이스는 또한 회로내의 프로그래밍이나 보오드(board)상에 적합하다.As methods have been developed to eliminate the problems associated with over-erasing of floating gates, there is a need for a structure that eliminates the need for split gate space. At the same time, non-split-gate structures have the advantage of self-aligning embedded bitline and process structures. These advantages include reduced cell size and improved coupling to the floating gate of the voltage applied to the control gate. It would also be desirable to provide a memory that can be packaged in an electrically opaque, electrically programmable and inexpensive opaque plastic package. Each memory cell must be designed to scale to smaller sizes, such as technology improvements in processing that allow for a reduction in size. Preferably, non-volatile memory uses a single low-voltage external supply for programming, erasing, and reading. This memory device is also suitable for programming in circuit or on board.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 전기적으로 소거가능한 PROM, 혹은 EEPROM은 제어 게이트의 일부분 및 채널 영역위에 배치될 부동 게이트 부분을 필요로 하는 분할-게이트 구조 없는 1개의 트랜지스터 구조를 사용하여 구성된다. 부동 게이트-트랜지스터(floating-gate transister)는 채널 영역으로부터 떨어진 소오스 위에 위치한 작은 자기-정합된 터널창을 갖을 수 있거나, 터널은 채널영역 부근의 소오스 위에 위치할 수 있다. EEPROM 디바이스는 제조의 용이성을 향상시키고 셀 크기를 감소시킨 무접촉(contact-free) 셀 레이아웃(cell layout)을 갖는다. 이 디바이스는 비교적 두꺼운 실리콘 산화물(sillicon oxide) 아래에 매립되는 비트라인(소오스/드레인 영역)을 갖고 있어, 부동 게이트에 제어게이트 전압의 양호한 접속을 허용한다. 프로그래밍과 소거는 프로그래밍과 소거용 충전-펌프 소오스로부터 유입된 비교적 작은 전류의 사용을 허용하는 터널창 영역을 사용하여 달성된다. 터널창은 부동게이트의 잔여부분 보다 얇은 유전체를 갖고 있어, 파울러-노드 하임 터널링을 허용한다. 가상-접지(virtual-ground) 회로 레이아웃이 아닌 전용 드레인과 접지라인을 사용하고, 인접한 셀들의 비트라인들 사이를 분리시키기 위해 두꺼운 산화물을 사용함으로써, 부동게이트는 인접 비트라인들과 분리 영역으로 연장될 수 있다. 그러므로, 이 구조는 기록 및 소거 동작중에 부동 게이트에 제어 게이트 전압을 연결하기 위하여 양호한 용량성 비율을 갖는다.According to one embodiment of the present invention, an electrically erasable PROM, or EEPROM, is constructed using one transistor structure without a split-gate structure that requires a portion of the control gate and a floating gate portion to be disposed over the channel region. The floating-gate transister may have a small self-aligned tunnel window located above the source away from the channel region, or the tunnel may be located above the source near the channel region. EEPROM devices have a contact-free cell layout that improves ease of manufacture and reduces cell size. The device has a bitline (source / drain region) embedded under a relatively thick silicon oxide, allowing good connection of the control gate voltage to the floating gate. Programming and erasing is accomplished using a tunnel window region that allows the use of relatively small currents drawn from the charge-pump source for programming and erasing. The tunnel window has a dielectric thinner than the remainder of the floating gate, allowing Fowler-node Haim tunneling. By using a dedicated drain and ground line, rather than a virtual-ground circuit layout, and using thick oxide to separate the bit lines of adjacent cells, the floating gate extends to adjacent bit lines and isolation regions. Can be. Therefore, this structure has a good capacitive ratio for connecting the control gate voltage to the floating gate during write and erase operations.

본 발명의 특징이라 믿어지는 새로운 특징은 첨부된 특허 청구의 범위에서 설정된다. 본 발명 뿐만아니라 본 발명의 목적과 장점은 첨부된 도면과 관련하여 읽을 때, 본 발명의 특정 실시예의 아래 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해된다.New features believed to be features of the invention are set forth in the appended claims. The objects and advantages of the invention as well as the invention are best understood by reference to the following description of specific embodiments of the invention when read in conjunction with the accompanying drawings.

이제, 제1도, 제2a도 내지 제2e도 및 제3도를 참조하면, 전기적으로 소거가능하고, 전기적으로 프로그램가능한 메모리 셀(10)이 실리콘 기판(11)의 한 면에 형성된 것을 도시한 것이다. 기판의 매우 작은 부분 만이 도면에 도시되어 있고, 이 셀들은 많은 이러한 셀들의 어레이의 일부분임을 알 수 있다. 다수의 워드라인/제어 게이트(12)는 기판(11)의 한 면을 따라 연장되는 제2 레벨의 다결정(polycrystalline) 실리콘(폴리 실리콘) 스트립에 의해 형성되고, 비트라인(13)들은 기판의 면 내의 두꺼운 열(thermal) 실리콘 산화물층(14) 하부에 형성된다. 이러한 매입된 비트라인(13)들은 각각의 셀(10)들에 대한 소오스 영역(15)과 드레인 영역(16)를 생성한다. 각각의 셀들에 대한 부동 게이트(17)는 소오스 영역(15)과 드레인 영역(16) 사이의 채널 영역을 통과하여 관련된 비트라인 (13) 위로 연장되는 제1 레벨의 폴리실리콘층에 의해 형성된다. 셀에 대한 2개의 수평 또는 X-방향의 부동 게이트(17)의 연부(edge)들은 워드 라인(12)의 연부들과 정합된다.Referring now to FIGS. 1, 2A-2E and 3, an electrically erasable, electrically programmable memory cell 10 is shown formed on one side of a silicon substrate 11. will be. Only a very small portion of the substrate is shown in the figure, and it can be seen that these cells are part of an array of many such cells. The plurality of wordline / control gates 12 are formed by a second level of polycrystalline silicon (polysilicon) strip extending along one side of the substrate 11, and the bitlines 13 are formed on the side of the substrate. It is formed under the thick thermal silicon oxide layer 14 in the interior. These embedded bit lines 13 create source and drain regions 16 and 16 for the respective cells 10. The floating gate 17 for each of the cells is formed by a first level of polysilicon layer extending over the associated bitline 13 through the channel region between the source region 15 and the drain region 16. The edges of the two horizontal or X-direction floating gates 17 for the cell match the edges of the word line 12.

프로그래밍과 소거를 위한 터널 영역(19)는 각각의 셀의 소오스(15) 부분 위에 형성되고, 소오스(15) 부분은 채널 영역 맞은편에 존재한다. 다르게는, 터널영역(19)는 제5도 및 6a도에서 도시한 바와 같이 형성되는데, 터널창은 채널영역부근의 소오스 부분(15) 위에 존재한다. 또한, 제5도 및 제6a도의 구조는 계류중인 미합중국 특허 제07/219,528호 및 제07/219,530호에 기술되었다. 터널창(19)에서의 실리콘 산화물은 채널에서의 약350Å 정도의 유전체 피막(20)에 비해 약 100Å 정도로 얇다. 이러한 구조를 사용할 때 비교적 낮은 외부-인가 전압(externally-applied voltages)에서 프로그래밍 및 소거가 수행될 수 있다. 층(12)와 층(17) 사이의 결합은 부동 게이트가 비트라인(13) 및 분리된 두꺼운 산화물 분리 영역(22)을 지나 외부로 연장되기 때문에 부동 게이트(17)과 소오스(15) 혹은 기판(11) 사이의 결합과 비교하여 보다 양호하다. 그러므로, 제어 게이트(12)와 소오스(15) 사이에 인가된 프로그래밍/소거 전압의 대부분은 부동 게이트(17)과 소오스(15) 사이에서 나타나게 된다. 소오스/드레인 접촉이 셀 부근에서 전혀 필요하지 않다는 점에서 셀(10)은 무접촉(cantact-free)이라 불린다.A tunnel region 19 for programming and erasing is formed over the source 15 portion of each cell, and the source 15 portion is opposite the channel region. Alternatively, the tunnel region 19 is formed as shown in FIGS. 5 and 6a, where the tunnel window is located above the source portion 15 near the channel region. The structures of FIGS. 5 and 6a are also described in pending US patents 07 / 219,528 and 07 / 219,530. The silicon oxide in the tunnel window 19 is about 100 kW thinner than the dielectric film 20 about 350 kW in the channel. When using this structure, programming and erasing can be performed at relatively low externally-applied voltages. The coupling between layers 12 and 17 allows the floating gate 17 and the source 15 or substrate to extend outward beyond the bitline 13 and the separated thick oxide isolation regions 22. It is better compared with the bond between (11). Therefore, most of the programming / erase voltage applied between the control gate 12 and the source 15 will appear between the floating gate 17 and the source 15. The cell 10 is called cantact-free in that source / drain contact is not needed near the cell at all.

제7도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 제7도의 구조는, 예를 들어, 소오스(15) 위의 창(19)을 사용한 프로그래밍 및 드레인(16) 위의 창 (19)을 사용한 소거를 가능하게 하기 위해 창(19)가 소오스 영역(15) 및 드레인 영역(16) 위에 배치한다는 점을 제외하면 제2a도의 구조와 유사하다.7 shows another embodiment of the present invention. The structure of FIG. 7 allows, for example, the window 19 to be used to allow programming using the window 19 over the source 15 and erasing using the window 19 over the drain 16. 15) and the structure above the drain region 16, except that the structure is similar to that of FIG.

제1도와 제2b도에서, 영역(21)은 Y-방향으로 셀들을 서로 분리시키기 위해 사용된다. 이 영역(21)은 상술한 계류중인 미합중국 특허 제07/219,530호의 영역(21)과 유사한 두꺼운 필드 산화물 영역이거나 영역(21)은 제5도 및 제6b도에서 도시된 바와 같고, 상술한 계류중인 미합중국 특허 제07/219,528호에서 기술된 바와 같은 P-형 불순물에 의해 주입된 트렌치(23)으로 대치될 수 있다. 공지된 바와같이, 트렌치(23)은 도시하지 않은 산화물로 채워진다. LOCOS 두꺼운 필드 산화물의 스트립(22)은 X-방향으로 셀들 사이에서 비트라인(13)을 분리 시킨다. 셀들의 어레이는 가상-접지-회로형이 아니라는 것을 주지하여야 한다. 즉, 셀들의 각각의 컬럼(Y-방향)에 대하여 2개의 비트라인(13) 이나 컬럼라인(1개는 소오스용, 다른 1개는 드레인용)이 있는데, 한 비트라인은 전용접지이고, 다른 하나는 데이터(data) 입력/출력 및 감지 라인이다.In Figures 1 and 2b, region 21 is used to separate the cells from each other in the Y-direction. This area 21 is a thick field oxide area similar to the area 21 of the pending US patent application Ser. No. 07 / 219,530 described above, or the area 21 is as shown in FIGS. 5 and 6b, and is described above. It may be replaced with a trench 23 implanted with a P-type impurity as described in US Pat. No. 07 / 219,528. As is known, trench 23 is filled with an oxide not shown. A strip 22 of LOCOS thick field oxide separates the bitline 13 between the cells in the X-direction. Note that the array of cells is not virtual-grounded-circuit. That is, there are two bit lines 13 or column lines (one for the source and one for the drain) for each column (Y-direction) of the cells, one bit line is dedicated ground and the other One is the data input / output and sense lines.

제1도, 제2a도 내지 제2e도 및 제3도의 EEPROM 셀들은 선택된 셀(10)의 소오스(15)와 관련하여 충전 펌프로 발생(charge-pump-generate)된 약 +15V 내지 +20V 정도의 전압(Vpp)으로 프로그램된다. 예를 들어, 제3도에 있어서, 셀(10a)가 프로그램되도록 선택된 경우, WL1로 표시된 선택된 워드라인(12)는 +Vpp로 되고, SO로 표시된 선택된 소오스는 접지된다. (이 예에서 D0로 표시된) 선택된 드레인(16)은 이러한 프로그래밍 조건하에서 부동하기 때문에 소오스-드레인 통로를 통과하는 전류는 거의 또는 전혀없다. (약100Å의 두께를 갖는) 터널 산화물(19)를 관통하는 포울러-노드헤임 터널링은 선택된 셀(10a)의 부동 게이트를 충전시켜, 약 10msec 정도 길이의 프로그래밍 펄스후에 약 3V 내지 6V 정도의 임계 전압(vt) 내의 전이(shift)를 발생시킨다.The EEPROM cells of FIGS. 1, 2A-2E, and 3 are about + 15V to + 20V charged-pump-generate with respect to the source 15 of the selected cell 10. The voltage is programmed to Vpp. For example, in FIG. 3, when cell 10a is selected to be programmed, the selected word line 12, denoted WL1, becomes + Vpp, and the selected source, denoted SO, is grounded. Since the selected drain 16 (indicated by D0 in this example) is floating under this programming condition, there is little or no current through the source-drain passage. Fowler-nodeheim tunneling through tunnel oxide 19 (having a thickness of about 100 μs) charges the floating gate of selected cell 10a, resulting in a threshold of about 3V to 6V after a programming pulse of about 10msec in length. It generates a shift in the voltage (vt).

제1도, 제2a도 내지 제2e도 및 제3도의 선택된 셀은 선택된 워드라인/제어게이트(12) 상의 약 -10V 정도의 전압(Vee) (내부-발생됨) 및 소오스(15) 또는 비트라인(13) 상의 약+5V 정도의 전압의 인가로 인해 소거된다. 드레인(16) [다른 비트라인(13)]은 부동된다. 소거 동작중에, 제어 게이트(12)가 소오스(15)에 대하여 부(-)가 되기 때문에, 전자는 부동 게이트(17)에서 소오스(15)로 흐른다. 소거 동작중에, 셀이 과소거되지 않도록 주의해야 한다. 과소거를 방지하는 한 방법은 연속적인 소거 펄스를 디바이스에 인가하여, 소거 동작간에 어떠한 셀들의 임계전압도 선정된 최소 임계전압 이하로 떨어지지 않는다는 것을 보장하도록 검사 한다. 다른 방법은 어떤 과소거된 셀의 부동 게이트내로 전자를 재주입 하는 것이다.The selected cells of FIGS. 1, 2A-2E and 3 show a voltage Vee (internally-generated) of about -10V on the selected wordline / control gate 12 and the source 15 or bitline. It is erased due to the application of a voltage of about + 5V on (13). The drain 16 (the other bit line 13) is floating. During the erase operation, since the control gate 12 becomes negative with respect to the source 15, electrons flow from the floating gate 17 to the source 15. During the erase operation, care must be taken not to over erase the cell. One way to prevent over erasure is to apply a continuous erase pulse to the device to check to ensure that no threshold voltage of any cells falls below a predetermined minimum threshold voltage between erase operations. Another method is to reinject electrons into the floating gate of some over-erased cell.

소거에 대한 다른 방법은 (1) 선택된 소오스(15) 상의 0V를 갖는 선택된 제어 게이트(12)에 약 -18V 정도의 큰 부(-) 전압을 인가하는 방법, 또는 (ii) 선택된 소오스(15)에 약 +13V 정도의 전압을 인가하여 선택된 드레인(16)이 부동되게 하고, 그리고 기준전위 또는 0V에 선택된 제어 게이트(12)를 접속하는 방법을 포함한다. 후자의 방법의 사용은 부(-) 전압 공급의 부족을 피할 수 있다.Other methods for erasing may include (1) applying a large negative voltage of about -18V to the selected control gate 12 having 0V on the selected source 15, or (ii) the selected source 15 Applying a voltage of about + 13V to cause the selected drain 16 to float, and connecting the selected control gate 12 to a reference potential or 0V. The use of the latter method can avoid the lack of negative voltage supply.

플래시 소거(flash erase)가 수행(동시에 모든 셀(10)이 소거됨)될 때, 제1도, 제2a도 내지 제2e도 및 제3도의 어레이내에 있는 모든 드레인(16)은 부동되고, 모든 소오스(15)는 전위(Vdd)에 놓이고, 모든 워드라인/제어 게이트(12)는 전위(-Vee)에 놓인다.When a flash erase is performed (all cells 10 are erased at the same time), all the drains 16 in the arrays of FIGS. 1, 2a through 2e and 3 are floating, and all Source 15 is at potential Vdd and all wordline / control gates 12 are at potential -Vee.

[셀(10a)가 프로그램되는]프로그래밍 예 중에 기입-방해(write-disturb) 상태를 방지하기 위해, 제3도의 동일한 워드라인(WL1) 상의 셀(10b)과 같은 선택되지 않은 셀의 모든 소오스(15)는 약 +5 내지 +7V정도의 전압범위에 있는 전압(Vb1)으로 유지된다. 셀(10b)와 같은 선택되지 않은 셀의 드레인(16)은 부동되어, 소오스-드레인 전류가 흐르지 못하게 한다. 소오스(15)에 인가된 전압(Vb1)은 예시적인 셀(10b)를 포함하는 셀의 터널 산화물(19) 양단의 전계가 전자 터널링을 시작하고 부동 게이트(17)을 충전 시키기에 충분할만큼 크게 되지 못하게 한다.In order to prevent a write-disturb state during the programming example (where cell 10a is programmed), all sources of unselected cells, such as cell 10b on the same wordline WL1 in FIG. 15 is maintained at a voltage Vb1 in the voltage range of about +5 to + 7V. The drain 16 of an unselected cell, such as cell 10b, is floating, preventing source-drain current from flowing. The voltage Vb1 applied to the source 15 does not become large enough that the electric field across the tunnel oxide 19 of the cell comprising the exemplary cell 10b is sufficient to start electron tunneling and charge the floating gate 17. Do not let it.

또 다른 방지되어야 하는 상태는 셀의 소오스가 Vb1 부근의 전위에 놓일 때 프로그램된 셀의 터널산화물 양단의 고전계(high electric fiedl)와 관련된 디프로그래밍(deprogramming), 또는 비트라인-스트레스(bitline-stress)이다. 이 비트라인 스트레스 상태를 방지하기 위해서, 제3도의 선택되지 않은 워드라인/제어 게이트(WL0 및 WL2)는 약 +5 내지 +10V 범위의 전압으로 유지되므로, 각각의 선택되지 않은 프로그램된 셀의 터널산화물(19) 양단의 전계를 감소시킨다. 셀(10c)와 같은 프로그램된 셀은 부동 게이트상에 약 -2 내지 -4V 정도의 전위를 갖고 있으므로, 이러한 셀(10c)의 소오스(S1) 상의 전압(Vb1)이 +5 내지 +7V 정도의 범위내에 있을 때, 터널 산화물 양단의 전계가 셀을 디프로그램하는 경향이 있으나, 워드라인(WL2) 상의 +5V 내지 +10V 정도의 범위의 전압에 의해 전계는 감소된다. 그러나, 워드라인/제어 게이트는 부동 게이트 상에 전하를 전혀 갖지 않은 셀내에서 임계전압(Vt)을 변화시킬 정도로 크지 않다.Another condition to be prevented is deprogramming, or bitline-stress, associated with the high electric fiedl across the programmed tunnel's tunnel oxide when the source of the cell is at a potential near Vb1. )to be. To prevent this bit line stress condition, the unselected wordline / control gates WL0 and WL2 in FIG. 3 are maintained at voltages in the range of about +5 to + 10V, so that the tunnel of each unselected programmed cell The electric field across the oxide 19 is reduced. Since a programmed cell such as cell 10c has a potential of about -2 to -4V on the floating gate, the voltage Vb1 on source S1 of such cell 10c is +5 to + 7V. When in range, the electric field across the tunnel oxide tends to deprogram the cell, but the electric field is reduced by a voltage in the range of + 5V to + 10V on wordline WL2. However, the word line / control gate is not large enough to change the threshold voltage Vt in a cell having no charge on the floating gate.

상술한 셀은 저전압에서 판독될 수 있다. 예를 들어, 셀의 로우(row)는 선택된 워드라인/제어 게이트상에 +3V, 다른 워드라인/제어 게이트 전체에 0V, 소오스 전체에 0V, 및 드레인 전체에 +1.5V를 가함으로써 판독된다. 이 상태에서, 셀의 소오스-드레인 경로는 소거된 상태(부동 게이트상에 0 전하를 갖는 셀)의 셀에 의해 도전된다. 즉, 논리 1을 저장한다. [고전압 임계 상태에 프로그램되고, 부동 게이트상에 부(-) 전하를 갖고 있는] 프로그램된 셀은 도전되지 않는다. 즉, 논리0을 저장한다.The cell described above can be read at low voltage. For example, a row of cells is read by applying + 3V on the selected wordline / control gate, 0V across all other wordline / control gates, 0V across the source, and + 1.5V across the drain. In this state, the source-drain path of the cell is conducted by the cell in the erased state (the cell with zero charge on the floating gate). That is, it stores logic 1. The programmed cell (programmed in the high voltage threshold state and having negative charge on the floating gate) is not conductive. That is, it stores logic 0.

제1 및 제2a도 내지 제2e도의 디바이스를 제조하는 방법은 제4a도 내지 제4d도에 참조하여 기술하겠다. 개시 물질은 기판(11)이 아주 작은 부분으로된 P-형 실리콘의 슬라이스(slice)이다. 이 슬라이스(slice)는 직경이 약 15.24cm(6인치) 정도이지만, 제1도에서 도시한 부분은 불과 수 미크론(micron)의 폭이다. 다수의 프로세스 스텝은 어레이 주변에 트랜지스터를 제조하도록 수행되고, 이러한 스텝들은 여기에서 논의되지 않는다. 예를 들어, 메모리 디바이스는 주변 트랜지스터(peripheral transister)를 만들기 위한 종래의 프로세스의 일부로서 기판내에 형성된 N-웰(well) 및 P-웰을 갖고 있는 상보전계-효과형(complementary field-effect type)으로 될 수 있다. 본 발명의 셀 어레이에 관련된 첫 단계는 제4a도에 도시한 바와 같이 산화물 및 실리콘 질화물 피막(30과 31)을 도포하고, 채널 영역, 터널 영역, 소오스, 드레인 및 비트라인(13)으로 되는 것 위에 질화물을 남겨 놓도록 포토레지스트(photoresist)를 사용하여 이 피막들을 패터닝(patterning)하여, 두꺼운 필드 산화물 영역(22) [트렌치(23)이 아닌 산화물 분리가 사용된 경우, (21)]이 형성되는 영역을 노출시킨다. 약 8x1012cm-1정도의 도세이지(dosage)에서의 붕소(boron) 주입은 필드 산화물(22) [가능하면, (21)] 하부에 P+ 채널 정지부를 만들기 위해 수행된다. 그다음, 필드 산화물은 여러시간 동안 약 900℃ 정도의 증기에 노출함으로써 약 9000Å 정도의 두께로 성장한다. 열산화물(thermal oxide)은 질화물(31) 연부의 하부에서 성장되어, 급속 전이(sharp transition) 대신에 버드스 비크(bird's beak)를 생성한다.Methods of manufacturing the devices of FIGS. 1 and 2A through 2E will be described with reference to FIGS. 4A through 4D. The starting material is a slice of P-type silicon in which the substrate 11 is made up of very small portions. This slice is about 15.24 cm (6 inches) in diameter, but the portion shown in Figure 1 is only a few microns wide. Multiple process steps are performed to fabricate transistors around the array, and these steps are not discussed herein. For example, a memory device is a complementary field-effect type with N-wells and P-wells formed in a substrate as part of a conventional process for making peripheral transisters. Can be The first step associated with the cell array of the present invention is to apply oxide and silicon nitride films 30 and 31, as shown in FIG. 4A, to become channel regions, tunnel regions, sources, drains, and bit lines 13. Patterning these films using a photoresist to leave nitride thereon, forming a thick field oxide region 22 ((21) when oxide separation other than trench 23 is used). Expose areas to be exposed. Boron implantation in a dosage of about 8 × 10 12 cm −1 is performed to make the P + channel stop below the field oxide 22 (possibly (21)). The field oxide then grows to a thickness of about 9000 kPa by exposure to steam at about 900 ° C. for several hours. Thermal oxide grows at the bottom of the nitride 31 edge, producing a bird's beak instead of a sharp transition.

이제, 도면 제4b도를 다시 참조하면, 질화물(31)이 제거되고, 비트라인(13)이 형성되는 영역에서, 비소(arsenic) 주입이 소오스/드레인 영역 및 비트라인을 만들기 위해, 주입 마스크로서 포토레지스트를 사용하여 135KeV에서 약 6x1015cm-2정도의 도세이지(dosage)으로 수행된다. 다음에, 다른 열 산화물(14)은 소오스/드레인 영역과 비트라인(13) 위에 산화물층(14)를 생성하기 위해 [고농도 도프되고(heavily-doped), 저농도 도프된(lightly-doped) 실리콘 영역이 동시에 산화되도록 노출될 때 발생하는 상이한 산화에 기인한] 채널 영역 위에 약 300Å 정도의 열 산화물이 성장할 시간 동안, N+ 매립 비트라인 위에 약 2500 내지 3000Å 정도의 두께로 면상에 성장한다. 이 산화는 약 800 내지 900℃의 증기 내에서 수행된다. 버드스 비크(22a)가 형성되는 전이 지역에서, 본래 형성된 열산화물의 연부는 비소 주입을 마스크(mask)하므로 농도가 낮고, 이 영역 내의 성장된 산화물이 산화물(14) 또는 산화물(22)의 성장 보다 적다.Referring now to FIG. 4B again, in the region where nitride 31 is removed and bitline 13 is formed, arsenic implantation is used as an implant mask to make source / drain regions and bitlines. The photoresist is used at a dose of about 6 × 10 15 cm −2 at 135 KeV. The other thermal oxide 14 is then [heavily-doped and lightly-doped silicon region to create an oxide layer 14 over the source / drain regions and bitline 13. At the same time it grows on the N + buried bitline with a thickness of about 2500 to 3000 microns over the N + buried bitline, during which time the thermal oxide on the channel region grows due to the different oxidation that occurs when exposed to oxidation. This oxidation is carried out in steam at about 800 to 900 ° C. In the transition region where the Buds beak 22a is formed, the edge of the originally formed thermal oxide masks arsenic implantation so that the concentration is low, and the grown oxide in this region is the growth of the oxide 14 or oxide 22. Less than

제4c도를 참조하면, 창(19)은 전이지역(18)에 있는 산화물에서 개방된다. 이것은 마스크로서 포토레지스트를 사용하고, 베어 실리콘(bare silicon)에서 전이 영역(18)의 산화물을 통해 에칭(etching)하며, 그다음 터널창(19)용 얇은 산화물의 재성장에 의하여 행해진다. 터널창(19)을 산화하는 중에, 게이트 산화물(20)은 약 350Å 정도로 성장하게 된다. 임의적으로, 터널창(19)에 자기-정합된(self-aligned) N-형 주입(예를 들어, 비소 혹은 인)은 향상된 필드 플레이트 브레이크다운(field plate breakdown) 전압에 사용될 수 있다. 터널창 (19)은 주입하는 동안 마스크로서 작용한다.Referring to FIG. 4C, the window 19 is open at the oxide in the transition zone 18. This is done by using a photoresist as a mask, etching through the oxide of the transition region 18 in bare silicon, and then by regrowth of the thin oxide for the tunnel window 19. While oxidizing the tunnel window 19, the gate oxide 20 grows to about 350 GPa. Optionally, self-aligned N-type implantation (eg, arsenic or phosphorous) in tunnel window 19 may be used for improved field plate breakdown voltage. Tunnel window 19 acts as a mask during injection.

전이영역(18)의 만곡표면 때문에, 터널창(19)의 폭은 전이영역(18)을 통해 에칭하는 시간을 변화함으로써 제어된다.Because of the curved surface of the transition region 18, the width of the tunnel window 19 is controlled by varying the time to etch through the transition region 18.

N+도프된(doped N+) 제1 폴리실리콘층은 이제 실리콘 슬라이스의 면에 도포된다. 제1 레벨 폴리실리콘은 포토레지스트를 사용하여 Y-방향으로 가늘고 긴 스트립을 남겨놓기 위해 정해지는데, 그 스트립의 일부는 부동 게이트(17)이 된다. 폴리실리콘 스트립의 연부는 표준 측벽 산화물 프로세스를 사용하여 산화물로 피막된다. 그 다음, 산화물 또는 산화물-질화물-산화물의 피막(34)은 제어 게이트(12)로부터 부동 게이트(17)을 절연시키기 위해 도포된다. 제2의 폴리실리콘층은 피착되고 N+ 도프되며, 포토레지스트를 사용하여 위더라인/제어 게이트(12)를 생성하기 위해 X-방향으로 패턴된다. 워드라인/제어 게이트(12)가 정해지는 것과 동시에, 제1 레벨 폴리실리콘의 연부는 에칭되므로, 부동게이트의 연장된 X-방향의 연부는 제어 게이트의 연부와 자기-정합된다. 도면은 일정한 비율로 확대 되어 그려지지 않았고, 특히 제1과 제2 폴리실리콘층의 두께는 일반적으로 산화물층(19 및 20)의 두께보다 매우 두껍다는 것을 주목해야 한다.The N + doped N + first polysilicon layer is now applied to the side of the silicon slice. The first level polysilicon is defined to leave an elongated strip in the Y-direction using a photoresist, a portion of which becomes the floating gate 17. The edges of the polysilicon strips are coated with oxide using standard sidewall oxide processes. An oxide or oxide-nitride-oxide coating 34 is then applied to insulate the floating gate 17 from the control gate 12. The second polysilicon layer is deposited and N + doped and patterned in the X-direction to create the witherline / control gate 12 using photoresist. At the same time as the wordline / control gate 12 is determined, the edges of the first level polysilicon are etched, so that the extended X-direction edges of the floating gate are self-aligned with the edges of the control gate. It is to be noted that the figures are not drawn to scale, and in particular the thickness of the first and second polysilicon layers is generally much thicker than the thickness of the oxide layers 19 and 20.

접합 분리가 분리영역(23)에 사용될 경우, 자기-정합된 이온 주입(ion-implant) 단계는 분리영역(23)을 만들기 위한 마스크로서 워드라인/제어게이트(12) 및 부동게이트(17)의 스택된 폴리실리콘-1 및 폴리실리콘-2층을 사용하여 수행된다. 이 목적을 위해, 붕소는 약 70KeV로 1012cm-2정도의 도세이지로 주입된다. 아닐링(annealing) 및 산화후에, 이 주입은 필드산화물 영역(21) 하부의 채널-정지부 주입과 매우 유사한 영역(23) 하부에 P+ 영역을 발생시킨다.When junction separation is used for the isolation region 23, the self-aligned ion implantation step is a mask for making the isolation region 23. It is carried out using stacked polysilicon-1 and polysilicon-2 layers. For this purpose, boron is injected into a dosage of about 10 12 cm −2 at about 70 KeV. After annealing and oxidation, this implantation produces a P + region underneath the region 23 which is very similar to the channel-stop implantation underneath the field oxide region 21.

상술한 바와 같이 드레인으로부터 소오스의 반대측면상에 터널창을 배치하는 장점은 제조할 때 마스크의 정열이 상술한 출원에서 기술된 방법에 비해 상당히 덜 고려된다는 것이다. 부수적으로, 중요한 장점은 P 접합에 대하여 N+의 양쪽면 상의 중첩되는 산화물이 100Å의 터널 산화물 두께 보다 더 두껍다는 사실에 기인하여 매립 N+ 영역과 기판 사이의 접합의 필드 플레이트 브레이크다운 전압이 향상된다는 것이다. 부수적으로, 터널에 대한 정열이 고려될 필요가 없기 때문에 전체 셀 크기는 감소된다. 100Å의 터널 산화물은 통상의 설계 방식에 의해 허용된 최소 규격보다 작은 폭을 갖을 수 있다. 또한, 셀은 바-쉬링크(bar-shrink) 또는 재설계시 스케일링(scaling) 할 수 있다.The advantage of placing the tunnel window on the opposite side of the source from the drain as described above is that the alignment of the mask when manufacturing is considerably less than the method described in the aforementioned application. Incidentally, an important advantage is that for the P junction, the field plate breakdown voltage of the junction between the buried N + region and the substrate is improved due to the fact that the overlapping oxide on both sides of the N + is thicker than the tunnel oxide thickness of 100 kPa. . Incidentally, the overall cell size is reduced because the alignment to the tunnel does not need to be taken into account. Tunnel oxides of 100 μs may have a width less than the minimum specification allowed by conventional design schemes. In addition, the cells may be bar-shrink or scale at redesign.

본 발명이 도시한 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이 설명은 제한하는 의미로 해석된다는 의미는 아니다. 본 발명의 도시한 실시예의 여러 변형 뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예들은 이 설명을 참조한 본분야에 숙련된 기술자들에게 명백해질 것이다. 그러므로, 첨부된 청구범위가 본 발명의 진정한 범위내에 있는 소정의 이러한 변형 또는 실시예들도 커버할 수 있는 것이라 해석된다.Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, this description is not meant to be construed in a limiting sense. In addition to various modifications of the illustrated embodiment of the present invention, other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art with reference to this description. Therefore, it is to be understood that the appended claims may cover any such modifications or embodiments that fall within the true scope of the invention.

Claims (22)

전기적으로-소거가능하고, 전기적으로-프로그램가능한 부동-게이트 메모리 셀에 있어서, 각각의 영역이 반도체 본체의 하부에 놓인 물질과 반대의 전도형의 고농도-도프된 영역이고, 각각의 영역이 반도체 본체 면상의 실리콘 산화물의 비교적 두꺼운 층 하부에 매립되며, 소오스 영역이 채널 영역에 의해 상기 반도체 본체 면상의 드레인 영역으로부터 분리되고, 상기 메모리 셀이 필드 산화물 영역에 의해서 인접한 셀들로부터 한 방향으로 분리되어 있는 상기 반도체 본체 면내에 형성된 소오스 영역 및 드레인 영역, 상기 채널 영역 위에 있고, 상기 소오스 영역 위의 실리콘 산화물, 상기 드레인 영역 위의 실리콘 산화물, 및 상기 소오스 및 드레인 영역에 인접한 상기 필드 산화물 영역으로 연장되며, 상기 반도체 본체면의 상기 채널영역으로부터 게이트 절연체에 의해 분리된 부동 게이트, 상기 부동 게이트가 터널 영역 위로 연장되고, 터널 절연체에 의해 소오스영역으로부터 분리되며, 상기 터널 영역에서의 상기 터널 절연체의 두께가 상기 채널 영역에서의 상기 게이트 절연체의 두께 보다 얇은, 상기 소오스 영역 위의 터널 영역, 및 상기 부동 게이트와 상기 소오스 및 드레인 영역 위의 상기 반도체 본체면을 따라 연장되고, 절연체 피막에 의해 상기 부동 게이트로부터 분리된 제어 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.In an electrically-erasable, electrically-programmable floating-gate memory cell, each region is a heavily-doped region of conductivity type opposite to the material underlying the semiconductor body, each region being a semiconductor body. Buried beneath a relatively thick layer of silicon oxide on the surface, the source region being separated from the drain region on the semiconductor body face by a channel region, and the memory cell being separated in one direction from adjacent cells by the field oxide region; A source region and a drain region formed in the semiconductor body surface, over the channel region, and extending to the silicon oxide over the source region, the silicon oxide over the drain region, and the field oxide region adjacent to the source and drain region, Crab from the channel region on the semiconductor body surface A floating gate separated by a bit insulator, the floating gate extending over the tunnel region, separated from the source region by the tunnel insulator, the thickness of the tunnel insulator in the tunnel region being the thickness of the gate insulator in the channel region A thinner tunnel region over the source region, and a control gate extending along the semiconductor body surface above the floating gate and the source and drain regions and separated from the floating gate by an insulator coating. Memory cell. 제1항에 있어서, 상기 터널 영역이 상기 소오스 영역의 채널 측상에 있는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.2. The memory cell of claim 1 wherein the tunnel region is on the channel side of the source region. 제1항에 있어서, 상기 터널 영역이 상기 실리콘 산화물의 두꺼운 층과 상기 필드 산화물의 교차점에서 상기 소오스 영역 위에 있는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the tunnel region is over the source region at the intersection of the thick layer of silicon oxide and the field oxide. 제1항에 있어서, 상기 터널 영역이 상기 실리콘 산화물의 두꺼운 층 및 상기 필드 산화물의 상기 교차점에서 상기 소오스 영역 위에 있고, 제2 터널 영역이 상기 실리콘 산화물의 두꺼운 층 및 필드 산화물의 교차점에서 상기 드레인 영역 위에 있는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.2. The drain region of claim 1, wherein the tunnel region is above the source region at the intersection of the thick layer of silicon oxide and the field oxide, and the second tunnel region is the drain region at the intersection of the thick layer of silicon oxide and the field oxide. Memory cell, characterized in that above. 제1항에 있어서, 상기 반도체 본체가 실리콘이고 상기 소오스 및 드레인 영역이 N+형인 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the semiconductor body is silicon and the source and drain regions are N + type. 제1항에 있어서, 상기 부동 게이트 및 상기 제어 게이트가 다결정 실리콘층인 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the floating gate and the control gate are polycrystalline silicon layers. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 산화물이 상기 채널 영역에서의 상기 게이트 절연체 피막보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the silicon oxide is thicker than the gate insulator coating in the channel region. 제1항에 있어서, 상기 제어 게이트가 상기 반도체 본체면을 따라 연장한 가늘고 긴 워드라인 부분인 것을 특징으로 하는 메모리 셀.2. The memory cell of claim 1, wherein the control gate is an elongated wordline portion extending along the semiconductor body surface. 제1항에 있어서, 상기 제어 게이트가 상기 부동 게이트의 연부와 정렬되는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the control gate is aligned with an edge of the floating gate. 제1항에 있어서, 상기 소오스 또는 드레인 영역과 상기 셀 부근의 상부에 있는 도전체층 사이에는 접촉이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.2. The memory cell of claim 1, wherein no contact is formed between the source or drain region and a conductor layer on top of the cell vicinity. 제1항에 있어서, 상기 터널 영역이 산화물 에칭에 의해 조절가능한 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the tunnel region is adjustable by oxide etching. 제1항에 있어서, 상기 터널 영역이 자기-정합되는 것을 특징으로 하는 메모리셀.2. The memory cell of claim 1, wherein the tunnel region is self-aligned. 제1항에 있어서, 상기 메모리 셀이 필드 산화물 영역에 의해 다른 방향으로 셀들로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the memory cell is separated from the cells in different directions by a field oxide region. 제1항에 있어서, 상기 셀이 트렌치 하부의 도프된 영역에 의해 다른 방향으로 셀들로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 메모리 셀.The memory cell of claim 1, wherein the cell is separated from the cells in the other direction by a doped region under the trench. 반도체 본체의 면내의 컬럼 라인 및 상기 면상의 로우라인들을 포함하는 소거가능하고, 전기적으로 프로그램가능한 부동 게이트 어레이 셀을 제조하기 위한 방법에 있어서, 반도체 본체의 상기 면에 산화-내성인 물질의 층을 도포하고, 상기 면의 채널 영역 및 상기 면의 소오스 및 드레인 영역들이 커버되도록 상기 층을 패터닝하는 스텝, 상기 면이 상기 산화-내성인 물질에 의해 커버되지 않은 곳에 제1 필드 산화물을 생성하기 위해 상기 면상에 산화물 피막을 성장시키는 스텝, 상기 컬럼 라인들의 상기 영역들을 따라 소오스 및 드레인 영역을 생성하기 위해 상기 면내로 불순물을 선택적으로 주입하는 스텝, 상기 소오스 및 드레인 영역위에 두꺼운 열 산화물 피막을 형성하기 위해 상기 면상에 제2 필드 산화물을 성장시키는 스텝, 상기 제1 및 제2 필드 산화물보다 얇은 제1 두께로 상기 채널 영역 위의 상기 면상에 게이트 산화물 피막을 성장시키고, 그다음, 터널 영역 위의 상기 게이트 산화물 피막내에 창을 개방하며, 상기 소오스 영역 위의 상기 제2 필드 산화물에 인접한 터널 창을 제공하기 위해 상기 제1 두께보다 상당히 얇은 제2 두께로 상기 창내에 게이트 산화물을 재성장 시키는 스텝, 상기 면상에 제1 전도층을 도포하고, 상기 채널 영역 위에 있고 상기 제2 필드 산화물과 중첩하고, 상기 제1 필드 산화물과 부분적으로 중첩하는 부동 게이트를 남겨놓기 위해 상기 제1 전도층을 패터닝하는 스텝, 및 상기 부동 게이트 위에 게이트를 생성하기 위해 상기 제1 전도층에 중첩되고 이 전도층으로부터 절연된 상기 면상에 제2 도전 층을 도포하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.A method for fabricating an erasable, electrically programmable floating gate array cell comprising in-plane column lines and row lines on a surface of a semiconductor body, the method comprising: forming a layer of an oxide-resistant material on the face of a semiconductor body; Applying and patterning the layer such that the channel region of the face and the source and drain regions of the face are covered, the first field oxide to produce a first field oxide where the face is not covered by the oxidation-resistant material. Growing an oxide film on the surface, selectively implanting impurities into the surface to create a source and drain region along the regions of the column lines, to form a thick thermal oxide film on the source and drain region Growing a second field oxide on the surface, the first and second fills Growing a gate oxide film on the face above the channel region to a first thickness thinner than de oxide, and then opening a window in the gate oxide film above the tunnel region, and onto the second field oxide above the source region. Regrowing a gate oxide in the window to a second thickness considerably thinner than the first thickness to provide an adjacent tunnel window, applying a first conductive layer on the face, over the channel region and over the second field oxide; Patterning the first conductive layer to overlap and leave a floating gate that partially overlaps the first field oxide, and overlapping and conductive to the first conductive layer to create a gate over the floating gate And applying a second conductive layer onto the face insulated from the surface. 제15항에 있어서, 상기 터널창이 상기 소오스 영역 위의 상기 제2 필드 산화물의 채널 측상에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the tunnel window is on the channel side of the second field oxide above the source region. 제15항에 있어서, 상기 터널창이 상기 제1 필드 산화물과 상기 소오스 영역 위의 상기 제2 필드 산화물 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the tunnel window is between the first field oxide and the second field oxide over the source region. 제15항에 있어서, 상기 터널창이 상기 제1 필드 산화물과 상기 소오스 영역위의 상기 제2 터널 산화물 사이에 존재하고, 제2 터널창이 상기 제2 필드 산화물과 상기 드레인 영역 위의 상기 제2 필드 산화물 사이에 존재 하는 것을 특징으로 하는 방법.16. The device of claim 15, wherein the tunnel window is between the first field oxide and the second tunnel oxide over the source region, and a second tunnel window is over the second field oxide and the second field oxide over the drain region. Characterized in that it exists between. 제15항에 있어서, 상기 반도체 본체가 P-형 실리콘이고 상기 불순물이 N-형 실리콘인 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the semiconductor body is P-type silicon and the impurity is N-type silicon. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2층이 다결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 15 wherein the first and second layers are polycrystalline silicon. 제15항에 있어서, 상기 제1 두께가 상기 제2 두께보다 두껍고 상기 제1 및 제2 필드 산화물의 두께가 상기 제1 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the first thickness is thicker than the second thickness and the thicknesses of the first and second field oxides are thicker than the first thickness. 제15항에 있어서, 상기 불순물이 상기 터널창 하부의 영역내로 별도로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 15, wherein the impurities are separately injected into the area under the tunnel window.
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