KR20160095637A - Semiconductor nonvolatile memory element and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20160095637A
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히로후미 하라다
신지로 가토
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에스아이아이 세미컨덕터 가부시키가이샤
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Abstract

A device constituting a constant current source in a semiconductor-integrated circuit device uses a non-volatile semiconductor memory device. The non-volatile semiconductor memory device includes a control gate electrode, a floating gate electrode, source and drain terminals, a first thin gate insulation film under the control gate electrode, and a second gate insulation film which has a thickness for preventing damage even when a voltage exceeding an operating voltage of the semiconductor-integrated circuit device is applied. A charge exceeding the operating voltage is injected from the drain terminal through the second gate insulation film to adjust a threshold voltage. Accordingly, the normally-on type non-volatile semiconductor memory device can prevent leakage of an injection carrier within an operating voltage range.

Description

반도체 불휘발성 메모리 소자 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR NONVOLATILE MEMORY ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a semiconductor nonvolatile memory device,

본 발명은, 임계치 전압을 외부로부터의 전기 신호 인가에 의해 가변할 수 있는 반도체 불휘발성 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor nonvolatile memory device capable of varying a threshold voltage by applying an electric signal from the outside, and a manufacturing method thereof.

전자 기기에 사용되는 전자 회로는 전지 등의 전원에 의해 구동되는데, 이 전원의 전압이 변동되면 전자 회로의 오동작이나 여러 가지 이상 현상을 야기할 가능성이 있으므로, 전압을 조정하여 일정 전압을 출력하거나, 전원의 변동을 모니터링하거나 하는 등의 파워 매니지먼트 IC 를 전자 회로와 전원 사이에 설치하여, 안정 동작을 꾀하는 것이 일반적이다. 특히 최근 저전압화가 진행되는 마이크로 컴퓨터나 CPU 등의 반도체 집적 회로 장치에 있어서는, 파워 매니지먼트 IC 에 대하여, 출력되는 일정 전압의 정전압성이나 모니터링하는 전압치 등에 대한 고정밀도화의 요구가 엄격해지고 있다.An electronic circuit used in an electronic device is driven by a power source such as a battery. If the voltage of the power source fluctuates, the electronic circuit may malfunction or cause various abnormal phenomena. Therefore, It is general that a power management IC such as monitoring the fluctuation of the power source is provided between the electronic circuit and the power source to perform stable operation. Particularly in a semiconductor integrated circuit device such as a microcomputer or a CPU in which a low voltage is recently being developed, there is a demand for a high accuracy in the constant voltage output of the power management IC and the voltage value to be monitored.

전원으로부터 일정 전압을 전기 회로에 출력하는 파워 매니지먼트 IC 로서, 예를 들어 도 3 에 나타내는 강압형 시리즈 레귤레이터를 들 수 있다.As a power management IC for outputting a constant voltage from a power source to an electric circuit, for example, a step-down type series regulator shown in Fig. 3 can be mentioned.

이 반도체 집적 회로 장치에 있어서는, 그라운드 단자 (105) 와 전원 단자 (106) 사이에 인가되는 전원 전압을 PMOS 출력 소자 (104) 및, 저항 소자 (102) 로 이루어지는 분압 회로 (103) 에서 분압하고 있다. 저항 소자 (102) 에 의해 분압된 전압을 에러 증폭기 (101) 의 일 입력 단자에 입력하고, 기준 전압 회로 (100) 로부터 생성되는 일정한 기준 전압치와 비교하여 그 대소에 따라 에러 증폭기 (101) 에 의해 PMOS 출력 소자 (104) 의 입력 전압을 제어해서, PMOS 출력 소자 (104) 의 소스/드레인 저항을 변화시키고 있다. 결과적으로 출력 단자 (107) 에는, 기준 전압 회로 (100) 의 기준 전압치와, 분압 회로 (103) 의 저항 분압비에 따른 전원 전압 의존성이 없는 일정한 출력 전압을 출력하는 기능을 갖는다. 이 출력 전압은 이하의 식 (1) 에 의해 계산된다.In this semiconductor integrated circuit device, the power supply voltage applied between the ground terminal 105 and the power supply terminal 106 is divided by the PMOS output element 104 and the voltage dividing circuit 103 composed of the resistance element 102 . The voltage divided by the resistance element 102 is input to one input terminal of the error amplifier 101 and compared with a constant reference voltage value generated from the reference voltage circuit 100 and the error amplifier 101 The input voltage of the PMOS output element 104 is controlled to change the source / drain resistance of the PMOS output element 104. [ As a result, the output terminal 107 has a function of outputting a constant output voltage having no dependency on the power supply voltage in accordance with the reference voltage value of the reference voltage circuit 100 and the resistance voltage division ratio of the voltage division circuit 103. [ This output voltage is calculated by the following equation (1).

출력 전압 = 기준 전압치 × 분압 회로 저항 분압비 (1) Output voltage = reference voltage value x voltage division circuit resistance division ratio (1)

이 출력 전압의 조정에는 저항 소자 (102) 의 저항치를 뒤에 서술하는 방법으로 변화시킴으로써 분압 회로 (103) 의 분압비를 변화시키고, 식 (1) 에 기초하여 원하는 출력 전압치로 설정한다. 그 때문에, 타깃으로 하는 출력 전압마다 반도체 집적 회로의 분압 회로에 가공·수정이 필요하게 된다.To adjust the output voltage, the resistance value of the resistance element 102 is changed by a method described later, thereby changing the partial pressure ratio of the voltage dividing circuit 103 and setting the desired output voltage value based on the equation (1). Therefore, the voltage dividing circuit of the semiconductor integrated circuit needs to be processed and modified for each target output voltage.

또한 도 4 와 같이, 전원 전압이 일정 전압이 되었을 때에 신호를 출력하는 기능을 갖는 전압 검출기도 파워 매니지먼트 IC 의 하나이다.Also, as shown in Fig. 4, a voltage detector having a function of outputting a signal when the power supply voltage becomes a constant voltage is also one of the power management ICs.

이 반도체 집적 회로 장치에 있어서는, 전원 단자 (106) 로부터 입력되는 전원 전압을 저항 소자 (102) 로 이루어지는 분압 회로 (103) 에서 분압한 전압으로 변환하고, 기준 전압 회로 (100) 의 기준 전압치와 콤퍼레이터 (108) 에 의해 비교하여, 그 대소에 의해 출력 단자 (107) 로부터 전압 신호를 출력한다고 하는 것이다. 이러한 메커니즘에 의해 전원 전압을 감시하여, 어느 일정 전압 이상 또는 이하가 된 경우에 해야 할 처리를 하기 위해서 신호를 출력하는 기능의 전압 검출기를 실현하고 있다.In this semiconductor integrated circuit device, the power supply voltage input from the power supply terminal 106 is converted into a voltage divided by the voltage dividing circuit 103 composed of the resistance element 102, and the reference voltage value of the reference voltage circuit 100 Is compared by the comparator 108, and the voltage signal is outputted from the output terminal 107 by the magnitude of the comparison. The power supply voltage is monitored by such a mechanism, and a voltage detector having a function of outputting a signal for performing a process to be performed when the voltage is equal to or higher than a predetermined voltage is realized.

이 도 4 의 예에서도 저항 소자 (102) 의 저항치를 변화시킴으로써 분압 회로 (103) 의 분압비를 변화시키고, (1) 식에 기초하여 원하는 전압 검출치를 설정한다. 그 때문에, 타깃으로 하는 출력 전압마다 반도체 집적 회로 장치의 분압 회로에 가공·수정이 필요하게 된다.4, the voltage division ratio of the voltage dividing circuit 103 is changed by changing the resistance value of the resistance element 102, and a desired voltage detection value is set based on the expression (1). Therefore, the voltage dividing circuit of the semiconductor integrated circuit device needs to be processed and modified for each target output voltage.

반도체 집적 회로 장치의 분압 회로에 사용되는 저항 소자에는, 단결정 실리콘 반도체 기판에 반도체 기판과 역도전형의 불순물을 주입한 확산 저항이나, 불순물을 주입한 다결정 실리콘으로 이루어지는 저항 등이 사용된다. 분압 회로의 설계에 있어서는, 저항체를 복수 사용하는 경우, 그 길이·폭·저항률은 모두 동일하게 설정한다. 그렇게 함으로써 형상을 결정하는 에칭 가공 프로세스시의 형상 편차나 불순물 주입 편차가 각각의 저항 소자에 동등하게 적용되게 되어, 저항 소자의 절대치에는 편차가 생겼다고 하더라도, 저항 소자끼리의 저항 비율을 일정하게 유지할 수 있기 때문이다.As a resistance element used in a voltage-dividing circuit of a semiconductor integrated circuit device, a diffusion resistor in which impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate are injected into the single-crystal silicon semiconductor substrate or a resistor made of polycrystalline silicon into which impurities are implanted is used. In the design of the voltage dividing circuit, when a plurality of resistors are used, their length, width, and resistivity are all set to be the same. Thus, even if the shape deviation and the impurity implantation deviation during the etching process for determining the shape are equally applied to the respective resistors, even if the absolute value of the resistors deviates, the resistance ratio between the resistors can be kept constant It is because.

도 5 는 이 일정 형상·일정 저항률에 기초하는 일정한 저항치를 갖는 저항 소자를 분압 회로 내에서 사용하는 경우를 나타내고 있다. 도 5 의 201 내지 204 의 저항군과 같이, 단위 저항 소자 (200) 를 직렬 접속이나 병렬 접속함으로써 여러 가지 저항치를 실현하고 있다. 이 단위 저항 소자 (200) 는 앞서 서술한 바와 같이, 동일 형상·동일 저항률의 저항 소자이기 때문에, 이 저항 비율이 높은 단위 저항 소자로 이루어지는 저항군의 저항비도 고정밀도로 유지할 수 있다.Fig. 5 shows a case in which a resistance element having a constant resistance value based on the constant shape and constant resistivity is used in the voltage dividing circuit. Various resistance values are realized by connecting the unit resistance elements 200 in series or in parallel, like the resistance groups 201 to 204 of FIG. As described above, since the unit resistance element 200 is a resistance element having the same shape and the same resistivity, the resistance ratio of the resistance group composed of a unit resistance element having a high resistance ratio can be maintained with high accuracy.

또한 201 내지 204 의 저항군에 대해서는 병렬로, 예를 들어 다결정 실리콘으로 이루어지는 퓨즈 (301 내지 304) 를 설치하고, 외부로부터 레이저 조사에 의해서 절단할 수 있도록 하고 있다. 그리고 이 레이저 조사에 의한 퓨즈의 커트·미커트에 따라서, 단자 (109) 에서 단자 (110) 사이의 저항치를 필요에 따라서 변경할 수 있도록 하고 있다. 그리고 단자 (110) 에서 단자 (111) 사이에 형성하고 있는 고정 저항과의 분압비를 단자 (110) 로부터 출력하고 있다.Fuses 301 to 304 made of polycrystalline silicon, for example, are provided in parallel to the resistors 201 to 204 so that they can be cut by laser irradiation from the outside. The resistance value between the terminal 109 and the terminal 110 can be changed as required according to the cut / cut of the fuse by the laser irradiation. The terminal 110 is connected to the terminal 110 through the terminal 110,

이상과 같이 고정밀도의 저항비를 갖는 분압 회로에 있어서, 다결정 실리콘 퓨즈를 레이저 커트함으로써 원하는 분압비를 고정밀도로 얻을 수 있어, 동일한 반도체 집적 회로 장치를 사용하면서 여러 가지 타깃의 출력 전압을 갖는 제품을 생산해 내는 것이 가능하게 되어 있다.As described above, in the voltage dividing circuit having a high-precision resistance ratio, the desired partial pressure ratio can be obtained with high precision by laser cutting the polysilicon fuse, and a product having various target output voltages can be obtained while using the same semiconductor integrated circuit device So that it can be produced.

일반적인 출력 전압의 조정 방법은 도 2 와 같이 된다.A general method of adjusting the output voltage is as shown in Fig.

먼저, 처음에 반도체 가공 공장에서 완성된 제품의 출력 전압을 그대로 측정한다 (도 2(1)). 다음으로 그 출력 전압에 따라서 미리 준비된 계산식 혹은 데이터 베이스에 기초하여, 분압 회로에 설치되어 있는 다결정 실리콘 퓨즈를 레이저로 가공하여 출력 전압의 트리밍을 실시한다 (도 2(2)). 마지막으로 가공한 제품의 출력 전압을 재차 측정하여, 원하는 사양 규격에 들어가 있는지 여부를 확인한다 (도 2(3)). 여기서 사양 규격에 들어가 있지 않은 제품은 출하하지 않는 것으로 한다. 이 밖에도, 출력 전압을 모니터링하면서 저항체를 서서히 가공해 나가, 원하는 출력 전압에 도달하면 가공을 그만두는 온라인 트리밍법도 있다. 도 2 의 방법은 온라인 트리밍법과 대비하여 오프라인 트리밍법이라고 부른다.First, the output voltage of a finished product at the semiconductor processing factory is measured as it is (Fig. 2 (1)). Next, the polycrystalline silicon fuse provided in the voltage dividing circuit is laser-processed based on a calculation formula or a database prepared in advance according to the output voltage to trim the output voltage (Fig. 2 (2)). Finally, the output voltage of the processed product is measured again, and it is confirmed whether or not it falls within the desired specifications (Fig. 2 (3)). Products not included in the specifications are not shipped here. There is also an on-line trimming method that gradually processes the resistor while monitoring the output voltage and stops processing when the desired output voltage is reached. The method of FIG. 2 is called an offline trimming method in contrast to the online trimming method.

다음으로 도 3, 4 에서 동일하게 사용하는 기준 전압 회로에 대해 도 6(1), (2) 를 기초로 설명한다.Next, reference voltage circuits used in the same manner in Figs. 3 and 4 will be described with reference to Figs. 6 (1) and (2).

기준 전압 회로는 종래 가장 기본적인 회로에서는, 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 와 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터 (401) 로 구성된다. 도 6(1) 에 나타내는 바와 같이, 각각의 트랜지스터는 반도체 기판 (1) 내의 P 형 웰 영역 (5) 상에 형성하고, 게이트 전극 (6), 게이트 절연막 (9), N 형 소스/드레인 영역 (12) 으로 이루어지며, 각각의 차이는, 게이트 절연막 (9) 아래에 형성하는 임계치 전압을 결정하기 위한 불순물 영역에 있어서, 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 에 있어서는 N 형 채널 불순물 영역 (10) 이, 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터 (401) 에 있어서는 P 형 채널 불순물 영역 (11) 이 형성되어 있다고 하는 부분이다. 그리고 각각 트랜지스터 동작을 제어하기 위한 드레인 단자 (2), 소스 단자 (3), P 형 웰 영역의 전위를 고정하기 위한 보디 단자 (4) 를 갖고 있다.The reference voltage circuit is composed of a depression type NMOS transistor 402 and an enhancement type NMOS transistor 401 in the most basic circuit of the related art. 6 (1), each transistor is formed on the P-type well region 5 in the semiconductor substrate 1, and the gate electrode 6, the gate insulating film 9, the N-type source / Type channel impurity region 10 in the depression type NMOS transistor 402 is the impurity region for determining the threshold voltage to be formed below the gate insulating film 9, And the P-type channel impurity region 11 is formed in the enhancement type NMOS transistor 401. And has a drain terminal 2, a source terminal 3, and a body terminal 4 for fixing the potential of the P-type well region for controlling the transistor operation.

이러한 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 와 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터 (401) 를 도 6(2) 와 같이, 전원 단자 (403) 와 그라운드 단자 (404) 사이에 직렬로 접속하고, 전류원인 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 로부터 일정 전류를 출력하여, 부하 소자가 되는 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터 (401) 의 드레인 단자 (2) 에 입력함으로써, 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터 (401) 의 드레인 단자에 발생하는 전압을 일정 전압으로서 기준 전압 출력 단자 (405) 에 출력한다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).Such a depression type NMOS transistor 402 and an enhancement type NMOS transistor 401 are connected in series between a power supply terminal 403 and a ground terminal 404 as shown in Fig. 6 (2) Type NMOS transistor 401 is input to the drain terminal 2 of the enhancement type NMOS transistor 401 which is a load element by outputting a constant current from the constant current source 402 and supplies the voltage generated at the drain terminal of the enhancement type NMOS transistor 401 to a constant voltage To the reference voltage output terminal 405 (see, for example, Patent Document 1).

이 때의 기준 전압 회로로부터 출력되는 일정 전압은, 디프레션형 NMOS 트랜지스터의 임계치 전압 및 트랜스 컨덕턴스를 Vtd, Ktd, 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터의 임계치 전압 및 트랜스 컨덕턴스를 Vte, Kte 로 하면, 하기 식 (2) 와 같이 된다.When the threshold voltage and the transconductance of the depression type NMOS transistor are denoted by Vtd and Ktd and the threshold voltage and the transconductance of the enhancement type NMOS transistor are denoted by Vte and Kte, ).

기준 전압 회로 정전압 = √(Ktd/Kte) × |Vtd| + Vte (2) Reference voltage circuit constant voltage = √ (Ktd / Kte) × | Vtd | + Vte (2)

즉, 식 (1) 의 출력 전압에 생기는 편차는, 기준 전압 회로로부터 출력되는 정전압을 결정하는 각 파라미터에 편차가 생기는 것에서 기인하고 있다. 그리고, 분압 회로의 저항 분압비의 조정에 의해 이 편차를 흡수하고 있다.That is, the deviation caused in the output voltage of the equation (1) is caused by a variation in each parameter for determining the constant voltage output from the reference voltage circuit. This deviation is absorbed by adjustment of the resistance / voltage ratio of the voltage divider circuit.

일본 공개특허공보 2008-198775호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-198775

반도체 집적 회로 장치의 회로 특성 편차를 저감하기 위해서, 레이저 가공에 의한 트리밍 방법에 의존하지 않는 출력 전압의 조정을 가능케 하는 고정밀도로 임계치 전압을 조정하는 것이 가능한 반도체 불휘발성 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.There is provided a semiconductor nonvolatile memory device capable of adjusting a threshold voltage with high accuracy which enables adjustment of an output voltage without depending on a trimming method by laser processing in order to reduce a circuit characteristic deviation of the semiconductor integrated circuit device and a manufacturing method thereof do.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같이 하였다.In order to solve the above-described problems, the present invention has been made as follows.

즉, 반도체 기판과, 반도체 기판 내에 형성된 제 1 도전형의 웰 영역과, 이간하여 형성된 제 2 도전형의 제 1 고농도 불순물을 갖는 고농도 소스 영역 및 제 1 고농도 드레인 영역과, 고농도 소스 영역 및 제 1 고농도 드레인 영역의 사이이면서, 제 1 고농도 소스 영역에 인접한 반도체 기판 상에 형성하는 제 1 게이트 절연막과, 고농도 소스 영역 및 제 1 고농도 드레인 영역의 사이이면서, 제 1 고농도 드레인 영역에 인접한 반도체 기판 상에 형성하는 제 2 게이트 절연막과, 고농도 소스 영역으로부터 이간하여, 제 2 게이트 절연막 아래의 영역을 포함하고, 제 1 고농도 드레인 영역과 겹치는 영역에 형성하는 제 2 도전형의 제 2 고농도 드레인 영역과, 고농도 소스 영역으로부터 이간하여, 제 1 게이트 절연막의 아래 및 제 2 게이트 절연막 아래의 영역을 포함하고, 제 1 고농도 드레인 영역 및 제 2 고농도 드레인 영역과 겹치는 영역에 형성하는 제 2 도전형의 제 1 저농도 드레인 영역과, 제 1 게이트 절연막의 아래이면서, 고농도 소스 영역과 제 1 저농도 드레인 영역 사이에 형성된 제 2 도전형의 채널 불순물 영역과, 제 1 게이트 절연막 및 제 2 게이트 절연막 상에 형성하고 고농도 불순물을 함유하는 다결정 실리콘으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극과, 플로팅 게이트 전극 상에 형성하는 제 3 게이트 절연막과, 제 3 게이트 절연막 상에 형성하고 고농도 불순물을 함유하는 다결정 실리콘으로 이루어지는 컨트롤 게이트 전극과, 제 1 도전형의 웰 영역은, 고농도 소스 영역, 제 1 고농도 드레인 영역, 제 2 고농도 드레인 영역, 제 1 저농도 드레인 영역, 채널 불순물 영역을 포함하는 영역으로서 이들 영역보다 깊은 위치까지 형성되어 있는 반도체 불휘발성 메모리 소자로 하였다.A high concentration source region and a first high concentration drain region each having a first conductivity type well region formed in the semiconductor substrate and a second conductivity type first high concentration impurity formed in a gap between the semiconductor substrate and the high concentration source region; A first gate insulating film formed between the heavily doped drain region and the semiconductor substrate adjacent to the first heavily doped source region and a second gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the heavily doped source region and the first heavily doped drain region and adjacent to the first heavily doped drain region A second heavily doped drain region of a second conductivity type formed in an area overlapping with the first heavily doped drain region and including a region below the second gate insulating film and spaced apart from the heavily doped source region; A region below the first gate insulating film and below the second gate insulating film is included apart from the source region A first lightly doped drain region of a second conductivity type formed in a region overlapping the first heavily doped drain region and the second heavily doped drain region and a second lightly doped drain region formed below the first gate insulating film and between the heavily doped source region and the first heavily doped drain region A floating gate electrode formed of polycrystalline silicon formed on the first gate insulating film and the second gate insulating film and containing a high concentration impurity and a third gate insulating film formed on the floating gate electrode, A control gate electrode formed on the third gate insulating film and made of polycrystalline silicon containing a high concentration impurity; and a well region of the first conductivity type formed in the high concentration source region, the first high concentration drain region, the second high concentration drain region, A lightly doped drain region, and a channel impurity region. Is formed to a position was in the semiconductor nonvolatile memory device.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 다음과 같이 하였다. Further, in order to solve the above-described problems, the present invention is as follows.

즉, 반도체 기판에 P 형 불순물로 이루어지는 P 형 웰 영역을 형성하는 P 형 웰 영역 형성 공정과, A P-type well region forming step of forming a P-type well region made of a P-type impurity on the semiconductor substrate;

상기 P 형 웰 영역의 주위에 LOCOS 산화막을 형성하는 소자 분리 절연막 형성 공정과, An element isolation insulating film forming step of forming a LOCOS oxide film around the P-type well region;

드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물로 이루어지는 N 형 고농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 고농도 불순물 영역 형성 공정과, An N-type high-concentration impurity region forming step of forming an N-type high-concentration impurity region made of an N-type impurity,

상기 N 형 고농도 불순물 영역보다 N 형 불순물 농도는 낮고, 깊게 확산된, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 저농도 영역 형성 공정과, An N-type low-concentration region forming step of forming a first N-type low-concentration impurity region having a lower N-type impurity concentration than the N-type high-concentration impurity region and diffused deeply;

상기 P 형 웰 영역 내의 채널 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 채널 영역 형성 공정과, A channel region forming step of forming an N-type impurity region in the channel formation scheduled region in the P-type well region,

상기 드레인 형성 예정 영역에, 상기 N 형 고농도 불순물 영역과 겹치도록 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역에, 상기 제 2 게이트 절연막보다 얇은 제 1 게이트 절연막을 형성하는 게이트 절연막 형성 공정과, A gate insulating film forming step of forming a second gate insulating film so as to overlap with the N-type high concentration impurity region in the drain formation scheduled region and forming a first gate insulating film thinner than the second gate insulating film in the channel forming region; ,

상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 위에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층을 형성하고, 상기 다결정 실리콘 상에 제 3 게이트 절연막을 형성하고, 상기 제 3 게이트 절연막 상에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층을 형성하는 게이트 전극 형성 공정과, Forming a polycrystalline silicon layer containing an impurity on the first gate insulating film and the second gate insulating film; forming a third gate insulating film on the polycrystalline silicon; forming, on the third gate insulating film, A gate electrode forming step of forming a silicon layer,

소스 형성 예정 영역과 상기 드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 소스/드레인 형성 공정을 갖는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법으로 하였다.And a source / drain forming step of forming an N-type impurity region in the source forming region and the drain forming region.

본 발명에 의하면, 임계치 전압이 외부 전기 신호에 의해 조정 가능한 반도체 불휘발성 메모리 소자를 제공할 수 있어, 반도체 집적 회로 장치의 출력 전압의 조정을 고정밀도로, 나아가 용이하게 실시할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor nonvolatile memory element whose threshold voltage can be adjusted by an external electrical signal, so that the output voltage of the semiconductor integrated circuit device can be adjusted with high precision and further easily.

도 1 은 본 발명의 반도체 집적 회로 장치의 출력 전압 조정 방법을 나타내는 공정 플로도이다.
도 2 는 종래의 반도체 집적 회로 장치의 출력 전압 조정 방법을 나타내는 공정 플로도이다.
도 3 은 종래의 반도체 집적 회로 장치에 의한 강압형 시리즈 레귤레이터의 회로 구성의 개요이다.
도 4 는 종래의 반도체 집적 회로 장치에 의한 전압 검출기의 회로 구성의 개요이다.
도 5 는 종래의 저항 소자를 조합한 분압 회로의 일례이다.
도 6 의 (1) 은 종래의 기준 전압 회로를 나타내는 모식 단면도이고, (2) 는 종래의 기준 전압 회로의 일례이다.
도 7 의 (1) 본 발명의 기준 전압 회로를 나타내는 모식 단면도이고, (2) 는 본 발명의 기준 전압 회로의 일례이다.
도 8 은 본 발명의 반도체 집적 회로 장치에 의한 강압형 시리즈 레귤레이터의 회로 구성의 개요이다.
도 9 는 본 발명의 반도체 집적 회로 장치에 의한 전압 검출기의 회로 구성의 개요이다.
도 10 은 본 발명의 제 1 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 2 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 13 은 본 발명의 제 4 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 14 는 본 발명의 제 5 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 15 는 본 발명의 제 6 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 16 은 본 발명의 제 7 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 17 은 본 발명의 제 8 실시예의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 모식 단면도이다.
도 18 은 본 발명의 드레인 단자로부터 본 게이트 절연막 용량의 등가 회로도이다.
도 19 는 강압형 시리즈 레귤레이터에 본 발명을 채용한 경우의 전기적 특성을 설명한 도면이다.
도 20 은 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제 1 실시예의 제조 공정을 나타내는 공정순 (工程順) 단면도이다.
도 21 은 도 20 에 이어지는, 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제 1 실시예의 제조 공정을 나타내는 공정순 단면도이다.
도 22 는 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제 2 실시예의 제조 공정을 나타내는 공정순 단면도이다.
도 23 은 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제 3 실시예의 제조 공정을 나타내는 공정순 단면도이다.
도 24 는 도 23 에 이어지는, 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제 3 실시예의 제조 공정을 나타내는 공정순 단면도이다.
도 25 는 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제 4 실시예의 제조 공정을 나타내는 공정순 단면도이다.
도 26 은 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의, 제 1 및 제 2 게이트 절연막의 제조 공정을 나타내는 제 2 공정순 단면도이다.
도 27 은 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의, 제 1 및 제 2 게이트 절연막의 제조 공정을 나타내는 제 3 공정순 단면도이다.
도 28 은 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의, 제 1 및 제 2 게이트 절연막의 제조 공정을 나타내는 제 4 공정순 단면도이다.
도 29 는 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의, 제 1 및 제 2 게이트 절연막의 제조 공정을 나타내는 제 5 공정순 단면도이다.
1 is a process flow chart showing an output voltage adjusting method of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.
2 is a process flow chart showing a method of adjusting an output voltage of a conventional semiconductor integrated circuit device.
3 is a schematic diagram of a circuit configuration of a step-down type series regulator by a conventional semiconductor integrated circuit device.
4 is a schematic diagram of a circuit configuration of a voltage detector by a conventional semiconductor integrated circuit device.
5 is an example of a voltage divider circuit combining a conventional resistance element.
6 (1) is a schematic sectional view showing a conventional reference voltage circuit, and (2) is an example of a conventional reference voltage circuit.
7 (1) is a schematic cross-sectional view showing the reference voltage circuit of the present invention, and (2) is an example of the reference voltage circuit of the present invention.
8 is a diagram showing the outline of the circuit configuration of the step-down type series regulator by the semiconductor integrated circuit device of the present invention.
Fig. 9 shows the outline of the circuit configuration of the voltage detector by the semiconductor integrated circuit device of the present invention.
10 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor nonvolatile memory device of the first embodiment of the present invention.
11 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention.
12 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to a third embodiment of the present invention.
13 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device of a fourth embodiment of the present invention.
14 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device of a fifth embodiment of the present invention.
15 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device according to a sixth embodiment of the present invention.
16 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device of a seventh embodiment of the present invention.
17 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory device of an eighth embodiment of the present invention.
18 is an equivalent circuit diagram of the gate insulating film capacitance seen from the drain terminal of the present invention.
19 is a view for explaining electrical characteristics when the present invention is applied to a step-down type series regulator.
20 is a cross-sectional view (in order of a process) showing a manufacturing process of the semiconductor nonvolatile memory device of the first embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a cross-sectional view of the semiconductor nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention, which is followed by FIG.
22 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention.
23 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of the third embodiment of the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention in the order of steps.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of the third embodiment of the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention following FIG. 23; FIG.
25 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of the fourth embodiment of the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention in the order of steps.
26 is a sectional view of the semiconductor nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention, showing the steps of manufacturing the first and second gate insulating films.
27 is a cross-sectional view of the semiconductor nonvolatile memory device according to the third embodiment of the present invention, showing the steps of manufacturing the first and second gate insulating films.
28 is a cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory element according to a fourth embodiment of the present invention, showing the steps of manufacturing the first and second gate insulating films.
29 is a cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory element according to a fifth embodiment of the present invention, showing the steps of manufacturing the first and second gate insulating films.

이하에 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

먼저, 도 8, 도 9 에 의해, 상기 도 3, 도 4 에 나타낸 종래의 반도체 집적 회로 장치에 본 발명을 적용한 실시예를 나타낸다. 도 8, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 기준 전압 회로 (100) 에 외부로부터 인가 전압·전류를 입력할 수 있는 조정용 입력 단자 (112) 를 추가하였다. 이 기준 전압 회로 내의 특정 소자를 반도체 불휘발성 메모리 소자로 바꿔 놓고, 이 반도체 불휘발성 메모리 소자는, 조정용 입력 단자 (112) 에 대한 외부로부터의 입력 전압·전류에 따라서 임계치 전압을 변화시킬 수 있다.First, Figs. 8 and 9 show an embodiment in which the present invention is applied to the conventional semiconductor integrated circuit device shown in Figs. 3 and 4. Fig. As shown in Figs. 8 and 9, an adjustment input terminal 112 for inputting an applied voltage and current from the outside to the reference voltage circuit 100 is added. The semiconductor nonvolatile memory element can change the threshold voltage in accordance with the input voltage / current from the outside to the adjustment input terminal 112 by replacing the specific element in the reference voltage circuit with the semiconductor nonvolatile memory element.

그래서, 다음으로 출력 전압을 조정하는 방법을 도 1 을 사용하여 설명한다.Therefore, a method of adjusting the output voltage will be described with reference to Fig.

먼저 반도체 가공 공장에서 완성된 제품의 출력 전압을 그대로 측정한다 (도 1(1) 의 공정).First, the output voltage of the finished product is directly measured in the semiconductor processing factory (the process of FIG. 1 (1)).

다음으로 기준 전압 회로 내의 반도체 불휘발성 메모리 소자로 조정용 입력 단자를 통해서 전압·전류를 인가하여, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 임계치 전압을 변화시킨다 (도 1(2) 의 공정). 도 8, 도 9 와 같은 구성의 반도체 집적 회로 장치에서는, 기준 전압 회로로부터 출력하는 기준 전압치가 변화하면 (1) 식에 따라서 출력 전압도 비례하여 변화하기 때문에, 조정용 입력 단자로의 전압·전류 인가량과 출력 전압량은 비례한다.Next, the voltage and current are applied to the semiconductor nonvolatile memory element in the reference voltage circuit through the adjustment input terminal to change the threshold voltage of the semiconductor nonvolatile memory element (step of FIG. 1 (2)). In the semiconductor integrated circuit device having the configuration as shown in Figs. 8 and 9, when the reference voltage value output from the reference voltage circuit changes, the output voltage also changes proportionally according to the expression (1) And the amount of output voltage is proportional.

그 후 출력 전압을 측정하여, 그 출력 전압이 제품에 요구되는 공차 사양 규격 외이면 도 1(2) 의 공정으로 되돌아가, 반도체 불휘발성 메모리 소자로의 전압·전류 인가를 재개한다. 이 때, 초기의 출력 전압치를 미리 사양 규격 외가 되도록 기준 전압 회로의 기준 전압치를 설정하고, 반도체 불휘발성 메모리 소자로 서서히 전압·전류를 + 또는 - 의 일 방향으로 인가함으로써 사양 규격에 가까워지게 하는 방법이 조정하기 쉬워 바람직하다.Thereafter, the output voltage is measured. When the output voltage is outside the tolerance specification specification required for the product, the process returns to the process of FIG. 1 (2) to resume voltage and current application to the semiconductor nonvolatile memory element. At this time, there is a method in which the reference voltage value of the reference voltage circuit is set so that the initial output voltage value is different from the specifications, and the voltage and current are gradually applied to the semiconductor nonvolatile memory element in one direction of + or - This is preferable because it is easy to adjust.

도 1(2) 의 공정, 도 1(3) 의 공정을 반복하여, 출력 전압치가 사양 규격 내에 들어간 시점에서, 일련의 처리를 끝낸다 (도 1(4) 의 공정). 이 도 1(2) 의 공정과 (3) 의 공정은 실제로는 단속적이 아니라 전기적으로 연속 처리에 의해 실시할 수 있기 때문에, 프로그램 소프트를 작성하여 자동 제어를 실시하면, 사양 규격 외의 제품을 사양 규격 내로 맞춰 넣는 것을 대단히 단시간에 끝낼 수 있다.The process of FIG. 1 (2) and the process of FIG. 1 (3) are repeated to finish a series of processes at the time when the output voltage value falls within the specifications. The processes of Figs. 1 (2) and (3) are not actually intermittent but can be carried out by electrical continuous processing. Therefore, when program software is created and automatically controlled, It can be done in a very short time to fit in.

이러한 방법을 취함으로써, 종래와 같은 도 2(1) 의 공정에서 (3) 의 공정과 같은 되돌려 다시 할 수 없는 3 단계의 공정을 한 번의 전기적 처리로 끝낼 수 있어, 출력 전압의 조정 방법이 간소화되어, 대폭적인 공기 단축을 실현할 수 있다. 또한, 출력 전압을 확인하면서의 온라인 트리밍 조정이기 때문에, 사양 규격 외의 불량 발생을 억제하여, 수율의 향상을 기대할 수 있다.By adopting such a method, it is possible to complete the three-step process, which can not be reverted back to the process of (3) in the conventional process of FIG. 2 (1), by one electrical process, So that the air shortening can be significantly reduced. In addition, since the on-line trimming adjustment is performed while checking the output voltage, it is possible to suppress the occurrence of defects other than the specification, and to improve the yield.

또한 종래의 레이저를 사용한 저항 가공에 의한 온라인 트리밍과 같은 고열의 영향 (저항의 온도 계수, 재결정화) 을 배제할 수 있기 때문에, 출력 전압 오차나 그 재조정을 걱정할 필요가 없어, 안정적인 출력 전압을 유지할 수 있다.In addition, it is possible to eliminate influence of high temperature (temperature coefficient of resistance, recrystallization) such as on-line trimming by resistive processing using conventional laser, so there is no need to worry about output voltage error and its rebalancing, .

또한, 이 조정 방법은 제품 형태 (웨이퍼, 패키지) 를 상관하지 않는 전기적인 처리이기 때문에, 가령 제품 형태가 바뀌어 그 영향에 의해 특성 변동이 있었다고 해도, 단자를 통해서 전기적으로 재조정이 가능하다. 예를 들어, 웨이퍼 상태에서 조정한 출력 전압이 패키지 실장 후에 열 이력이나 수지 응력 등의 영향에 의해 변화되어 사양 규격 외로 벗어난 경우, 패키지 상태에서 재차 조정하여 사양 규격 내에 맞추어 넣는 것이 가능하다. 또는 최종 형태일 때만 출력 전압 조정을 실시하고, 웨이퍼 상태에서의 조사를 생략함으로써, 한층 더 테스트 빈도의 단축 및 공정 단축을 실시하는 것도 가능하다.In addition, since this adjustment method is an electrical process that does not correlate the product type (wafer, package), it can be electrically reconfigured through the terminal even if the product form changes and the characteristic changes due to the change. For example, when the output voltage adjusted in the wafer state changes due to the influence of thermal history, resin stress, or the like after the package is mounted and deviates from the specifications, it can be adjusted again in the package state to fit the specifications. It is also possible to further shorten the test frequency and shorten the process by omitting the irradiation in the wafer state.

또한, 상기한 바와 같은 테스트 빈도의 완화와 함께, 레이저 트리밍 공정도 필요로 하지 않기 때문에, 측정 장치나 레이저 장치 등의 장치 투자 억제 효과도 높다.In addition to the above-mentioned relaxation of the test frequency, since the laser trimming process is not required, the effect of suppressing the device investment of the measuring apparatus and the laser apparatus is also high.

그리고, 도 8, 9 중의 저항 소자 (102) 를 포함하는 분압 회로 (103) 는 굳이 고정밀도화할 필요는 없으며, 정밀도가 나쁘더라도 그것을 포함한 형태로 본 발명의 방법에 의해 출력 전압치를 맞추어 넣을 수 있기 때문에, 종래예와 같은, 균일화된 복수의 저항 소자의 준비나, 그 패턴 레이아웃의 연구도 필요 없고, 퓨즈 소자도 불필요해지기 때문에, 칩 사이즈의 축소나 레이아웃 부하의 감소를 기대할 수 있다는 이점이 있다.The voltage dividing circuit 103 including the resistance element 102 in Figs. 8 and 9 does not have to be highly accurate, and even if the accuracy is poor, the output voltage value can be adjusted according to the method of the present invention Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of uniformized resistive elements and to study the pattern layout thereof, as in the conventional example, and there is no need for a fuse element, so that there is an advantage that reduction in chip size and reduction in layout load can be expected .

다음으로 본 발명을 실현하는 기준 전압 회로에 관해서 도 7(1), (2) 를 바탕으로 설명한다. 도 7(2) 에 나타내는 바와 같이 기준 전압 회로는, 조정용 입력 단자 (406) 와 그라운드 단자 (404) 사이에 직렬로 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 와 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터 (401) 를 접속하고, 전류원인 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 로부터 일정 전류를 출력하여, 부하 소자가 되는 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터 (401) 의 드레인 단자에 발생하는 전압을 일정 전압으로서 기준 전압 출력 단자 (405) 에 출력한다.Next, a reference voltage circuit for realizing the present invention will be described with reference to Figs. 7 (1) and (2). 7B, the reference voltage circuit has a configuration in which a depression type NMOS transistor 402 and an enhancement type NMOS transistor 401 are connected in series between an adjusting input terminal 406 and a ground terminal 404, A constant current is output from the depression type NMOS transistor 402 as the current cause to output a voltage generated at the drain terminal of the enhancement type NMOS transistor 401 serving as the load element to the reference voltage output terminal 405 as a constant voltage.

단 여기서는 도 7(1) 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 에 관해서는 다결정 실리콘 게이트 전극을 적층하여, 상층을 전압 제어하는 컨트롤 게이트 전극 (8), 하층은 전하를 주입·축적하는 플로팅 게이트 전극 (7) 이라고 하는 구조를 취하고 있다. Here, as shown in Fig. 7 (1), for the depression type NMOS transistor 402 used in the present invention, a polycrystalline silicon gate electrode is stacked to form a control gate electrode 8 for controlling the voltage of the upper layer, And a floating gate electrode 7 for injecting and accumulating ions.

도 7(2) 의 이 회로 구성예에서 조정용 입력 단자 (406) 의 전압을 상승시키면, 기준 전압 출력 단자 (405) 와 그라운드 단자 (404) 사이의 전압은 항상 일정치로 고정되기 때문에, 그 전압 상승분은 조정용 입력 단자 (406) 와 기준 전압 출력 단자 (405) 사이에서 부담된다. 그 때문에 조정용 입력 단자 (406) 의 인가 전압 상승에 수반하여 디프레션형 NMOS 트랜지스터 (402) 의 드레인/소스 사이 전압이 상승하고, 뒤에서 서술하는 방법으로 전하를 갖는 캐리어, 여기서는 게이트 절연막을 통해서 홀을, 전위가 낮은 플로팅 게이트 전극 (7) 에 주입하여, 플로팅 게이트 전극을 정 (正) 측으로 대전시킬 수 있다. 이것은 컨트롤 게이트 전극측에서 보면, 이 디프레션형 NMOS 트랜지스터의 임계치 전압이 내려가는 것과 동등하다. 그 영향에 의해 디프레션형 NMOS 트랜지스터의 전류가 상승하고, 그것에 맞추어 기준 전압 출력 단자 (405) 의 전위도 상승한다.7 (2), when the voltage of the adjustment input terminal 406 is raised, the voltage between the reference voltage output terminal 405 and the ground terminal 404 is always fixed at a constant value. Therefore, The rising portion is burdened between the adjusting input terminal 406 and the reference voltage output terminal 405. Therefore, the drain-source voltage of the depression type NMOS transistor 402 rises as the voltage applied to the adjustment input terminal 406 rises, and a hole having a charge in the manner described later, here, through the gate insulating film, The floating gate electrode 7 can be injected into the floating gate electrode 7 having a low potential, so that the floating gate electrode can be charged to the positive side. This is equivalent to lowering the threshold voltage of the depression type NMOS transistor when viewed from the control gate electrode side. As a result, the current of the depression type NMOS transistor rises and the potential of the reference voltage output terminal 405 rises accordingly.

기준 전압 회로의 기준 전압치가 상승하면, (1) 식에 따라서, 도 8 의 강압형 시리즈 레귤레이터의 출력 전압이 상승한다. 즉, 기준 전압 회로 입력 단자의 전압을 컨트롤함으로써, 강압형 시리즈 레귤레이터의 출력 전압을 임의로 변경할 수 있다. 또, 이 예에서는 조정용 입력 단자 (112) 는 도 7 의 조정용 입력 단자 (406) 에 대응하고 있다.When the reference voltage value of the reference voltage circuit rises, the output voltage of the step-down type series regulator of Fig. 8 rises according to the expression (1). That is, by controlling the voltage of the input terminal of the reference voltage circuit, the output voltage of the step-down type series regulator can be arbitrarily changed. In this example, the adjustment input terminal 112 corresponds to the adjustment input terminal 406 in Fig.

이 경우, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 임계치 전압은 조정용 입력 단자를 통한 전압 조정에 의해 마이너스 방향으로 변화하기 때문에, (2) 식에 따라서 원래 마이너스값인 Vtd 가 더욱 마이너스측으로 변화하고, 그 절대치인 |Vtd| 의 값은 커져, 기준 전압 회로로부터 출력하는 기준 전압은 높아지는 방향으로 변화한다. 그리고 그것에 따라서 강압형 시리즈 레귤레이터의 출력 전압도 높아지는 방향으로 변화시키는 것이 되기 때문에, 조정용 입력 단자에 의한 조정 전에, 본 발명의 강압형 시리즈 레귤레이터의 출력 전압을 요구 사양보다 낮은 값이 되도록 설계해 두면, 이 조정용 입력 단자에 의한 출력 전압 조정에 의해, 넓은 범위의 출력 전압요구 사양에 대응할 수 있다.In this case, since the threshold voltage of the semiconductor nonvolatile memory element changes in the minus direction due to the voltage adjustment through the adjustment input terminal, the original negative value Vtd is further changed to the minus side according to the expression (2) Vtd | And the reference voltage output from the reference voltage circuit changes in a direction in which the reference voltage is increased. If the output voltage of the step-down type series regulator of the present invention is designed to be lower than the required specification before the adjustment by the adjustment input terminal, the output voltage of the step-down type series regulator is also increased. By adjusting the output voltage by the adjustment input terminal, it is possible to cope with a wide range of output voltage requirement specifications.

또한, 이 방법으로 소정의 타깃 전압치에 대한 맞춤이, 레이저 트리밍 공정을 개입시키지 않고, 전기적 제어만으로 고정밀도로 실시할 수 있다.In addition, this method can be carried out with high precision only by electrical control, without involving the laser trimming process, in accordance with a predetermined target voltage value.

도 19 에 기초하여 그 구체예를 설명한다. 도 19(1), (2) 에서 나타내는 그래프에 있어서, 가로축의 값이 도 7 과 같은 기준 전압 회로의 조정용 입력 단자 (406) 에 입력하는 전압, 세로축의 값이 그 기준 전압 회로를 포함하는 도 8 과 같은 강압형 시리즈 레귤레이터의 출력 단자 (107) 로부터 출력되는 전압이고, 도 19(1) 은 조정용 입력 단자에 의한 조정 전의 출력 전압 특성이고, 도 19(2) 는 조정 후의 출력 전압 특성이다.Specific examples thereof will be described with reference to Fig. In the graphs shown in Figs. 19 (1) and (2), when the value of the horizontal axis indicates the voltage input to the adjustment input terminal 406 of the reference voltage circuit as shown in Fig. 7, Fig. 19 (1) shows the output voltage characteristics before the adjustment by the adjustment input terminal, and Fig. 19 (2) shows the output voltage characteristics after the adjustment.

먼저 입력 조정 전에 있어서는, 도 19(1) 에 나타내는 바와 같이, 기준 전압 회로가 정상으로 동작하는 전압의 (a) 점까지는 입력 전압의 증가에 따라서 출력 전압이 상승하고, 출력 전압이 (1) 식으로 계산되는 전압까지 도달하면, 그 출력 전압은 입력 전압 (b) 점까지는 일정치로 안정화된다. 여기까지는 종래의 강압형 시리즈 레귤레이터와 전혀 변함없는 전기적 특성이다.19 (1), as shown in Fig. 19 (1), up to the point (a) of the voltage at which the reference voltage circuit operates normally, the output voltage rises as the input voltage increases, , The output voltage is stabilized to a constant value up to the input voltage (b) point. Up to this point, there is no change in electrical characteristics with the conventional step-down type series regulator.

그 후, 입력 전압이 반도체 불휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트 전극에 캐리어가 주입될 만한 충분히 높은 입력 전압 (b) 까지 도달하면, 반도체 불휘발성 메모리 소자에 대한 캐리어의 주입이 시작되고, 동시에 그 반도체 불휘발성 메모리 소자의 임계치 전압이 변화한다. 그 때문에 캐리어의 주입량에 따라서, 출력 전압이 재차 상승을 시작한다. 그리고 원하는 출력 전압 (c) 점에 도달한 시점에서, 그 이상의 입력 전압 인가를 멈추면, 반도체 불휘발성 메모리 소자에 대한 캐리어 주입이 정지되고, 그 캐리어는 플로팅 게이트 전극에 보존된다. 그리고 이상의 행위를 실시한 후의 전기 특성은 도 19(2) 와 같이 된다. Then, when the input voltage reaches a sufficiently high input voltage (b) that the carrier is injected into the floating gate electrode of the semiconductor nonvolatile memory element, the injection of carriers into the semiconductor nonvolatile memory element is started and at the same time, The threshold voltage of the volatile memory element changes. Therefore, the output voltage begins to increase again depending on the amount of carriers injected. At the point when the desired output voltage (c) point is reached, stopping the application of the further input voltage stops the carrier injection to the semiconductor nonvolatile memory element, and the carrier is stored in the floating gate electrode. The electric characteristics after the above actions are performed are as shown in Fig. 19 (2).

즉, 반도체 불휘발성 메모리 소자로 주입한 캐리어의 양에 따라서 반도체 불휘발성 메모리 소자의 임계치 전압이 변화하기 때문에, (2) 식에 따라 |Vtd| 가 높아지고, 기준 전압 회로 정전압 및 (1) 식에 기초한 안정화된 출력 전압도 (c) 의 높은 값으로 옮겨가고 있다. 이 출력 전압도, 조정용 입력 단자에 (b) 점 이상의 전압을 인가하면 다시 반도체 불휘발성 메모리 소자로의 캐리어 주입이 시작되어, 출력 전압은 또 상승을 시작한다.That is, since the threshold voltage of the semiconductor nonvolatile memory element changes in accordance with the amount of carrier injected into the semiconductor nonvolatile memory element, the threshold voltage of the semiconductor nonvolatile memory element changes according to the formula (2) The stabilized output voltage based on the reference voltage circuit constant voltage and the formula (1) is also shifted to the high value of (c). In this output voltage, carrier injection into the semiconductor nonvolatile memory element starts again when a voltage equal to or higher than point (b) is applied to the adjustment input terminal, and the output voltage starts rising again.

여기서 주의해야 할 점은, 첫째로, 도 19(1) 과 같은 출력 전압의 조정을 가능하게 하기 위해서, 입력 전압이 (c) 에 도달하더라도 반도체 불휘발성 메모리 소자가 파괴되지 않도록, 충분히 높은 드레인 파괴 전압이 되도록 소자 설계를 하는 것이다.It should be noted here that firstly, in order to enable the adjustment of the output voltage as shown in Fig. 19 (1), sufficiently high drain breakdown is performed so that the semiconductor nonvolatile memory element is not destroyed even if the input voltage reaches (c) Voltage is applied to the device.

또한, 둘째로, 출력 전압을 원하는 값으로 조정한 후, 실제 제품으로서 사용할 때의 입력 전압 최대치를 (b) 점보다 충분히 낮은 전압으로 하여, 제품 사용 중에 출력 전압이 재캐리어 주입에 의해 변화하지 않도록 하는 것이다. 요컨대 본 발명을 사용하는 반도체 집적 회로 장치의 동작 전압은 반드시 (b) 점 이하의 제품 사양으로 할 필요가 있다. 그 때문에, 반도체 집적 회로 장치의 개개의 제품 사양에 맞춘 특성의 반도체 불휘발성 메모리 소자를 미리 준비해 둔다.Secondly, after adjusting the output voltage to a desired value, the maximum value of the input voltage when used as an actual product is set to a voltage sufficiently lower than the point (b) so that the output voltage is not changed by re- . In short, the operating voltage of the semiconductor integrated circuit device using the present invention must be set to a product specification of the point (b) or less. Therefore, a semiconductor nonvolatile memory element having characteristics matching individual product specifications of the semiconductor integrated circuit device is prepared in advance.

마찬가지로 도 4 의 전압 검출 회로에서의 기준 전압 회로도 동일한 회로로 실현함으로써, 각각의 반도체 집적 회로 장치의 출력 전압을, 기준 전압 회로에 접속된 조정용 입력 단자의 전압 컨트롤에 의해 동일하게 제어·설정하는 것이 가능하다.Similarly, the reference voltage circuit in the voltage detection circuit of Fig. 4 can also be realized by the same circuit so that the output voltage of each semiconductor integrated circuit device is controlled and set by the voltage control of the adjustment input terminal connected to the reference voltage circuit It is possible.

또한 기준 전압 회로에 있어서는, 전류원이 되는 소자와 부하가 되는 소자의, 상기한 바와 같은 조합을 기본으로 하여 동작하는 것이면, 어떠한 구성의 회로라고 해도 본 발명을 응용하여 적용하는 것이 가능함은 말할 필요도 없다.Further, in the reference voltage circuit, it is needless to say that the present invention can be applied to any circuit as long as it operates based on the above-described combination of the element serving as the current source and the element serving as the load none.

또한 여기서 서술하는 반도체 불휘발성 메모리 소자란, 핫캐리어 주입에 의한 플로팅 게이트 전극으로의 전하의 주입, 게이트 절연막을 통한 FN 터널 전류에 의한 캐리어의 주입, 절연막 중에 존재하는 준위에 캐리어를 트랩시키는 방법 등, 캐리어의 주입에 의한 임계치 전압의 시프트를 실현할 수 있는 소자 전반을 가리키고 있다.The semiconductor nonvolatile memory element described herein refers to a semiconductor nonvolatile memory element which is formed by implanting a charge into a floating gate electrode by hot carrier injection, injecting a carrier by an FN tunnel current through a gate insulating film, and trapping a carrier at a level existing in the insulating film , And the overall device which can realize the shift of the threshold voltage by the injection of carriers.

다음으로 본 발명에 사용하는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 상세에 대해서 설명한다.Next, the details of the semiconductor nonvolatile memory device used in the present invention will be described.

본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 단면도를 도 10 에 나타낸다. 도 10 에 나타낸 소자는 반도체 기판 (1) 상에 형성한 7 × 1015/㎤ 내지 7 × 1016/㎤ 정도의 불순물 농도의 붕소를 포함한 P 형 웰 영역 (5) 내에 형성한다. 그리고 소자 분리로서 사용하는 수 1000 Å 내지 2 ㎛ 까지의 두께의 LOCOS 산화막 열 확산) 으로 둘러싸인 영역에 N 형 소스/드레인 영역 (12) 과 N 형 채널 불순물 영역 (10) 과 게이트 절연막 (9, 14, 15) 및 게이트 전극 (7, 8) 으로 디프레션형 NMOS 트랜지스터를 구성하고 있다.FIG. 10 shows a cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory element showing the first embodiment of the present invention. 10 is formed in the P-type well region 5 containing boron having an impurity concentration of about 7 × 10 15 / cm 3 to 7 × 10 16 / cm 3 formed on the semiconductor substrate 1. An N-type source / drain region 12, an N-type channel impurity region 10 and a gate insulating film 9 (14, 14) are formed in a region surrounded by a gate insulating film And 15 and the gate electrodes 7 and 8 constitute a depression type NMOS transistor.

특징적인 것은, 게이트 전극을 다결정 실리콘으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극 (7) 과 컨트롤 게이트 전극 (8) 의 적층 구조로 하고 있고, 컨트롤 게이트 전극은 도시하지 않지만 금속 배선 등에 의해 이 디프레션형 NMOS 트랜지스터의 소스 단자와 접속하고, 플로팅 게이트 전극은, 제 1 게이트 절연막 (9) 과 제 2 게이트 절연막 (14) 및 제 3 게이트 절연막 (15) 에 둘러싸여, 전기적 접속을 갖지 않는 상태로 되어 있는 것이다.The gate electrode is formed in a laminated structure of a floating gate electrode 7 made of polycrystalline silicon and a control gate electrode 8. The control gate electrode is connected to the source terminal of this depression type NMOS transistor And the floating gate electrode is surrounded by the first gate insulating film 9, the second gate insulating film 14 and the third gate insulating film 15 and is in a state of not having an electrical connection.

이 플로팅 게이트 전극 (7) 에는, 전자나 홀 등의 캐리어를 드레인 단자로부터 제 2 게이트 절연막 (14) 을 통해서 주입한다. 플로팅 게이트 전극 (7) 에 플러스 또는 마이너스의 캐리어가 주입되면, 통상의 MOSFET 에 있어서의 게이트 전극/채널 영역 사이에 존재하는 고정 전하와 동일하게, 그 주입량에 따라서 이 디프레션형 NMOS 트랜지스터의 임계치 전압이 변화한다.A carrier such as an electron or a hole is injected into the floating gate electrode 7 through the second gate insulating film 14 from the drain terminal. When a positive or negative carrier is injected into the floating gate electrode 7, the threshold voltage of the depression type NMOS transistor is set to be equal to the fixed charge existing between the gate electrode and the channel region in the normal MOSFET Change.

그리고 그 주입한 캐리어는 통상 동작시의 열이나 전기적 스트레스에 의해서는 달아나지 않는 조건하에 유지됨으로써, 이 디프레션형 NMOS 트랜지스터의 임계치 전압을 원하는 값으로 조정하여 유지할 수 있다.The injected carrier is kept under conditions that do not escape due to heat or electric stress during normal operation, so that the threshold voltage of the depression type NMOS transistor can be adjusted and maintained at a desired value.

이 플로팅 게이트 전극 (7) 에 캐리어가 주입되어 있지 않은 상태에 있어서의 임계치 전압은 N 형 채널 불순물 영역 (10) 의 불순물량에 따라서, 마이너스의 임의의 값이 되도록 설정하여, 디프레션형 NMOS 트랜지스터를 게이트/소스 사이 전압이 0 V 라도 드레인/소스 사이에 전압이 인가되면 전류가 흐르는 노멀리 온의 상태가 되도록 해 둔다.The threshold voltage in a state in which carriers are not injected into the floating gate electrode 7 is set to a negative arbitrary value in accordance with the amount of impurities in the N-type channel impurity region 10, so that the depletion type NMOS transistor Even if the voltage between the gate and the source is 0 V, the voltage is applied between the drain and the source so that the current flows into the normally-on state.

N 형 소스/드레인 영역 (12) 은, 1 × 1020/㎤ 이상의 As 나 P 의 N 형 불순물을 주입하여 저저항으로 함으로써 소스·드레인 단자로서 기능하는데, 드레인 단자측은, 추가로 채널 불순물 영역 (10) 과의 사이에, 5 × 1018/㎤ 이상의 As 나 P 의 N 형 불순물을 함유하는 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 과, 1 × 1017/㎤ 이상 1 × 1018/㎤ 이하의 As 나 P 의 N 형 불순물로 이루어지는 제 1 N 형 저농도 영역 (18) 을 갖고 있다.The N-type source / drain region 12 functions as a source / drain terminal by injecting an N-type impurity such as As or P of 1 x 10 20 / cm 3 or more to reduce the resistance. The drain terminal side further includes a channel impurity region An N-type high-concentration impurity region 17 containing N-type impurity of 5 × 10 18 / cm 3 or more and an N-type impurity region 17 of 1 × 10 17 / cm 3 to 1 × 10 18 / And a first N-type low-concentration region 18 made of N-type impurity.

이 제 1 N 형 저농도 영역 (18) 은, 드레인 전압 인가시의 드레인측 공핍층 (空乏層) 신장에 의한 전계 완화와 그것에 의한 고내압화의 역할을 담당하고,N 형 고농도 불순물 영역 (17) 은 플로팅 게이트 전극 (7) 에 캐리어를 주입할 때의 하부 전극으로서 이용한다.The first N-type lightly doped region 18 serves to mitigate the electric field caused by elongation of the drain side depletion layer upon application of a drain voltage and to increase the voltage of the N-type lightly doped region 17, And is used as a lower electrode when carriers are injected into the floating gate electrode 7.

또한, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 의 불순물 농도를 5 × 1018/㎤ 이상으로 하는 제 1 이유는, 플로팅 게이트 전극으로 캐리어로서 홀을 주입할 때, 플러스의 전압을 인가하는 N 형 고농도 불순물 영역 표면이 공핍화되어, 플로팅 게이트 전극/N 형 고농도 불순물 영역 사이의 전계가 완화되어 주입 효율이 저하되어 버리는 것을 방지하기 위해서이다.The first reason why the impurity concentration of the N-type high-concentration impurity region 17 is 5 × 10 18 / cm 3 or more is that when the hole is injected into the floating gate electrode as a carrier, the N-type high-concentration impurity The surface of the region is depleted and the electric field between the floating gate electrode and the N-type high concentration impurity region is relaxed to prevent the implantation efficiency from being lowered.

제 2 이유는, 마찬가지로 플로팅 게이트 전극으로 캐리어로서 홀을 주입하기 위해 N 형 고농도 불순물 영역에 고전압을 인가했을 때에, N 형 저농도 영역 (18) 으로부터 드레인측으로 확산되어 오는 드레인/웰간 공핍층의 신장을 막아, 캐리어의 주입 효율 저하를 방지하는 것이다.The second reason is that when the high voltage is applied to the N-type high-concentration impurity region to inject holes as carriers into the floating gate electrode, the elongation of the drain-to-well depletion layer diffused from the N-type low- Thereby preventing the lowering of the injection efficiency of the carrier.

그런데, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 과 플로팅 게이트 전극 (7) 은 겹치는 부분 (16) 을 갖고 있고, 그 겹치는 부분에 존재하는 제 2 게이트 절연막 (14) 은, N 형 채널 불순물 영역 (10) 상의 게이트 절연막 (9) 과는 상이한 두께를 갖고 있다. 일반적으로 게이트 절연막은, 그 MOSFET 를 포함하는 반도체 집적 회로 장치의 동작 전압에 따라서 장기 신뢰성의 관점에서 소정 두께로 설정한다. 단 본 반도체 불휘발성 메모리 소자에 있어서의 제 2 게이트 절연막 (14) 은 플로팅 게이트 전극에 캐리어를 주입하기에 적합한 조건으로 결정하고, 그리고 또 동작 전압 범위 내에서 전하가 달아나는 것을 피하기 위해, 상기 동작 전압에 있어서의 장기 신뢰성에 의해 결정되는 막두께보다 큰 두께를 채용한다.The N-type high-concentration impurity region 17 and the floating gate electrode 7 have the overlapping portion 16 and the second gate insulating film 14 existing in the overlapping portion has the N-type channel impurity region 10, The gate insulating film 9 has a thickness different from that of the gate insulating film 9. [ Generally, the gate insulating film is set to a predetermined thickness from the viewpoint of long-term reliability in accordance with the operating voltage of the semiconductor integrated circuit device including the MOSFET. The second gate insulating film 14 in this semiconductor nonvolatile memory element is determined to be a condition suitable for injecting a carrier into the floating gate electrode and in order to avoid the escape of charges within the operating voltage range, A thickness larger than the thickness determined by the long-term reliability in voltage is adopted.

그 때문에, 본 실시예에서는, 제 2 게이트 절연막 (14) 은, N 형 채널 불순물 영역 (10) 상의 게이트 절연막 (9) 보다 두께가 두껍게 되어 있다.Therefore, in the present embodiment, the second gate insulating film 14 is thicker than the gate insulating film 9 on the N-type channel impurity region 10.

또한 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자의 별도의 특징은, 반도체 불휘발성 메모리 소자나 그것을 포함하는 반도체 집적 회로 장치의 특성의 아날로그적 조정에 특화되어 있어, 종래의 어느 일부의 소자를 바꿔 놓기 위한 것이다. 그 때문에, 정보 축적을 위해 메모리 어레이를 구성하는 것은 상정하고 있지 않아, 메모리 어레이 구성시에 필요해지는 어드레스를 특정하기 위한 셀렉트 게이트 등의 구조를 필요로 하지 않는다.A separate feature of the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention is specialized for analogical adjustment of the characteristics of the semiconductor nonvolatile memory device and the semiconductor integrated circuit device including the semiconductor nonvolatile memory device and is intended to replace some conventional devices . Therefore, it is not assumed that a memory array is configured for information accumulation, and a structure such as a select gate for specifying an address required in the memory array configuration is not required.

다음으로 본 발명의 전기적 동작의 상세에 대해 설명한다.Next, details of the electric operation of the present invention will be described.

예를 들어, 플로팅 게이트 전극 (7) 의 전위는, 마이너스의 전하를 갖는 전자를 주입하면 마이너스 전위로 변화한다. 그 경우, 이 마이너스의 전하에 호응하여 채널 영역에 플러스의 전하가 유기되고, 혹은 N 형 채널 불순물 영역 (10) 의 전자가 감소하여, 이 N 채널형 MOSFET 의 임계치 전압은 플러스측으로 변화한다.For example, the potential of the floating gate electrode 7 changes to a minus potential when an electron having a negative charge is injected. In this case, a positive charge is induced in the channel region in response to this negative charge, or electrons in the N-type channel impurity region 10 decrease, and the threshold voltage of the N-channel MOSFET changes to the positive side.

한편, 플로팅 게이트 전극 (7) 에 플러스의 전하를 갖는 홀을 주입하면, 플로팅 게이트 전극의 전위는 플러스측으로 시프트되고, N 형 채널 불순물 영역 (10) 의 전자 농도가 보다 진해지는 상태로 변화하여, 결과적으로 이 N 채널형 MOSFET 의 임계치 전압은 마이너스측으로 변화한다.On the other hand, when a hole having a positive charge is injected into the floating gate electrode 7, the potential of the floating gate electrode is shifted to the positive side, and the electron density of the N-type channel impurity region 10 changes to a state of becoming more energized, As a result, the threshold voltage of the N-channel type MOSFET changes to the minus side.

본 발명의 구성은 N 형 채널 불순물 (10) 의 존재에 의해, 캐리어가 주입되어 있지 않은 상태에서 임계치 전압이 마이너스의 값을 취하는 디프레션형 NMOS 트랜지스터이기 때문에, 플로팅 게이트 전극 (7) 에 플러스 전위를 인가하고, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 측에서부터 캐리어로서 홀을 주입함으로써, 마이너스의 임계치 전압을 보다 마이너스의 방향으로 변화시키고, 고정밀도로 그 임계치 전압을 제어한다.Since the structure of the present invention is a depression type NMOS transistor in which the threshold voltage takes a negative value in a state in which carriers are not injected due to the presence of the N type channel impurity 10, And a hole is injected as a carrier from the side of the N-type high concentration impurity region 17 so that the negative threshold voltage is changed in a minus direction and the threshold voltage is controlled with high accuracy.

일반적인 반도체 불휘발성 메모리 소자는, 예를 들어 0 V 보다 큰 임계치 전압과 0 V 보다 작은 임계치 전압으로 이루어지는 2 치 (値) 에 의해 제어된다. 그 소자를 복수 조합함으로써, 필요한 정보를 디지털적으로 유지하기 위해서 사용된다. 본 발명은 1 개의 소자만을 사용하여, 플로팅 내의 캐리어의 양으로 아날로그적으로 정보를 결정하고, 계속해서 유지하는 것이 종래의 이용 방법과 상이하다.A typical semiconductor nonvolatile memory device is controlled by a binary value (e.g., a threshold voltage greater than 0 V and a threshold voltage less than 0 V). And is used to digitally hold necessary information by combining a plurality of the elements. The present invention differs from conventional methods in that only one element is used to determine and maintain information analogously to the amount of carriers in the plot.

본 발명에서는 이러한 임계치 전압 변경 기능과, 불휘발성의 특징을 살려, 고객에 대한 출하 전에 본 반도체 불휘발성 메모리 소자에 미리 캐리어를 주입하여 반도체 불휘발성 메모리 소자의 임계치 전압을 조정하고 그 반도체 불휘발성 메모리 소자를 포함하는 반도체 집적 회로 장치의 회로 특성을 원하는 값으로 조정하는데, 이후, 이후 고객이 사용 동작 중에 캐리어를 넣고 빼는 일은 없고, 반복해서 다시 쓰기 위한 고도의 신뢰성은 제 2 게이트 절연막에는 필요로 하지 않는다.In the present invention, by taking advantage of this threshold voltage changing function and the nonvolatile characteristic, carriers are injected into the semiconductor nonvolatile memory element before shipment to the customer to adjust the threshold voltage of the semiconductor nonvolatile memory element, The circuit characteristics of the semiconductor integrated circuit device including the device are adjusted to a desired value. Thereafter, thereafter, the customer does not insert and remove the carrier during the use operation, and a high reliability for repeated rewriting is required for the second gate insulating film Do not.

본 발명에 있어서 이 플로팅 게이트 전극으로의 캐리어의 주입은 다음과 같이 실시한다. 먼저, 캐리어를 주입하지 않은 상태에서는, 임계치 전압은 마이너스값이지만 원래의 타깃치보다 높은 (플러스측) 값이 되도록 N 형 채널 불순물 영역 (10) 의 불순물량을 설정해 둔다.In the present invention, the carrier is injected into the floating gate electrode as follows. First, in the state where the carrier is not implanted, the impurity amount of the N-type channel impurity region 10 is set so that the threshold voltage is a negative value but becomes higher (positive side) than the original target value.

다음으로, 반도체 제조 공정 후의 반도체 집적 회로 장치의 테스트 단계에 있어서, 소스 전위와 컨트롤 게이트 전극 전위를 공통의 저전위로 하고, 드레인 전위를 플러스측 고전위로 변화시킨다. 이 상태에서 플로팅 게이트 전위는, 제 1 게이트 절연막 (9), 제 2 게이트 절연막 (14), 제 3 게이트 절연막 (15) 의 막두께와, 컨트롤 게이트 전극, 플로팅 게이트 전극 사이즈에 의해 결정되는 용량비에 의해서, 드레인 전위와 소스 전위 및 컨트롤 게이트 전극 전위의 중간의 값이 되는데, 상기 사이즈 및 막두께를 조정함으로써, 소스 전위 및 컨트롤 게이트 전극 전위에 가까운 낮은 값이 되도록 설정하여, 제 2 게이트 절연막 (14) 에 그 드레인/소스 사이 전압의 대부분이 인가되도록 설계해 둔다.Next, in the test step of the semiconductor integrated circuit device after the semiconductor manufacturing process, the source potential and the control gate electrode potential are made common low and the drain potential is changed to the positive side high potential. In this state, the floating gate potential is set such that the film thickness of the first gate insulating film 9, the second gate insulating film 14, and the third gate insulating film 15 and the capacitance ratio determined by the control gate electrode and the floating gate electrode size Is set to a value intermediate between the drain potential, the source potential, and the control gate electrode potential. By adjusting the size and the film thickness, a low value close to the source potential and the control gate electrode potential is set so that the second gate insulating film 14 ) Is designed to apply most of the voltage between the drain and the source.

본 디프레션형 NMOS 트랜지스터는 컨트롤 게이트 전극 (8) 의 전위가 0 V 라도, 임계치 전압이 마이너스값이기 때문에 드레인 전위의 상승에 따라서, 드레인 전류가 흐르게 되지만, 전류 특성이 비포화 영역에서 포화 영역으로 전환된 후, 드레인 전위에 의존하지 않는 일정한 포화 전류치로 안정화된다. 그리고 N 형 채널 불순물 영역 (10) 내 드레인측에 발생하는 공핍층단 (端) 의 전위가, 게이트/소스 사이 전압과 임계치 전압에 의해 결정되는 낮은 일정치 (핀치오프 전압) 로 고정되기 때문에, 드레인/소스 사이 전압과 핀치오프 전압의 차분의 전압이 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 내에 발생하는 공핍층에 가해지게 된다. 이 공핍층 n 의 불순물 농도는 충분히 고농도인 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 에 못 미치기 때문에, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 의 전위는 드레인 단자 (2) 에 인가되어 있는 드레인 전위가 그대로 인가되게 되어, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 과 컨트롤 게이트 전극 (8) 사이의 전위차를 제어하는 것이 용이하다.In the present depression type NMOS transistor, even if the potential of the control gate electrode 8 is 0 V, since the threshold voltage is a negative value, the drain current flows in accordance with the rise of the drain potential, but the current characteristic is switched from the non- And stabilized at a constant saturation current value independent of the drain potential. Since the potential of the depletion layer end generated at the drain side in the N-type channel impurity region 10 is fixed to a low constant (pinch-off voltage) determined by the gate-source voltage and the threshold voltage, / Voltage between the source and the pinch-off voltage is applied to the depletion layer generated in the first N-type low-concentration impurity region. Since the impurity concentration of the depletion layer n does not reach the sufficiently high concentration N-type high-concentration impurity region 17, the potential of the N-type high-concentration impurity region 17 is set such that the drain potential applied to the drain terminal 2 is intact So that it is easy to control the potential difference between the N-type high concentration impurity region 17 and the control gate electrode 8.

이 때, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 의 불순물 농도 및 평면 방향 길이를 임의로 설정함으로써, N 형 저농도 불순물 영역 내에 발생하는 공핍층의 확산량을 제어할 수 있어, 애벌란시 파괴에 의한 인가 드레인 전압의 상한을 높일 수 있다. 이로써 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 에 인가하는 전위를 높은 값으로 설정할 수 있기 때문에, 제 2 게이트 절연막을 두껍게 설정하여도 캐리어 주입하기 위한 전위를 확보할 수 있다.At this time, the amount of diffusion of the depletion layer generated in the N-type low-concentration impurity region can be controlled by arbitrarily setting the impurity concentration and the planar length of the first N-type low-concentration impurity region 18, The upper limit of the drain voltage can be increased. As a result, the potential applied to the N-type high concentration impurity region 17 can be set to a high value, so that even if the second gate insulating film is set thick, a potential for carrier injection can be ensured.

예를 들어, 제 1 N 형 저농도 영역 (18) 의 불순물 농도를 1 × 1017/㎤ 내지 1 × 1018/㎤ 까지의 사이로 하고, 채널 영역에서부터 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 까지의 평면 방향의 길이를 1.5 ㎛ 이상으로 설정함으로써, 드레인 내압을 20Ⅴ 이상으로 할 수 있어, 20 V 이상의 캐리어 주입 전압을 확보하는 것이 가능해진다.For example, the impurity concentration of the first N-type lightly doped region 18 is set to be within the range of 1 × 10 17 / cm 3 to 1 × 10 18 / cm 3, and the impurity concentration in the plane direction from the channel region to the N-type high concentration impurity region 17 The drain withstand voltage can be set to 20 V or more, and a carrier injection voltage of 20 V or more can be ensured.

여기서, 예를 들어 제 2 게이트 절연막 (14) 의 막두께를 400 Å 로 한 경우, 약 20 V 정도 이상의 인가 전압으로 터널 현상을 발생시킬 수 있기 때문에, 상기 드레인 구조에서 드레인 전압을 20 V 이상으로 함으로써, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 과 플로팅 게이트 전극 (7) 의 겹치는 부분 (16) 에 있어서 터널링 현상에 기초하는 플러스 전하의 홀 주입을 실현한다. 한편, N 형 채널 불순물 영역 (10) 은 앞서 서술한 핀치오프 전압 이하로 되어 있기 때문에, 그 핀치오프 전압에 따른 절연막 두께만 확보하고 있으면, N 형 채널 불순물 영역 (10) 과 플로팅 게이트 전극 (7) 사이의 제 1 게이트 절연막 (9) 에 있어서 터널링 현상이 일어나는 일은 없다. For example, when the thickness of the second gate insulating film 14 is set to 400 ANGSTROM, the tunneling phenomenon can be generated with an applied voltage of about 20 V or more. Therefore, in the above drain structure, Hole injection of a positive charge based on the tunneling phenomenon is realized in the overlapping portion 16 of the N-type high concentration impurity region 17 and the floating gate electrode 7. [ On the other hand, since the N-type channel impurity region 10 is below the pinch-off voltage described above, if only the thickness of the insulating film corresponding to the pinch-off voltage is secured, the N-type channel impurity region 10 and the floating gate electrode 7 The tunneling phenomenon does not occur in the first gate insulating film 9 between the source and drain regions.

상기 테스트 단계에 있어서 인가하는 드레인 전압은, 이 본 반도체 불휘발성 메모리 소자를 포함하는 반도체 집적 회로 장치의 동작 전압보다 충분히 높은 전압으로 실시하는 것이 바람직함은 앞서 서술한 바와 같다. 이로써, 반도체 집적 회로 장치의 동작 전압 이내의 전원 전압의 변동 중에 플로팅 게이트 전극으로 캐리어가 주입되어 버리는 것을 방지하여, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 임계치 전압의 변동과 그것에 따른 반도체 집적 회로 장치의 회로 특성의 변화를 억제할 수 있다. 예를 들어, 상기한 예라면 반도체 집적 회로 장치의 동작 전압은 10 V 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 동작 전압과 캐리어 주입 전압 사이에 충분한 전위차 (상기 예에서는 20 V - 10 V = 10 V) 를 두기 위해서, 제 2 게이트 절연막 (14) 의 두께 및 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 의 조건을 설정하는 것이 필요하다.It is preferable that the drain voltage applied in the test step is performed at a voltage sufficiently higher than the operating voltage of the semiconductor integrated circuit device including the present semiconductor nonvolatile memory device. This prevents the carrier from being injected into the floating gate electrode during the fluctuation of the power supply voltage within the operating voltage of the semiconductor integrated circuit device and prevents fluctuations in the threshold voltage of the semiconductor nonvolatile memory element and the fluctuation of the circuit characteristics of the semiconductor integrated circuit device The change can be suppressed. For example, in the above example, the operating voltage of the semiconductor integrated circuit device is preferably 10 V or less. In order to set a sufficient potential difference (20 V - 10 V = 10 V in this example) between the operating voltage and the carrier injection voltage, the thickness of the second gate insulating film 14 and the thickness of the first N-type low concentration impurity region 18 It is necessary to set the condition.

플로팅 게이트 전극에 축적해야 할 캐리어의 양은, 도 19 에서 나타낸 바와 같이, 드레인 전압을 서서히 크게 해 가는 방법으로 결정할 수 있지만, 플로팅 게이트 전극 (7) 에 축적되는 홀 전하량은 드레인 전압치와 그 인가 시간과의 곱에 의해서도 제어할 수 있다. 앞서 서술한 바와 같이 홀 전하의 축적량에 따라서 본 디프레션형 NMOS 트랜지스터의 임계치 전압이 더욱 마이너스측으로 시프트되기 때문에, 원하는 임계치 전압에 도달할 때까지 높은 일정한 드레인 전압을 인가하여, 출력 전압을 모니터링하면서 그 인가 시간으로 고정밀하게 N 채널형 MOSFET 의 임계치 전압을 조정하는 것도 가능하다.The amount of carriers to be accumulated in the floating gate electrode can be determined by a method of gradually increasing the drain voltage as shown in Fig. 19, but the amount of hole charge accumulated in the floating gate electrode 7 is determined by the drain voltage value and its application time Can be controlled by the product of As described above, since the threshold voltage of the present depression type NMOS transistor is further shifted to the negative side according to the accumulated amount of the hole charges, a high constant drain voltage is applied until the desired threshold voltage is reached, It is also possible to adjust the threshold voltage of the N-channel type MOSFET with high precision in time.

도 11 은 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 단면도이다. 도 11 에서는 도 10 의 구조에 추가하여, 2 × 1016/㎤ 내지 2 × 1017/㎤ 정도의 불순물 농도의 As 나 P 로 이루어지는 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 을 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 의 아래에 부가하고 있다. 도 10 의 경우에는 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 의 조건에 따라서도 다르지만, 드레인 내압을 30 V 정도까지 고내압으로 하는 것은 용이하다.11 is a cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory element showing a second embodiment of the present invention. 11, in addition to the structure of FIG. 10, a second N-type low-concentration impurity region 19 made of As or P having an impurity concentration of about 2 × 10 16 / cm 3 to 2 × 10 17 / Is added under the impurity region (18). 10, it is easy to set the drain breakdown voltage to about 30 V at a high breakdown voltage, depending on the conditions of the N-type low-concentration impurity region 18.

단, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 과 그 아래의 P 형 웰 영역 (5) 의 공핍층에 있어서, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역측으로 공핍층이 연신되는 것이 제약을 받아, 30 V 를 초과하는 고내압화가 어렵다. 그 때문에, 도 11 과 같이 제 2 N 형 불순물 영역 (19) 을 부가하여, 그 확산 깊이에 상당하는 공핍층의 연신을 확보함으로써 30 V 를 초과하는 드레인 내압을 획득할 수 있다. 이는 보다 높은 동작 전압의 반도체 집적 회로 장치에 대한 대응이나, 동작 전압과 터널링 전압의 보다 큰 마진 확보에 유효하다.However, in the depletion layer of the first N-type low-concentration impurity region 18 and the underlying P-type well region 5, the depletion layer is restricted to the first N-type low-concentration impurity region side, It is difficult to increase the pressure. Therefore, the drain breakdown voltage exceeding 30 V can be obtained by securing the extension of the depletion layer corresponding to the diffusion depth by adding the second N-type impurity region 19 as shown in FIG. This is effective in coping with a semiconductor integrated circuit device having a higher operating voltage and securing a larger margin of the operating voltage and the tunneling voltage.

도 12 는 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 단면도이다. 도 12 에 있어서는, 플로팅 게이트 전극 (7) 과 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 사이에 제 1 게이트 절연막 (9) 이나 제 2 게이트 절연막 (14) 보다 두꺼운 산화막을 형성하고 있다. 이러한 구성을 취함으로써, 드레인 전압을 상승시켰을 때에 발생하는 저전위의 플로팅 게이트 전극 (7) 과 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 사이의 고전계화를 완화시킬 수 있어, 드레인 내압을 60 V 정도까지 고내압화할 수 있다.12 is a cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory element showing a third embodiment of the present invention. 12, an oxide film thicker than the first gate insulating film 9 and the second gate insulating film 14 is formed between the floating gate electrode 7 and the first N-type low concentration impurity region 18. [ By adopting such a configuration, it is possible to relax the high voltage between the floating gate electrode 7 of low potential and the first N-type low concentration impurity region 18, which is generated when the drain voltage is raised, It is possible to increase the internal pressure.

이 두꺼운 산화막 (13) 은 필요한 전계의 완화 정도에 따라서 임의의 두께를 설정하면 되고, 30 V 를 초과하는 드레인 전압에 견디는 경우에는 1000 Å 이상의 두께가 바람직하다. 또한 소자 분리 영역의 LOCOS 산화막과 동시에 형성함으로써, 공정의 증가를 면할 수 있다.The thickness of the thick oxide film 13 may be set to an arbitrary thickness according to the degree of relaxation of the required electric field. In the case where the thick oxide film 13 can withstand a drain voltage exceeding 30 V, a thickness of 1000 A or more is preferable. In addition, by forming the LOCOS oxide film at the same time as the LOCOS oxide film in the device isolation region, an increase in the process can be avoided.

도 13 은 본 발명의 제 4 실시예를 나타내는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 단면도이다. 도 13 에 있어서는, 도 12 에 있어서의 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 을 소스 단자 (3) 측 방향으로, N 형 채널 불순물 영역 (10) 과 겹치는 정도까지 연신하고 있다. 그것에 추가하여, 소스 단자를 둘러싸도록, 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 보다 불순물 농도가 높은 P 형 저농도 불순물 영역 (20) 을 형성하고 있다.13 is a cross-sectional view of a semiconductor nonvolatile memory element according to a fourth embodiment of the present invention. 13, the second N-type low-concentration impurity region 19 in FIG. 12 is extended to the side of the source terminal 3 to the extent that it overlaps with the N-type channel impurity region 10. In addition, a P-type low-concentration impurity region 20 having a higher impurity concentration than the second N-type low-concentration impurity region 19 is formed so as to surround the source terminal.

이 P 형 저농도 불순물 영역 (20) 은 제 1 게이트 절연막 근방의 두꺼운 산화막 (13) 을 넘지 않는 영역에서, B 또는 BF2 를 2 × 1016/㎤ 내지 2 × 1017/㎤ 정도의 불순물 농도이고, 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 의 농도보다 높은 농도로 형성한다. 이와 같이 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 보다 P 형 저농도 불순물 영역 (20) 을 고농도로 하는 구성에 의해, 드레인 전압을 높인 경우에 발생하는 채널측 및 드레인측의 공핍층을 보다 드레인측으로 연신시킬 수 있어, 60 V 이상의 드레인 내압을 얻을 필요가 있는 경우에 유효하게 된다.This P-type low concentration impurity region 20 has an impurity concentration of about 2 × 10 16 / cm 3 to about 2 × 10 17 / cm 3 in the region not exceeding the thick oxide film 13 in the vicinity of the first gate insulating film, Is formed at a concentration higher than the concentration of the second N-type low-concentration impurity region (19). As described above, since the concentration of the P-type low-concentration impurity region 20 is higher than that of the second N-type low-concentration impurity region 19, the depletion layer on the channel side and the drain side, which occurs when the drain voltage is increased, This is effective when it is necessary to obtain a drain breakdown voltage of 60 V or more.

지금까지의 제 1 에서 제 4 까지의 실시예에 있어서는, 도 10 내지 13 과 같이, 플로팅 게이트 전극과 컨트롤 게이트 전극을 다결정 실리콘층을 이용해서 적층하는 구조로 하고 있었지만, 2 층의 다결정 실리콘층을 사용하는 이러한 방법은 게이트 전극 면적의 증대를 억제하여 저비용화가 용이하지만, 공정이 증가하여 가공도 복잡해진다. 그 복잡성은 예를 들어, 플로팅 게이트 전극 (7) 과 컨트롤 전극 (8) 및 그 사이의 제 3 게이트 산화막 (15) 을 일괄 가공할 때의 드라이 에칭 조건의 선정이나, 마스크가 되는 레지스트의 에칭 내성, 단차부에 발생하는 다결정 실리콘 스트링거, 고애스펙트비의 게이트 전극 구조로 인한 평탄성의 악화 등에 수반되는 여러 가지 폐해 등이다.In the first to fourth embodiments so far, as shown in Figs. 10 to 13, the floating gate electrode and the control gate electrode are laminated by using the polycrystalline silicon layer. However, the two- Such a method used is easy to reduce the cost by suppressing an increase in the area of the gate electrode, but the process is increased and processing is complicated. For example, the complexity is determined by selecting the dry etching conditions for collectively processing the floating gate electrode 7, the control electrode 8, and the third gate oxide film 15 therebetween, and the etching resistance , Polycrystalline silicon stringers generated in the stepped portion, and deterioration of flatness due to the gate electrode structure of a high aspect ratio.

도 14 내지 17 은, 이러한 복잡성을 극복하기 위해 다결정 실리콘층을 1 층만 사용하여 반도체 불휘발성 메모리 소자를 실현하는 방법으로, 도 10 내지 13 의 구조의 각각에 대응한 구조로 되어 있다.14 to 17 show a method for realizing the semiconductor nonvolatile memory element using only one layer of the polycrystalline silicon layer in order to overcome such complexity, and have a structure corresponding to each of the structures in FIGS. 10 to 13.

먼저 도 14 는, 도 10 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 5 실시예이다.First, Fig. 14 shows a fifth embodiment in which the two-layer gate electrode structure of polycrystalline silicon shown in Fig. 10 is a single layer.

도 14(2) 및 (3) 은 평면도 14(1) 의 A-A' 및 B-B' 의 부분에 대응한 단면도이고, 도 10 의 2 층의 적층 다결정 실리콘 구조를 플로팅 게이트 전극 (7) 의 1 층으로 이루어지는 구조로 한 것이다. 도 14(2) 에서 보이는 바와 같이 플로팅 게이트 전극 (7) 상에는, 컨트롤 전극 및 제 3 게이트 절연막은 형성하고 있지 않다. 그 대신에 이 플로팅 게이트 전극 (7) 은 도 14(1) 과 같이 채널 영역 밖으로 연신되어, 반도체 기판 내의 불순물 확산 영역을 사용한 컨트롤 게이트 전극 (8) 과 겹치도록 배치된다. 반도체 기판 내의 불순물 확산 영역을 사용한 컨트롤 게이트 전극 (8) 은 전위 취출 부분 (6) 을 갖고 있다. 컨트롤 게이트 전극 (8) 은 예를 들어 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 의 불순물과 구조·공정을 겸용해도 되고, 취출 부분 (6) 은 소스/드레인 영역의 N 형 고농도 불순물과 겸용해도 된다.14 (2) and (3) are sectional views corresponding to the portions AA 'and BB' in the plan view 14 (1), and the two-layered laminated polycrystalline silicon structure of FIG. 10 is referred to as one layer of the floating gate electrode 7 . The control electrode and the third gate insulating film are not formed on the floating gate electrode 7 as shown in Fig. 14 (2). Instead, this floating gate electrode 7 is extended outside the channel region as shown in Fig. 14 (1), and overlaps with the control gate electrode 8 using the impurity diffusion region in the semiconductor substrate. The control gate electrode 8 using the impurity diffusion region in the semiconductor substrate has the potential extraction portion 6. The control gate electrode 8 may be used in combination with the impurity in the N-type high concentration impurity region 17, for example, and the extraction portion 6 may also be used as the N-type high concentration impurity in the source / drain region.

또한, 도 10 에서 사용하고 있던 플로팅 게이트 전극과 컨트롤 전극 사이의 제 3 게이트 절연막 (15) 은, 플로팅 게이트 전극과 반도체 기판 내의 불순물 확산 영역인 컨트롤 게이트 전극 사이에 형성되는 반도체 기판 표면의 산화막으로 구성하게 되어, 여기서는 채널 영역 이외에 형성되는 제 1 게이트 절연막과 동시에 형성되는 산화막을 사용하고 있다.The third gate insulating film 15 between the floating gate electrode and the control electrode used in FIG. 10 is composed of an oxide film on the surface of the semiconductor substrate formed between the floating gate electrode and the control gate electrode, which is an impurity diffusion region in the semiconductor substrate An oxide film formed at the same time as the first gate insulating film formed outside the channel region is used.

도 14 의 구성은, 컨트롤 게이트 전극과 플로팅 게이트 전극의 2 개의 점유 면적을 반도체 집적 회로 장치 내에서 필요로 하기 때문에, 칩 점유 면적의 증대와 그것에 따른 비용의 증가를 초래하게 된다. 단, 본 발명은 반도체 집적 회로 장치 내에 본 반도체 불휘발성 메모리 소자를 다수 정렬시키는 메모리 어레이와 같은 용도에 사용하는 것이 아니기 때문에 점유 면적의 증가는 크지 않아, 그 비용 증가는 반도체 집적 회로 장치로는 거의 문제가 되지 않는다. 한편, 앞서 서술한 바와 같이 프로세스의 복잡성·곤란성을 배제하는 것에 의한 품질의 안정화와 공정 감소의 효과를 누릴 수 있다는 메리트가 있다.In the configuration shown in Fig. 14, two occupation areas of the control gate electrode and the floating gate electrode are required in the semiconductor integrated circuit device, which leads to an increase in the chip occupied area and an increase in cost. However, since the present invention is not used in applications such as a memory array in which a large number of semiconductor nonvolatile memories are aligned in a semiconductor integrated circuit device, the occupied area is not increased so much, It does not matter. On the other hand, as described above, there is an advantage that the quality can be stabilized and the process can be reduced by eliminating the complexity and difficulty of the process.

또한, 도 14 의 구조에 있어서, 게이트 전위와 소스 전위 및 P 형 웰 영역의 전압은 금속 배선에 의해 결선하는 등 하여 공통의 저전위로 사용하는 회로를 채용하는 경우, 도 14(3) 의 컨트롤 게이트 전극 (8) 의 불순물은 P 형 고농도 불순물이어도 되고, 나아가서는 P 형 웰 영역 (5) 그대로여도 상관없다.In the structure of Fig. 14, when a circuit is used in which the gate potential, the source potential, and the voltage of the p-type well region are connected to each other through a metal wiring, The impurity of the electrode 8 may be a P-type high-concentration impurity, or may remain the P-type well region 5.

왜냐하면 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자는, N 형 채널 불순물 영역 (10) 의 존재에 의해 게이트/소스 사이 전압이 0 Ⅴ 라도 드레인 전압에 따라서 전류가 흐르는 노멀리 온형으로 하고 있다. 그 때문에 P 형 웰 영역이 소스 단자와 도시하지 않은 어딘가의 금속 배선 등에 의해 결선되어 있으면, 컨트롤 게이트 전극 (8) 이 되는 불순물 확산이 P 형이라도 같은 전위 관계가 되기 때문이다.This is because the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention has a normally-on type in which the current flows in accordance with the drain voltage even when the gate-source voltage is 0 V due to the presence of the N-type channel impurity region 10. This is because, if the P-type well region is connected to the source terminal and the metal wiring or the like, which is not shown in the drawing, the impurity diffusion that becomes the control gate electrode 8 becomes the same potential relation even if it is P-type.

도 15 는 도 11 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 6 실시예이고, 그 효과는 도 14 에서 설명한 것과 동일하다. 도 15(2) 및 (3) 은 평면도 15(1) 의 A-A' 및 B-B' 의 부분에 대응한 단면도이다.Fig. 15 shows a sixth embodiment in which the two-layer gate electrode structure of polycrystalline silicon of Fig. 11 is a single layer, and the effect is the same as that described in Fig. 15 (2) and (3) are cross-sectional views corresponding to portions A-A 'and B-B' in a plan view 15 (1).

또한, 도 16 은 도 12 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 7 실시예이고, 그 효과는 도 14 에서 설명한 것과 동일하다. 도 16(2) 및 (3) 은 평면도 16(1) 의 A-A' 및 B-B' 의 부분에 대응한 단면도이다.Fig. 16 shows a seventh embodiment in which the two-layer gate electrode structure of polycrystalline silicon shown in Fig. 12 is a single layer, and the effect is the same as that described in Fig. 16 (2) and (3) are cross-sectional views corresponding to portions A-A 'and B-B' in a plan view 16 (1).

또한, 도 17 은 도 13 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 8 실시예이고, 그 효과는 도 14 에서 설명한 것과 동일하다. 도 17(2) 및 (3) 은 평면도 17(1) 의 A-A' 및 B-B' 의 부분에 대응한 단면도이다.Fig. 17 shows an eighth embodiment in which the two-layer gate electrode structure of polycrystalline silicon shown in Fig. 13 is one layer, and the effect is the same as that described in Fig. 17 (2) and (3) are cross-sectional views corresponding to portions A-A 'and B-B' in a plan view 17 (1).

다음으로 본 발명에서 사용하고 있는 3 종류의 게이트 절연막에 대해서 설명한다.Next, three types of gate insulating films used in the present invention will be described.

먼저, 발명에 있어서 터널링 현상에 의해 플로팅 게이트 전극에 캐리어를 주입할 때에 사용하는 제 2 게이트 절연막에 대해서는 막두께 제어성이나 막질 안정성이 높은 열 산화법에 의한 실리콘 산화막이 바람직하다. 또한 반도체 제조 공정 종료 후의 테스트 단계에서 1 회 또는 수 회 캐리어를 플로팅 게이트에 주입할 뿐이기 때문에, 다시 쓰기 횟수에 대한 강한 내성을 얻기 위한 특수한 성막 조건이나 추가 처리는 필요로 하지 않는다. 한편 제 2 게이트 절연막의 막두께는, 반도체 제조 공정 종료 후의 테스트 공정에 있어서, 반도체 집적 회로 장치에 인가되는 동작 전압보다 충분히 높은 드레인 전압 인가에 대하여, 원하는 터널 전류치가 얻어질 만큼의 두꺼운 막두께로 설정한다.First, as the second gate insulating film used for injecting carriers into the floating gate electrode by the tunneling phenomenon in the invention, a silicon oxide film by a thermal oxidation method having high film thickness controllability and film stability is preferable. Further, since the carriers are only injected into the floating gate once or several times in the test step after the end of the semiconductor manufacturing process, there is no need for special film forming conditions or additional processing for obtaining strong resistance to the number of times of rewriting. On the other hand, the film thickness of the second gate insulating film is set to be thicker enough to obtain a desired tunnel current value for a drain voltage sufficiently higher than the operation voltage applied to the semiconductor integrated circuit device in the test step after the end of the semiconductor manufacturing process Setting.

한편, 제 1 게이트 절연막 (9) 및 제 3 게이트 절연막 (15) 은, 용량치가 높은 쪽이 바람직하다. 그것은 테스트 공정에 있어서, 드레인 전압을 인가하여 플로팅 게이트 전극에 홀을 주입할 때, 제 2 게이트 절연막에 효율적으로 전압을 인가하기 위해, 용량 결합에 의해 결정되는 플로팅 게이트 전극의 전위를 충분히 낮게 하기 위해서이다.On the other hand, it is preferable that the first gate insulating film 9 and the third gate insulating film 15 have high capacitance values. In order to sufficiently lower the potential of the floating gate electrode determined by the capacitive coupling in order to efficiently apply a voltage to the second gate insulating film in injecting holes into the floating gate electrode by applying a drain voltage in a test process to be.

고전위를 인가하는 드레인 단자 (2) 와, 저전위로 설정하는 컨트롤 게이트 전극 (8), P 형 웰 영역 및 그 P 형 웰 영역과 동 전위인 보디 단자 (4) 사이의 등가 용량 결합 회로는 도 18 과 같이 된다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 및 제 3 게이트 절연막을 고용량으로 하여, 절연막 두께가 두꺼운 저용량의 제 2 게이트 절연막 용량과의 비를 크게 함으로써, 이 용량 결합의 중간 전위인 플로팅 게이트 전극 (7) 의 전위가 저하되어, 드레인 단자 (2)/플로팅 게이트 전극 (7) 사이의 제 2 절연막 (14) 에 고전압을 인가할 수 있어, 터널링 현상을 촉진할 수 있다.The equivalent capacitance coupling circuit between the drain terminal 2 for applying the high potential and the control gate electrode 8 for setting the low potential, the P-type well region and the body terminal 4 which is the same potential as the P- 18. As can be seen, the first gate insulating film and the third gate insulating film are formed in a large capacity to increase the ratio of the insulating film thickness to the second gate insulating film capacity, The high potential can be applied to the second insulating film 14 between the drain terminal 2 and the floating gate electrode 7 and the tunneling phenomenon can be promoted.

이 때문에, 제 1 및 제 3 게이트 절연막은 평면적인 전극 사이즈가 클 것이 요구된다. 그 편이 용량치를 높일 수 있기 때문인데, 제 2 게이트 절연막의 평면 사이즈의 10 배 이상의 면적이 있으면 충분하다.For this reason, it is required that the first and third gate insulating films have a large electrode size in a plane. This is because it is possible to increase the capacity value, but it is sufficient that the area is at least 10 times as large as the plane size of the second gate insulating film.

또한, 용량치를 높게 할 목적으로, 제 1 및 제 3 게이트 절연막은 최대한 얇은 쪽이 바람직하다. 플로팅 게이트 전극, 컨트롤 게이트 전극, P 형 웰 영역의 전위는 회로에 의해 같은 낮은 전위로 고정되기 때문에, 반도체 집적 회로 장치의 동작 전압에 의한 절연막 두께의 제약은 기능하지 않는다. 따라서 열 산화막의 경우에는, 플로팅 전극 내의 캐리어의 고온 환경에 의한 리크를 생각하면, 100 내지 200 Å 정도의 막두께가 바람직하다.Further, for the purpose of increasing the capacitance value, the first and third gate insulating films are preferably as thin as possible. Since the potentials of the floating gate electrode, the control gate electrode, and the P-type well region are fixed at the same low potential by the circuit, the restriction of the insulating film thickness by the operation voltage of the semiconductor integrated circuit device does not function. Therefore, in the case of a thermal oxide film, considering the leakage due to the high-temperature environment of the carrier in the floating electrode, a film thickness of about 100 to 200 ANGSTROM is preferable.

그리고, 고용량의 관점에서 제 1 및 제 3 게이트 절연막의 비유전율은 높은 쪽이 바람직하여, 실리콘 열 산화막보다도 SiON 이나 SiN 나아가서는 HfO2 등을 사용함으로써 실현할 수 있다. 실리콘 열 산화막 이외의 막은 일반적으로, 막 계면의 특성의 불안정성에 의한 임계치 전압 등의 특성 변동이 커지는데, 본 발명에서서는 특성 편차가 존재하더라도 최종적으로는 테스트 공정에서의 조정에 의해 맞춰 넣을 수 있으므로 문제가 되지 않는다.From the viewpoint of the high capacity, it is preferable that the relative dielectric constant of the first and third gate insulating films is high and can be realized by using SiON, SiN, or HfO 2 rather than the silicon thermal oxide film. In general, a film other than the silicon thermal oxide film has a characteristic variation such as a threshold voltage due to instability of the film interface. In the present invention, even if there is a characteristic deviation, the film can finally be adjusted by adjustment in the test step It does not matter.

또한, 상기 제 1 및 제 3 게이트 절연막의 박막화나 고비유전율막의 채용은, 게이트 전극 사이즈의 축소와 그것에 따르는 저비용화를 실현할 수 있다는 메리트가 있다. 그리고 이 방법은 일반적인 하기 식 (3) 에 있어서, 단위 면적당 용량치 C 를 증대시키는 것으로 이어지기 때문에, 플로팅 게이트 전극 내의 캐리어의 리크 등으로 인한 Q 의 감소에 대하여, 임계치 전압 변동량을 작게 할 수 있다는 메리트도 함께 갖는다.The adoption of the thin film of the first and third gate insulating films and the high dielectric constant film has the merit that the gate electrode size can be reduced and the cost can be reduced. Since this method leads to increasing the capacitance value C per unit area in the general formula (3), it is possible to reduce the amount of fluctuation in the threshold voltage with respect to the decrease in Q due to leakage of carriers in the floating gate electrode It also has merit.

V = Q/C (3)         V = Q / C (3)

이상과 같이 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자를 채용함으로써, 임계치 전압 조정이 용이하여 장기 안정성이 높고, 소자 특성 편차에 기초하는 회로 특성 편차를 테스트 공정의 전기적 조정에 의해 흡수할 수 있기 때문에 고정밀도의 반도체 집적 회로 장치를 제공할 수 있다.As described above, by employing the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, it is possible to easily adjust the threshold voltage, to achieve long-term stability, and to absorb the circuit characteristic variation based on the device characteristic variation by electrical adjustment in the test process. A semiconductor integrated circuit device of the present invention can be provided.

다음으로, 도 10 의 제 1 실시예 구조의 반도체 불휘발성 메모리 소자를 제조하기 위한 제조 방법을, 도 20(1) ∼ (4) 및 도 21(5) ∼ (8) 의 공정 플로도에 기초하여 설명한다.Next, a manufacturing method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device of the structure of the first embodiment of FIG. 10 is described based on the process flow charts of FIGS. 20 (1) to (4) and 21 (5) to .

먼저, P 형 또는 N 형의 반도체 기판 (1) 을 준비하고, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 형성 영역에 B 또는 BF2 의 P 형 불순물을 이온 주입법으로 주입 후, 열 확산을 실시하여 P 형 웰 영역 (5) 을 형성한다 (1).First, a P-type or N-type semiconductor substrate 1 is prepared, P-type impurity of B or BF2 is implanted into the region for forming a semiconductor nonvolatile memory element by ion implantation method, 5) are formed (1).

이 반도체 기판 (1) 의 극성은 본 발명의 반도체 불휘발성 메모리 소자를 갖는 반도체 집적 회로 장치의 요망에 따라서 선택하게 된다. 즉 이 P 형 웰 영역의 전위가 반도체 집적 회로 장치 상의 최저 전위가 되지 않게 하기 위해 이 P 형 웰 영역을 전기적으로 분리하고 싶은 경우에는, N 형의 반도체 기판을 준비하는 것이 바람직하지만, 이 P 형 웰 영역이 반도체 집적 회로 장치 상의 최저 전위인 경우에는, 보다 저렴한 P 형 반도체 기판을 사용할 수 있다.The polarity of the semiconductor substrate 1 is selected in accordance with the demand of the semiconductor integrated circuit device having the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention. That is, when it is desired to electrically isolate the P-type well region from the lowest potential on the semiconductor integrated circuit device, it is preferable to prepare an N-type semiconductor substrate, but the P- When the well region is the lowest potential on the semiconductor integrated circuit device, a more inexpensive P-type semiconductor substrate can be used.

이 P 형 웰 영역 (5) 의 불순물 농도는 7 × 1015/㎤ 내지 7 × 1016/㎤ 사이의 값으로 6 ㎛ 에서 10 ㎛ 의 깊이가 되도록 불순물 주입량 및, 열 확산의 조건을 선택한다. 보다 상세하게는, 불순물 주입 면적 밀도를 1 × 1012/㎠ 내지 1 × 1013/㎠, 열 확산을 1100 ℃ 내지 1200 ℃ 에서 수 시간 내지 십 수 시간의 열 처리로 함으로써 실현한다.An impurity implantation amount and a thermal diffusion condition are selected so that the impurity concentration of the P-type well region 5 is a value between 7 × 10 15 / cm 3 and 7 × 10 16 / cm 3 and a depth of 6 μm to 10 μm. More specifically, the impurity implantation area density is 1 × 10 12 / cm 2 to 1 × 10 13 / cm 2, and thermal diffusion is performed at a temperature of 1100 ° C. to 1200 ° C. for several hours to several tens of hours.

다음으로, 소자끼리를 전기적으로 분리시키기 위해서 LOCOS 법 등을 사용하여, 실리콘 산화막에 의한 소자 분리 영역 (13) 을 P 형 웰 영역 (5) 주위에 형성함과 동시에, 그 소자 분리 영역에 둘러싸인 반도체 불휘발성 메모리 소자 영역을 규정한다 (2).Next, a device isolation region 13 made of a silicon oxide film is formed around the P-type well region 5 using a LOCOS method or the like so as to electrically isolate the devices from each other, and a semiconductor And defines a nonvolatile memory element region (2).

다음으로, 본 반도체 불휘발성 메모리 소자의 드레인 영역이 될 예정의 영역에 As 또는 P 의 N 형 불순물을 이온 주입법으로 주입하고, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 및 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 을 형성한다 (3).Next, N-type impurity such as As or P is implanted into the region to be a drain region of the present semiconductor nonvolatile memory element by ion implantation to form an N-type high concentration impurity region 17 and a first N-type low concentration impurity region 18 (3).

N 형 고농도 불순물 영역 (17) 은, 나중에 전자나 홀 등의 캐리어를, 실리콘 산화막을 통해서 상부의 플로팅 게이트 전극으로 터널링 주입하기 위한 하부 전극으로 하는데, 그 캐리어 주입시에 플러스측의 고전압을 인가하는 경우에, N 형 고농도 불순물 영역 표면의 공핍화를 억제하기 위해 5 × 1018/㎤ 이상의 불순물 농도로 As 를 주입하여 형성하는 것이 바람직하다. 이 때의 주입 에너지는, 반도체 기판 표면의 산화막을 통과할 수 있는 정도의 크기로 하고, 예를 들어 100 keV 정도로 하는 것이 좋다.The N-type high concentration impurity region 17 serves as a lower electrode for later tunneling the carriers such as electrons and holes through the silicon oxide film to the upper floating gate electrode. The high voltage at the positive side is applied In order to suppress the depletion of the surface of the N-type high-concentration impurity region, it is preferable to implant As with an impurity concentration of 5 x 10 18 / cm 3 or more. It is preferable that the implantation energy at this time is such that it can pass through the oxide film on the surface of the semiconductor substrate and is set to, for example, about 100 keV.

또한, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 은, 원하는 값 이상의 드레인 내압을 얻기 위해서, 1 × 1017/㎤ 이상, 1 × 1018/㎤ 이하의 불순물 농도로 P 를 주입하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 주입 에너지를 90 keV 이상으로 설정함으로써, 앞선 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 보다 깊은 확산으로 할 수 있어, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 아래의 P 형 웰 영역 (5) 과의 PN 접합 내압을 높게 설정할 수 있다.The first n-type low concentration impurity region 18 is preferably formed by implanting P at an impurity concentration of 1 x 10 17 / cm 3 or more and 1 x 10 18 / cm 3 or less in order to obtain a drain breakdown voltage of a desired value or more Do. By setting the implantation energy to 90 keV or more, deep diffusion can be made deeper than the N-type high concentration impurity region 17, and the PN junction with the P-type well region 5 below the N-type high concentration impurity region 17 The internal pressure can be set high.

다음으로, 본 반도체 불휘발성 메모리 소자를 노멀리 온 타입의 디프레션형 MOSFET 로 하기 위해서, 임계치 전압이 마이너스의 원하는 값이 되도록 As 또는 P 의 N 형 불순물을 채널 형성 예정 영역에 이온 주입법으로 주입하여, N 형 채널 불순물 영역 (10) 을 형성한다 (4).Next, in order to make the present semiconductor nonvolatile memory element a depression type MOSFET of a normally-on type, N type impurity of As or P is implanted into a region where a channel is to be formed by ion implantation so that the threshold voltage becomes a negative desired value, Thereby forming an N-type channel impurity region 10 (4).

다음으로, 열 산화법 또는 CVD 법 등에 의해, 채널 형성 예정 영역에 100 내지 200 Å 정도의 막두께의 제 1 게이트 절연막 (9) 과, 드레인 형성 예정 영역에 제 1 게이트 절연막보다 막두께가 두꺼우며 수 백 Å 정도의 제 2 게이트 절연막 (14) 을 형성한다 (5).Next, by a thermal oxidation method, a CVD method, or the like, a first gate insulating film 9 having a film thickness of about 100 to 200 angstroms is formed in the channel forming region and a second gate insulating film 9 having a thicker film thickness than the first gate insulating film A second gate insulating film 14 of about 100 angstroms is formed (5).

2 가지 막두께의 게이트 절연막을 형성하기 위해서는, 먼저 두꺼운 쪽의 제 2 게이트 절연막을 열 산화법에 의한 실리콘 산화막으로서 소자 영역 전체면에 형성한 후, 드레인 형성 예정 영역 이외의 영역의 제 2 게이트 절연막을 포토리소그래피 기술과 HF 등에 의한 에칭 처리를 실시하여 제거하고, 이어서 제 1 게이트 절연막을 열 산화법에 의한 실리콘 산화막으로서 형성함으로써 실현한다.In order to form the gate insulating film of two film thicknesses, first, the second thick gate insulating film is formed as the silicon oxide film by the thermal oxidation method on the entire surface of the device region, and then the second gate insulating film Etching is performed by a photolithography technique and HF or the like, and then the first gate insulating film is formed as a silicon oxide film by a thermal oxidation method.

이 방법에서는 제 2 게이트 절연막은, 제 1 게이트 절연막 형성시의 열 산화 처리에 노출되어, 제 2 게이트 절연막을 구성하는 실리콘 산화막이 재성장하게 된다. 단 제 2 게이트 절연막은 이미 두꺼운 막두께를 갖고 있기 때문에, 얇은 게이트 절연막인 제 1 게이트 절연막 형성시의 열 산화 처리시에는, 산소가 실리콘까지 도달하는 스피드가 느려져, 막두께 성장은 매우 느리고 성장량도 적다. 그 때문에 2 번의 열 산화 처리 후의 제 2 게이트 절연막의 막두께는 첫 번째의 열 산화 처리의 영향이 지배적이며, 막두께 예측도 하기 쉽다.In this method, the second gate insulating film is exposed to the thermal oxidation treatment at the time of forming the first gate insulating film, and the silicon oxide film constituting the second gate insulating film is re-grown. However, since the second gate insulating film already has a thick film thickness, the speed at which oxygen reaches silicon reaches a slow speed during the thermal oxidation treatment at the time of forming the first gate insulating film, which is a thin gate insulating film, little. Therefore, the film thickness of the second gate insulating film after the second thermal oxidation treatment is dominated by the first thermal oxidation process, and the film thickness is also easily predicted.

다음으로, 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 다결정 실리콘층을 퇴적하고, 1 × 1019/㎤ 이상이 되도록 고농도의 불순물 주입을 이온 주입법 또는 열 확산법으로 실시하고, 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭 처리를 실시하여 반도체 불휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성한다. 이 때, 플로팅 게이트 전극 (7) 과 제 2 게이트 절연막은 터널링에 의한 캐리어 주입을 실시하기 위한 겹치는 부분을 설정해 둔다 (6).Next, a polycrystalline silicon layer is deposited on the first and second gate insulating films, and impurity implantation at a high concentration is performed by ion implantation or thermal diffusion so as to have a concentration of 1 x 10 19 / cm 3 or more. Then, photolithography and dry etching Thereby forming the floating gate electrode 7 of the semiconductor nonvolatile memory element. At this time, the floating gate electrode 7 and the second gate insulating film are overlapped to perform carrier injection by tunneling (6).

다음으로, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트 전극 상에, 제 3 게이트 절연막 (15) 을 형성하기 위해서 열 산화법 또는 CVD 법 등에 의해 절연막을 퇴적한다. 그 후 계속해서 다결정 실리콘층을 퇴적하여, 1 × 1019/㎤ 이상이 되도록 고농도의 불순물 주입을 이온 주입법 또는 열 확산법으로 실시하고, 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭 처리를 사용하여 컨트롤 게이트 전극 (8) 을 패터닝 형성한다 (7).Next, an insulating film is deposited on the floating gate electrode of the semiconductor nonvolatile memory element by a thermal oxidation method, a CVD method or the like so as to form the third gate insulating film 15. Thereafter, a polycrystalline silicon layer is deposited, and impurity implantation at a high concentration is performed by ion implantation or thermal diffusion so as to have a concentration of 1 x 10 19 / cm 3 or more. The control gate electrode 8 is formed by photolithography and dry etching, (7).

이 때, 상기 플로팅 게이트 전극과 컨트롤 게이트 전극을 1 개의 포토리소그래피 및 드라이 에칭 처리에 의해 일괄 형성해도 된다. 즉, 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 다결정 실리콘층을 퇴적하여, 1 × 1019/㎤ 이상이 되도록 고농도의 불순물 주입을 이온 주입법 또는 열 확산법으로 실시하고, 계속하여 그대로 제 3 게이트 절연막을 열 산화법 또는 CVD 법 등에 의해 퇴적하고, 또 다시 계속해서 다결정 실리콘층을 퇴적하여, 1 × 1019/㎤ 이상이 되도록 고농도의 불순물 주입을 이온 주입법 또는 열 확산법으로 실시하고, 그런 후에 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭 처리를 사용하여, 컨트롤 게이트 전극 (8) 과 플로팅 게이트 전극 (7) 을 일괄 패터닝에 의해 형성한다.At this time, the floating gate electrode and the control gate electrode may be collectively formed by one photolithography process and a dry etching process. That is, a polycrystalline silicon layer is deposited on the first and second gate insulating films, and impurity implantation at a high concentration is performed by ion implantation or thermal diffusion so that the concentration is 1 × 10 19 / cm 3 or more. The polycrystalline silicon layer is deposited again by the oxidation method or the CVD method and then the polycrystalline silicon layer is deposited again to carry out impurity implantation at a high concentration of 1 x 10 19 / cm 3 or more by ion implantation or thermal diffusion, The control gate electrode 8 and the floating gate electrode 7 are formed by collective patterning using an etching process.

다음으로, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역 (12) 을 형성하기 위해서, As 또는 P 의 N 형 불순물을 1 × 1020/㎤ 이상이 되도록 이온 주입법으로 주입한다 (8).Next, in order to form the source / drain region 12 of the semiconductor nonvolatile memory device, the N type impurity of As or P is implanted by an ion implantation method so as to be not less than 1 x 10 20 / cm 3 (8).

여기까지가 도 20(1) ∼ (4) 및 도 21(5) ∼ (8) 의 공정 플로도에 기초한 설명이다.This is the description based on the process flow charts of Figs. 20 (1) to (4) and Figs. 21 (5) to (8).

다음으로, 도시하지는 않지만, 전체에 산화막으로 이루어지는 절연막을 퇴적하고, 소정의 위치에 콘택트 홀을 형성한 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 게이트·소스·드레인·보디의 전위를 부여하기 위해 금속 배선의 형성을, 금속막의 스퍼터링 및 패터닝에 의해 실시한다.Next, although not shown, an insulating film made of an oxide film is deposited as a whole, and a contact hole is formed at a predetermined position. Thereafter, in order to impart the potential of the gate, source, drain and body of the semiconductor nonvolatile memory element, Is formed by sputtering and patterning of a metal film.

또한, 도 14 에 의해 설명한, 도 10 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 5 실시예로 나타내는 구조를 제조하기 위해서는, 상기 제조 방법에 있어서 도 21(6) 의 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성하는 공정까지 공통이다. 이 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역 (12) 을 형성하여, 동일하게 제조할 수 있다. 컨트롤 게이트 전극 (8) 은 예를 들어 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 의 불순물과 구조·공정을 겸용하여 제조하는 것이 가능하다.In order to manufacture the structure shown in the fifth embodiment in which the two-layered gate electrode structure of polycrystalline silicon shown in Fig. 14 is one layer as shown in Fig. 14, in the above manufacturing method, And the step of forming the floating gate electrode 7 on the second gate insulating film. Thereafter, the source / drain regions 12 of the semiconductor nonvolatile memory element are formed and can be manufactured in the same manner. The control gate electrode 8 can be fabricated by combining the structure and the process with, for example, impurities in the N-type high concentration impurity region 17.

다음으로, 도 11 의 제 2 실시예 구조의 반도체 불휘발성 메모리 소자를 제조하기 위한 제조 방법을, 도 22(1) ∼ (4) 의 공정 플로도에 기초하여 설명한다. 제 2 실시예와 제 1 실시예의 차이는 도 11 에 있어서의 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 의 추가이기 때문에, 도 22 도 그것에 따라서 후반의 공정을 간략화하고 있다.Next, a manufacturing method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device of the structure of the second embodiment of FIG. 11 will be described based on the process flow charts of FIGS. 22 (1) to (4). The difference between the second embodiment and the first embodiment is the addition of the second N-type low-concentration impurity region 19 in FIG. 11, so that the second step is simplified according to FIG.

먼저, P 형 또는 N 형의 반도체 기판 (1) 을 준비하고, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 형성 영역에 P 형 웰 영역 (5) 과, 또한 그 내부에 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 을 형성한다 (1).First, a P-type or N-type semiconductor substrate 1 is prepared, and a P-type well region 5 and a second N-type low-concentration impurity region 19 are formed in the region for forming the semiconductor non- (1).

이 P 형 웰 영역 (5) 은 B 또는 BF2 의 P 형 불순물을 불순물 농도 7 × 1015/㎤ 내지 7 × 1016/㎤ 사이의 값으로 6 ㎛ 에서 10 ㎛ 의 깊이가 되도록 불순물 주입량 및, 열 확산의 조건을 선택한다. 보다 상세하게는, 불순물 주입 면적 밀도를 1 × 1012/㎠ 내지 1 × 1013/㎠, 열 확산을 1100 ℃ 내지 1200 ℃ 에서 수 시간 내지 십 수 시간의 열 처리로 함으로써 실현한다.This P-type well region 5 is formed by implanting P-type impurity of B or BF2 at an impurity concentration of 7 × 10 15 / cm 3 to 7 × 10 16 / cm 3 at an impurity implantation amount of 6 μm to 10 μm, Select the conditions of diffusion. More specifically, the impurity implantation area density is 1 × 10 12 / cm 2 to 1 × 10 13 / cm 2, and thermal diffusion is performed at a temperature of 1100 ° C. to 1200 ° C. for several hours to several tens of hours.

또한 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 은, P 또는 As 의 N 형 불순물을 불순물 농도 2 × 1016/㎤ 내지 2 × 1017/㎤ 사이에서, 3 ㎛ 에서 6 ㎛ 의 깊이가 되도록 불순물 주입 및 열 확산 조건을 선택한다. 이 열 확산은 상기 P 형 웰 영역 형성시의 열 처리와 겸용해도 되고, 그 후에 추가하여 실시해도 상관없다.The N-type low-concentration impurity region 19 is formed by implanting impurity and heat so that the N-type impurity of P or As has a depth of 3 탆 to 6 탆 at an impurity concentration of 2 × 10 16 / cm 2 to 2 × 10 17 / Select the diffusion condition. This thermal diffusion may be used in combination with the heat treatment at the time of forming the P-type well region, or may be performed after that.

다음으로, 도시하지 않지만, 소자끼리를 전기적으로 분리시키기 위해서 LOCOS 법 등을 사용하여, 실리콘 산화막에 의한 소자 분리 영역 (13) 을 형성함과 동시에, 그 소자 분리 영역에 둘러싸인 반도체 불휘발성 메모리 소자 영역을 규정한다.Next, although not shown, a device isolation region 13 made of a silicon oxide film is formed by LOCOS or the like in order to electrically isolate the devices, and a semiconductor nonvolatile memory device region .

다음으로, 본 반도체 불휘발성 메모리 소자의 드레인 영역이 될 예정의 영역에 As 또는 P 의 N 형 불순물을 이온 주입법으로 주입하여, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 및 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 을 형성한다 (2).Next, N-type impurity such as As or P is implanted into the region to be the drain region of the present semiconductor nonvolatile memory element by ion implantation to form the N-type high concentration impurity region 17 and the first N-type low concentration impurity region 18 (2).

N 형 고농도 불순물 영역 (17) 은, 5 × 1018/㎤ 이상의 불순물 농도로 As 를 주입하여 형성하는 것이 바람직하고, 주입 에너지는, 반도체 기판 표면의 산화막을 통과할 수 있는 100 keV 정도로 하는 것이 좋다.The N-type high-concentration impurity region 17 is preferably formed by implanting As at an impurity concentration of 5 10 18 / cm 3 or more, and the implantation energy is preferably about 100 keV which can pass through the oxide film on the surface of the semiconductor substrate .

또한, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 은, 1 × 1017/㎤ 이상, 1 × 1018/㎤ 이하의 불순물 농도로 P 를 주입하여 형성하는 것이 바람직하다. 주입 에너지를 90 keV 이상으로 설정함으로써, 앞선 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 보다 깊은 확산으로 할 수 있어, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 아래의 P 형 웰 영역 (5) 과의 PN 접합 내압을 높게 설정할 수 있다.The first n-type low concentration impurity region 18 is preferably formed by implanting P at an impurity concentration of 1 x 10 17 / cm 3 to 1 x 10 18 / cm 3. By setting the implantation energy to 90 keV or more, deep diffusion can be made deeper than the N-type high concentration impurity region 17, and the PN junction with the P-type well region 5 under the N-type high concentration impurity region 17 Can be set high.

그 후, 앞서 도 20(4) 에서도 설명한 N 형 채널 불순물 영역의 형성, 도 21(5) 에서도 설명한 제 1 게이트 절연막 및 제 2 게이트 절연막의 형성을 실시한다.Then, the formation of the N-type channel impurity region described earlier in FIG. 20 (4) and the formation of the first gate insulating film and the second gate insulating film described in FIG. 21 (5) are performed.

다음으로, 다시 도 22 로 되돌아가, 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 다결정 실리콘층을 퇴적하여, 1 × 1019/㎤ 이상이 되도록 고농도의 불순물 주입을 이온 주입법 또는 열 확산법으로 실시하고, 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭 처리를 실시하여 반도체 불휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성한다 (3).22, a polycrystalline silicon layer is deposited on the first and second gate insulating films, and impurity implantation at a high concentration is performed by ion implantation or thermal diffusion so as to be 1 x 10 19 / cm 3 or more, Lithography and dry etching are performed to form the floating gate electrode 7 of the semiconductor nonvolatile memory element (3).

다음으로, 도 21(7) 에서도 설명한 제 3 게이트 절연막 및 플로팅 게이트 전극 형성을 실시한다.Next, the third gate insulating film and the floating gate electrode described in Fig. 21 (7) are formed.

다음으로, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역을 형성하기 위해서, As 또는 P 의 N 형 불순물을 1 × 1020/㎤ 이상이 되도록 이온 주입법으로 주입한다 (4).Next, in order to form a source / drain region of the semiconductor nonvolatile memory element, an N-type impurity of As or P is implanted by an ion implantation method so as to be not less than 1 x 10 20 / cm 3 (4).

다음으로, 도시하지는 않지만, 전체에 산화막으로 이루어지는 절연막을 퇴적하고, 소정의 위치에 콘택트 홀을 형성한 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 게이트·소스·드레인·보디의 전위를 부여하기 위해 금속 배선의 형성을, 금속막의 스퍼터링 및 패터닝에 의해 실시한다.Next, although not shown, an insulating film made of an oxide film is deposited as a whole, and a contact hole is formed at a predetermined position. Thereafter, in order to impart the potential of the gate, source, drain and body of the semiconductor nonvolatile memory element, Is formed by sputtering and patterning of a metal film.

또한, 도 15 에 의해 설명한, 도 11 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 6 실시예로 나타내는 구조를 제조하기 위해서는, 상기 제조 방법에 있어서 도 22(3) 의 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성하는 공정까지 공통이다. 이 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역 (12) 을 형성하여, 동일하게 제조할 수 있다. 컨트롤 게이트 전극 (8) 은 예를 들어 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 의 불순물과 구조·공정을 겸용하여 제조하는 것이 가능하다.Further, in order to manufacture the structure shown in the sixth embodiment in which the two-layered gate electrode structure of polycrystalline silicon shown in Fig. 15 is one layer as shown in Fig. 11, in the above manufacturing method, And the step of forming the floating gate electrode 7 on the second gate insulating film. Thereafter, the source / drain regions 12 of the semiconductor nonvolatile memory element are formed and can be manufactured in the same manner. The control gate electrode 8 can be fabricated by combining the structure and the process with, for example, impurities in the N-type high concentration impurity region 17.

다음으로, 도 12 의 제 3 실시예 구조의 반도체 불휘발성 메모리 소자를 제조하기 위한 제조 방법을, 도 23(1) ∼ (4) 및 도 24(5) ∼ (6) 의 공정 플로도에 기초하여 설명한다.Next, a manufacturing method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device of the structure of the third embodiment of Fig. 12 is described based on the process flow charts of Figs. 23 (1) to (4) and 24 (5) to .

먼저, P 형 또는 N 형의 반도체 기판 (1) 을 준비하고, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 형성 영역에 P 형 웰 영역 (5) 과, 또 다시 그 내부에 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 및 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 을 형성한다. P 형 웰 영역 (5) 및 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 은, 제 2 실시예의 제조 방법에서 설명한 바와 같은 방법으로 형성하고, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 은 As 또는 P 의 N 형 불순물을 1 × 1017/㎤ 내지 1 × 1018/㎤ 까지의 불순물 농도가 되도록 조정하여 형성한다. 그리고 그 위치는 나중에 형성하는, N 형 채널 불순물 영역 근방에 형성하는 두꺼운 산화막의 아래를 덮도록 미리 형성해 둔다 (1).First, a P-type or N-type semiconductor substrate 1 is prepared, a P-type well region 5 is formed in the region where the semiconductor nonvolatile memory element is formed, and a second N-type low concentration impurity region 19 is formed in the P- And a first N-type low-concentration impurity region 18 are formed. The P-type well region 5 and the second N-type low-concentration impurity region 19 are formed by the method described in the manufacturing method of the second embodiment. The first N-type low-concentration impurity region 18 is formed of As or P And the N-type impurity is adjusted so as to have an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 to 1 × 10 18 / cm 3. The position is formed in advance so as to cover a thick oxide film formed later in the vicinity of the N-type channel impurity region (1).

다음으로, LOCOS 법에 의해 소자끼리를 전기적으로 분리시키기 위한 소자 분리 영역 (13) 을 형성하고, 다음으로 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 상에 두꺼운 산화막을 형성한다. 이 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 상의 두꺼운 산화막은 1000 Å 이상의 두께가 바람직하지만, 도 12 에서 설명한 바와 같이 소자 분리 영역의 LOCOS 산화막 (13) 과 동시에 형성하여 공정의 증가를 억제하는 방법을 취해도 상관없다 (2).Next, an element isolation region 13 for electrically isolating the elements from each other by the LOCOS method is formed, and then a thick oxide film is formed on the first N-type low concentration impurity region 18. Next, The thick oxide film on the first N-type low-concentration impurity region 18 preferably has a thickness of 1000 ANGSTROM or more. However, as described with reference to FIG. 12, a method of forming the LOCOS oxide film 13 in the element isolation region at the same time, It may be taken (2).

다음으로, 본 반도체 불휘발성 메모리 소자의 드레인 영역이 될 예정의 영역에 As 또는 P 의 N 형 불순물을 이온 주입법으로 주입하여, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 을 형성한다. 다음으로 본 반도체 불휘발성 메모리 소자를 노멀리 온타입의 디프레션형 MOSFET 으로 하기 위해서, As 또는 P 의 N 형 불순물을 채널 형성 예정 영역에 이온 주입법으로 주입하여, N 형 채널 불순물 영역 (10) 을 형성한다 (3).Next, N-type impurity of As or P is implanted into the region to be a drain region of the present semiconductor nonvolatile memory element by ion implantation to form an N-type high concentration impurity region 17. Next, in order to form the semiconductor nonvolatile memory element into a normally-on type depression type MOSFET, an As or P N type impurity is implanted into a channel forming region by an ion implantation method to form an N type channel impurity region 10 (3).

다음으로, 열 산화법 또는 CVD 법 등에 의해, 드레인 형성 예정 영역의 일부에, 먼저 형성한 LOCOS 산화막에 접하여 제 1 게이트 절연막보다 막두께가 두꺼운 제 2 게이트 절연막 (14) 을, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 위에 형성하고, 다음으로 채널 형성 예정 영역 상에 제 1 게이트 절연막 (9) 을 형성한다. 2 가지 막두께의 게이트 절연막을 나누어 만드는 것은, 도 21(5) 의 설명에 있는 바와 같이, 먼저 두꺼운 제 2 게이트 절연막을 형성한 후, 드레인 형성 예정 영역 이외의 영역의 제 2 게이트 절연막을 포토리소그래피 기술과 HF 등에 의한 에칭 처리를 실시하여 제거하고, 이어서 제 1 게이트 절연막을 형성함으로써 실현한다 (4).Next, a second gate insulating film 14, which is thicker than the first gate insulating film and is in contact with the LOCOS oxide film formed earlier, is formed in a part of the drain formation scheduled region by the thermal oxidation method, the CVD method, or the like, and the N type high concentration impurity region ( 17), and then the first gate insulating film 9 is formed on the channel formation scheduled region. In order to divide the gate insulating film of two film thicknesses, as shown in FIG. 21 (5), after forming the thick second gate insulating film first, the second gate insulating film in the region other than the region to be formed with drain is photolithographically By etching and etching with HF or the like, and then forming a first gate insulating film (4).

다음으로, 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 다결정 실리콘층을 퇴적하여, 1 × 1019/㎤ 이상이 되도록 고농도의 불순물 주입을 이온 주입법 또는 열 확산법으로 실시하고, 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭 처리를 실시하여 반도체 불휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성한다. 이 때, 플로팅 게이트 전극 (7) 과 제 2 게이트 절연막 (14) 은 터널링에 의한 캐리어 주입을 실시하기 위한 겹치는 부분을 설정해 둔다 (5).Next, a polycrystalline silicon layer is deposited on the first and second gate insulating films, and impurity implantation at a high concentration is performed by an ion implantation method or a thermal diffusion method so as to have a concentration of 1 x 10 19 / cm 3 or more and photolithography and dry etching treatment Thereby forming the floating gate electrode 7 of the semiconductor nonvolatile memory element. At this time, the floating gate electrode 7 and the second gate insulating film 14 are overlapped to perform carrier injection by tunneling (5).

다음으로, 도시하지 않지만, 도 21(7) 에서 설명한 것과 동일하게, 제 3 게이트 절연막 (15) 및 컨트롤 게이트 전극 (8) 의 형성을 실시한다.Next, although not shown, the third gate insulating film 15 and the control gate electrode 8 are formed in the same manner as described in Fig. 21 (7).

그리고, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역을 형성하기 위해서, As 또는 P 의 N 형 불순물을 1 × 1020/㎤ 이상이 되도록 이온 주입법으로 주입한다 (6).Then, in order to form the source / drain regions of the semiconductor nonvolatile memory device, the N-type impurity of As or P is implanted by an ion implantation method so as to be not less than 1 × 10 20 / cm 3 (6).

여기까지가 도 23(1) ∼ (4) 및 도 24(5) ∼ (6) 의 공정 플로도에 기초하는 설명이다.This is the description based on the process flow charts of FIGS. 23 (1) to (4) and 24 (5) to (6).

다음으로, 도시하지는 않지만, 전체에 산화막으로 이루어지는 절연막을 퇴적하고, 소정의 위치에 콘택트 홀을 형성한 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 게이트·소스·드레인·보디의 전위를 부여하기 위해 금속 배선의 형성을, 금속막의 스퍼터링 및 패터닝에 의해 실시한다.Next, although not shown, an insulating film made of an oxide film is deposited as a whole, and a contact hole is formed at a predetermined position. Thereafter, in order to impart the potential of the gate, source, drain and body of the semiconductor nonvolatile memory element, Is formed by sputtering and patterning of a metal film.

또한, 도 16 에 의해 설명한, 도 12 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 7 실시예로 나타내는 구조를 제조하기 위해서는, 상기 제조 방법에 있어서 도 24(5) 의 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성하는 공정까지 공통이다. 이 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역 (12) 을 형성하여, 동일하게 제조할 수 있다. 컨트롤 게이트 전극 (8) 은 예를 들어 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 의 불순물과 구조·공정을 겸용하여 제조하는 것이 가능하다.Further, in order to manufacture the structure shown in the seventh embodiment in which the two-layer gate electrode structure of polycrystalline silicon shown in Fig. 16 is one layer as shown in Fig. 16, in the above manufacturing method, And the step of forming the floating gate electrode 7 on the second gate insulating film. Thereafter, the source / drain regions 12 of the semiconductor nonvolatile memory element are formed and can be manufactured in the same manner. The control gate electrode 8 can be fabricated by combining the structure and the process with, for example, impurities in the N-type high concentration impurity region 17.

다음으로, 도 13 의 제 4 실시예 구조의 반도체 불휘발성 메모리 소자를 제조하기 위한 제조 방법을, 도 25(1) ∼ (4) 의 공정 플로도에 기초하여 설명한다.Next, a manufacturing method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device of the structure of the fourth embodiment of FIG. 13 will be described with reference to the process flow charts of FIGS. 25 (1) to (4).

먼저, P 형 또는 N 형의 반도체 기판 (1) 을 준비하고, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 형성 영역에 P 형 저농도 불순물 영역 (20) 과, 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 을 일부가 겹치도록 형성한다. N 형 저농도 불순물 영역 (19) 은, P 또는 As 의 N 형 불순물을 사용하여 불순물 농도 2 × 1016/㎤ 내지 2 × 1017/㎤ 사이에서, 3 ㎛ 에서 6 ㎛ 의 깊이가 되도록 불순물 주입 및 열 확산 조건을 선택하고, P 형 저농도 불순물 영역 (20) 은 도 13 에서 설명한 바와 같이 B 또는 BF2 를 2 × 1016/㎤ 내지 2 × 1017/㎤ 정도의 불순물 농도로 동시에 N 형 저농도 불순물 영역 (19) 보다 진하게 설정함으로써, 드레인 내압의 향상을 꾀한다 (1).First, a P-type or N-type semiconductor substrate 1 is prepared, and a part of the P-type low-concentration impurity region 20 and the second N-type low-concentration impurity region 19 are overlapped with each other in the region where the semiconductor non- . The N-type lightly doped impurity region 19 is formed by implanting impurities such that the impurity concentration is between 2 × 10 16 / cm 3 and 2 × 10 17 / cm 3 and the depth is from 3 μm to 6 μm by using N type impurities of P or As. The heat diffusion condition is selected and the P-type low concentration impurity region 20 is formed so that B or BF2 is doped into the N-type low concentration impurity region 22 at an impurity concentration of about 2 x 10 16 / cm 3 to 2 x 10 17 / (19), thereby improving the drain withstand voltage (1).

다음으로, 도시하지 않지만, 뒤의 드레인 형성 예정 영역에 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 을, As 또는 P 의 N 형 불순물을 사용하여 1 × 1017/㎤ 내지 1 × 1018/㎤ 까지의 불순물 농도가 되도록 조정하여 형성한다.Next, though not shown, the first N-type low concentration impurity region 18 is formed in the region to be subjected to the subsequent drain formation by using an N-type impurity such as As or P in the range of 1 x 10 17 / cm 3 to 1 x 10 18 / So as to have the impurity concentration.

다음으로, LOCOS 법에 의해 소자끼리를 전기적으로 분리시키기 위한 소자 분리 영역 (13) 을 형성하고, 다음으로 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 상에 두꺼운 산화막을 형성한다. 이 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 (18) 상의 두꺼운 산화막은 1000 Å 이상의 두께가 바람직하지만, 도 12 에서 설명한 바와 같이 소자 분리 영역의 LOCOS 산화막 (13) 과 동시에 형성하여 공정의 증가를 억제하는 방법을 취해도 상관없다 (2).Next, an element isolation region 13 for electrically isolating the elements from each other by the LOCOS method is formed, and then a thick oxide film is formed on the first N-type low concentration impurity region 18. Next, The thick oxide film on the first N-type low-concentration impurity region 18 preferably has a thickness of 1000 ANGSTROM or more. However, as described with reference to FIG. 12, a method of forming the LOCOS oxide film 13 in the element isolation region at the same time, It may be taken (2).

다음으로, 도시하지 않지만, N 형 채널 불순물 영역 (10) 의 형성, 제 1 및 제 2 게이트 절연막 (9, 14) 의 형성을 실시한다.Next, although not shown, the N-type channel impurity region 10 is formed and the first and second gate insulating films 9 and 14 are formed.

다음으로, 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 다결정 실리콘층을 퇴적하여, 1 × 1019/㎤ 이상이 되도록 고농도의 불순물 주입을 이온 주입법 또는 열 확산법으로 실시하고, 포토리소그래피 기술 및 드라이 에칭 처리를 실시하여 반도체 불휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성한다 (3).Next, a polycrystalline silicon layer is deposited on the first and second gate insulating films, and impurity implantation at a high concentration is performed by an ion implantation method or a thermal diffusion method so as to have a concentration of 1 x 10 19 / cm 3 or more and photolithography and dry etching treatment Thereby forming the floating gate electrode 7 of the semiconductor nonvolatile memory element (3).

다음으로 도시하지 않지만, 제 3 게이트 절연막 (15) 및 컨트롤 게이트 전극 (8) 의 형성을 실시한다.The third gate insulating film 15 and the control gate electrode 8 are formed.

다음으로 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역을 형성하기 위해서, As 또는 P 의 N 형 불순물을 1 × 1020/㎤ 이상이 되도록 이온 주입법으로 주입한다 (4).Next, in order to form a source / drain region of the semiconductor nonvolatile memory device, an N-type impurity of As or P is implanted by an ion implantation method so as to be 1 × 10 20 / cm 3 or more (4).

다음으로 도시하지는 않지만, 전체에 산화막으로 이루어지는 절연막을 퇴적하고, 소정의 위치에 콘택트 홀을 형성한 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 게이트·소스·드레인·보디의 전위를 부여하기 위해 금속 배선의 형성을, 금속막의 스퍼터링 및 패터닝에 의해 실시한다.Although not shown in the figure, after forming an insulating film made of an oxide film as a whole and forming a contact hole at a predetermined position, formation of a metal interconnection for imparting electric potential to the gate, source, drain and body of the semiconductor nonvolatile memory element Is performed by sputtering and patterning of a metal film.

또한, 도 17 에 의해 설명한, 도 13 의 다결정 실리콘의 2 층 게이트 전극 구조를 1 층으로 한 제 8 실시예로 나타내는 구조를 제조하기 위해서는, 상기 제조 방법에 있어서 도 25(3) 의 제 1, 제 2 게이트 절연막 상에 플로팅 게이트 전극 (7) 을 형성하는 공정까지 공통이다. 이 후, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 소스/드레인 영역 (12) 을 형성하여, 동일하게 제조할 수 있다. 컨트롤 게이트 전극 (8) 은 예를 들어 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 의 불순물과 구조·공정을 겸용하여 제조하는 것이 가능하다.Further, in order to manufacture the structure shown in the eighth embodiment having one layer of the polycrystalline silicon two-layer gate electrode structure of Fig. 13 described with reference to Fig. 17, in the above manufacturing method, And the step of forming the floating gate electrode 7 on the second gate insulating film. Thereafter, the source / drain regions 12 of the semiconductor nonvolatile memory element are formed and can be manufactured in the same manner. The control gate electrode 8 can be fabricated by combining the structure and the process with, for example, impurities in the N-type high concentration impurity region 17.

그런데, 상기 제 1 내지 제 4 실시예의 제조 방법에 있어서는 제 1 절연막과 제 2 절연막을 형성하는 방법은 공통이었다. 이것을, 게이트 절연막을 형성하는 제 1 제조 방법으로 하면, 성능의 향상 또는 저비용 등을 목적으로 하여 하기의 제 2 내지 제 5 방법을 채용하는 것이 가능하다.Incidentally, in the manufacturing methods of the first to fourth embodiments, the method of forming the first insulating film and the second insulating film was common. If this is the first manufacturing method for forming the gate insulating film, the following second to fifth methods can be employed for the purpose of improving the performance or lowering the cost.

제 2 방법은, 제 1 방법에 있어서의, 두꺼운 산화막의 형성·그 산화막의 부분적인 제거·얇은 산화막의 형성으로 이루어지는 3 단계 공정을 사용하는 것은 아니라, 1 번의 열 산화 처리에 의해 제 1 과 제 2 의 2 가지 두께의 게이트 절연막을 동시에 형성하는 방법이다.The second method does not use the three-step process of forming the thick oxide film, partially removing the oxide film, and forming the thin oxide film in the first method, 2 at the same time.

구체적인 방법은, 도 26(1) 에 나타내는 바와 같이 먼저 앞선 N 형 고농도 불순물 영역 (17) 을, As 를 사용하여 1 × 1019/㎤ 이상의 높은 불순물 농도로 형성한다.Specifically, as shown in Fig. 26 (1), the N-type high concentration impurity region 17 is first formed using As to a high impurity concentration of 1 x 10 19 / cm 3 or more.

다음으로, 수증기를 사용한 웨트 산화 또는, 산소 가스와 수소 가스를 노 내에 도입하여 반응시키는 파이로제닉 산화법에 의해 게이트 절연막을 생성함으로써, N 형 고농도 불순물 영역 (17) 위만 증속 산화 효과에 의해 두껍게 하고, 다른 영역을 얇게 형성함으로써 도 26(2) 에 나타내는 형상을 얻는다.Next, a wet oxidation using water vapor or a pyrogenic oxidation method in which oxygen gas and hydrogen gas are introduced into the furnace and reacted is used to form a gate insulating film, which is thickened only by the N-type high concentration impurity region 17 due to the accelerated oxidation effect , And the other area is thinned to obtain the shape shown in Fig. 26 (2).

이 경우, 예를 들어 제 1 게이트 절연막의 막두께를 150 Å 으로 하면 제 2 게이트 절연막의 막두께를 약 300 Å 으로 할 수 있다. 이 증속 산화 효과는, 반도체 기판의 격자의 흐트러짐 정도가 클수록 산소의 진입이나 반응에 의해 현저해지기 때문에, 그 불순물이 N 형이든 P 형이든 반도체 기판 내의 불순물 농도가 높으면 그 격자의 흐트러짐에 따라서 획득할 수 있다. 단 특히 게이트 절연막으로서 사용하는 경우에는, N 형의 불순물 영역 상에 성장하는 산화막이 바람직하다. 따라서, 본 방법은 N 채널형의 반도체 불휘발성 메모리 소자에 대하여 유효한 방법이라고 할 수 있다. 여기서 P 형 불순물이 바람직하지 못한 이유는, 열 산화 처리 중에 P 형 불순물이 산화막 내에 진입하기 때문에 산화막의 품질 저하가 현저해지기 때문이다.In this case, for example, when the film thickness of the first gate insulating film is 150 angstroms, the film thickness of the second gate insulating film can be set to about 300 angstroms. As the impurity concentration in the semiconductor substrate is high, whether the impurity is N-type or P-type, the accelerated oxidation effect becomes more significant as the degree of disturbance of the lattice of the semiconductor substrate becomes larger. can do. In particular, when used as a gate insulating film, an oxide film grown on an N-type impurity region is preferable. Therefore, this method is an effective method for an N-channel type semiconductor nonvolatile memory device. The reason why the P-type impurity is not preferable is that the P-type impurity enters the oxide film during the thermal oxidation treatment, so that the deterioration of the quality of the oxide film becomes remarkable.

상기 방법은, 3 단계의 공정을 1 단계로 줄일 수 있어 공정 비용의 삭감과 공정 시간의 단축을 꾀할 수 있다는 효과가 있다.In the above method, the three-step process can be reduced to one step, thereby reducing the process cost and the process time.

다음으로, 제 1 및 제 2 게이트 절연막을 형성하는 제 3 방법을 도 27(1) ∼ (3) 에 기초하여 설명한다.Next, a third method of forming the first and second gate insulating films will be described with reference to Figs. 27 (1) to (3).

제 3 방법에서는, 먼저, 미리 전면에 100 내지 400 Å 의 막두께의 다결정 실리콘층 (21A) 을 퇴적한다 (1).In the third method, first, a polycrystalline silicon layer 21A having a film thickness of 100 to 400 angstroms is deposited on the entire surface (1).

다음으로, 제 2 게이트 절연막 예정 영역 이외의 영역의 다결정 실리콘층 (21A) 을 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의해 제거하여, 다결정 실리콘층 (21B) 을 남긴다 (2).Next, the polycrystalline silicon layer 21A in the region other than the region where the second gate insulating film is to be formed is removed by the photolithography technique and the etching technique, leaving the polycrystalline silicon layer 21B (2).

다음으로, 그 상태에서 제 1 게이트 절연막을 형성하기 위한 열 산화 처리를 실시하여, 반도체 기판 상에 실리콘 산화막 (9, 14) 을 형성한다. 그 때, 제 2 게이트 절연막은 제 1 게이트 절연막 생성시의 열 산화 처리에 의해 다결정 실리콘 (21B) 이 완전히 산화되어 버리는 막두께로 설정함으로써, 제 2 게이트 절연막을, 다결정 실리콘을 산화시킨 산화막으로 구성할 수 있다. 여기서 다결정 실리콘을 이용하는 이유는, 내부에 포함하는 격자의 흐트러짐에 의해 산화 스피드를 통상적인 단결정 실리콘과 비교하여, 1.5 내지 2 배의 속도로 할 수 있기 때문이다 (3).Next, in this state, thermal oxidation treatment for forming the first gate insulating film is performed to form silicon oxide films 9 and 14 on the semiconductor substrate. At this time, the second gate insulating film is set to a film thickness at which the polycrystalline silicon 21B is completely oxidized by the thermal oxidation treatment at the time of forming the first gate insulating film, so that the second gate insulating film is composed of the oxide film obtained by oxidizing the polycrystalline silicon can do. The reason why the polycrystalline silicon is used here is that the oxidation speed can be made 1.5 to 2 times faster than that of a typical single crystal silicon due to the disruption of the lattice contained therein (3).

이 제 3 방법은 제 1 방법과 비교하여, 두꺼운 제 2 게이트 절연막을 형성하기 위한 장시간·고온의 열 처리가 불필요하기 때문에, N 형 채널 불순물이나 제 1, 제 2 N 형 저농도 불순물 등의 비교적 농도가 낮은 불순물이 고온 열 처리에 의해 편차가 생기는 것을 억제하여, 소자 특성의 고정밀도화를 촉진하는 효과가 있다.This third method requires no heat treatment for a long time and at a high temperature to form a thick second gate insulating film, so that the N-type channel impurity and the first and second N-type low- There is an effect of suppressing the occurrence of a deviation due to the high temperature heat treatment and promoting the high precision of the device characteristics.

제 4 방법을 도 28(1) ∼ (3) 에 기초하여 설명한다. 우선 미리 전체면에 10 내지 100 Å 의 막두께의 하지 (下地) 실리콘 산화막을 열 산화법으로 형성한 후, 그 위 전체면에 100 내지 200 Å 의 SiN 층 (22) 을 LPCVD 등의 방법으로 퇴적한다 (1).The fourth method will be described based on Figs. 28 (1) to (3). First, a base silicon oxide film having a thickness of 10 to 100 angstroms is formed on the entire surface by thermal oxidation, and then an SiN layer 22 having a thickness of 100 to 200 angstroms is deposited on the entire upper surface thereof by LPCVD (One).

다음으로, 제 1 게이트 절연막 예정 영역 이외의 영역의 SiN 층을 포토리소그래피 기술에 의해 제거한다 (2).Next, the SiN layer in the region other than the predetermined region of the first gate insulating film is removed by photolithography (2).

다음으로, 그 상태에서 제 2 게이트 절연막을 형성하기 위한 수 백 Å 정도의 막두께의 실리콘 산화막의 형성을 열 산화법으로 실시한다. 그 때, 제 1 게이트 절연막은 반응성이 낮은 SiN 으로 덮여 있기 때문에 그 위에 산화막은 거의 성장하지 않는다. 이로써, 제 1 게이트 절연막을 수 십 Å 의 실리콘 산화막과 100 내지 200 Å 의 SiN 의 적층막, 제 2 게이트 절연막을 수 백 Å 의 실리콘막이라는 구성으로 할 수 있다 (3).Next, the silicon oxide film having a film thickness of about several hundreds of angstroms for forming the second gate insulating film is formed by the thermal oxidation method in this state. At this time, since the first gate insulating film is covered with SiN having low reactivity, the oxide film hardly grows thereon. Thus, the first gate insulating film can be formed of a silicon oxide film of several tens of angstroms, a laminated film of SiN of 100 to 200 angstroms, and a silicon film of several hundreds of angstroms of the second gate insulating film (3).

이 제 4 방법은, 제 1 게이트 절연막 (9) 을 고용량화할 수 있어, 게이트 전극 사이즈의 축소와 그것에 따르는 저비용화나, 플로팅 게이트 전극 내의 캐리어의 리크 등으로 인한 전하 (Q) 의 감소에 대하여, 임계치 전압 변동량을 작게 할 수 있다는 메리트가 있다.This fourth method can increase the capacity of the first gate insulating film 9 and reduce the charge Q due to the reduction of the gate electrode size and the lower cost and the leakage of the carriers in the floating gate electrode, There is an advantage that the amount of voltage variation can be reduced.

제 5 방법을 도 29(1) ∼ (4) 에 기초하여 설명한다. 우선 제 1 방법과 동일하게, 전체면에 100 내지 1000 Å 의 제 2 게이트 절연막을 열 산화법에 의한 실리콘 산화막으로서 형성한다 (1).The fifth method will be described with reference to Figs. 29 (1) to (4). First, similarly to the first method, a second gate insulating film of 100 to 1000 angstroms is formed on the entire surface as a silicon oxide film by a thermal oxidation method (1).

다음으로, 제 1 방법과 동일하게 채널 형성 예정 영역의 제 2 게이트 절연막을 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의해 제거한다 (2).Next, as in the first method, the second gate insulating film in the channel forming region is removed by photolithography and etching (2).

다음으로, 제 1 게이트 절연막을 열 산화법으로 형성하지만, 여기서는 제 1 방법보다 얇게, 30 내지 100 Å 의 막두께로 한다 (3).Next, the first gate insulating film is formed by thermal oxidation, but here, the film thickness is made 30 to 100 angstroms thinner than the first method (3).

다음으로, 암모니아 분위기 중에서 1000 ℃ 이상의 온도로 열 질화 처리를 행한다. 그렇게 하면, 제 1 게이트 절연막 아래의 반도체 기판과의 계면까지 질소가 확산되어 반도체 기판과 반응하여, 1 Å 내지 20 Å 정도의 두께의 SiN 층이 형성된다. 한편, 제 2 게이트 절연막 두께는 충분히 두껍기 때문에, 질소가 반도체 기판과의 계면으로 확산에 의해 도달하는 양은 매우 적어, 캐리어 터널링을 저해할 정도로 절연성이 높은 SiN 층이 형성되는 일은 없다 (4).Next, thermal nitridation treatment is performed at a temperature of 1000 캜 or higher in an ammonia atmosphere. Then, nitrogen diffuses to the interface with the semiconductor substrate under the first gate insulating film and reacts with the semiconductor substrate to form a SiN layer with a thickness of about 1 to 20 Å. On the other hand, since the thickness of the second gate insulating film is sufficiently thick, the amount of nitrogen reaching the interface with the semiconductor substrate by diffusion is very small, and a SiN layer with high insulation property is not formed so as to inhibit carrier tunneling (4).

이 제 5 방법에 있어서의 제 1 게이트 절연막을 구성하는 실리콘 산화막은 100 Å 이하로 얇기 때문에, 고온에서의 리크 전류로 인한 플로팅 게이트 전극 내의 캐리어의 산일 (散逸) 이 우려된다. 그러나, 그 산화막 아래의 SiN 층에 의해 높은 절연성이 얻어지고 있기 때문에, 이 리크가 억제되고 있음과 동시에, 제 1 게이트 절연막의 고용량화도 아울러 실현되고 있다.In the fifth method, since the silicon oxide film constituting the first gate insulating film is as thin as 100 Å or less, the scattering of the carriers in the floating gate electrode due to the leakage current at high temperature is a concern. However, since a high insulating property is obtained by the SiN layer under the oxide film, this leakage is suppressed, and at the same time, the high capacity of the first gate insulating film is realized.

SiN 막의 형성에 관해서는 제 4 방법도 동일하게 실시하고 있지만, 제 4 방법과 같은 CVD 에 의한 방법에서는, 100 Å 이하의 막두께의 제어성이 나빠져, 소자 특성에 편차가 생긴다는 과제가 있다. 제 5 방법과 같은 열 질화에 의한 방법에서는, 보다 얇은 SiN 을 안정적으로 형성하는 것이 가능하여, 소자 특성의 고정밀도화에 대하여 효과적이다.The fourth method is also applied to the formation of the SiN film in the same manner. However, in the method by the CVD method as in the fourth method, the controllability of the film thickness of 100 angstroms or less is deteriorated, and there is a problem that the device characteristics are varied. In the method by the thermal nitriding method as in the fifth method, thinner SiN can be stably formed, which is effective for increasing the precision of the device characteristics.

본 발명은 지금까지 서술한 강압형 시리즈 레귤레이터나 전압 검출기에 한정되지 않고 응용하는 것이 가능하다. 조정용 입력 단자로부터의 입력 전기 신호에 의해 임계치 전압을 가변할 수 있는 메모리 단자를 채용함으로써, 기준 전압 회로를 포함하는 여러 가지 반도체 집적 회로 장치에 있어서, 입력 전기 신호에 의해 출력 전압을 가변할 수 있다. 그 때문에, 파워 매니지먼트 IC 이외에 대한 용도에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.The present invention is not limited to the step-down type series regulator and the voltage detector described so far, and can be applied. By adopting a memory terminal capable of varying the threshold voltage by the input electrical signal from the adjustment input terminal, the output voltage can be varied by the input electrical signal in various semiconductor integrated circuit devices including the reference voltage circuit . Therefore, it goes without saying that the present invention can be applied to applications other than the power management IC.

1 : 반도체 기판
2 : 드레인 단자
3 : 소스 단자
4 : 보디 단자
5 : P 형 웰 영역
6 : 게이트 전극
7 : 플로팅 게이트 전극
8 : 컨트롤 게이트 전극
9 : 제 1 게이트 절연막
10 : N 형 채널 불순물 영역
11 : P 형 채널 불순물 영역
12 : N 형 소스/드레인 영역
13 : LOCOS 산화막
14 : 제 2 게이트 절연막
15 : 제 3 게이트 절연막
16 : 캐리어 주입 영역
17 : N 형 고농도 불순물 영역
18 : 제 1 N 형 저농도 불순물 영역
19 : 제 2 N 형 저농도 불순물 영역
20 : P 형 저농도 불순물 영역
21 : 다결정 실리콘층
22 : SiN 층
100 : 기준 전압 회로
101 : 에러 증폭기
102 : 저항 소자
103 : 분압 회로
104 : PMOS 출력 소자
105 : 그라운드 단자
106 : 전원 단자
107 : 출력 단자
108 : 콤퍼레이터
109 : 단자 A
110 : 단자 B
111 : 단자 C
112 : 조정용 입력 단자
200 : 단위 저항 소자
201 : 저항군 1
202 : 저항군 2
203 : 저항군 3
204 : 저항군 4
301 : 퓨즈 1
302 : 퓨즈 2
303 : 퓨즈 3
304 : 퓨즈 4
401 : 인핸스먼트형 NMOS 트랜지스터
402 : 디프레션형 NMOS 트랜지스터
403 : 전원 단자
404 : 그라운드 단자
405 : 기준 전압 출력 단자
406 : 조정용 입력 단자
1: semiconductor substrate
2: drain terminal
3: Source terminal
4: Body terminal
5: P-type well region
6: gate electrode
7: floating gate electrode
8: Control gate electrode
9: First gate insulating film
10: N-type channel impurity region
11: P-type channel impurity region
12: N-type source / drain region
13: LOCOS oxide film
14: second gate insulating film
15: third gate insulating film
16: carrier injection region
17: N-type high concentration impurity region
18: First N-type low concentration impurity region
19: second N-type low concentration impurity region
20: P-type low concentration impurity region
21: polycrystalline silicon layer
22: SiN layer
100: Reference voltage circuit
101: Error amplifier
102: Resistance element
103:
104: PMOS output element
105: Ground terminal
106: Power terminal
107: Output terminal
108: comparator
109: Terminal A
110: Terminal B
111: Terminal C
112: Input for adjustment
200: unit resistance element
201: Resistance 1
202: Resistance 2
203: Resistance 3
204: Resistance 4
301: Fuse 1
302: Fuse 2
303: Fuse 3
304: Fuse 4
401: Enhancement type NMOS transistor
402: Deposition type NMOS transistor
403: Power terminal
404: ground terminal
405: Reference voltage output terminal
406: Input terminal for adjustment

Claims (22)

반도체 기판과,
상기 반도체 기판 내에 형성된 제 1 도전형의 웰 영역과,
상기 웰 영역 내에 이간하여 형성된 제 2 도전형의 고농도 불순물을 갖는 고농도 소스 영역 및 제 1 고농도 드레인 영역과,
상기 고농도 소스 영역 및 상기 제 1 고농도 드레인 영역의 사이이면서, 상기 고농도 소스 영역에 인접한 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 1 게이트 절연막과,
상기 고농도 소스 영역 및 상기 제 1 고농도 드레인 영역의 사이이면서, 상기 제 1 고농도 드레인 영역에 인접한 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 2 게이트 절연막과,
상기 고농도 소스 영역으로부터 이간하여, 상기 제 2 게이트 절연막 아래의 영역을 포함하고, 상기 제 1 고농도 드레인 영역과 겹치는 영역에 형성된 제 2 도전형의 제 2 고농도 드레인 영역과,
상기 고농도 소스 영역으로부터 이간하여, 상기 제 1 게이트 절연막의 아래 및 상기 제 2 게이트 절연막 아래의 영역을 포함하고, 상기 제 1 고농도 드레인 영역 및 상기 제 2 고농도 드레인 영역과 겹치는 영역에 형성된 제 2 도전형의 제 1 저농도 드레인 영역과,
상기 제 1 게이트 절연막의 아래이면서, 상기 고농도 소스 영역과 상기 제 1 저농도 드레인 영역 사이에 형성된 제 2 도전형의 채널 불순물 영역과,
상기 제 1 게이트 절연막 및 상기 제 2 게이트 절연막 상에 형성된, 고농도 불순물을 함유하는 다결정 실리콘으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극과,
상기 플로팅 게이트 전극 상에 형성된 제 3 게이트 절연막과,
상기 제 3 게이트 절연막 상에 형성된, 고농도 불순물을 함유하는 다결정 실리콘으로 이루어지는 컨트롤 게이트 전극
을 갖고,
상기 제 2 게이트 절연막은 상기 제 1 게이트 절연막보다도 막두께가 두껍게 되어 있고,
상기 웰 영역은, 상기 고농도 소스 영역, 상기 제 1 고농도 드레인 영역, 상기 제 2 고농도 드레인 영역, 상기 제 1 저농도 드레인 영역, 상기 채널 불순물 영역을 포함하고 있으며, 이들 영역보다 깊은 위치까지 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
A semiconductor substrate;
A well region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate,
A heavily doped source region and a first heavily doped drain region each having a heavily doped impurity of a second conductivity type formed in the well region,
A first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the heavily doped source region and the first heavily doped drain region and adjacent to the heavily doped source region;
A second gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the heavily doped source region and the first heavily doped drain region and adjacent to the first heavily doped drain region;
A second heavily doped drain region of a second conductivity type formed in a region overlapping with the first heavily doped drain region, the second heavily doped drain region including a region below the second gate insulating film,
And a second conductive type semiconductor layer formed in an area overlapping the first heavily doped drain region and the second heavily doped drain region and including a region below the first gate insulating film and below the second gate insulating film, A first low-concentration drain region of the first conductivity type,
A channel impurity region of a second conductivity type formed below the first gate insulating film and formed between the high concentration source region and the first low concentration drain region;
A floating gate electrode formed on the first gate insulating film and the second gate insulating film and made of polycrystalline silicon containing a high concentration impurity;
A third gate insulating film formed on the floating gate electrode,
A control gate electrode formed of polycrystalline silicon containing a high concentration impurity and formed on the third gate insulating film;
Lt; / RTI &
The second gate insulating film is thicker than the first gate insulating film,
Wherein the well region includes the heavily doped source region, the first heavily doped drain region, the second heavily doped drain region, the first lightly doped drain region, and the channel impurity region, Wherein the semiconductor nonvolatile memory element is a semiconductor nonvolatile memory element.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 고농도 드레인 영역 및 상기 제 2 고농도 드레인 영역 및 상기 제 1 저농도 드레인 영역의 일부를 포함하는 영역에, 상기 제 1 저농도 드레인 영역보다 깊은 위치까지 형성된 제 2 저농도 드레인 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
The method according to claim 1,
And a second low concentration drain region formed to a position deeper than the first low concentration drain region in an area including the first high concentration drain region, the second high concentration drain region and a part of the first low concentration drain region Semiconductor nonvolatile memory device.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막의 사이이면서, 상기 제 1 저농도 드레인 영역의 일부를 포함하는 영역의 위에, 상기 제 1 게이트 절연막 및 상기 제 2 게이트 절연막보다 두꺼운 막두께를 갖는 절연막을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
3. The method of claim 2,
An insulating film having a thickness larger than that of the first gate insulating film and the second gate insulating film is added on a region between the first gate insulating film and the second gate insulating film and including a part of the first lightly doped drain region Wherein the semiconductor nonvolatile memory element is a semiconductor nonvolatile memory element.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 저농도 드레인 영역은, 상기 제 2 고농도 드레인 영역 및 상기 제 1 저농도 드레인 영역을 포함하는 영역에 배치되고,
상기 웰 영역은, 상기 고농도 소스 영역, 상기 채널 불순물 영역을 포함하고, 상기 제 2 저농도 드레인 영역보다 높은 불순물 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
The method of claim 3,
The second lightly doped drain region is disposed in a region including the second lightly doped drain region and the first lightly-doped drain region,
Wherein the well region includes the heavily doped source region and the channel impurity region and has an impurity concentration higher than that of the second heavily doped drain region.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 저농도 드레인 영역의 불순물이, 2 × 1016 ㎤ 이상 2 × 1017 ㎤ 이하의 As 또는 P 인 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
5. The method according to any one of claims 2 to 4,
Wherein the impurity of the second lightly doped drain region is As or P of 2 x 10 16 cm 3 or more and 2 x 10 17 cm 3 or less.
반도체 기판과,
상기 반도체 기판 내에 형성된 제 1 도전형의 웰 영역과,
상기 웰 영역 내에 이간하여 형성된 제 2 도전형의 고농도 불순물을 갖는 고농도 소스 영역 및 제 1 고농도 드레인 영역과,
상기 고농도 소스 영역 및 상기 제 1 고농도 드레인 영역의 사이이면서, 상기 고농도 소스 영역에 인접한 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 1 게이트 절연막과,
상기 고농도 소스 영역 및 상기 제 1 고농도 드레인 영역의 사이이면서, 상기 제 1 고농도 드레인 영역에 인접한 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 2 게이트 절연막과,
상기 고농도 소스 영역으로부터 이간하여, 상기 제 2 게이트 절연막 아래의 영역을 포함하고, 상기 제 1 고농도 드레인 영역과 겹치는 영역에 형성된 제 2 도전형의 제 2 고농도 드레인 영역과,
상기 고농도 소스 영역으로부터 이간하여, 상기 제 1 게이트 절연막의 아래 및 상기 제 2 게이트 절연막 아래의 영역을 포함하고, 상기 제 1 고농도 드레인 영역 및 상기 제 2 고농도 드레인 영역과 겹치는 영역에 형성된 제 2 도전형의 제 1 저농도 드레인 영역과,
상기 제 1 게이트 절연막의 아래이면서, 상기 고농도 소스 영역과 상기 제 1 저농도 드레인 영역의 사이에 형성된 제 2 도전형의 채널 불순물 영역과,
상기 제 1 게이트 절연막 및 상기 제 2 게이트 절연막 상에 형성된, 고농도 불순물을 함유하는 다결정 실리콘으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극과,
상기 채널 불순물 영역과 이간된 위치의 상기 웰 영역 내에 형성된, 제 2 도전형의 고농도 불순물을 갖는 확산 영역으로 이루어지는 컨트롤 게이트 전극과,
상기 컨트롤 게이트 전극인 확산 영역의 위까지 연신된 상기 플로팅 게이트 전극과 상기 컨트롤 게이트 전극인 확산 영역과의 사이에 형성된 제 3 게이트 절연막
을 갖고,
상기 제 2 게이트 절연막은 상기 제 1 게이트 절연막보다 막두께가 두껍게 되어 있고,
상기 웰 영역은, 상기 고농도 소스 영역, 상기 제 1 고농도 드레인 영역, 상기 제 2 고농도 드레인 영역, 상기 제 1 저농도 드레인 영역, 상기 채널 불순물 영역을 포함하고 있으며, 이들 영역보다 깊은 위치까지 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
A semiconductor substrate;
A well region of a first conductivity type formed in the semiconductor substrate,
A heavily doped source region and a first heavily doped drain region each having a heavily doped impurity of a second conductivity type formed in the well region,
A first gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the heavily doped source region and the first heavily doped drain region and adjacent to the heavily doped source region;
A second gate insulating film formed on the semiconductor substrate between the heavily doped source region and the first heavily doped drain region and adjacent to the first heavily doped drain region;
A second heavily doped drain region of a second conductivity type formed in a region overlapping with the first heavily doped drain region, the second heavily doped drain region including a region below the second gate insulating film,
And a second conductive type semiconductor layer formed in an area overlapping the first heavily doped drain region and the second heavily doped drain region and including a region below the first gate insulating film and below the second gate insulating film, A first low-concentration drain region of the first conductivity type,
A channel impurity region of a second conductivity type formed below the first gate insulating film and formed between the heavily doped source region and the first lightly doped drain region;
A floating gate electrode formed on the first gate insulating film and the second gate insulating film and made of polycrystalline silicon containing a high concentration impurity;
A control gate electrode formed in the well region at a position separated from the channel impurity region and formed of a diffusion region having a high concentration impurity of the second conductivity type;
A third gate insulating film formed between the floating gate electrode extended above the diffusion region which is the control gate electrode and the diffusion region which is the control gate electrode,
Lt; / RTI &
Wherein the second gate insulating film is thicker than the first gate insulating film,
Wherein the well region includes the heavily doped source region, the first heavily doped drain region, the second heavily doped drain region, the first lightly doped drain region, and the channel impurity region, Wherein the semiconductor nonvolatile memory element is a semiconductor nonvolatile memory element.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 고농도 드레인 영역의 불순물이 1 × 1020 ㎤ 이상의 농도의 As 또는 P 이고,
상기 제 2 고농도 드레인 영역의 불순물이, 5 × 1018 ㎤ 이상의 As 또는 P 이고,
상기 제 1 저농도 드레인 영역의 불순물이, 1 × 1017 ㎤ 이상 1 × 1018 ㎤ 이하의 As 나 P 이고,
상기 웰 영역의 불순물이 7 × 1015 ㎤ 내지 7 × 1016 ㎤ 의 농도의 붕소인 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
The method according to claim 6,
The impurity of the first heavily doped drain region is As or P having a concentration of 1 x 10 < 20 > cm <
The impurity of the second high concentration drain region is As or P of 5 x 10 < 18 > cm <
The impurity of the first lightly doped drain region is As or P of 1 x 10 17 cm 3 or more and 1 x 10 18 cm 3 or less,
And the impurity in the well region is boron at a concentration of 7 × 10 15 cm -3 to 7 × 10 16 cm 3.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막이 100 내지 200 Å 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
The method according to claim 6,
Wherein the first gate insulating film has a thickness of 100 to 200 ANGSTROM.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막이 SiON 이고, 상기 제 2 게이트 절연막이 SiO2 인 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
The method according to claim 6,
In the semiconductor nonvolatile memory device, characterized in that said first gate insulating film SiON, the second gate insulating film of SiO 2.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막이 SiN 이고, 상기 제 2 게이트 절연막이 SiO2 인 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자.
The method according to claim 6,
In the semiconductor nonvolatile memory device which is characterized in that the first gate insulating layer SiN, and the second gate insulating film of SiO 2.
반도체 기판에 P 형 불순물로 이루어지는 P 형 웰 영역을 형성하는 P 형 웰 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역의 주위에 LOCOS 산화막을 형성하는 소자 분리 절연막 형성 공정과,
드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물로 이루어지는 N 형 고농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 고농도 불순물 영역 형성 공정과,
상기 N 형 고농도 불순물 영역보다 N 형 불순물 농도는 낮고, 깊게 확산된, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 저농도 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역 내의 채널 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 채널 영역 형성 공정과,
상기 드레인 형성 예정 영역에, 상기 N 형 고농도 불순물 영역과 겹치도록 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역에, 상기 제 2 게이트 절연막보다 얇은 제 1 게이트 절연막을 형성하는 게이트 절연막 형성 공정과,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 위에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극을 형성하고, 상기 플로팅 게이트 전극 상에 제 3 게이트 절연막을 형성하고, 상기 제 3 게이트 절연막 상에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 컨트롤 게이트 전극을 형성하는 게이트 전극 형성 공정과,
소스 형성 예정 영역과 상기 드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 소스/드레인 형성 공정
을 갖는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
A P-type well region forming step of forming a P-type well region made of a P-type impurity on the semiconductor substrate;
An element isolation insulating film forming step of forming a LOCOS oxide film around the P-type well region;
An N-type high-concentration impurity region forming step of forming an N-type high-concentration impurity region made of an N-type impurity,
An N-type low-concentration region forming step of forming a first N-type low-concentration impurity region having a lower N-type impurity concentration than the N-type high-concentration impurity region and diffused deeply;
A channel region forming step of forming an N-type impurity region in the channel formation scheduled region in the P-type well region,
A gate insulating film forming step of forming a second gate insulating film so as to overlap with the N-type high concentration impurity region in the drain formation scheduled region and forming a first gate insulating film thinner than the second gate insulating film in the channel forming region; ,
Forming a floating gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing an impurity on the first gate insulating film and the second gate insulating film; forming a third gate insulating film on the floating gate electrode; A gate electrode forming step of forming a control gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing impurities,
A source / drain formation step of forming an N-type impurity region in the source formation scheduled region and the drain formation scheduled region
Of the semiconductor nonvolatile memory element.
제 11 항에 있어서,
상기 P 형 웰 영역 형성 공정은, 상기 드레인 형성 예정 영역에 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역보다 깊게 확산된 제 2 N 형 저농도 영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the step of forming the P-type well region includes a step of forming a second N-type low-concentration region diffused in the drain forming expected region deeper than the first N-type low concentration impurity region Gt;
반도체 기판에 P 형 불순물로 이루어지는 P 형 웰 영역을 형성하는 P 형 웰 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역 내에 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 및 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역보다도 불순물 농도가 낮고, 깊게 확산된 제 2 N 형 저농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 저농도 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역의 주위 및 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 LOCOS 산화막을 형성하는 소자 분리 절연막 형성 공정과,
드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물로 이루어지는 N 형 고농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 고농도 불순물 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역 내의 채널 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 채널 영역 형성 공정과,
상기 N 형 고농도 불순물 영역 상의 일부에, 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 형성된 LOCOS 산화막과 접하여 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역에, 상기 제 2 게이트 절연막보다 얇은 제 1 게이트 절연막을 형성하는 게이트 절연막 형성 공정과,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 위에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극을 형성하고, 상기 플로팅 게이트 전극 상에 제 3 게이트 절연막을 형성하고, 상기 제 3 게이트 절연막 상에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 컨트롤 게이트 전극을 형성하는 게이트 전극 형성 공정과,
소스 형성 예정 영역과 상기 드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 소스/드레인 형성 공정
을 갖는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
A P-type well region forming step of forming a P-type well region made of a P-type impurity on the semiconductor substrate;
An N-type low-concentration region forming step of forming a first N-type low-concentration impurity region in the P-type well region and a second N-type low-concentration impurity region having a lower impurity concentration than the first N-type low-
An element isolation insulating film forming step of forming a LOCOS oxide film around the P type well region and on the first N type low concentration impurity region;
An N-type high-concentration impurity region forming step of forming an N-type high-concentration impurity region made of an N-type impurity,
A channel region forming step of forming an N-type impurity region in the channel formation scheduled region in the P-type well region,
Forming a second gate insulating film in contact with a LOCOS oxide film formed on the first N type low concentration impurity region in a part of the N type high concentration impurity region; A gate insulating film forming step of forming an insulating film;
Forming a floating gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing an impurity on the first gate insulating film and the second gate insulating film; forming a third gate insulating film on the floating gate electrode; A gate electrode forming step of forming a control gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing impurities,
A source / drain formation step of forming an N-type impurity region in the source formation scheduled region and the drain formation scheduled region
Of the semiconductor nonvolatile memory element.
반도체 기판에 P 형 저농도 불순물 영역과 제 2 N 형 저농도 불순물 영역을 일부가 겹치도록 형성하는 제 1 저농도 영역 형성 공정과,
상기 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 내에 제 1 N 형 저농도 불순물 영역을 형성하는 제 2 저농도 영역 형성 공정과,
상기 P 형 저농도 불순물 영역과 상기 제 2 N 형 저농도 불순물 영역의 주위 및 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 LOCOS 산화막을 형성하는 소자 분리 절연막 형성 공정과,
드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물로 이루어지는 N 형 고농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 고농도 불순물 영역 형성 공정과,
상기 P 형 저농도 불순물 영역 내의 채널 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 채널 영역 형성 공정과,
상기 N 형 고농도 불순물 영역 상의 일부에, 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 형성된 LOCOS 산화막과 접하여 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역에, 상기 제 2 게이트 절연막보다 얇은 제 1 게이트 절연막을 형성하는 게이트 절연막 형성 공정과,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 위에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극을 형성하고, 상기 플로팅 게이트 전극 상에 제 3 게이트 절연막을 형성하고, 상기 제 3 게이트 절연막 상에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 컨트롤 게이트 전극을 형성하는 게이트 전극 형성 공정과,
소스 형성 예정 영역과 상기 드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 소스/드레인 형성 공정
을 갖는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
A first low-concentration region forming step of forming a P-type low-concentration impurity region and a second N-type low-concentration impurity region so as to partially overlap with each other in the semiconductor substrate;
A second low-concentration region forming step of forming a first N-type low-concentration impurity region in the second N-type low-concentration impurity region;
An element isolation insulating film forming step of forming a LOCOS oxide film around the P-type low-concentration impurity region, the second N-type low-concentration impurity region, and the first N-type low-
An N-type high-concentration impurity region forming step of forming an N-type high-concentration impurity region made of an N-type impurity,
A channel region forming step of forming an N-type impurity region in the channel formation scheduled region in the P-type low concentration impurity region;
Forming a second gate insulating film in contact with a LOCOS oxide film formed on the first N type low concentration impurity region in a part of the N type high concentration impurity region; A gate insulating film forming step of forming an insulating film;
Forming a floating gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing an impurity on the first gate insulating film and the second gate insulating film; forming a third gate insulating film on the floating gate electrode; A gate electrode forming step of forming a control gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing impurities,
A source / drain formation step of forming an N-type impurity region in the source formation scheduled region and the drain formation scheduled region
Of the semiconductor nonvolatile memory element.
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 절연막 형성 공정은, 상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막을 동시에 형성하는 공정을 포함하는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
15. The method according to any one of claims 11 to 14,
Wherein the step of forming the gate insulating film includes a step of simultaneously forming the first gate insulating film and the second gate insulating film.
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 절연막 형성 공정은, 100 내지 400 Å 의 두께의 다결정 실리콘층을 형성하여, 상기 채널 형성 예정 영역 상의 상기 다결정 실리콘층만 제거하고, 제거되지 않고 남은 상기 다결정 실리콘층을 완전히 산화시켜 실리콘 산화막으로 함으로써 상기 제 2 게이트 절연막을 형성하는 공정을 포함하는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
15. The method according to any one of claims 11 to 14,
In the step of forming the gate insulating film, a polycrystalline silicon layer having a thickness of 100 to 400 ANGSTROM is formed to remove only the polycrystalline silicon layer on the channel forming region, and the remaining polycrystalline silicon layer is completely oxidized to remove the silicon oxide film Thereby forming the second gate insulating film. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 절연막 형성 공정은,
상기 반도체 불휘발성 메모리 소자 형성 예정 영역 내에, 10 내지 100 Å 의 두께의 실리콘 산화막을 열 산화법으로 형성하고, 상기 실리콘 산화막 상에 100 내지 200 Å 의 실리콘 질화막을 퇴적함으로써 상기 제 1 게이트 절연막을 형성하고,
상기 채널 형성 예정 영역 이외의 영역 상의 상기 실리콘 질화막만 제거하고, 실리콘 산화막을 열 산화법으로 형성함으로써 드레인 형성 예정 영역에 상기 제 2 게이트 절연막을 형성하는 공정을 포함하는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
15. The method according to any one of claims 11 to 14,
Wherein the gate insulating film forming step comprises:
A silicon oxide film having a thickness of 10 to 100 angstroms is formed by thermal oxidation in the semiconductor nonvolatile memory element formation region and a silicon nitride film of 100 to 200 angstroms is deposited on the silicon oxide film to form the first gate insulating film ,
And a step of removing only the silicon nitride film on the region other than the channel formation scheduled region and forming the silicon oxide film by thermal oxidation to form the second gate insulating film in a region to be subjected to drain formation .
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 게이트 절연막 형성 공정은, 100 내지 1000 Å 의 두께의 실리콘 산화막으로 이루어지는 게이트 절연막을 열 산화법으로 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역 상의 상기 게이트 절연막만 제거함으로써 상기 제 2 게이트 절연막을 형성하고,
다음으로, 30 내지 100 Å 의 두께의 실리콘 산화막을 열 산화법으로 형성하고, 상기 30 내지 100 Å 의 두께의 실리콘 산화막의 아래에, 1 Å 내지 20 Å 의 실리콘 질화막을, 암모니아 분위기 중에 있어서 1000 ℃ 이상에서 열 처리하는 열 질화법으로 형성함으로써 상기 제 1 게이트 절연막을 형성하는 공정을 포함하는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
15. The method according to any one of claims 11 to 14,
Wherein the gate insulating film forming step includes forming a gate insulating film made of a silicon oxide film having a thickness of 100 to 1000 angstroms by thermal oxidation and removing only the gate insulating film on the channel formation scheduled region to form the second gate insulating film,
Next, a silicon oxide film having a thickness of 30 to 100 angstroms is formed by thermal oxidation, a silicon nitride film of 1 to 20 angstroms is formed under the silicon oxide film of 30 to 100 angstroms, And forming the first gate insulating film by a thermal nitriding method which is subjected to heat treatment in the step of forming the first gate insulating film.
반도체 기판에 P 형 불순물로 이루어지는 P 형 웰 영역을 형성하는 P 형 웰 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역의 주위에 LOCOS 산화막을 형성하는 소자 분리 절연막 형성 공정과,
드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물로 이루어지는 N 형 고농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 고농도 불순물 영역 형성 공정과,
상기 N 형 고농도 불순물 영역보다 N 형 불순물 농도는 낮고, 깊게 확산된, 제 1 N 형 저농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 저농도 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역 내의 채널 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 채널 영역 형성 공정과,
상기 드레인 형성 예정 영역에, 상기 N 형 고농도 불순물 영역과 겹치도록 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역에, 상기 제 2 게이트 절연막보다 얇은 제 1 게이트 절연막을 형성하는 게이트 절연막 형성 공정과,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 위에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극을 형성하는 게이트 전극 형성 공정과,
소스 형성 예정 영역과 상기 드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 소스/드레인 형성 공정
을 갖는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
A P-type well region forming step of forming a P-type well region made of a P-type impurity on the semiconductor substrate;
An element isolation insulating film forming step of forming a LOCOS oxide film around the P-type well region;
An N-type high-concentration impurity region forming step of forming an N-type high-concentration impurity region made of an N-type impurity,
An N-type low-concentration region forming step of forming a first N-type low-concentration impurity region having a lower N-type impurity concentration than the N-type high-concentration impurity region and diffused deeply;
A channel region forming step of forming an N-type impurity region in the channel formation scheduled region in the P-type well region,
A gate insulating film forming step of forming a second gate insulating film so as to overlap with the N-type high concentration impurity region in the drain formation scheduled region and forming a first gate insulating film thinner than the second gate insulating film in the channel forming region; ,
A gate electrode forming step of forming a floating gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing an impurity on the first gate insulating film and the second gate insulating film;
A source / drain formation step of forming an N-type impurity region in the source formation scheduled region and the drain formation scheduled region
Of the semiconductor nonvolatile memory element.
제 19 항에 있어서,
상기 P 형 웰 영역 형성 공정은, 상기 드레인 형성 예정 영역에 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역보다 깊게 확산된 제 2 N 형 저농도 영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the step of forming the P-type well region includes a step of forming a second N-type low-concentration region diffused in the drain forming expected region deeper than the first N-type low concentration impurity region Gt;
반도체 기판에 P 형 불순물로 이루어지는 P 형 웰 영역을 형성하는 P 형 웰 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역 내에 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 및 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역보다 불순물 농도가 낮고, 깊게 확산된 제 2 N 형 저농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 저농도 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역의 주위 및 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 LOCOS 산화막을 형성하는 소자 분리 절연막 형성 공정과,
드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물로 이루어지는 N 형 고농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 고농도 불순물 영역 형성 공정과,
상기 P 형 웰 영역 내의 채널 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 채널 영역 형성 공정과,
상기 N 형 고농도 불순물 영역 상의 일부에, 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 형성된 LOCOS 산화막과 접하여 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역에, 상기 제 2 게이트 절연막보다 얇은 제 1 게이트 절연막을 형성하는 게이트 절연막 형성 공정과,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 위에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극을 형성하는 게이트 전극 형성 공정과,
소스 형성 예정 영역과 상기 드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 소스/드레인 형성 공정
을 갖는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
A P-type well region forming step of forming a P-type well region made of a P-type impurity on the semiconductor substrate;
An N-type low-concentration region forming step of forming a first N-type low-concentration impurity region in the P-type well region and a second N-type low-concentration impurity region having a lower impurity concentration than the first N-type low-
An element isolation insulating film forming step of forming a LOCOS oxide film around the P type well region and on the first N type low concentration impurity region;
An N-type high-concentration impurity region forming step of forming an N-type high-concentration impurity region made of an N-type impurity,
A channel region forming step of forming an N-type impurity region in the channel formation scheduled region in the P-type well region,
Forming a second gate insulating film in contact with a LOCOS oxide film formed on the first N type low concentration impurity region in a part of the N type high concentration impurity region; A gate insulating film forming step of forming an insulating film;
A gate electrode forming step of forming a floating gate electrode made of a polycrystalline silicon layer containing an impurity on the first gate insulating film and the second gate insulating film;
A source / drain formation step of forming an N-type impurity region in the source formation scheduled region and the drain formation scheduled region
Of the semiconductor nonvolatile memory element.
반도체 기판에 P 형 저농도 불순물 영역과 제 2 N 형 저농도 불순물 영역을 일부가 겹치도록 형성하는 제 1 저농도 영역 형성 공정과,
상기 제 2 N 형 저농도 불순물 영역 내에 제 1 N 형 저농도 불순물 영역을 형성하는 제 2 저농도 영역 형성 공정과,
상기 P 형 저농도 불순물 영역과 상기 제 2 N 형 저농도 불순물 영역의 주위 및 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 LOCOS 산화막을 형성하는 소자 분리 절연막 형성 공정과,
드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물로 이루어지는 N 형 고농도 불순물 영역을 형성하는 N 형 고농도 불순물 영역 형성 공정과,
상기 P 형 저농도 불순물 영역 내의 채널 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 채널 영역 형성 공정과,
상기 N 형 고농도 불순물 영역 상의 일부에, 상기 제 1 N 형 저농도 불순물 영역 상에 형성된 LOCOS 산화막과 접하여 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 채널 형성 예정 영역에, 상기 제 2 게이트 절연막보다 얇은 제 1 게이트 절연막을 형성하는 게이트 절연막 형성 공정과,
상기 제 1 게이트 절연막과 상기 제 2 게이트 절연막 위에, 불순물을 함유하는 다결정 실리콘층으로 이루어지는 플로팅 게이트 전극을 형성하는 게이트 전극 형성 공정과,
소스 형성 예정 영역과 상기 드레인 형성 예정 영역에, N 형 불순물 영역을 형성하는 소스/드레인 형성 공정
을 갖는, 반도체 불휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
A first low-concentration region forming step of forming a P-type low-concentration impurity region and a second N-type low-concentration impurity region so as to partially overlap with each other in the semiconductor substrate;
A second low-concentration region forming step of forming a first N-type low-concentration impurity region in the second N-type low-concentration impurity region;
An element isolation insulating film forming step of forming a LOCOS oxide film around the P-type low-concentration impurity region, the second N-type low-concentration impurity region, and the first N-type low-
An N-type high-concentration impurity region forming step of forming an N-type high-concentration impurity region made of an N-type impurity,
A channel region forming step of forming an N-type impurity region in the channel formation scheduled region in the P-type low concentration impurity region;
Forming a second gate insulating film in contact with a LOCOS oxide film formed on the first N type low concentration impurity region in a part of the N type high concentration impurity region; A gate insulating film forming step of forming an insulating film;
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