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JP2010182845A - Nonvolatile memory device - Google Patents

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JP2010182845A
JP2010182845A JP2009024574A JP2009024574A JP2010182845A JP 2010182845 A JP2010182845 A JP 2010182845A JP 2009024574 A JP2009024574 A JP 2009024574A JP 2009024574 A JP2009024574 A JP 2009024574A JP 2010182845 A JP2010182845 A JP 2010182845A
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JP
Japan
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region
memory device
insulating layer
drain
nonvolatile memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2009024574A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaoki Sasaki
隆興 佐々木
Yohei Fukumoto
洋平 福本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】MONOS型不揮発性メモリーの消去を行う場合には、FN電流を用いた消去法を用いる場合でも、バンド間トンネリングホットホールを用いた消去を行う場合においても、負電源を用いることが必要となる。負電源を用いるためには別途電気的に分離できるよう配線パターンを設計する必要があり、配線パターンに制約が加わるという課題がある。
【解決手段】接合深さとして、10nm以上500nm以下の値となるようドレイン領域203D、ソース領域203Sを形成した。ドレイン領域203D、ソース領域203Sでの電界強度が大きくとれることから、バンド間トンネリングホットホールをゲート電極206を接地し、ドレイン領域203Dに5[V]程度の電位を供給することで発生させることができ、負電源を用いることなく消去を行うことが可能となる。
【選択図】図2
When performing erasing of a MONOS type nonvolatile memory, it is necessary to use a negative power source even when an erasing method using an FN current is used or an erasing using an interband tunneling hot hole is performed. It becomes. In order to use a negative power supply, it is necessary to design a wiring pattern so that it can be electrically separated separately, and there is a problem that restrictions are imposed on the wiring pattern.
A drain region 203D and a source region 203S are formed so as to have a junction depth of 10 nm or more and 500 nm or less. Since the electric field strength in the drain region 203D and the source region 203S can be increased, an interband tunneling hot hole can be generated by grounding the gate electrode 206 and supplying a potential of about 5 [V] to the drain region 203D. It is possible to perform erasing without using a negative power source.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、不揮発性メモリー装置に関する。   The present invention relates to a nonvolatile memory device.

近年、不揮発性メモリー装置として、工程の簡易性から記憶素子として平板型のMONOS(Metal−Oxide−Nitride−Oxide−Semiconductor)型記憶素子を用いたものが採用されてきている。平板型MONOS記憶素子は、大きく分けて、FN(Fowler−Nordheim)電流を制御して電荷の書き込み・消去を行うものと、ホットキャリアを用いて電荷の書き込み・消去を行うものと2つのタイプがある。FN電流を用いる平板型MONOS記憶素子については、たとえば特許文献1に記載されている。特許文献1に示すように、FN電流を用いて消去するには、ゲート電極に−7[V]、基板に8[V]程度の電位が用いられている。   In recent years, non-volatile memory devices using a flat-type MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor) type memory element as a memory element have been adopted because of the simplicity of the process. The flat plate type MONOS memory element is roughly divided into two types, one that writes and erases charges by controlling an FN (Fowler-Nordheim) current and one that writes and erases charges using hot carriers. is there. A flat-type MONOS memory element using an FN current is described in Patent Document 1, for example. As shown in Patent Document 1, in order to erase using an FN current, a potential of about −7 [V] is used for the gate electrode and about 8 [V] is used for the substrate.

一方、ホットキャリアを用いて電荷の書き込み・消去を行うタイプでは、後述するように、FN電流を制御するタイプと比べ低いバイアス電圧で電荷の書き込み・消去が行えるため、EOT(Equivalent Oxide Thickness:等価酸化シリコン膜厚)をFN電流を制御するタイプのものと比べ薄く設定することができる。   On the other hand, in the type in which charge is written / erased using hot carriers, as will be described later, charge can be written / erased with a lower bias voltage than in the type in which the FN current is controlled. Therefore, EOT (Equivalent Oxide Thickness: Equivalent (Thickness of silicon oxide) can be set thinner than that of the type that controls the FN current.

そのため、低いゲートバイアスを用いた場合においても、読み出しの電流値をFN電流を制御するタイプのものと比べ高い状態に設定でき、寄生容量等を速やかに充電できることから、高速動作に適しているという特徴を有している。   Therefore, even when a low gate bias is used, the read current value can be set higher than that of the type that controls the FN current, and parasitic capacitance and the like can be charged quickly, which is suitable for high-speed operation. It has characteristics.

平板型のMONOS型記憶素子では、消去動作を行わせる場合に、ドレイン/ソース間の耐圧以上の電圧をドレインに印加することはできないため、ドレイン領域に正電位、ゲート電極に負電位を与えることで消去動作を行う方法が知られている。具体例をあげると、特許文献2に示されるように、ドレイン領域に4〜7[V]程度の電位を与え、ゲート電極(特許文献2中ではコントロールゲートと記載されている)に−4.5[V]程度の電位を与えることでバンド間トンネリングホットホール(Band−To−Band Tunneling Hot−Hole:BTBTHH)を発生させ、この電荷により消去動作を行わせている。これは、不揮発性メモリー素子にP型のものを用い、消去動作として、バンド間トンネリングホットエレクトロン(Band−To−Band Tunneling Hot−Electron:BTBTHE)を用いる場合でも同様の課題となる。   In a flat MONOS memory element, when performing an erase operation, a voltage higher than the drain-source breakdown voltage cannot be applied to the drain, so a positive potential is applied to the drain region and a negative potential is applied to the gate electrode. A method of performing an erasing operation is known. As a specific example, as shown in Patent Document 2, a potential of about 4 to 7 [V] is applied to the drain region, and −4. To the gate electrode (described as a control gate in Patent Document 2). By applying a potential of about 5 [V], an interband tunneling hot hole (Band-To-Band Tunneling Hot-Hole: BTBTHH) is generated, and the erase operation is performed by this charge. This is the same problem even when a P-type non-volatile memory element is used and band-to-band tunneling hot-electron (BTBTHE) is used as an erasing operation.

特開2007−184380号公報(段落:0089)JP 2007-184380 A (paragraph: 0089) 特開2008−269727号公報(段落:0039(表1))JP 2008-269727 A (paragraph: 0039 (Table 1))

FN電流を用いた消去法を用いる場合でも、BTBTHHを用いた消去を行う場合においても、負電源(P型の場合には正電源)を用いることが必要となる。負電源を用いるためには別途電気的に分離できるよう配線パターンを設計する必要があり、配線パターンに制約が加わるという課題がある。また、特許文献2で、ドレイン領域にかける電圧を6.5[V]程度とすると、MONOS型記憶素子のONO層の耐圧として11[V]の耐圧が必要となる。必然的にONO層は耐圧を高くすべく厚くする必要があり、ONO層の厚層化に伴いデータ読み出し時の電流値が小さくなる。そのため、小さい電流を検出すべくセンスアンプの構成に制約が加わるという課題がある。   Even when the erasing method using the FN current is used or when erasing using the BBTTHH is performed, it is necessary to use a negative power source (a positive power source in the case of the P type). In order to use a negative power supply, it is necessary to design a wiring pattern so that it can be electrically separated separately, and there is a problem that restrictions are imposed on the wiring pattern. In Patent Document 2, if the voltage applied to the drain region is about 6.5 [V], a breakdown voltage of 11 [V] is required as the breakdown voltage of the ONO layer of the MONOS memory element. Inevitably, the ONO layer needs to be thickened to increase the withstand voltage, and the current value at the time of data reading decreases as the ONO layer becomes thicker. Therefore, there is a problem that the configuration of the sense amplifier is restricted to detect a small current.

また、負電源を供給すべく不揮発性メモリー装置内に負電源発生回路を組み込む必要が生じ、この面積に対応して不揮発性メモリー装置のメモリー領域が減少するため、不揮発性メモリー装置の単位ビットあたりのコストが上昇するという課題がある。   In addition, it is necessary to incorporate a negative power generation circuit in the non-volatile memory device to supply a negative power, and the memory area of the non-volatile memory device decreases corresponding to this area. There is a problem that the cost increases.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態または適用例として実現することが可能である。ここで、「半導体層」とは、「半導体基板そのもの」、「絶縁層の少なくとも一部を覆う半導体層」を指すものと定義する。また、「上」とは、半導体層からゲート電極方向に向かう、半導体層の法線方向を指すものと定義する。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples. Here, the “semiconductor layer” is defined as “semiconductor substrate itself” and “semiconductor layer covering at least part of the insulating layer”. Further, “upper” is defined to indicate the normal direction of the semiconductor layer from the semiconductor layer toward the gate electrode.

[適用例1]本適用例にかかる不揮発性メモリー装置は、半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に設けられた電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層の上に設けられた第2絶縁層と、を含むゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に配置されたゲート電極と、を含み、前記半導体層は、N型導電型を発生させる不純物を含むソース領域と、N型導電型を発生させる不純物を含むドレイン領域と、前記ゲート絶縁層を介して前記ゲート電極下側に配置され、前記半導体層の平面視にて、前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれるチャネル領域と、を含み、前記ドレイン領域は、前記半導体層の平面視にて、前記ゲート電極と前記ドレイン領域とが重なる位置で、7×1020cm-3以上、1×1022cm-3以下の濃度でのN型導電型を発生させる不純物を含む不揮発性メモリー素子を備えることを特徴とする。 Application Example 1 A nonvolatile memory device according to this application example includes a semiconductor layer, a first insulating layer provided on the semiconductor layer, and a charge storage layer provided on the first insulating layer. A gate insulating layer including a second insulating layer provided on the charge storage layer; and a gate electrode disposed on the gate insulating layer, wherein the semiconductor layer has an N-type conductivity type. A source region including an impurity to be generated, a drain region including an impurity to generate an N-type conductivity, and the gate electrode is disposed under the gate electrode, and the source in the plan view of the semiconductor layer And a channel region sandwiched between the drain region, and the drain region is 7 × 10 20 cm −3 or more at a position where the gate electrode and the drain region overlap in a plan view of the semiconductor layer. , 1 × 10 22 cm -3 or less Characterized in that it comprises a non-volatile memory device including an impurity generating an N type conductivity at a concentration.

これによれば、N型導電型を発生させる不純物を7×1020cm-3以上含むことで、ゲート電極の端部に強いドレイン電界を発生させることが可能となる。そのため、バンド間トンネリングホットホール(BTBTHH:Band−To−Band Tunneling Hot−Hole)が小さな電位差を用いた場合でも発生する。具体的には、ソース領域とゲート電極を接地させ、ドレイン領域のみに5[V]程度の電位を印加することで、BTBTHHが発生し、電荷蓄積層に蓄えられた電荷を相殺、消去することが可能となる。また、1×1022cm-3以下に抑えることで、半導体の性質を保たせることが可能となる。 According to this, it is possible to generate a strong drain electric field at the end of the gate electrode by including 7 × 10 20 cm −3 or more of impurities that generate N-type conductivity. For this reason, band-to-band tunneling hot holes (BTTBTHH) are generated even when a small potential difference is used. Specifically, BBTTHH is generated by grounding the source region and the gate electrode and applying a potential of about 5 [V] only to the drain region, and the charges stored in the charge storage layer are canceled and erased. Is possible. In addition, by controlling to 1 × 10 22 cm −3 or less, the properties of the semiconductor can be maintained.

また、ドレイン領域に発生する電界強度を低い駆動電圧でもきわめて高くできるため、チャネルホットエレクトロン書き込みを高い効率を持って行うことが可能となり、たとえばゲート電極に7[V]の電位を与え、ドレイン領域に5[V]の電位を与えることで書き込みが可能となる。   Further, since the electric field intensity generated in the drain region can be extremely increased even with a low driving voltage, channel hot electron writing can be performed with high efficiency. For example, a potential of 7 [V] is applied to the gate electrode, Writing can be performed by applying a potential of 5 [V] to.

[適用例2]本適用例にかかる不揮発性メモリー装置は、半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に設けられた電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層の上に設けられた第2絶縁層と、を含むゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に配置されたゲート電極と、を含み、前記半導体層は、P型導電型を発生させる不純物を含むソース領域と、P型導電型を発生させる不純物を含むドレイン領域と、前記半導体層の表面に、前記半導体層の平面視にて前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれるチャネル領域と、を含み、前記チャネル領域上には前記ゲート絶縁層と前記ゲート電極とが配置され、前記ドレイン領域は、前記半導体層の平面視にて、前記ゲート電極と前記ドレイン領域と重なる位置で7×1020cm-3以上、1×1022cm-3以下の濃度でのP型導電型を発生させる不純物を含む不揮発性メモリー素子を備えることを特徴とする。 Application Example 2 A nonvolatile memory device according to this application example includes a semiconductor layer, a first insulating layer provided on the semiconductor layer, a charge storage layer provided on the first insulating layer, A gate insulating layer including a second insulating layer provided on the charge storage layer; and a gate electrode disposed on the gate insulating layer, wherein the semiconductor layer has a P-type conductivity type. A source region containing an impurity to be generated, a drain region containing an impurity generating a P-type conductivity type, and a channel region sandwiched between the source region and the drain region in a plan view of the semiconductor layer on the surface of the semiconductor layer And the gate insulating layer and the gate electrode are disposed on the channel region, and the drain region is located at a position overlapping the gate electrode and the drain region in a plan view of the semiconductor layer. × 10 20 c -3, characterized in that it comprises a non-volatile memory device including an impurity for generating a P-type conductivity at a concentration of 1 × 10 22 cm -3 or less.

これによれば、P型導電型を発生させる不純物を7×1020cm-3以上含むことで、ゲート電極の端部に強いドレイン電界を発生させることが可能となる。そのため、バンド間トンネリングホットエレクトロン(BTBTHE:Band−To−Band Tunneling Hot−Electron)が小さな電位差を用いた場合でも発生する。ソース領域とゲート電極を接地させ、ドレイン領域のみに−5[V]程度の電位を印加することで、BTBTHEが発生し、電荷蓄積層に蓄えられた電荷を相殺、消去することが可能となる。また、1×1022cm-3以下に抑えることで、半導体の性質を保たせることが可能となる。 According to this, it is possible to generate a strong drain electric field at the end portion of the gate electrode by including 7 × 10 20 cm −3 or more of impurities that generate the P-type conductivity type. For this reason, band-to-band tunneling hot electrons (BTBTHE) are generated even when a small potential difference is used. By grounding the source region and the gate electrode and applying a potential of about −5 [V] only to the drain region, BTBTHE is generated, and the charge stored in the charge storage layer can be offset and erased. . In addition, by controlling to 1 × 10 22 cm −3 or less, the properties of the semiconductor can be maintained.

また、ドレイン領域に発生する電界強度をきわめて高くできるため、チャネルホットホール書き込みを高い効率を持って行うことが可能となり、たとえばゲート電極に−7[V]の電位を与え、ドレイン領域に−5[V]の電位を与えることで書き込みが可能となる。この場合には、不揮発性メモリー素子の動作に負電源を使用することとなるが、不揮発性メモリー素子が備えられた領域内では、正電源を必要としないことから正負電源を電気的に分離する構成は不要であるため、配線パターンに与える制約は生じない。   In addition, since the electric field strength generated in the drain region can be extremely increased, channel hot hole writing can be performed with high efficiency. For example, a potential of −7 [V] is applied to the gate electrode and −5 is applied to the drain region. Writing can be performed by applying a potential of [V]. In this case, a negative power source is used for the operation of the non-volatile memory element. However, in the region where the non-volatile memory element is provided, the positive and negative power sources are electrically separated because no positive power source is required. Since the configuration is unnecessary, there is no restriction on the wiring pattern.

[適用例3]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記不揮発性メモリー素子への書き込み方法として、チャネルホットキャリアを用いて電荷蓄積層に電荷を注入することを特徴とする。   Application Example 3 In the nonvolatile memory device according to the application example described above, as a writing method to the nonvolatile memory element, charges are injected into the charge storage layer using channel hot carriers.

上記した適用例によれば、ドレイン領域に発生する電界強度をきわめて高くできるため、チャネルホットキャリア(エレクトロンまたはホール)書き込みを高い効率を持って行うことが可能となる。そのため、たとえばゲート電極に7[V]の電位を与え、ドレイン領域に5[V]の電位を与えることで書き込みが可能となり、ゲート絶縁層に掛ける電位差をFN(Fowler−Nordheim)電流を用いて書き込みを行う場合と比べてゲート絶縁層に印加する電位差を小さく抑えることが可能となる。また、チャネルホットキャリアを用いて電荷蓄積層に電荷を注入する場合、平面視にて電荷蓄積層のドレイン側近傍に書き込まれる。一方、バンド間トンネリングホットキャリアを用いた場合、電荷蓄積層のドレイン側近傍で消去効率が高くなるため、消去残りの発生を抑制することが可能となる。   According to the application example described above, since the electric field strength generated in the drain region can be extremely increased, channel hot carrier (electron or hole) writing can be performed with high efficiency. Therefore, for example, writing can be performed by applying a potential of 7 [V] to the gate electrode and a potential of 5 [V] to the drain region, and the potential difference applied to the gate insulating layer is determined using an FN (Fowler-Nordheim) current. The potential difference applied to the gate insulating layer can be reduced compared to the case of writing. Further, when charge is injected into the charge storage layer using channel hot carriers, the charge is written near the drain side of the charge storage layer in plan view. On the other hand, when band-to-band tunneling hot carriers are used, the erase efficiency is increased in the vicinity of the drain side of the charge storage layer, so that it is possible to suppress the occurrence of unerased residue.

[適用例4]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記ゲート絶縁層の層厚は、10nm以上、16nm以下であることを特徴とする。   Application Example 4 In the nonvolatile memory device according to the application example described above, the gate insulating layer has a thickness of 10 nm or more and 16 nm or less.

上記した適用例によれば、ゲート絶縁層に10nm以上の厚さがあれば、書き込み時に印加される、たとえば7[V]程度の電位差に耐えることができる。また、16nm以下の層厚であれば、7×1020cm-3以上、1×1022cm-3以下程度の濃度を有するドレイン領域−ソース領域間での短チャネル効果による漏れ電流増加を抑えることが可能となる。また、16nm以下の層厚とすることで、ゲート・ドレイン間に印加する電位差が5[V]程度の小さい値を用いた場合でも、強い電界を発生させることが可能となり、バンド間トンネリングホットキャリアを効率良く発生させることが可能となる。 According to the application example described above, if the gate insulating layer has a thickness of 10 nm or more, it can withstand a potential difference of, for example, about 7 [V] applied during writing. Further, if the layer thickness is 16 nm or less, an increase in leakage current due to the short channel effect between the drain region and the source region having a concentration of about 7 × 10 20 cm −3 or more and 1 × 10 22 cm −3 or less is suppressed. It becomes possible. In addition, by setting the layer thickness to 16 nm or less, it is possible to generate a strong electric field even when the potential difference applied between the gate and the drain is as small as about 5 [V], and the interband tunneling hot carrier is generated. Can be generated efficiently.

[適用例5]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記半導体層の平面視にて、前記ゲート電極端での接合深さが10nm以上500nm以下であることを特徴とする。   Application Example 5 In the nonvolatile memory device according to the application example described above, the source region and the drain region have a junction depth of 10 nm or more and 500 nm at the gate electrode end in a plan view of the semiconductor layer. It is characterized by the following.

上記した適用例によれば、10nm以上の接合深さを備えることで、ソース領域およびドレイン領域の電気抵抗の増大を抑え、速い速度での読み出しが可能となる。また、500nm以下の接合深さとすることでソース領域とドレイン領域とのパンチスルーを抑制することが可能となり、書き込みや消去を行う場合に効率よく電界を供給することが可能となる。なお、半導体層として、「絶縁層の少なくとも一部を覆う半導体層」を用いた場合には、半導体層の厚みにより接合深さは制限される。   According to the application example described above, by providing a junction depth of 10 nm or more, an increase in electrical resistance of the source region and the drain region can be suppressed, and reading can be performed at a high speed. Further, by setting the junction depth to 500 nm or less, punch-through between the source region and the drain region can be suppressed, and an electric field can be efficiently supplied when writing or erasing is performed. Note that when a “semiconductor layer covering at least part of the insulating layer” is used as the semiconductor layer, the junction depth is limited by the thickness of the semiconductor layer.

[適用例6]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記ソース領域内で、前記半導体層の平面視にて前記ゲート電極と接触せぬ領域に位置し、かつ前記ソース領域と同一導電型を示し、前記ソース領域のシート抵抗を低減するソースコンタクト領域と、前記ドレイン領域内で、前記半導体層の平面視にて前記ゲート電極と接触せぬ領域に位置し、かつ前記ドレイン領域と同一導電型を示し、前記ドレイン領域のシート抵抗を低減するドレインコンタクト領域と、を含み、前記ソースコンタクト領域と前記ドレインコンタクト領域との間には、空乏化していない逆導電型を示す領域が挟まれていることを特徴とする。   Application Example 6 A nonvolatile memory device according to the application example described above, wherein the nonvolatile memory device is located in a region that does not contact the gate electrode in the plan view of the semiconductor layer in the source region, and the source region A source contact region that exhibits the same conductivity type and reduces a sheet resistance of the source region; and a region in the drain region that is not in contact with the gate electrode in plan view of the semiconductor layer, and the drain region A drain contact region that reduces the sheet resistance of the drain region, and a region that exhibits a non-depleted reverse conductivity type is provided between the source contact region and the drain contact region. It is characterized by being sandwiched.

上記した適用例によれば、ゲート電極と接触せぬ領域にドレインコンタクト領域、ソースコンタクト領域を設けることで、ソース領域またはドレイン領域の少なくとも片側に、低抵抗領域が並列に配置されるため、電気抵抗値を低減することが可能となり、読み出し動作を高速化することが可能となる。また、半導体層の平面視におけるゲート電極近傍を避けて、ドレインコンタクト領域やソースコンタクト領域が配置されるため、バンド間トンネリングホットキャリアの発生に与える影響は小さく抑えられ、5[V]程度の低い電圧で消去動作を行うことが可能となる。さらに、リーク電流を発生させる短チャネル効果の発生を抑制することも可能となる。   According to the application example described above, since the drain contact region and the source contact region are provided in the region not in contact with the gate electrode, the low resistance region is arranged in parallel on at least one side of the source region or the drain region. The resistance value can be reduced, and the reading operation can be speeded up. Further, since the drain contact region and the source contact region are arranged avoiding the vicinity of the gate electrode in plan view of the semiconductor layer, the influence on the generation of interband tunneling hot carriers can be suppressed to a low level of about 5 [V]. It is possible to perform an erasing operation with a voltage. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of a short channel effect that generates a leakage current.

[適用例7]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記ドレイン領域と反対導電型を構成する第1不純物の濃度が、前記チャネル領域に含まれる前記第1不純物の濃度よりも高く、前記ドレイン領域と同一導電型を構成する第2不純物の濃度よりも低い空乏抑制領域を備え、かつ前記空乏抑制領域は、前記半導体層の平面視にて前記ゲート電極の内側では、前記ドレイン領域を覆っていることを特徴とする。   Application Example 7 In the nonvolatile memory device according to the application example described above, the concentration of the first impurity constituting the conductivity type opposite to that of the drain region is higher than the concentration of the first impurity included in the channel region. A depletion suppression region that is higher and lower in concentration than the second impurity constituting the same conductivity type as the drain region, and the depletion suppression region is located inside the gate electrode in a plan view of the semiconductor layer. It is characterized by covering the area.

上記した適用例によれば、空乏抑制領域を設けることで、ドレイン領域における空乏層の伸びを抑えることが可能となる。そのため、不揮発性メモリー素子の電荷蓄積層の電荷に依存する電流を検知する場合に、パンチスルーによる誤差電流の発生を抑制することが可能となる。   According to the application example described above, by providing the depletion suppression region, it is possible to suppress the extension of the depletion layer in the drain region. Therefore, when detecting a current that depends on the charge of the charge storage layer of the nonvolatile memory element, it is possible to suppress generation of an error current due to punch-through.

加えて、バンド間トンネリングホットキャリア注入により電荷蓄積層中に含まれる電荷を相殺、消去する場合、空乏層の伸びが抑えられることからより効率的にバンド間トンネリングホットキャリア注入を行うことが可能となる。   In addition, when canceling and erasing charges contained in the charge storage layer by interband tunneling hot carrier injection, it is possible to more efficiently perform interband tunneling hot carrier injection because the expansion of the depletion layer is suppressed. Become.

[適用例8]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記第1絶縁層および前記第2絶縁層が酸化珪素で構成され、前記電荷蓄積層が窒化珪素で構成されていることを特徴とする。   Application Example 8 In the nonvolatile memory device according to the application example described above, the first insulating layer and the second insulating layer are made of silicon oxide, and the charge storage layer is made of silicon nitride. It is characterized by.

上記した適用例によれば、酸化珪素はヤング率が低く、半導体で構成される領域に与える応力が抑えられる。加えて、酸化珪素の電気絶縁率は高く、電荷蓄積層からの電荷の流出を止めることが可能となる。また、窒化珪素は適度な中間準位を持つため、注入された電荷を効率的に蓄え、かつ放出することが可能となる。このように、蓄積電荷量の制御を可能とするゲート絶縁層が得られることから不揮発性メモリー素子を構成することが可能となり、不揮発性メモリー素子を備えた不揮発性メモリー装置を提供することが可能となる。   According to the application example described above, silicon oxide has a low Young's modulus, and stress applied to a region formed of a semiconductor can be suppressed. In addition, the electrical insulation rate of silicon oxide is high, and it becomes possible to stop the outflow of charges from the charge storage layer. In addition, since silicon nitride has an appropriate intermediate level, the injected charge can be efficiently stored and released. Thus, since a gate insulating layer capable of controlling the amount of accumulated charge can be obtained, a nonvolatile memory element can be configured, and a nonvolatile memory device including the nonvolatile memory element can be provided. It becomes.

[適用例9]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記第2絶縁層に窒化珪素を用いたことを特徴とする。   Application Example 9 In the nonvolatile memory device according to the application example described above, silicon nitride is used for the second insulating layer.

上記した適用例によれば、電荷蓄積層と第2絶縁層とを兼ねて層を形成することが可能となり、不揮発性メモリー装置の構成要素を減らすことが可能となり、ばらつき等を低減することが可能となる。また、製造工程を短縮することができ、コスト低減を可能とする不揮発性メモリー装置を提供することが可能となる。   According to the application example described above, it is possible to form a layer that also serves as the charge storage layer and the second insulating layer, it is possible to reduce the components of the nonvolatile memory device, and reduce variations and the like. It becomes possible. In addition, it is possible to provide a non-volatile memory device that can shorten the manufacturing process and reduce the cost.

[適用例10]上記した適用例にかかる不揮発性メモリー装置であって、前記第1絶縁層となる酸化珪素層の層厚が2nm以上5nm以下の層厚であることを特徴とする。   Application Example 10 In the nonvolatile memory device according to the application example described above, the silicon oxide layer serving as the first insulating layer has a layer thickness of 2 nm or more and 5 nm or less.

上記した適用例によれば、2nm以上の層厚を確保することで、電荷蓄積層から半導体で構成される領域への電荷の流出を抑えることが可能となる。そして、5nm以下の層厚を用いることで電荷蓄積層に蓄積された電荷によりチャネル領域の電流制御効率を高めることが可能となり、読み出し誤りが少ない不揮発性メモリー装置を提供することが可能となる。   According to the application example described above, by ensuring a layer thickness of 2 nm or more, it is possible to suppress the outflow of charges from the charge storage layer to the region formed of the semiconductor. By using a layer thickness of 5 nm or less, the current control efficiency of the channel region can be increased by the charges accumulated in the charge accumulation layer, and a nonvolatile memory device with few read errors can be provided.

不揮発性メモリー素子を4つ並べて記載した不揮発性メモリー装置と等価な回路の配置例。An arrangement example of a circuit equivalent to a nonvolatile memory device in which four nonvolatile memory elements are arranged side by side. 不揮発性メモリー素子の断面図。Sectional drawing of a non-volatile memory element. SOI基板を用いた場合の不揮発性メモリー素子を示す構造の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a structure showing a nonvolatile memory element when an SOI substrate is used. ガラス基板上に配置された多結晶珪素層を用いた半導体層を用いて不揮発性メモリー素子を形成した場合の断面図。Sectional drawing at the time of forming a non-volatile memory element using the semiconductor layer using the polycrystalline-silicon layer arrange | positioned on the glass substrate.

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態:不揮発性メモリー装置の構成)
以下、本実施形態にかかる不揮発性メモリー装置の構成について図面を用いて説明する。図1は、不揮発性メモリー素子MC00、MC01、MC10、MC11を4つ並べて記載した不揮発性メモリー装置100と等価な回路の配置例を示すものである。ここでは動作説明を行うために、4つの素子を並べた例について説明しているが、実際には多数の素子を一つのブロックとして備えている。不揮発性メモリー装置には、この他にも、昇圧回路や、センスアンプ等が搭載されているが、説明については省略する。不揮発性メモリー素子MC00は、ドレイン領域としてのドレインD00、ソース領域としてのソースS00、ゲート電極としてのゲートG00を含む。そして、不揮発性メモリー素子MC01は、ドレイン領域としてのドレインD01、ソース領域としてのソースS01、ゲート電極としてのゲートG01を含む。そして、不揮発性メモリー素子MC10は、ドレイン領域としてのドレインD10、ソース領域としてのソースS10、ゲート電極としてのゲートG10を含む。そして、不揮発性メモリー素子MC11は、ドレイン領域としてのドレインD11、ソース領域としてのソースS11、ゲート電極としてのゲートG11を含む。
(First Embodiment: Configuration of Nonvolatile Memory Device)
The configuration of the nonvolatile memory device according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an arrangement example of a circuit equivalent to the nonvolatile memory device 100 in which four nonvolatile memory elements MC00, MC01, MC10 and MC11 are arranged side by side. Here, in order to explain the operation, an example in which four elements are arranged is described, but actually, a large number of elements are provided as one block. In addition to this, a booster circuit, a sense amplifier, and the like are mounted on the nonvolatile memory device, but description thereof is omitted. The nonvolatile memory element MC00 includes a drain D00 as a drain region, a source S00 as a source region, and a gate G00 as a gate electrode. The nonvolatile memory element MC01 includes a drain D01 as a drain region, a source S01 as a source region, and a gate G01 as a gate electrode. The nonvolatile memory element MC10 includes a drain D10 as a drain region, a source S10 as a source region, and a gate G10 as a gate electrode. The nonvolatile memory element MC11 includes a drain D11 as a drain region, a source S11 as a source region, and a gate G11 as a gate electrode.

不揮発性メモリー素子MC10のドレインD10側の電荷蓄積層に電荷(ホットエレクトロン)を書き込む(注入する)場合には以下に示すバイアス条件を用いることができる。バイアス条件は、たとえば、ビット線BL0の電位を0[V]、ビット線BL1の電位を3[V]、ソース線SL0の電位を0[V]、ソース線SL1の電位を5[V]、ワード線WL0の電位を7[V]、ワード線WL1の電位を0[V]に設定することが好適である。   In the case where charges (hot electrons) are written (injected) into the charge storage layer on the drain D10 side of the nonvolatile memory element MC10, the following bias conditions can be used. The bias conditions are, for example, that the potential of the bit line BL0 is 0 [V], the potential of the bit line BL1 is 3 [V], the potential of the source line SL0 is 0 [V], the potential of the source line SL1 is 5 [V], It is preferable to set the potential of the word line WL0 to 7 [V] and the potential of the word line WL1 to 0 [V].

以下、このバイアス条件を用いた場合の、各不揮発性メモリー素子MC00、MC01、MC10、MC11にかかる電位と、当該電位の印加による動作について説明する。   Hereinafter, the potential applied to each of the nonvolatile memory elements MC00, MC01, MC10, and MC11 when this bias condition is used and the operation by applying the potential will be described.

不揮発性メモリー素子MC00には、ドレインD00に0[V]、ソースS00に0[V]、ゲートG00に0[V]の電位が与えられているため、書き込みや消去は行われない。   Since the non-volatile memory element MC00 is given a potential of 0 [V] to the drain D00, 0 [V] to the source S00, and 0 [V] to the gate G00, writing or erasing is not performed.

不揮発性メモリー素子MC01には、ドレインD01に0[V]、ソースS01に3[V]、ゲートG01に0[V]の電位が与えられている。ソースS01の電位が3[V]であるため、ホットキャリアが発生せず、書き込みや消去は行われない。   In the nonvolatile memory element MC01, a potential of 0 [V] is applied to the drain D01, 3 [V] to the source S01, and 0 [V] to the gate G01. Since the potential of the source S01 is 3 [V], hot carriers are not generated and writing or erasing is not performed.

不揮発性メモリー素子MC11には、ドレインD11に5[V]、ソースS11に3[V]、ゲートG11に7[V]の電位が与えられている。ドレインD11の電位からソースS11の間に与えられる電位差は2[V]であるため、ホットキャリアが発生せず、書き込みや消去は行われない。   In the nonvolatile memory element MC11, a potential of 5 [V] is applied to the drain D11, 3 [V] to the source S11, and 7 [V] to the gate G11. Since the potential difference applied between the potential of the drain D11 and the source S11 is 2 [V], hot carriers are not generated and writing and erasing are not performed.

不揮発性メモリー素子MC10には、ドレインD10に5[V]、ソースS10に0[V]、ゲートG10に7[V]の電位が与えられている。そのため、ホットキャリアによる書き込みが行われる。   The nonvolatile memory element MC10 is supplied with a potential of 5 [V] at the drain D10, 0 [V] at the source S10, and 7 [V] at the gate G10. Therefore, writing by hot carriers is performed.

また、不揮発性メモリー素子MC10、MC11のドレインD10側の電荷蓄積層にある電荷の有無を読み出す場合のバイアス条件としては、以下に示すバイアス条件を用いることができる。たとえば、ソース線SL0の電位を0[V]、ソース線SL1の電位を1[V]、ワード線WL0の電位を2[V]、ワード線WL1の電位を0[V]に設定することが好適である。   Further, as a bias condition for reading the presence / absence of charges in the charge storage layer on the drain D10 side of the nonvolatile memory elements MC10 and MC11, the following bias condition can be used. For example, the potential of the source line SL0 is set to 0 [V], the potential of the source line SL1 is set to 1 [V], the potential of the word line WL0 is set to 2 [V], and the potential of the word line WL1 is set to 0 [V]. Is preferred.

以下、このバイアス条件を用いた場合の、各不揮発性メモリー素子MC00、MC01、MC10、MC11にかかる電位と、当該電位の印加による動作について説明する。   Hereinafter, the potential applied to each of the nonvolatile memory elements MC00, MC01, MC10, and MC11 when this bias condition is used and the operation by applying the potential will be described.

不揮発性メモリー素子MC00には、ドレインD00に0[V]、ゲートG00に0[V]の電位が与えられているため不揮発性メモリー素子MC00は遮断される。そのため、ソースS00はフロート状態となる。   Since the non-volatile memory element MC00 is given a potential of 0 [V] to the drain D00 and 0 [V] to the gate G00, the non-volatile memory element MC00 is cut off. Therefore, the source S00 is in a float state.

不揮発性メモリー素子MC01には、ドレインD01に0[V]、ゲートG01に0[V]の電位が与えられているため不揮発性メモリー素子MC01は遮断される。そのため、ソースS01はフロート状態となる。   Since the non-volatile memory element MC01 is given a potential of 0 [V] to the drain D01 and 0 [V] to the gate G01, the non-volatile memory element MC01 is cut off. Therefore, the source S01 is in a float state.

不揮発性メモリー素子MC11には、ドレインD11に1[V]、ゲートG11に2[V]の電位が与えられている。多数の不揮発性メモリー素子が接続されていても、ゲートG11以外のゲート電位を0[V]としておくことで、不揮発性メモリー素子MC11を選択することができる。この出力はビット線BL1に出力される。不揮発性メモリー素子MC11の出力は、不揮発性メモリー素子MC11の荷電状態で変動するため、ビット線BL1の信号から不揮発性メモリー素子MC11の荷電状態を検出することができる。   In the nonvolatile memory element MC11, a potential of 1 [V] is applied to the drain D11 and 2 [V] is applied to the gate G11. Even when a large number of nonvolatile memory elements are connected, the nonvolatile memory element MC11 can be selected by setting the gate potential other than the gate G11 to 0 [V]. This output is output to the bit line BL1. Since the output of the nonvolatile memory element MC11 varies depending on the charge state of the nonvolatile memory element MC11, the charge state of the nonvolatile memory element MC11 can be detected from the signal of the bit line BL1.

不揮発性メモリー素子MC10には、ドレインD10に1[V]、ゲートG10に2[V]の電位が与えられている。多数の不揮発性メモリー素子が接続されていても、ゲートG10以外のゲート電位を0[V]としておくことで、不揮発性メモリー素子MC10を選択することができる。この出力はビット線BL0に出力される。不揮発性メモリー素子MC10の出力は、不揮発性メモリー素子MC10の荷電状態で変動するため、ビット線BL0の信号からMC10の荷電状態を検出することができる。すなわち、ワード線(本実施形態ではWL0)により選択された情報を1ワード線分読み出すことが可能となる。   In the nonvolatile memory element MC10, a potential of 1 [V] is applied to the drain D10 and 2 [V] is applied to the gate G10. Even when a large number of nonvolatile memory elements are connected, the nonvolatile memory element MC10 can be selected by setting the gate potential other than the gate G10 to 0 [V]. This output is output to the bit line BL0. Since the output of the nonvolatile memory element MC10 varies depending on the charged state of the nonvolatile memory element MC10, the charged state of MC10 can be detected from the signal of the bit line BL0. That is, the information selected by the word line (WL0 in this embodiment) can be read for one word line.

また、セクター消去により、不揮発性メモリー素子MC00、不揮発性メモリー素子MC10、不揮発性メモリー素子MC01、不揮発性メモリー素子MC11の電荷蓄積層にあるドレインD00、ドレインD10、ドレインD01、ドレインD11側の電荷を消去する場合のバイアス条件としては、以下に示すバイアス条件を用いることができる。たとえば、ソース線SL0の電位を5[V]、ソース線SL1の電位を5[V]、ビット線BL0の電位を0[V]、ビット線BL1の電位を0[V]、ワード線WL0の電位を0[V]、ワード線WL1の電位を0[V]に設定することが好適である。   Further, by sector erasing, the charges on the drain D00, drain D10, drain D01, and drain D11 side in the charge storage layer of the nonvolatile memory element MC00, nonvolatile memory element MC10, nonvolatile memory element MC01, and nonvolatile memory element MC11 are reduced. As bias conditions for erasing, the following bias conditions can be used. For example, the potential of the source line SL0 is 5 [V], the potential of the source line SL1 is 5 [V], the potential of the bit line BL0 is 0 [V], the potential of the bit line BL1 is 0 [V], and the potential of the word line WL0 It is preferable to set the potential to 0 [V] and the potential of the word line WL1 to 0 [V].

不揮発性メモリー素子MC00には、ドレインD00に5[V]、ゲートG00に0[V]、ソースS00に0[V]の電位が与えられる。そのため、ドレインD00とゲートG00との間に与えられた電位差によりバンド間トンネリングホットホール(BTBTHH)による消去が行われる。   The nonvolatile memory element MC00 is supplied with a potential of 5 [V] at the drain D00, 0 [V] at the gate G00, and 0 [V] at the source S00. Therefore, erasure is performed by band-to-band tunneling hot holes (BTBTHH) due to a potential difference applied between the drain D00 and the gate G00.

同様に、不揮発性メモリー素子MC10には、ドレインD10に5[V]、ゲートG10に0[V]、ソースS10に0[V]の電位が与えられているため、電荷は消去される。   Similarly, the non-volatile memory element MC10 has a potential of 5 [V] applied to the drain D10, 0 [V] applied to the gate G10, and 0 [V] applied to the source S10.

また、不揮発性メモリー素子MC01には、ドレインD01に5[V]、ゲートG01に0[V]、ソースS01に0[V]の電位が与えられているため、電荷は消去される。   Further, since the non-volatile memory element MC01 is given a potential of 5 [V] to the drain D01, 0 [V] to the gate G01, and 0 [V] to the source S01, the charge is erased.

また、不揮発性メモリー素子MC11には、ドレインD11に5[V]、ゲートG11に0[V]、ソースS11に0[V]の電位が与えられているため、電荷は消去される。   Further, since the nonvolatile memory element MC11 is supplied with a potential of 5 [V] at the drain D11, 0 [V] at the gate G11, and 0 [V] at the source S11, the charge is erased.

以上、書き込み、読み出し、消去という不揮発性メモリー装置100の基本動作について説明した。これらのことから、負電位を用いない場合でも、基本動作に支障をきたすことはないことが示される。そのため、負電位を用いるために発生する配線パターンの制約を避けることができる。また負電源を供給するための負電源発生回路を不揮発性メモリー装置100内に組み込む必要がなくなることから、不揮発性メモリー装置100は面積に対応して不揮発性メモリー装置のメモリー領域を大きく取れ、不揮発性メモリー装置の単位ビットあたりのコストを低減することが可能となる。   The basic operations of the nonvolatile memory device 100 such as writing, reading, and erasing have been described above. From these, it is shown that the basic operation is not hindered even when the negative potential is not used. Therefore, it is possible to avoid a wiring pattern restriction that occurs due to the use of a negative potential. Further, since it is not necessary to incorporate a negative power generation circuit for supplying negative power in the nonvolatile memory device 100, the nonvolatile memory device 100 can take a large memory area of the nonvolatile memory device in accordance with the area, and is nonvolatile. It is possible to reduce the cost per unit bit of the memory device.

なお、本実施形態では、N型の不揮発性メモリー素子を用いた場合について説明したが、これは極性を切り替えることで、容易にP型の不揮発性メモリー素子を用いた不揮発性メモリー装置としても適用可能である。その場合には、上記した電圧の絶対値を揃えた負電圧を印加することで対応可能である。なお、エレクトロンとホールではホットキャリア化させるための電界強度に差があり、ホールの方がホットキャリア化しにくい。そのため、印加電圧の絶対値を高くするなどして補償することも好適である。   In this embodiment, the case where an N-type nonvolatile memory element is used has been described. However, this can be easily applied to a nonvolatile memory device using a P-type nonvolatile memory element by switching the polarity. Is possible. In that case, it is possible to cope with this by applying a negative voltage in which the absolute values of the voltages described above are aligned. Note that there is a difference in electric field strength for making hot carriers between electrons and holes, and holes are less likely to become hot carriers. Therefore, it is also preferable to compensate by increasing the absolute value of the applied voltage.

(第2の実施形態:不揮発性メモリー装置に用いる不揮発性メモリー素子の構造)
以下、本実施形態にかかる不揮発性メモリー装置を構成する不揮発性メモリー素子の構造について図面を用いて説明する。図2は、不揮発性メモリー素子の断面図である。不揮発性メモリー素子MC10は、半導体層としての基板200、浅溝絶縁(Shallow Trench Isolation:以下STIと記載する)領域201、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202S、ドレイン領域203D、ソース領域203S、酸化珪素を用いた第1絶縁層204A、窒化珪素を用いた電荷蓄積層204B、酸化珪素を用いた第2絶縁層204C、およびこれらをまとめたゲート絶縁層204、空乏抑制領域205、ポリシリコンを用いたゲート電極206、サイドウォール207、チャネル領域208と、を含む。
(Second Embodiment: Structure of Nonvolatile Memory Element Used in Nonvolatile Memory Device)
Hereinafter, the structure of the nonvolatile memory element constituting the nonvolatile memory device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view of the nonvolatile memory element. The nonvolatile memory element MC10 includes a substrate 200 as a semiconductor layer, a shallow trench isolation (hereinafter referred to as STI) region 201, a drain contact region 202D, a source contact region 202S, a drain region 203D, a source region 203S, an oxidation region The first insulating layer 204A using silicon, the charge storage layer 204B using silicon nitride, the second insulating layer 204C using silicon oxide, the gate insulating layer 204 that combines them, the depletion suppression region 205, and polysilicon are used. Gate electrode 206, sidewall 207, and channel region 208.

基板200は、たとえば単結晶珪素基板を用いることが好適である。また、ドレインコンタクト領域202Dとソースコンタクト領域202Sとの間に空乏化していない領域を残せるよう、P型を形成する不純物が添加されていることが好ましい。基板200は、上記した要素を支えるためのものとして機能している。   As the substrate 200, for example, a single crystal silicon substrate is preferably used. In addition, it is preferable that an impurity for forming a P-type is added so that an undepleted region can be left between the drain contact region 202D and the source contact region 202S. The substrate 200 functions as a support for the elements described above.

STI領域201は、隣接する素子と電気的に分離する(素子分離)機能を有している。STI領域201を用いて素子分離を行うことで、LOCOS領域やセミリセスLOCOS領域を用いる場合と比べ、素子分離領域を狭くできるため、高集積化に適した素子分離を行うことが可能となる。   The STI region 201 has a function of electrically separating adjacent elements (element isolation). By performing element isolation using the STI region 201, the element isolation region can be made narrower than in the case where a LOCOS region or a semi-recessed LOCOS region is used. Therefore, element isolation suitable for high integration can be performed.

ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sは、後述するドレイン領域203D、ソース領域203Sの接合位置を浅くすることで生じる電気抵抗の上昇を抑制するために設けられている。ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sは、基板200での平面視にて、ゲート電極206と接触せぬ領域に形成されている。本実施形態では、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sは、ドレイン領域203D、ソース領域203Sよりも深い接合位置を有している。この場合、電流が流れる領域を深さ方向に大きくすることが可能である。電流が流れる領域が広くなることで電気的な抵抗が低くなり、ドレイン領域203D、ソース領域203Sと並列にドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sが配置されることで、ドレイン領域203D、ソース領域203Sに少ない電圧降下で電位を供給することが可能となる。   The drain contact region 202D and the source contact region 202S are provided in order to suppress an increase in electrical resistance caused by shallowing a junction position between a drain region 203D and a source region 203S described later. The drain contact region 202 </ b> D and the source contact region 202 </ b> S are formed in regions that do not contact the gate electrode 206 in plan view on the substrate 200. In the present embodiment, the drain contact region 202D and the source contact region 202S have a deeper junction position than the drain region 203D and the source region 203S. In this case, it is possible to enlarge the region where current flows in the depth direction. The electrical resistance is reduced by widening the current flowing region, and the drain contact region 202D and the source contact region 202S are arranged in parallel with the drain region 203D and the source region 203S, so that the drain region 203D and the source region 203S are arranged. Therefore, it is possible to supply a potential with a small voltage drop.

ゲート絶縁層204は、酸化珪素を用いた第1絶縁層204A、窒化珪素を用いた電荷蓄積層204B、酸化珪素を用いた第2絶縁層204Cにより構成されている。第1絶縁層204Aは電荷蓄積層204Bから半導体で構成される領域への電荷の流出を抑える機能と、窒化珪素よりも低いヤング率を有することから窒化珪素を用いた電荷蓄積層204Bと基板200との間に生じる応力を緩和する機能を有している。電荷蓄積層204Bは、適度な中間準位を持つことから、注入された電荷を効率的に蓄え、かつ放出することを可能としている。第2絶縁層204Cは、電荷蓄積層204Bの電荷が上側に逃げることを防止する機能を有している。   The gate insulating layer 204 includes a first insulating layer 204A using silicon oxide, a charge storage layer 204B using silicon nitride, and a second insulating layer 204C using silicon oxide. The first insulating layer 204A has a function of suppressing the outflow of charges from the charge storage layer 204B to a region formed of a semiconductor and a Young's modulus lower than that of silicon nitride. Therefore, the charge storage layer 204B using silicon nitride and the substrate 200 are used. It has a function to relieve stress generated between the two. Since the charge storage layer 204B has an appropriate intermediate level, the injected charge can be efficiently stored and released. The second insulating layer 204C has a function of preventing the charge of the charge storage layer 204B from escaping upward.

空乏抑制領域205は、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202S間のパンチスルーや、ドレイン領域203D、ソース領域203S間のパンチスルーを防止すべく配置されている。ゲート電極206は、ゲート電極206に加えられた電位に基づき基板200表面に位置するチャネル領域208にキャリアを誘起・排除する機能を有している。サイドウォール207が果たす役割については後述する。   The depletion suppression region 205 is arranged to prevent punch-through between the drain contact region 202D and the source contact region 202S and punch-through between the drain region 203D and the source region 203S. The gate electrode 206 has a function of inducing and removing carriers in the channel region 208 located on the surface of the substrate 200 based on the potential applied to the gate electrode 206. The role played by the sidewall 207 will be described later.

本実施形態では、不揮発性メモリー素子MC10のドレインコンタクト領域202Dとソースコンタクト領域202S、ドレイン領域203Dとソース領域203Sと、が対称な構成を有するものとして図示しているが、これは対称な構成に限定されるものではなく、たとえばソース領域203Sの不純物分布を緩やかなものとしても良い。この場合、ソース領域203S側からのゲート絶縁層204へのキャリアの注入が生じにくくなり、不要な電荷がゲート絶縁層204へ侵入することを抑制することができ、信頼性を向上させることが可能となる。   In the present embodiment, the drain contact region 202D and the source contact region 202S and the drain region 203D and the source region 203S of the nonvolatile memory element MC10 are illustrated as having a symmetric configuration, but this is a symmetric configuration. For example, the source region 203S may have a gentle impurity distribution. In this case, carriers are hardly injected into the gate insulating layer 204 from the source region 203S side, unnecessary charges can be prevented from entering the gate insulating layer 204, and reliability can be improved. It becomes.

次に、各構成要素について説明を行う。STI領域201は、たとえば300nm程度の深さで基板200に溝を設け、化学気相堆積(CVD)法を用いて酸化珪素を溝内部に充填し、その後化学機械研磨(CMP)法で平坦化することで形成されている。   Next, each component will be described. In the STI region 201, a groove is formed in the substrate 200 at a depth of, for example, about 300 nm, silicon oxide is filled into the groove using a chemical vapor deposition (CVD) method, and then planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) method. It is formed by doing.

ドレイン領域203D、ソース領域203Sの接合深さとしては、基板200における平面視でゲート電極206との端部と重なる領域において10nm以上500nm以下であることが好ましい。10nm以上の接合深さを備えることで、ソース領域203Sおよびドレイン領域203Dの電気抵抗の増大を抑え、速い速度での読み出しが可能となる。また、500nm以下の接合深さとすることでソース領域203Sとドレイン領域203Dとのパンチスルーを抑制することが可能となる。また不純物の濃度として、7×1020cm-3以上、1×1022cm-3程度の範囲におさめることが好適である。この条件を満たすための製造条件としては、たとえばゲート電極206をマスクとして、ドーズ量を2×1015cm-2、加速エネルギーを5〜10KeV程度に制御してイオン注入を行う条件を選択することができる。空乏抑制領域205は、同じくゲート電極206をマスクとして、10°〜30°程度傾けて硼素やデカボラン、弗化硼素等を用いてイオン注入を行うことで形成することができる。 The junction depth between the drain region 203 </ b> D and the source region 203 </ b> S is preferably 10 nm or more and 500 nm or less in a region overlapping with the end of the gate electrode 206 in plan view in the substrate 200. By providing a junction depth of 10 nm or more, an increase in electrical resistance of the source region 203S and the drain region 203D can be suppressed, and reading can be performed at a high speed. In addition, by setting the junction depth to 500 nm or less, punch-through between the source region 203S and the drain region 203D can be suppressed. The impurity concentration is preferably in the range of 7 × 10 20 cm −3 or more and about 1 × 10 22 cm −3 . As a manufacturing condition for satisfying this condition, for example, a condition for performing ion implantation with the gate electrode 206 as a mask and a dose amount of 2 × 10 15 cm −2 and an acceleration energy of about 5 to 10 KeV is selected. Can do. The depletion suppression region 205 can also be formed by performing ion implantation using boron, decaborane, boron fluoride, or the like while tilting about 10 ° to 30 ° using the gate electrode 206 as a mask.

N型導電型を発生させる不純物を7×1020cm-3以上含むことで、ゲート電極206の端部に強いドレイン電界を発生させることが可能となる。そのため、バンド間トンネリングホットホール(BTBTHH:Band−To−Band Tunneling Hot−Hole)が小さな電位差を用いた場合でも発生する。具体的には、ソース領域203Sとゲート電極206を接地させ、ドレイン領域203Dのみに5[V]程度の電位を印加することで、BTBTHHが発生し、電荷蓄積層に蓄えられた電荷を相殺、消去することが可能となる。また、1×1022cm-3以下に抑えることで、半導体の性質を保たせることが可能となる。また、このように浅い接合を有することで、ドレイン領域203Dのゲート電極206側の端部ではチャネルホットキャリアが効率的に発生するようになり、電荷蓄積層204Bへの電荷注入を効率良く行うことが可能となる。 By including an impurity generating N-type conductivity of 7 × 10 20 cm −3 or more, a strong drain electric field can be generated at the end of the gate electrode 206. For this reason, band-to-band tunneling hot holes (BTTBTHH) are generated even when a small potential difference is used. Specifically, by grounding the source region 203S and the gate electrode 206 and applying a potential of about 5 [V] only to the drain region 203D, BTBTHH is generated, and the charge stored in the charge storage layer is offset, It can be erased. In addition, by controlling to 1 × 10 22 cm −3 or less, the properties of the semiconductor can be maintained. In addition, with such a shallow junction, channel hot carriers are efficiently generated at the end of the drain region 203D on the gate electrode 206 side, and charge injection into the charge storage layer 204B is efficiently performed. Is possible.

サイドウォール207は、CVD法を用いて酸化珪素層を形成し、異方性エッチングを行うことで形成され、ゲート電極206の側面に自己整合的に形成されるスペーサーとして機能する。ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sは、ゲート電極206とサイドウォール207をマスクとしてイオン注入を行うことで形成される。そのため、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sとは基板200の平面視にてゲート電極206と接触せぬ領域に位置するよう形成することが可能となる。また、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sの間には、空乏抑制領域205が挟まれており、空乏化していない逆導電型を示す領域が形成される。そのため、ドレイン領域203D、ソース領域203Sの接合深さよりも深くドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sを形成しても、ドレイン領域203Dのゲート電極206端側では接合深さが浅い状態となるため、効率的にBTBTHHを発生させることができ、低い電圧で消去動作を行うことが可能となる。さらに、リーク電流を発生させる短チャネル効果の発生を抑制することも可能となる。   The sidewall 207 is formed by forming a silicon oxide layer using a CVD method and performing anisotropic etching, and functions as a spacer formed in a self-aligned manner on the side surface of the gate electrode 206. The drain contact region 202D and the source contact region 202S are formed by ion implantation using the gate electrode 206 and the sidewall 207 as a mask. Therefore, the drain contact region 202D and the source contact region 202S can be formed so as to be located in a region not in contact with the gate electrode 206 in a plan view of the substrate 200. In addition, a depletion suppression region 205 is sandwiched between the drain contact region 202D and the source contact region 202S, and a region having a reverse conductivity type that is not depleted is formed. Therefore, even if the drain contact region 202D and the source contact region 202S are formed deeper than the junction depth of the drain region 203D and the source region 203S, the junction depth is shallow on the gate electrode 206 end side of the drain region 203D. BTBTHH can be generated efficiently and an erasing operation can be performed with a low voltage. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of a short channel effect that generates a leakage current.

ここで、ゲート絶縁層204の厚さは10nm以上、16nm以下であることが好ましい。ゲート絶縁層204に10nm以上の厚さがあれば、書き込み時に印加される、たとえば7[V]程度の電位差に耐えることができる。また、16nm以下の厚さであれば、短チャネル効果によるドレイン領域203D−ソース領域203S間の漏れ電流増加を抑えることが可能となる。そして、第1絶縁層204Aの厚さとしては2nm以上5nm以下の層厚であることが好適で、2nm以上の層厚を確保することで、電荷蓄積層204Bから基板200(チャネル領域208)への電荷の流出を抑えることが可能となる。そして、5nm以下の層厚を用いることで電荷蓄積層204Bに蓄積された電荷によりチャネル領域208の電流制御効率を高めることが可能となり、読み出し誤りを防ぐことが可能となる。   Here, the thickness of the gate insulating layer 204 is preferably 10 nm or more and 16 nm or less. If the gate insulating layer 204 has a thickness of 10 nm or more, it can withstand a potential difference of, for example, about 7 [V] applied during writing. If the thickness is 16 nm or less, it is possible to suppress an increase in leakage current between the drain region 203D and the source region 203S due to the short channel effect. The thickness of the first insulating layer 204A is preferably 2 nm or more and 5 nm or less. By securing the layer thickness of 2 nm or more, the charge storage layer 204B is transferred to the substrate 200 (channel region 208). It is possible to suppress the outflow of electric charges. By using a layer thickness of 5 nm or less, the current control efficiency of the channel region 208 can be increased by the charges accumulated in the charge accumulation layer 204B, and read errors can be prevented.

なお、本実施形態では、N型の不揮発性メモリー素子の構造について説明したが、これはP型の不揮発性メモリー素子に対しても容易に応用可能である。この場合、砒素を不純物として用いた領域については硼素を用い、硼素を用いた領域については砒素または燐を用いることで対応可能である。この場合、原子量の違いを考慮して、硼素を用いる場合には、イオン注入を行う場合に加速エネルギーを11/75倍(質量比)にし、砒素を用いる場合には逆に75/11倍にすることで対応可能である。デカボラン、弗化硼素等を用いる場合には、これらの分子量に対応した加速エネルギーを用いることで対応可能である。なお、硼素の熱拡散係数は砒素よりも大きいことから、イオン注入後に行われるアニール条件によっては、この熱拡散係数差を補正するようイオン注入の加速エネルギーを調整することも好適である。   In the present embodiment, the structure of the N-type nonvolatile memory element has been described. However, this structure can be easily applied to a P-type nonvolatile memory element. In this case, boron can be used for a region using arsenic as an impurity, and arsenic or phosphorus can be used for a region using boron. In this case, considering the difference in atomic weight, when boron is used, the acceleration energy is increased 11/75 times (mass ratio) when ion implantation is performed, and conversely, 75/11 times when arsenic is used. This can be done. When decaborane, boron fluoride or the like is used, it can be dealt with by using acceleration energy corresponding to these molecular weights. Since the thermal diffusion coefficient of boron is larger than that of arsenic, it is also preferable to adjust the acceleration energy of ion implantation so as to correct this thermal diffusion coefficient difference depending on the annealing conditions performed after ion implantation.

(変形例:第2の実施形態)
第2の実施形態では、図2に示すように第2絶縁層204Cに酸化珪素を用いた例について説明したが、これは窒化珪素を用いても良い。この場合、電荷蓄積層と第2絶縁層とを兼ねて層を形成することが可能となり、不揮発性メモリー装置の構成要素を減らすことが可能となり、ばらつき等を低減することが可能となる。また、製造工程を短縮することができ、コスト低減を可能とする不揮発性メモリー装置を提供することが可能となる。
(Modification: Second Embodiment)
In the second embodiment, the example in which silicon oxide is used for the second insulating layer 204C as shown in FIG. 2 has been described, but silicon nitride may be used for this. In this case, it is possible to form a layer that serves as both the charge storage layer and the second insulating layer, and it is possible to reduce the number of components of the nonvolatile memory device and reduce variations and the like. In addition, it is possible to provide a non-volatile memory device that can shorten the manufacturing process and reduce the cost.

また、第2の実施形態では、半導体層として基板そのものを用いた場合について説明したが、これは基板そのものを半導体層として用いる場合に代えて、絶縁層の少なくとも一部を覆う半導体層として単結晶珪素層を配置した、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いた場合には、前述したSTI領域を形成せずに、素子分離を行うことができる。図3は、SOI基板を用いた場合の不揮発性メモリー素子MC10_SOIを示す構造の断面図である。素子分離は、半導体層300を島状に切り離すことで実現している。   In the second embodiment, the case where the substrate itself is used as the semiconductor layer has been described. However, this is not a case where the substrate itself is used as the semiconductor layer, but a single crystal as a semiconductor layer covering at least a part of the insulating layer. When an SOI (Silicon On Insulator) substrate having a silicon layer is used, element isolation can be performed without forming the STI region described above. FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure showing the nonvolatile memory element MC10_SOI when an SOI substrate is used. The element isolation is realized by separating the semiconductor layer 300 into an island shape.

珪素層301A上に酸化珪素層301Bを備えた基板301上には、単結晶珪素層を用いた半導体層300が配置されている。そして、ドレイン領域203D、ソース領域203S、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sは、半導体層300の厚み以下の深さで形成されている。この場合、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sと深さ方向に対して容量を形成する導体や半導体がないため、寄生容量を低減することが可能となり、消費電力の低減や、より高速での動作が可能となる。他の構成は第2の実施形態に順ずるものとする。   A semiconductor layer 300 using a single crystal silicon layer is provided over a substrate 301 provided with a silicon oxide layer 301B over the silicon layer 301A. The drain region 203D, the source region 203S, the drain contact region 202D, and the source contact region 202S are formed with a depth equal to or less than the thickness of the semiconductor layer 300. In this case, since there is no conductor or semiconductor that forms a capacitance in the depth direction with the drain contact region 202D and the source contact region 202S, it becomes possible to reduce the parasitic capacitance, reduce power consumption, and increase the speed. Operation is possible. The other configuration is in accordance with the second embodiment.

また、半導体層として単結晶珪素層に限らず、多結晶珪素層を用いることも可能である。図4は、ガラス基板401上に配置された多結晶珪素層を用いた半導体層400を用いて不揮発性メモリー素子MC10_POLYを形成した場合の断面図である。多結晶珪素層の移動度は、単結晶珪素層の移動度より若干低いが、十分にホットキャリアを発生させることが可能となる。この場合、アモルファス珪素層を多結晶珪素層に改質するレーザーアニールが行える層厚が厚さの上限となり、たとえば100nm程度の値が上限となる。そのため、前述したSOI基板を用いる場合と同様、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202S、ドレイン領域203D、ソース領域203Sは半導体層400の厚み以下の深さで形成される。   The semiconductor layer is not limited to a single crystal silicon layer, and a polycrystalline silicon layer can also be used. FIG. 4 is a cross-sectional view when the nonvolatile memory element MC10_POLY is formed using the semiconductor layer 400 using the polycrystalline silicon layer disposed on the glass substrate 401. The mobility of the polycrystalline silicon layer is slightly lower than the mobility of the single crystal silicon layer, but it is possible to generate hot carriers sufficiently. In this case, the upper limit of the thickness is the layer thickness at which laser annealing for modifying the amorphous silicon layer into the polycrystalline silicon layer is possible, and for example, a value of about 100 nm is the upper limit. Therefore, as in the case of using the SOI substrate described above, the drain contact region 202D, the source contact region 202S, the drain region 203D, and the source region 203S are formed with a depth equal to or less than the thickness of the semiconductor layer 400.

この場合においても、ドレインコンタクト領域202D、ソースコンタクト領域202Sと深さ方向に対して容量を形成する導体や半導体がないため、寄生容量を低減することが可能となり、消費電力の低減や、より高速での動作が可能となる。加えて、多結晶珪素層を用いた半導体層400は単結晶珪素基板を用いる場合と比べ、より大面積の基板を用いることが可能となるため、多数の不揮発性メモリー装置を一枚の基板から取ることが可能となり、コスト的にも有利な不揮発性メモリー装置が得られる。   Even in this case, since there is no conductor or semiconductor that forms capacitance in the depth direction with the drain contact region 202D and the source contact region 202S, parasitic capacitance can be reduced, power consumption can be reduced, and higher speed can be achieved. It becomes possible to operate with. In addition, since the semiconductor layer 400 using a polycrystalline silicon layer can use a larger area substrate than a single crystal silicon substrate, a large number of nonvolatile memory devices can be formed from a single substrate. Thus, a nonvolatile memory device that is advantageous in terms of cost can be obtained.

MC00…不揮発性メモリー素子、MC01…不揮発性メモリー素子、MC10…不揮発性メモリー素子、MC11…不揮発性メモリー素子、MC10_SOI…不揮発性メモリー素子、MC10_POLY…不揮発性メモリー素子、SL0…ソース線、SL1…ソース線、WL0…ワード線、WL1…ワード線、BL0…ビット線、BL1…ビット線、G00…ゲート電極としてのゲート、G01…ゲート電極としてのゲート、G10…ゲート電極としてのゲート、G11…ゲート電極としてのゲート、S00…ソース領域としてのソース、S01…ソース領域としてのソース、S10…ソース領域としてのソース、S11…ソース領域としてのソース、D00…ドレイン領域としてのドレイン、D01…ドレイン領域としてのドレイン、D10…ドレイン領域としてのドレイン、D11…ドレイン領域としてのドレイン、100…不揮発性メモリー装置、200…基板、201…STI領域、202D…ドレインコンタクト領域、202S…ソースコンタクト領域、203D…ドレイン領域、203S…ソース領域、204…ゲート絶縁層、204A…第1絶縁層、204B…電荷蓄積層、204C…第2絶縁層、205…空乏抑制領域、206…ゲート電極、207…サイドウォール、208…チャネル領域、300…半導体層、301…基板、301A…珪素層、301B…酸化珪素層、400…半導体層、401…ガラス基板。   MC00 ... nonvolatile memory element, MC01 ... nonvolatile memory element, MC10 ... nonvolatile memory element, MC11 ... nonvolatile memory element, MC10_SOI ... nonvolatile memory element, MC10_POLY ... nonvolatile memory element, SL0 ... source line, SL1 ... source Line, WL0 ... Word line, WL1 ... Word line, BL0 ... Bit line, BL1 ... Bit line, G00 ... Gate as gate electrode, G01 ... Gate as gate electrode, G10 ... Gate as gate electrode, G11 ... Gate electrode S00 ... source as source region, S01 ... source as source region, S10 ... source as source region, S11 ... source as source region, D00 ... drain as drain region, D01 ... as drain region drain, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Drain as drain region, D11 ... Drain as drain region, 100 ... Nonvolatile memory device, 200 ... Substrate, 201 ... STI region, 202D ... Drain contact region, 202S ... Source contact region, 203D ... Drain region, 203S ... Source region, 204 ... Gate insulating layer, 204A ... First insulating layer, 204B ... Charge storage layer, 204C ... Second insulating layer, 205 ... Depletion suppression region, 206 ... Gate electrode, 207 ... Side wall, 208 ... Channel region 300 ... Semiconductor layer, 301 ... Substrate, 301A ... Silicon layer, 301B ... Silicon oxide layer, 400 ... Semiconductor layer, 401 ... Glass substrate.

Claims (10)

半導体層と、
前記半導体層の上に設けられた第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に設けられた電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層の上に設けられた第2絶縁層と、を含むゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に配置されたゲート電極と、を含み、
前記半導体層は、N型導電型を発生させる不純物を含むソース領域と、
N型導電型を発生させる不純物を含むドレイン領域と、
前記ゲート絶縁層を介して前記ゲート電極下側に配置され、前記半導体層の平面視にて、前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれるチャネル領域と、を含み、
前記ドレイン領域は、前記半導体層の平面視にて、前記ゲート電極と前記ドレイン領域とが重なる位置で、7×1020cm-3以上、1×1022cm-3以下の濃度でのN型導電型を発生させる不純物を含む不揮発性メモリー素子を備えることを特徴とする不揮発性メモリー装置。
A semiconductor layer;
A gate including a first insulating layer provided on the semiconductor layer, a charge storage layer provided on the first insulating layer, and a second insulating layer provided on the charge storage layer An insulating layer;
A gate electrode disposed on the gate insulating layer,
The semiconductor layer includes a source region including an impurity that generates an N-type conductivity type;
A drain region containing impurities that generate N-type conductivity,
A channel region disposed under the gate electrode via the gate insulating layer, and sandwiched between the source region and the drain region in a plan view of the semiconductor layer;
The drain region is an N type at a concentration of 7 × 10 20 cm −3 or more and 1 × 10 22 cm −3 or less at a position where the gate electrode and the drain region overlap in a plan view of the semiconductor layer. A non-volatile memory device comprising a non-volatile memory element containing an impurity that generates a conductivity type.
半導体層と、
前記半導体層の上に設けられた第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に設けられた電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層の上に設けられた第2絶縁層と、を含むゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に配置されたゲート電極と、を含み、
前記半導体層は、P型導電型を発生させる不純物を含むソース領域と、
P型導電型を発生させる不純物を含むドレイン領域と、
前記半導体層の表面に、前記半導体層の平面視にて前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれるチャネル領域と、を含み、
前記チャネル領域上には前記ゲート絶縁層と前記ゲート電極とが配置され、
前記ドレイン領域は、前記半導体層の平面視にて、前記ゲート電極と前記ドレイン領域と重なる位置で7×1020cm-3以上、1×1022cm-3以下の濃度でのP型導電型を発生させる不純物を含む不揮発性メモリー素子を備えることを特徴とする不揮発性メモリー装置。
A semiconductor layer;
A gate including a first insulating layer provided on the semiconductor layer, a charge storage layer provided on the first insulating layer, and a second insulating layer provided on the charge storage layer An insulating layer;
A gate electrode disposed on the gate insulating layer,
The semiconductor layer includes a source region including an impurity that generates a P-type conductivity type;
A drain region containing an impurity that generates a P-type conductivity type;
A channel region sandwiched between the source region and the drain region in a plan view of the semiconductor layer on the surface of the semiconductor layer;
The gate insulating layer and the gate electrode are disposed on the channel region,
The drain region has a P-type conductivity at a concentration of 7 × 10 20 cm −3 or more and 1 × 10 22 cm −3 or less at a position overlapping the gate electrode and the drain region in plan view of the semiconductor layer. A non-volatile memory device comprising a non-volatile memory element containing an impurity that generates oxygen.
請求項1または2に記載の不揮発性メモリー装置であって、前記不揮発性メモリー素子への書き込み方法として、チャネルホットキャリアを用いて電荷蓄積層に電荷を注入することを特徴とする不揮発性メモリー装置。   3. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a charge is injected into the charge storage layer using channel hot carriers as a method of writing to the nonvolatile memory element. . 請求項1〜3のいずれか一項に記載の不揮発性メモリー装置であって、前記ゲート絶縁層の層厚は、10nm以上、16nm以下であることを特徴とする不揮発性メモリー装置。   4. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the gate insulating layer has a thickness of 10 nm or more and 16 nm or less. 5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の不揮発性メモリー装置であって、
前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記半導体層の平面視にて、前記ゲート電極端での接合深さが10nm以上500nm以下であることを特徴とする不揮発性メモリー装置。
The non-volatile memory device according to claim 1,
The non-volatile memory device, wherein the source region and the drain region have a junction depth of 10 nm or more and 500 nm or less at a gate electrode end in a plan view of the semiconductor layer.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の不揮発性メモリー装置であって、前記ソース領域内で、前記半導体層の平面視にて前記ゲート電極と接触せぬ領域に位置し、かつ前記ソース領域と同一導電型を示し、前記ソース領域のシート抵抗を低減するソースコンタクト領域と、
前記ドレイン領域内で、前記半導体層の平面視にて前記ゲート電極と接触せぬ領域に位置し、かつ前記ドレイン領域と同一導電型を示し、前記ドレイン領域のシート抵抗を低減するドレインコンタクト領域と、を含み、
前記ソースコンタクト領域と前記ドレインコンタクト領域との間には、空乏化していない逆導電型を示す領域が挟まれていることを特徴とする不揮発性メモリー装置。
6. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the source is located in a region of the source region that is not in contact with the gate electrode in a plan view of the semiconductor layer. A source contact region that exhibits the same conductivity type as the region and reduces the sheet resistance of the source region;
A drain contact region located in a region not in contact with the gate electrode in plan view of the semiconductor layer in the drain region and having the same conductivity type as the drain region, and reducing a sheet resistance of the drain region; Including,
A non-volatile memory device, wherein a non-depleted region having a reverse conductivity type is sandwiched between the source contact region and the drain contact region.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の不揮発性メモリー装置であって、
前記ドレイン領域と反対導電型を構成する第1不純物の濃度が、前記チャネル領域に含まれる前記第1不純物の濃度よりも高く、前記ドレイン領域と同一導電型を構成する第2不純物の濃度よりも低い空乏抑制領域を備え、
かつ前記空乏抑制領域は、前記半導体層の平面視にて前記ゲート電極の内側では、前記ドレイン領域を覆っていることを特徴とする不揮発性メモリー装置。
The non-volatile memory device according to claim 1,
The concentration of the first impurity constituting the opposite conductivity type to the drain region is higher than the concentration of the first impurity contained in the channel region, and higher than the concentration of the second impurity constituting the same conductivity type as the drain region. With a low depletion suppression region,
The non-volatile memory device is characterized in that the depletion suppression region covers the drain region inside the gate electrode in a plan view of the semiconductor layer.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の不揮発性メモリー装置であって、前記第1絶縁層および前記第2絶縁層が酸化珪素で構成され、前記電荷蓄積層が窒化珪素で構成されていることを特徴とする不揮発性メモリー装置。   The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the first insulating layer and the second insulating layer are made of silicon oxide, and the charge storage layer is made of silicon nitride. A non-volatile memory device. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の不揮発性メモリー装置であって、前記第2絶縁層に窒化珪素を用いたことを特徴とする不揮発性メモリー装置。   8. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein silicon nitride is used for the second insulating layer. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の不揮発性メモリー装置であって、前記第1絶縁層となる酸化珪素層の層厚が2nm以上5nm以下の層厚であることを特徴とする不揮発性メモリー装置。   10. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the silicon oxide layer serving as the first insulating layer has a thickness of 2 nm or more and 5 nm or less. Memory device.
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