JPH07211809A - Semiconductor nonvolatile storage device and its manufacture - Google Patents
Semiconductor nonvolatile storage device and its manufactureInfo
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- JPH07211809A JPH07211809A JP6005193A JP519394A JPH07211809A JP H07211809 A JPH07211809 A JP H07211809A JP 6005193 A JP6005193 A JP 6005193A JP 519394 A JP519394 A JP 519394A JP H07211809 A JPH07211809 A JP H07211809A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気的に書き換え可能
な不揮発性メモリ、たとえばフラッシュEEPROMな
どの半導体不揮発性記憶装置およびその製造方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile memory, for example, a semiconductor nonvolatile memory device such as a flash EEPROM and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】NOR型フラッシュEEPROMにおい
て、ビット線方向に主ビット線と副ビット線に分割し、
その間に選択トランジスタを1個配置する構造のDIN
OR(DIvided bit line NOR)型フラッシュEEPROM
が提案されている。このDINOR型フラッシュEEP
ROMの場合、書き込み/消去動作共に、FN(Fowler-
Nordheim) トンネリングにより行われるため、チャネル
ホットエレクトロン(CHE)/FN方式のNOR型フ
ラッシュEEPROMの動作に比べると低消費電流で行
われることから、低電圧化に適している。2. Description of the Related Art In a NOR type flash EEPROM, a bit line is divided into a main bit line and a sub bit line,
A DIN having a structure in which one selection transistor is arranged between them
OR (DIvided bit line NOR) type flash EEPROM
Is proposed. This DINOR type flash EEP
In case of ROM, both write / erase operations are performed by FN (Fowler-
Since it is performed by the Nordheim) tunneling, the current consumption is lower than that of the operation of the NOR flash EEPROM of the channel hot electron (CHE) / FN system, and thus it is suitable for lowering the voltage.
【0003】図15は、ビット線方向に8ビット分を単
位別に副ビット線に分割した場合の、たとえば1ビット
ライン1副ビット線部のDINOR型フラッシュEEP
ROMのメモリアレイを示す図である。また、図16
は、メモリアレイパターンを示す図で、図15のメモリ
アレイは図16中、破線で囲んだメモリトランジスタ8
個、選択トランジスタ1個分を示している。図15およ
び図16において、SWLは選択ワード線、WL1〜W
L8はワード線、MBLは主ビット線、SBLは副ビッ
ト線、SRLはソースライン、STは選択トランジス
タ、MT1〜MT8はメモリトランジスタ、CNTMBL
は主ビット線コンタクト、CNTSBL は副ビット線コン
タクト、LCSは素子分離領域をそれぞれ示している。FIG. 15 shows a DINOR type flash EEP of, for example, one bit line and one sub bit line portion when eight bits are divided into sub bit lines in units of the bit line direction.
It is a figure which shows the memory array of ROM. In addition, FIG.
15 is a diagram showing a memory array pattern. The memory array of FIG. 15 is the memory transistor 8 surrounded by a broken line in FIG.
And one selection transistor. 15 and 16, SWL is a selected word line, WL1 to W
L8 is a word line, MBL is a main bit line, SBL is a sub bit line, SRL is a source line, ST is a selection transistor, MT1 to MT8 are memory transistors, and CNT MBL.
Indicates a main bit line contact, CNT SBL indicates a sub bit line contact, and LCS indicates an element isolation region.
【0004】このメモリセルは、図15に示すように、
主ビット線MBLから副ビット線SBLが分岐し、分岐
したそれぞれの副ビット線SBLに複数個のメモリトラ
ンジスタが、選択トランジスタSTを介して並列に並ぶ
配列となっている。This memory cell, as shown in FIG.
The sub-bit line SBL is branched from the main bit line MBL, and a plurality of memory transistors are arranged in parallel on each of the branched sub-bit lines SBL via the select transistor ST.
【0005】図17は、DINOR型フラッシュEEP
ROMのセル構造例を示す断面図である。図17におい
て、1は基板、2はソース拡散層、3はドレイン拡散
層、4はゲート絶縁膜、5はフローティングゲート、6
はPoly- Poly層間絶縁膜、7はコントロールゲートをそ
れぞれ示している。一般的に、DINOR型のメモリセ
ルは、図17に示すように、ソース拡散層2とドレイン
拡散層3とが、拡散濃度を含めて対称構造をなし、か
つ、フローティングゲート5に対して略等しくオーバー
ラップするように構成されている。FIG. 17 shows a DINOR type flash EEP.
It is sectional drawing which shows the cell structure example of ROM. In FIG. 17, 1 is a substrate, 2 is a source diffusion layer, 3 is a drain diffusion layer, 4 is a gate insulating film, 5 is a floating gate, and 6
Is a poly-poly interlayer insulating film, and 7 is a control gate. Generally, in the DINOR type memory cell, as shown in FIG. 17, the source diffusion layer 2 and the drain diffusion layer 3 have a symmetrical structure including the diffusion concentration and are substantially equal to the floating gate 5. It is configured to overlap.
【0006】このような構成を有するDINOR型フラ
ッシュEEPROMにおいて、FNトンネリングによる
消去、書き込み、並びに読み出し動作は、以下のように
して行われる。In the DINOR type flash EEPROM having such a structure, erase, write and read operations by FN tunneling are performed as follows.
【0007】まず、消去時には、選択ワード線SWLを
0Vに設定して選択トランジスタSTをオフ状態にし、
ビット線BLに接続されたドレインをフローティング状
態に設定する。続いて、ワード線WLを10V〜20V
程度にバイアス、共通ソースラインSRLおよび基板を
マイナス5V〜6V程度にバイアスすることにより、フ
ロテーィングゲート5中に電子を注入する。その結果、
メモリトランジスタMTのしきい値電圧VTHは、5V〜
6V以上になり、オフ状態となる。First, at the time of erasing, the selected word line SWL is set to 0 V to turn off the selection transistor ST,
The drain connected to the bit line BL is set to the floating state. Then, set the word line WL to 10V to 20V.
Electrons are injected into the floating gate 5 by biasing the common source line SRL and the substrate to about −5V to 6V. as a result,
The threshold voltage V TH of the memory transistor MT is 5V to
The voltage becomes 6 V or more, and the device is turned off.
【0008】書き込み時には、選択ワード線SWLを1
0V〜15Vに設定して選択トランジスタSTをオン状
態にし、共通ソースラインSRLをフローティング状態
に設定する。続いて、ワード線WLをマイナス10V〜
15V程度にバイアスし、「1」データ書き込みの場合
には、ビット線BL(ドレイン)に5V〜6V程度、
「0」データ書き込みの場合にはビット線BL(ドレイ
ン)に0Vを印加する。その結果、「1」データ書き込
みの場合にのみ、フロテーィングゲート5中の電子がド
レインから引き抜かれ、メモリトランジスタMTのしき
い値電圧VTHは、1V〜2V程度に下がる。At the time of writing, the selected word line SWL is set to 1
The selection transistor ST is turned on by setting it to 0V to 15V, and the common source line SRL is set to a floating state. Subsequently, the word line WL is set to -10V
When biased to about 15 V and writing "1" data, about 5 V to 6 V is applied to the bit line BL (drain),
When writing “0” data, 0 V is applied to the bit line BL (drain). As a result, the electrons in the floating gate 5 are extracted from the drain only when "1" data is written, and the threshold voltage V TH of the memory transistor MT drops to about 1V to 2V.
【0009】読み出し時には、選択ワード線SWLを3
V〜5Vに設定して選択トランジスタSTをオン状態に
し、続いて、ワード線WLを3V〜5V程度、ビット線
(ドレイン)に1〜2V程度印加して、ビット線に十分
電流が流れた場合には「1」データ、流れない場合には
「0」データと判定する。At the time of reading, the selected word line SWL is set to 3
When the selection transistor ST is turned on by setting V to 5V, then the word line WL is applied to about 3V to 5V and the bit line (drain) is applied to about 1 to 2V, and sufficient current flows in the bit line. Is determined to be "1" data, and if no flow is determined to be "0" data.
【0010】なお、図18は、上述したDINOR型フ
ラッシュEEPROMの消去、書き込み、読み出しの各
動作時の設定電圧を示している。Incidentally, FIG. 18 shows the set voltage in each of the erase, write and read operations of the DINOR type flash EEPROM described above.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来型の対称型メモリセルでは、短チャネル現象防止
の観点から、ソース/ドレインとフローティンゲートと
のオーバーラップ部分を大きく、かつ、拡散濃度を高く
設定することが極めて困難である。そのため、データ書
き込み時に、ドレイン拡散層の空乏層の影響を受けてデ
ータ書き込み時の必要電圧が高くなるだけでなく、特性
バラツキが大きくなり、さらには、図19に示すよう
に、データの書き込み動作を繰り返すうちに、電子トラ
ップETや界面凖位IVが発生する等、ゲート絶縁膜の
劣化の影響を受けやすく、信頼性の低下につながるなど
の問題があった。However, in the above-mentioned conventional symmetrical memory cell, from the viewpoint of prevention of the short channel phenomenon, the overlap portion between the source / drain and the floating gate is large and the diffusion concentration is large. It is extremely difficult to set it high. Therefore, at the time of data writing, not only the required voltage at the time of data writing becomes high due to the influence of the depletion layer of the drain diffusion layer, but also the characteristic variation becomes large, and further, as shown in FIG. While repeating, the electron trap ET and the interface resistance IV are generated, and thus, there is a problem that the gate insulating film is easily affected and deterioration in reliability occurs.
【0012】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、書き込み必要電圧の上昇、デー
タ書き込みの特性バラツキを抑えることができ、繰り返
し動作によるゲート絶縁膜の劣化によるデータ書き込み
特性への影響が小さく、信頼性の向上を図ることができ
る半導体不揮発性記憶装置およびその製造方法を提供す
ることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to suppress an increase in voltage required for writing and variations in characteristics of data writing, and to write data due to deterioration of a gate insulating film due to repeated operation. It is an object of the present invention to provide a semiconductor non-volatile memory device which has a small influence on characteristics and can improve reliability and a manufacturing method thereof.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のFNトンネリングによりデータの書き込み
および消去を行うDINOR型の半導体不揮発性記憶装
置では、ソースおよびドレイン拡散構造が非対称に構成
されている。In order to achieve the above object, in a DINOR type semiconductor nonvolatile memory device for writing and erasing data by FN tunneling of the present invention, source and drain diffusion structures are asymmetrically configured. There is.
【0014】本発明の半導体不揮発性装置では、ソース
およびドレインのうちいずれか一方の拡散構造が他方の
拡散構造よりも、フローティングゲートとのオーバーラ
ップ部分が大きく、かつ、その部分での拡散濃度が高く
設定されている。In the semiconductor nonvolatile device of the present invention, the diffusion structure of one of the source and the drain has a larger overlap with the floating gate than the other diffusion structure, and the diffusion concentration at that portion is large. It is set high.
【0015】本発明の半導体不揮発性装置では、書き込
みおよび消去動作と読み出し動作とで、ソースおよびド
レインを切り替える手段を有する。The semiconductor nonvolatile device of the present invention has means for switching the source and drain between the write / erase operation and the read operation.
【0016】また、本発明のDINOR型の半導体不揮
発性記憶装置の製造方法では、ソース拡散層およびドレ
イン拡散層を形成するに際し、イオン注入によりソース
拡散層およびドレイン拡散層を形成した後、ソース拡散
層およびドレイン拡散層のうちいずれか一方の拡散層に
対して追加イオン注入を行い、一方の拡散濃度を他方の
拡散濃度より高く設定する。In the method of manufacturing a DINOR type semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, when the source diffusion layer and the drain diffusion layer are formed, the source diffusion layer and the drain diffusion layer are formed by ion implantation and then the source diffusion layer is formed. Additional ion implantation is performed to either one of the diffusion layer and the drain diffusion layer to set one diffusion concentration higher than the other diffusion concentration.
【0017】また、本発明のDINOR型の半導体不揮
発性記憶装置の製造方法では、ソース拡散層およびドレ
イン拡散層を形成するに際し、一方の拡散濃度が他方の
拡散濃度より高くなるように、ソース拡散層とドレイン
拡散層とでイオン注入を別工程で行う。Further, in the method for manufacturing a DINOR type semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, when forming the source diffusion layer and the drain diffusion layer, the source diffusion is made so that the diffusion concentration of one becomes higher than the diffusion concentration of the other. Ion implantation is performed in separate steps for the layer and the drain diffusion layer.
【0018】[0018]
【作用】本発明の半導体不揮発性記憶装置によれば、ソ
ース側またはドレイン側からの拡散層の伸びを抑え、短
チャネル現象の増大をドレイン側またはソース側のみに
限定できる。According to the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, the extension of the diffusion layer from the source side or the drain side can be suppressed, and the increase of the short channel phenomenon can be limited to only the drain side or the source side.
【0019】本発明の半導体不揮発性記憶装置の製造方
法によれば、ソース拡散層およびドレイン拡散層を形成
するに際し、まず、同一工程にて、イオン注入によりソ
ース拡散層およびドレイン拡散層が形成される。そし
て、ソース拡散層およびドレイン拡散層のうちいずれか
一方、たとえばドレイン拡散層に対する追加イオン注入
が高濃度あるいは斜めイオン注入により行われ、ドレイ
ンの拡散濃度がソースの拡散濃度より高く設定される。According to the method of manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, when forming the source diffusion layer and the drain diffusion layer, first, in the same step, the source diffusion layer and the drain diffusion layer are formed by ion implantation. It Then, additional ion implantation to either one of the source diffusion layer and the drain diffusion layer, for example, the drain diffusion layer, is performed by high concentration or oblique ion implantation, and the diffusion concentration of the drain is set higher than the diffusion concentration of the source.
【0020】また、本発明の半導体不揮発性記憶装置の
製造方法によれば、ソース拡散層およびドレイン拡散層
を形成するに際し、別々の工程でイオン注入が行われ
る。そして、たとえばソース側におけるイオン注入より
もドレイン側におけるイオン注入が、高濃度あるいは斜
めイオン注入により行われ、ドレインの拡散濃度がソー
スの拡散濃度より高く設定される。Further, according to the method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device of the present invention, when forming the source diffusion layer and the drain diffusion layer, ion implantation is performed in separate steps. Then, for example, the ion implantation on the drain side is performed by high-concentration or oblique ion implantation rather than the ion implantation on the source side, and the diffusion concentration of the drain is set higher than the diffusion concentration of the source.
【0021】[0021]
【実施例】図1は、本発明に係るDINOR型フラッシ
ュEEPROMの一実施例を示すセル断面図であって、
従来例を示す図17と同一構成部分は同一符号をもって
表す。すなわち、1はシリコン基板、2はソース拡散
層、3aはドレイン拡散層、4はゲート絶縁膜、5はフ
ローティングゲート、6はPoly-Poly 層間絶縁膜、7は
コントロールゲートをそれぞれ示している。1 is a sectional view of a cell showing an embodiment of a DINOR type flash EEPROM according to the present invention.
The same components as those in FIG. 17 showing the conventional example are represented by the same reference numerals. That is, 1 is a silicon substrate, 2 is a source diffusion layer, 3a is a drain diffusion layer, 4 is a gate insulating film, 5 is a floating gate, 6 is a Poly-Poly interlayer insulating film, and 7 is a control gate.
【0022】本メモリセルは、ドレイン拡散層3aの構
造がソース拡散層2の構造よりも、フローティングゲー
ト5とのオーバーラップ部分が大きく、かつ、その部分
での拡散濃度が高く設定された、いわゆる非対称型メモ
リセルとして構成されている。In this memory cell, the structure of the drain diffusion layer 3a has a larger overlapping portion with the floating gate 5 than the structure of the source diffusion layer 2, and the diffusion concentration in that portion is set to be high, that is, so-called. It is configured as an asymmetric memory cell.
【0023】このように構成されたDINOR型メモリ
セルにおいては、ソース側からの拡散層の伸びを抑え、
短チャネル現象の増大をドレイン側のみに限定できる。
その結果、ドレイン空乏層の広がりによるデータ書き込
み必要電圧の上昇を防ぎ、データ書き込み特性のバラツ
キを小さくし、さらには、データ書き込み動作を繰り返
すうちに生じるゲート絶縁膜4の劣化による信頼性低下
をも防止することが可能となる。In the DINOR type memory cell having the above-mentioned structure, the extension of the diffusion layer from the source side is suppressed,
The increase of the short channel phenomenon can be limited to only the drain side.
As a result, the increase in the voltage required for data writing due to the spread of the drain depletion layer is prevented, the variation in the data writing characteristic is reduced, and further, the reliability is deteriorated due to the deterioration of the gate insulating film 4 which occurs during the repeated data writing operation. It becomes possible to prevent it.
【0024】次に、図2〜図13を参照しながら、図1
のDINOR型フラッシュEEPROMの製造方法につ
いて説明する。なお、図2〜図13はそれぞれ図15の
レイアウトパターン図中のA−A線における断面図に相
当する。Next, referring to FIG. 2 to FIG.
A method of manufacturing the DINOR type flash EEPROM will be described. 2 to 13 correspond to cross-sectional views taken along the line AA in the layout pattern diagram of FIG. 15, respectively.
【0025】まず、図2に示すように、シリコン基板1
上に、10〜11nmのゲート絶縁膜4を形成した後、
100〜200nm程度のフローティングゲートとなる
第1ポリシリコン層51をCVD法により形成する。First, as shown in FIG. 2, a silicon substrate 1
After forming the gate insulating film 4 having a thickness of 10 to 11 nm on the
A first polysilicon layer 51 to be a floating gate having a thickness of about 100 to 200 nm is formed by the CVD method.
【0026】次に、図3に示すように、選択トランジス
タST部となる第1ポリシリコン層51を選択除去した
後に、フローティングゲートとコントロールゲート間の
Poly-Poly 層間絶縁膜用のONO積層酸化膜61を形成
する。このONO積層酸化膜61は、たとえば次によう
に形成される。まず、第1ポリシリコンの熱酸化によ
り、14nm程度の熱酸化膜を形成する。次に、11n
m程度のSi3 N4 膜をCVD法により形成する。最後
にSi3N4 膜上に熱酸化により2nm程度の熱酸化膜
を形成する。このようにして形成されるONO積層酸化
膜61の膜厚は、SiO2 換算で22nm程度となる。Next, as shown in FIG. 3, after the first polysilicon layer 51 to be the selection transistor ST portion is selectively removed, a portion between the floating gate and the control gate is removed.
An ONO laminated oxide film 61 for a Poly-Poly interlayer insulating film is formed. This ONO laminated oxide film 61 is formed as follows, for example. First, a thermal oxide film of about 14 nm is formed by thermal oxidation of the first polysilicon. Next, 11n
A Si 3 N 4 film of about m is formed by the CVD method. Finally, a thermal oxide film of about 2 nm is formed on the Si 3 N 4 film by thermal oxidation. The film thickness of the ONO laminated oxide film 61 thus formed is about 22 nm in terms of SiO 2 .
【0027】次に、図4に示すように、選択トランジス
タ部のONO積層酸化膜61を選択的に除去する。次い
で、図5に示すように、選択トランジスタ部のゲート絶
縁膜41を熱酸化により形成する。このゲート絶縁膜4
1は、高耐圧仕様のため、たとえば〜30nm程度の膜
厚に形成される。Next, as shown in FIG. 4, the ONO laminated oxide film 61 in the selection transistor portion is selectively removed. Next, as shown in FIG. 5, the gate insulating film 41 of the select transistor portion is formed by thermal oxidation. This gate insulating film 4
Since No. 1 has a high breakdown voltage specification, it is formed to have a film thickness of, for example, about 30 nm.
【0028】次に、図6に示すように、CVD法によ
り、200nm程度のコントロールゲート7となる第2
ポリシリコン層71を形成する。次いで、図7に示すよ
うに、第1ポリシリコン層51、第2ポリシリコン層7
1、ONO積層酸化膜61を加工エッチングして、選択
トランジスタST、メモリトランジスタMT1〜MT8
を形成する。この加工は、一般のEPROMと同様にセ
ルフアラインで行われる。Next, as shown in FIG. 6, a second control gate 7 having a thickness of about 200 nm is formed by the CVD method.
A polysilicon layer 71 is formed. Next, as shown in FIG. 7, the first polysilicon layer 51 and the second polysilicon layer 7
1. The ONO laminated oxide film 61 is processed and etched to select transistors ST and memory transistors MT1 to MT8.
To form. This processing is carried out by self-alignment like a general EPROM.
【0029】次に、図8に示すように、非対称型のソー
ス拡散層2およびドレイン拡散層3aが形成される。こ
の非対称型のソース/ドレイン拡散層2,3aを形成す
る具体的方法としては、たとえば図9および図10に示
す2つの方法がある。Next, as shown in FIG. 8, an asymmetric type source diffusion layer 2 and drain diffusion layer 3a are formed. Specific methods for forming the asymmetrical source / drain diffusion layers 2 and 3a include, for example, two methods shown in FIGS. 9 and 10.
【0030】図9に示す方法では、まず、(A)に示す
ように、ソース/ドレインに共通のイオン注入を行う。
このインプラは、フローティングゲートとのオーバーラ
ップ部分が大きくならないように、たとえばPhos + イ
オンを、40keV,1E14cm-2,注入角度7°で行
う。次に、図9(B)に示すように、少なくともソース
部をレジストPRで覆った状態で、ドレイン部のみのイ
オン注入を行う。このインプラは、フローティングゲー
トとのオーバーラップが大きく、かつ、拡散濃度が大き
くなるよう、たとえばPhos + イオンを40keV,5
E15cm -2,大注入角度30°で行う。In the method shown in FIG. 9, first, as shown in (A)
Thus, common ion implantation is performed on the source / drain.
This implanter is an overlay with the floating gate.
So that the pop-up part does not become large, for example Phos+I
ON, 40keV, 1E14cm-2, With injection angle 7 °
U Next, as shown in FIG. 9B, at least the source
With only the drain part covered with the resist PR,
Perform on injection. This implant is a floating game
Has a large overlap and a large diffusion concentration.
So, for example Phos+Ion 40 keV, 5
E15 cm -2, Large injection angle 30 °.
【0031】また、図10の方法では、ソース/ドレイ
ン別々にイオン注入を行う。まず、図10(A)に示す
ように、少なくともドレインとなる領域をレジストPR
で覆った状態で、ソースにイオン注入を行う。このイン
プラは、フローティングゲートとのオーバーラップが大
きくならないように、たとえばPhos + イオンを、40
keV,1E14cm-2,注入角度7°で行う。次に、図
9(B)に示すように、ドレイン部のみのイオン注入を
行う。このインプラは、フローティングゲートとのオー
バーラップが大きくかつ、拡散濃度が大きくなるよう、
たとえばPhos + イオンを、40keV,5E15c
m -2,大注入角度30°で行う。In the method of FIG. 10, the source / drain
Ion implantation is performed separately. First, shown in FIG.
As shown in FIG.
Ions are implanted into the source while being covered with. This inn
The plastic has a large overlap with the floating gate.
Be careful not to become strict, for example Phos+40 ions
keV, 1E14cm-2, The implantation angle is 7 °. Next, the figure
As shown in FIG. 9 (B), only the drain portion is ion-implanted.
To do. This implanter is used with floating gates.
So that the burlap is large and the diffusion density is large,
For example Phos+Ion at 40 keV, 5E15c
m -2, Large injection angle 30 °.
【0032】次に、図11に示すように、第1層間絶縁
膜8を200nm〜300nmの膜厚に形成後、副ビッ
ト線と拡散層との接続用コンタクトホールCNHSBL を
形成する。次に、図12に示すように、CVD法により
副ビット線としての第3ポリシリコン層9を200nm
程度形成後、パターニング加工する。次に、図13に示
すように、第2層間絶縁膜10を200nm〜300n
m形成後、主ビット線と副ビットとの接続用コンタクト
ホールCNHMBL を形成する。そして、主ビット線用の
アルミニウム(Al)配線11をスパッタ法にて形成
後、パターニング加工する。Next, as shown in FIG. 11, after forming the first interlayer insulating film 8 to a thickness of 200 nm to 300 nm, a contact hole CNH SBL for connecting the sub bit line and the diffusion layer is formed. Next, as shown in FIG. 12, the third polysilicon layer 9 as a sub bit line is formed to a thickness of 200 nm by the CVD method.
After forming approximately, patterning is performed. Next, as shown in FIG. 13, the second interlayer insulating film 10 is formed to a thickness of 200 nm to 300 n.
After m is formed, a contact hole CNH MBL for connecting the main bit line and the sub bit is formed. Then, after forming the aluminum (Al) wiring 11 for the main bit line by the sputtering method, patterning processing is performed.
【0033】以上説明したように、本実施例によれば、
DINOR型フラッシュEEPROMにおいて、ソース
/ドレイン拡散構造を非対称として、ドレイン側におい
てソース側におけるよりも、フローティングゲートとの
オーバーラップ部分を大きくし、かつ、その拡散濃度を
高めに設定したので、データ書き込み時に、ドレイン拡
散層の空乏層の広がりを抑え、書き込み必要電圧の上昇
を抑えることができる。また、データ書き込みの特性バ
ラツキを抑えることができる。さらに、繰り返し動作に
よるゲート絶縁膜の劣化によるデータ書き込み特性への
影響が小さく、信頼性の向上を図ることができる。As described above, according to this embodiment,
In the DINOR type flash EEPROM, the source / drain diffusion structure is made asymmetric, the overlap portion with the floating gate is made larger on the drain side than on the source side, and the diffusion concentration thereof is set higher, so that at the time of data writing. The spread of the depletion layer of the drain diffusion layer can be suppressed, and the increase in the voltage required for writing can be suppressed. Further, it is possible to suppress variations in characteristics of writing data. Further, the deterioration of the gate insulating film due to the repeated operation has little influence on the data writing characteristics, and the reliability can be improved.
【0034】なお、上述した実施例においては、図15
に示すDINOR型フラッシュEEPROMに基づいた
セル構造として、ドレイン拡散層3aのフローティング
ゲート5とのオーバーラップ部分および拡散濃度を、ソ
ース拡散層2より大きく、かつ、高く設定し、データ書
き込み時のドレイン拡散層3aの空乏層の広がりを抑え
るようにしたが、たとえば、図14に示すように、主ビ
ット線MBLとソースラインSRLとの間に選択トラン
ジスタST2を設け、書き込みおよび消去動作と読み出
し動作とで、ソースおよびドレインを切り替えるように
構成することも可能である。この構成では、ソース拡散
層のフローティングゲート5とのオーバーラップ部分お
よび拡散濃度が、ドレイン拡散層より大きく、かつ、高
く設定される。この場合にも、上述した図1の構成と同
様の効果を得ることができる。In the above-described embodiment, FIG.
In the cell structure based on the DINOR type flash EEPROM shown in FIG. 3, the drain diffusion layer 3a has an overlapping portion with the floating gate 5 and a diffusion concentration set to be larger and higher than the source diffusion layer 2 and the drain diffusion at the time of data writing. Although the expansion of the depletion layer of the layer 3a is suppressed, for example, as shown in FIG. 14, a selection transistor ST2 is provided between the main bit line MBL and the source line SRL to perform write / erase operation and read operation. It is also possible to switch the source and drain. In this configuration, the overlap portion of the source diffusion layer with the floating gate 5 and the diffusion concentration are set to be larger and higher than those of the drain diffusion layer. Also in this case, the same effect as that of the above-described configuration of FIG. 1 can be obtained.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
データ書き込み時に、ドレイン拡散層の空乏層の広がり
を抑え、書き込み必要電圧の上昇を抑えることができ
る。データ書き込みの特性バラツキを抑えることができ
る。繰り返し動作によるゲート絶縁膜の劣化によるデー
タ書き込み特性への影響が小さく、信頼性の向上を図る
ことができる。As described above, according to the present invention,
At the time of data writing, it is possible to suppress the expansion of the depletion layer of the drain diffusion layer and suppress an increase in the voltage required for writing. It is possible to suppress variations in data writing characteristics. The deterioration of the gate insulating film due to the repeated operation has little influence on the data writing characteristics, and the reliability can be improved.
【図1】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの一実施例を示すメモリセル断面図である。FIG. 1 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
It is a memory cell sectional view showing one example of OM.
【図2】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの製造方法を説明するための図であって、ゲート絶
縁膜および第1ポリシリコン層の形成工程を説明するた
めの図である。FIG. 2 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the manufacturing method of the OM, and is a diagram for explaining the step of forming the gate insulating film and the first polysilicon layer.
【図3】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの製造方法を説明するための図であって、選択トラ
ンジスタ部となる第1ポリシリコン層の選択除去工程お
よびPoly-Poly 層間絶縁膜用のONO積層酸化膜の形成
工程を説明するための図である。FIG. 3 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
6A and 6B are diagrams for explaining the method of manufacturing the OM, which are diagrams for explaining a selective removal step of the first polysilicon layer to be the selection transistor section and a step of forming an ONO laminated oxide film for the Poly-Poly interlayer insulating film. Is.
【図4】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの製造方法を説明するための図であって、選択トラ
ンジスタ部のONO積層酸化膜の選択的除去工程を説明
するための図である。FIG. 4 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the manufacturing method of the OM, and is a diagram for explaining a step of selectively removing the ONO laminated oxide film in the selection transistor portion.
【図5】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの製造方法を説明するための図であって、選択トラ
ンジスタ部のゲート絶縁膜の形成工程を説明するための
図である。FIG. 5 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
FIG. 6A is a diagram for explaining the manufacturing method of the OM and also a diagram for explaining the step of forming the gate insulating film of the select transistor portion.
【図6】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの製造方法を説明するための図であって、第2ポリ
シリコン層の形成工程を説明するための図である。FIG. 6 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
It is a figure for demonstrating the manufacturing method of OM, and is a figure for demonstrating the formation process of a 2nd polysilicon layer.
【図7】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの製造方法を説明するための図であって、選択トラ
ンジスタおよびメモリトランジスタ構成用の第1ポリシ
リコン層、第2ポリシリコン層、ONO積層酸化膜の加
工エッチング工程を説明するための図である。FIG. 7 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the manufacturing method of the OM, and is a diagram for explaining the process etching step of the first polysilicon layer, the second polysilicon layer, and the ONO laminated oxide film for forming the select transistor and the memory transistor. .
【図8】本発明に係るDINOR型フラッシュEEPR
OMの製造方法を説明するための図であって、非対称型
のソース/ドレイン拡散層の形成工程を説明するための
図である。FIG. 8 is a DINOR type flash EEPR according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the manufacturing method of the OM and also a diagram for explaining a step of forming an asymmetrical source / drain diffusion layer.
【図9】非対称型のソース/ドレイン拡散層の第1の形
成方法を説明するための図であって、(A)はソース/
ドレイン・イオン注入工程を説明するための図、(B)
はドレインに対する追加イオン注入工程を説明するため
の図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a first method of forming an asymmetric type source / drain diffusion layer, in which (A) is a source / drain diffusion layer;
The figure for demonstrating a drain ion implantation process, (B)
FIG. 7 is a diagram for explaining an additional ion implantation process for the drain.
【図10】非対称型のソース/ドレイン拡散層の第2の
形成方法を説明するための図であって、(A)はソース
・イオン注入工程を説明するための図、(B)はドレイ
ン・イオン注入工程を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining a second method of forming an asymmetric type source / drain diffusion layer, wherein FIG. 10A is a diagram for explaining a source / ion implantation step, and FIG. It is a figure for demonstrating an ion implantation process.
【図11】本発明に係るDINOR型フラッシュEEP
ROMの製造方法を説明するための図であって、第1層
間絶縁膜および副ビット線と拡散層との接続用コンタク
トホールの形成工程を説明するための図でる。FIG. 11 is a DINOR type flash EEP according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the method for manufacturing the ROM, which is a diagram for explaining a step of forming a contact hole for connection between the first interlayer insulating film and the sub bit line and the diffusion layer.
【図12】本発明に係るDINOR型フラッシュEEP
ROMの製造方法を説明するための図であって、第3ポ
リシリコン層の形成工程およびパターニング加工工程を
説明するための図である。FIG. 12 is a DINOR type flash EEP according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for illustrating the method for manufacturing the ROM, which is a diagram for describing the step of forming the third polysilicon layer and the step of patterning.
【図13】本発明に係るDINOR型フラッシュEEP
ROMの製造方法を説明するための図であって、第2層
間絶縁膜の形成工程、主ビット線と副ビットとの接続用
コンタクトホールの形成工程および主ビット線用のアル
ミニウム配線の形成、加工工程を説明するための図であ
る。FIG. 13 is a DINOR flash EEP according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the method of manufacturing the ROM, including a step of forming a second interlayer insulating film, a step of forming a contact hole for connecting the main bit line and the sub bit, and a step of forming and processing an aluminum wiring for the main bit line. It is a figure for explaining a process.
【図14】DINOR型フラッシュEEPROMの他の
メモリアレイ構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing another memory array configuration of the DINOR type flash EEPROM.
【図15】ビット線方向に8ビット分を単位別に副ビッ
ト線に分割した場合の、1ビットライン1副ビット線部
のDINOR型フラッシュEEPROMのメモリアレイ
構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a memory array configuration of a DINOR type flash EEPROM of one bit line and one sub bit line portion when sub-bit lines are divided into units of 8 bits in the bit line direction.
【図16】DINOR型フラッシュEEPROMのメモ
リアレイパターンを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a memory array pattern of a DINOR type flash EEPROM.
【図17】従来のDINOR型フラッシュEEPROM
のセル構造例を示す断面図である。FIG. 17 is a conventional DINOR type flash EEPROM.
3 is a cross-sectional view showing an example of the cell structure of FIG.
【図18】DINOR型フラッシュEEPROMの消
去、書き込み、読み出しの各動作時の設定電圧を示す図
である。FIG. 18 is a diagram showing set voltages at each operation of erasing, writing, and reading of the DINOR type flash EEPROM.
【図19】従来のメモリセルにおけるデータ書き込み動
作によるドレイン端近傍の劣化現象を説明するための図
である。FIG. 19 is a diagram for explaining a deterioration phenomenon in the vicinity of a drain end due to a data write operation in a conventional memory cell.
1…シリコン基板 2…ソース拡散層 3a…ドレイン拡散層 4…ゲート絶縁膜 5…フローティングゲート 6…Poly-Poly 層間絶縁膜 7…コントロールゲート 1 ... Silicon substrate 2 ... Source diffusion layer 3a ... Drain diffusion layer 4 ... Gate insulating film 5 ... Floating gate 6 ... Poly-Poly interlayer insulating film 7 ... Control gate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/115 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 27/115
Claims (5)
みおよび消去を行うDINOR型の半導体不揮発性記憶
装置であって、 ソースおよびドレイン拡散構造が非対称である半導体不
揮発性記憶装置。1. A DINOR type semiconductor nonvolatile memory device for writing and erasing data by FN tunneling, wherein the source and drain diffusion structures are asymmetrical.
方の拡散構造が他方の拡散構造よりも、フローティング
ゲートとのオーバーラップ部分が大きく、かつ、その部
分での拡散濃度が高く設定されている請求項1記載の半
導体不揮発性記憶装置。2. The diffusion structure of one of the source and the drain has a larger overlapping portion with the floating gate than the other diffusion structure, and the diffusion concentration in that portion is set to be higher. 1. The semiconductor nonvolatile memory device according to 1.
とで、ソースおよびドレインを切り替える手段を有する
請求項1または請求項2記載の半導体不揮発性記憶装
置。3. The semiconductor non-volatile memory device according to claim 1, further comprising means for switching a source and a drain between a write / erase operation and a read operation.
の製造方法であって、 ソース拡散層およびドレイン拡散層を形成するに際し、
イオン注入によりソース拡散層およびドレイン拡散層を
形成した後、 ソース拡散層およびドレイン拡散層のうちいずれか一方
の拡散層に対して追加イオン注入を行い、一方の拡散濃
度を他方の拡散濃度より高く設定する半導体不揮発性記
憶装置の製造方法。4. A method of manufacturing a DINOR type semiconductor non-volatile memory device, comprising: forming a source diffusion layer and a drain diffusion layer,
After forming the source diffusion layer and the drain diffusion layer by ion implantation, additional ion implantation is performed to either one of the source diffusion layer and the drain diffusion layer, and one diffusion concentration is made higher than the other diffusion concentration. Method of manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device to be set.
の製造方法であって、 ソース拡散層およびドレイン拡散層を形成するに際し、
一方の拡散濃度が他方の拡散濃度より高くなるように、
ソース拡散層とドレイン拡散層とでイオン注入を別工程
で行う半導体不揮発性記憶装置の製造方法。5. A method of manufacturing a DINOR type semiconductor nonvolatile memory device, comprising: forming a source diffusion layer and a drain diffusion layer,
So that the diffusion concentration of one is higher than the diffusion concentration of the other,
A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory device, wherein ion implantation is performed in separate steps in a source diffusion layer and a drain diffusion layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6005193A JPH07211809A (en) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Semiconductor nonvolatile storage device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6005193A JPH07211809A (en) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Semiconductor nonvolatile storage device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07211809A true JPH07211809A (en) | 1995-08-11 |
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ID=11604383
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP6005193A Pending JPH07211809A (en) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Semiconductor nonvolatile storage device and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07211809A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100385041B1 (en) * | 1999-01-12 | 2003-06-18 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | Eeprom memory cell and method of fabricating the same |
US6878984B2 (en) | 2000-01-19 | 2005-04-12 | Nec Electronics Corporation | Non-volatile flash memory having a specific difference between source/floating gate and drain/floating gate overlapped portions |
JP2006319352A (en) * | 2000-03-22 | 2006-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof |
DE102014009640A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-31 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Single poly EEPROM cell without separate control gate |
-
1994
- 1994-01-21 JP JP6005193A patent/JPH07211809A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102014009640B4 (en) | 2014-06-26 | 2022-06-23 | Elmos Semiconductor Se | Transistor or memory cell transistor with floating gate without separate control gate |
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