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JP2003179171A - Method for fabricating floating gate memory array - Google Patents

Method for fabricating floating gate memory array

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JP2003179171A
JP2003179171A JP2002300273A JP2002300273A JP2003179171A JP 2003179171 A JP2003179171 A JP 2003179171A JP 2002300273 A JP2002300273 A JP 2002300273A JP 2002300273 A JP2002300273 A JP 2002300273A JP 2003179171 A JP2003179171 A JP 2003179171A
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floating gate
conductive material
region
source
diffusion region
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敦行 游
Fu-Jia Shiung
福嘉 熊
Tenraku Rin
天楽 林
Ryo Chin
領 陳
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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for fabricating a contactless flash EPROM cell. <P>SOLUTION: Extended first and second drain diffusion regions and a source diffusion region are formed on a semiconductor substrate along substantially parallel lines. A field oxide region is created on the side opposite to the first and second drain diffusion regions. Floating gate and control gate word lines (WL<SB>0</SB>through WLN) are formed orthogonally in a drain-source-drain structure and two arrays (13, 15 and 14, 16) of storage cells having a shared source region are set. The source region being shared is coupled with global bit lines (17, 18) by bottom block select transistors (19, 21). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性メモリに
関するものであって、殊に、フローティング・ゲート・
トランジスタを用いたフラッシュEPROMセル、アレ
ー装置、及びその製造方法に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile memory, and more particularly to a floating gate.
The present invention relates to a flash EPROM cell using a transistor, an array device, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラッシュEPROMは、不揮発性の電
荷蓄積型半導体集積回路の内で成長しつつある分野であ
る。これらのフラッシュEPRQMは、チップ内のメモ
リ・セルを電気的な消去、プログラムミング及び読み取
りをする能力を備えている。フラッシュEPROMのメ
モリ・セルは、データがフローティング・ゲートをチャ
ージ又はディスチャージすることによってセルに蓄積さ
れる所謂フローティング・ゲート・トランジスタを用い
て形成されている。フローティング・ゲートは、導電性
物質、一般的にはポリSiで作られており、トランジス
タのチャネルからは、酸化膜又は他の絶縁性の薄膜によ
って絶縁され、且つ、第2の絶縁膜によってトランジス
タのコントロール・ゲート又はワード線から絶縁されて
いる。
Flash EPROM is a growing field of non-volatile charge storage type semiconductor integrated circuits. These flash EPRQMs have the ability to electrically erase, program and read memory cells within the chip. The memory cells of a flash EPROM are formed using so-called floating gate transistors in which data is stored in the cells by charging or discharging the floating gate. The floating gate is made of a conductive material, typically poly-Si, is insulated from the channel of the transistor by an oxide film or other insulating thin film, and a second insulating film of the transistor. Insulated from control gates or word lines.

【0003】フローティング・ゲートをチャージすると
いう動作は、フラッシュEPROMの"プログラム"ステ
ップと称される。このステップは、ゲート及びソース間
に12ボルト程の大きさの正の電圧を印加し、又、ドレ
イン及びソース間に正の電圧、例えば、7ボルトの電圧
を印加することによってなされ、所謂、ホット・エレク
トロンの注入によってなされる。フローティング・ゲー
トをディスチャージする動作は、フラッシュEPROM
の"消去"機能と呼ばれる。この消去機能は、フローティ
ング・ゲートとトランジスタのソースとの間(ソース消
去)、又はフローティング・ゲートと半導体基板との間
(チャネル消去)でのF−Nトンネルのメカニズムによ
って典型的になし遂げられる。例えば、ソース消去作用
は、それぞれのメモリ・セルのドレインを浮かしなが
ら、ソースからゲートヘ大きな正の電圧を印加すること
によって達成される。この正電圧は、12ボルトにもな
る。
The act of charging the floating gate is referred to as the "program" step for flash EPROMs. This step is performed by applying a positive voltage of about 12 volts between the gate and the source and a positive voltage between the drain and the source, for example, 7 volts, which is a so-called hot voltage.・ Made by injection of electrons. The operation to discharge the floating gate is a flash EPROM.
Called the "erase" function. This erase function is typically accomplished by the mechanism of an FN tunnel between the floating gate and the source of the transistor (source erase) or between the floating gate and the semiconductor substrate (channel erase). For example, the source erase action is accomplished by applying a large positive voltage from the source to the gate while floating the drain of each memory cell. This positive voltage can be as high as 12 volts.

【0004】従来のフラッシュEPROMの構造及び機
能に関する詳細については、関連技術の背景を教示して
いる以下のU.S.パテントによって知ることができ
る。Mukherjee, et al., U.S. Patent No. 4,698,787 i
ssued October 6, 1987; Holler, et al., U.S. Patent
NO. 4,780,423 issued October 25, 1988.フラッシュ
EPROMのICに関するより進んだ技術は、次の文献
に述べられている。Woo, et al., "A Novel Memory Cel
l Using Flash Array Contactless EPROM(FACE) Techno
logy", IEDM 1990, Published by the IEEE, Pages 91-
94及びWoo, et al., "A Poly-Buffered "FACE" Technol
ogy for High Density Memories" 1991 SYMPOSIUM ON V
LS1 TECHNOLOGY, page 73-74コンタクトレス・アレーE
PROM装置の従来技術の一例が以下に記述されてい
る。Kazerounian et al. "Alternate Metal Virtual Gr
ound EPROM Array Implemented In A 0.8 (M Process f
or Very High Density Applications" IEDM, Published
by IEEE 1991, pages 11.5.1-11.5.4。
For further details regarding the structure and function of conventional flash EPROMs, see U.S. Pat. S. You can know by patent. Mukherjee, et al., US Patent No. 4,698,787 i
ssued October 6, 1987; Holler, et al., US Patent
No. 4,780,423 issued October 25, 1988. More advanced techniques for ICs in flash EPROMs are described in the following references. Woo, et al., "A Novel Memory Cel
l Using Flash Array Contactless EPROM (FACE) Techno
logy ", IEDM 1990, Published by the IEEE, Pages 91-
94 and Woo, et al., "A Poly-Buffered" FACE "Technol
ogy for High Density Memories "1991 SYMPOSIUM ON V
LS1 TECHNOLOGY, page 73-74 Contactless Array E
An example of the prior art PROM device is described below. Kazerounian et al. "Alternate Metal Virtual Gr
sound EPROM Array Implemented In A 0.8 (M Process f
or Very High Density Applications "IEDM, Published
by IEEE 1991, pages 11.5.1-11.5.4.

【0005】[0005]

【特許文献1】Mukherjee, et al., U.S. Patent No.
4,698,787 issued October6, 1987
[Patent Document 1] Mukherjee, et al., US Patent No.
4,698,787 issued October6, 1987

【特許文献2】Holler, et al., U.S. Patent NO. 4,78
0,423 issued October 25,1988.
[Patent Document 2] Holler, et al., US Patent NO. 4,78
0,423 issued October 25,1988.

【非特許文献1】Woo, et al., "A Novel Memory Cell
Using Flash Array Contactless EPROM (FACE) Technol
ogy", IEDM 1990, Published by the IEEE, Pages 91-9
4
[Non-Patent Document 1] Woo, et al., "A Novel Memory Cell
Using Flash Array Contactless EPROM (FACE) Technol
ogy ", IEDM 1990, Published by the IEEE, Pages 91-9
Four

【非特許文献2】Woo, et al., "A Poly-Buffered "FAC
E" Technology for High Density Memories" 1991 SYMP
OSIUM ON VLS1 TECHNOLOGY, page 73-74
[Non-Patent Document 2] Woo, et al., "A Poly-Buffered" FAC
E "Technology for High Density Memories" 1991 SYMP
OSIUM ON VLS1 TECHNOLOGY, page 73-74

【非特許文献3】Kazerounian et al. "Alternate Metal
Virtual Ground EPROM Array Implemented In A 0.8
(M Process for Very High Density Applications" IED
M, Published by IEEE 1991, pages 11.5.1-11.5.4
[Non-Patent Document 3] Kazerounian et al. "Alternate Metal
Virtual Ground EPROM Array Implemented In A 0.8
(M Process for Very High Density Applications "IED
M, Published by IEEE 1991, pages 11.5.1-11.5.4

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】Woo et al.及び Kaze
rounian et alの出版物によって明らかなように、コン
タクトレス・アレー不揮発性メモリの設計についての関
心が高まっている。所謂、コンタクトレス・アレーは、
埋め込まれた拡散層によって互いに結合されてなる蓄積
セルによるアレーによって形成されており、埋め込まれ
た拡散層は、コンタクトによってメタル・ビット線へ間
欠的に結合されているだけである。Mukherjee et al.
のシステムのような初期のフラッシュEPROMの設計
では・各メモリ・セルに対して"ハーフ"・メタル・コン
タクトが必要とされる。何故ならば、メタル・コンタク
トは、半導体集積回路では、かなりの面積を占有してい
るので、それらは高密度なメモリを設計する上では大き
な障害となる。更に、デバイスをより一層小さくして、
面積を縮小しようとすると、アレー内の蓄積セルにアク
セスする為に使用される隣接したドレインとソース・ビ
ット線のコンタクトを覆うメタルによって、制限される
ことになる。
[Problems to be Solved by the Invention] Woo et al. And Kaze
There is growing interest in the design of contactless array non-volatile memory, as evidenced by the publication of rounian et al. The so-called contactless array is
It is formed by an array of storage cells coupled together by buried diffusion layers, which are only intermittently coupled to the metal bit lines by contacts. Mukherjee et al.
Early flash EPROM designs, such as those systems, required "half" metal contacts for each memory cell. Because the metal contacts occupy a considerable area in a semiconductor integrated circuit, they are a great obstacle in designing a high density memory. In addition, the device is even smaller,
Attempts to reduce area will be limited by the metal covering the adjacent drain and source bit line contacts used to access the storage cells in the array.

【0007】本発明は、上述に鑑みてなされたもので、
フローティング・ゲート・トランジスタからなる不揮発
性メモリ・セルの改良に関するものであり、殊に、高密
度に集積が可能なフラッシュEPROMセルと、そのア
レー装置を提供するとともに、その製作方法を提供する
ことを目的とするものである。又、改良されたフラッシ
ュEPROMセルを用いたメモリ回路を提供することを
目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above,
The present invention relates to an improvement of a non-volatile memory cell composed of a floating gate transistor, and in particular, to a flash EPROM cell which can be integrated at high density, an array device for the flash EPROM cell, and a manufacturing method thereof. It is intended. Another object is to provide a memory circuit using the improved flash EPROM cell.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、不揮発性メモ
リ・セル(フラッシュEPROMセル)は、一つのソー
ス拡散層を2個のフローティング・ゲート・トランジス
タが共用する独特のドレインーソースードレイン構成に
基くものであって、延在する第!と第2のドレイン拡散
領域とソース拡散領域は、半導体基板に沿って形成され
る。フイールド酸化物領域は、第1と第2のドレイン拡
散領域の外側に形成される。フローティング・ゲートと
コントロール・ゲート・ワード線は、共用されたソース
領域をもつ2列からなる蓄積セルから形成されたドレイ
ンーソースードレイン構造に対して直交するように形成
される。前記共用されたソース領域は、下部のブロック
・セレクト・トランジスタによって仮想グランド・ター
ミナルに結合される。各ドレイン拡散領域は、上部のブ
ロック・セレクト・トランジスタによって広域ビット線
に結合される。本発明によるセル構造は、ドレイン、ソ
ースとドレイン拡散領域、そして埋め込み拡散ラインの
ような水平のコンダクタを介して、複数の列トランジス
タを仮想グランド・夕ーミナルに結合している仮想グラ
ンド・サプライに対し、実質的に平行に延在する二つの
広域ビット線を使用する。このようにして、2個のトラ
ンジスタからなるセルに対して、二個のメタル・コンタ
クト・ピッチを必要とするだけである。
According to the present invention, a non-volatile memory cell (flash EPROM cell) has a unique drain-source-drain configuration in which one source diffusion layer is shared by two floating gate transistors. Based on, and extending! The second drain diffusion region and the source diffusion region are formed along the semiconductor substrate. Field oxide regions are formed outside the first and second drain diffusion regions. The floating gate and the control gate word line are formed so as to be orthogonal to a drain-source-drain structure formed of two rows of storage cells having a shared source region. The shared source region is coupled to the virtual ground terminal by the block select transistor below. Each drain diffusion region is coupled to the global bit line by an upper block select transistor. The cell structure according to the present invention provides a virtual ground supply coupling multiple column transistors to a virtual ground terminal via horizontal conductors such as drain, source and drain diffusions, and buried diffusion lines. , Using two global bit lines extending substantially in parallel. Thus, for a cell of two transistors, only two metal contact pitches are needed.

【0009】本発明の別の観点によれば、これらの複数
のドレインーソ−スードレイン構造が一個の大きなIC
に配列され、高密度の不揮発性の電荷蓄積型半導体集積
回路が得られる。この不揮発性の電荷蓄積型半導体集積
回路は、上部と下部のブロック・セレクト・トランジス
タを用いることにより、ブロックの境界に沿って分割さ
れ得るとともに、個々の消去作用を可能とする。また、
ブロック・セレクトという特徴は、複数のメモリ・セル
からなる単一のブロックを一度に広域ビット線に結合す
る。このことは、アレーの所定の列に沿ったトランジス
タヘのリーク電流に対する改善をもたらす。
According to another aspect of the present invention, these multiple drain-source-so-drain structures form one large IC.
A high-density nonvolatile charge storage type semiconductor integrated circuit is obtained. This non-volatile charge storage type semiconductor integrated circuit can be divided along the block boundary by using the block select transistors in the upper and lower parts, and enables individual erasing action. Also,
The block select feature couples a single block of memory cells to a global bit line at a time. This provides an improvement to leakage current into the transistors along a given row of the array.

【0010】かくして、1個のメモリ回路が、各々がN
列,M行からなる蓄積セルを有するK個のサブアレーと
して提供される。蓄積セル列内の各蓄積セルは、それぞ
れが第1ターミナル、第2ターミナル及び制御ターミナ
ルを有している。それぞれの行に対応する蓄積セルの制
御ターミナルに結合された多数のワード線がある。蓄積
セルの各々の列に対応したビット線からなるN個の広域
ビット線、及び各々が、それぞれのサブアレー内部にお
けるそれぞれの列において、M個の蓄積セルの第1ター
ミナルに結合されている多数の局所ビット線がある。上
部のブロック・セレクト・トランジスタは、蓄積セルの
サブアレー内の局所ビット線を、サブアレー・セレクト
信号に応じて対応する広域ビット線へ選択的に接続す
る。その上に、多数の局所仮想グランド線、及びサブア
レー内の局所仮想グランド線を局所仮想グランド・ター
ミナルに接続する手段が含まれている。前記局所仮想グ
ランド線の各々は、それぞれのサブアレーで、列におけ
る蓄積セルの第2夕一ミナルに結合されている。広域ビ
ット線へ結合された列セレクト・トランジスタは、蓄積
セルのN個の列へ選択的にアクセスすることができるよ
うになっている。
Thus, one memory circuit has N
It is provided as K sub-arrays with storage cells of columns, M rows. Each storage cell in the storage cell array has a first terminal, a second terminal and a control terminal. There are multiple word lines coupled to the control terminals of the storage cells corresponding to each row. N global bit lines consisting of bit lines corresponding to each column of storage cells, and a number of each coupled to the first terminal of M storage cells in each column within each sub-array. There are local bit lines. The upper block select transistor selectively connects the local bit line in the sub-array of the storage cell to the corresponding wide area bit line in response to the sub-array select signal. In addition, a number of local virtual ground lines and means for connecting the local virtual ground lines in the sub-array to the local virtual ground terminals are included. Each of the local virtual ground lines is coupled in its respective sub-array to a second evening of storage cells in the column. A column select transistor, coupled to the global bit line, allows selective access to the N columns of storage cells.

【0011】上述のようなメモリセル及びそのアレー装
置に加え、フローティング・ゲート・デバイスのアレー
の製造方法が提供されている。第1番目の方法は、以下
のように構成される。第1方向に延在した多数のドレイ
ン拡散領域を画定すること;ドレイン拡散領域をドープ
すること;トンネル絶縁性膜を、少なくともドレイン拡
散領域に隣接した領域内の半導体基板主表面に形成する
こと;フローティング・ゲート導電性物質を、少なくと
もドレイン拡散領域に隣接した領域内のトンネル絶縁性
膜に設けること;コントロール・ゲート絶縁性物質を、
フローティング・ゲート導電性膜に形成すること;延在
するソース拡散領域を、半導体基板の主表面に形成され
たフローティング・ゲート導電性物質によって、フロー
ティング・ゲート導電性物質とアラインさせて露出する
こと;ソース拡散領域をドープすること;絶縁層を、ソ
ース拡散領域と露出したフローティング・ゲート導電性
物質にも設けること;そして多数の導電性物質からなる
行を、コントロール絶縁性物質及びフローティング・ゲ
ート導電性物質を覆うように形成すること。第2の方法
は、以下のように構成される:トンネル絶縁性物質を、
少なくとも延在されたチャネル領域を半導体基板主表面
を覆うように形成すること;フローティング・ゲート導
電性物質を、少なくとも延在したチャネル領域内のトン
ネル絶縁性物質を覆うように設けること;コントロール
・ゲート絶縁性物質を、フローティング・ゲート導電性
物質を覆うように設けること;半導体基板に延在したソ
ース拡散領域及びドレイン拡散領域を、フローティング
・ゲート導電性物質によってアラインさせて露出するこ
と;ドレイン拡散領域を、ドーパントを第1の分布でド
ープすること;ソース拡散領域を、ドーパントを第2の
分布でドープすること;絶縁層を、ソース及びドレイン
拡散領域を覆い、露出したフローティング'ゲート導電
性物質の上部にも成長させること;そして多数の導電性
物質からなる行を、コントロール絶縁性物質及びフロー
ティング・ゲート導電性物質を覆うように形成するこ
と。
In addition to the memory cell and its array arrangement as described above, a method of making an array of floating gate devices is provided. The first method is configured as follows. Defining a plurality of drain diffusion regions extending in the first direction; doping the drain diffusion regions; forming a tunnel insulating film on at least the semiconductor substrate major surface in a region adjacent to the drain diffusion regions; Providing a floating gate conductive material on the tunnel insulating film at least in the region adjacent to the drain diffusion region;
Forming on the floating gate conductive film; exposing the extending source diffusion region in alignment with the floating gate conductive material by the floating gate conductive material formed on the main surface of the semiconductor substrate; Doping the source diffusion region; providing an insulating layer also on the source diffusion region and the exposed floating gate conductive material; and forming a row of multiple conductive materials with the control insulating material and the floating gate conductive material. Form to cover a substance. The second method is constructed as follows: a tunnel insulating material,
Forming at least an extended channel region over the major surface of the semiconductor substrate; providing a floating gate conductive material over at least the tunnel insulating material in the extended channel region; control gate Providing an insulating material over the floating gate conductive material; exposing the source diffusion region and the drain diffusion region extending to the semiconductor substrate by aligning them with the floating gate conductive material; drain diffusion region Doping the source with a first distribution; doping the source diffusion with a second distribution; the insulating layer covering the source and drain diffusions and exposing the exposed floating'gate conductive material. Grow also on top; and rows of many conductive materials, Form to cover control insulating material and floating gate conductive material.

【0012】[0012]

【作用】本発明のフローティング・ゲート・トランジス
タおよる不揮発性メモリには、幾つかの明瞭な特徴が存
在する。第1は、隣接するドレイン及びソース・ビット
線のメタル・ピッチが、ソース(仮想グランド)ビット
線を共有する構造を有することによって緩和される。前
記ビット線は、トランジスタ16等を平行に通り、メタ
ル・ドレイン・コンタクト線又は広域ビット線とともに
1個のメタル・ソース線に結合されている。このことに
よって、非常に欄密なコア・アレーを得ることができ
る。第2には、フラッシュEPROMアレーは、サブア
レーへ分割される該フラッシュEPROMアレーが完全
にデコードされたブロック・セレクト線によって選択さ
れている間、セクター消去が実行できることになるとと
もに、メモリ・セルの障害は、その対応するサブアレー
が選択されている間のみに生ずる。これは、製品の動作
と信頼性を非常に改善するものである。第3としては、
第1のセル・タイプでは、セルのソース側は、数多くの
酸化処理過程を受けないので、ソース接合の端部は、非
常に優れた完全性を保持している。更に特徴的なもの
は、ソース接合端がドーパントの欠乏と従来技術によっ
て設計されたセルにありがちな酸化膜端部の厚さを厚く
する作用を受けないのである。従来技術では、ソース注
入後にもっと広範の酸化処理過程がある。このような理
由で、新規なセルには良好なソース消去作用が期待でき
る。更に、かなり高いゲード・カップリング比が独特の
セルのレィアウトによって実現され得る。前記レイアウ
トでは、フローティング・ゲート・ポリSi層がドレイ
ン及びフイールド酸化物領域を覆って延在し、コントロ
ール・ゲートのフローティング'ゲート・ポリSiに対
するカップリング面積を著しく増大させることができ
る。
The floating gate transistor and non-volatile memory of the present invention have several distinct features. First, the metal pitch of adjacent drain and source bit lines is relaxed by having a structure that shares the source (virtual ground) bit line. The bit line passes through the transistors 16 and the like in parallel and is coupled to one metal source line together with a metal drain contact line or a wide area bit line. This makes it possible to obtain a very compact core array. Second, the flash EPROM array will be able to perform sector erase and memory cell failure while the flash EPROM array is divided into sub-arrays while being selected by the fully decoded block select lines. Occurs only while its corresponding subarray is selected. This greatly improves the operation and reliability of the product. Third,
In the first cell type, the source side of the cell does not undergo many oxidation processes, so the source junction ends retain very good integrity. What is more characteristic is that the source junction is not affected by dopant depletion and thickening of the oxide edge that is typical of cells designed by the prior art. In the prior art, there is a more extensive oxidation process after source implantation. For this reason, the new cell can be expected to have a good source erasing effect. In addition, significantly higher gated coupling ratios can be achieved with a unique cell layout. In the above layout, a floating gate poly-Si layer can extend over the drain and field oxide regions to significantly increase the coupling area of the control gate to the floating'gate poly-Si.

【0013】又、第1の製造方法によれば、セル構造に
おけるソース拡散領域は、隣接したトランジスタ列にお
けるフローティング・ゲート・トランジスタにセルフ・
アラインされる。同様に、ドレイン拡散領域は、各ブロ
ックの反対側の絶縁領域にセルフ・アラインされる。更
に、第2の製造方法によれば、ドレイン及びソース拡散
領域の双方がフローティング・ゲートにセルフ・アライ
ンされる。従って、ドレインーソースードレイン構成
を、アレー内の総てのメモリ・セル・トランジスタに対
して実質的に一様なチャネル長を作ることができる。
又、ソースは、傾斜状接合を与えるドーパントの分布で
イオン注入によてなされることにより、ソース消去作用
の間のトンネリングを容易とする。
Further, according to the first manufacturing method, the source diffusion region in the cell structure is self-contained in the floating gate transistor in the adjacent transistor row.
To be aligned. Similarly, the drain diffusion region is self-aligned to the opposite isolation region of each block. Further, according to the second manufacturing method, both the drain and source diffusion regions are self-aligned with the floating gate. Thus, the drain-source-drain configuration can create a substantially uniform channel length for all memory cell transistors in the array.
The source is also made by ion implantation with a distribution of dopants that provides a graded junction, facilitating tunneling during the source erase operation.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図1乃至
図8に基づいて説明する。図1,図2は、本発明に係る
フラッシュEPROM装置の回路図を示している。図3
は、本発明によるフラッシュEPROM装置のメモリ回
路のブロック図を示している。図4,図5及び図6,図
7は、本発明に係るフラッシュEPROMセルの製造方
法を示す断面図である。図8は、その平面図である。図
1は、本発明に係るフラッシュEPROMのドレインー
ソースードレイン回路構成(ソースを共通とする一対の
トランジスタからなる構成)を説明する。この回路構成
は、第1の局所ビット線10及び第2の局所ビット線1
1を有している。第1及び第2の局所ビット線10及び
11は、以下に説明するような埋め込まれた拡散層の導
電体によって得られる。また、局所仮想グランド線12
も埋め込まれた拡散層により得られる。ゲート、ドレイ
ン及びソースを有する多くのフローティング・ゲート・
トランジスタは、局所ビット線10、11及び局所仮想
グランド線12に結合されている。大多数のトランジス
タのソースは、局所仮想グランド線12に結合されてい
る。13で示される第1列のトランジスタのドレイン
は、第!の局所ビット線10に結合され、14で示され
る第2列のトランジスタのドレインは、第2の局所ビッ
ト線11に結合される。フローティング'ゲート・トラ
ンジスタのゲートは、ワード線WL0乃至WLNに結合さ
れる。尚、ここで各ワード線(例えば、WLl)は、第
1列のトランジスタ(例えばトランジスタユ5)及び第
2列のトランジスタ(例えばトランジスタ16)のゲー
トに結合される。かくして、トランジスタ15及び16
は、ソース拡散層を共用する2個のトランジスタからな
るセルと考えることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 show circuit diagrams of a flash EPROM device according to the present invention. Figure 3
FIG. 3 shows a block diagram of a memory circuit of a flash EPROM device according to the present invention. 4, 5, 6 and 7 are sectional views showing a method of manufacturing a flash EPROM cell according to the present invention. FIG. 8 is a plan view thereof. FIG. 1 illustrates a drain-source-drain circuit configuration (a configuration including a pair of transistors having a common source) of a flash EPROM according to the present invention. This circuit configuration has a first local bit line 10 and a second local bit line 1.
Have one. The first and second local bit lines 10 and 11 are obtained by means of buried diffusion layer conductors as described below. In addition, the local virtual ground line 12
Is also obtained by a buried diffusion layer. Many floating gates with gate, drain and source
The transistors are coupled to the local bit lines 10, 11 and the local virtual ground line 12. The sources of most transistors are coupled to the local virtual ground line 12. The drain of the transistor in the first column, indicated by 13, is the first! Of the transistors in the second column shown at 14 are coupled to the second local bit line 11. The gates of the floating'gate transistors are coupled to word lines WL 0 to WL N. It should be noted that each word line (eg, WL 1 ) here is coupled to the gates of a first column transistor (eg, transistor 5) and a second column transistor (eg, transistor 16). Thus, transistors 15 and 16
Can be thought of as a cell consisting of two transistors sharing a source diffusion layer.

【0015】フローティング・ゲートをチャージする動
作は、フラッシュEPROMセルのプログラム・ステッ
プと呼ばれる。これは、ゲート及びソース間に、12ボ
ルト程の大きな正の電圧を、ドレイン及びソース間に6
ボルトの正の電圧を印加することによるホット・エレク
トロンの注入によってなし得られる。フローティング・
ゲートをディスチャージする動作は、フラッシュEPR
OMセルの消去ステップと呼ばれる。これは、フローテ
ィング・ゲート及びソース間のF−Nトンネル機構(ソ
ース消去)又はフローティング・ゲート及び半導体基板
間のF−Nトンネル機構(チャネル消去)によってなさ
れる。ソース消去は、ゲートを接地するか、又は−8ポ
ルト程度に負にバイアスし、ソースに12ボルト又は8
ボルト程度に正のバイアスを加えることによって行われ
る。チャネル消去は、ゲートに負のバイアスを加えるこ
と、及び(又は)半導体基板に正のバイアスを加えるこ
とによって行われる。
The operation of charging the floating gate is called the program step of the flash EPROM cell. This allows a large positive voltage of about 12 volts between the gate and the source, and 6 between the drain and the source.
This can be done by injecting hot electrons by applying a positive voltage of Volts. floating·
The operation for discharging the gate is the flash EPR.
This is called an OM cell erase step. This is done by an FN tunneling mechanism between the floating gate and the source (source erase) or an FN tunneling mechanism between the floating gate and the semiconductor substrate (channel erase). Source erase can be done by grounding the gate or biasing it negatively to the extent of -8 volt and applying 12 volts or 8 volts to the source.
This is done by applying a positive bias on the order of volts. Channel erasure is performed by applying a negative bias to the gate and / or a positive bias to the semiconductor substrate.

【0016】図1に示されているように、第1の広域ビ
ット線17と第2の広域ビット線18は、各ドレインー
ソースードレイン回路構成のセルと関係付けられてい
る。第1の広域ビット線17は、メタルー拡散コンタク
ト20を介して上部のブロック・セレクト・トランジス
タ19のソースに結合されている。同様に、第2の広域
ビット線18は、メタルー拡散コンタクト22を介して
上部のブロック・セレクト・トランジスタ21のソース
に結合されている。上部のブロック・セレクト・トラン
ジスタ19、21のドレインは、第1及び第2の局所ビ
ット線10及び11に、それぞれ結合されている。上部
ブロック・セレクト・トランジスタ19、21のゲート
は、ライン23に印加されるブロック・セレクト信号T
BSELによって制御される。
As shown in FIG. 1, a first global bit line 17 and a second global bit line 18 are associated with each drain-source-drain circuit configuration cell. The first global bit line 17 is coupled to the source of the upper block select transistor 19 via a metal diffusion contact 20. Similarly, the second global bit line 18 is coupled to the source of the upper block select transistor 21 via a metal diffusion contact 22. The drains of the upper block select transistors 19, 21 are coupled to the first and second local bit lines 10 and 11, respectively. The gates of the upper block select transistors 19 and 21 have block select signals T applied to the line 23.
Controlled by BSEL.

【0017】局所仮想グランド線12は、下部ブロック
・セレクト・トランジスタ25を介して、コンダクタ2
4を通して仮想グランド・ターミナルに結合される。下
部ブロック・セレクト・トランジスタ25のドレイン
は、局所仮想グランド線12に結合される。下部のブロ
ック・セレクト・トランジスタ25のソースは、コンダ
クタ24に結合される。下部のブロック・セレクト・ト
ランジスタ25のゲートは、ライン26に印加される下
部のブロック・セレクト信号BBSELによって制御さ
れる。本発明が提起したシステムでは、コンダクタ24
は、埋め込まれた拡散層による導電体であって、それは
アレーを経てメタルー拡散コンタクトまで水平に延びて
いる。このメタル−拡散コンタクトによって、垂直方向
に延びるメタル仮想グランド・バスと接触される。
The local virtual ground line 12 is connected to the conductor 2 via the lower block select transistor 25.
4 to a virtual ground terminal. The drain of the lower block select transistor 25 is coupled to the local virtual ground line 12. The source of the lower block select transistor 25 is coupled to the conductor 24. The gate of the lower block select transistor 25 is controlled by the lower block select signal BBSEL applied to line 26. In the system proposed by the present invention, the conductor 24
Is a conductor with a buried diffusion layer, which extends horizontally through the array to the metal-diffusion contact. This metal-diffusion contact makes contact with a vertically extending metal virtual ground bus.

【0018】広域ビット線17,18は、アレーを経て
垂直に、それぞれの列セレクト・トランジスタ27、2
8へ延びている。トランジスタ27、28によってセレ
クト広域ビット線がセンス・アンプ及びプログラム・デ
ータ回路(図示されていない)に結合されている。かく
して、列セレクト・トランジスタ27のソースは、広域
ビット線17に結合され、列セレクト・トランジスタ2
7のゲートは、列デコード信号Ylが供給されるととも
に、列セレクト・トランジスタ27のドレインは、コン
ダクタ29に結合されている。
The wide area bit lines 17, 18 are arranged vertically through the array in respective column select transistors 27, 2.
It extends to 8. Transistors 27, 28 couple the select global bit line to a sense amplifier and program data circuit (not shown). Thus, the source of column select transistor 27 is coupled to global bit line 17 and is connected to column select transistor 2
The gate of 7 is supplied with the column decode signal Yl, and the drain of the column select transistor 27 is coupled to the conductor 29.

【0019】図2に示した多数のサブアレーは、図1に
示したフラッシュEPROMセルのブロックによって構
成されている。図2は、全体のICの内の2個のサブア
レーを図示している。サブアレーは、一点鎖線50に沿
って区分され、一点鎖線50から上部にサブアレー51
Aを、下部にサブアレー51Bを有している。第1のブ
ロック52は、ビット線(例えば、ビット線70、7
1)に沿って第2のブロック53とは対象に配置されて
いる。一対のビット線70、71の上部,下部に、これ
らのメモリ・サブアレーは、メタルー拡散コンタクト5
5、56、57、58を共通とし、仮想グランド・コン
ダクタ54A、54B(埋め込または拡散層)のように
分けられている。仮想グランド・コンダクタ54A、5
4Bは、メタルー拡散コンタクト60A、60Bを経て
垂直方向に配置された仮想グランド'メタル線59まで
アレーを越えて水平に延びる。サブアレーは、隣接する
サブアレーがメタル仮想グランド線59を共有するよう
に、メタル・仮想グランド線59の反対側に形成され
る。メタル仮想グランド線59は、デコード信号ZNで
制御される仮想グランド・セレクト・トランジスタ79
を介してアレー・グランド及び消去高電圧回路に結合さ
れる。仮想グランド・セレクト・トランジスタ79は、
メタル線59を共用しているアレー領域を高電圧消去か
ら分離するのに使用することができる。かくして、サブ
アレーの配置には、広域ビット線に対し2トランジスタ
・セルからなる列当たり2個のメタル・コンタクト・ピ
ッチが、そしてメタル仮想グランド線59に対してはサ
ブアレー当たり1個のメタル・コンタクト・ピッチが必
要とされる。
The many subarrays shown in FIG. 2 are made up of blocks of the flash EPROM cells shown in FIG. FIG. 2 illustrates two subarrays of the overall IC. The sub-array is sectioned along the alternate long and short dash line 50, and the sub-array 51 is located above the alternate long and short dash line 50.
A has a sub-array 51B at the bottom. The first block 52 includes bit lines (eg, bit lines 70, 7).
The second block 53 is arranged along the line 1). These memory sub-arrays are formed on the upper and lower portions of the pair of bit lines 70 and 71 by the metal-diffusion contact 5.
5, 56, 57 and 58 are common and are divided like virtual ground conductors 54A and 54B (embedded diffusion layers). Virtual ground conductors 54A, 5
4B extends horizontally across the array to the virtual ground'metal line 59, which is arranged vertically through the metal-diffusion contacts 60A, 60B. The sub array is formed on the opposite side of the metal / virtual ground line 59 so that the adjacent sub arrays share the metal virtual ground line 59. The metal virtual ground line 59 is a virtual ground select transistor 79 controlled by the decode signal ZN.
Coupled to array ground and erase high voltage circuitry via. The virtual ground select transistor 79 is
It can be used to isolate the array area sharing metal lines 59 from high voltage erase. Thus, the layout of the sub-array has two metal contact pitches per column of two-transistor cells for the wide area bit line and one metal contact pitch per sub-array for the metal virtual ground line 59. Pitch is needed.

【0020】更に、図2に示された2個のサブアレー
は、追加デコーディングがそれらの上部及び下部にそれ
ぞれブロック・セレクト信号TBSELA、TBSEL
B、BBSELA及びBBSELBによって供給される
ので、ワード線信号は共有することができる。或る提起
されたシンテムでは、各サブアレーが8ブロックからな
り、32個の一対のトランジスタ・セルと各列のワード
線からなっており、512個のセル・サブアレーがあ
り、合計16本の広域ビット線及び32本のワード線が
ある。明らかなように、本発明による装置は、セクター
・フラッシュEPROMアレーを形成し得る。これは、
読み、プログラム又は消去サイクルの間、不選択サブア
レー内のトランジスタのソース及びドレインが、ビット
線及び仮想グランド線に印加された電流及び電圧から絶
縁されるので有利である。かくして、読み出し操作時、
不選択サブアレーからの漏れ電流がビット線に印加され
る電流に関与しないので、読み取り操作が改善される。
プログラム及び消去の操作の時は、仮想グランド線の高
電圧、及びビット線が不選択ブロックから分離される。
これは、セクター消去操作を可能とする。下部のブロッ
ク・セレクト・トランジスタ(例えば、トランジスタ6
5A、65B)は、或る実施においては、必要としない
ことが判断できるであろう。又、これらのブロック・セ
レクト・トランジスタは、図6に関して下部に図示され
ているように、隣接するサブァレーとともに下部ブロッ
ク・セレクト信号を共有することができる。代わりとし
て、下部ブロック・セレクト・トランジスタ(例えば、
65A、65B)は、隣接する仮想グランド・夕一ミナ
ル60A、60Bを一個のアイソレーション・トランジ
スタによって置き換えることができる。
In addition, the two sub-arrays shown in FIG. 2 have additional decoding at the top and bottom of them, respectively, with block select signals TBSELA, TBSEL.
Being provided by B, BBSELA and BBSELB, the word line signals can be shared. In one proposed system, each subarray consists of 8 blocks, consisting of 32 pairs of transistor cells and word lines in each column, 512 cell subarrays, for a total of 16 global bits. There are lines and 32 word lines. As will be appreciated, the device according to the invention can form a sector flash EPROM array. this is,
Advantageously, during a read, program or erase cycle, the sources and drains of the transistors in the unselected sub-array are isolated from the currents and voltages applied to the bit lines and virtual ground lines. Thus, during the read operation,
The read operation is improved because the leakage current from the unselected sub-array does not contribute to the current applied to the bit line.
During programming and erasing operations, the high voltage on the virtual ground lines and the bit lines are isolated from the unselected blocks.
This allows a sector erase operation. The lower block select transistor (eg, transistor 6
5A, 65B) may not be necessary in some implementations. Also, these block select transistors can share a lower block select signal with an adjacent sub-array, as illustrated at the bottom with respect to FIG. Alternatively, the lower block select transistor (eg,
65A, 65B) can replace the adjacent virtual ground terminal 60A, 60B by a single isolation transistor.

【0021】図3は、本発明に係るフラッシュEPRO
MICの概要を示すブロック図である。フラッシュEP
ROMICは、図2に示したメモリ・アレイ100を有
し、多数の余分セル101が、損傷したメモリ・アレー
に置き換えられ得るようにシステムに備えられている。
更に、この回路は、多数の参照セル102、センス・ア
ンプ、プログラム・データ入力回路、並びアレー・グラ
ンド及び消去高電圧回路を含むブロック103、ワード
線及びブロック・セレクト・デコーダを含むブロック1
04、そして列デコーダ及び仮想グランド・デコーダを
含むブロック105を備えている。参照セル102は、
製作の間に生じる、或いは、読み取られるビット線に印
加される電圧及び電流に反映される等の、チャネル長の
変化を計数するためにブロック103のセンス・アンプ
に結合される。参照セル102は、プログラミング及び
消去電圧の発生にも使用され得る。この冗長セル装置
は、上述で検討されたようなフラッシュEPROMアレ
ーの分割された構成によって可能となった。ワード線及
びブロック・セレクト・デコーダ104並び列及び仮想
グランド・デコーダ105は、冗長セルは、メモリ・ア
レー100内の不動作セルと置換し得るようテストした
後にプログラムすることができる。加えて、回路は消
去、プログラム及び読み操作、そして種々の動作の間で
使用される仮想グランド、ドレイン及びワード線の電圧
を制御するためのモード・コントロール回路106を有
している。
FIG. 3 shows a flash EPRO according to the present invention.
It is a block diagram which shows the outline of MIC. Flash EP
The ROMIC has the memory array 100 shown in FIG. 2 and a large number of extra cells 101 are provided in the system so that a damaged memory array can be replaced.
In addition, this circuit includes a number of reference cells 102, a sense amplifier, a program data input circuit, a block 103 which includes array ground and erase high voltage circuits, and a block 1 which includes a word line and a block select decoder.
04, and a block 105 containing a column decoder and a virtual ground decoder. The reference cell 102 is
Coupled to the sense amplifier of block 103 to count changes in channel length, such as those that occur during fabrication or reflected in the voltage and current applied to the bit line being read. The reference cell 102 can also be used to generate programming and erase voltages. This redundant cell arrangement was made possible by the split construction of the flash EPROM array as discussed above. The word line and block select decoder 104 row and virtual ground decoder 105 can be programmed after testing the redundant cells to replace dead cells in the memory array 100. In addition, the circuit has a mode control circuit 106 for controlling the voltages of the virtual ground, drain and word lines used during erase, program and read operations, and various operations.

【0022】本発明に係るフラッシュEPROMセル及
び上述の回路で使用されるセルの製作方法が、図4A乃
至図4Dと図5A乃至図5D、並びに、図6A乃至図6
Dと図7A乃至図7Cによる断面図によって示されてい
る。図8は、その平面図である。第1のセル・タイプの
実施例が図4A乃至図4Dと図5A乃至図5Dに図示さ
れている。この断面図で示したセルの製造工程は、その
概略を示すものである。図4Aは、第1ステップのプロ
セスを図示している。Nチャネル・セルを作るために
は、P-型のSi半導体基板100を用意し、よく知ら
れたLOCOSフイールド酸化プロセスによって、垂直
な方向に成長する比較的厚いフイールド酸化物領域10
1、102を生成させる。また、薄い酸化膜103がフ
ィールド酸化物101、102の外周の半導体基板主表
面に生成される。図4Bに図示されるように、次のステ
ップでは、フォトレジスト・マスク104がフイールド
酸化物101、102の間に被着され、該マスクは、フ
イールド酸化物領域101、102に本質的に平行線に
沿って延在している。これによって、ドレイン拡散領域
がフイールド酸化物101とフォトレジスト・マスク1
04との間、及びフイールド酸化物102とフォトレジ
スト・マスクユ04との間に定められる。N型ドーパン
トが、矢印によって概略的に示されているように、薄い
酸化膜103を通して半導体基板100にイオン注入さ
れる。かくして、ドレイン拡散領域が素子分離フイール
ド酸化物101及び102によってセルフ・アラインさ
れる。
The method of fabricating the flash EPROM cell according to the present invention and the cell used in the above-described circuit is shown in FIGS. 4A to 4D, 5A to 5D, and 6A to 6C.
D and a cross section according to Figures 7A to 7C. FIG. 8 is a plan view thereof. An example of the first cell type is illustrated in FIGS. 4A-4D and 5A-5D. The manufacturing process of the cell shown in this sectional view shows the outline thereof. FIG. 4A illustrates the process of the first step. To make an N-channel cell, a P - type Si semiconductor substrate 100 is prepared and a relatively thick field oxide region 10 grown vertically in a well-known LOCOS field oxidation process.
1 and 102 are generated. Further, a thin oxide film 103 is formed on the main surface of the semiconductor substrate on the outer periphery of the field oxides 101 and 102. In the next step, as shown in FIG. 4B, a photoresist mask 104 is deposited between the field oxides 101, 102, the mask essentially parallel to the field oxide regions 101, 102. Extends along. As a result, the drain diffusion region is covered with the field oxide 101 and the photoresist mask 1.
04 and between the field oxide 102 and the photoresist mask 04. An N-type dopant is ion-implanted into the semiconductor substrate 100 through the thin oxide film 103, as shown schematically by the arrow. Thus, the drain diffusion region is self-aligned with the isolation field oxides 101 and 102.

【0023】次のステップでは、図4Cに示されるよう
に、フォトレジスト・マスク104が除去され、局所ビ
ット線105及び106が形成するために、半導体基板
100に注入されたN型ドーパントをアニールして、活
性化する。また、ドレイン酸化物107、108が拡散
ビット線105、106を覆うように生成される。図4
Dは、セル製作の次のステップを図示している。特に、
薄い酸化物103がブランク・ウェット・エッチによっ
て除去され、そしてトンネル酸化膜110がドレイン拡
散ビット線105、106の間に生成される。トンネル
酸化膜110の厚さは、この実施例のシステムでは、ほ
ぼ100オングストロームである。しかし、トンネル酸
化膜110は、フラッシュEPROMセルでは約120
オングストローム以下である。より厚い酸化膜は、UV
−EPROMセルのような不揮発性セルに用いられ得る
が、消去動作のためのトンネル酸化膜には、このような
厚い酸化膜使用しない。埋め込まれた拡散層によるビッ
ト線105、106の上部の酸化膜107、108は、
このステップでは約1000オングストロームの厚さで
ある。
In the next step, as shown in FIG. 4C, the photoresist mask 104 is removed and the N-type dopant implanted in the semiconductor substrate 100 is annealed to form local bit lines 105 and 106. And activate. In addition, drain oxides 107 and 108 are formed so as to cover the diffusion bit lines 105 and 106. Figure 4
D illustrates the next step in cell fabrication. In particular,
The thin oxide 103 is removed by a blank wet etch, and a tunnel oxide 110 is created between the drain diffusion bit lines 105,106. The thickness of the tunnel oxide film 110 is approximately 100 angstroms in the system of this embodiment. However, the tunnel oxide 110 is about 120 in a flash EPROM cell.
Below Angstrom. Thicker oxide film is UV
It may be used in non-volatile cells such as EPROM cells, but tunnel oxides for erase operations do not use such thick oxides. The oxide films 107, 108 above the bit lines 105, 106 by the buried diffusion layer are
This step is about 1000 angstroms thick.

【0024】図5Aに示される次のステップは、ポリS
i層111の第1層を被着し、このポリSiを導電体に
するために不純物元素をドープする工程である。それか
ら、酸化物/窒化物/酸化物(ONO)層112が第1
のポリSi層111にコントロール・ゲート絶縁膜を設
けるために生成される。このステップによるポリSi層
111層は、約1500オングストロームの厚さであ
り、ONO層は、約250オングストロームの厚さであ
る。図5Bは、セルフ・アラインによるソース拡散領域
がフォト・マスク・プロセスを用いて定められる。フォ
ト・マスク・プロセスの後に、ポリSi層111及びO
NO絶縁層112は、ソース拡散領域を露出させるため
にエッチされる。また、フローティング・ゲート・ポリ
Si層111及びONO層112が、フローティング・
ゲートの巾を定めるためにエッチされる。かくして、エ
ッチングされたポリSi層111の一方はソース拡散領
域を画定し、他方はフローティング'ゲートの巾を画定
する。この実施例においては、後者はフイールド酸化物
領域101又は102の上部に位置している。その後、
ソース拡散領域は、ドレイン拡散領域105、106と
平行に延在するN+/N-の二重拡散された拡散領域を形
成するためにN型ドーパントがイオン注入されている。
使用されるドーパントは、二重拡散を形成するために、
燐と砒素が合わせたものである。
The next step shown in FIG. 5A is poly S.
This is a step of depositing the first layer of the i layer 111 and doping an impurity element to make the poly-Si a conductor. Then, the oxide / nitride / oxide (ONO) layer 112 is formed as the first layer.
Is formed to provide a control gate insulating film on the poly-Si layer 111. The poly-Si layer 111 layer by this step is about 1500 angstroms thick and the ONO layer is about 250 angstroms thick. In FIG. 5B, self-aligned source diffusion regions are defined using a photomask process. After the photo mask process, poly-Si layer 111 and O
The NO insulating layer 112 is etched to expose the source diffusion region. In addition, the floating gate poly-Si layer 111 and the ONO layer 112 are floating.
Etched to define the width of the gate. Thus, one of the etched poly-Si layers 111 defines the source diffusion region and the other defines the width of the floating'gate. In this embodiment, the latter is located on top of field oxide region 101 or 102. afterwards,
Source diffusion region, N + / N extending parallel to the drain diffusion region 105, 106 - N-type dopant to form a double diffused diffusion region is ion-implanted.
The dopant used is to form a double diffusion.
It is a combination of phosphorus and arsenic.

【0025】図5Cに示されているように、フォトレジ
ストは、除去されて半導体基板はアニールされる。N+
とN-ド−パントを拡散しアニールすることによって、
ソース拡散領域115を活性化する。また、ソース酸化
膜116が生成され、且つ、酸化膜117が、フローテ
ィング・ゲートを後で定められるワード線・ポリSi層
から分離するための、フローティング・ゲート・ポリS
i層111の側面に沿って生成される。図5Dは、フラ
ッシュEPROMセルの製造プロセスの次のステップを
図示している。これは、第2のポリ層118を被着する
ことと、ワード線を定めるためにフォト・マスク・プロ
セスを使用することを含む。フォト・マスク・プロセス
においては、ワード線を定めるエッチが、それぞれのト
ランジスタのフローティング・ゲートを定めるため、フ
ローティング・ゲート・ポリSi層111まで続けられ
る。ワード線118は、約4,500オングストローム
の厚さである。最後にパッシベイション及びメタリゼイ
ション層(図示されていない)がセルの上部に被着され
る。
The photoresist is removed and the semiconductor substrate is annealed, as shown in FIG. 5C. N +
By diffusing the dopant annealing, - the N - de
The source diffusion region 115 is activated. Also, a source oxide film 116 is formed and an oxide film 117 separates the floating gate from the word line poly-Si layer that is subsequently defined.
It is generated along the side surface of the i layer 111. FIG. 5D illustrates the next step in the process of manufacturing a flash EPROM cell. This involves depositing a second poly layer 118 and using a photomask process to define the word lines. In the photomask process, the word line defining etch is continued to the floating gate poly-Si layer 111 to define the floating gate of each transistor. Word line 118 is approximately 4,500 angstroms thick. Finally, a passivation and metallization layer (not shown) is deposited on top of the cell.

【0026】図5Dに示されるように、第1のトランジ
スタがドレイン拡散ライン105とソース拡散ライン1
15との間に、第2のトランジスタがドレイン拡散ライ
ン106とソース拡散ライン115との間にそれぞれ形
成されたセル構造が得られる。フローティング・ゲート
は、ソース拡散ライン115からドレイン拡散ライン1
05を横切り、そしてフィールド酸化物101を覆って
延びている。本実施例では、これらのフローティング・
ゲート酸化膜は、約2.4ミクロンの長さで、そして幅
は、0.8ミクロンである。一方、トランジスタの上部
におけるドレイン酸化膜107の一端からソース酸化膜
116の一端までの、トンネル酸化膜110の幅は、約
1.2ミクロンである。ドレイン拡散ライン105とフ
ィールド酸化物102を覆う冗長領域は、カップリング
比を約50%以上の大きさまでフローティング・ゲート
によって増加するために用いられる。何故ならば、ON
O層は、約250オングストローム厚さで、そしてトン
ネル酸化膜は約100オングストローム厚さであるの
で、カップリング比は、フローティング・ゲートの領域
を増加させることによって改善させなければならないか
らである。代りとして、ONO層をより一層薄く作っ
て、フローティング・ゲートに必要とされる領域を減少
してよい。理解されるように、ソース拡散はドレイン拡
散とは独立したステップで行われ、それぞれのトランジ
スタのチャネルに傾斜接合を作ってソース消去機能を助
長するために、別の分布をもったドーパントでイオン注
入される。チャネル消去タイプまたはUV消去タイプの
フローティング・ゲートでは、傾斜接合及びソースか拡
散は必要とされない。
As shown in FIG. 5D, the first transistor has a drain diffusion line 105 and a source diffusion line 1.
A cell structure in which a second transistor is formed between the drain diffusion line 106 and the source diffusion line 115 is obtained. The floating gate is from the source diffusion line 115 to the drain diffusion line 1
05, and extends over the field oxide 101. In this embodiment, these floating
The gate oxide is about 2.4 microns long and 0.8 microns wide. On the other hand, the width of the tunnel oxide film 110 from one end of the drain oxide film 107 to one end of the source oxide film 116 above the transistor is about 1.2 μm. A redundant region over the drain diffusion line 105 and the field oxide 102 is used to increase the coupling ratio by the floating gate up to about 50% or more. Because it is ON
Because the O layer is about 250 Å thick and the tunnel oxide is about 100 Å thick, the coupling ratio must be improved by increasing the area of the floating gate. Alternatively, the ONO layer may be made thinner to reduce the area required for the floating gate. As can be seen, the source diffusion is performed in a step independent of the drain diffusion, and ion implantation with a dopant with a different distribution is used to create a graded junction in the channel of each transistor to facilitate the source erase function. To be done. No graded junctions and sources or diffusions are required for channel erased or UV erased floating gates.

【0027】次に、図6A乃至図6Dと図7A乃至図7
Cは、本発明による第2のセル・タイプの実施例を断面
図で示している。図6Aに図示されているように、第1
ステップは、図4Aに記述したようなフィールド酸化物
201、202を生成させることである。また、不用な
酸化膜が精製され、この酸化膜は、トンネル酸化膜を生
成するための半導体基板200を用意するために除去さ
れる。図6Bに図示されているように、薄いトンネル酸
化膜203が約100オングストローム厚さに生成され
る。次の図6Cのステップでは、ポリSi層を被着する
とともにドーパントをドープし、カップリング比が約5
0%以上になるように、120オングストローム厚さの
ONO層205を生成させる。より厚い酸化薄膜203
とONO層205がUV−EPROMセルに使用され
る。図6Dにおいては、フォト・マスク・プロセスがフ
ローティング・ゲート及びN+層のソースとドレイン拡
散領域を画定するために用いられる。かくして、フォト
・マスク層206及び207は、フローティング・ゲー
ト領域を保護するために定められる。ポリSi層の20
4及びONOの205の層が、マスク206と207に
よって覆われた部分を除いてエッチされ、ドレイン、ソ
ース及びドレイン領域を露出させる。次に、N型ドーパ
ントが、矢印208で図示されるように露出領域内にイ
オン注入される。これらの領域は、フローティング・ゲ
ートとフイールド絶縁領域によるセルフ・アラインによ
って形成する。フラッシュEPROMアレーについて
は、次ステップの図7Aに図示されている。このステッ
プによれば、フォト・マスク・プロセスがドレイン領域
及び素子分離領域を覆うマスク210、211が用いら
れる。このステップでは、N型のドーパントが矢印21
2で表されているようにイオン注入され、ソース領域
は、傾斜接合を形成するべくN+とN-型のドーパントを
有することになる。尚、図7Aにおけるステップは、U
V消去型EPROMセルの製造方法の説明では、省略す
ることができる。
Next, FIGS. 6A to 6D and FIGS. 7A to 7
C shows in cross-section a second cell type embodiment according to the invention. As shown in FIG. 6A, the first
The step is to produce field oxides 201, 202 as described in Figure 4A. In addition, the unnecessary oxide film is purified, and this oxide film is removed to prepare the semiconductor substrate 200 for forming the tunnel oxide film. As shown in FIG. 6B, a thin tunnel oxide film 203 is formed to a thickness of about 100 Å. In the next step of FIG. 6C, a poly-Si layer is deposited and a dopant is doped, and the coupling ratio is about 5.
An ONO layer 205 having a thickness of 120 angstrom is formed so as to be 0% or more. Thicker oxide thin film 203
And ONO layer 205 is used for UV-EPROM cells. In FIG. 6D, a photomask process is used to define the floating gate and source and drain diffusions of the N + layer. Thus, photomask layers 206 and 207 are defined to protect the floating gate region. 20 of poly-Si layer
A layer of 4 and ONO 205 is etched except where covered by masks 206 and 207, exposing the drain, source and drain regions. Next, an N-type dopant is ion-implanted into the exposed area as shown by arrow 208. These regions are formed by self-alignment of the floating gate and field isolation regions. The flash EPROM array is illustrated in the next step, FIG. 7A. According to this step, the photo mask process uses masks 210, 211 that cover the drain and isolation regions. In this step, the N-type dopant is arrow 21.
Implanted as represented by 2, the source region will have N + and N - type dopants to form a graded junction. The steps in FIG. 7A are U
It can be omitted in the description of the method for manufacturing the V-erasable EPROM cell.

【0028】図7Bで図示されているように、半導体基
板は、ドーパントを活性化するためにアニールされ、そ
してドレイン拡散領域213と214並びにソース拡散
領域215を画定する。また、ドレイン酸化膜2ユ6、
217及びソース酸化膜218は、フローティング・ゲ
ート・ポリSiの側面に沿って覆う酸化膜が生成され
る。最後に、図7Cに示されているように、第2のポリ
Si層219が被着されるとともにトランジスタを定め
るためにエッチされる。この実施例においては、ONO
サンドイッチ205は、トンネル酸化膜の厚さの±20
%以内の厚さであるので、カップリング比が高くて(略
40%乃至60%の範囲内、なるべくは約50%)、ド
レイン及びフイールド素子分離領域上に延在したフロー
ティング・ゲートを使用する必要がない。最後にパッシ
ベイション及びメタリゼイション層(図示されていな
い)が図7Cの素子に被着される。このようにして、図
7Cに見られるように、第2のタイプによるセル構造
は、第1トランジスタが、埋め込みドレイン拡散領域2
13と埋め込みソース拡散領域215との間に、第2ト
ランジスタが、埋め込みドレイン拡散領域214と埋め
込みソース拡散領域215との間に形成されている。各
トランジスタは、第1のポリSi層204で作られたフ
ローティング・ゲートを有している。フローティング・
ゲートは、各トランジスタのチャネル領域からトンネル
酸化膜203によって絶縁され、ワード線・ポリSi層
219内のコントロール・ゲートからはONO層205
によって絶縁されている。ONO層205は、フラッシ
ュEPROM動作のための十分に高いカップリング比を
確保するために、トンネル酸化膜203の厚さは約±2
0%の範囲内の厚さである。
As shown in FIG. 7B, the semiconductor substrate is annealed to activate the dopants and defines drain diffusion regions 213 and 214 and source diffusion region 215. In addition, the drain oxide film 2
The oxide film 217 and the source oxide film 218 are formed so as to cover the side surfaces of the floating gate poly-Si. Finally, as shown in Figure 7C, a second poly-Si layer 219 is deposited and etched to define the transistor. In this embodiment, ONO
The sandwich 205 has a tunnel oxide film thickness of ± 20.
%, The coupling ratio is high (in the range of about 40% to 60%, preferably about 50%), and the floating gate extended on the drain and field isolation regions is used. No need. Finally, passivation and metallization layers (not shown) are deposited on the device of Figure 7C. Thus, as seen in FIG. 7C, the cell structure according to the second type is such that the first transistor has a buried drain diffusion region 2
The second transistor is formed between the embedded drain diffusion region 214 and the embedded source diffusion region 215 between the embedded drain diffusion region 214 and the embedded source diffusion region 215. Each transistor has a floating gate made of the first poly-Si layer 204. floating·
The gate is insulated from the channel region of each transistor by the tunnel oxide film 203, and the ONO layer 205 is isolated from the control gate in the word line / poly-Si layer 219.
Is insulated by. The ONO layer 205 has a tunnel oxide film 203 with a thickness of about ± 2 in order to ensure a sufficiently high coupling ratio for flash EPROM operation.
The thickness is within the range of 0%.

【0029】図6A乃至図6Dと図7A乃至図7Cに図
示されたセル・タイプにおけるON○層205の厚さ
は、十分に薄いので、フローティング・ゲートの表面面
積は、図4A乃至図4Dと図5A乃至図5Dに図示され
た第1のタイプのセル構造においてなされたように延長
する必要はない。更に、図7Cで図示された構造におい
ては、第1及び第2ドレイン拡散領域213、214及
びソース拡散領域215の総ては、第1のポリSi層2
04及びONO絶縁層205によって得られたフローテ
ィング・ゲート構造でセルフ・アラインされている。こ
れは、各トランジスタのチャネル長が実質的に等しいと
いうことを実証するものである。
The ONO layer 205 in the cell types shown in FIGS. 6A-6D and 7A-7C is thin enough that the surface area of the floating gate is similar to that of FIGS. 4A-4D. It need not extend as it did in the first type of cell structure illustrated in FIGS. 5A-5D. Furthermore, in the structure shown in FIG. 7C, all of the first and second drain diffusion regions 213 and 214 and the source diffusion region 215 are formed in the first poly-Si layer 2.
04 and the ONO insulating layer 205 are self-aligned with the floating gate structure. This demonstrates that the channel lengths of each transistor are substantially equal.

【0030】図8は、図4、図5に示されたEPROM
セルICのサブ・アレーの配置図が示されている。この
配置は、図7Cで示されたセルについても、フローティ
ング・ゲートの大きさを除いて実質的に同一であること
は明らかである。図8に見られるように、ICは、サブ
アレーを経て垂直に延在している多数の分離領域300
乃至302を有する。これらの分離領域は、図5Dに図
示した厚い酸化膜10L102に対応する。これらのフ
イールド酸化膜300、301は、分離領域を画定さ
れ、これらの間に領域303がある。素子分離された領
域内には、図5Dの拡散ライン105とユ06に対応す
る帯状の第1の埋め込み拡散ライン304と第2の埋め
込み拡散ライン305がある。帯状の埋め込み拡散ライ
ンの間に、図5Dの拡散ライン115に対応するソース
拡散ライン306が存在する。多数のワード線307乃
至309は、アレー装置のフローティング・ゲート・ト
ランジスタのコントロール・ゲートを画定する分離領域
を横切っている。フローティング'ゲート(例えば、切
欠部の310を見よ)は、トンネル酸化膜とそれぞれの
ワード線との間に半導体基板を覆っている。
FIG. 8 shows the EPROM shown in FIGS. 4 and 5.
A sub-array layout of the cell IC is shown. Obviously, this arrangement is also substantially the same for the cell shown in FIG. 7C except for the size of the floating gate. As seen in FIG. 8, the IC has a number of isolation regions 300 that extend vertically through the sub-array.
Through 302. These isolation regions correspond to the thick oxide film 10L102 shown in FIG. 5D. These field oxides 300, 301 define isolation regions with a region 303 between them. In the element-isolated region, there are a band-shaped first buried diffusion line 304 and a second buried diffusion line 305 corresponding to the diffusion line 105 and unit 06 in FIG. 5D. There is a source diffusion line 306 corresponding to the diffusion line 115 in FIG. 5D between the strip-shaped buried diffusion lines. A number of word lines 307-309 traverse the isolation regions that define the control gates of the floating gate transistors of the array device. A floating'gate (see, eg, notch 310) covers the semiconductor substrate between the tunnel oxide and the respective word line.

【0031】上部のセレクト・トランジスタは、局所ビ
ット線によって画定された埋め込み拡散ライン304、
305の各々に結合されている。例えば、切欠された領
域311にあるブロック・セレクト・トランジスタは、
延在する埋め込み拡散領域304と結合されているドレ
イン312と、メタルー拡散コンタクト314によって
メタル線(図示されていない)に結合されているソース
313を有している。前記メタル線は、サブ・アレーの
上部で分離領域300と平行して延在する。同様に、第
2の埋め込み拡散ライン305は、上部のセレクト・ト
ランジスタのドレイン315に結合される。このトラン
ジスタは、メタルー拡散コンタクト317に結合され、
そして該コンタクトを介して広域ビット線として作用す
る垂直に延びるメタル線(図示されていない)へ結合さ
れているソース316を有する。上部のブロック・セレ
クト・トランジスタのゲートは、アレーを横切って水平
に延在している上部のセレクト・ワード線318によっ
て設定される。局所ビット線304をメタルー拡散コン
タクト314に結合している上部のブロック・セレクト
・トランジスタは、局所ビット線305をメタル−拡散
コンタクト317に結合しているブロック・セレクト・
トランジスタから、フイールド酸化物領域319によっ
て分離されている。このようにして、各列のトランジス
タは、読み及びプログラム動作に対して独立に選択する
ことができる。
The top select transistor is a buried diffusion line 304 defined by a local bit line,
Associated with each of the 305. For example, the block select transistor in the cutout area 311 is
It has a drain 312 coupled to the extending buried diffusion region 304 and a source 313 coupled to a metal line (not shown) by a metal-diffusion contact 314. The metal lines extend parallel to the isolation region 300 above the sub-array. Similarly, the second buried diffusion line 305 is coupled to the drain 315 of the upper select transistor. This transistor is coupled to metal-diffused contact 317,
And having a source 316 coupled through the contact to a vertically extending metal line (not shown) that acts as a wide area bit line. The gate of the upper block select transistor is set by the upper select word line 318 which extends horizontally across the array. The upper block select transistor coupling the local bit line 304 to the metal-diffusion contact 314 is connected to the block select transistor coupling the local bit line 305 to the metal-diffusion contact 317.
Separated from the transistor by field oxide region 319. In this way, the transistors in each column can be independently selected for read and program operations.

【0032】局所ソース拡散306は、埋め込み拡散ソ
ース320と埋め込み拡散ドレイン321を有する下部
のブロック・セレクト・トランジスタに結合される。埋
め込み拡散ドレインは、アレーを横切ってメタルー拡散
コンタクト322へ水平に延在している帯状の埋め込み
拡散層からなるコンダクタである。該メタルー拡散コン
タクトは、順番に、仮想グランド・ボルテージをアレー
に供給するメタル線323に結合される。下部のブロッ
ク・セレクト・トランジスタは、ポリSi層のセレクト
線324によって制御される。理解されるように、ポリ
Si層のセレクト線324は、図に描かれたサブアレー
と、図の下にあるサブアレー325と共有されている。
サブアレー325は、サブアレーを仮想グランド・バス
に接続する埋め込み拡散ドレイン321を共有するブロ
ック・セレクト・ソース領域326を有している。かく
して、ポリSi層の底部ブロック・セレクト信号は、第
1のサブアレーのソース領域320から延長している巾
の広い構造324を横切って・第2のサプアレー325
内のソース領域326へ供給される一のような方法で、
底部ブロック・セレクト信号は局所仮想グランド拡散3
06がドレイン拡散領域321の両側のサブアレーに対
して作用し得るように働く。
Local source diffusion 306 is coupled to the underlying block select transistor having a buried diffusion source 320 and a buried diffusion drain 321. The buried diffused drain is a conductor of a strip of buried diffused layer that extends horizontally across the array to metal-diffused contacts 322. The metal-diffusion contacts, in turn, are coupled to metal lines 323 which provide a virtual ground voltage to the array. The lower block select transistor is controlled by the select line 324 in the poly-Si layer. As will be appreciated, the select lines 324 of the poly-Si layer are shared with the subarray depicted in the figure and the subarray 325 below the figure.
Subarray 325 has a block select source region 326 that shares a buried diffused drain 321 that connects the subarray to a virtual ground bus. Thus, the bottom block select signal of the poly-Si layer traverses the wide structure 324 extending from the source region 320 of the first sub-array and the second sub-array 325.
In a manner such as to be supplied to the source region 326 within
Bottom block select signal is local virtual ground diffusion 3
06 acts on the sub-arrays on both sides of the drain diffusion region 321.

【0033】当然、底部ブロック・セレクト信号が、別
々のプロック・セレクト信号をワード線324に必要と
する各々サブアレーに対して、個々に制御されるという
外の具体化が実施され得る。前記実施例では、また、下
部のブロック・セレクト・トランジスタが、上部のブロ
ック・セレクト・トランジスタに類似した方法で、各々
の埋め込み拡散ラインに対して1個としてあるように具
体化され得る。もう一つ別の具体化では、下部のブロッ
ク・セレクト・トランジスタが、多数の局所仮想グラン
ド・ビット線を制御するメタルー拡散コンタクト322
の近くの1個の孤立したトランジスタをもつコンダクタ
で置き換えられ得る。素子分離領域例えば、素子分離領
域301は周期的に、下部のブロック・セレクト・ソー
ス領域320及びドレイン領域321を経て延長し、そ
して隣接するサブアレーの下部のブロック・セレクト・
トランジスタを分離する。理解され得るように、仮想グ
ランド・メタル・バス323は図の向こう側に垂直に延
びる。該バス323は、メタル−拡散コンタクト322
で下部のブロック・セレクト・トランジスタに結合され
る。
Of course, other implementations may be implemented in which the bottom block select signal is individually controlled for each subarray that requires a separate block select signal for word line 324. In the above embodiments, the lower block select transistors may also be implemented in a manner similar to the upper block select transistors, one for each buried diffusion line. In another embodiment, the lower block select transistor has metal-diffusion contacts 322 that control multiple local virtual ground bit lines.
Can be replaced by a conductor with one isolated transistor near. Element isolation regions, eg, element isolation regions 301, extend periodically through lower block select source regions 320 and drain regions 321, and lower block select regions of adjacent sub-arrays.
Separate the transistors. As can be seen, the virtual ground metal bus 323 extends vertically across the figure. The bus 323 has metal-diffusion contacts 322.
Is connected to the lower block select transistor.

【0034】素子分離領域301は、サブアレーをフイ
ールド酸化物301の両方の側に、下部のブロック・セ
レクト・トランジスタを分離することによって分ける。
図6に示されるように、かくしてサブアレーは、一般に
領域354内の下部のブロック・セレクト・トランジス
タを共有している4個(例として)の列のトランジスタ
350、351、352、353を有する。好ましいシ
ステムは、サブァレーにつき16列のトランジスタ(2
個トランジスタ・セルをもった8ブロック)を有し得
る。拡散領域304、305によって形成されたトラン
ジスタは、かくして、列350及び351内のトランジ
スタから別れたサブアレーに存在することとなる。仮想
グランド・メタル線323の右側にあるトランジスタ
は、又分離したサブアレーに存在することになる。分け
合われた下部のブロック・セレクト・トランジスタは、
ライン324に印加されるブロック信号によって制御さ
れるので、4個のサブァレー(メタル324の両側に2
個)は、ライン324の信号に応ずる仮想グランド・バ
ス323に結合された、それらのソース拡散領域、例え
ば、359を有する。このことは、一度に4個のサブア
レーに対するセクター消去に帰着する。
The element isolation region 301 separates the subarray on both sides of the field oxide 301 by isolating the underlying block select transistor.
As shown in FIG. 6, the sub-array thus has four (as an example) columns of transistors 350, 351, 352, 353, which generally share the lower block select transistors in region 354. A preferred system has 16 columns of transistors (2
8 blocks with individual transistor cells). The transistors formed by diffusion regions 304, 305 will thus be in a sub-array separate from the transistors in columns 350 and 351. The transistors to the right of virtual ground metal line 323 will also be in separate subarrays. The lower block select transistor that was shared is
Since it is controlled by the block signal applied to the line 324, four sub-arrays (two on each side of the metal 324) are used.
Have their source diffusion regions, eg, 359, coupled to a virtual ground bus 323 responsive to the signal on line 324. This results in sector erase for four subarrays at a time.

【0035】本発明では、フラッシュEPROMアレー
のNチャネルについて説明したが、Pチャネルについて
も、容易に実現され得ることは、明らかである。又、本
発明で開示した実施例及びその説明は、本発明を説明す
る為のものであって、本発明の主旨を全て開示したもの
ではない。従って、本発明を開示した実施例に限定する
ものではなく、斯かる実施例は、本発明の原理及びその
実用的な応用をもっとも良く説明するために選択したも
のであって、数多くのモディフィケイション及びバリエ
ーションは、技術に熟達した経験者によってなし得るこ
とは明らかである。
In the present invention, the N channel of the flash EPROM array has been described, but it is obvious that the P channel can be easily realized. Further, the embodiments and the description thereof disclosed in the present invention are for explaining the present invention, and do not disclose all the gist of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the disclosed embodiments, which were chosen in order to best explain the principles of the invention and its practical application, and to numerous modi? Cations. It is clear that cations and variations can be made by experienced technicians.

【0036】[0036]

【発明の効果】上述の如く、本発明の不揮発性メモリ・
セル、アレー装置は、新規なフローティング・ゲート・
トランジスタからなるフラッシュEPROMセルとその
アレー装置及びそのメモリ回路が提供できるものであ
り、その主な特徴は、以下の通りである。 1. 2本の隣接する局所ドレイン・ビット線が、1本
のソース・ビット線を共用し、1本のメタル・ソース・
ビット線がセルの総てのサブ・アレーと平行に形成され
たもので、コンタクトレス構造によって非常に轍密な不
揮発性メモリのコア・アレーが得られる効果を奏するも
のである。 2. セクター消去は、本発明によるフローティング・
ゲート・トランジスタによって構成された区分け可能な
アレー装置を用いることで、実現できる利点が在る。 3. 本発明の新規なフローティング・ゲート・トラン
ジスタを用いた不揮発性メモリ・セルによって高度な動
作と高い信頼性をもったフラッシュ・メモリ・アレー、
及びメモリ回路が得られる利点がある。
As described above, the nonvolatile memory of the present invention
The cell and array device is a new floating gate
A flash EPROM cell including a transistor, an array device thereof, and a memory circuit thereof can be provided, and the main features thereof are as follows. 1. Two adjacent local drain bit lines share one source bit line and one metal source
The bit lines are formed in parallel with all sub-arrays of the cell, and the contactless structure has an effect of obtaining a very dense core array of a nonvolatile memory. 2. Sector erase is a floating
There are advantages that can be realized by using a partitionable array device composed of gate transistors. 3. A nonvolatile memory cell using the novel floating gate transistor of the present invention provides a flash memory array having high operation and high reliability,
Also, there is an advantage that a memory circuit can be obtained.

【0037】更に、本発明の不揮発性メモリ・セル、ア
レー装置は、フラッシュEPROMセルを提供できると
ともに、この装置は、種々のメモリ回路のアレーに適応
させることができる。かくして、メモリ・アレー内の蓄
積セルは、ROM、PROM・EPROM・UV消去E
PROM、又は他のEPROMを適用し得ることは明ら
かである。更に、本願で開示されたフラッシュEPRO
Mは、ソース消去動作の目的のためにものであり、もし
望むならば、チャネル消去動作に適応できることは言う
までもない。
Further, the non-volatile memory cell, array device of the present invention can provide a flash EPROM cell and the device can be adapted to an array of various memory circuits. Thus, the storage cells in the memory array are ROM, PROM, EPROM, UV erase E
Clearly, a PROM, or other EPROM, could be applied. Furthermore, the flash EPRO disclosed in the present application
It goes without saying that M is for the purpose of the source erase operation and can be adapted to the channel erase operation if desired.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る不揮発性メモリ・セルを説明する
為の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining a nonvolatile memory cell according to the present invention.

【図2】本発明に係る不揮発性メモリ・セルによるアレ
ー装置の概要を示すもので、2個のサブアレーで図示さ
れた回路図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an array device including nonvolatile memory cells according to the present invention, and is a circuit diagram showing two sub-arrays.

【図3】本発明に係る不揮発性メモリ・セルによる半導
体集積回路の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit using a nonvolatile memory cell according to the present invention.

【図4】(A)乃至(D)は、不揮発性メモリ・セルの
一実施例の製造方法を図示するもので、本発明に係る不
揮発性メモリ・セルによるアレー装置のワード線に沿っ
た断面図である。
4A to 4D illustrate a method of manufacturing a non-volatile memory cell according to an embodiment of the present invention, which is a cross-section taken along a word line of an array device using the non-volatile memory cell according to the present invention. It is a figure.

【図5】(A)乃至(D)は、図4の(A)乃至(D)
に続く、不揮発性メモリ・セルの製造方法を図示する断
面図である。
5A to 5D are diagrams of FIGS. 4A to 4D.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory cell, which is continued from FIG.

【図6】(A)乃至(D)は、不揮発性メモリ・セルの
他の実施例の製造方法を図示するもので、本発明に係る
不揮発性メモリ・セルによるアレー装置のワード線に沿
った断面図である。
6A to 6D illustrate a manufacturing method of another embodiment of a non-volatile memory cell along a word line of an array device with the non-volatile memory cell according to the present invention. FIG.

【図7】(A)乃至(C)は、図6の(A)乃至(D)
に続く、不揮発性メモリ・セルの製造方法を図示する断
面図である。
7A to 7C are diagrams of FIGS. 6A to 6D.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory cell, which is continued from FIG.

【図8】図4(A)乃至(D)、図5(A)乃至(D)
の製造方法によって得られる不揮発性メモリ・セルによ
るアレー装置の平面図である。
8A to 4D and FIGS. 5A to 5D.
FIG. 6 is a plan view of an array device including a nonvolatile memory cell obtained by the manufacturing method of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 第1の局所ビット線 11 第2の局所ビット線 12 局所仮想グランド線 13、15 第1列のトランジスタ 14、16 第2列のトランジスタ 17 第1の広域ビット線 18 第2の広域ビット線 19、21 上部ブロック・セレクト・トランジスタ 20、22 メタルー拡散コンタクト 23、26 ライン 24、29 コンダクタ 25 下部ブロック・セレクト・トランジスタ 27、28 列セレクト・トランジスタ WL0〜WLN ワード線10 First Local Bit Line 11 Second Local Bit Line 12 Local Virtual Ground Lines 13, 15 First Row Transistors 14, 16 Second Row Transistors 17 First Wide Area Bit Line 18 Second Wide Area Bit Line 19 , 21 Upper block select transistors 20, 22 Metal-diffused contacts 23, 26 Lines 24, 29 Conductor 25 Lower block select transistors 27, 28 Column select transistors WL 0 to WL N Word line

フロントページの続き (72)発明者 林 天楽 アメリカ合衆国 カリフォルニア 95104、 サンタ クララ、カパーチノ、マデラ ド ライブ 10501 (72)発明者 陳 領 アメリカ合衆国 カリフォルニア 94087、 サンタ クララ、サニイヴェール、マーチ ン アヴェニュ 1640 Fターム(参考) 5F083 EP13 EP23 EP55 EP62 EP67 EP75 ER02 ER14 ER16 ER19 ER22 ER23 GA09 KA08 KA13 LA12 LA16 LA20 NA02 PR29 ZA10 5F101 BA05 BA23 BA29 BA36 BB05 BC11 BD05 BD09 BD31 BD32 BD37 BE05 BE07 BH19 Continued front page    (72) Inventor Hayashi Tenraku             United States California 95104,             Santa Clara, Capertino, Maderad             Live 10501 (72) Inventor             United States California 94087,             Santa Clara, Sunnyvale, March             N'Avenue 1640 F term (reference) 5F083 EP13 EP23 EP55 EP62 EP67                       EP75 ER02 ER14 ER16 ER19                       ER22 ER23 GA09 KA08 KA13                       LA12 LA16 LA20 NA02 PR29                       ZA10                 5F101 BA05 BA23 BA29 BA36 BB05                       BC11 BD05 BD09 BD31 BD32                       BD37 BE05 BE07 BH19

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1方向に延在された多数のドレイン拡
散領域を定めることと、 ドレイン拡散領域をドープすることと、 少なくとも、ドレイン拡散領域に隣接した領域における
半導体基板の主表面に第1の絶縁性材料を設けること
と、 少なくとも、ドレイン拡散領域に隣接した領域における
第1の絶縁性物質を覆うフローティング・ゲート導電性
物質を設けることと、 フローティング・ゲート導電性物質を覆うコントロール
・ゲート絶縁性材料を設けることと、 半導体基板のフローティング・ゲート導電性物質によ
る、フローティング・ゲート導電性物質でアラインし
て、延在したソース拡散領域を露出することと、 ソース拡散領域をドープすることと、 ソース拡散領域と露出された何かのフローティング・ゲ
ート導電性物質を覆う絶縁層を設けること、そしてコン
トロール・ゲート絶縁性物質とフローティング・ゲート
導電性物質を覆う、多数の導電性材料の行を形成するこ
ととからなることを特徴とするコンタクトレス・フロー
ティング・ゲート・メモリ・アレー装置の製造方法。
1. A plurality of drain diffusion regions extending in a first direction are defined; a drain diffusion region is doped; and a first surface of the semiconductor substrate is at least in a region adjacent to the drain diffusion region. Providing an insulating material, and providing at least a floating gate conductive material covering the first insulating material in a region adjacent to the drain diffusion region, and a control gate insulating covering the floating gate conductive material. A conductive material, exposing the extended source diffusion region by aligning the floating gate conductive substance of the semiconductor substrate with the floating gate conductive substance, and doping the source diffusion region; Insulation over the source diffusion and any exposed floating gate conductive material And forming a row of multiple conductive materials overlying the control gate insulating material and the floating gate conductive material, a contactless floating gate memory array. Device manufacturing method.
【請求項2】 多数の伸長したソース拡散領域を露出さ
せるステップが、ソース拡散領域の一つの側部を定める
第1のサイド及びフローティング・ゲート領域の巾を定
めるため第1のサイドから間をとって設けられた第2の
サイドを有する伸長したフローティング・ゲート領域を
定め、かつフローティング・ゲート領域が、少なくとも
隣接したドレイン拡散領域の一部の上に存在するように
フローティング・ゲート導電性材料をエッチすることを
含んでいることを特徴とする請求項1記載のコンタクト
レス・フローティング・ゲート・メモリ・アレー装置の
製造方法。
2. A step of exposing a number of elongated source diffusion regions is stepped from the first side to define one side of the source diffusion region and a width of the floating gate region. An elongated floating gate region having a second side provided therein, and etching the floating gate conductive material such that the floating gate region overlies at least a portion of the adjacent drain diffusion region. The method of manufacturing a contactless floating gate memory array device according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 フローティング・ゲート領域の第2のサ
イドが、隣接したドレイン拡散領域の上に存在するよう
に定められる、請求項2記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the second side of the floating gate region is defined to overlie the adjacent drain diffusion region.
【請求項4】 第1の絶縁性物質が、二酸化珪素からな
ることを特徴とする請求項1記載のコンタクトレス・フ
ローティング・ゲート・メモリ・アレー装置の製造方
法。
4. The method for manufacturing a contactless floating gate memory array device according to claim 1, wherein the first insulating material is silicon dioxide.
【請求項5】 コントロール・ゲート絶縁性材料が、O
NOからなることを特徴とする請求項4記載のコンタク
トレス・フローティング'ゲート・メモリ・アレー装置
の製造方法。
5. The control gate insulating material is O
The method for manufacturing a contactless floating'gate memory array device according to claim 4, wherein the contactless floating 'gate memory array device is made of NO.
【請求項6】 第1の絶縁性物質が、約120オングス
トローム以下のフローティング・ゲート材料に達しない
厚さを有する二酸化珪素からなることを特徴とする請求
項1記載のコンタクトレス・フローティング・ゲート・
メモリ・アレー装置の製造方法。
6. The contactless floating gate of claim 1, wherein the first insulative material comprises silicon dioxide having a thickness that does not reach the floating gate material below about 120 angstroms.
Method of manufacturing memory array device.
【請求項7】 第1の絶縁性物質が、フローティング・
ゲート導電性物質に達しない厚さを有する二酸化珪素か
ら、コソトロール・ゲート絶縁性物質が、実質的にトン
ネル絶縁性物質の厚さより大きい厚さをもったONOか
らなることを特徴とする請求項1記載のコンタクトレス
・フローティング・ゲート・メモリ・アレー装置の製造
方法。
7. The first insulating material is a floating
2. From silicon dioxide having a thickness not reaching the gate conductive material, the costrol gate insulating material comprises ONO having a thickness substantially greater than the thickness of the tunnel insulating material. A method for manufacturing the contactless floating gate memory array device described.
【請求項8】 ソース拡散領域をドープするステップ
が、傾斜状接合を有するようドーパントの分布を設定す
ること特徴とする請求項1記載のコンタクトレス・フロ
ーティング・ゲート・メモリ・アレー装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a contactless floating gate memory array device of claim 1, wherein the step of doping the source diffusion region sets the dopant distribution to have a graded junction.
【請求項9】 半導体基板主表面に、第1方向に延在さ
れた多数の絶縁領域を形成することと、 第1方向に延在され、離間して設けられた多数の絶縁領
域を形成すること、 少なくとも、多数の分離領域における個々の分離された
領域内部に1個のドレイン拡散領域をもつ、第1の方向
に延在された多数のドレイン拡散領域を画定すること
と、 ドレイン拡散領域をドープすることと、 少なくとも、ドレイン拡散領域に隣接した領域に該半導
体基板上に第1の絶縁性物質を設けることと、 少なくとも、ドレイン拡散領域に隣接した領域に第1の
絶縁性材料を覆うフローティング・ゲート導電性物質を
設けることと、 フローティング・ゲート導電性物質を覆うコントロール
・ゲート絶縁性物質を設けることと、 該半導体基板に延在したソース拡散領域を、フローティ
ング・ゲート導電性物質でアラインして、露出すること
と、 ソース拡散領域をドープすることと、 ソース拡散領域と何かの露出されたフローティング・ゲ
ート導電性物質を覆う絶縁層を設けること、そしてコン
トロール・ゲート絶縁性材料及びフローティング・ゲー
ト導電性物質を覆う多数の導電性物質の行を形成するこ
ととからなることを特徴とするフローティング・ゲート
・メモリ・アレーの製造方法。
9. Forming a large number of insulating regions extending in a first direction on a main surface of a semiconductor substrate, and forming a large number of insulating regions extending in the first direction and spaced apart from each other. Defining a plurality of drain diffusion regions extending in the first direction, the drain diffusion regions having at least one drain diffusion region inside each of the isolation regions in the plurality of isolation regions; Doping, providing a first insulating material on the semiconductor substrate at least in a region adjacent to the drain diffusion region, and floating at least in a region adjacent to the drain diffusion region to cover the first insulating material. Providing a gate conductive material, providing a control gate insulating material covering the floating gate conductive material, and expanding the source extending to the semiconductor substrate. Aligning and exposing the region with a floating gate conductive material, doping the source diffusion region, and providing an insulating layer over the source diffusion region and any exposed floating gate conductive material. And forming a number of rows of conductive material overlying the control gate insulating material and the floating gate conductive material, a method of manufacturing a floating gate memory array.
【請求項10】 少なくとも、延在したチャネル領域に
おける該半導体基板に絶縁性物質を設けることと、 少なくとも、伸長したチャネル領域における第1の絶縁
性物質を覆うフローティング・ゲート導電性物質を設け
ることと、 フローティング・ゲート導電性物質を覆うコントロール
・ゲート絶縁性物質を設けることと、 該半導体基板に延在したソース拡散領域及びドレイン拡
散領域を、フローティング・ゲート導電性材料でアライ
ンして露呈することと、 ドレイン拡散領域を第1の分布をもったドーパントでド
ープすることと、 ソース拡散領域を第2の分布をもったドーパントでドー
プすることと、 ソース及びドレイン拡散領域と、何かの露出したフロー
ティング・ゲート導電性物質を覆う絶縁層を設けるこ
と、そしてコントロール絶縁性物質及びフローティング
・ゲート導電性物質を覆う、多数の導電性物質の行を形
成することからなることを特徴とするフローティング・
ゲート・メモリ・アレーの製造方法。
10. At least providing an insulating material on the semiconductor substrate in the extended channel region, and providing at least a floating gate conductive material covering the first insulating material in the extended channel region. Providing a control gate insulating material covering the floating gate conductive material, and exposing the source diffusion region and the drain diffusion region extending to the semiconductor substrate by aligning with the floating gate conductive material. , Doping the drain diffusion region with a dopant having a first distribution, doping the source diffusion region with a dopant having a second distribution, the source and drain diffusion regions, and any exposed floating・ Providing an insulating layer covering the gate conductive material, and controlling A floating gate characterized in that it comprises forming a number of rows of conductive material overlying the edge material and the floating gate conductive material.
Method of manufacturing gate memory array.
【請求項11】 第1方向に延在された半導体基板に多
数の分離領域を離間して設けられ、該半導体基板上に第
1方向に延在された多数の絶縁領域を形成することと、 少なくとも、該半導体基板に、分離領域内に延在するチ
ャンネル領域に第1の絶縁性物質を被着すること、 少なくとも、延在したチャネル領域に、第ユの絶縁性物
質を覆うフローティング・ゲート導電性材料を被着する
ことと、 少なくとも、該チャンネル領域に該第1の絶縁性物質を
覆うフローティン・ゲート導電性物質を被着すること
と、 該フローティング・ゲート導電性物質を覆うコントロー
ル・ゲート導電性物質を被着すること、 該半導体基板に延在したソース及びドレイン拡散領域
を、フローティング・ゲート導電性材料でアラインし
て、露出することと、 ソース及びドレイン拡散領域をドープすることと、 ソース及びドレイン拡散領域と何かの露出されたフロー
ティング・ゲート導電性材料を覆う絶縁層を生成するこ
と、そしてコントロール絶縁性物質及びフローティング
・ゲート導電性物質を覆う多数の導電性物質の行を形成
することを特徴とするフローティング・ゲート・メモリ
・アレーの製造方法。
11. A semiconductor substrate extending in a first direction is provided with a plurality of isolation regions spaced apart from each other, and a plurality of insulating regions extending in the first direction are formed on the semiconductor substrate. Depositing a first insulative material on at least the semiconductor substrate in a channel region extending into the isolation region; floating gate conduction covering at least the insulative substance in the extended channel region. A conductive material, at least a floating gate conductive material covering the first insulating material in the channel region, and a control gate covering the floating gate conductive material. Depositing a conductive material, exposing the source and drain diffusion regions extending to the semiconductor substrate with a floating gate conductive material, and exposing the source; And doping the drain diffusion region, creating an insulating layer over the source and drain diffusion regions and any exposed floating gate conductive material, and providing a control insulating material and a floating gate conductive material. A method of manufacturing a floating gate memory array comprising forming a number of rows of conductive material overlying.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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

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