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JPH03102879A - Electrically erasable and electrically programmable read only memory - Google Patents

Electrically erasable and electrically programmable read only memory

Info

Publication number
JPH03102879A
JPH03102879A JP2144255A JP14425590A JPH03102879A JP H03102879 A JPH03102879 A JP H03102879A JP 2144255 A JP2144255 A JP 2144255A JP 14425590 A JP14425590 A JP 14425590A JP H03102879 A JPH03102879 A JP H03102879A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
source
floating gate
tunnel
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2144255A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manzur Gill
マンザー ギル
Uei Rin Sang
サングー ウエイ リン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of JPH03102879A publication Critical patent/JPH03102879A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/0112Integrating together multiple components covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating multiple BJTs
    • H10D84/0119Integrating together multiple components covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating multiple BJTs the components including complementary BJTs
    • H10D84/0121Integrating together multiple components covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating multiple BJTs the components including complementary BJTs the complementary BJTs being vertical BJTs
    • H10W10/031
    • H10W10/30

Landscapes

  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利川分野 本発明は半導体メモリ装置に関連し、史に具体的に言え
ば、浮M(フローティング〉ゲート型の電気的に消去可
能で、電気的にプログラム司能なROM(読出し専用メ
モリ)と、その様なvt四の製造方法に関連する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor memory devices, and more specifically to floating gate electrically erasable and electrically programmable memory devices. ROM (Read Only Memory) and the manufacturing method of such VT4.

従来の技術及び問題、 EPROM,即ち電気的にプログラム可能なROMは、
浮遊ゲート構造を持つ電界効果B置である。一般的にE
 P R O M浮遊ゲートは、適切な電圧を各セルの
ソース、ドレイン、及び制御ゲートに印加し、ソース・
ドレイン路に高電流を生ぜしめ、そしてホット・エレク
トロンによる浮遊ゲートの充電によりプログラムされる
。EPROM型のv4置は通常紫外線光により消去ざれ
、これには半導体チップ上に水晶の窓のある装藷パッケ
ージが必散とざれる。この種のパッケージは、l)RA
M(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)のよ
うな他のメモリ装置に一般的に用いられるプラスチック
のパッケージと比べて高価である。このためEFROM
は一般的に、プラスチックでパッケージされた装dより
も高価である。この種のEPROM装置とその製造方法
は、例えば米国特許第3,984.822号、第4.1
42.926号、第4.258.466弓、第4.37
6.947弓、第4,326.331号、第4,313
.362号、または第4.373.248号で説明され
ている。米国特許第4,750,024号は、米国特許
第4.258,466号の方法と類似する方法で形成ざ
れたEPROMを示すが、これはスプリット・ゲート構
造によるもので、浮遊ゲートの一部と制御ゲートの一部
が薄い誘電体(絶縁体〉によってチャンネル領域から分
離されている。
Prior Art and Problems EPROM, or electrically programmable ROM,
This is a field effect B-type device with a floating gate structure. Generally E
The P R O M floating gate applies appropriate voltages to the source, drain, and control gate of each cell, and
It is programmed by creating a high current in the drain path and charging the floating gate with hot electrons. EPROM-type V4 devices are typically erased by ultraviolet light, which requires a device package with a crystal window on the semiconductor chip. This kind of package is l)RA
It is expensive compared to plastic packages commonly used for other memory devices such as dynamic random access memory (M). For this reason, EFROM
are generally more expensive than plastic packaged packaging. This type of EPROM device and its manufacturing method are described, for example, in U.S. Pat. No. 3,984.822, 4.1
No. 42.926, No. 4.258.466 Bow, No. 4.37
6.947 Bow, No. 4,326.331, No. 4,313
.. No. 362, or No. 4.373.248. U.S. Pat. No. 4,750,024 shows an EPROM formed in a manner similar to that of U.S. Pat. No. 4,258,466, but with a split gate structure, in which part of the floating gate is and a portion of the control gate are separated from the channel region by a thin dielectric (insulator).

E’EPROM,即ち電気的に消去可能で、電気的にプ
ログラム可能なR O Mは、様々な工程で製造されて
おり、一般的にIa準型のEPROMよりも大ぎなセル
寸法を必要とする。構造と製造工程は一般的により複雑
である。EEPROMアレーは、パッケージのコストを
削減する不透明なプラスチックのパッケージに搭載され
得る。しかしながらEEPROMアレーは、より大きな
セル寸法とより複雑な製造工程のために、EPROMア
レーと比べて1ビット当たりではより高佃である。
E'EPROMs, electrically erasable and electrically programmable ROMs, are manufactured in a variety of processes and generally require larger cell dimensions than subtype Ia EPROMs. . The structure and manufacturing process are generally more complex. The EEPROM array can be packaged in an opaque plastic package, reducing the cost of the package. However, EEPROM arrays are more expensive per bit than EPROM arrays due to their larger cell size and more complex manufacturing process.

米国特許第4.258.466号のスブリット・ゲート
構造がEEPROMアレーで用いられており、これはこ
の構造により、一個または複数の浮遊ゲートが過消去(
over−erase)され、または正電荷状態にされ
、よって関連する一個または複数のメモリ・セルを浮遊
ゲートの下のチャンネル領域で導通せしめたとしても、
読出し、プログラム、及び消去の動作が行われることを
可能にする。
The split gate structure of U.S. Pat. No. 4,258,466 has been used in EEPROM arrays in which one or more floating gates are
over-erase) or put into a positively charged state, thus causing the associated memory cell or cells to conduct in the channel region under the floating gate.
Allows read, program, and erase operations to occur.

ヒPROMアレーと比べてEEPIIMアレーでは、プ
ログラム、読出し、及び消去のために、より広範囲の電
圧がビット線に印加されることが必要である。ビット線
はアレーにおいて、プログラム、読出し、または消去さ
れるセル以外の多数のセルに接続されているので、より
広範囲の電圧により、一個または複数の他のセルが不注
意にプログラムされたり、または消去ざれたりする可能
性が増す。これは米国特許出願番d第07/274.7
18号で説明されるような、いわゆる「仮想接地]7レ
ーにおいて特に問題である。
Compared to HEPROM arrays, EEPIIM arrays require a wider range of voltages to be applied to the bit lines for programming, reading, and erasing. Because the bit line is connected to many cells in the array other than the cell being programmed, read, or erased, a wider range of voltages can cause one or more other cells to be inadvertently programmed or erased. There is an increased possibility of damage. This is US Patent Application No. d 07/274.7
This is particularly problematic in so-called "virtual ground" 7-rays, as described in No. 18.

フラッシュEE−PROMは、ヒルが個々に消去されな
いので、標QEピPROMと比べてセル寸法が小さいと
いう利点がある。その代わりに、セルのアレーはまとめ
て消去される。
Flash EE-PROMs have the advantage of smaller cell size compared to standard QE-PROMs because the hills are not individually erased. Instead, the array of cells is erased en masse.

最近のフラッシュEEPROMは、少なくとも二つの外
部電源を必要とし、一方はプログラムと消去用で、もう
一方は読出し用である。通常では12ボルトの電源がプ
L1グラムと消去に用いられ、5ボルトの゛眉源が続出
し動作のときに用いられる。
Modern flash EEPROMs require at least two external power supplies, one for programming and erasing and one for reading. Normally, a 12 volt power supply is used for programming and erasing, and a 5 volt power source is used for continuous firing operations.

しかしながら、プログラム、消去、及び跣出しの全ての
動作に対して、比較的に低電圧な単一の電源を用いるこ
とが望ましい。例えば、もしアレーのメモリ・セルが、
比較的に小さな゜l1f流を流しながらプログラム及び
消去ざれるよう設計されるならば、5ボルト゛帛源から
より高い電圧を発生するようオン・チップ・チャージ・
ボンブ技術が用いられてもよい。一般的に、プログラム
と消去にファウラー・ノルドハイム・トンネリング(F
owler−NOrdhCiiffi  tunnel
ling)を用いるよう設計されたセルでは、ポット・
エレクトロン・プログラムを用いる際の電流と比べて、
必要とされる電流は比較的に小さい。
However, it is desirable to use a single, relatively low voltage power supply for all program, erase, and expose operations. For example, if the memory cells of the array are
If designed to be programmed and erased with a relatively small l1f current, an on-chip charger can be used to generate higher voltages from a 5 volt source.
Bomb techniques may also be used. Generally, Fowler-Nordheim tunneling (F
owler-NOrdhCiiffi tunnel
For cells designed to use
Compared to the current when using the electron program,
The current required is relatively small.

係属中の米国特許出願番号第07/219.528号、
第07/219.529号、第07/219,530M
に説明されるEEPROMにより、大いに改良された構
造と勺法が小さ<!JA造の容易なセルを形成する方法
が提供され、この結果チップに対して比較的に低電圧(
おそら<+5V)な一個の外部電源を必要とする装置が
形成される。
Pending U.S. Patent Application No. 07/219.528;
No. 07/219.529, No. 07/219,530M
The EEPROM described in this article has a greatly improved structure and a smaller size. A method is provided for forming a cell that is easy to JA fabricate, resulting in a relatively low voltage (
A device is formed that requires one external power supply (possibly <+5V).

これらの発明による装置では、消去とブnグラムに対し
てファウラー・ノルドハイム・トンネリングが用いられ
る。しかしながらこれらの発明の装置は、読出し、消去
、またはプログラムの動作に悪影響を及ぼすことなしに
浮遊ゲートが過消去されることを可能にづるスブリット
・ゲート構造を必要とする。残念なことにスブリット・
ゲート構造は、従来の積層ゲート構造が必四とする空間
と比べて、集積I!1路基板において余分な空間をほと
んど残さない。
In these devices, Fowler-Nordheim tunneling is used for erasures and bunn-grams. However, these inventive devices require a split gate structure that allows the floating gate to be overerased without adversely affecting read, erase, or program operations. Unfortunately, sublit
The gate structure requires less space than traditional stacked gate structures. Almost no extra space is left on the one-way board.

浮遊ゲートの過消去に関する問題を取除くよう方法が改
良されるにつれ、スブリット・ゲートの空間要求を除去
する構造の必要性が生じている。
As methods improve to eliminate problems with floating gate overerasure, a need has arisen for structures that eliminate the space requirements of split gates.

同時に非スブリット・ゲート構造は、埋込みビット線と
自己整合構造の工程段階の利点を有するべきである。こ
れらの利点は、縮小されたヒル勺法と、制御ゲートに印
加された電圧の浮遊ゲートへの改良されたカップリング
を含む。また電気的に消去可能で、電気的にプログラム
可能な、それほどIll}lIiでない不透明のプラス
チック・パッケージでパッケージざれ得るメモリを提供
することも望ましい。メモリの各ヒルは、工程技術の改
良により寸法が縮小されるので、より小さい寸法に縮尺
変更され得るよう設計されるべきである。好ましくは、
不揮発性メモリはプログラム、消去、及び読出しに、単
一の低電圧外部電源を使川すべきである。メモリ装置は
また、基板上のまたは回路中のプ「1グラムと両立性を
持つべきである。
At the same time, non-split gate structures should have the advantages of buried bit lines and self-aligned structure process steps. These advantages include a reduced Hill voltage method and improved coupling of the voltage applied to the control gate to the floating gate. It would also be desirable to provide an electrically erasable, electrically programmable memory that can be packaged in a less opaque plastic package. Each hill of memory should be designed so that it can be scaled to smaller dimensions as improvements in process technology reduce dimensions. Preferably,
Nonvolatile memory should use a single low voltage external power supply for programming, erasing, and reading. The memory device should also be compatible with the programming on the board or in the circuit.

問題点を解決するための手段及び作用 本発明の一実WA態様によると、電気的に消衣可能なP
ROMすなわちEEPROMは、tlll御ゲートの一
部と浮遊ゲートの一部がチャンネル領域上に配胃される
ことを必要とするスプリット・ゲート構造なしに、単一
トランジスタ構造を用いて形成される。浮遊ゲート・ト
ランジスタには、ソース上にヂャンネル領域から離れて
置かれた小さい自己整合されたトンネル窓があってもよ
く、もしくはトンネルはチャンネル領域付近のソース上
に置かれてもよい。EヒPR O M装置はコンタクト
フリー・セル・レイアウトを有しており、製造を容易に
し、またセル寸法を小さくする。装置には比較的に厚い
シリコン酸化物の下に埋込まれたビット線(ソース・ド
レイン領域)があり、制御ゲート電圧を浮遊ゲートへ好
ましくカップリングさせる。プログラムと消去はトンネ
ル窓領域を用いて行われ、これによりプログラムと消去
ではチャージ・ボンブ・ソースから導かれる比較的に少
量の電流の使用で済む。トンネル窓は浮遊ゲートのその
他の領域よりも薄い誘電体を持ち、ファウラー・ノルド
ハイム・トンネリングを起す。仮想接地回路レイアウト
ではなく、専用のドレイン及び接地線を用いることによ
り、またvA接するセルのビット線間の絶縁に厚い酸化
物を用いることにより、浮遊ゲートは隣接するビット線
と絶縁領域の上へと延びる。従って構造は書込みと消去
の動作の間、制御ゲート電圧を浮遊ゲートへカップリン
グするのに奸ましい容邑率を持つ。
Means and Effects for Solving the Problems According to one embodiment of the present invention, the electrically extinguishable P
ROM or EEPROM is formed using a single transistor structure without a split gate structure which requires part of the tllll control gate and part of the floating gate to be disposed over the channel region. A floating gate transistor may have a small self-aligned tunnel window placed over the source away from the channel region, or the tunnel may be placed over the source near the channel region. The EhiPROM device has a contact-free cell layout, which facilitates manufacturing and reduces cell size. The device has a bit line (source/drain region) buried under a relatively thick silicon oxide to provide good coupling of the control gate voltage to the floating gate. Programming and erasing is performed using a tunnel window region, which allows programming and erasing to use a relatively small amount of current drawn from the charge bomb source. The tunnel window has a thinner dielectric than other areas of the floating gate, resulting in Fowler-Nordheim tunneling. By using dedicated drain and ground lines rather than a virtual ground circuit layout, and by using thick oxide for isolation between bit lines of cells in vA contact, floating gates are placed above adjacent bit lines and isolation areas. It extends. Therefore, the structure has excellent efficiency for coupling the control gate voltage to the floating gate during write and erase operations.

本発明に特徴的と思われる新.現な特徴は、特許請求の
範囲に記載される。しかしながら発明そのものは、この
発明の他の目的及び利点と同様、図血を参照として以下
の実施例の説明から良クyf!解されるであろう。
New features that seem to be characteristic of the present invention. Current features are set forth in the claims. However, the invention itself, as well as other objects and advantages of the invention, can be clearly understood from the following detailed description of the embodiments, as well as other objects and advantages of the invention. It will be understood.

実施例 第1図、第2a図〜第2e図、及び第3図において、電
気的に消去可能で、電気的にプログラム可能なメモリ・
セル10のアレーが、シリコン基板11の表面に形或さ
れている。図面には、基板のほんの僅かな部分しか示さ
れていないが、これらのセルは、多数のこの様なセルの
アレーの一部であると理解されたい。幾つかのワード線
・411 Illゲート12が、基板11の表面に沿っ
て延びる第二のレベルの多結晶シリコン(ボリシリコン
)ストリップにより形或され、またビット線13が、基
板面でlヴい熱シリ」ン酸化物層14の下に形成される
。埋込まれたビット線13は、各セル10に対して、ソ
ース領域15とドレイン領域16を形成する。各ヒルに
対する浮遊ゲート17は、ソース領域15とドレイン領
域16の間のチャンネル領域に渡って延び、また関与す
るビット線13上に延びる第一のレベルのポリシリコン
層により形成される。各セルに対する浮遊ゲート17の
二つの「水平」な、すなわちX方向の端は、ワード線1
2の端で整合される。
Embodiments In FIGS. 1, 2a-2e, and 3, electrically erasable and electrically programmable memory
An array of cells 10 is formed on the surface of a silicon substrate 11. Although only a small portion of the substrate is shown in the drawing, it is understood that these cells are part of an array of many such cells. Several word lines 411 Ill gates 12 are formed by second level polycrystalline silicon (polysilicon) strips extending along the surface of the substrate 11, and bit lines 13 are formed by Ill gates 12 extending along the surface of the substrate 11. A thermal silicon oxide layer 14 is formed below. A buried bit line 13 forms a source region 15 and a drain region 16 for each cell 10. The floating gate 17 for each hill is formed by a first level polysilicon layer extending across the channel region between the source region 15 and drain region 16 and over the associated bit line 13. The two "horizontal" or X-direction ends of floating gate 17 for each cell are connected to word line 1
2 ends.

プログラムと消去用のトンネル領域19(よ、各セル1
0のソース15の部分上に形或されてもよく、ソース1
5のこの部分はチャンネル領域の反対にある。選択的に
トンネル領域19は、第5図及び第6a図に示されるよ
うに形或されてもよく、ここではトンネル窓はチャンネ
ル領域付近のソース領域15の部分上にある。第5図及
び第6a図の構造も、米国特許出願番号第07/219
.528号、及び第07/219.530号で説明され
ている。トンネル窓19のシリコン酸化物は、チャンネ
ル!′1域の約350Aの誘電体コーティング20に比
べて薄く、約10OAである。この構造を利用してプロ
グラムと消去は、比較的に低い外部印加電圧で行われ得
る。浮遊ゲートはビット1i113と厚い酸化分Ill
域22に渡って延びているので、浮遊ゲート17とソー
ス15または塁板11の間のカップリングと比べて、腑
12とH17の間のカップリングはより好ましい。従っ
て、制御ゲート12とソース15の間に印加される、プ
ログラム・消去電圧の大部分は、浮遊ゲート17とソー
ス15の間に現れる。セル自体の近辺には、ソース・ド
レイン・コンタクトの必要がないので、セル10は「コ
ンタクト・フリー」と呼ばれる。
Program and erase tunnel area 19 (for each cell 1
Source 1 may be formed on the source 15 portion of source 1
This part of 5 is opposite the channel area. Optionally, the tunnel region 19 may be shaped as shown in FIGS. 5 and 6a, where the tunnel window is over a portion of the source region 15 near the channel region. The structure of FIGS. 5 and 6a is also incorporated in U.S. patent application Ser. No. 07/219.
.. No. 528, and No. 07/219.530. The silicon oxide of the tunnel window 19 is a channel! It is thinner than the dielectric coating 20 of about 350A in the region '1, which is about 10OA. Using this structure, programming and erasing can be performed with a relatively low externally applied voltage. The floating gate has bits 1i113 and thick oxide Ill
As compared to the coupling between the floating gate 17 and the source 15 or the base plate 11, the coupling between the cap 12 and H17 is more favorable because it extends across the area 22. Therefore, most of the program/erase voltage applied between control gate 12 and source 15 appears between floating gate 17 and source 15. Cell 10 is referred to as "contact free" because there is no need for source/drain contacts near the cell itself.

第7図は本発明のまた別の実施例を示す。第7図の構造
は第2a図の構造と類似しているが、窓19はソース領
域15とドレイン領域16の両方の上に置かれており、
例えばソース15の上の窓19を使用してプログラムし
たり、またドレイン16の上の窓19を使用で消去した
りさせる。
FIG. 7 shows yet another embodiment of the invention. The structure of FIG. 7 is similar to the structure of FIG. 2a, but the window 19 is placed over both the source region 15 and the drain region 16;
For example, the window 19 above the source 15 may be used to program, and the window 19 above the drain 16 may be used to erase.

第1図及び第2b図において、領IIi!21はセルを
Y方向にそれぞれ分姐するように用いられる。
In Figures 1 and 2b, territory IIi! 21 are used to divide the cells in the Y direction.

この領域21は前述の係属中の米国特許出願番号第07
/219.530号の領域21に類似するものでもよく
、または第5図及び第6b図に示され、または前述の係
属中の米国特許出願i号第07/219.528号で説
明される、P型不純物が注入されたトレンブ23で置換
えてもよい。公知のように、トレンチ23は酸化物で満
たされてもよいが、これは図示されていない。LOGO
Sの厚いフィールド酸化物のストリップ22は、セルの
間のビット線13をXの方向に分myる。セルのアレー
が「仮想接地回路j型ではないことに招意されたい。1
Jなわち、セルの各)+3 ( Y方向)に対して、二
つのビット線13または列線(一方はソース用、もう一
方はドレイン用)があり、方のビット線が専用の接地で
、もう一方はデータ入力・出力及びセンス線である。
This area 21 corresponds to the aforementioned pending U.S. Patent Application No. 07
may be similar to region 21 of No. 1/219.530, or as shown in FIGS. The trench 23 may be replaced with a P-type impurity implanted. As is known, trench 23 may be filled with oxide, but this is not shown. LOGO
S thick field oxide strips 22 separate bit lines 13 between cells in the X direction. Please note that the array of cells is not a "virtual ground circuit" type.1
There are two bit lines 13 or column lines (one for the source and one for the drain), one for the source and one for the drain, with one bit line being a dedicated ground. The other line is the data input/output and sense line.

第1図、第2a図〜第2e図、及び第3図のEE P 
R O Mセルは、所定のヒル10のソース15に関し
て、豹+15乃至+20Vのチャージ・ボンブ発生電圧
■ppでプログラムざれる得る。例えば第3図において
、もしセル10aがプログラムされるよう選択されたな
らば、W L 1と示される所定ワード線12は+vp
pにされ、SOと示される所定のソースは接地される。
EE P of Figures 1, 2a to 2e, and 3
The R OM cell can be programmed with a charge bomb generation voltage of +15 to +20V for a given hill 10 source 15. For example, in FIG. 3, if cell 10a is selected to be programmed, a given word line 12, designated W L 1, will be +vp
A predetermined source, designated p and designated SO, is grounded.

所定のドレイン16(この例ではDoと示される〉は、
これらのプログラム状態で浮遊し、それゆえソース・ド
レイン路にはほとんど、もしくは全く電流がみられない
。トンネル酸化物19(厚さ約1 00A)を渡るファ
ウラー・ノルドハイム・トンネリングは、所定のセル1
0aの浮遊ゲート17を充電し、これにより約10ミリ
セコンドの長さのプL1グラム・パルスの後、約3乃至
6ボルトのしきいIa電圧にシフトが生じる。
A given drain 16 (designated Do in this example) is
It floats in these programmed states and therefore sees little or no current in the source-drain path. Fowler-Nordheim tunneling across tunnel oxide 19 (approximately 100A thick) is performed for a given cell 1
0a floating gate 17, which causes a shift to the threshold Ia voltage of about 3 to 6 volts after a pre-L1 gram pulse of about 10 milliseconds in length.

第1図、第2a図〜第2e図、及び第3図の所定のセル
は、約−10Vの電圧Vee (内部より生じる〉を所
定のワード線・制御ゲート12に印加し、また約+5■
の電圧を、ソース15またはビット線13に印加するこ
とで消去され得る。ドレイン16(他方のビット線13
)は浮遊する。
Certain cells of FIGS. 1, 2a-2e, and 3 apply a voltage Vee (originated internally) of approximately -10V to a certain word line/control gate 12, and approximately +5V.
can be erased by applying a voltage of 1 to the source 15 or the bit line 13. Drain 16 (other bit line 13
) floats.

消去の動作の間、f!II御ゲート12がソース15に
関して負であるので、電子は浮遊ゲート17からソース
15へと流れる。消去動作の間、セルが過消去されない
よう注意されなければならない。過消去を避ける一つの
方法は、ヒルのいずれの電圧しきい値も所定の最低しき
い値電圧より下がらないよう消去動作の間で調べながら
、装置に連続的な消去パルスを印加することである。も
う一つの方法は、どの過消去セルの浮遊ゲートにも電子
を再注入することである。
During the erasing operation, f! Since II control gate 12 is negative with respect to source 15, electrons flow from floating gate 17 to source 15. During the erase operation, care must be taken to avoid over-erasing the cells. One way to avoid over-erasing is to apply successive erase pulses to the device, checking between erase operations to ensure that none of the voltage thresholds of the hills fall below a predetermined minimum threshold voltage. . Another method is to reinject electrons into the floating gates of any overerased cells.

消去には更にこの他に、(i)所定のソース15がOv
である、所定の制御ゲート12により大きな負の電圧、
おそら<−18Vを印加寸る方法、(11)おそら<+
1 3vを所定のソース15に印加し、所定のドレイン
16を浮遊させ、所定の制御ゲート12を参照電位また
はOボルトへ接続する方法がある。後者の方法を使用す
れば、負の電圧源の必要がなくなる。
In addition to this, (i) the predetermined source 15 is
, a larger negative voltage by a given control gate 12,
How to apply <-18V, (11) Probably<+
There is a method of applying 13V to a predetermined source 15, floating a predetermined drain 16, and connecting a predetermined control gate 12 to a reference potential or O volts. Using the latter method eliminates the need for a negative voltage source.

「フラッシュ消去」が行われる(ll!ル10全でが向
時に消去される)とき、第1図、第2a図〜第2e図、
及び第3図のアレー中の全てのドレイン16は浮遊し、
ソース15の全ては電位Vddにあり、またワード線・
制御ゲート12の全ては電位一veeにある。
When "flash erasure" is performed (all 10 are erased at the same time), FIGS. 1, 2a to 2e,
and all drains 16 in the array of FIG. 3 are floating;
All of the sources 15 are at potential Vdd, and the word line
All of the control gates 12 are at potential -vee.

プログラム例(セル10aがプログラムされている〉の
間に、書き込み防吉状憇を防ぐために、第3図の同じワ
ード線WLI上にある、セル10bのような選ばれてい
ないセルのソース15の全てが、およそ+5乃至+7ボ
ルトの範囲にある電圧Vb1に保たれる。10bのよう
な選ばれていないセルのドレイン16は浮遊し、ソース
・ドレイン電流が流れるのを防ぐ。ソース15に印加さ
れた電圧vb1は、例に挙げたセル10bを含めて、セ
ルのトンネル酸化物19を横切る電界が、電子トンネリ
ングが開始したり、浮遊ゲート17を充電する程大きく
なるのを妨げる。
During the programming example (cell 10a is being programmed), in order to prevent write protection, the source 15 of an unselected cell, such as cell 10b, on the same word line WLI in FIG. All are held at a voltage Vb1 in the range of approximately +5 to +7 volts.The drains 16 of unselected cells, such as 10b, are floating, preventing source-drain current from flowing. The applied voltage vb1 prevents the electric field across the tunnel oxide 19 of the cell, including example cell 10b, from becoming large enough to initiate electron tunneling or charge the floating gate 17.

もう一つ避けなければいけない状態に、セルのソースが
■b1付近の電位にあるとき、プログラムされたセルの
トンネル酸化物を横切る高電界と関連する、「ビット線
ストレス」またはデプログラミングがある。このピット
線ストレス状態を防ぐために、第3図の選ばれていない
1ノ一ド線・制御ゲートW1−0及びWL2が、約+5
乃至+10ボルトの範囲の電圧に保たれ、これにより選
ばれていないプログラムされたセルそれぞれの、トンネ
ル酸化物19を横切る電界が減少される。10Cのよう
なプログラムされたセルは、その浮遊ゲートに約−2乃
至−4ボルトの電位を有し、よってその様なセル10C
のソースS1の電圧Vb1が、+5乃至ト7ボルトの範
囲のとき、トンネル酸化物を横切る電界は、セルをデプ
ログラムする傾向を示すが、ワード線WL2の電圧が+
5乃至+10ボルトの範囲だと、電界は減少する。しか
しながら、ワード線・制御ゲートの電圧は、その浮遊ゲ
ートに全く電荷のないセルのしきい値電圧Vtに、変化
を起こすほど大きくはない。
Another condition to avoid is "bit line stress" or deprogramming, which is associated with high electric fields across the tunnel oxide of a programmed cell when the cell's source is at a potential near b1. In order to prevent this pit line stress condition, the unselected one node line/control gate W1-0 and WL2 in FIG.
to +10 volts, thereby reducing the electric field across tunnel oxide 19 of each unselected programmed cell. A programmed cell such as 10C has a potential of approximately -2 to -4 volts on its floating gate, and therefore such a cell 10C
The electric field across the tunnel oxide tends to deprogram the cell when the voltage Vb1 on source S1 is in the range of +5 to +7 volts, but when the voltage on word line WL2 is +
In the range of 5 to +10 volts, the electric field decreases. However, the voltage on the word line/control gate is not large enough to cause a change in the threshold voltage Vt of a cell that has no charge on its floating gate.

前述のセルは、低電圧で読出され得る。例えばセルの行
は、所定のワード線・制御ゲートに+3■、その他全て
のワード線・制御ゲートにゼロ・ボルト、全てのソース
にゼロ・ボルト、及び全てのドレインに+1.5vを印
加することで読出され得る。この状態でセルのソース・
ドレイン路は、消去された状態のセル(浮遊ゲートで電
荷のないセル)と導通、即ち論理1を記憶する。プログ
ラムされた(浮遊ゲートで負の電荷があり、高電圧しき
い値状態に70グラムされた)セルは、導通せず、即ち
論理ゼロを記憶する。
The aforementioned cells can be read at low voltages. For example, for a row of cells, apply +3V to a given word line/control gate, zero volts to all other word lines/control gates, zero volts to all sources, and +1.5V to all drains. can be read with In this state, the cell source
The drain path is conductive with the cell in the erased state (a cell with a floating gate and no charge), ie, stores a logic one. A programmed cell (with a negative charge on the floating gate and 70 grams put into a high voltage threshold state) will not conduct, ie, will store a logic zero.

第1図及び第2a図〜第2e図の装誼の製造方法は、第
4a図〜第4d図と関連して説明される。
The method of manufacturing the device of FIGS. 1 and 2a-2e will be described in conjunction with FIGS. 4a-4d.

最初の材料は一枚のP型シリコンのスライスであり、こ
のうち基板11の部分はほんの僅かである。
The initial material is a slice of P-type silicon, of which only a small portion is the substrate 11.

スライスはおそらく直径6インチであるが、第1図で示
される部分は、幅たった数ミクロンである。
The slice is probably 6 inches in diameter, but the section shown in Figure 1 is only a few microns wide.

幾つかの工程段階を経て、アレー周辺のトランジスタが
形成されるが、ここ全はその説明を省く。
The transistors surrounding the array are formed through several process steps, all of which will not be described here.

例えばメモリ装置は、周辺トランジスタを形或する前工
程の一部として、基板11にNウエルとPウェルが形成
された相補形電界効果型であってもよい。本発明のセル
・アレーに関連する第一の段階では、第4a図に示され
るように、酸化物コーティング30及びシリコン窒化物
1−ティング31を塗布し、これらのコーティングにフ
ォトレジストを用いてパターン処理し、チャンネル領域
、ソース、ドレイン、及びビット線13となるところの
窒化物は残し、一方厚いフィールド酸化物領域22が(
トレンチ23ではなく酸化物分離が使川されるなら21
も)形成されるべきところを露12   −2 出する。約8X10  am  の蟻のホウ素注入が行
われ、フィールド酸化物22(存在するならば21も〉
の下に、P十チャンネル・ストップを形成する。その後
フィールド酸化物が、摂氏約9oO度の蒸気に数時間さ
らされ、約9000Aの厚さに成長される。熱酸化物は
窒化物31の端の下で成長し、急な遷移ではなく、「鳥
のくちばし]状の22aを形成する。
For example, the memory device may be of the complementary field effect type, with an N-well and a P-well formed in substrate 11 as part of a pre-process to form peripheral transistors. The first step associated with the cell array of the present invention is to apply an oxide coating 30 and a silicon nitride coating 31 and pattern these coatings using photoresist, as shown in FIG. 4a. The process leaves behind the nitride that will become the channel region, source, drain, and bit line 13, while thick field oxide regions 22 (
21 if oxide separation is used instead of trench 23
12 -2 ) to expose the area to be formed. An ant boron implant of approximately 8X10 am is performed, and the field oxide 22 (and 21 if present) is
Form a P0 channel stop below. The field oxide is then exposed to steam at about 900 degrees Celsius for several hours and grown to a thickness of about 9000 Å. Thermal oxide grows below the edge of nitride 31, forming a "bird's beak" shape 22a rather than an abrupt transition.

第4b図では窒化物31が取り除かれ、ビット線13が
形成されるべきところでは、ヒ素注入が、135KeV
で、約6X1015am−2のIt’、フォトレジスト
を注入マスクとして用いて行われ、ソース・ドレイン領
域及びビット線を形成する。
In FIG. 4b, where nitride 31 is removed and bit line 13 is to be formed, an arsenic implant is applied at 135 KeV.
Then, about 6×10 15 am −2 It′ is performed using photoresist as an implant mask to form source/drain regions and bit lines.

次に表面上にもう一つの熱酸化物14が、N+埋込みビ
ット線上で、約2500乃至3000Aの厚さに成長さ
れ、この聞く多呈にドーピングされたシリコン領域、及
び少量ドーピングされたシリコン領域が、同時に酸化さ
れる際に生じる酸化の差のため、》約300Aの熱酸化
物が、チャンネル領域上に成長され、ソース・ドレイン
領域及びビット線13上に酸化?!Ili414を形或
する。この酸化は、摂氏約800乃至900度の蒸気中
で行われる。鳥のくちばし状の22aが形成されている
遷移領域18では、早くに形或されていた熱酸化物の端
がヒ素注入をマスクし、それゆえS度はより低く、また
その領域の酸化物成長は、酸化物14または酸化物22
の成長よりも少ない。
Another thermal oxide 14 is then grown on the surface to a thickness of about 2500 to 3000 Å over the N+ buried bit lines, forming a heavily doped silicon region and a lightly doped silicon region. Due to the oxidation difference that occurs when oxidation is performed simultaneously, about 300 A of thermal oxide is grown on the channel region and oxidized on the source/drain region and bit line 13. ! Form Ili414. This oxidation is carried out in steam at about 800-900 degrees Celsius. In the transition region 18 where the bird's beak 22a is formed, the edge of the thermal oxide formed earlier masks the arsenic implant and therefore the S degree is lower and the oxide growth in that region is oxide 14 or oxide 22
less than the growth of.

第4C図では、窓19が遷移領1418中の酸化物の中
で間かれる。ここではフォトレジストをマスクとして用
い、遷移領域18の酸化物をシリコンまでエッチングし
、それからトンネル窓19として薄い酸化物19を再度
成長する。トンネル窓19の酸化の間、ゲート酸化物2
0は約350Aまで或長寸る。選択的に、トンネル窓1
9の自己整合されたN型注入(例えばリン又はヒ素〉は
、増加されたフィールド・プレート・ブレークダウン電
圧に使用ざれ得る。トンネル窓19はこの注入の間マス
クとして機能する。
In FIG. 4C, windows 19 are interspersed within the oxide in transition region 1418. Here, using photoresist as a mask, the oxide of the transition region 18 is etched down to the silicon, and then a thin oxide 19 is grown again as the tunnel window 19. During the oxidation of the tunnel window 19, the gate oxide 2
0 is somewhat long to about 350A. Optionally, tunnel window 1
A self-aligned N-type implant of 9 (eg phosphorus or arsenic) can be used for increased field plate breakdown voltage. Tunnel window 19 acts as a mask during this implant.

遷移領域18の表面が曲聞であるために、トンネル窓1
9の幅は、遭移領l418をエッチングする時間の長さ
を変えることにより制御され得る。
Since the surface of the transition region 18 is curved, the tunnel window 1
The width of 9 can be controlled by varying the length of time that the exposed area 1418 is etched.

N+にドーピングさた第一のポリシリコン居が、シリコ
ン・スライスの表面に形成される。第一のレベルのポリ
シリコンが7ォトレジストを使って、X方向に伸延する
ストリップを残すように定められ、そのある部分は浮遊
ゲート17になる。ポリシリコン・ストリップの端は、
標準的な側壁酸化物工程により酸化物で覆われる。次に
酸化物又は斂化物・窒化物・酸化物のコーティング34
が、浮遊ゲート17をυ1御ゲート12から絶縁するた
めに用いられる。第二のボリシリ」ン層が被着され、N
+にドーピングされ、フォトレジストを使クてX方向に
パターン処理され、ワード線・Mtlllゲート12を
形成する。ワード線・制御ゲート12が定められるのと
向時に、第一のレベルのポリシリコンの端がエッチング
され、よって浮遊ゲートのX方向に伸延する端が、制御
ゲートの端で自己整合される。図面は一定の比に縮小し
て描かれたものではなく、よって第一と第二のポリシリ
コン層の厚さは、酸化物層19と20の厚さよりも通常
ははるかに厚いことに留意されたい。
A first N+ doped polysilicon layer is formed on the surface of the silicon slice. The first level polysilicon is defined using 7 photoresist to leave a strip extending in the X direction, some portion of which will become the floating gate 17. The ends of the polysilicon strips are
Covered with oxide by standard sidewall oxide process. Next, a coating 34 of oxide or nitride/oxide
is used to isolate floating gate 17 from υ1 control gate 12. A second polysilicon layer is deposited and N
+ doped and patterned in the X direction using photoresist to form the word line/Mtll gate 12. At the same time that the word line/control gate 12 is defined, the edges of the first level polysilicon are etched so that the X-extending edge of the floating gate is self-aligned with the edge of the control gate. It is noted that the drawings are not drawn to scale and thus the thickness of the first and second polysilicon layers is typically much thicker than the thickness of the oxide layers 19 and 20. sea bream.

もし接合分離が分I1領域23に対1ノて使川ざれるの
ならば、自己整合イオン注入段階が、ワード線・制御ゲ
ート12と浮遊ゲート17である重なったポリシリコン
1とポリシリコン2の病をマスクとして用いて行われ、
分離領域23を形成する。
If junction isolation is to be applied to the portion I1 region 23, a self-aligned ion implantation step may be applied to the overlapping polysilicon 1 and polysilicon 2, which are the word line/control gate 12 and floating gate 17. It is done using disease as a mask,
A separation region 23 is formed.

この目的のため、ホウ素が約70KeVで約1012c
m−2の量で注入される。アニールと酸化の後、この注
入により、フィールド酸化物領域21の下のチャンネル
・ストップ注入のように、ff[23の下にP十領域が
形成される。
For this purpose, boron is
is injected in an amount of m-2. After annealing and oxidation, this implant forms a P0 region under ff[23, as does the channel stop implant under field oxide region 21.

前述のように、ソースのドレインとは反対側にトンネル
窓を配置する−・つの利点は、製造におけるマスクの整
合は、前述の出願で説明された方法に比べて、あまり重
要ではないことである。加えて重要な利点として、埋込
みNト領域と基板の間の接合のフィールド・プレート・
ブレークダウン電圧は、N+とPの接合の両端において
、上にある酸化物はIOOAのトンネル酸化物よりもか
なり厚いという事実により、増大されることである。
As previously mentioned, one advantage of placing the tunnel window on the opposite side of the source from the drain is that mask alignment during fabrication is less critical compared to the method described in the previously mentioned application. . An additional important advantage is that the field plate junction between the buried N-t region and the substrate
The breakdown voltage is increased due to the fact that the overlying oxide is much thicker than the IOOA tunnel oxide across the N+ to P junction.

加えて全体としてのセル寸法は、トンネルの整合は考慮
されなくても良いので、縮小され得る。100Aのトン
ネル自体は、通常の設計ルールで許される最低の寸法よ
り狭い幅のものにされ得る。
Additionally, the overall cell size can be reduced since tunnel alignment does not have to be considered. The 100A tunnel itself can be made narrower than the minimum dimension allowed by normal design rules.

またセルは、基板収縮または再設計において、「縮尺変
更」が可能である。
The cell can also be "rescaled" upon substrate shrinkage or redesign.

本発明を実施態様を参照として説明してきたが、本記述
はある眼定された意味に解釈されるべきではない。この
説明を参照とすれば当業者には、この実施態様の様々な
修正及び、本発明の他の実施態様は明白であろう。従っ
て、特許請求の範囲は、本発明の範囲内にあるこのよう
ないかなる修正または実施態様をも含むものである。
Although the invention has been described with reference to embodiments, this description is not to be construed in any atypical sense. Various modifications of this embodiment, as well as other embodiments of the invention, will be apparent to those skilled in the art upon reference to this description. It is therefore intended that the appended claims cover any such modifications or embodiments that fall within the scope of the invention.

以上の説明に関連して、更に以下の項を開示する。In connection with the above description, the following sections are further disclosed.

(1)電気的に消去可能で、電気的に70グラム可能な
、浮遊ゲートを持つメモリ・セルにおいて、 半導体基体の面に形成されたソース領域及びドレイン領
域を含み、前記各領域は、下にある前記語体の物質とは
反対の導電型の、多量にドーピングされた領域であり、
前記各領域は、前記面上のシリコン酸化物の比較的に厚
い層の下に埋込まれており、前記ソース領域は前記面上
でチャンネル領域により前記ドレイン領域から分離され
、菌記セルはフィールド酸化物領域により隣接するセル
から一方向において分離され、 前記チャンネル領域上にあり、ソース領域上のシリコン
酸化物へ延び、ドレイン領域上のシリコン酸化物へ延び
、また前記ソース領域及びドレイン領域に隣接する前記
フィールド酸化物領域へ延びる浮遊ゲート含み、浮遊ゲ
ートはゲート絶縁物により、前記面のチャンネノレft
ila力\ら分離され、前記ソース領域上のトンネルg
A域を含み、浮遊ゲートが前記トンネル領域上に延び、
またトンネル絶縁物によリソース領域から分離され、前
記トンネル領域における前記トンネノレ絶It物の11
さ番よ、ヂャンネル領域における前記ゲート絶縁物の厚
さよりもかなり薄く、また、 前記浮遊ゲートの上、また・前記ソース領域及びドレイ
ン領域の上において、前記而に沿って延びる制御ゲート
を含み、制御ゲートは絶縁コーティングによって浮遊ゲ
ートから分離されることを含む、電気的に消去可能で、
電気的にプログラム可能な、浮遊ゲートを持つメモリ・
セル。
(1) An electrically erasable, electrically 70 grammable, floating gate memory cell comprising a source region and a drain region formed on the surface of a semiconductor substrate, each of said regions underlying a heavily doped region of the opposite conductivity type to that of the substance;
Each region is embedded under a relatively thick layer of silicon oxide on the surface, the source region is separated from the drain region by a channel region on the surface, and the cell is in the field. separated in one direction from adjacent cells by an oxide region, overlying the channel region, extending to silicon oxide over the source region, extending to silicon oxide over the drain region, and adjacent to the source and drain regions; a floating gate extending into the field oxide region, the floating gate being defined by a gate insulator to form a channel hole in the plane ft.
The tunnel g above the source region is separated from the force
a floating gate extending over the tunnel region;
Further, 11 of the tunnel insulators are separated from the resource region by a tunnel insulator, and the tunnel insulator is separated from the resource region by a tunnel insulator.
a control gate substantially thinner than the thickness of the gate insulator in the channel region and extending over and along the floating gate and over and along the source and drain regions; the gate is electrically erasable, including being separated from the floating gate by an insulating coating;
Electrically programmable floating gate memory
cell.

(2)餉記第1項に記載したメモリ・セルにおいて、前
記トンネル領域は前記ソース領域のチャンネル側にある
(2) In the memory cell described in item 1, the tunnel region is located on the channel side of the source region.

(3)  前記第1項に記載したメモリ・セノレに.1
3いて、前記トンネル領域は、前記シリコン酸4ヒ物の
厚い層と前記フィールド酸化物が交わるところにおける
前記ソース領域上にある。
(3) For the memory sensor described in item 1 above. 1
3, the tunnel region overlies the source region at the intersection of the thick layer of silicon oxide and the field oxide.

(4)  前記第1項に記載したメモリ・セルにおいて
、餉記トンネル領域は、前記シリコン酸化物の厚い層と
前記フィールド酸化物が交わるところにおける前記ソー
ス領域上にあり、第二のトンネル領域は、前記シリコン
酸化物の厚い層と前記フィールド酸化物が交わるところ
にお6プる菊記ドレイン領域上にある。
(4) In the memory cell of paragraph 1 above, a tunnel region is on the source region at the intersection of the thick layer of silicon oxide and the field oxide, and a second tunnel region is , on the drain region where the thick layer of silicon oxide meets the field oxide.

(5)  前記第1項に記載したメモリ・セルにおいて
、前記半導体基体はシリコンであり、前記ソースffi
域及びドレイン領域はN+型である。
(5) In the memory cell described in item 1 above, the semiconductor substrate is silicon, and the source ffi
The region and drain region are of N+ type.

(6)  前記第1項に記載したメモリ・セルにおいて
、前記浮遊ゲートと菊記制御ゲートは多結晶シリコン層
である。
(6) In the memory cell described in item 1 above, the floating gate and the control gate are polycrystalline silicon layers.

(7)  前記第1項に記載したメモリ・セルにおいて
、前記シリコン酸化物は、前記チャンネル領域における
前記ゲート絶縁物コーティングよりもかなり厚い。
(7) In the memory cell of paragraph 1 above, the silicon oxide is significantly thicker than the gate insulator coating in the channel region.

(8)  7N記第1項に記載したメモリ・セルにおい
て、前記制御ゲートは、前記面に沿って伸延するワード
線の部分であり、また前記ソース領域及びドレイン領域
は、前記ワード線に垂直に前記面に沿って伸延するビッ
ト線の部分である。
(8) In the memory cell described in Section 7N, paragraph 1, the control gate is a part of a word line extending along the plane, and the source region and drain region are part of a word line extending perpendicularly to the word line. A portion of the bit line extending along the plane.

(9)  前記第1項に記載したメモリ・セルにおいて
、前記制御ゲートは前記浮遊ゲートの端で整合される。
(9) In the memory cell described in item 1 above, the control gate is aligned at the edge of the floating gate.

(10)  前記第1項に記載したメモリ・セルにおい
て、前記ソース領域またはドレイン領域と、前記セルの
付近において上にある導電体の層の間にはコンタクトは
形或されない。
(10) In the memory cell according to item 1 above, no contact is formed between the source or drain region and the overlying layer of conductor in the vicinity of the cell.

(11)前記第1rC4に記戟したメモリ・セルにおい
て、前記トンネル領域の幅U酸化物のエッチングで調節
され得る。
(11) In the memory cell described in the first rC4, the width U of the tunnel region can be adjusted by etching the oxide.

(12)  @記第1項に記載したメモリ・セルにおい
て、前記トンネル領域は自己整合される。
(12) In the memory cell described in item 1, the tunnel region is self-aligned.

(13)前記第1項に記載したメモリ・セルにおいて、
前記セルはフィールド酸化物領域により、もう一方の方
向において他のセルから分離される。
(13) In the memory cell described in item 1 above,
The cell is separated from other cells in the other direction by a field oxide region.

(14)前記第1項に記載したメモリ・セルにおいて、
前記セルは、トレンチの下のドーピングされた領域によ
り、もう一方の方向において他のセルから分離される。
(14) In the memory cell described in item 1 above,
The cell is separated from other cells in the other direction by a doped region under the trench.

(15)半導体基体の面の中に列線を含み、また前記面
上に行線を含む、消去可能で電気的にプログラム可能な
、浮遊ゲートを持つメモリ・セル・アレーにおいて、 半導体基体の前記表面に酸化抵抗物質の四を設け、前記
廟をパターン処理し、よって前記面のソース領域及びド
レイン領域と、前記面のチャンネル領域は覆われ、 前記面が前記酸化抵抗物質で覆われていないところに酸
化物コーティングを成艮させ、第一のフィールド酸化物
を形成し、 前記面に第二のフィールド酸化物を成長させ、前記ソー
ス領域とドレイン領域上に厚い熱酸化物コーティングを
形成し、 前記チャンネル領域上の前記面上にゲート酸化物コーテ
ィングを成長させ、前記第一及び第二のフィールド酸化
物よりもかなり薄い第一の厚さとし、次にトンネル領域
上の前記ゲート酸化物コーティングに窓を設け、前記窓
にゲート酸化物を再成長させ、前記第一の厚さよりもか
なり薄い第二の厚さとし、これによりトンネル窓を提供
し、トンネル窓は前記ソース領域上の第二のフィールド
最化物に隣接し、 前記面に第一の導電性の騎を設け、前記第一の導電性の
層をパターン処理し、よって前記チャンネル領域の上に
あって、前記第二のフィールド酸化物を覆い、また前記
第一のフィールド酸化物を部分的に覆う浮遊ゲートを残
し、また、前記第一の轡電性の層を覆い、また前記第一
の111性の層から絶縁された第二の導電性の層を前記
面上に設け、前記浮遊ゲート上にilltllゲートを
形或することを含む、半導体基体の面の中に列線を含み
、また前記面上に行線を含む、消去可能で電気的にプロ
グラム可能な、浮遊ゲートを持つメモリ◆セル●アレー (16)前記第15『1に記載した方法において、前記
トンネル窓は前記ソースf14k!!上の前記第二のフ
ィールド酸化物のチャンネル側にある。
(15) An erasable, electrically programmable, floating gate memory cell array comprising column lines in a face of the semiconductor body and row lines on said face, comprising: A layer of oxidation-resistant material is provided on the surface, and the structure is patterned, so that the source and drain regions of the surface and the channel region of the surface are covered, and the areas where the surface is not covered with the oxidation-resistant material are covered. growing an oxide coating on the surface, forming a first field oxide; growing a second field oxide on the surface; forming a thick thermal oxide coating on the source and drain regions; growing a gate oxide coating on the surface over the channel region to a first thickness that is significantly thinner than the first and second field oxides, and then forming a window in the gate oxide coating over the tunnel region. and regrowing a gate oxide on the window to a second thickness that is significantly less than the first thickness, thereby providing a tunnel window, the tunnel window forming a second field oxide layer over the source region. providing a first conductive layer adjacent to the surface and patterning the first conductive layer so as to overlie the channel region and overlie the second field oxide; also leaving a floating gate partially overlying the first field oxide, and a second conductive layer overlying the first conductive layer and insulated from the first conductive layer. forming an illtll gate on the floating gate, including column lines in the surface of the semiconductor body and row lines on the surface. (16) In the method described in item 15, the tunnel window is connected to the source f14k! ! The second field oxide on the channel side.

(17)前記第15項に記載した方法において、稲記ト
ンネル窓は前記ソースV4blt上で、前記第一のフィ
ールド酸化物と前記第二のフィールド酸化物の間にある
(17) In the method described in item 15 above, the Inaki tunnel window is above the source V4blt and between the first field oxide and the second field oxide.

(18)前記第15項に記載した方法において、前記1
〜ンネル窓は前記ソース領域上で、前記第一のフィール
ド酸化物と前記第二のフィールド酸化物の間にあり、第
二のトンネル窓は前記ドレイン領域の上で、前記第一の
フィールド酸化物と前記第二のフィールド酸化物の間に
ある。
(18) In the method described in the above item 15, the method described in the above 1
~ a tunnel window over the source region and between the first field oxide and the second field oxide; a second tunnel window over the drain region and between the first field oxide; and said second field oxide.

(19)前記第15項に記載したh法において、前記半
導体塁休uP型シリコンであり、前記不純物はN型シリ
コンである。
(19) In the h method described in item 15 above, the semiconductor is unused uP type silicon, and the impurity is N type silicon.

(20)前記第15項に記載した方法において、菊記第
一と第二の層は他結晶シリコンである。
(20) In the method described in item 15 above, the first and second layers are polycrystalline silicon.

{21}前記第15項に記載した方法において、前記第
一の厚さは前記第二の厚さより厚く、前記第一と第二の
フィールド酸化物の厚さは、前記第一の厚さよりもかな
り厚い。
{21} The method of paragraph 15, wherein the first thickness is greater than the second thickness, and the first and second field oxide thicknesses are greater than the first thickness. Quite thick.

(22)前記第15項に記載した方法において、前記不
純物は前記トンネル窓の下のfls域において別々に注
入される。
(22) In the method described in item 15 above, the impurity is separately implanted in the fls region below the tunnel window.

(23)  電気的に消去可能で、電気的にプログラム
再能なROMまたはct=p+<ovが、パスまたはス
プリット・ゲートのない浮遊ゲート・トランジスタを用
いて形或される。浮遊ゲート・トランジスタは、コンタ
クト・フリー・セル・レイアウトで、ソース(15)の
チャンネル及びドレイン(16)とは反対側の方に置か
れる自己整合された小さなトンネル窓(19)を持って
もよく、製造を簡単にし、セル寸法を縮小する。このセ
ルにおいてビット線(13〉とソース・ドレイン(15
.16)領域は、比較的に厚いシリコン酸化物(14)
の下に埋込まれ、制御ゲート(12)は厚いシリコン酸
化物(14)とフィールド酸化物分離領域(22)の両
方の七を延び、これによってilJlゲート電圧が浮遊
ゲート(17)へ好ましくカップリングする。プログラ
ムと消去は、トンネル窓領域(19)により行われる。
(23) An electrically erasable and electrically reprogrammable ROM or ct=p+<ov is formed using floating gate transistors without passes or split gates. The floating gate transistor may have a small self-aligned tunnel window (19) placed towards the opposite side of the source (15) from the channel and drain (16) in a contact free cell layout. , simplifying manufacturing and reducing cell dimensions. In this cell, the bit line (13) and the source/drain (15)
.. 16) The region is a relatively thick silicon oxide (14)
Buried below, the control gate (12) extends across both the thick silicon oxide (14) and the field oxide isolation region (22), which preferably couples the ilJl gate voltage to the floating gate (17). Ring. Programming and erasing is performed by the tunnel window area (19).

トンネル窓(19)は浮遊ゲートの他の部分よりも薄い
誘電体を持ち、ファウラー・ノルドハイム・トンネリン
グを起こす。
The tunnel window (19) has a thinner dielectric than the rest of the floating gate, causing Fowler-Nordheim tunneling.

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

第1図は、実施態様の一つによるメモリ・セルを持つ半
導体チップの小部分の平面図である。 第2a図から第2e図までは、第1図の半導体装置の1
aa−a,b−b,c−c,d−d,及びe−eに沿っ
た正面断面図である。 第3図は、第1図及び第2a図から第2e図までのセル
の模式的電気配線図である。 第4a図から第4d図までは、第1図及び第2a図から
第2e図までの装置の、連続する製造段階における第2
a図に対応する正面断面図である。 第5図は、第二の実m態様によるメモリ・セルを持つ半
導体チップの小部分の平面図である。 第6a図から第6b図までは、第5図の半導体装置の線
a−a及びb−bに沿った正面断面図て゛ある。 第7図は装誼の正面図で、第1図の線a − aに沿っ
た正面図と類似するが、トンネル窓をソース領域とドレ
イン領域の両方の上に持つものを示す図である。 主な符号の説明 10;メモリ・セル 11:シリコン基板 12:ワード線・制御ゲート 13:ビツi−線 15:ソースT4域 16:ドレイン領域 17:浮遊ゲート 18:i!i移領域 19:トンネル領域 23:トレンチ
FIG. 1 is a top view of a small portion of a semiconductor chip with memory cells according to one embodiment. From FIG. 2a to FIG. 2e, one of the semiconductor devices in FIG. 1 is shown.
FIG. 3 is a front cross-sectional view taken along aa-a, bb, cc, dd, and ee. FIG. 3 is a schematic electrical wiring diagram of the cell shown in FIGS. 1 and 2a to 2e. Figures 4a to 4d show the second stage of the device in successive manufacturing stages of Figures 1 and 2a to 2e.
It is a front sectional view corresponding to figure a. FIG. 5 is a plan view of a small portion of a semiconductor chip with memory cells according to a second embodiment. 6a to 6b are front sectional views taken along lines aa and bb of the semiconductor device of FIG. 5. FIG. 7 is a front view of the arrangement, similar to the front view along line a--a of FIG. 1, but showing a tunnel window over both the source and drain regions. Explanation of main symbols 10; Memory cell 11: Silicon substrate 12: Word line/control gate 13: Bit i-line 15: Source T4 region 16: Drain region 17: Floating gate 18: i! i-transfer region 19: tunnel region 23: trench

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電気的に消去可能で、電気的にプログラム可能な
、浮遊ゲートを持つメモリ・セルにおいて、半導体基体
の面に形成されたソース領域及びドレイン領域を含み、
前記各領域は、下にある前記基体の物質とは反対の導電
型の、多量にドーピングされた領域であり、前記各領域
は、前記面上のシリコン酸化物の比較的に厚い層の下に
埋込まれており、前記ソース領域は前記面上でチャンネ
ル領域により前記ドレイン領域から分離され、前記セル
はフィールド酸化物領域により隣接するセルから一方向
において分離され、 前記チャンネル領域上にあり、ソース領域上のシリコン
酸化物へ延び、ドレイン領域上のシリコン酸化物へ延び
、また前記ソース領域及びドレイン領域に隣接する前記
フィールド酸化物領域へ延びる浮遊ゲート含み、浮遊ゲ
ートはゲート絶縁物により、前記面のチャンネル領域か
ら分離され、前記ソース領域上のトンネル領域を含み、
浮遊ゲートが前記トンネル領域上に延び、またトンネル
絶縁物によリソース領域から分離され、前記トンネル領
域における前記トンネル絶縁物の厚さは、チャンネル領
域における前記ゲート絶縁物の厚さよりもかなり薄く、
また、 前記浮遊ゲートの上、また前記ソース領域及びドレイン
領域の上において、前記面に沿って延びる制御ゲートを
含み、制御ゲートは絶縁コーティングによって浮遊ゲー
トから分離されることを含む、電気的に消去可能で、電
気的にプログラム可能な、浮遊ゲートを持つメモリ・セ
ル。
(1) An electrically erasable, electrically programmable, floating gate memory cell comprising a source region and a drain region formed in a surface of a semiconductor body;
Each region is a heavily doped region of an opposite conductivity type to the underlying material of the substrate, and each region underlies a relatively thick layer of silicon oxide on the surface. embedded, the source region is separated from the drain region by a channel region on the plane, and the cell is separated in one direction from an adjacent cell by a field oxide region, overlying the channel region and having a source a floating gate extending into silicon oxide over the region, extending into silicon oxide over the drain region, and extending into the field oxide region adjacent the source and drain regions, the floating gate being bounded by a gate insulator to the field oxide region; a tunnel region over the source region, separated from a channel region of the source region;
a floating gate extends over the tunnel region and is separated from the resource region by a tunnel insulator, the thickness of the tunnel insulator in the tunnel region being substantially less than the thickness of the gate insulator in the channel region;
and a control gate extending along the plane above the floating gate and above the source and drain regions, the control gate being separated from the floating gate by an insulating coating. memory cell with a floating gate that is electrically programmable.
JP2144255A 1989-06-02 1990-06-01 Electrically erasable and electrically programmable read only memory Pending JPH03102879A (en)

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