KR20070030711A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
불휘발성 메모리셀의 데이터 기록 및 소거용의 소자에 있어서, 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 데이터를 재기록한다.In the device for data writing and erasing of a nonvolatile memory cell, data is rewritten by the FN tunnel current on the entire channel.
플래시 메모리의 형성 영역의 반도체기판(1S)의 n형의 매립웰(DNW)내에 p형의 웰(HPW1∼HPW3)을 서로 분리한 상태로 설치하고, 그 웰(HPW1∼HPW3)에 각각 용량부(C), 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE) 및 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)를 배치했다. 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)에서는, 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 데이터의 재기록(기록 및 소거)를 행한다.The p-type wells HPW1 to HPW3 are installed in the n-type buried well DNW of the semiconductor substrate 1S in the region where the flash memory is formed, and the capacitor portions are respectively disposed in the wells HPW1 to HPW3. (C), the capacitor portion CWE for data recording and erasing and the MIS FET (QR) for data reading are arranged. In the capacitor CWE for data recording and erasing, data is rewritten (recorded and erased) by the FN tunnel current on the entire channel.
매립웰, 사이드월,데이터 기록 및 소거용 비트선,부유 게이트 전극 Buried wells, sidewalls, bit lines for data writing and erasing, floating gate electrodes
Description
도 1은 본 발명자가 검토한 불휘발성 메모리의 메모리셀의 평면도이다.1 is a plan view of a memory cell of a nonvolatile memory examined by the present inventors.
도 2는 도 1의 Y1-Y1선의 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line Y1-Y1 of FIG.
도 3은 도 1의 Y1-Y1선의 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line Y1-Y1 of FIG.
도 4는 본 발명자가 검토한 불휘발성 메모리의 데이터 소거 동작시에 있어서의 전압인가의 타이밍을 나타내는 설명도이다.4 is an explanatory diagram showing the timing of voltage application during the data erasing operation of the nonvolatile memory examined by the present inventor.
도 5는 본 발명자가 검토한 불휘발성 메모리의 데이터 소거 동작시에 있어서의 전압인가의 타이밍을 나타내는 설명도이다.Fig. 5 is an explanatory diagram showing the timing of voltage application in the data erasing operation of the nonvolatile memory examined by the present inventor.
도 6은 본 발명자가 검토한 불휘발성 메모리의 데이터 소거 동작시에 있어서의 전압인가의 타이밍을 나타내는 설명도이다.Fig. 6 is an explanatory diagram showing the timing of voltage application in the data erasing operation of the nonvolatile memory examined by the present inventor.
도 7은 본 발명의 1실시형태인 반도체장치에 있어서의 불휘발성 메모리의 요부 회로도이다.7 is a main circuit diagram of a nonvolatile memory in the semiconductor device of one embodiment of the present invention.
도 8은 도 7의 불휘발성 메모리의 데이터 기록 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내는 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram showing the voltage applied to each unit in the data write operation of the nonvolatile memory in FIG.
도 9는 도 7의 불휘발성 메모리의 데이터 일괄소거 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내는 회로도이다.FIG. 9 is a circuit diagram showing an applied voltage of each unit in the data collective erasing operation of the nonvolatile memory of FIG. 7.
도 10은 도 7의 불휘발성 메모리의 데이터·비트단위 소거 동작시에 있어서 의 각 부의 인가전압을 나타내는 회로도이다.FIG. 10 is a circuit diagram showing the voltage applied to each part in the data bit unit erase operation of the nonvolatile memory shown in FIG. 7.
도 11은 도 7의 불휘발성 메모리의 데이터 판독 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내는 회로도이다.FIG. 11 is a circuit diagram showing an applied voltage of each part in the data read operation of the nonvolatile memory of FIG. 7.
도 12는 본 발명의 1실시형태인 반도체장치에 있어서의 불휘발성 메모리의 1비트 분의 메모리셀의 평면도이다.12 is a plan view of a memory cell for one bit of the nonvolatile memory in the semiconductor device of one embodiment of the present invention.
도 13은 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다.FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line Y2-Y2 of FIG. 12.
도 14는 본 발명의 1실시형태인 반도체장치에 있어서의 불휘발성 메모리의 데이터 기록 동작시의 메모리셀에서의 각 부의 인가전압의 1 예를 게시하는 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다.FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line Y2-Y2 in FIG. 12 showing an example of the voltage applied to each part in the memory cell during the data write operation of the nonvolatile memory in the semiconductor device of one embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 1실시형태인 반도체장치의 불휘발성 메모리의 데이터 소거 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내는 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다.FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line Y2-Y2 of FIG. 12 which shows applied voltages of respective portions in the data erasing operation of the nonvolatile memory of the semiconductor device of one embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 1실시형태인 반도체장치의 불휘발성 메모리의 데이터 판독동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내는 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다.FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line Y2-Y2 of FIG. 12 which shows an applied voltage of each part in a data read operation of a nonvolatile memory of a semiconductor device of one embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 제조 공정중의 주회로형성 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.17 is a sectional view of principal parts of a semiconductor substrate in a main circuit formation region during a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 18은 도 17과 동일공정인 경우의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 18 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the nonvolatile memory region in the same process as in FIG. 17.
도 19는 도 17 및 도 18에서 계속되는 반도체장치의 제조 공정중의 주회로형성 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 19 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the main circuit formation region during the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIGS. 17 and 18.
도 20은 도 19과 동일공정인 경우의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 20 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the nonvolatile memory region in the same process as in FIG. 19.
도 21은 도 19 및 도 20에서 계속되는 반도체장치의 제조 공정중의 주회로형성 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 21 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the main circuit formation region during the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIGS. 19 and 20.
도 22는 도 21과 동일공정인 경우의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 22 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the nonvolatile memory region in the same process as in FIG.
도 23은 도 21 및 도 22에서 계속되는 반도체장치의 제조 공정중의 주회로형성 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 23 is a sectional view showing the principal parts of the semiconductor substrate in the main circuit formation region during the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIGS. 21 and 22;
도 24는 도 23과 동일공정인 경우의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 24 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the nonvolatile memory region in the same process as in FIG.
도 25는 도 23 및 도 24에서 계속되는 반도체장치의 제조 공정중의 주회로형성 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 25 is a cross sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the main circuit formation region during the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIGS. 23 and 24;
도 26은 도 25와 동일공정인 경우의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 26 is a sectional view showing the principal parts of a semiconductor substrate in a nonvolatile memory region in the same process as in FIG.
도 27은 도 25 및 도 26에서 계속되는 반도체장치의 제조 공정중의 주회로형성 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 27 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the main circuit formation region during the manufacturing process of the semiconductor device continued from FIGS. 25 and 26.
도 28은 도 27과 동일공정인 경우의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 요부 단면도이다.FIG. 28 is a sectional view of principal parts of the semiconductor substrate in the nonvolatile memory region in the same process as in FIG.
도 29는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 주회로형성 영역의 반도체기판의 단면도이다.29 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a main circuit formation region of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 30은 도 29와 같은 반도체장치의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 단면도이다.FIG. 30 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a nonvolatile memory region of the semiconductor device of FIG. 29.
도 31은 도 29 및 도 30의 반도체장치의 데이터 기록 특성 및 소거 특성의 설명도이다.31 is an explanatory diagram of data recording characteristics and erasing characteristics of the semiconductor devices of FIGS. 29 and 30.
도 32는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 주회로형성 영역의 반도체기판의 단면도이다.32 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a main circuit formation region of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 33은 도 32와 같은 반도체장치의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 단면도이다.FIG. 33 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a nonvolatile memory region of the semiconductor device of FIG. 32.
도 34는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 주회로형성 영역의 반도체기판의 단면도이다.34 is a cross sectional view of a semiconductor substrate in a main circuit formation region of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 35는 도 34와 같은 반도체장치의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 단면도이다.FIG. 35 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a nonvolatile memory region of the semiconductor device of FIG. 34.
도 36은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 주회로형성 영역의 반도체기판의 단면도이다.36 is a cross sectional view of a semiconductor substrate in a main circuit formation region of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 37은 도 36과 같은 반도체장치의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 단면도이다.FIG. 37 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a nonvolatile memory region of the semiconductor device of FIG. 36.
도 38은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 주회로형성 영역의 반도체기판의 단면도이다.38 is a cross sectional view of a semiconductor substrate in a main circuit formation region of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 39는 도 38과 같은 반도체장치의 불휘발성 메모리 영역의 반도체기판의 단면도이다.FIG. 39 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a nonvolatile memory region of the semiconductor device of FIG. 38.
도 40은 본 발명의 또 다른 실시형태인 반도체장치의 불휘발성 메모리 영역의 평면도이다.40 is a plan view of a nonvolatile memory region of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.
도 41은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치에 있어서의 플래시 메모리의 메모리셀의 1예의 평면도이다.41 is a plan view of one example of a memory cell of a flash memory in a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 42는 도 41의 Y3-Y3선의 단면도이다.42 is a cross-sectional view taken along the line Y3-Y3 in FIG. 41.
도 43은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치에 있어서의 플래시 메모리의 메모리셀의 1예의 평면도이다.43 is a plan view of one example of a memory cell of a flash memory in a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 44는 도 43의 Y4-Y4선의 단면도이다.FIG. 44 is a cross-sectional view taken along the Y4-Y4 line in FIG. 43.
도 45는 본 발명의 실시형태인 반도체장치의 메모리셀의 전하 주입 방출부의 반도체기판의 단면도이다.45 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate of the charge injection and discharge portion of the memory cell of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
도 46은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 메모리셀의 전하 주입 방출부의 반도체기판의 단면도이다.Fig. 46 is a cross sectional view of the semiconductor substrate of the charge injection and discharge portion of the memory cell of the semiconductor device according to another embodiment of the present invention;
도 47은 본 발명의 실시형태인 반도체장치의 메모리셀의 용량부의 반도체기판의 단면도이다.Fig. 47 is a sectional view of the semiconductor substrate of the capacitor portion of the memory cell of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
도 48은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 메모리셀의 용량부의 반도체기판의 단면도이다.48 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate of a capacitor of a memory cell of another embodiment of the present invention.
도 49는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 데이터의 기록·소거 특성을 비교해서 나타낸 그래프도이다.Fig. 49 is a graph showing a comparison of recording and erasing characteristics of data of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 50은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 데이터 기록 특성을 나타내는 그래프도이다.50 is a graph showing data recording characteristics of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 51은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 데이터 소거 특성을 나타내는 그래프도이다.51 is a graph showing data erasing characteristics of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 52는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 제조 공정중의 반도체기판의 주면의 메모리셀 형성 영역의 평면도이다.Fig. 52 is a plan view of a memory cell formation region of a main surface of a semiconductor substrate during a manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 53은 반도체장치의 제조 공정중의 반도체기판의 주면의 메모리셀 형성 영역의 평면도이다.Fig. 53 is a plan view of a memory cell formation region of a main surface of a semiconductor substrate during a semiconductor device manufacturing process;
도 54는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 제조 공정중의 반도체기판의 주면의 메모리셀 형성 영역의 평면도이다.Fig. 54 is a plan view of a memory cell formation region of a main surface of a semiconductor substrate in the manufacturing process of the semiconductor device of another embodiment of the present invention.
도 55는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀에 n형의 반도체영역 및 p형의 반도체영역을 형성할 때의 마스크를 나타낸 메모리셀의 평면도이다.Fig. 55 is a plan view of a memory cell showing a mask for forming an n-type semiconductor region and a p-type semiconductor region in a memory cell of a flash memory of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 56은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀의 전하 주입 방출부의 반도체기판의 제2방향 X에 따른 요부 단면도이다.Fig. 56 is a sectional view showing the principal parts of the semiconductor substrate in the charge injection and discharging portion of the memory cell in the flash memory of the semiconductor device according to the other embodiment of the present invention in a second direction X;
도 57은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀의 용량부의 반도체기판의 제2방향 X에 따른 요부 단면도이다.Fig. 57 is a sectional view showing the principal parts of the semiconductor substrate of the capacitor portion of the memory cell in the flash memory of the semiconductor device according to the other embodiment of the present invention in a second direction X;
도 58은 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀의 데이터 기록시의 용량부의 반도체기판의 제2방향 X에 따른 요부 단면도이다.Fig. 58 is a sectional view showing the principal parts of the semiconductor substrate in the second direction X of the capacitor portion at the time of data writing of the memory cell in the flash memory of the semiconductor device according to the other embodiment of the present invention.
도 59는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀의 데이터 소거시의 용량부의 반도체기판의 제2방향 X에 따른 요부 단면도 이다.Fig. 59 is a sectional view showing the principal parts of the semiconductor substrate of the capacitor portion at the time of data erasing of the memory cell in the flash memory of the semiconductor device according to another embodiment, in the second direction X;
(부호의 설명) (Explanation of the sign)
1S 반도체기판 4a p+형의 반도체영역
5a 실리사이드층 6, 6a, 6b 절연층
7a ∼7k 도체부 8a n+형의 반도체영역 7a to
10a 게이트 절연막 (10b) 게이트 절연막(제2절연막)10a gate
10c 용량절연막(제3절연막) 10d 용량절연막(제1절연막) 10c capacitive insulating film (third insulating film) 10d capacitive insulating film (first insulating film)
10e,10f,10g 게이트 절연막 11SW,11DW n형의 반도체영역10e, 10f, 10g gate insulating film 11SW, 11DW n-type semiconductor region
12R n형의 반도체영역 12 n형의 반도체영역 12R n-type semiconductor region 12N-type semiconductor region
12a n-형의 반도체영역 12b n+형의 반도체영역 12a n-
13 p형의 반도체영역 13a p+형의 반도체영역 13 p-
13b p- 형의 반도체영역 15 p형의 반도체영역 13b p- type semiconductor region 15 p type semiconductor region
15a p-형의 반도체영역 15b p+형의 반도체영역 15a p-
20 도체막 21p형의 반도체영역 20 Conductor film 21p type semiconductor region
21a p-형의 반도체영역 21b p+형의 반도체영역 21a p-
22 n형의 반도체영역 22a n-형의 반도체영역 22n-
22b n+형의 반도체영역 23 p형의 반도체영역 22b n + type semiconductor region 23p type semiconductor region
23a p-형의 반도체영역 23b p+형의 반도체영역 23a p-
24 n형의 반도체영역 24a n-형의 반도체영역 24n n-
24b n+형의 반도체영역 28 캡 절연막 24b n +
28b 캡 절연막 30 n형의 반도체영역 28b cap insulating film 30 n-type semiconductor region
30a n-형의 반도체영역 30b n+형의 반도체영역 30a n-
31 n형의 반도체영역 31a n-형의 반도체영역31-n-
31b n+형의 반도체영역 35 반전층31b n +
36 공핍층 40a, 40b n+형의 반도체영역36
41a , 41b p+형의 반도체영역 43 공핍층43a depletion layer of 41a, 41b p + type semiconductor region
TI 분리부 DNW n형의 매립웰(제1웰)Buried well with TI separation part DNW n (first well)
HPWa , HPWb p형의 웰 HPW1 p형의 웰(제4웰)HPWa, HPWb p wells HPW1 p wells (fourth well)
HPW2 p형의 웰(제2웰) HPW3 p형의 웰(제3웰)HPW2 p-type well (second well) HPW3 p-type well (third well)
HNW n형의 웰 CT 콘택트 홀HNW n-type well CT contact hole
L, L1∼L5활성영역 FG 부유 게이트 전극 L, L1-L5 active region FG floating gate electrode
QW 데이터 기록·소거용의 MIS·FET FGW게이트 전극MIS / FET FGW gate electrode for QW data recording and erasing
QR 데이터 판독용의 MIS·FET FGR 게이트 전극(제2전극) MIS / FET FGR gate electrode (second electrode) for reading QR data
C 용량부 CGW 제어 게이트 전극C Capacitor CGW Control Gate Electrode
FGC 용량전극 FGC2 용량전극(제3전극)FGC capacitor electrode FGC2 capacitor electrode (third electrode)
MR 메모리셀 어레이 PR 주변회로영역MR memory cell array PR peripheral circuit area
WBL,WBL0,WBL1 데이터 기록·소거용 RBL, RBL0, RBL2 데이터 판독용WBL, WBL0, WBL1 Data writing and erasing RBL, RBL0, RBL2 data reading
의 비트 선 의 비트 선 Bit line of bit line of
CG , CG0, CG1제어 게이트 배선 SL 소스 선 CG, CG0, CG1 control gate wiring SL source line
GS 선택 선 MC 메모리셀 GS select line MC memory cell
CWE 데이터 기록·소거용의 용량부 FGC1 용량전극(제1전극)Capacitor for recording and erasing CWE data FGC1 Capacitive electrode (first electrode)
QS 선택 MIS·FET FGS 게이트 전극QS Select MISFET FGS Gate Electrode
DPW p형의 웰 PV p형의 반도체영역DPW p type well PV p type semiconductor region
NV n형의 반도체영역 PW p형의 웰NV n-type semiconductor region PW p-type well
NW n형의 웰 FGH 게이트 전극 NW n-type well FGH gate electrode
FGL 게이트 전극 QPH p 채널형의 MIS·FETFGL gate electrode QPH p channel type MISFET
QPL p 채널형의 MIS·FET QNH n 채널형의 MIS·FETQPL p-channel MISFET QNH n-channel MISFET
QNL n 채널형의 MIS·FET SW 사이드월QNL n-channel MISFET SW sidewall
NA,NB,NB2,NC,ND 개구부 PA,PB,PC,PD,PE 개구부NA, NB, NB2, NC, ND openings PA, PB, PC, PD, PE openings
본 발명은, 반도체장치기술에 관한 것이고, 특히, 불휘발성 메모리를 가지는 반도체장치에 적용해서 유효한 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to semiconductor device technology, and more particularly, to a technology effective in application to a semiconductor device having a nonvolatile memory.
반도체장치 중에는, 그 내부에, 예컨대 트리밍 시, 구제시 및 LCD(Liquid Crystal Device)의 화상조정시에 사용하는 정보나 반도체장치의 제조 번호등과 같이 비교적 소용량의 청보를 기억하기 위한 불휘발성 메모리 회로부를 가지는 것이 있다.In the semiconductor device, a nonvolatile memory circuit unit for storing relatively small sized information such as information used for trimming, for relief, and for adjusting an image of an LCD (Liquid Crystal Device), or a manufacturing number of a semiconductor device. There is a thing.
이 종류의 불휘발성 메모리 회로부를 가지는 반도체장치에 대해서는, 예컨대 특개2001-185633호 공보(특허문헌1)에 기재가 있다. 이 문헌에는, 반도체기판상에 절연층에 의해 절연해서 배치된 단일도전층 위로 구성되는 EPROM(Electric Erasable Programmable Read Only Memory)디바이스에 있어서, 비트당의 면적을 작게 할 수 있는 단일 레벨·폴리 EEPROM 디바이스가 나타나 있다.A semiconductor device having this kind of nonvolatile memory circuit portion is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-185633 (Patent Document 1). In this document, a single-level poly EEPROM device capable of reducing the area per bit in an EPROM (Electric Erasable Programmable Read Only Memory) device constituted over a single conductive layer insulated by an insulating layer on a semiconductor substrate is provided. Is shown.
또한, 예컨대 특개2001-257324호 공보(특허문헌2)에는, 단층 폴리 플래시 기술로 형성된 불휘발성 기억 소자에 있어서, 장기간 정보 유지 성능을 향상시키는 것이 가능한 기술이 나타나 있다.For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-257324 (Patent Document 2) discloses a technique capable of improving long-term information retention performance in a nonvolatile memory device formed by a single-layer poly flash technique.
더욱이, 예컨대 USP6788574(특허문헌3)의 Fig.7에는, 용량부, 기록 트랜지스터, 판독 트랜지스터가, 각각 n웰에서 분리되어 있는 구성이 나타나 있다. 또한, 특허문헌3의 Fig.4A -4C, column 6-7에는, 기록/소거는 FN터널 전류에서 행하는 구성이 나타나 있다.Further, for example, Fig. 7 of USP6788574 (Patent Document 3) shows a configuration in which the capacitor portion, the write transistor, and the read transistor are separated in n wells, respectively. Further, in Fig. 4A-4C and column 6-7 of
[특허문헌1] 특개 2001-185633호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-185633
[특허문헌2] 특개 2001-257324호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-257324
[특허문헌3] USP6788574의 Fig.7, Fig.4A -4c[Patent Document 3] Figs. 7 and 4A-4c of USP6788574
그런데, 본 발명자는 상기 불휘발성 메모리에 있어서, 기록용 전계효과 트랜지스터에 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 데이터를 써 넣는 것에 대해서 검토했다. 그 결과, 상기 FN터널 전류에 의해 데이터 기록을 하면, 기록용 전계효과 트랜지스터의 소스·드레인용의 반도체영역과 웰의 접합 내압을 갖지 않고 브레이크다 운 기록용 전계효과 트랜지스터가 열화하는 문제, 데이터 재기록이 불안정해지는 문제 및 데이터를 능숙하게 기록할 수 없는 문제 등이 생기는 것을 찾아냈다.By the way, the inventors of the present invention have studied about writing data into the write field effect transistor by the FN tunnel current on the entire channel. As a result, when data is written by the FN tunnel current, the breakdown recording field effect transistor deteriorates without having a junction breakdown voltage between the source and drain semiconductor regions of the field effect transistor and the well of the recording field effect transistor, and the data is rewritten. This unstable problem and the inability to record data were found to occur.
거기에서, 본 발명의 목적은, 불휘발성 메모리셀의 데이터 기록 및 소거용의 소자에 있어서, 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 데이터를 재기록하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a technique in which data can be rewritten by the FN tunnel current on the entire surface of a nonvolatile memory cell for data writing and erasing.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적으로 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and further objects of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
본원에 있어서 개시되는 발명 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 다음과 같다.Among the inventions disclosed in the present application, an outline of representative ones will be briefly described as follows.
즉, 본 발명은, 공통의 부유 게이트 전극을 게이트 전극으로 하는 데이터 기록 및 소거용의 소자와 데이터 판독용의 트랜지스터를 가지는 불휘발성 메모리셀에 있어서, 상기 데이터 기록 및 소거용의 소자와 데이터 판독용의 트랜지스터를 서로 전기적으로 분리된 동일도전형의 웰내에 설치하고, 데이터 기록 및 소거용의 소자의 한 쌍의 반도체영역을 웰과 동일도전형의 반도체영역에 의해 형성한 것이다.That is, the present invention relates to a nonvolatile memory cell having a data writing and erasing element having a common floating gate electrode as its gate electrode and a transistor for data reading, wherein the elements for data writing and erasing and data reading are used. Transistors are placed in wells of the same conductivity type that are electrically separated from each other, and a pair of semiconductor areas of the data recording and erasing elements are formed of the wells and the same conductivity type semiconductor area.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]Best Mode for Carrying Out the Invention
이하의 실시형태에 있어서는 편의상 그 필요가 있을 때는, 복수의 섹션 또는 실시형태로 분할해서 설명하지만, 특별히 명시한 경우를 제외하고, 그것들은 서로 무관계한 것이 아니라, 한쪽은 다른 쪽의 일부 또는 전부의 변형예, 상세, 보충 설명 등의 관계에 있다. 또한, 이하의 실시형태에 있어서, 요소의 수 등(개수, 수치, 량, 범위 등을 포함한다)에 언급할 경우, 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 분명히 특정한 수로 한정될 경우 등을 제외하고, 그 특정한 수에 한정되는 것은 아니고, 특정한 수 이상이라도 이하라도 좋다. 더욱이, 이하의 실시형태에 있어서, 그 구성 요소(요소 스텝 등도 포함한다)는, 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 분명히 필수적이라고 생각될 경우 등을 제외하고, 반드시 필수적인 것이 아니라는 것은 말할 필요도 없다. 동일하게, 이하의 실시형태에 있어서, 구성 요소 등의 형상, 위치 관계 등을 언급할 때에는, 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 분명하지 않다고 생각될 경우 등을 제외하고, 실질적으로 그 형상 등에 근사 또는 유사한 것 등을 포함하는 것으로 한다.In the following embodiments, when necessary for the sake of convenience, the description will be made by dividing into a plurality of sections or embodiments. However, unless specifically indicated, they are not related to each other, and one side is partially or entirely modified on the other side. Yes, details, supplementary explanations and so on. In addition, in the following embodiment, when referring to the number of elements (including number, numerical value, quantity, range, etc.), except when specifically stated and when it is specifically limited to the specific number clearly, the same It is not limited to a specific number, More than a specific number may be sufficient. Moreover, in the following embodiments, it is needless to say that the components (including the element steps and the like) are not necessarily essential except when specifically stated and when considered to be clearly essential in principle. Equally, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of components, etc., it is substantially similar or similar to the shape except for the case where it is specifically stated and when it thinks that it is not clear in principle. It shall include things.
이것은, 상기 수치 및 범위에 관해서도 동일하다. 또한, 본 실시형태를 설명하기 위한 전 도면에 있어서 동일기능을 가지는 것은 동일한 부호를 붙이도록 하고, 그 반복의 설명은 가능한 한 생략하도록 하고 있다. 이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거해서 상세하게 설명한다.This also applies to the above numerical values and ranges. In addition, in all the drawings for demonstrating this embodiment, the thing which has the same function is attached | subjected with the same code | symbol, and the description of the repetition is abbreviate | omitted as much as possible. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail based on drawing.
(실시형태1)Embodiment 1
우선, 본 발명자가 검토한 플래시 메모리의 구성 및 그 플래시 메모리에 있어서의 데이터 기록시의 문제에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명자가 검토한 플래시 메모리의 메모리셀(MC)의 평면도, 도 2 및 도 3은 도 1의 Y1-Y1선의 단면도이며 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 데이터 기록을 할 경우의 각각 다른 예를 나타낸 것이다. 또, 부호의 Y는 제1방향에서 로컬 데이터선의 연장방향, 부호의 X는 제1방향에 직교하는 제2방향에서 워드선의 연장방향을 나타내고 있다.First, the configuration of the flash memory examined by the present inventors and the problem of data writing in the flash memory will be described. 1 is a plan view of a memory cell MC of a flash memory examined by the present inventors, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along the line Y1-Y1 of FIG. 1, respectively. An example is shown. In addition, Y of the sign indicates the extension direction of the local data line in the first direction, and X of the sign indicates the extension direction of the word line in the second direction orthogonal to the first direction.
반도체 칩을 구성하는 반도체기판(이하, 간단히 기판이라고 한다) (1S)은, 예컨대 P형(제2도전형)의 실리콘(Si)단결정에 의해 형성된다. 이 기판(1S)의 주면에는 분리부(TI)가 배치된다. 이 분리부(TI)는, 활성영역L(L1, L2, L3, L4, L5)을 규정하는 부분이다. 여기에서는 분리부(TI)가, 예컨대 기판(1S)의 주면에 파여진 얕은 홈 내에 산화 실리콘 등으로 구성되는 절연막을 매립하는 것으로 형성되었다, 소위 SGI(Shallow Groove Isolation) 또는 STI(Shallow Trench Isolation)으로 칭하는 홈모양의 분리부로 되어 있다.The semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as substrate) 1S constituting the semiconductor chip is formed of, for example, silicon (Si) single crystal of P type (second conductive type). Separation part TI is arrange | positioned at the main surface of this board |
상기 기판(1S)에는, 그 주면에서 원하는 깊이에 걸쳐서 n형(제1도전형)의 매립웰(DNW)이 형성된다. 이 매립웰(DNW)에는, p형의 웰(HPWa, HPWb) 및 n형의 웰(HNW)이 형성된다. p형의 웰(HPWa, HPWb)은, n형의 웰(HNW)에 의해 서로 전기적으로 분리된 상태에서 매립웰(DNW)에 내포된다.An n-type (first conductive type) buried well DNW is formed in the
이 p형의 웰(HPWa, HPWb)에는, 예컨대 붕소 등과 같은 p형을 나타내는 불순물이 함유된다. 이 p형의 웰(HPWa)의 상층일부에는, p+형의 반도체영역(4a)이 형성되어 있다. p+형의 반도체영역(4a)에는, p형의 웰(HPWa)과 같은 불순물이 함유되어 있지만, p+형의 반도체영역(4a)의 불순물 농도쪽이, p형의 웰(HPWa)의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이 p+형의 반도체영역(4a)의 표층일부에는, 예컨대 코발트 실리사이드 (CoSi)등과 같은 실리사이드층(5a)이 형성되어 있다. 이 p+형의 반도체영역(4a)은, 실리사이드층(5a)을 통하여, 기판(1S)의 주면상의 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7a)에 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(6)은, 절연층(6a)과 그 위에 퇴적된 절연층(6b)을 구비하고 있다. 하층의 절연 층(6a)은, 예컨대 질화 실리콘(Si3N4)으로 구성되고, 상층의 절연층(6b)은, 예컨대 산화 실리콘(SiO2)으로 이루어진다.The p-type wells HPWa and HPWb contain impurities such as p-type such as boron. The p +
또한, 상기 n형의 웰(HNW)에는, 예컨대 인(P) 또는 비소(As)등과 같은 n형을 나타내는 불순물이 함유되어 있고, 그 불순물 농도는, 상기의 매립웰(DNW)보다 높은 농도에서 형성된다. 이 n형의 웰(HNW)의 상층일부에는, n+형의 반도체영역(8a)이 형성된다. n+형의 반도체영역(8a)에는, n형의 웰(HNW)과 같은 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역(8a)의 불순물 농도쪽이, n형의 웰(HNW)의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이 n+형의 반도체영역(8a)은, 그 표층일부에 형성된 실리사이드층(5a)을 통하여, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7b)에 전기적으로 접속되어 있다.In addition, the n-type well HNW contains an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As), and the impurity concentration is higher than that of the buried well DNW. Is formed. An n +
상기 플래시 메모리의 메모리셀(MC)은, 부유 게이트 전극(FG)과, 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor ) (QW)와, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)와, 용량부(C)를 구비하고 있다.The memory cell MC of the flash memory includes a floating gate electrode FG, a metal insulator semiconductor field effect transistor (MISFET) (QW) for data writing and erasing, and a MISFET (QR) for data reading. ) And a capacitive portion (C).
부유 게이트 전극(FG)은, 정보의 기억에 기여하는 전하를 축적하는 부분이다. 이 부유 게이트 전극(FG)은, 예컨대 저저항의 다결정 실리콘 등과 같은 도전체막으로 구성되고, 전기적으로 부유 상태(다른 도체와 절연된 상태)로 형성된다. 또한, 이 부유 게이트 전극(FG)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 서로 인접하는 상기 p형의 웰(HPWa, HPWb)의 양쪽에 평면적으로 겹치도록 제1방향 Y에 따라 연장한 상태로 형성된다.The floating gate electrode FG is a portion which accumulates electric charges which contribute to the storage of information. The floating gate electrode FG is formed of a conductor film such as low-resistance polycrystalline silicon or the like, and is formed in an electrically floating state (a state insulated from other conductors). In addition, as shown in FIG. 1, the floating gate electrode FG is formed in a state extending along the first direction Y so as to overlap planarly on both of the p-type wells HPWa and HPWb adjacent to each other. .
이 부유 게이트 전극(FG)이 p형의 웰(HPWa)의 활성영역(L1)에 평면적으로 겹 치는 위치에는, 상기 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(QW)가 배치된다. 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(QW)는, 게이트전극(FGW)과, 게이트 절연막(10a)과, 한 쌍의 소스용의 n형의 반도체영역(11SW) 및 드레인용의 n형의 반도체영역(11DW)을 구비하고 있다. 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(QW)의 채널은, 상기 게이트 전극(FGW)과 활성영역(L1)이 평면적으로 겹치는 상기 p형의 웰(HPWa)의 상층에 형성된다.The data recording / erasing MISFET QW is arranged at a position where the floating gate electrode FG overlaps with the active region L1 of the p-type well HPWa in plan view. The MISFET QW for data recording and erasing includes a gate electrode FGW, a
게이트 전극(FGW)은, 상기 부유 게이트 전극(FG)의 일부에 의해 형성된다.The gate electrode FGW is formed by a part of the floating gate electrode FG.
상기 게이트 절연막(10a)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 게이트 전극(FGW)과 기판(1S)(P형의 웰(HPWa))의 사이에 형성된다. 게이트 절연막(10a)의 두께는, 예컨대 13.5nm 정도이다. 상기 소스용의 반도체영역(11SW) 및 드레인용의 반도체영역(11DW)은, p형의 웰(HPWa)내에 있어서 게이트 전극(FGW)을 끼우는 위치에 게이트 전극(FGW)에 대하여 자기정합적으로 형성된다. 이 반도체영역(11SW, 11DW)은, 각각 채널 측의 n-형의 반도체영역과, 그 각각에 접속된 n+형의 반도체영역을 구비하고 있다. 이 n-형의 반도체영역 및 n+형의 반도체영역에는, 예컨대 인 또는 비소(As)등과 같은 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역의 불순물 농도쪽이, n-형의 반도체영역의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이러한 반도체영역(11SW, 11DW)은, 그 표층일부에 형성된 실리사이드층(5a)을 통하여, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7c)에 전기적으로 접속되어 있다.The
또한, 상기 부유 게이트 전극(FG)이 p형의 웰(HPWa)의 활성영역(L2)에 평면적으로 겹치는 위치에는, 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)가 배치된다. 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)는, 게이트 전극(FGR)과, 게이트 절연막(10b)과, 한 쌍의 n형의 반도체영역(12R, 12R)을 구비하고 있다. 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 채널은, 상기 게이트 전극(FGR)과 활성영역(L2)이 평면적으로 겹치는 상기 p형의 웰(HPWa)의 상층에 형성된다.The MISFET QR for data reading is arranged at a position where the floating gate electrode FG overlaps with the active region L2 of the p-type well HPWa in plan view. The MISFET QR for reading data includes a gate electrode FGR, a
게이트 전극(FGR)은, 상기 부유 게이트 전극(FG)의 일부에 의해 형성된다.The gate electrode FGR is formed by a part of the floating gate electrode FG.
상기 게이트 절연막(10b)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 게이트 전극(FGR)과 기판(1S)(P형의 웰(HPW))의 사이에 형성된다. 게이트 절연막(10b)의 두께는, 예컨대 13.5nm 정도이다. 상기한 쌍의 n형의 반도체영역(12R, 12R)은, p형의 웰(HPWa)내에 있어서 게이트 전극(FGR)를 끼우는 위치에 게이트 전극(FGR)에 대하여 자기정합적으로 형성된다. 한 쌍의 n형의 반도체영역(12R, 12R)은, 각각 채널 측의 n-형의 반도체영역과, 그 각각에 접속된 n+형의 반도체영역을 구비하고 있다. 이 n-형의 반도체영역 및 n+형의 반도체영역에는, 예컨대 인(P) 또는 비소(As)등과 같은 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역의 불순물 농도쪽이, n-형의 반도체영역의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이러한 반도체영역(12R, 12R)은, 그 표층일부에 형성된 실리사이드층(5a)을 통하여, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7d)에 전기적으로 접속되어 있다.The
또한, 상기 부유 게이트 전극(FG)이 상기 p형의 웰(HPWb)에 평면적으로 겹치는 위치에는, 상기 용량부(C)가 형성된다. 이 용량부(C)는, 제어 게이트 전극(CGW)과, 용량전극(FGC)과, 용량절연막(10c)과, p+형의 반도체영역(13a)을 구비하고 있다.The capacitor C is formed at a position where the floating gate electrode FG overlaps the planar well of the p-type well HPWb. The capacitor C includes a control gate electrode CGW, a capacitor electrode FGC, a
제어 게이트 전극(CGW)은, 부유 게이트 전극(FG)이 대향하는 p형의 웰(HPWb)부분에 의해 형성된다. 한편, 용량전극(FGC)은, 상기 제어 게이트 전극(CGW)에 대향하는 부유 게이트 전극(FG)부분에 의해 형성된다. 이렇게 메모리셀(MC)의 게이트 구성을 단층 구성으로 하는 것에 의해, 플래시 메모리의 메모리셀(MC)과 주회로의 소자와의 제조상의 정합을 용이하게 할 수가 있으므로, 반도체장치의 제조 시간의 단축이나 제조 코스트의 저감을 꾀할 수 있다.The control gate electrode CGW is formed by the p-type well HPWb portion facing the floating gate electrode FG. On the other hand, the capacitor electrode FGC is formed by a portion of the floating gate electrode FG opposite to the control gate electrode CGW. By setting the gate structure of the memory cell MC into a single layer structure in this way, it is possible to facilitate the manufacturing matching between the memory cell MC of the flash memory and the elements of the main circuit, thereby reducing the manufacturing time of the semiconductor device. The manufacturing cost can be reduced.
또한, 용량전극(FGC)의 제2방향 X의 길이는, 상기 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(QW)나 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 게이트 전극(FGW, FGR)의 제2방향 X의 길이보다 길어지도록 형성된다. 이것에 의해, 용량전극(FGC)의 평면적을 크게 확보할 수 있으므로, 커플링비를 높일 수 있고, 제어 게이트 배선(CGW)으로부터의 전압공급 효율을 향상시키는 것이 가능해지고 있다.The length of the second direction X of the capacitor electrode FGC is equal to that of the gate electrodes FGW and FGR of the MISFET QW for data writing and erasing and the MISFET QR for data reading. It is formed to be longer than the length of the second direction X. As a result, since the planar area of the capacitor electrode FGC can be largely secured, the coupling ratio can be increased and the voltage supply efficiency from the control gate wiring CGW can be improved.
상기 용량절연막(10c)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 상기 제어 게이트 전극(CGW)과 용량전극(FGC)의 사이에 형성된다. 이 용량절연막(10c)은, 상기 게이트 절연막(10a, (10b))을 형성하기 위한 열산화 공정에 의해 동시에 형성되고 있으며, 그 두께는, 예컨대 13.5nm 정도이다. 또한, 상기 게이트 절연막(10a, (10b)) 및 용량절연막(10c)은, 주회로에 있어서의 상대적으로 두꺼운 게이트 절연막을 가지는 고내압 MISFET로 상대적으로 얇은 게이트 절연막을 가지는 저내압 MISFET 중, 고내압 MISFET의 게이트 절연막과 동일 공정에 의해 형성된다. 이것에 의해, 플래시 메모리의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The
상기 p+형의 반도체영역(13a)은, p형의 웰(HPWb)내에 있어서 용량전극(FGC) 을 끼우는 위치에 용량전극(FGC)에 대하여 자기정합적으로 형성된다. 이 반도체영역(13a)에는, 예컨대 붕소(B)등과 같은 상기 p형의 웰(HPWb)과 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, p+형의 반도체영역(13a)의 불순물 농도쪽이, p형의 웰(HPWb)의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이 반도체영역(13a)은, 그 표층일부에 형성된 실리사이드층(5a)을 통하여, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7e)에 전기적으로 접속되어 있다.The p +
그런데, 이러한 구성의 플래시 메모리의 기록·소거용의 MIS·FET(QW)에 있어서, 채널 전면의 FN터널 전류에 의해, 데이터를 기록할 때는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 기록·소거용의 MIS·FET(QW)의 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(11SW, 11DW)을, 예컨대 오픈(OPEN)으로 설정하거나, 또는 9V로 설정한다. 그러나, 오픈할 경우(도 2)는, 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(11SW, 11DW)의 양측에 컷오프하기 위한 트랜지스터가 필요하여 반도체장치의 소형화를 저해하는 문제가 있는 것을 찾아냈다. 한편, n형의 반도체영역(11SW, 11DW)에 9V를 인가할 경우는 (도 3), 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(11SW, 11DW)의 접합 내압이 9V보다 낮으면, 접합 내압을 유지하지 못하고 브레이크 다운하여 기록 ·소거용의 MIS·FET(QW)가 열화하는 문제가 생긴다. 또한, 데이터 재기록 영역과 데이터 판독 영역이 동일한 웰내에 형성되어 있는 것 등에 의해, 데이터 재기록이 불안정해져 데이터를 능숙하게 기록할 수 없는 문제가 생기는 것을 찾아냈다.By the way, in the MISFET (QW) for writing and erasing a flash memory having such a configuration, when data is recorded by the FN tunnel current in the front of the channel, as shown in Figs. The n-type semiconductor regions 11SW and 11DW for the source and the drain of the MISFET QW for drainage are set to, for example, open (OPEN) or set to 9V. However, in the case of opening (FIG. 2), it has been found that transistors for cutoff are required on both sides of the n-type semiconductor regions 11SW and 11DW for source and drain, which hinders the miniaturization of the semiconductor device. On the other hand, when 9V is applied to the n-type semiconductor regions 11SW and 11DW (FIG. 3), the junction breakdown voltage of the n-type semiconductor regions 11SW and 11DW for the source and drain is lower than 9V. A problem arises in that the write / erase MIS / FET (QW) deteriorates due to breakdown without holding. In addition, it has been found that the data rewriting area and the data reading area are formed in the same well, so that the data rewriting becomes unstable and the data cannot be recorded well.
거기에서, 상기 구성의 플래시 메모리에서는, 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(11SW, 11DW)에 내압이상의 전압이 걸리지 않도록 타이밍 설계가 필요하 다. 도 4∼도 6은 플래시 메모리의 데이터 소거 동작시에 있어서의 전압인가의 타이밍을 나타내는 설명도를 나타내고 있다. 우선, 도 4는 나타낸 바와 같이, p형의 웰(HPWa)에 9V의 전압이 인가되는데 앞서서 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(QW)의 드레인에 9V의 전압을 인가한다. 또한, 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(QW)의 드레인 전압을 0V로 되돌리는데 앞서서 p형의 웰(HPWa)의 전압을 0V로 되돌리면, 쌍방의 전위차(V1)가 상기 접합 내압을 넘어버려 접합 파괴를 야기해버린다. 거기에서, 데이터 소거 동작시에 있어서는, 도 5 및 도 6에 나타내는 것과 같은 타이밍에서 p형의 웰(HPWa) 및 데이터 기록·소거용의 MIS·FET(QW)의 드레인(n형 반도체영역(11DW))에 전압을 인가하고, 쌍방의 전위차(V1)가 약 7V이상이 안되도록 한다.In the flash memory having the above-described configuration, timing design is necessary so that voltages higher than the breakdown voltage are not applied to the n-type semiconductor regions 11SW and 11DW for the source and drain. 4 to 6 show explanatory diagrams showing timings of voltage application in the data erase operation of the flash memory. First, as shown in FIG. 4, before the voltage of 9V is applied to the p-type well HPWa, the voltage of 9V is applied to the drain of the MISFET QW for data recording and erasing. In addition, when the voltage of the p-type well HPWa is returned to 0V before the drain voltage of the MISFET QW for data recording and erasing is returned to 0V, the potential difference V1 of both sides exceeds the junction breakdown voltage. It throws away and causes joint breakage. In the data erasing operation, the p-type well HPWa and the drain of the MIS FET QW for data recording / erasing (n-type semiconductor region 11DW) at the same timing as shown in FIGS. 5 and 6. A voltage is applied to)) so that the potential difference (V1) of both is not more than about 7V.
예컨대 도 5는 나타낸 바와 같이, p형의 웰(HPWa)의 전압을 거는데 앞서서 MIS·FET(QW)의 드레인의 전압을 일으킨다. 이때, 쌍방의 전압은, 급격하게 걸지 않고 완만하게 상승시키고, 쌍방의 전위차(V1)가 상기 접합 내압을 넘지 않도록 한다.For example, as shown in FIG. 5, the voltage of the drain of the MISFET QW is generated before the voltage of the p-type well HPWa is applied. At this time, both voltages are gradually raised without suddenly being applied so that the potential difference V1 does not exceed the junction breakdown voltage.
또한, MIS ·FET(QW)의 드레인 전압을 0V로 되돌리는데 앞서서 p형의 웰(HPWa)의 전압을 0V로 되돌리고, 이때의 쌍방의 전압변화도 급격하지 않도록 하는 것에 의해, 쌍방의 전위차(V1)가 상기 접합 내압을 넘지 않도록 한다.In addition, prior to returning the drain voltage of the MISFET QW to 0V, the voltage of the p-type well HPWa is returned to 0V, so that both voltage variations at this time are not abrupt. ) Do not exceed the junction internal pressure.
또한, 예컨대 도 6에 나타낸 바와 같이, p형의 웰(HPWa)의 전압을 거는데 앞서서 MIS·FET(QW)의 드레인의 전압을 걸고, 9V까지 상승시키기 전에 4V 혹은 5V로 해서 그 동안에 p형의 웰(HPWa)의 전압을 걸어도 좋다. 이때, P형의 웰(HPWa)의 전압은, 타이밍이 다를 뿐으로 MIS·FET(QW)의 드레인의 전압과 동일하게 변화시킨 다. 그것에 의하여, 쌍방의 전위차(V1)가 상기 접합 내압을 넘지 않도록 할 수가 있다. 또한, MIS·FET(QW)의 드레인 전압 및 p형의 웰(HPWa)의 전압을 0V로 되돌릴 때에는, MIS·FET(QW)의 드레인 전압을 저하시키는데 앞서서 p형의 웰(HPWa)의 전압을 저하시키고, 그때의 전압변화는, 전압을 상승시킬 때의 변화 과정을 반대로 거치도록 하면 좋다.For example, as shown in Fig. 6, before applying the voltage of the p-type well HPWa, the voltage of the drain of the MISFET QW is applied, and the voltage of the p-type is set to 4V or 5V before raising to 9V. The voltage of the well HPWa may be applied. At this time, the voltage of the P-type well HPWa is changed to be the same as the voltage of the drain of the MISFET QW only with a different timing. Thereby, it is possible to prevent both potential differences V1 from exceeding the junction breakdown voltage. When the drain voltage of the MISFET QW and the voltage of the p well HPWa are returned to 0 V, the voltage of the p well HPWa is reduced before the drain voltage of the MISFET QW is lowered. The voltage change at that time may be reversed through the change process at the time of raising the voltage.
이렇게 상기구성의 플래시 메모리의 기록·소거용의 MIS·FET(QW)에 있어서 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 데이터의 재기록을 하기 위해, 그 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(11SW, 11DW)에 9V를 인가할 경우, 상기와 같은 타이밍 설계가 필요하다. 그러나, 상기와 같은 타이밍 설계를 실현하기 위해서는, 동일한 기판(1S)상에 형성하는 주변회로의 규모가 커지고, 반도체장치의 소형화를 저해하는 문제가 있는 것을 찾아냈다.In this manner, in the MIS FET (QW) for writing and erasing the flash memory having the above-described structure, the n-type semiconductor regions 11SW and 11DW for the source and drain thereof are used for rewriting data by the FN tunnel current in front of the channel. In the case of applying 9V), the above timing design is required. However, in order to realize the above timing design, it has been found that there is a problem that the size of the peripheral circuit formed on the
다음에, 본 실시형태1의 반도체장치에 대해서 설명한다.Next, the semiconductor device of the first embodiment will be described.
본 실시형태1의 반도체장치는, 동일한 반도체 칩에, 주회로와, 그 주회로에 관한 비교적 소용량의 원하는 정보를 기억하는 플래시 메모리(불휘발성 메모리)가 형성되어 있는 것이다. 상기 주회로에는, 예컨대 DRAM(Dynamic Random Access Memory)、이나 SRAM(StaticRAM)등과 같은 메모리 회로, CPU(Central Processing Unite)이나 MPU(Micro Processing Unite)등과 같은 논리회로, 이러한 메모리 회로 및 논리회로의 혼재 회로 혹은 LCD(Liquid Crystal Device)드라이버 회로 등이 있다.In the semiconductor device according to the first embodiment, a flash memory (non-volatile memory) for storing a main circuit and relatively small desired information relating to the main circuit is formed on the same semiconductor chip. The main circuit includes, for example, memory circuits such as DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (StaticRAM), logic circuits such as CPU (Central Processing Unite), MPU (Micro Processing Unite), and the like, and a mixture of such memory circuits and logic circuits. Circuit or liquid crystal device (LCD) driver circuit.
또한, 상기소망의 정보에는, 예컨대 반도체 칩내의 트리밍시에 사용하는 유 효(사용)소자의 배치 어드레스 정보, 메모리나 LCD의 구제시에 사용하는 유효 메모리셀(불량이 없는 메모리셀)이나 유효LCD소자의 배치 어드레스 정보, LCD화상 조정시에 사용하는 조정 전압의 트리밍 탭 정보 혹은 반도체장치의 제조 번호 등이 있다. 이 반도체장치(반도체 칩, 반도체기판)의 외부로부터 공급되는 외부전원은, 단일전원으로 하고 있다. 단일전원의 전원전압은, 예컨대 3.3V정도이다.In addition, the desired information includes, for example, arrangement address information of an effective (used) device used for trimming in a semiconductor chip, an effective memory cell (memory cell without defect) or an effective LCD used for memory or LCD rescue. And the arrangement address information of the device, trimming tap information of the adjustment voltage used in adjusting the LCD image, or the serial number of the semiconductor device. The external power source supplied from the outside of the semiconductor device (semiconductor chip, semiconductor substrate) is a single power source. The power supply voltage of a single power supply is about 3.3V, for example.
도 7은 본 실시형태1의 반도체장치에 있어서의 플래시 메모리의 요부 회로도를 나타내고 있다. 이 플래시 메모리는, 메모리셀 어레이(MR)와 주변회로영역(PR)을 구비하고 있다. 메모리셀 어레이(MR)에는, 제1방향 Y로 연장하는 복수의 데이터 기록·소거용의 비트선(WBL)(WBL0, WBL1…)과, 데이터 판독용의 비트선(RBL)(RBLO, RBL2…)이 제2방향 X에 따라 배치된다. 또한, 메모리셀 어레이(MR)에는, 상기 비트선(WBL, RBL)에 대하여 직교하는 제2방향 X에 따라 연장하는 복수의 제어 게이트 배선(워드선)(CG)(CG0, CG1…)과, 복수의 소스선(SL)과, 복수의 선택선(GS)이 제1방향 Y에 따라 배치된다.Fig. 7 shows a main circuit diagram of the flash memory in the semiconductor device of the first embodiment. This flash memory has a memory cell array MR and a peripheral circuit region PR. The memory cell array MR includes a plurality of bit lines WBL (WBL0, WBL1 ...) for data writing and erasing extending in the first direction Y, and bit lines RBL (RBLO, RBL2, ...) for data reading. ) Is disposed along the second direction X. The memory cell array MR further includes a plurality of control gate wirings (word lines) CG (CG0, CG1, ...) extending along the second direction X orthogonal to the bit lines WBL and RBL. A plurality of source lines SL and a plurality of selection lines GS are disposed along the first direction Y. In FIG.
각 데이터 기록·소거용의 비트선(WBL)은, 상기 주변 회로영역(PR)에 배치된 데이터(0/1)입력용의 인버터 회로(INV)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 데이터 판독용의 비트선(RBL)은, 상기 주변 회로영역(PR)에 배치된 감지 증폭기 회로(SA)에 전기적으로 접속되어 있다. 감지 증폭기 회로(SA)는, 예컨대 커런트 미러형으로 된다. 그리고, 이러한 비트선(WBL, RBL)과, 제어 게이트 배선(CG), 소스선(SL) 및 선택선(GS)의 격자모양 교점의 근방에, 1비트분의 메모리셀(MC)이 전기적으로 접속되어 있다. 여기에서는, 1비트가 2개의 메모리셀(MC)에서 구성되어 있 는 경우가 예시된다.The bit line WBL for data writing and erasing is electrically connected to the inverter circuit INV for inputting data (0/1) arranged in the peripheral circuit region PR. In addition, the bit lines RBL for reading data are electrically connected to the sense amplifier circuits SA arranged in the peripheral circuit region PR. The sense amplifier circuit SA is, for example, a current mirror type. One bit of the memory cell MC is electrically connected to the bit line WBL, RBL, the control gate wiring CG, the source line SL, and the selection line GS near the lattice-shaped intersection. Connected. Here, the case where one bit is comprised by two memory cells MC is illustrated.
각 메모리셀(MC)은, 데이터 기록·소거용의 용량부 (전하 주입 방출부)(CWE)와, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)와, 용량부(C)와, 선택 MIS·FET(QS)를 구비하고 있는. 각 비트의 2개의 메모리셀(MC)의 각각의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE, CWE)는, 서로 병렬이 되도록 전기적으로 접속되어 있다. 그 각각의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 한쪽의 전극은, 데이터 기록·소거용의 비트선(WBL)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 그 각각의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 다른 쪽의 전극(부유 게이트 전극(FG))은, 각각 개별적인 데이터 판독용의 MIS·FET(QR, QR)의 게이트 전극(부유 게이트 전극(FG))에 전기적으로 접속되는 동시에, 용량부(C, C)의 한쪽의 전극(부유 게이트 전극(FG))에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 그 용량부(C, C)는 다른 쪽의 전극(제어 게이트 전극(CGW))은 제어 게이트 배선(CG)에 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 각 비트의 2개의 메모리셀(MC)의 데이터 판독용의 MIS·FET(QR, QR)는, 서로 직렬로 전기적으로 접속되고 있으며, 그 드레인은, 선택 MIS·FET(QS)를 통해서 데이터 판독용의 비트선(RBL)에 전기적으로 접속되고, 소스는 소스선(SL)에 전기적으로 접속되어 있다. 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 전극은, 선택선(GS)에 전기적으로 접속되어 있다.Each memory cell MC includes a capacitor portion (charge injection / discharge portion) CWE for data recording and erasing, a MISFET (QR) for reading data, a capacitor portion C, and a selected MISFET. Equipped with (QS). The capacitors CWE and CWE for recording and erasing data of the two memory cells MC of each bit are electrically connected to each other in parallel. One electrode of each of the capacitive sections CWE for data recording and erasing is electrically connected to the bit line WBL for data recording and erasing. The other electrode (floating gate electrode FG) of the capacitive portion CWE for data recording and erasing, respectively, is a gate electrode (floating) of the MISFETs QR and QR for reading data, respectively. It is electrically connected to the gate electrode FG, and is electrically connected to one electrode (the floating gate electrode FG) of the capacitors C and C. The other electrodes (control gate electrodes CGW) of the capacitors C and C are electrically connected to the control gate wiring CG. On the other hand, the MISFETs (QR, QR) for data reading of the two memory cells MC of each bit are electrically connected in series with each other, and the drain thereof is connected to the data through the selected MISFET (QS). It is electrically connected to the read bit line RBL, and the source is electrically connected to the source line SL. The gate electrode of the selection MIS-FET QS is electrically connected to the selection line GS.
다음에, 이러한 플래시 메모리에 있어서의 데이터 기록 동작 예를 도 8∼도 11에 따라 설명한다. 도 8은 도 7의 플래시 메모리의 데이터 기록 동작시에 있어서의 각 부(部)로의 인가전압을 나타내고 있다. 파선S1은 데이터 기록 대상의 메모리셀(MC)(이하, 선택 메모리셀(MCs)이라고 한다)을 나타내고 있다. 또, 여기에서는, 전자를 부유 게이트 전극에 주입하는 것을 데이터 기록으로 정의하지만, 그 반대로 부유 게이트 전극의 전자를 빼내는 것을 데이터 기록으로 정의할 수도 있다.Next, examples of the data writing operation in such a flash memory will be described with reference to Figs. FIG. 8 shows the voltage applied to each part in the data write operation of the flash memory of FIG. The broken line S1 indicates the memory cell MC (hereinafter referred to as the selected memory cell MCs) as the data recording target. Incidentally, in this example, the injection of electrons into the floating gate electrode is defined as data recording. On the contrary, the extraction of electrons from the floating gate electrode can be defined as data recording.
데이터의 기록 시에는, 상기 선택 메모리셀(MCs)의 상기 용량부(C)의 다른 쪽의 전극이 접속되어 있는 제어 게이트 배선CG0(CG)에, 예컨대 9V정도의 정(正)의 제어 전압을 인가한다. 그 이외의 제어 게이트 배선CG1(CG)에는, 예컨대 0V의 전압을 인가한다. 또한, 선택 메모리셀(MCs)의 상기 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 한쪽의 전극이 전기적으로 접속되어 있는 데이터 기록·소거용의 비트선WBL0(WBL)에, 예컨대 -9V정도의 부의 전압을 인가한다. 그 이외의 데이터 기록·소거용의 비트선WBL1(WBL)에는, 예컨대 0V의 전압을 인가한다. 또한, 선택선(GS), 소스선(SL) 및 데이터 기록용의 비트선(RBL)에, 예컨대 0V를 인가한다. 이것에 의해, 선택 메모리셀(MCs)의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE, CWE)의 부유 게이트 전극에 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 전자를 주입하고, 데이터를 기록한다.When data is written, a positive control voltage of, for example, about 9V is applied to the control gate wiring CG0 (CG) to which the other electrode of the capacitor C of the selected memory cells MCs is connected. Is authorized. A voltage of 0 V is applied to the other control gate wiring CG1 (CG), for example. The bit line WBL0 (WBL) for data recording / erasing, which is electrically connected to one electrode of the capacitor CWE for data recording / erasing of the selected memory cells MCs, is, for example, about -9V. A negative voltage is applied. A voltage of 0 V is applied to the other bit lines WBL1 (WBL) for data recording and erasing. Further, for example, 0 V is applied to the selection line GS, the source line SL, and the bit line RBL for data writing. As a result, electrons are injected into the floating gate electrodes of the capacitors CWE and CWE for data recording and erasing of the selected memory cells MCs by the FN tunnel current on the entire surface of the channel, and data is recorded.
다음에, 도 9는 도 7의 플래시 메모리의 데이터 일괄소거 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내고 있다. 파선 S2은 데이터 일괄소거 대상의 복수의 메모리셀(MC)(이하, 선택 메모리셀(MCsel)이라 한다)을 나타내고 있다. 또, 여기에서는, 부유 게이트 전극의 전자를 뽑아내는 것을 데이터 소거라고 정의하지만, 그 반대로 부유 게이트 전극에 전자를 주입하는 것을 데이터 소거라고 정의할 수도 있다.Next, FIG. 9 shows the voltage applied to each part in the data collective erasing operation of the flash memory of FIG. The broken line S2 indicates a plurality of memory cells MC (hereinafter referred to as the selected memory cell MCsel) to be subjected to data collective erasing. In this case, the extraction of electrons from the floating gate electrode is defined as data erasing. On the contrary, the injection of electrons into the floating gate electrode can be defined as data erasing.
데이터 일괄소거시에는, 상기 복수의 선택 메모리셀(MCse1)의 상기 용량부(C)의 다른 쪽의 전극이 접속되어 있는 제어 게이트 배선CG0, CG1(CG)에, 예컨대 -9V정도의 부의 제어 전압을 인가한다. 또한, 선택 메모리셀(MCsel)의 상기 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 한쪽의 전극이 전기적으로 접속되어 있는 데이터 기록·소거용의 비트선WBL0, WBL1(WBL)에, 예컨대 9V정도의 부의 전압을 인가한다. 또한, 선택선(GS), 소스선(SL) 및 데이터 기록용의 비트선(RBL)에, 예컨대 0V를 인가한다. 이것에 의해, 데이터 일괄소거를 하는 복수의 선택 메모리셀(MCse1)의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE, CWE)의 부유 게이트 전극에 축적된 전자를 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 방출하여, 복수의 선택 메모리셀(MCse1)의 데이터를 일괄 소거한다.At the time of data collective erasing, a negative control voltage of, for example, about -9V is applied to the control gate wirings CG0 and CG1 (CG) to which the other electrode of the capacitor C of the plurality of selected memory cells MCse1 is connected. Is applied. Further, for example, about 9V to the bit lines WBL0 and WBL1 (WBL) for data recording and erasing, in which one electrode of the capacitor CWE for data recording and erasing of the selected memory cell MCsel is electrically connected. Apply a negative voltage of. Further, for example, 0 V is applied to the selection line GS, the source line SL, and the bit line RBL for data writing. As a result, electrons accumulated in the floating gate electrodes of the capacitors CWE and CWE for data recording and erasing of the plurality of selected memory cells MCse1 for collective data erasing are discharged by the FN tunnel current on the entire channel surface. The data of the plurality of selected memory cells MCse1 are collectively erased.
다음에, 도 10은 도 7의 플래시 메모리의 데이터·비트단위 소거 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내고 있다. 파선S3은 데이터 일괄소거 대상인 메모리셀(MC)(이하, 선택 메모리셀(MCse2)이라 한다)을 나타내고 있다.Next, FIG. 10 shows the voltage applied to each part in the data bit unit erase operation of the flash memory of FIG. The broken line S3 indicates the memory cell MC (hereinafter referred to as the selected memory cell MCse2) which is the data collective erasing target.
데이터·비트단위 소거 시에는, 상기 선택 메모리셀(MCse2)의 상기 용량부(C)의 다른 쪽의 전극이 접속되어 있는 제어 게이트 배선CG0(CG)에, 예컨대 -9V정도의 부의 제어 전압을 인가한다. 그 이외의 제어 게이트 배선CG1(CG)에는, 예컨대 0V의 전압을 인가한다. 또한, 선택 메모리셀(MCse2)의 상기 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 한쪽의 전극이 전기적으로 접속되어 있는 데이터 기록·소거용의 비트선WBL0(WBL)에, 예컨대 9V정도의 정의 전압을 인가한다. 그 이외의 데이터 기록·소거용의 비트선WBL1(WBL)에는, 예컨대 0V의 전압을 인가한다. 또한, 선택선(GS), 소스선(SL) 및 데이터 기록용의 비트선(RBL)에, 예컨대 0V를 인가한다.At the time of data bit unit erase, a negative control voltage of, for example, about -9 V is applied to the control gate wiring CG0 (CG) to which the other electrode of the capacitor C of the selected memory cell MCse2 is connected. do. A voltage of 0 V is applied to the other control gate wiring CG1 (CG), for example. Further, for example, a definition of about 9 V is defined for the bit line WBL0 (WBL) for data recording / erasing, in which one electrode of the capacitor CWE for data recording / erasing of the selected memory cell MCse2 is electrically connected. Apply voltage. A voltage of 0 V is applied to the other bit lines WBL1 (WBL) for data recording and erasing. Further, for example, 0 V is applied to the selection line GS, the source line SL, and the bit line RBL for data writing.
이것에 의해, 데이터 소거 대상의 선택 메모리셀(MCse2)의 데이터 기록·소 거용의 용량부(CWE, CWE)의 부유 게이트 전극에 축적된 전자를 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 방출하여, 데이터 소거 대상의 선택 메모리셀(MCse2)의 데이터를 소거한다.As a result, electrons accumulated in the floating gate electrodes of the capacitor parts CWE and CWE for data recording and erasing in the selected memory cell MCse2 for data erasing are discharged by the FN tunnel current on the entire channel to erase the data. The data of the target selected memory cell MCse2 is erased.
다음에, 도 11은 도 7의 플래시 메모리의 데이터 판독 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내고 있다. 파선S4은 데이터 판독 대상의 메모리셀(MC)(이하, 선택 메모리셀(MCr)이라 한다)을 나타내고 있다.Next, FIG. 11 shows the voltage applied to each part in the data read operation of the flash memory of FIG. The broken line S4 indicates the memory cell MC (hereinafter referred to as the selected memory cell MCr) as the data reading object.
데이터 판독 시에는, 상기 선택 메모리셀(MCr)의 상기 용량부(C)의 다른 쪽의 전극이 접속되어 있는 제어 게이트 배선CG0(CG)에, 예컨대 3V정도의 제어 전압을 인가한다. 그 이외의 제어 게이트 배선CG1(CG)에는, 예컨대 0V의 전압을 인가한다. 또한, 선택 메모리셀(MCr)의 상기 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 한쪽의 전극이 전기적으로 접속되어 있는 데이터 기록·소거용의 비트선WBL0, WBL0(WBL)에, 예컨대 0V정도의 전압을 인가한다. 또한, 상기 선택 메모리셀(MCr)의 상기 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 전극이 전기적으로 접속되어 있는 선택선(GS)에, 예컨대 3V정도의 전압을 인가한다. 그리고, 데이터 기록용의 비트선(RBL)에, 예컨대 1V정도의 전압을 인가한다. 또한, 소스선(SL)에, 예컨대 0V를 인가한다. 이것에 의해, 데이터 판독 대상의 선택 메모리셀(MCr)의 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)를 온(on) 조건으로 하여 그 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 채널에 드레인 전류가 흐를 것인지 아닌지에 의해, 선택 메모리셀(MCr)에 기억되어 있는 데이터가 0/1의 어느 것인지를 읽어낸다.When reading data, a control voltage of, for example, about 3V is applied to the control gate wiring CG0 (CG) to which the other electrode of the capacitor C of the selected memory cell MCr is connected. A voltage of 0 V is applied to the other control gate wiring CG1 (CG), for example. Further, for example, about 0 V to the bit lines WBL0 and WBL0 (WBL) for data recording and erasing, in which one electrode of the capacitor CWE for data recording and erasing of the selected memory cell MCr is electrically connected. Apply a voltage of. In addition, a voltage of, for example, about 3V is applied to the selection line GS to which the gate electrode of the selection MISFET QS of the selection memory cell MCr is electrically connected. Then, for example, a voltage of about 1 V is applied to the bit line RBL for data writing. In addition, for example, 0 V is applied to the source line SL. As a result, the MISFET (QR) for data reading of the selected memory cell MCr to be read data is turned on and a drain current is applied to the channel of the MISFET (QR) for data reading. By whether or not it flows, it reads out whether the data stored in the selected memory cell MCr is 0/1.
다음에, 도 12는 본 실시형태1의 반도체장치에 있어서의 플래시 메모리의 1 비트분의 메모리셀(MC)의 평면도, 도 13은 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다. 또, 도 12에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 일부에 헤칭을 붙였다.Next, FIG. 12 is a plan view of the memory cell MC for one bit of the flash memory in the semiconductor device of the first embodiment, and FIG. 13 is a sectional view taken along the line Y2-Y2 in FIG. In addition, in FIG. 12, a part was hatched to make the drawing easy to see.
p형의 기판(1S)의 주면에는, 활성영역L(Ll, L2, L3, L4, L5)을 규정하는 상기 구형의 분리부(TI)가 형성된다. 이 기판(1S)에 형성된 n형(제1도전형)의 매립웰(제1웰)(DNW)에는, p형(제2도전형)의 웰(HPW1, HPW2, HPW3) 및 n형의 웰(HNW)이 형성된다. p형의 웰(HPW1, HPW2, HPW3)은, 매립웰(DNW) 및 n형의 웰(HNW)에 의해 서로 전기적으로 분리된 상태에서 매립웰(DNW)에 내포된다. On the main surface of the p-
이 p형의 웰(HPW1∼HPW3)에는, 예컨대 붕소(B)등과 같은 p형을 나타내는 불순물이 함유된다. p형의 웰(HPW3)의 상층일부에는, p+형의 반도체영역(4a)이 형성된다. p+형의 반도체영역(4a)에는, p형의 웰(HPW3)과 같은 불순물이 함유되어 있지만, p+형의 반도체영역(4a)의 불순물 농도쪽이, p형의 웰(HPW3) 의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이 p+형의 반도체영역(4a)은, 기판(1S)의 주면상의 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7a)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7a)가 접한 p+형의 반도체영역(4a)의 표층일부에 상기 실리사이드층(5a)을 형성해도 좋다.The p-type wells HPW1 to HPW3 contain impurities such as p-type such as boron (B) and the like. The p +
또한, 상기 n형의 웰(HNW)에는, 예컨대 인(P) 또는 비소(As)등과 같은 n형을 나타내는 불순물이 함유된다. 이 n형의 웰(HNW)의 상층일부에는, n+형의 반도체영역(8a)이 형성된다. n+형의 반도체영역(8a)에는, n형의 웰(HNW)과 같은 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역(8a)의 불순물 농도쪽이, n형의 웰(HNW)의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. n+형의 반도체영역(8a)은, 상기 p형의 웰(HPW1∼HPW3)에 접촉하지 않도록, p형의 웰(HPW1∼HPW3)로부터 분리된다. 즉, n+형의 반도체영역(8a)과 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 사이에는 n형의 매립웰(DNW)의 일부가 개재된다. 이러한 n+형의 반도체영역(8a)은, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7b)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7b)가 접한 n+형의 반도체영역(8a)의 표층일부에 실리사이드층(5a)을 형성해도 좋다.The n-type well HNW contains an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As). An n +
본 실시형태1의 플래시 메모리의 메모리셀(MC)은, 부유 게이트 전극(FG)과, 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)와, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)와, 용량부(C)를 구비하고 있다.The memory cell MC of the flash memory of the first embodiment includes a floating gate electrode FG, a capacitor portion CWE for data writing and erasing, a MISFET QR for reading data, and a capacitor portion. (C) is provided.
부유 게이트 전극(FG)은, 정보의 기억에 기여하는 전하를 축적하는 부분이다. 이 부유 게이트 전극(FG)은, 예컨대 저저항의 다결정 실리콘 등과 같은 도전체막으로 구성되고, 전기적으로 부유 상태(다른 도체와 절연된 상태)에서 형성된다. 또한, 이 부유 게이트 전극(FG)은, 도 12에 나타낸 바와 같이, 서로 인접하는 상기 p형의 웰(HPW1, HPW2, HPW3)에 평면적으로 겹치도록 제1방향 Y에 따라 연장한 상태로 형성된다.The floating gate electrode FG is a portion which accumulates electric charges which contribute to the storage of information. The floating gate electrode FG is made of a conductor film such as low-resistance polycrystalline silicon, for example, and is formed in an electrically floating state (isolated from other conductors). 12, this floating gate electrode FG is formed in the state extended along the 1st direction Y so that it may overlap planarly with the said p-type wells HPW1, HPW2, HPW3 adjacent to each other. .
이 부유 게이트 전극(FG)이 p형의 웰(제2웰)(HPW2)의 활성영역(L2)에 평면적으로 겹치는 제1위치에는, 상기 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)가 배치된다. 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)는, 용량전극(제1전극)(FGC1)과, 용량절연막(제1절연막)(10d)과, p형의 반도체영역(15, 15)과, p형의 웰(HPW2)을 구비하고 있다.The capacitor CWE for data recording and erasing is disposed at a first position where the floating gate electrode FG overlaps with the active region L2 of the p-type well (second well) HPW2 in plan view. . The capacitor portion CWE for data recording and erasing includes a capacitor electrode (first electrode) FGC1, a capacitor insulating film (first insulating film) 10d, p-
용량전극(FGC1)은, 상기 부유 게이트 전극(FG)의 일부에 의해 형성되고 있으며, 용량부(CWE)의 상기 다른 쪽의 전극을 형성하는 부분이다. 상기 용량절연 막(10d)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 용량전극(FGC1)과 기판(1S)(p형의 웰(HPW2))의 사이에 형성된다. 용량절연막(10d)의 두께는, 예컨대 10nm이상, 20nm이하로 된다.The capacitor electrode FGC1 is formed by a part of the floating gate electrode FG, and is a portion which forms the other electrode of the capacitor portion CWE. The
단지, 본 실시형태1의 용량부(CWE)에서는, 데이터의 재기록에 있어서, 전자를 p형의 웰(HPW2)로부터 용량절연막(10d)을 통해서 용량전극(FGC1)에 주입하거나, 용량전극(FGC1)의 전자를 용량절연막(10d)을 통해서 p형의 웰(HPW2)로 방출하거나 하므로, 용량절연막(10d)의 두께는 엷고, 구체적으로는, 예컨대 13.5nm정도의 두께로 설정되어 있다. 용량절연막(10d)의 두께를 10nm이상으로 하는 이유는, 그것보다 엷으면 용량절연막(10d)의 신뢰성을 확보할 수 없기 때문이다. 또한, 용량절연막(10d)의 두께를 20nm이하로 하는 이유는, 그것보다 두꺼우면 전자를 통과시키는 것이 어렵게 되고, 데이터의 재기록을 능숙하게 할 수 없기 때문이다.However, in the capacitor portion CWE of the first embodiment, in rewriting data, electrons are injected into the capacitor electrode FGC1 from the p-type well HPW2 through the
용량부(CWE)의 p형의 반도체영역(15)은, p형의 웰(HPW2)내에 있어서 용량전극(FGC1)을 끼우는 위치에 용량전극(FGC1)에 대하여 자기정합적으로 형성된다.The p-
이 반도체영역(15)은, 각각 채널 측의 p-형의 반도체영역(15a)과, 그 각각에 접속된 p+형의 반도체영역(15b)을 구비하고 있다. 이 p-형의 반도체영역(15a) 및 P+형의 반도체영역(15b)에는, 예컨대 붕소(B)등과 같은 동일 도전형의 불순물이 함유되어 있지만, p+형의 반도체영역(15b)의 불순물 농도쪽이, p-형의 반도체영역(15a)의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이 p형의 반도체영역(15)은, P형의 웰(HPW2)과 전기적으로 접속되어 있다. p형의 반도체영역(15) 및 p형의 웰(HPW2)은, 용량부(CWE)의 상기한 쪽의 전극을 형성하는 부분이다. 이 p형의 반도 체영역(15)은, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7c)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7c)는, 상기 데이터 기록·소거용의 비트선(WBL)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7c)가 접한 p+형의 반도체영역(15b)의 표층일부에 실리사이드층(5a)을 형성해도 좋다.Each of the
또한, 상기 부유 게이트 전극(FG)이 p형의 웰(제3웰)(HPW3)의 활성영역(L1)에 평면적으로 겹치는 제2위치에는, 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)가 배치된다. 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 구성은 도 1∼도 3에서 설명한 것과 같다. 즉, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)는, 게이트 전극(제2전극)(FGR)과, 게이트 절연막(제2절연막)(10b)과, 한 쌍의 n형의 반도체영역(12, 12)을 구비하고 있다. 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 채널은, 상기 게이트 전극(FGR)과 활성영역(L1)이 평면적으로 겹치는 상기1)형의 웰(HPW3)의 상층에 형성된다The MISFET QR for data reading is arranged at a second position where the floating gate electrode FG overlaps with the active region L1 of the p-type well (third well) HPW3 in plan view. do. The configuration of the MIS FET (QR) for data reading is the same as that described with reference to FIGS. That is, the MISFET QR for reading data includes a gate electrode (second electrode) FGR, a gate insulating film (second insulating film) 10b, and a pair of n-
게이트 전극(FGR)은, 상기 부유 게이트 전극(FG)의 일부에 의해 형성된다.The gate electrode FGR is formed by a part of the floating gate electrode FG.
상기 게이트 절연막(10b)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 게이트 전극(FGR)과 기판(1S)(P형의 웰(HPW3))의 사이에 형성된다. 게이트 절연막(10b)의 두께는, 예컨대 13.5nm정도이다. 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 한 쌍의 n형의 반도체영역(12, 12)은, p형의 웰(HPW3)내에 있어서 게이트 전극(FGR)을 끼우는 위치에 게이트 전극(FGR)에 대하여 자기정합적으로 형성된다. 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 한쌍의 n형의 반도체영역(12, 12)은, 각각 채널 측의 n-형의 반도체영역(12a)과, 그 각각에 접속된 n+형의 반도체영역(12b)을 구비하고 있다.The
이 n형의 반도체영역(12a) 및 n+형의 반도체영역(12b)에는, 예컨대 인(P) 또 는 비소(As)등과 같은 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역(12b)의 불순물 농도쪽이, n-형의 반도체영역(12a)의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이러한 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 반도체영역(12, 12)의 한쪽은, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7d)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7d)는, 상기 소스선(SL)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7d)가 접한 n+형의 반도체영역(12b)의 표층일부에 실리사이드층(5a)을 형성해도 좋다. 한편, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 반도체영역(12, 12)의 다른 쪽은, 상기 선택 MIS·FET(QS)의 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(12)의 한쪽과 공유된다.The n-
선택 MIS·FET(QS)는, 게이트 전극(FGS)과, 게이트 절연막(10e)과, 소스·드레인용의 한 쌍의 n형의 반도체영역(12, 12)을 구비하고 있다. 선택 MIS·FET(QS)의 채널은, 상기 게이트 전극(FGS)과 활성영역(L1)이 평면적으로 겹치는 상기 p형의 웰(HPW3)의 상층에 형성된다.The selection MIS-FET QS includes a gate electrode FGS, a
상기 게이트 전극(FGS)은, 예컨대 저저항의 다결정 실리콘에 의해 형성된다. 이 게이트 전극(FGS)은, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7f)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7f)는, 상기 선택선(GS)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 게이트 절연막(10e)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 게이트 전극(FGS)과 기판(1S)(p형의 웰(HPW3))의 사이에 형성된다. 이 게이트 절연막(10e)의 두께는, 예컨대 13.5nm정도이다. 선택 MIS·FET(QS)의 한 쌍의 n형의 반도체영역(12, 12)의 구성은, 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 n형의 반도체영역(12) 과 같다. 선택 MIS·FET(QS)의 다른 쪽의 n형의 반도체영역(12)은, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7g)에 전기적으로 접속되어 있다.The gate electrode FGS is formed of, for example, low resistance polycrystalline silicon. The gate electrode FGS is electrically connected to the
이 도체부(7g)에는, 상기 데이터 판독용의 비트선(RBL)에 전기적으로 접속되어 있다.The
이 도체부(7g)가 접한 n+형의 반도체영역(12b)의 표층일부에 실리사이드층(5a)을 형성해도 좋다.The
또한, 상기 부유 게이트 전극(FG)이 상기 p형의 웰(제4웰)(HPW1)에 평면적으로 겹치는 위치에는, 상기 용량부(C)가 형성된다. 이 용량부(C)의 구성은 도 1∼도 3에서 설명한 것과 같다. 즉, 이 용량부(C)는, 제어 게이트 전극(CGW)과, 용량전극(제3전극)(FGC2)과, 용량절연막(제3절연막)(10c)과, p형의 반도체영역(13)과, p형의 웰(HPW1)을 구비하고 있다.The capacitor C is formed at a position where the floating gate electrode FG overlaps with the p-type well (fourth well) HPW1 in plan view. The structure of this capacitor | capacitor C is as having demonstrated in FIGS. That is, the capacitor C includes the control gate electrode CGW, the capacitor electrode (third electrode) FGC2, the capacitor insulating film (third insulating film) 10c, and the p-
용량전극(FGC2)은, 상기 제어 게이트 전극(CGW)에 대향하는 부유 게이트 전극(FG)부분에 의해 형성되고 있으며, 상기 용량부(C)의 한쪽의 전극을 형성하는 부분이다. 이렇게 메모리셀(MC)의 게이트 구성을 단층 구성으로 하는 것에 의해, 플래시 메모리의 메모리셀(MC)과 주회로의 소자와의 제조상의 정합을 용이하게 할 수가 있으므로, 반도체장치의 제조 시간의 단축이나 제조 코스트의 저감을 꾀할 수 있다.The capacitor electrode FGC2 is formed by a portion of the floating gate electrode FG facing the control gate electrode CGW, and is a portion which forms one electrode of the capacitor portion C. As shown in FIG. By setting the gate structure of the memory cell MC into a single layer structure in this way, it is possible to facilitate the manufacturing matching between the memory cell MC of the flash memory and the elements of the main circuit, thereby reducing the manufacturing time of the semiconductor device. The manufacturing cost can be reduced.
또한, 용량전극(FGC2)의 제2방향 X의 길이는, 상기 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 용량전극(FGC1)이나 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 게이트 전극(FGR)의 제2방향 X의 길이보다 길어지도록 형성된다. 이것에 의해, 용량전 극(FGC2)의 평면적을 크게 확보할 수 있으므로, 커플링비를 높일 수 있고, 제어 게이트 배선(CGW)으로부터의 전압공급 효율을 향상시키는 것이 가능해지고 있다.The length of the second direction X of the capacitor electrode FGC2 is equal to the length of the capacitor electrode FGC1 of the capacitor portion CWE for data writing and erasing or the gate electrode of the MISFET QR for data reading. FGR) is formed to be longer than the length of the second direction X. As a result, since the planar area of the capacitor electrode FGC2 can be secured large, the coupling ratio can be increased, and the voltage supply efficiency from the control gate wiring CGW can be improved.
상기 용량절연막(10c)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 용량전극(FGC2)과 기판(1S)(p형의 웰(HPW1))의 사이에 형성된다. 용량절연막(10c)은, 상기 게이트 절연막(10b, 10e), 용량절연막(10d)을 형성하기 위한 열산화 공정에 의해 동시에 형성되고 있으며, 그 두께는, 예컨대 13.5nm정도이다.The
용량부(C)의 p형의 반도체영역(13)은, p형의 웰(HPW1)내에 있어서 용량전극(FGC2)을 끼우는 위치에 용량전극(FGC2)에 대하여 자기정합적으로 형성된다. 이 반도체영역(13)은, 각각 채널 측의 p-형의 반도체영역(13b)과, 그 각각에 접속된 p+형의 반도체영역(13a)을 구비하고 있다. 이 p-형의 반도체영역(13b)및 P+형의 반도체영역(13a)에는, 예컨대 붕소(B)등과 같은 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, p+형의 반도체영역(13a)의 불순물 농도쪽이, p-형의 반도체영역(13b)의 불순물 농도보다 높아지도록 설정되어 있다. 이 p형의 반도체영역(13)은, P형의 웰(HPW1)과 전기적으로 접속되어 있다. p형의 반도체영역(13) 및 p형의 웰(HPW1)은, 용량부(C)의 제어 게이트 전극(CGW)(상기 다른 쪽의 전극)을 형성하는 부분이다.The p-
이 p형의 반도체영역(13)은, 상기 절연층(6)에 형성된 콘택트 홀(CT)내의 도체부(7e)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7e)는, 상기 제어 게이트 배선(CG)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도체부(7c)가 접한 p+형의 반도체영역(15b)의 표층일부에 실리사이드층(5a)을 형성해도 좋다.The p-
다음에, 도 14는 본 실시형태1의 플래시 메모리의 데이터 기록 동작시의 상기 선택 메모리셀(MCs)에서의 각 부의 인가전압의 1예를 게시하는 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다.Next, FIG. 14 is a sectional view of the Y2-Y2 line in FIG. 12 showing an example of the voltage applied to each part in the selected memory cells MCs in the data write operation of the flash memory of the first embodiment.
여기에서는 도체부(7b)를 통해서 n형의 웰(HNW) 및 n형의 매립웰(DNW)에, 예컨대 9V정도의 전압을 인가해서 기판(1S)과 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 전기적인 분리를 한다. 또한, 상기 제어 게이트 배선(CG)으로부터 도체부(7e)를 통해서 용량부(C)의 제어 게이트 전극(CGW)에, 예컨대 9V정도의 정의 제어 전압을 인가한다. 또한, 상기 데이터 기록·소거용의 비트선(WBL)으로부터 도체부(7c)를 통해서 용량부(CWE)의 한쪽의 전극(p형의 반도체영역(15) 및 p형의 웰(HPW2))에, 예컨대 -9V정도의 부의 전압을 인가한다. 또한, 도체부(7a)를 통하여, p형의 웰(HPW3)에, 예컨대 0V를 인가한다.Here, a voltage of, for example, about 9V is applied to the n-type well HNW and the n-type buried well DNW through the
또한,상기 선택선(GS)으로부터 도체부(7f)를 통해서 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 전극(FGS)에, 예컨대 0V를 인가한다. 또한, 상기 소스선(SL)으로부터 도체부(7d)를 통해서 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 한쪽의 n형의 반도체영역(12)에, 예컨대 0V를 인가한다. 또한, 데이터 기록용의 비트선(RBL)으로부터 도체부(7g)를 통하여, 선택 MIS·FET(QS)의 한쪽의 n형의 반도체영역(12)에, 예컨대 0V를 인가한다. 이것에 의해, 선택 메모리셀(MCs)의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 p형의 웰(HPW2)의 전자e를, 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 용량절연막(10d)을 통해서 용량전극(FGC1)(부유 게이트 전극(FG))에 주입하고, 데이터를 기록한다.Further, for example, 0 V is applied from the selection line GS to the gate electrode FGS of the selection MISFET QS through the
다음에, 도 15는 본 실시형태1의 플래시 메모리의 데이터 소거 동작시에 있 어서의 각 부의 인가전압을 나타내는 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다.Next, FIG. 15 is a sectional view of the Y2-Y2 line in FIG. 12 which shows the voltage applied to each part in the data erasing operation of the flash memory of the first embodiment.
여기에서는 도체부(7b)를 통해서 n형의 웰(HNW) 및 n형의 매립웰(DNW)에, 예컨대 9V정도의 전압을 인가해서 기판(1S)과 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 전기적인 분리를 한다. 또한, 상기 제어 게이트 배선(CG)으로부터 도체부(7e)를 통해서 용량부(C)의 제어 게이트 전극(CGW)에, 예컨대 -9V정도의 부의 제어 전압을 인가한다. 또한, 상기 데이터 기록·소거용의 비트선(WBL)으로부터 도체부(7c)를 통해서 용량부(CWE)의 한쪽의 전극(P형의 반도체영역(15) 및 p형의 웰(HPW2))에, 예컨대 9V정도의 정의 전압을 인가한다. 또한, 도체부(7a)를 통하여, p형의 웰(HPW3)에, 예컨대 0V를 인가한다.Here, a voltage of, for example, about 9V is applied to the n-type well HNW and the n-type buried well DNW through the
또한, 상기 선택선(GS)으로부터 도체부(7f)를 통해서 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 전극(FGS)에, 예컨대 0V를 인가한다. 또한, 상기 소스선(SL)으로부터 도체부(7d)를 통해서 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 한쪽의 n형의 반도체영역(12)에, 예컨대 0V를 인가한다. 또한, 데이터 기록용의 비트선(RBL)으로부터 도체부(7g)를 통하여, 선택 MIS·FET(QS)의 한쪽의 n형의 반도체영역(12)에, 예컨대 0V를 인가한다. 이것에 의해, 선택 메모리셀(MCse1)(MCse2)의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 용량전극(FGC1)(부유 게이트 전극(FG))에 축적된 전자e를, 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 용량절연막(10d)을 통해서 p형의 웰(HPW2)로 방출하고, 데이터를 소거한다.Further, for example, 0 V is applied from the selection line GS to the gate electrode FGS of the selection MIS-FET QS through the
다음에, 도 16은 본 실시형태1의 플래시 메모리의 데이터 판독 동작시에 있어서의 각 부의 인가전압을 나타내는 도 12의 Y2-Y2선의 단면도이다.Next, FIG. 16 is a sectional view of the Y2-Y2 line in FIG. 12 which shows the voltage applied to each part in the data read operation of the flash memory of the first embodiment.
여기에서는 도체부(7b)를 통해서 n형의 웰(HNW) 및 n형의 매립웰(DNW)에, 예컨대 3V정도의 전압을 인가해서 기판(1S)과 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 전기적인 분리를 한다. 또한, 상기 제어 게이트 배선(CG)으로부터 도체부(7e)를 통해서 용량부(C)의 제어 게이트 전극(CGW)에, 예컨대 3V정도의 정의 제어 전압을 인가한다. 이것에 의해, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 게이트 전극(FGR)에 정의 전압을 인가한다. 또한, 도체부(7a)를 통하여, p형의 웰(HPW3)에, 예컨대 0V를 인가한다. 또한, 상기 선택선(GS)으로부터 도체부(7f)를 통해서 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 전극(FGS)에, 예컨대 3V를 인가한다. 또한, 상기 소스선(SL)으로부터 도체부(7d)를 통해서 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 한쪽의 n형의 반도체영역(12)에, 예컨대 0V를 인가한다. 또한, 데이터 기록용의 비트선(RBL)으로부터 도체부(7g)를 통하여, 선택 MIS·FET(QS)의 한쪽의 n형의 반도체영역(12)에, 예컨대 1V를 인가한다. 또한, 상기 데이터 기록·소거용의 비트선(WBL)으로부터 도체부(7c)를 통해서 용량부(CWE)의 한쪽의 전극(p형의 반도체영역(15) 및 P형의 웰(HPW2))에, 예컨대 0V의 전압을 인가한다. 이것에 의해, 선택 메모리셀(MCr)의 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)를 온(on) 조건으로 해서 그 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 채널에 드레인 전류가 흐를 것인지 아닌지에 의해, 선택 메모리셀(MCr)에 기억되어 있는 데이터가 0/1의 어느 것인지 판독한다.Here, a voltage of, for example, about 3V is applied to the n-type well HNW and the n-type buried well DNW through the
이러한 본 실시형태1에 의하면, 데이터 재기록 영역(용량부(CWE)), 데이터 판독 영역(데이터 판독용의 MIS·FET(QR)) 및 용량결합 영역(용량부(C))을 각각 개별적인 p형의 웰(HPW1∼HPW3)내에 형성하고, 제 각기를 n형의 웰(HNW) 및 n형의 매 립웰(DNW)에 의해 분리한다. 데이터 재기록은, 용량소자에서 한다.According to this first embodiment, the p-type data rewriting area (capacitor CWE), data read area (MISFET (QR) for data read), and capacitive coupling area (capacitor C) are individually p-type. In the wells HPW1 to HPW3, and each is separated by an n-type well HNW and an n-type buried well DNW. Data rewriting is performed by the capacitor.
이것에 의해, 플래시 메모리의 데이터 재기록 영역에 있어서, 상기 컷오프용의 트랜지스터를 설치할 필요가 없어지므로, 반도체장치의 소형화를 추진할 수 있다.This eliminates the necessity of providing the cutoff transistor in the data rewrite area of the flash memory, which can promote miniaturization of the semiconductor device.
또한, 데이터 재기록용의 소자를 용량소자에서 형성하고, 채널 전면의 FN터널 전류에 의한 데이터 재기록에 있어서, p형의 반도체영역(15)과 p형의 웰(HPW2)과는 동일 전위가 되므로, 상기 접합 내압의 문제가 생길 일도 없다. 이 때문에, 플래시 메모리의 메모리셀(MC)의 열화를 억제 또는 방지할 수 있고, 플래시 메모리의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기와 같은 타이밍 설계가 불필요해지므로, 플래시 메모리의 주변회로의 규모를 작게 억제할 수 있으므로, 반도체장치의 소형화를 추진할 수 있다. 또한, 데이터 재기록을, 가장 소비 전류가 작고, 저전압에 있어서의 단일 전원 재기록에 알맞은 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 행할 수 있으므로, 내부 승압회로에 의한, 단일전원화가 용이하다. 더욱이, 데이터 기록 및 소거에 있어서, 홀 발생이 없는 채널FN터널 전류를 사용하기 때문에, 데이터의 재기록 회수를 향상시킬 수 있다.In addition, since the element for data rewriting is formed in the capacitor element and the data is rewritten by the FN tunnel current on the entire channel, the p-
또한, 데이터 재기록 영역(용량부(CWE))과, 데이터 판독 영역(데이터 판독용의 MIS·FET(QR))를 각각 개별적인 p형의 웰(HPW2, HPW3)내에 형성한 것에 의해, 데이터 재기록을 안정화시킬 수 있다. 이 때문에, 플래쉬메모리의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The data rewrite area (capacitor CWE) and the data read area (MISFET QR for data read) are formed in separate p-type wells HPW2 and HPW3, respectively. It can be stabilized. For this reason, the operation reliability of a flash memory can be improved.
(실시형태2)
본 실시형태2에서는, 예컨대 LCD드라이버 회로(주회로)가 형성된 반도체 칩에, 그 주회로에 관한 비교적 소용량의 원하는 정보를 기억 하는 플래시 메모리가 형성되어 있는 반도체장치의 제조 방법의 1 예를 도 17∼도 28에 의해 설명한다.In the second embodiment, for example, a semiconductor device in which an LCD driver circuit (main circuit) is formed, a flash memory for storing a relatively small amount of desired information relating to the main circuit is formed. It demonstrates by FIG.
도 17∼도 28은, 본 실시형태2의 반도체장치의 제조 공정중에 있어서의 동일한 기판(1S) (여기서는, 반도체 웨이퍼라고 하는 평면원형모양의 반도체박판)의 요부 단면도이다. 고내압부 및 저내압부는, LCD드라이버 회로를 구성하는 MIS·FET의 형성 영역이다. 고내압부의 MIS·FET의 동작 전압은, 예컨대 25V정도이다. 또한, 저내압부의 MIS·FET의 동작 전압은, 예컨대 6.0V정도이다. 또한, 저내압부의 MIS·FET에는, 상기의 동작 전압이 6.0V인 것의 이외에, 동작 전압이 1.5V인 MIS·FET가 있다. 이 동작 전압이 1.5V인 MIS·FET는, 동작 전압이 6.0V인 MIS·FET보다도 고속에 동작하는 목적으로 설치되어, 다른 MIS·FET와 함께 상기의 LCD드라이버 회로를 구성한다. 또한, 동작 전압이 1.5V인 MIS·FET는, 그 게이트 절연막이 동작 전압이 6.0V 의 MIS·FET의 게이트 절연막보다도 얇고, 그 막두께가 1∼3nm정도로 구성된다. 이후의 도면 및 명세서 중에서는, 설명의 간략화를 위해, 주로 동작 전압이 25V인 고내압부의 MIS·FET와, 동작 전압이 6.0V인 저내압부의 MIS·FET를 도시하고, 동작 전압이 1.5V인 MIS·FET는 도시하지 않는다. 또, 본 실시형태2의 반도체장치(반도체 칩, 기판(1S))에 있어서도 외부로부터 공급되는 전원은, 단일전원으로 하고 있다.17 to 28 are cross-sectional views of principal parts of the
우선, 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이, p형의 기판(1S)(반도체 웨이퍼)을 준비하고, 그 고내압부에, p형의 매립웰(DPW)을 포토리소그래피 (이하, 간단히 리소그래피라고 한다) 공정 및 이온 주입 공정등에 의해 형성한다. 리소그래피 공정은, 포토레지스트 (이하, 간단히 레지스트라고 한다) 막의 도포, 노광 및 현상 등에 의해 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 일련의 공정이다. 이온 주입 공정에서는 리소그래피 공정을 거쳐서 기판(1S)의 주면 상에 형성된 레지스트 패턴을 마스크로서, 기판(1S)의 원하는 부분에 원하는 불순물을 선택적으로 도입한다. 여기에서의 레지스트 패턴은, 불순물의 도입 영역이 노출되어, 그 이외의 영역이 덮어지는 것과 같은 패턴으로 하고 있다.First, as shown in Figs. 17 and 18, a p-
계속해서, 고내압부, 저내압부 및 플래시 메모리의 메모리셀 형성 영역에, n형의 매립웰(DNW)을 리소그래피 공정 및 이온 주입 공정 등에 의해 동시에 형성한다. 그 후, 기판(1S)의 주면의 분리 영역에 분리홈(溝)을 형성한 후, 그 분리 구내에 절연막을 매립하는 것에 의해, 구형의 분리부(TI)를 형성한다. 이것에 의해, 활성영역을 규정한다.Subsequently, n-type buried wells DNW are simultaneously formed in the high breakdown portion, the low breakdown portion, and the memory cell forming regions of the flash memory by a lithography process, an ion implantation process, and the like. Thereafter, a separation groove is formed in the separation region of the main surface of the
이어서, 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 고내압부의 n채널형의 MIS·FET형성 영역에, n형의 반도체영역(NV)을 리소그래피 공정 및 이온 주입 공정 등에 의해 형성한다. 이 n형의 반도체영역(NV)는 n형의 매립웰(DNW)보다 높은 불순물 농도를 가지는 영역이다. 계속해서, 고내압부의 p채널형의 MIS·FET형성 영역에, P형의 반도체영역(PV)을 리소그래피 공정 및 이온 주입 공정 등에 의해 형성한다. 이 p형의 반도체영역(PV)은 p형의 매립웰(DPW)보다 높은 불순물 농도를 가지는 영역이다.19 and 20, an n-type semiconductor region NV is formed in the n-channel MIS-FET formation region of the high breakdown voltage portion by a lithography process, an ion implantation process, or the like. The n-type semiconductor region NV is a region having a higher impurity concentration than the n-type buried well DNW. Subsequently, a P-type semiconductor region PV is formed in the p-channel MIS-FET formation region of the high withstand voltage portion by a lithography process, an ion implantation process, or the like. The p-type semiconductor region PV is a region having a higher impurity concentration than the p-type buried well DPW.
계속해서, 저내압부의 n채널형의 MIS·FET형성 영역에, p형의 웰(PW)을 리소 그래피공정 및 이온 주입 공정 등에 의해 형성한다. 이 p형의 웰(PW)은 p형의 매립웰(DPW)보다 높은 불순물 농도를 가지는 영역이며, p형의 반도체영역(PV)보다 높은 불순물 농도를 가지는 영역이다. 계속해서, 저내압부의 p채널형의 MIS·FET형성 영역에, n형의 웰(NW)을 리소그래피 공정 및 이온 주입 공정등에 의해 형성한다. 이 n형의 웰(NW)은 n형의 매립웰(DNW)보다 높은 불순물 농도를 가지는 영역이며, n형의 반도체영역(NV)보다 높은 불순물 농도를 가지는 영역이다.Subsequently, the p-type well PW is formed in the n-channel MIS-FET formation region of the low breakdown voltage portion by a lithography process, an ion implantation process, or the like. The p-type well PW is a region having a higher impurity concentration than the p-type buried well DPW and a region having a higher impurity concentration than the p-type semiconductor region PV. Subsequently, an n-type well NW is formed in the p-channel MIS-FET formation region of the low breakdown voltage portion by a lithography process, an ion implantation process, or the like. The n-type well NW is a region having a higher impurity concentration than the n-type buried well DNW and a region having a higher impurity concentration than the n-type semiconductor region NV.
계속해서, 플래시 메모리의 메모리셀 형성 영역에, p형의 웰(HPW1∼HPW3)을 리소그래피 공정 및 이온 주입 공정등에 의해 동시에 형성한다. 이 p형의 웰 (HPW1∼HPW3)은 p형의 매립웰(DPW)보다 높은 불순물 농도를 가지는 영역이며, p형의 반도체영역(PV)와 같은 정도의 불순물 농도를 가지는 영역이다.Subsequently, p-type wells HPW1 to HPW3 are simultaneously formed in the memory cell formation region of the flash memory by a lithography process, an ion implantation process, and the like. The p-type wells HPW1 to HPW3 are regions having an impurity concentration higher than that of the p-type buried well DPW, and are regions having an impurity concentration equivalent to that of the p-type semiconductor region PV.
또한, 이러한 n형의 매립웰(DNW), p형의 매립웰(DPW), n형의 반도체영역(NV), p형의 반도체영역(PV), n형의 웰(NW), p형의 웰(PW), p형의 웰 (HPW1∼HPW3)의 불순물 농도의 대소관계는, 후술의 실시형태에 있어서도 같다.The n-type buried well (DNW), p-type buried well (DPW), n-type semiconductor region (NV), p-type semiconductor region (PV), n-type well (NW), p-type The magnitude relationship between the impurity concentrations of the well PW and the p-type wells HPW1 to HPW3 is the same in the embodiments described later.
그 후에, 게이트 절연막(10b, 10e, 10f, 10g) 및 용량절연막(10c, 10d)을 열산화법 등에 의해 형성한 후, 기판(1S)(반도체 웨이퍼)의 주면 상에, 예컨대 저저항의 다결정 실리콘으로 구성되는 도체막(20)을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법등에 의해 형성한다. 이때, 고내압부의 MIS·FET의 게이트 절연막(10f)은, 25V의 내압에 견딜 수 있도록, 저내압부의 MIS·FET의 게이트 절연막(10g)보다 두꺼운 막두께의 게이트 절연막으로 형성된다. 고내압의 MIS·FET의 게이트 절연막(10f)의 두께는, 예컨대 50∼100nm이다. 상기의 열산화법에 의한 산화막의 이외에, CVD법등 에 의해 퇴적한 절연막을 적층시킬 수도 있다.After that, the
또한, 본 실시형태에 있어서는, 불휘발성 메모리의 게이트 절연막(10b, 10e) 및 용량절연막(10c, 10d)는, 저내압부의MIS·FET (여기서는 동작 전압이, 예컨대 6.0V의 MIS·FET)의 게이트 절연막(10g)과 같은 공정에 의해 형성되고 있으며, 불휘발성 메모리의 게이트 절연막(10b, 10e) 및 용량절연막(10c, 10d)의 두께는, 상기 저내압부의 MIS·FET의 게이트 절연막(10g)과 같은 두께에서 형성된다. 상기의 실시형태1의 절연막(10a)등과 같은 이유로부터, 게이트 절연막((10b), 10e, 10g) 및 용량절연막(10c, 10d)의 막두께는 10nm이상이며 20nm이하가 바람직하고, 예컨대 13.5nm로 형성된다.In the present embodiment, the
이어서, 상기한 도체막(20)을 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 패터닝함에 의해, 게이트 전극(FGH, FGL, FGS) 및 부유 게이트(FG)(게이트 전극(FGR)) 및 용량전극(FGC1, FGC2)을 동시에 형성한다. 계속해서, 고내압부의 p채널형의 MIS·FET형성 영역, 용량부(C)의 형성 영역 및 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 형성 영역에, p-형의 반도체영역(21a, 13b, 15a)을 리소그래피 공정 및 이온 주입법 등에 의해 동시에 형성한다. 계속해서, 고내압부의 n채널형의 MIS·FET형성 영역, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 형성 영역 및 선택 MIS·FET(QS)의 형성 영역에, n-형의 반도체영역(22a, 12a)을 리소그래피 공정 및 이온 주입법 등에 의해 동시에 형성한다.Next, as shown in Figs. 21 and 22, the above-described
계속해서, 저내압부의 p채널형의 MIS·FET형성 영역에, p-형의 반도체영역(23a)을 리소그래피 공정 및 이온 주입법 등에 의해 형성한다. 계속해서, 저내압 부의 n채널형의 MIS·FET형성 영역에, n-형의 반도체영역(24a)을 리소그래피 공정 및 이온 주입법 등에 의해 형성한다.Subsequently, the p-
이어서, 도 23 및 도 24는 나타낸 바와 같이, 기판(1S)(반도체 웨이퍼)의 주면 상에, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되는 절연막을 CVD법등에 의해 퇴적한 후, 그것을 이방성의 드라이 에칭에 의해 에치백함에 의해, 게이트 전극(FGH, FGL, FGR, FGS) 및 용량전극(FGC1, FGC2)의 측면에 사이드월(SW)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 23 and 24, an insulating film made of, for example, silicon oxide is deposited on the main surface of the
계속해서, 고내압부 및 저내압부의 p채널형의 MIS·FET형성 영역과, 용량부 및 기록·소거용 용량부 형성 영역과, p형의 웰(HPW3)의 인출 영역에, p+형의 반도체영역(21b, 23b, 13a, 15b, 4a)을 리소그래피 공정 및 이온 주입법 등에 의해 동시에 형성한다. 이것에 의해, 고내압부에, 소스 및 드레인용의 p형의 반도체영역(21)을 형성하고, p 채널형의 MIS·FET(QPH)를 형성한다. 또한, 저내압부에, 소스 및 드레인용의 p형의 반도체영역(23)을 형성하고, p 채널형의 MIS·FET(QPL)을 형성한다. 또한, 용량부 형성 영역에, p형의 반도체영역(13)을 형성하고, 용량부(C)를 형성한다. 또한, 기록·소거용 용량부 형성 영역에, p형의 반도체영역(15)을 형성하고, 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)를 형성한다.Subsequently, p + type semiconductors are formed in the p-channel MIS / FET formation region of the high withstand voltage portion and the low withstand voltage portion, the capacitor portion and the recording / erasing capacitance portion formation region, and the lead-out region of the p-type well HPW3.
계속해서, 고내압부, 저내압부, 판독부 및 선택부의 n채널형의 MIS·FET형성 영역에, n+형의 반도체영역(22b, 24b, 12b)을 리소그래피 공정 및 이온 주입법 등에 의해 동시에 형성한다. 이것에 의해, 고내압부에, 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(22)을 형성하고, n 채널형의 MIS·FET(QNH)를 형성한다. 또한, 저내압부에, 소스 및 드레인용의 n형의 반도체영역(24)을 형성하고, n 채널형의 MIS· FET(QNL)을 형성한다. 또한, 판독부 및 선택부에, n형의 반도체영역(12)을 형성하고, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)를 형성한다.Subsequently, n +
이어서, 도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같이, 실리사이드층(5a)을 선택적으로 형성한다. 이 실리사이드층(5a)의 형성 공정에 앞서, 메모리셀(MC)의 영역에 있어서는, 부유 게이트 전극(FG)(용량전극(FGC1, FGC2), 게이트 전극(FGR)) 및 게이트 전극(FGS)의 상면에 캡 절연막(28)을 형성하는 동시에, 기판(1S)의 일부상에 절연막을 형성하는 것으로써 그 부분에 실리사이드층(5a)이 형성되지 않도록 한다. 계속해서, 도 27 및 도 28에 나타낸 바와 같이, 기판(1S)(반도체 웨이퍼)의 주면 상에, 예컨대 질화 실리콘으로 구성되는 절연층(6a)을 CVD법등에 의해 퇴적한 후, 그 위에, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되는 절연층(6b)을 절연층(6a)보다 두껍게 CVD법등에 의해 퇴적하고, 더욱이 절연층(6b)에 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing:CMP) 처리를 실시해 절연층(6b)의 상면을 평탄화한다. 그 후에, 절연층(6)에 콘택트 홀(CT)을 리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 형성한다. 그 후에, 기판(1S)(반도체 웨이퍼)의 주면 상에, 예컨대 텅스텐(W)등으로 구성되는 도체막을 CVD법등에 의해 퇴적한 후, 그것을 CMP법등에 의해 연마함으로써 콘택트 홀(CT)내에 도체부(7a, 7c∼7k)를 형성한다. 그 이후에는 통상의 배선 형성 공정, 검사공정 및 조립 공정을 거쳐서 반도체장치를 제조한다.Next, as shown in FIG. 25 and FIG. 26, the
본 실시형태2에 의하면, LCD 드라이버 회로용의 MIS·FET(QPH, QNH, QPL, QNL)의 구성부와, 메모리셀(MC)의 용량부(C, CWE) 및 MIS·FET(QR, QS)의 구성부를 동시에 형성할 수가 있으므로, 반도체장치의 제조 공정을 간략화할 수가 있다. 이 것에 의해, 반도체장치의 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 반도체장치의 코스트를 저감할 수 있다.According to the second embodiment, the components of the MISFETs QPH, QNH, QPL and QNL for the LCD driver circuit, the capacitors C and CWE of the memory cell MC and the MISFETs QR and QS Can be formed at the same time, thereby simplifying the manufacturing process of the semiconductor device. This can shorten the manufacturing time of the semiconductor device. In addition, the cost of the semiconductor device can be reduced.
또한, 반도체장치의 외부 단일전원전압(예컨대 3.3V)을 LCD드라이버 회로용의 부전압 승압회로(내부 승압회로)에 의해, 메모리셀(MC)의 데이터 기록시에 사용하는 전압(예컨대 -9V)으로 변환할 수 있다. 또한 , 외부 단일전원전압(예컨대 3.3V)을 LCD드라이버 회로용의 정전압 승압회로(내부 승압회로)에 의해, 메모리셀(MC)의 데이터 소거시에 사용하는 전압(예컨대 9V)으로 변환할 수 있다. 즉, 플래시 메모리용에 새롭게 내부 승압회로를 설치할 필요가 없다. 이 때문에, 반도체장치의 내부의 회로규모를 작게 억제할 수 있으므로, 반도체장치의 소형화를 추진할 수 있다.The external single power supply voltage (e.g., 3.3V) of the semiconductor device is used by the negative voltage boosting circuit (internal boosting circuit) for the LCD driver circuit to be used for data writing of the memory cell MC (e.g., -9V). Can be converted to In addition, an external single power supply voltage (e.g., 3.3V) can be converted into a voltage (e.g., 9V) used for erasing data of the memory cell MC by a constant voltage boosting circuit (internal boosting circuit) for the LCD driver circuit. . That is, there is no need to newly install an internal boost circuit for the flash memory. For this reason, since the circuit size inside a semiconductor device can be suppressed small, miniaturization of a semiconductor device can be promoted.
(실시형태3)
도 29는 본 실시형태3의 반도체장치의 LCD드라이버 회로(주회로)영역의 요부 단면도, 도 30은 도 29와 같은 기판(1S)에 형성된 플래시 메모리 영역의 요부 단면도를 나타내고 있다.FIG. 29 is a sectional view of the main part of the LCD driver circuit (main circuit) area of the semiconductor device of the third embodiment, and FIG. 30 is a sectional view of the main part of the flash memory area formed on the
본 실시형태3에서는, 도 29 및 도 30에 나타낸 바와 같이, 용량부(C, CWE)의 P형의 웰(HPW1l, HPW2)내에 p형의 웰(PW)이 형성된다. 이것에 의해, 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 p형 불순물의 농도가 높아지므로, 데이터 재기록(기록·소거)시에 있어서, 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 공핍화를 억제 또는 방지할 수가 있다. 이 때문에, 용량절연막(10c, 10d)에 인가되는 전압을 높게 할 수가 있으므로, 데이터의 재기록 속도를 빠르게 할 수가 있다. 도 31은, 데이터의 기록·소거 특성을 나타내고 있다. 실선A1, B1은 각각 본 실시형태3의 기록 특성 및 소거를, 실선A0, B0는 각각 p형의 웰(HPW1, HPW2)내에 p형의 웰(PW)을 형성하지 않을 경우의 기록 특성 및 소거특성을 나타내고 있다.본 실시형태3의 경우, 데이터의 기록·소거시간을 단축할 수 있는 것을 알 수 있다.In the third embodiment, as illustrated in FIGS. 29 and 30, the p-type well PW is formed in the P-type wells HPW1, HPW2 of the capacitors C, CWE. As a result, the concentration of the p-type impurity in the portion of the
이러한 플래시 메모리 영역에 있어서의 p형의 웰(HPW1l, HPW2)내의 p형의 웰(PW)은, LCD드라이버 회로영역의 저내압부의 n채널형의 MIS·FET(QNL)의 형성 영역의 p형의 웰(PW)을 형성할 때에 동시에 형성된다. 즉, 플래시 메모리 영역 및 저내압부의 p형의 웰(PW)의 형성 영역이 노출되어, 그 이외의 영역이 도포되도록 레지스트 패턴을 형성 후, 그 레지스트 패턴을 마스크로서, p형의 불순물을 기판(1S)에 도입함으로써 형성된다. 이것에 의해, p형의 웰(HPW1, HPW2)내에 p형의 웰(PW)을 형성한다고 해서 제조 공정이 늘어나는 일도 없다. 이외의 제조 공정은 상기 실시형태2와 같다. 또한, 상기 이외의 효과는, 상기 실시형태1, 2와 같으므로 설명을 생략한다.The p-type well PW in the p-type wells HPW1l and HPW2 in the flash memory area is the p-type of the n-channel type MISFET QNL in the low breakdown portion of the LCD driver circuit area. Is formed at the same time as forming the well PW. That is, after forming a resist pattern so that the flash memory region and the region of the p-type well PW of the low withstand voltage portion are exposed and other regions are applied, the resist pattern is masked and the p-type impurity It is formed by introducing into 1S). As a result, when the p-type well PW is formed in the p-type wells HPW1 and HPW2, the manufacturing process does not increase. The other manufacturing process is the same as that of the said 2nd Embodiment. In addition, since the effect of that excepting the above is the same as that of the said
(실시형태4)
도 32는 본 실시형태4의 반도체장치의 LCD드라이버 회로(주회로)영역의 요부 단면도, 도 33은 도 32와 같은 기판(1S)에 형성된 플래시 메모리 영역의 요부 단면도를 나타내고 있다.Fig. 32 is a sectional view of the main part of the LCD driver circuit (main circuit) area of the semiconductor device of the fourth embodiment, and Fig. 33 is a sectional view of the main part of the flash memory area formed on the
본 실시형태4에서는, 도 32 및 도 33에 나타낸 바와 같이, 용량부(C, CWE)의 웰이, LCD드라이버 회로영역의 저내압부의 n채널형의 MIS·FET(QNL)의 형성 영역의 웰인 p형의 웰(PW)에 의해 형성된다. 이 p형의 웰(PW)의 p형의 불순물 농도쪽이, p 형의 웰(HPW3)의 p형의 불순물 농도보다 높게 설정되어 있다. 이것에 의해, 용량부(C, CWE)의 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 p형 불순물의 농도가 높아지므로, 데이터 재기록(기록·소거)시에 있어서, 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 공핍화를 억제 또는 방지할 수가 있다. 이 때문에, 용량절연막(10c, 10d)에 인가되는 전압을 높게 할 수가 있으므로, 데이터의 재기록 속도를 빠르게 할 수가 있다.In the fourth embodiment, as shown in Figs. 32 and 33, the wells of the capacitors C and CWE are wells of the formation region of the n-channel MISFET QNL of the low breakdown voltage portion of the LCD driver circuit region. It is formed by the p-type well PW. The p-type impurity concentration of the p-type well PW is set higher than the p-type impurity concentration of the p-type well HPW3. As a result, the concentration of the p-type impurity in the portion of the
이러한 플래시 메모리 영역에 있어서의 p형의 웰(PW)은, 상기 실시형태3과 같이, LCD드라이버 회로영역의 저내압부의 n채널형의 MIS·FET(QNL)의 형성 영역의 p형의 웰(PW)을 형성할 때 동시에 형성된다. 이것에 의해, 메모리셀(MC)에 p형의 웰(PW)을 형성한다고 해서 제조 공정이 늘어나는 것도 없다.The p-type well PW in the flash memory area is the p-type well in the formation region of the n-channel type MISFET QNL in the low breakdown voltage portion of the LCD driver circuit area as in the third embodiment. PW) is formed at the same time. As a result, when the p-type well PW is formed in the memory cell MC, the manufacturing process does not increase.
이외의 제조 공정은 상기 실시형태2와 같다. 또한, 상기 이외의 효과는, 상기 실시형태1, 2와 같으므로 설명을 생략한다.The other manufacturing process is the same as that of the said 2nd Embodiment. In addition, since the effect of that excepting the above is the same as that of the said
(실시형태5)
도 34는 본 실시형태5의 반도체장치의 LCD드라이버 회로(주회로)영역의 요부 단면도, 도 35는 도 34와 같은 기판(1S)에 형성된 플래시 메모리 영역의 요부 단면도를 나타내고 있다.Fig. 34 is a sectional view of the main part of the LCD driver circuit (main circuit) area of the semiconductor device of the fifth embodiment, and Fig. 35 is a sectional view of the main part of the flash memory area formed on the
본 실시형태5에서는, 도 34 및 도 35는 나타낸 바와 같이, 용량부(C, CWE), 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 웰이, LCD드라이버 회로영역의 고내압부의 p채널형의 MIS·FET(QPH)의 p형의 반도체영역(PV)에 의해 형성된다. 이 용량부(C, CWE), 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 웰 을 형성하는 p형의 반도체영역(PV)은, LCD드라이버 회로영역의 고내압부의 p채널형의 MIS·FET(QPH)의 p형의 반도체영역(PV)을 형성할 때 동시에 형성된다. 즉, 플래시 메모리 영역 및 고내압부의 p형의 반도체영역(PV)의 형성 영역이 노출되어, 그 이외의 영역이 도포되도록 레지스트 패턴을 형성후, 그 레지스트 패턴을 마스크로서, p형의 불순물을 기판(1S)에 도입함으로써 형성된다. 이것에 의해, 플래시 메모리의 상기 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 형성을 위한 리소그래피 공정(레지스트 도포, 노광 및 현상 등과 같은 일련의 처리 및 노광시에 사용하는 포토마스크의 제조 공정)을 삭감할 수 있으므로, 반도체장치의 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 반도체장치의 제조 코스트를 저감할 수 있다.In the fifth embodiment, as shown in Figs. 34 and 35, the wells of the capacitors C and CWE, the MIS FET QR for reading data and the selected MIS FET QS have an LCD driver circuit area. Is formed by the p-type semiconductor region PV of the p-channel MISFET QPH of the high withstand voltage portion of the transistor. The p-type semiconductor region PV forming the wells of the capacitors C and CWE, the MISFET QR for reading data, and the selected MISFET QS is provided in the high voltage resistance section of the LCD driver circuit region. It is formed simultaneously when forming the p-type semiconductor region PV of the p-channel MISFET QPH. That is, after forming a resist pattern so that the flash memory region and the region of formation of the p-type semiconductor region PV of the high withstand voltage region are exposed and the other regions are applied, the resist pattern is masked and the p-type impurity substrate is formed. It is formed by introducing into (1S). This reduces the lithography process (a process of manufacturing a photomask to be used during exposure and a series of processes such as resist coating, exposure and development) for forming the p-type wells HPW1 to HPW3 of the flash memory. Therefore, the manufacturing time of the semiconductor device can be shortened. In addition, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
이외의 제조 공정은 상기 실시형태2와 같다. 또한, 상기 이외의 효과는, 상기 실시형태1, 2와 같으므로 설명을 생략한다.The other manufacturing process is the same as that of the said 2nd Embodiment. In addition, since the effect of that excepting the above is the same as that of the said
(실시형태6)
도 36은 본 실시형태6의 반도체장치의 LCD드라이버 회로(주회로)영역의 요부 단면도, 도 37은 도 36과 같은 기판(1S)에 형성된 플래시 메모리 영역의 요부 단면도를 나타내고 있다.Fig. 36 is a sectional view of the main part of the LCD driver circuit (main circuit) area of the semiconductor device of the sixth embodiment, and Fig. 37 is a sectional view of the main part of the flash memory area formed on the
본 실시형태6에서는, 도 36 및 도 37에 나타낸 바와 같이, 용량부(C, CWE), 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 웰이, LCD드라이버 회로영역의 고내압부의 p채널형의 MIS·FET(QPH)의 p형의 반도체영역(PV)에 의해 형성된다. 이 용량부(C, CWE), 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 웰을 형성하는 p형의 반도체영역(PV)은, 상기 실시형태5와 같이, LCD드라이버 회로영 역의 고내압부의 p채널형의 MIS·FET(QPH)의 p형의 반도체영역(PV)을 형성할 때에 동시에 형성된다. 이것에 의해, 상기 실시형태5와 같이, 플래시 메모리의 상기 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 형성을 위한 리소그래피 공정을 삭감할 수 있으므로, 반도체장치의 제조 시간을 단축할 수 있다.In the sixth embodiment, as shown in Figs. 36 and 37, the wells of the capacitors C and CWE, the MISFET QR for reading data and the selected MISFET QS are formed in the LCD driver circuit area. Is formed by the p-type semiconductor region PV of the p-channel MISFET QPH of the high withstand voltage portion of the transistor. The p-type semiconductor region PV forming the wells of the capacitors C and CWE, the MISFET QR for data reading, and the selected MISFET QS is the same as that of the fifth embodiment. It is formed simultaneously when the p-type semiconductor region PV of the p-channel MIS / FET QPH of the high breakdown voltage portion of the driver circuit region is formed. As a result, the lithography process for forming the p-type wells HPW1 to HPW3 of the flash memory can be reduced as in the fifth embodiment, so that the manufacturing time of the semiconductor device can be shortened.
또한, 반도체장치의 제조 코스트를 저감할 수 있다.In addition, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
또한, 용량부(C, CWE)의 웰을 형성하는 p형의 반도체영역(PV)내에, p형의 웰(PW)이 형성된다. 이것에 의해, 용량부(C, CWE)의 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 p형 불순물의 농도가 높아지므로, 데이터 재기록(기록·소거)시에 있어서의, 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 공핍화를 억제 또는 방지할 수가 있다. 이 때문에, 용량절연막(10c, 10d)에 인가되는 전압을 높게 할 수가 있으므로, 데이터의 재기록 속도를 빠르게 할 수가 있다.Further, the p-type well PW is formed in the p-type semiconductor region PV forming the wells of the capacitors C and CWE. As a result, the concentration of the p-type impurity in the portion of the
또한, 메모리 영역의 용량부(C, CWE)의 p형의 반도체영역(PV)내의 p형의 웰(PW)은, 상기 실시형태3과 같이, LCD드라이버 회로영역의 저내압부의 n채널형의 MIS·FET(QNL)의 형성 영역의 p형의 웰(PW)을 형성할 때에 동시에 형성된다.The p-type well PW in the p-type semiconductor region PV of the capacitor portions C and CWE of the memory region is the n-channel type of the low breakdown portion of the LCD driver circuit region as in the third embodiment. It is formed simultaneously when the p-type well PW in the formation region of the MIS-FET QNL is formed.
이것에 의해, 용량부(C, CWE)의 웰을 형성하는 p형의 반도체영역(PV)내에 p형의 웰(PW)을 형성한다고 해서 제조 공정이 늘어나는 일도 없다. 그 이외의 제조 공정은 상기 실시형태2와 같다. 또한, 상기 이외의 효과는, 상기 실시형태1, 2와 같으므로 설명을 생략한다.As a result, when the p-type well PW is formed in the p-type semiconductor region PV forming the wells of the capacitors C and CWE, the manufacturing process does not increase. Other manufacturing processes are the same as those of the second embodiment. In addition, since the effect of that excepting the above is the same as that of the said
(실시형태7)Embodiment 7
도 38은 본 실시형태7의 반도체장치의 LCD드라이버 회로(주회로)영역의 요부 단면도, 도 39는 도 38과 같은 기판(1S)에 형성된 플래시 메모리 영역의 요부 단면도를 나타내고 있다.FIG. 38 is a sectional view of the main part of the LCD driver circuit (main circuit) area of the semiconductor device of the seventh embodiment, and FIG. 39 is a sectional view of the main part of the flash memory area formed on the
본 실시형태7에서는, 도 38 및 도 39에 나타낸 바와 같이, 용량부(C, CWE)의 웰이, LCD드라이버 회로영역의 저내압부의 n채널형의 MIS·FET(QNL)의 형성 영역의 웰인 p형의 웰(PW)에 의해 형성된다. 이 p형의 웰(PW)의 p형의 불순물 농도쪽이, 상기 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 p형의 불순물 농도보다 높게 설정되어 있다. 이것에 의해, 용량부(C, CWE)의 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 p형 불순물의 농도가 높아지므로, 데이터 재기록(기록·소거)시에 있어서, 용량전극(FGC1, FGC2)의 바로 밑의 기판(1S)부분의 공핍화를 억제 또는 방지할 수가 있다. 이 때문에, 용량절연막(10c, 10d)에 인가되는 전압을 높게 할 수가 있으므로, 데이터의 재기록 속도를 빠르게 할 수가 있다.In the seventh embodiment, as shown in Figs. 38 and 39, the wells of the capacitors C and CWE are wells of the formation region of the n-channel MISFET QNL of the low breakdown voltage portion of the LCD driver circuit region. It is formed by the p-type well PW. The p-type impurity concentration of the p-type well PW is set higher than the p-type impurity concentration of the p-type wells HPW1 to HPW3. As a result, the concentration of the p-type impurity in the portion of the
이러한 플래시 메모리 영역에 있어서의 p형의 웰(PW)은, 상기 실시형태3과 같이, LCD드라이버 회로영역의 저내압부의 n채널형의 MIS·FET(QNL)의 형성 영역의 p형의 웰(PW)을 형성할 때에 동시에 형성된다. 이것에 의해, 메모리셀(MC)에 p형의 웰(PW)을 형성한다고 해서 제조 공정이 늘어나는 것도 없다.The p-type well PW in the flash memory area is the p-type well in the formation region of the n-channel type MISFET QNL in the low breakdown voltage portion of the LCD driver circuit area as in the third embodiment. PW) is formed at the same time. As a result, when the p-type well PW is formed in the memory cell MC, the manufacturing process does not increase.
또한, 본 실시형태7에서는, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 웰이, LCD드라이버 회로영역의 고내압부의 p채널형의 MIS·FET(QPH)의 P형의 반도체영역(PV)에 의해 형성된다. 이 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 웰을 형성하는 p형의 반도체영역(PV)은, 상기 실시형태5와 같이, LCD드라이버 회로영역의 고내압부의 p채널형의 MIS·FET(QPH)의 p형의 반도체영 역(PV)을 형성할 때에 동시에 형성된다. 즉, 본 실시형태7에서는, 상기 실시형태5과 같이, 플래시 메모리의 상기 p형의 웰(HPW1∼HPW3)의 형성을 위한 리소그래피 공정을 삭감할 수 있으므로, 반도체장치의 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 반도체장치의 제조 코스트를 저감할 수 있다.In the seventh embodiment, the wells of the MISFET (QR) and the selected MISFET (QS) for data reading are the P of the p-channel type MISFET (QPH) of the high breakdown voltage portion of the LCD driver circuit area. It is formed by the semiconductor region PV of a type | mold. The p-type semiconductor region PV forming the wells of the MIS FET QR and the selected MIS FET QS for data reading is, as in the fifth embodiment, p of the high breakdown portion of the LCD driver circuit region. It is formed simultaneously when forming the p-type semiconductor region (PV) of the channel-type MIS-FET (QPH). That is, in the seventh embodiment, as in the fifth embodiment, the lithography process for forming the p-type wells HPW1 to HPW3 of the flash memory can be reduced, so that the manufacturing time of the semiconductor device can be shortened. . In addition, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
그 이외의 제조 공정은 상기 실시형태2와 같다. 또한, 상기 이외의 효과는, 상기 실시형태1, 2와 같으므로 설명을 생략한다.Other manufacturing processes are the same as those of the second embodiment. In addition, since the effect of that excepting the above is the same as that of the said
(실시형태8)
도 40은 본 실시형태8의 반도체장치의 플래시 메모리 형성 영역의 요부 평면도를 나타내고 있다. 본 실시형태8의 반도체장치의 단면구성은 상기 실시형태1∼7에서 나타낸 것과 같으므로 도시 및 설명을 생략한다.40 is a plan view of principal parts of a flash memory formation region of the semiconductor device according to the eighth embodiment. Since the cross-sectional structure of the semiconductor device of the eighth embodiment is the same as that shown in the first to seventh embodiments, illustration and description are omitted.
본 실시형태8에 있어서는, 반도체 칩을 구성하는 기판(1S)의 주면 (제1주면)의 플래시 메모리 영역에는, 예컨대 8×2비트 구성의 복수의 상기 메모리셀(MC)이 어레이 모양(행렬 모양)으로 규칙적으로 나란히 배치된다.In the eighth embodiment, in the flash memory area of the main surface (first main surface) of the
p형의 웰(HPW1∼HPW2)은, 제2방향 X로 연장되어서 형성된다. p형의 웰(HPW1)에는, 복수의 비트 분의 용량부(C)가 배치된다. 또한, p형의 웰(HPW2)에는, 복수의 비트 분의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)가 배치된다.The p-type wells HPW1 to HPW2 extend in the second direction X and are formed. In the p-type well HPW1, the capacitor portion C for a plurality of bits is disposed. Further, in the p-type well HPW2, a capacitor portion CWE for data recording / erasing for a plurality of bits is disposed.
또한, p형의 웰(HPW3)에는, 복수의 비트 분의 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)가 배치된다.In the p-type well HPW3, a plurality of bits of the MISFET (QR) and the selected MISFET (QS) for data reading are arranged.
이러한 어레이 구성으로 하는 것에 의해, 플래시 메모리의 점유 영역을 축소할 수가 있으므로, 주회로가 형성된 반도체 칩의 사이즈 증대를 초래하는 일없이, 반도체장치의 부가가치를 향상시킬 수 있다.By configuring such an array configuration, the area occupied by the flash memory can be reduced, so that the added value of the semiconductor device can be improved without causing an increase in the size of the semiconductor chip on which the main circuit is formed.
(실시형태9)Embodiment 9
본 실시형태9에 있어서는, 상기 플래시 메모리의 메모리셀의 선택 MIS·FET를, 예컨대 LCD드라이버 회로(주회로)의 동작 전압이 1.2V (또는 1.5V )의 상대적으로 저내압인 MIS·FET(이하, 1.2V계의 MIS·FET 라고도 한다)에 의해 형성했을 경우에 대해서 설명한다.In the ninth embodiment, the selected MISFET of the memory cell of the flash memory is, for example, a MISFET having a relatively low breakdown voltage of 1.2V (or 1.5V) of an LCD driver circuit (main circuit). , Which is also referred to as a 1.2V MISFET).
상기 실시형태에 있어서는, 상기 플래시 메모리의 메모리셀(MC)의 선택 MIS·FET(QS)은, 용이제작을 우선적으로 하고, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)와 같이, 동작 전압이 6V의 MIS·FET(이하, 6V계의 MIS·FET 라고도 한다)에 의해 형성된다.In the above embodiment, the selection MIS FET QS of the memory cell MC of the flash memory preferentially manufactures easily, and the operating voltage of 6 V is the same as that of the MIS FET QR for data reading. It is formed by a MISFET (hereinafter also referred to as a 6V MISFET).
그러나, 본 실시형태의 플래시 메모리의 구성에 있어서는, 메모리셀(MC)의 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)에 인가되는 드레인 전압이, 예컨대 ∼1.0V정도이다. 즉, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 선택 MIS·FET(QS)의 드레인에는, 예컨대 1.0V정도밖에 인가되지 않는다. 또한, 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 전극은 메모리셀(MC)의 부유 게이트 전극(FG)과도 접속되고 있지 않고 전하 유지 능력에 대한 영향이 없다.However, in the configuration of the flash memory of this embodiment, the drain voltage applied to the data read MIS FET (QR) of the memory cell MC is, for example, about -1.0V. That is, only about 1.0 V is applied to the drain of the selection MIS FET QS for data reading, for example. Further, the gate electrode of the selected MIS FET QS is not connected to the floating gate electrode FG of the memory cell MC, and there is no influence on the charge holding ability.
거기에서, 본 실시형태9에 있어서는, 도 41 및 도 42는 나타낸 바와 같이, 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 선택 MIS·FET(QS2)을, 예컨대 LCD드라이버 회로의 상기1.2V계의 MIS·FET에 의해 형성했다.41 and 42 show the selection of the MISFET QS2 for data reading, as shown in FIG. 41 and FIG. 42, for example, in the above 1.2V system of the LCD driver circuit. It was formed by MISFET.
도 41은 본 실시형태9의 반도체장치에 있어서의 플래시 메모리의 메모리셀(MC)의 1예의 평면도, 도 42는 도 41의 Y3-Y3선의 단면도이다. 또, 도 41에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 일부에 헤칭을 붙였다.41 is a plan view of an example of a memory cell MC of a flash memory in the semiconductor device of the ninth embodiment, and FIG. 42 is a cross-sectional view taken along the line Y3-Y3 in FIG. 41. In addition, in FIG. 41, a part is hatched to make the drawing easier to see.
기판(1S)의 선택부에는, p형의 웰(PW2)이 형성된다. 이 선택부의 P형의 웰(PW2)은, 상기 메모리셀(MC)의 상기 p형의 웰(HPW3)에 둘러싸여 있다. 즉, p형의 웰(PW2)은, p형의 웰(HPW3)에 내포된다.The p type well PW2 is formed in the selection portion of the
이 선택부의 p형의 웰(PW2)은, 상기 LCD드라이버 회로의 상기 1.2V계의 MIS·FET의 배치 영역의 p형의 웰과 같은 것이다. 즉, 선택부의 p형의 웰(PW2)은, LCD드라이버 회로의 1.2V계의 MIS·FET용의 p형의 웰과 동일 공정시에 p형의 불순물의 붕소가 도입되는 것으로 형성되고 있으며, p형의 웰(PW2)의 불순물 농도는, LCD드라이버 회로의 1.2V계의 MIS·FET용의 p형의 웰의 불순물 농도와 같다.The p-type well PW2 of this selector is the same as the p-type well of the arrangement area of the 1.2V-type MISFET of the LCD driver circuit. That is, the p-type well PW2 of the selector is formed by introducing boron of p-type impurity at the same process as the p-type well for the 1.2V-based MIS / FET of the LCD driver circuit. The impurity concentration of the well PW2 of the type is equal to the impurity concentration of the p type well for the MIS / FET of 1.2V system of the LCD driver circuit.
이 P형의 웰(PW2)에는, 상기 선택 MIS·FET(QS2)의 소스·드레인용의 한 쌍의 n형의 반도체영역(12, 12)을 구성하는 n-형의 반도체영역(12c)이 형성된다. 이 n-형의 반도체영역(12c)은, 선택 MIS·FET(QS2)의 채널 형성 영역을 끼워서 채널 형성 영역의 양측에 배치되고 있으며, n+형의 반도체영역(12b)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 n-형의 반도체영역(12c) 및 n+형의 반도체영역(12b)에는, 예컨대 인(P) 또는 비소(As)등과 같은 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역(12b)의 불순물 농도쪽이, n-형의 반도체영역(12c)보다도 불순물 농도가 높아진다.In this P-type well PW2, an n-
본 실시형태9에 있어서 선택 MIS·FET(QS2)의 n-형의 반도체영역(12c)의 구성은, 상기 LCD드라이버 회로의 상기1.2V 계의 MIS·FET의 소스·드레인용의 한 쌍의 반도체영역을 구성하는 n-형의 반도체영역의 구성과 같다. 즉, 선택 MIS· FET(QS2)의 n-형의 반도체영역(12c)은, LCD드라이버 회로의 상기1.2V계의 MIS·FET의 n-형의 반도체영역과 동일 공정시에 n형의 불순물이 도입되는 것으로 형성되고 있으며, n-형의 반도체영역(12c)의 불순물 농도는, LCD드라이버 회로의 1.2V계의 MIS·FET용의 n-형의 반도체영역의 불순물 농도와 같다.In the ninth embodiment, the configuration of the n-
상기 p형의 웰(PW2)이 형성된 기판(1S)의 주면 (채널 형성 영역)상에는, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 절연막(10h)이 형성된다. 이 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 절연막(10h)의 구성은, 상기 LCD드라이버 회로의 상기 1.2V계의 MIS·FET의 게이트 절연막의 구성과 같다. 즉, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 절연막(10h)은, 예컨대 산화 실리콘에 의해 형성된다. 또한, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 절연막(10h)은, LCD드라이버 회로의 1.2V계의 MIS·FET의 게이트 절연막과 동일 공정시에 형성된다. 이 때문에, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 절연막(10h)의 두께는, 상기 LCD드라이버 회로의 상기1.2V계의 MIS·FET의 게이트 절연막의 두께와 같다. 단지, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 절연막(10h)의 두께는, 2종 게이트 프로세스에 의해, 상기 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 절연막(10e)나 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 게이트 절연막(10b)보다도 엷게 형성된다.On the main surface (channel formation region) of the
2종 게이트 프로세스는, 예컨대 이하의 공정을 구비하고 있다. 우선, 기판(1S)에 대하여 제1회째의 열산화 처리를 실시하는 것에 의해, 기판(1S)의 두께막부 및 박막부의 양쪽의 주면 상에 소정의 두께의 제1게이트 절연막을 동시에 형성한다. 계속해서, 박막부의 제1게이트 절연막만을 선택적으로 제거한다. 그 후에, 두께막부에 제1게이트 절연막을 남긴 채, 기판(1S)에 대하여 제2회째의 열산화 처 리 등을 행한다. 이 제2회째의 열산화 처리에서는, 박막부에 형성하는 게이트 절연막의 두께가 원하는 두께가 되도록 산화 처리를 실시한다. 이것에 의해, 박막부에 상대적으로 얇은 게이트 절연막을 형성함과 동시에, 두께막부에 상대적으로 두꺼운 게이트 절연막을 형성한다.The two kinds of gate processes have the following steps, for example. First, the 1st thermal oxidation process is performed with respect to the board |
이러한 게이트 절연막(10h)상에는, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 전극(FGS2)이 형성된다. 이 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 전극(FGS2)의 구성은, 상기 LCD드라이버 회로의 상기 1.2V계의 MIS·FET의 게이트 전극의 구성과 같다. 즉, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 전극(FGS2)은, 예컨대 저저항의 n+형의 다결정 실리콘에 의해 형성된다. 또한, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 전극(FGS2)은, LCD드라이버 회로의 1.2V계의 MIS·FET의 게이트 전극과 동일 공정시에 형성된다. 이 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트 전극(FGS2)의 게이트길이(게이트 전극(FGS2)의 단방향의 길이이며, 드레인 전류가 흐르는 방향의 길이)(Lg)은, 상기 LCD드라이버 회로의 상기1.2V계의 MIS·FET의 게이트 길이(Lg)(미니멈 치수)와 같이, 상기 선택 MIS·FET(QS)의 게이트길이나 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR)의 게이트길이보다 작다.On this
또한, 본 실시형태9에 있어서는, 부유 게이트 전극(FG) (즉, 용량전극(FGC),In the ninth embodiment, the floating gate electrode FG (i.e., the capacitor electrode FGC),
게이트 전극(FGW, FGR))의 상면, 사이드월(SW)의 표면 전체 및 그 외주의 기판(1S)의 주면 일부를 덮도록, 캡 절연막(28b)이 형성된다.The
이 캡 절연막(28b)은, 예컨대 산화 실리콘으로 구성되고, 질화 실리콘으로 구성되는 절연층(6a)이 부유 게이트 전극(FG)의 상면에 직접 접하지 않도록, 부유 게이트 전극(FG)의 상면과 절연층(6b)의 사이에 형성된다. 이것은, 이하의 이유때 문이다. 즉, 질화 실리콘으로 구성되는 절연층(6a)을 플라즈마 화학기상성장(Chemical Vapor Deposition:CVD)법등에 의해 퇴적할 경우, 절연층(6a)은, 그 퇴적의 초기단계에 있어서 실리콘리치한 막이 되기 쉽다. 이 때문에, 절연층(6a)이 부유 게이트 전극(FG)의 상면에 직접 접한 상태로 형성되어 있으면, 부유 게이트 전극(FG)중의 전하가 절연층(6a)의 실리콘리치인 부분을 통해서 기판(1S)측에 흐르고, 플러그를 통해서 방출되어 버리는 경우가 있다. 그 결과, 플래쉬메모리의 데이터 유지 특성이 저하하므로, 그러한 불량을 억제 또는 방지하기 위해서이다.The
또한, 이 캡 절연막(28b)은, 반도체기판(1S)의 다른 영역에 설치된 저항 소자(도시하지 않음)의 상에도 형성된다. 이 저항 소자는, 예컨대, 전술의 용량전극(FGC) 및 게이트 전극(FGW, FGR, FGS, FGS2)등과 동일 공정에서 형성할 수가 있고, 다결정 실리콘 막으로부터 이루어진다. 이러한 저항 소자상에 캡절연막(28b)을 설치하는 것으로써 저항 소자상에 실리사이드층(5a)이 형성되는 영역과 형성되지 않는 영역을 선택적으로 나누어 만들 수 있고, 이것에 의해 원하는 저항치를 가지는 저항 소자를 형성할 수가 있다.The
즉, 본 실시형태에서는, 캡 절연막(28b)을 이용하는 것으로써 저항 소자상에 실리사이드층(5a)을 나누어 만들기 위한 절연막과, 부유 게이트 전극(FG)상의 절연층(6a)의 사이에 설치하는 절연막을 동일 공정에서 형성하고 있다. 이것에 의해, 각각의 절연막을 별도의 공정에서 형성할 필요가 없고, 제조 공정의 간략화를 꾀할 수 있다.That is, in this embodiment, the
본 실시형태9에서는, 부유 게이트 전극(FG)의 상면과 절연층(6b)의 사이에 캡 절연막(28b)을 형성한 것에 의해, 상기와 같은 전하의 방출을 억제 또는 방지할 수가 있으므로, 플래시 메모리의 데이터 유지 특성을 향상시킬 수 있다.In the ninth embodiment, since the
또한, 상기 실리사이드층(5a)은, 캡 절연막(28b)을 패턴 형성한 후에 형성된다. 이 때문에, 실리사이드층(5a)은, 기판(1S)의 주면 (p+형의 반도체영역(13a, 15b), n+형의 반도체영역(12b))상에는 형성되어 있지만, 부유 게이트 전극(FG)의 상면에는 형성되지 않고 있다.The
이렇게 본 실시형태9에 있어서는, 상기 실시형태에서 얻을 수 있는 효의 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다.Thus, in this Embodiment 9, the following effects can be acquired in addition to the effect obtained by the said embodiment.
즉, 선택 MIS·FET(QS2)의 게이트길이가, 상기 선택 MIS·FET(QS)의 게이트길이보다 작고, 또한, 게이트 절연막(10h)의 막두께가, 상기 선택 MIS·FET(QS)의 게이트 절연막(10e)보다도 얇은 것에 의해, 같은 전압에서 구동시켰을 경우, 보다 큰 전류(드레인 전류Ids)를 얻을 수 있다. 이 때문에, 데이터의 판독 전류를 증대시킬 수 있으므로, 회로적인 마진을 확대할 수가 있다.In other words, the gate length of the selection MISFET QS2 is smaller than the gate length of the selection MISFET QS, and the film thickness of the
또한, 선택 MIS·FET(QS2)의 점유 면적을 작게 할 수가 있으므로, 플래시 메모리의 점유 면적을 작게 할 수 있다. 특히, 복수의 메모리셀(MC)을 어레이 모양으로 배치하는 경우에, 플래시 메모리의 점유 면적을 축소할 수가 있다.In addition, since the occupied area of the selected MIS / FET QS2 can be made small, the occupied area of the flash memory can be made small. In particular, when the plurality of memory cells MC are arranged in an array, the area occupied by the flash memory can be reduced.
(실시형태10)
본 실시형태10에 있어서는, 플래시 메모리에서의 데이터의 소거시나 기록시에 기판(1S)에 공핍층이 형성되는 것을 억제 또는 방지하기 위한 구성에 대해서 설명한다.In the tenth embodiment, a configuration for suppressing or preventing the depletion layer from being formed on the
도 43은 본 실시형태10의 반도체장치에 있어서의 플래시 메모리의 메모리셀 (MC)의 1예인 평면도, 도 44는 도 43의 Y4-Y4선의 단면도이다. 또, 도 43에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 일부에 헤칭을 붙였다.43 is a plan view showing one example of the memory cells MC of the flash memory in the semiconductor device of
본 실시형태10에 있어서는, 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)에, p형의 반도체영역(15)과 n형의 반도체영역(30)과 다른 도전형의 반도체영역이 형성된다.즉, 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)에 있어서는, 용량전극(FGC1)의 좌우의 반도체영역의 도전형이 비대칭으로 되어 있다.In the tenth embodiment, a conductive semiconductor region different from the p-
n형의 반도체영역(30)은, 서로 전기적으로 접속된 n-형의 반도체영역(30a)과 n+형의 반도체영역(30b)을 구비하고 있다. n-형의 반도체영역(30a)은, 용량전극(FGC1)의 한쪽의 단부근처에서 기판(1S)의 주면에 따라 사이드월(SW)의 폭분량정도 연기되어서 종단(終端)하고 있다. n+형의 반도체영역(30b)은, 상기 n-형의 반도체영역(30a)의 종단에서 일부 겹치고, 그 겹친 위치로부터 기판(1S)의 주면에 따라 원하는 길이분만큼 연기되어서 분리부(TI)에서 종단하고 있다.The n-
이 n-형의 반도체영역(30a) 및 n+형의 반도체영역(30b)에는, 예컨대 인(P) 또는 비소(As)등과 같은 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역(30b)의 불순물 농도쪽이, n-형의 반도체영역(30a)보다도 불순물 농도가 높아진다.The n-
본 실시형태10에서는, 상기 n형의 반도체영역(30)이, 도 43에 나타낸 바와 같이, 서로 인접하는 2개의 부유 게이트 전극(FG)의 인접간에 형성된다. 즉, n형의 반도체영역(30)은, 2개의 데이터 기록·소거용의 용량부(CWE)의 공유 영역이 된다.In the tenth embodiment, the n-
또한, 본 실시형태10에 있어서는, 용량부(C)에, p형의 반도체영역(13)과 n형의 반도체영역(31)의 다른 도전형의 반도체영역이 형성된다. 즉, 용량부(C)에 있어서는, 용량전극(FGC2)의 좌우의 반도체영역의 도전형이 비대칭으로 된다.In the tenth embodiment, in the capacitor portion C, another conductive semiconductor region of the p-
n형의 반도체영역(31)은, 서로 전기적으로 접속된 n-형의 반도체영역(31a)과 n+형의 반도체영역(31b)을 구비하고 있다. n-형의 반도체영역(31a)은, 용량전극(FGC2)의 한쪽의 단부근처에서 기판(1S)의 주면을 따라 사이드월(SW)의 폭분량 정도 연기되어서 종단하고 있다. n+형의 반도체영역(31b)은, 상기 n-형의 반도체영역(31a)의 종단에서 일부 겹치며, 그 겹친 위치로부터 기판(1S)의 주면에 따라 원하는 길이분만큼 연장되어서 분리부(TI)로 종단하고 있다.The n-
이 n-형의 반도체영역(31a) 및 n+형의 반도체영역(31b)에는, 예컨대 인(P) 또는 비소(As)등과 같은 동일도전형의 불순물이 함유되어 있지만, n+형의 반도체영역(31b)의 불순물 농도쪽이, n-형의 반도체영역(31a)보다도 불순물 농도가 높아진다.The n-
본 실시형태10에서는, 상기 n형의 반도체영역(31)이, 도 43에 나타낸 바와 같이, 서로 인접하는 2개의 부유 게이트 전극(FG)의 인접간에 형성된다. 즉, n형의 반도체영역(31)은, 2개의 용량부(C)의 공유 영역으로 된다.In the tenth embodiment, the n-
상기한 n-형의 반도체영역(30a, 31a)은, 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 n-형의 반도체영역(12a)의 형성 공정시에 동시에 형성된다. 또한, 상기한 n+형의 반도체영역(30b, 31b)은, 상기 데이터 판독용의 MIS·FET(QR) 및 선택 MIS·FET(QS)의 n+형의 반도체영역(12b)의 형성 공정시에 동시에 형성된다.The n-
다음에, 이러한 구성으로 한 이유를 도 45∼도 48에 따라 설명한다. 또, 도 45∼도 48에 있어서, 부호35는 반전층, 부호36은 공핍층, e-는 전자를 나타내고 있다.Next, the reason for such a configuration will be described with reference to FIGS. 45 to 48. 45 to 48,
우선, 전하 주입 방출부에 대해서 설명한다. 도 45는 상기 실시형태의 메모리셀 (MC)의 전하 주입 방출부의 기판(1S)의 제2방향 X 에 따른 단면도를 나타내고 있다. 데이터 기록에 대하여, 전하 주입 방출부의 p형의 웰(HPW2)에는, 예컨대 -9V정도의 부전압이 인가된다. 이 때문에, 용량절연막(10d)의 바로 아래에 공핍층(36)이 형성된다. 그 결과, 커플링 용량이 저하한다. 또한, 주입되는 전자도 고갈되어, 주입 효율이 저하된다고 생각된다. 따라서, 데이터의 기록 속도가 저하한다. 또한, 데이터의 기록 속도가 불균일해진다.First, the charge injection discharge portion will be described. 45 is a cross-sectional view taken along the second direction X of the
한편, 도 46은 본 실시형태10의 메모리셀(MC)의 전하 주입 방출부의 기판(1S)의 제2방향 X에 따른 단면도를 나타내고 있다. 상기한 바와 같이 n+형의 반도체영역(30b)을 추가한 것에 의해, 반전층(35)의 형성이 촉진된다. 또한, 전자는 p형 반도체에서는 소수 커리어인 것에 대해서 n형 반도체에서는 다수 커리어이다. 이 때문에, n+형의 반도체영역(30b)을 설치한 것에 의해, 주입 전자를 용량전극(FGC1)의 바로 밑의 반전층(35)에 용이하게 공급할 수가 있다. 그 결과, 실효적인 커플링 용량을 증대시킬 수 있으므로, 용량전극(FGC1)(부유 게이트 전극(FG))의 전위를 효율적으로 컨트롤할 수가 있다. 따라서, 데이터의 기록 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 데이터 기록 속도의 불균일도 저감할 수 있다.46 is a sectional view taken along the second direction X of the
다음에, 용량부에 대해서 설명한다. 도 47은 상기 실시형태의 메모리셀(MC)의 용량부의 기판(1S)의 제2방향 X에 따른 단면도를 나타내고 있다. 데이터 소거에 대하여, 용량부의 p형의 웰(HPW1)에는, 예컨대 -9V정도의 부전압이 인가되기 때문에, 용량절연막(10c)의 바로 아래에 공핍층(36)이 형성된다. 그 결과, 실질적인 커플링 용량이 저하하고, 데이터의 소거가 시간이 지연된다. 또한, 데이터의 소거 속도가 불균일해진다.Next, the capacitive portion will be described. Fig. 47 is a sectional view taken along the second direction X of the
한편, 도 48은 본 실시형태10의 메모리셀(MC)의 용량부의 기판(1S)의 제2방향 X에 따른 단면도를 나타내고 있다. 상기한 바와 같이 n+형의 반도체영역(31b)을 추가한 것에 의해, 전자를 용량절연막(10c)의 바로 아래로 스무스하게 공급할 수가 있다. 이 때문에, 반전층(35)을 빠르게 형성할 수가 있으므로, p형의 웰(HPW1)을 빠르게 -9V로 고정할 수가 있다. 그 결과, 실효적인 커플링 용량을 증대시킬 수 있으므로, 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극 FG)의 전위를 효율적으로 컨트롤할 수 있다. 따라서, 데이터 소거 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 데이터 소거 속도의 불균일도 저감할 수 있다.48 is a sectional view taken along the second direction X of the
이처럼 본 실시형태10에 의하면, 전하 주입 방출부 및 용량부에, p+형의 반도체영역(15b, 13b) 및 n+형의 반도체영역(30b, 31b)의 양쪽을 설치한 것에 의해, 전하 주입 방출부에서는 n+형의 반도체영역(30b)이 전하 주입시의 전자의 공급원인으로서 작용하고, 용량부에서는 n+형의 반도체영역(31b)이 반전층으로의 전자의 공급원인으로서 작용하므로, 데이터의 기록 속도 및 소거 속도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the tenth embodiment, the charge injection discharge portion and the capacitor portion are provided with both the p +
여기에서, 도 49는, 본 실시형태10의 경우와 상기 실시형태의 경우로 데이터 의 기록·소거 특성을 비교해서 나타내고 있다. 또한, 도 50은 데이터 기록 특성을 뽑아내서 나타내고, 도 51은 데이터 소거 특성을 뽑아내서 나타내고 있다.Here, FIG. 49 compares and shows the data recording / erasing characteristics in the case of the tenth embodiment and the case of the embodiment. 50 shows the data recording characteristics by extracting them, and FIG. 51 shows the data erasing characteristics by extracting them.
실선A2, B2은 각각 본 실시형태10의 데이터 기록 특성 및 데이터 소거 특성을 나타내고, 실선A01, B01은 n+형의 반도체영역(30b, 31b)을 형성하지 않고, P+형의 반도체영역(15b, 13b)만의 경우의 데이터 기록 특성 및 데이터 소거 특성을 나타내고 있다.Solid lines A2 and B2 show the data recording and data erasing characteristics of the tenth embodiment, respectively, and solid lines A01 and B01 do not form n +
본 실시형태10의 경우, 데이터의 기록 시간을 1.5자리수 정도 짧게 할 수가 있었다. 또한, 데이터의 소거 시간을 2자리수 정도 짧게 할 수가 있었다.In the case of the tenth embodiment, the data recording time can be shortened by about 1.5 digits. In addition, the data erase time can be shortened by about two digits.
이상의 설명에서는, 전하 주입 방출부 및 용량부의 양쪽에 있어서, p+형의 반도체영역(15b, 13b) 및 n+형의 반도체영역(30b, 31b)의 양쪽을 설치했을 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.In the above description, the case where both the p +
예컨대 데이터의 소거만을 고속화할 경우, 용량부에는 p형의 반도체영역(13)(P+형의 반도체영역(13b)) 및 n형의 반도체영역(31)(n+형의 반도체영역(31b))의 양쪽을 설치하고, 전하 주입 방출부에는 p형의 반도체영역(15)(p+형의 반도체영역(15b))만을 설치하도록 해도 좋다.For example, in the case of speeding up only erasing of data, the capacitor section includes the p-type semiconductor region 13 (P + -
또한, 데이터의 기록만 고속화할 경우, 전하 주입 방출부에는 p형의 반도체영역(15)(p+형의 반도체영역(15b)) 및 n형의 반도체영역(30)(n+형의 반도체영역(30b))의 양쪽을 설치하고, 용량부에는 p형의 반도체영역(13)(p+형의 반도체영역(13b))만을 설치하도록 해도 좋다.In addition, when only writing data is accelerated, the p-type semiconductor region 15 (p + -
또한, 기판(1S)의 공핍화를 억제 또는 방지하는 관점에 대해서, 본 실시형태 10에서 설명한 구성과 상기 실시형태3에서 설명한 구성을 조합시켜도 좋다. 즉, 본 실시형태10에 있어서도, 용량부(C, CWE)의 p형의 웰(HPW1, HPW2)내에 P형의 웰(PW)을 설치해도 좋다.In addition, you may combine the structure demonstrated by
다음에, 상기 n형의 반도체영역(30, 31)의 형성 방법의 1예를 도 52∼도 54에 의해 설명한다.Next, an example of a method of forming the n-
도 52는 본 실시형태10의 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀(MC)에 n형의 반도체영역(30, 31) 및 p형의 반도체영역(13, 15)을 형성할 때의 마스크를 나타낸 메모리셀(MC)의 평면도를 나타내고 있다.Fig. 52 shows a mask when the n-
도 52에 나타내는 개구부(NA, NB)는, 본 실시형태10의 반도체장치의 제조 공정중에 있어서 기판(1S) (이 단계에서는 웨이퍼라고 칭하는 평면원형모양의 반도체박판)의 주면 상에 퇴적된 제1레지스트막(마스크)에 형성된 평면사각형상의 개구부이다. 이 개구부(NA, NB)는, 각각 상기 n형의 반도체영역(30, 31)을 형성하기 위한 n형 불순물의 도입 영역이 된다.The openings NA and NB shown in FIG. 52 are the first deposited on the main surface of the
또한, 2개의 개구부(PA) 및 2개의 개구부(PB)는, 본 실시형태10의 반도체장치의 제조 공정중에 있어서 기판(1S) (이 단계에서는 상기 웨이퍼)의 주면 상에 퇴적된 제2레지스트막(마스크)에 형성된 평면사각형상의 개구부이다. 이 개구부(PA, PB)는, 각각 상기 p형의 반도체영역(15, 13)을 형성하기 위한 p형 불순물의 도입 영역이 된다.Further, the two openings PA and the two openings PB are deposited on the main surface of the
또, 상기 제1레지스트막 및 상기 제2레지스트막은 각각 개별적으로 도포된 개별적인 레지스트막이지만, 여기에서는 개구부(NA, NB, PA, PB)의 상대적인 평면 위치 관계를 나타내기 위해서 동일한 도면에 나타냈다.In addition, although the said 1st resist film and the said 2nd resist film are each a separate resist film apply | coated separately, it is shown in the same figure in order to show the relative planar positional relationship of opening part NA, NB, PA, and PB here.
상기 전하 주입 방출부에 배치되는 상기 개구부(NA)는, 그 제2방향 X의 양단부가, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC1)(부유 게이트 전극(FG))의 일부에 겹친 상태에서, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC1)(부유 게이트 전극(FG))의 사이에 배치된다.The openings NA disposed in the charge injection and discharge portions are mutually disposed in a state where both ends of the second direction X overlap with a part of two capacitor electrodes FGC1 (the floating gate electrode FG) adjacent to each other. It is arranged between two adjacent capacitor electrodes FGC1 (floating gate electrode FG).
이 개구부(NA)는, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC1)의 사이의 활성영역(L2)부분을 내포하도록 배치된다. 개구부(NA)의 제2방향 X의 길이는, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC1) 중, 한쪽의 용량전극(FGC1)의 제2방향 X(단방향)의 중앙으로부터 다른 쪽의 용량전극(FGC1)의 제2방향 X(단방향)의 중앙까지 연장하고 있다. 또한, 개구부(NA)의 제2방향 Y의 길이는, p형의 웰(HPW2)의 제2방향의 길이와 거의 일치하는 정도가 된다.The opening portion NA is arranged to contain a portion of the active region L2 between two capacitor electrodes FGC1 adjacent to each other. The length of the second direction X of the opening NA is the other of the capacitor electrodes FGC1 adjacent to each other from the center of the second direction X (single direction) of one of the capacitor electrodes FGC1 to the other of the capacitor electrodes FGC1. It extends to the center of 2nd direction X (unidirectional) of (). Moreover, the length of the 2nd direction Y of the opening part NA becomes a grade substantially corresponded to the length of the 2nd direction of the p-type well HPW2.
이 때문에, 개구부(NA)로부터는, 서로 인접하는 용량전극(FGC1)의 사이의 활성영역(L2)부분의 전체와, 2개의 용량전극(FGC1)의 각각의 제2방향 X(단방향)의 반(半)부분이 노출된다.Therefore, from the opening portion NA, the entire portion of the active region L2 between the capacitor electrodes FGC1 adjacent to each other and half of each second direction X (unidirectional) of the two capacitor electrodes FGC1. Part (iii) is exposed.
한편, 상기 전하 주입 방출부에 배치되는 상기 2개의 개구부(PA)의 각각은, 그 제2방향 X의 일단부가, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC1)(부유 게이트 전극(FG))의 각각의 일부에 겹치도록 배치된다. 이 2개의 개구부(PA)의 각각의 제2방향 X의 일단은, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC1)의 각각의 제2방향 X(단방향)의 중앙에서 종단하고 있다. 이 때문에, 2개의 개구부(PA)의 각각으로부터는, p형의 반도체영역(15)의 형성 영역(활성영역(L2))의 다른, 2개의 용량전극(FGC1)의 각 각의 제2방향 X(단방향)의 반부분이 노출된다.On the other hand, each of the two openings PA disposed in the charge injection and discharge portion has two ends of the two capacitor electrodes FGC1 (the floating gate electrode FG) adjacent to each other at one end of the second direction X. It is arranged to overlap on a part of. One end of each of the two directions X of the two openings PA is terminated at the center of each of the second directions X (single direction) of the two capacitor electrodes FGC1 adjacent to each other. Therefore, from each of the two openings PA, each of the second directions X of the two capacitor electrodes FGC1, which are different from the formation region (active region L2) of the p-
이 때문에, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC1)의 각각에는, 개구부(NA)로부터의 n형 불순물의 도입에 의해 형성되는 n형의 반도체영역과, 개구부(PA)로부터의 p형 불순물의 도입에 의해 형성되는 p형의 반도체영역이 제2방향 X(단방향)에 따라서 반씩 나란히 형성된다.For this reason, in each of the two capacitor electrodes FGC1 adjacent to each other, an n-type semiconductor region formed by introduction of an n-type impurity from the opening NA and a p-type impurity from the opening PA are introduced. P-type semiconductor regions formed by the second semiconductor films are formed side by side along the second direction X (unidirectional).
단지, 이 용량전극(FGC1)의 n형의 반도체영역과, p형의 반도체영역의 접합면 (경계면)이, 부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향(제2방향 Y)에 대하여 교차하지 않도록 형성된다. 즉, 이 용량전극(FGC1)의 n형의 반도체영역과, P형의 반도체영역의 접합면은, 부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향(제2방향 Y)을 따라서 배치된다.However, the junction surface (boundary surface) of the n-type semiconductor region of the capacitor electrode FGC1 and the p-type semiconductor region does not intersect with the long direction (second direction Y) of the floating gate electrode FG. Is formed. That is, the junction surface of the n-type semiconductor region and the P-type semiconductor region of the capacitor electrode FGC1 is disposed along the longitudinal direction (second direction Y) of the floating gate electrode FG.
이것은, 가령 용량전극(FGC1)의 n형의 반도체영역과, p형의 반도체영역의 접합면이, 부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향(제2방향 Y)에 대하여 교차하도록 형성되면, 그 pn 접합면이 전위의 공급 방향에 대하여 교차하므로, 전위의 전달이 열화하고, 데이터의 기록·소거 특성 혹은 판독 특성이 열화되기 때문이다.This is, for example, when the junction surface of the n-type semiconductor region of the capacitor electrode FGC1 and the p-type semiconductor region is formed so as to intersect with the longitudinal direction (second direction Y) of the floating gate electrode FG, This is because the pn junction surface intersects the supply direction of the potential, so that the transfer of the potential deteriorates and the data writing / erasing characteristic or the reading characteristic deteriorates.
여기에서, 부유 게이트 전극(FG)의 상면에 실리사이드층이 형성되어 있을 경우는, 용량전극(FGC1)의 긴 쪽방향에 대하여 교차하도록 상기 pn 접합면이 형성되어 있었다고 해도 실리사이드층을 통해서 전위의 공급을 할 수 있다. 이것에 대하여, 본 실시형태10의 경우, 상기한 바와 같이 부유 게이트 전극(FG)의 상면에 실리사이드층이 형성되지 않고 있으므로, 상기 pn 접합면이 용량전극(FGC1)의 긴 쪽방향에 대하여 교차하도록 형성되어 있으면, 상기 전위의 전달의 열화가 생기기 쉽다. 따라서, 본 실시형태10의 경우는, 특히 용량전극(FGC1)에 형성되는 상기 pn 접 합면이 용량전극(FGC1)의 긴 쪽방향으로 교차하지 않도록 배치하는 것이 바람직하다.In the case where the silicide layer is formed on the upper surface of the floating gate electrode FG, the potential is supplied through the silicide layer even if the pn junction surface is formed so as to intersect with the longitudinal direction of the capacitor electrode FGC1. can do. On the other hand, in the case of the tenth embodiment, since the silicide layer is not formed on the upper surface of the floating gate electrode FG as described above, the pn junction surface intersects the longer direction of the capacitor electrode FGC1. If formed, deterioration of transfer of the potential is likely to occur. Therefore, in the case of the tenth embodiment, it is particularly preferable that the pn junction surface formed on the capacitor electrode FGC1 does not intersect in the longitudinal direction of the capacitor electrode FGC1.
또, 부유 게이트 전극(FG)은, 상기 개구부(NA, PA)로부터의 불순물도입 공정전에는, 상기한 것 같이 n+형의 다결정 실리콘에 의해 형성된다.The floating gate electrode FG is formed of n + type polycrystalline silicon as described above before the impurity introduction step from the openings NA and PA.
상기 용량부에 배치되는 상기 개구부(NB)는, 그 제2방향 X의 양단부가, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 일부에 겹친 상태에서, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 사이에 배치된다.The openings NB disposed in the capacitor portion are adjacent to each other in a state where both ends of the second direction X overlap with a part of two capacitor electrodes FGC2 (the floating gate electrode FG) adjacent to each other. It is arranged between two capacitor electrodes FGC2 (floating gate electrode FG).
이 개구부(NB)는, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)의 사이의 활성영역(L3)부분을 내포하도록 배치된다. 개구부(NB)의 제2방향 X의 길이는, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2) 중, 한쪽의 용량전극(FGC2)의 제2방향 X(단방향)의 소망 위치로부터 다른 쪽의 용량전극(FGC2)의 제2방향 X(단방향)의 소망 위치까지 연장하고 있다. 또한, 개구부(NB)의 제2방향 Y의 길이는, p형의 웰(HPW1)의 제2방향 Y의 길이와 거의 일치하는 정도가 된다.The opening part NB is arranged to contain a portion of the active region L3 between two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other. The length of the second direction X of the opening NB is different from the desired position of the second direction X (single direction) of one capacitor electrode FGC2 among the two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other. It extends to the desired position of 2nd direction X (unidirectional) of FGC2. In addition, the length of the second direction Y of the opening portion NB is approximately equal to the length of the second direction Y of the p-type well HPW1.
이 때문에, 개구부(NB)로부터는, 서로 인접하는 용량전극(FGC2)의 사이의 활성영역(L3)부분의 전체와, 2개의 용량전극(FGC2)의 각각의 대부분이 노출된다. 여기에서는, 부유 게이트 전극(FG)의 네크 부분(FA)(잘록한 부분, 부유 게이트 전극(FG)의 폭이 넓은 부분(용량전극(FGC2))과, 폭의 좁은 부분의 경계부분)도 개구부(NB)로부터 노출된다.For this reason, from the opening part NB, the whole part of the active area | region L3 between the capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other, and most of each of the two capacitor electrodes FGC2 are exposed. Here, the neck portion FA of the floating gate electrode FG (the narrow portion, the wide portion of the floating gate electrode FG (capacitive electrode FGC2) and the boundary portion of the narrow width portion) also includes the opening portion ( NB).
한편, 상기 용량부에 배치되는 상기 2개의 개구부(PB)의 각각은, 그 제2방향 X의 일단부가, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 각각 의 일부에 겹치도록 배치된다. 2개의 개구부(PB)의 각각으로부터는, p형의 반도체영역(13)의 형성 영역(활성영역(L3))의 다른, 2개의 용량전극(FGC2)의 각각의 제2방향 X(단방향)의 일부분이 노출된다.On the other hand, each of the two opening portions PB disposed in the capacitor portion has a part of each of two capacitor electrodes FGC2 (the floating gate electrode FG) whose one end in the second direction X is adjacent to each other. Are arranged to overlap. From each of the two openings PB, each of the second directions X (unidirectional) of the two capacitor electrodes FGC2, which is different from the formation region (active region L3) of the p-
이 때문에, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)의 각각에는, 개구부(NB)로부터의 n형 불순물의 도입에 의해 형성되는 n형의 반도체영역과, 개구부(PB)으로부터의 p형 불순물의 도입에 의해 형성되는 p형의 반도체영역이 제2방향 X(단방향)에 따라 인접한 상태에서 나란히 형성된다. 또, 이 용량전극(FGC2)의 n형의 반도체영역과 p형의 반도체영역의 접합면은, 부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향(제2방향 Y)을 따라서 용량전극(FGC2)에 형성된다.For this reason, in each of the two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other, an n-type semiconductor region formed by introduction of an n-type impurity from the opening NB and a p-type impurity from the opening PB are introduced. P-type semiconductor regions formed by the sidewalls are formed side by side in an adjoining state along the second direction X (single direction). Further, the junction surface of the n-type semiconductor region and the p-type semiconductor region of the capacitor electrode FGC2 is formed in the capacitor electrode FGC2 along the longitudinal direction (second direction Y) of the floating gate electrode FG. do.
단, 본 실시형태10에 있어서는, 부유 게이트 전극(FG)의 상기 네크 부분(FA)에 n형의 반도체영역과 p형의 반도체영역의 접합면 (경계면)이 형성되지 않도록 하고 있다. 이 때문에, 개구부(NB)는, 그 장변(부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향으로 교차하는 제2방향 X를 따르는 변)이 부유 게이트 전극(FG)의 폭의 가는 곳에서 가로 지르도록 형성된다.However, in the tenth embodiment, the junction surface (boundary surface) of the n-type semiconductor region and the p-type semiconductor region is not formed in the neck portion FA of the floating gate electrode FG. For this reason, the opening part NB is formed so that the long side (the side along the 2nd direction X which cross | intersects the longitudinal direction of the floating gate electrode FG) may cross | intersect at the width | variety of the width | variety of the floating gate electrode FG. do.
이것은, 가령 부유 게이트 전극(FG)의 네크 부분(FA)에 있어서, n형의 반도체영역과 p형의 반도체영역의 접합면이, 부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향(제2방향 Y)에 대하여 교차하도록 형성되어 버리면, 그 pn 접합면이 전위의 공급 방향에 대하여 교차하므로, 전위의 전달이 열화하고, 데이터의 기록·소거 특성 혹은 판독 특성이 열화되기 때문이다.This is, for example, in the neck portion FA of the floating gate electrode FG, the joining surface of the n-type semiconductor region and the p-type semiconductor region is in the longer direction (second direction Y) of the floating gate electrode FG. This is because if the pn junction surface intersects the supply direction of the potential when the pn junction surface intersects with, the transfer of the potential deteriorates and the data writing / erasing characteristic or the reading characteristic deteriorates.
도 53은, 상기 네크 부분(FA)에 상기 pn 접합면이 형성될 경우의 1 예를 나 타내고 있다. 또, 이 경우도 n형 불순물 도입시의 마스크가 되는 레지스트막과, p형 불순물 도입시의 마스크가 되는 레지스트막과 각각 개별적으로 도포된 개별적인 레지스트막이다.FIG. 53 shows an example where the pn junction surface is formed in the neck portion FA. Also in this case, the resist film serving as a mask for introducing the n-type impurity and the resist film serving as a mask for introducing the p-type impurity are individually applied to the resist film.
개구부(NC)는 n형 불순물 도입용의 개구부를 나타내고 있다. 이 개구부(NC)는, 그 제2방향 X의 양단부가, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 일부에 겹친 상태에서, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 사이에 배치된다. 단, 개구부(NC)의 제2방향 Y의 길이는, 활성영역(L3)의 제2방향 Y의 길이보다 작고, 이 개구부(NC)로부터는 네크 부분(FA)이 노출되지 않는다.The opening part NC has shown the opening part for n-type impurity introduction. The opening part NC has two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other in a state where both ends of the second direction X overlap with a part of two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other (floating gate electrode FG). ) (Floating gate electrode FG). However, the length of the second direction Y of the opening portion NC is smaller than the length of the second direction Y of the active region L3, and the neck portion FA is not exposed from the opening portion NC.
한편, 개구부(PC)는 p형 불순물 도입용의 개구부를 나타내고 있다. 이 개구부(PC)는, 그 제2방향 X의 양단부가, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 일부에 겹친 상태에서, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 사이에 배치된다. 개구부(PC)로부터는, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)간의 활성영역(L3)의 전체와, 2개의 용량전극(FGC2)의 각각의 제2방향 X(단방향)의 대부분이 노출되는 것 외에, 상기 네크 부분(FA)도 노출된다.In addition, the opening part PC has shown the opening part for introducing p-type impurity. The openings PC have two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other in a state where both ends of the second direction X overlap with a part of two capacitor electrodes FGC2 (the floating gate electrode FG) adjacent to each other. ) (Floating gate electrode FG). From the opening PC, the entirety of the active region L3 between the two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other and most of each of the second directions X (unidirectional) of the two capacitor electrodes FGC2 are exposed. In addition, the neck portion FA is also exposed.
이 예에서는, 2개의 용량전극(FGC2)의 사이의 1개의 활성영역(L3)내에, n형의 반도체영역(31)과 p형의 반도체영역(13)이 형성되게 된다. 이 때문에, 상기 기판(1S)의 공핍층의 문제에 대해서는 효과적이다.In this example, an n-
그러나, 상기한 바와 같이 부유 게이트 전극(FG)은 n+형의 다결정 실리콘에 의해 형성되어 있으므로, 도 53의 예의 경우, 네크 부분(FA)에, pn 접합면이 부유 게이트 전극(FG)의 긴쪽방향에 대하여 교차하도록 형성되어 버린다. 이 때문에, 그 pn 접합면이 전위의 공급 방향에 대하여 교차하도록 형성되므로, 전위의 전달이 열화하고, 데이터의 기록·소거 특성 혹은 판독 특성이 열화해버린다.However, as described above, since the floating gate electrode FG is formed of n + type polycrystalline silicon, in the case of the example of FIG. 53, the pn junction surface is in the longitudinal direction of the floating gate electrode FG in the neck portion FA. It is formed to intersect with respect to. For this reason, since the pn junction surface is formed so that it may cross | intersect with the supply direction of electric potential, transfer of electric potential will deteriorate, and data recording / erasing characteristic or reading characteristic will deteriorate.
여기에서, 부유 게이트 전극(FG)의 상면에 실리사이드층이 형성되어 있을 경우는, 부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향으로 교차하도록 상기 pn 접합면이 존재하고 있어도 실리사이드층을 통해서 전위의 공급을 할 수 있으므로 문제가 생기지 않는다. 이에 대하여, 본 실시형태10의 경우, 상기한 바와 같이 부유 게이트 전극(FG)의 상면에 실리사이드층이 형성되지 않고 있으므로, 상기 pn 접합면이 부유 게이트 전극(FG)의 긴 쪽방향에 대하여 교차해서 형성되어 있으면, 상기 전위의 전달의 열화가 생기기 쉽다. 따라서, 본 실시형태10의 경우는, 특히 네크 부분(FA)에 상기 pn 접합면이 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다.Here, in the case where the silicide layer is formed on the upper surface of the floating gate electrode FG, the supply of electric potential is supplied through the silicide layer even if the pn junction surface exists so as to intersect in the long direction of the floating gate electrode FG. There is no problem because you can. In contrast, in the tenth embodiment, since the silicide layer is not formed on the upper surface of the floating gate electrode FG as described above, the pn junction surface intersects the longer direction of the floating gate electrode FG. If formed, deterioration of transfer of the potential is likely to occur. Therefore, in the case of the tenth embodiment, it is particularly preferable that the pn junction surface is not formed in the neck portion FA.
또한, 도 54는, 상기 네크 부분(FA)에 상기 pn 접합면이 형성되지 않도록 하는 다른 1 예를 나타내고 있다. 또, 이 경우도 n형 불순물 도입시의 마스크가 되는 레지스트막과, p형 불순물 도입시의 마스크가 되는 레지스트막과는 각각 개별적으로 도포된 개별적인 레지스트막이다.54 shows another example in which the pn junction surface is not formed in the neck portion FA. In this case as well, the resist film serving as a mask for introducing the n-type impurity and the resist film serving as a mask for introducing the p-type impurity are respectively applied separately.
개구부(ND)는 n형 불순물 도입용의 개구부를 나타내고 있다. 이 개구부(ND)는, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG)) 및 활성영역(L3)의 위쪽부분에 겹치도록 배치된다. 이 개구부(ND)의 제2방향 Y의 길이는, 활성영역(L3)의 제2방향 Y의 길이보다도 짧지만, 이 개구부(ND)로부터는 상기 네크 부분(FA)이 노출된다. 한편, 개구부(PD, PE)는 p형 불순물 도입용의 개구부를 나타내 고 있다.The opening ND represents an opening for introducing n-type impurities. The opening ND is disposed so as to overlap the upper portions of the two capacitor electrodes FGC2 (the floating gate electrode FG) and the active region L3 adjacent to each other. The length of the second direction Y of the opening ND is shorter than the length of the second direction Y of the active region L3, but the neck portion FA is exposed from the opening ND. On the other hand, the openings PD and PE represent openings for introducing p-type impurities.
이 예에서는, 2개의 용량전극(FGC2)의 사이의 1개의 활성영역(L3)내에, n형의 반도체영역(31)과 p형의 반도체영역(13)이 형성되므로, 상기 기판(1S)의 공핍층의 문제에 대해서는 효과적이다. 또한, 상기 네크 부분(FA)에는 pn 접합면이 형성되지 않으므로, 상기 전위의 전달의 열화에 기인하는 데이터의 기록·소거 특성 혹은 판독 특성의 열화의 문제에 관해서도 효과적이다.In this example, the n-
그러나, 이 경우와 같이, 하나의 활성영역(L3)내에, n형의 반도체영역(31)과 p형의 반도체영역(13)이 형성된다. 이 경우에, 이하와 같은 문제가 있다. 즉, 웨트에칭시나 세정시에, n형의 반도체영역(31)과 p형의 반도체영역(13)으로 형성되는 pn접합부에 빛이 닿으면 광기전력이 생기고, p형의 반도체영역(31)과 n형의 반도체영역(13)으로 에칭 레이트가 변해버리는 불량이 생긴다. 이 때문에, 이러한 경우에는, 웨트에칭시나 세정시에 기판(1S)의 n형의 반도체영역(31)과 p형의 반도체영역(13)으로 형성되는 pn접합부에 빛이 닿지 않도록 한다. 이렇게 도 54에 나타내도록 하는 것도 가능하지만, 하나의 활성영역(L3)내에 pn접합부가 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다.However, as in this case, an n-
(실시형태11)(Embodiment 11)
본 실시형태11에 있어서는, 플래시 메모리의 부유 게이트 전극에, 도전형의 다른 반도체영역을 형성하는 다른 구성 예에 대해서 설명한다.In the eleventh embodiment, another configuration example in which another conductive region of a conductive type is formed in the floating gate electrode of the flash memory will be described.
도 55는 본 실시형태11의 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀(MC)에 n형의 반도체영역(30, 31)및 p형의 반도체영역(13, 15)을 형성할 때의 마 스크를 나타낸 메모리셀(MC)의 평면도를 나타내고 있다. 또, 이 경우도 n형 불순물 도입시의 마스크가 되는 레지스트막과, p형 불순물 도입시의 마스크가 되는 레지스트막과는 각각 개별적으로 도포된 개별적인 레지스트막이다.Fig. 55 shows a mask for forming n-
도 55에 나타내는 본 실시형태11의 플래시 메모리의 메모리셀(MC)에 있어서, 상기 도 52의 메모리셀(MC)의 구성과 다른 것은, 용량부의 개구부(NB2)의 구성이다.In the memory cell MC of the flash memory of the eleventh embodiment shown in FIG. 55, the configuration of the memory cell MC in FIG. 52 is different from that of the opening portion NB2 of the capacitor portion.
이 개구부(NB2)는, 본 실시형태11의 반도체장치의 제조 공정중에 있어서 기판(1S) (이 단계에서는 상기 웨이퍼)의 주면상의 상기 제1레지스트막(마스크)에 형성된 평면사각형상의 개구부이며, 상기 n형의 반도체영역(31)을 형성하기 위한 n형 불순물의 도입 영역이 된다.The opening part NB2 is a planar rectangular opening formed in the first resist film (mask) on the main surface of the
이 개구부(NB2)의 제2방향 Y의 치수나 배치는, 상기 도 52에서 설명한 구성과 같다. 다른 것은, 개구부(NB2)의 제2방향 X의 길이가, 서로 인접하는 2개의 용량전극(FGC2) 중, 한쪽의 용량전극(FGC2)의 제2방향 X(단방향(短方向))의 중앙으로부터 다른 쪽의 용량전극(FGC2)의 제2방향 X(단방향)의 중앙까지 연장하고 있는 것이다. 이 때문에, 개구부(NB2)로부터는, 서로 인접하는 용량전극(FGC2)의 사이의 활성영역(L3)부분의 전체와, 2개의 용량전극(FGC2)의 각각의 제2방향 X(단방향)의 반(半)이 노출된다.The dimension and arrangement in the second direction Y of the opening portion NB2 are the same as those described in FIG. 52. The other is that the length of the second direction X of the opening NB2 is from the center of the second direction X (unidirectional) of one of the capacitor electrodes FGC2 among the two capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other. It extends to the center of the second direction X (single direction) of the other capacitor electrode FGC2. Therefore, from the opening portion NB2, half of the entire active region L3 portion between the capacitor electrodes FGC2 adjacent to each other, and half of each of the two capacitance electrodes FGC2 in each of the second directions X (unidirectional). (Iii) is exposed.
다음에, 도 56은 본 실시형태11의 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀(MC)의 전하 주입 방출부의 기판(1S)의 제2방향 X에 따른 요부 단면도, 도 57은 본 실시형태11의 반도체장치의 플래시 메모리에 있어서의 메모리셀(MC)의 용 량부의 기판(1S)의 제2방향 X에 따른 요부 단면도이다.Next, FIG. 56 is a sectional view showing the principal parts of the
도 56 및 도 57에 나타낸 바와 같이, 전하 주입 방출부 및 용량부의 용량전극(FGC1,FGC2)의 각각에는, n+형의 반도체영역(40a, 40b)과 p+형의 반도체영역(41a, 41)이 제2방향 X에 따라 반씩 나란히 형성된다. 또, 부유 게이트 전극(FG)에 있어서, 용량부(CWE, C)이외의 부분은 n+형이 된다. 이외의 구성은 상기 실시형태10과 같다.56 and 57, n +
이러한 구성으로 한 이유는, 용량전극(FGC1, FGC2)의 도전형이 단일이라면, p형의 웰(HPW1, HPW2)에 인가되는 전압에 의해, 용량전극(FGC1, FGC2)의 하부전면이 공핍화해버릴 경우가 생기기 때문이다. 예컨대 용량전극(FGC1, FGC2)의 전체가 n+형인 경우, p형의 웰(HPW1, HPW2)에 정의 전압이 인가될 경우는 괜찮지만, p형의 웰(HPW1, HPW2)에 부의 전압이 인가되면, 용량전극(FGC1, FGC2)의 하부(게이트 절연막(10c, 10d)에 접하는 부분측)전체에 공핍층이 형성되어 버린다. 이 결과, 실효적인 커플링 용량이 저하하므로, 용량전극(FGC1, FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 전위의 제어 효율이 저하한다. 따라서, 데이터의 기록 속도 및 소거 속도가 시간이 지연된다. 또한, 데이터 기록 속도 및 소거 속도가 불균일해진다.The reason for this configuration is that if the conductive types of the capacitor electrodes FGC1 and FGC2 are single, the lower front surface of the capacitor electrodes FGC1 and FGC2 is depleted by the voltage applied to the p-type wells HPW1 and HPW2. This is because it is thrown away. For example, in the case where the entirety of the capacitor electrodes FGC1 and FGC2 is n + type, a positive voltage may be applied to the p-type wells HPW1 and HPW2, but a negative voltage is applied to the p-type wells HPW1 and HPW2. The depletion layer is formed over the entirety of the capacitor electrodes FGC1 and FGC2 (part side in contact with the
이것에 대하여, 본 실시형태11에 의하면, 용량전극(FGC1, FGC2)에 p형과 n형의 양쪽의 도전형의 반도체영역을 형성한 것에 의해, p형의 웰(HPW1, HPW2)에 정부 어느 쪽의 전압이 인가되어도, 용량전극(FGC1, FGC2)의 하부의 반의 어느 한쪽은 공핍화되지 않을 수 있다. 이것에 의해, 실효적인 커플링 용량을 증대시킬 수 있으므로, 용량전극(FGC1, FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 전위를 효율적으로 컨트롤할 수가 있다. 따라서, 데이터의 기록 속도 및 소거 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 데이터 기록 속도 및 소거 속도의 불균일도 저감할 수 있다.In contrast, according to the eleventh embodiment, the conductive semiconductor regions of both the p-type and the n-type are formed in the capacitor electrodes FGC1 and FGC2, so that any of the positions in the p-type wells HPW1 and HPW2 are fixed. Even when the voltage of the side is applied, either half of the lower half of the capacitor electrodes FGC1 and FGC2 may not be depleted. As a result, the effective coupling capacitance can be increased, so that the potentials of the capacitor electrodes FGC1 and FGC2 (the floating gate electrode FG) can be efficiently controlled. Therefore, the writing speed and erasing speed of data can be improved. In addition, the nonuniformity of the data writing speed and erasing speed can also be reduced.
이 메모리셀(MC)의 데이터 기록·소거시의 용량부의 모양의 1예를 도 58 및 도 59에 의해 설명한다. 또, 여기에서는 메모리셀(MC)의 용량부(C)의 모양을 설명하지만, 전하 주입 방출부 (용량부(CWE))에서도 같아진다.58 and 59 show an example of the shape of the capacitor portion at the time of data recording and erasing of the memory cell MC. In addition, although the shape of the capacitor | condenser C of the memory cell MC is demonstrated here, it is the same also in the charge injection discharge part (capacitive part CWE).
우선, 도 58은 본 실시형태11의 메모리셀(MC)의 데이터 기록시의 용량부(C)의 기판(1S)의 제2방향 X에 따른 요부 단면도를 나타내고 있다.First, FIG. 58 is a sectional view showing the principal parts of the capacitor C in the data direction of the memory cell MC of the eleventh embodiment in the second direction X of the
데이터 기록에 대하여, 용량부(C)의 p형의 웰(HPW1)에는, 예컨대 +9V정도의 정전압이 인가된다. 이 경우에, 용량전극(FGC2)의 p+형의 반도체영역(41b)에는 공핍층(43)이 형성되지만, 용량전극(FGC2)의 n+형의 반도체영역(40b)에는 공핍층(43)이 형성되지 않는다. 이 때문에, 실효적인 커플링 용량을 확보할 수가 있으므로, 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 전위를 효율적으로 컨트롤할 수가 있다.For data recording, for example, a constant voltage of about +9 V is applied to the p-type well HPW1 of the capacitor C. As shown in FIG. In this case, the
따라서, 데이터 기록 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 데이터 기록 속도의 불균일도 저감할 수 있다.Therefore, the data writing speed can be improved. In addition, the nonuniformity of the data recording speed can be reduced.
다음에, 도 59는 본 실시형태11의 메모리셀(MC)의 데이터 소거시의 용량부(C)의 제2방향 X에 따른 기판(1S)의 요부 단면도를 나타내고 있다.Next, FIG. 59 is a sectional view showing the principal parts of the
데이터 소거에 대하여, 용량부(C)의 p형의 웰(HPW1)에는, 예컨대 -9V정도의 부전압이 인가된다. 이 경우에, 용량전극(FGC2)의 n+형의 반도체영역(40b)에는 공핍층(43)이 형성되지만, 용량전극(FGC2)의 p+형의 반도체영역(41b)에는 공핍층(43)이 형성되지 않는다. 이 때문에, 실효적인 커플링 용량을 확보할 수가 있으므로, 용량전극(FGC2)(부유 게이트 전극(FG))의 전위를 효율적으로 컨트롤할 수가 있다. 따라서, 데이터 소거 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 데이터 소거 속도의 불균일도 저감할 수 있다.For data erasing, a negative voltage of, for example, about -9V is applied to the p-type well HPW1 of the capacitor C. In this case, the
이상, 본 발명자에 의한 발명을 실시형태에 근거해 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경가능한 것은 말할 필요도 없다.As mentioned above, although the invention by this inventor was demonstrated concretely based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, Needless to say that various changes are possible in the range which does not deviate from the summary.
이상의 설명에서는 주로 본 발명자에 의한 발명을 그 배경이 된 이용 분야인 반도체장치의 제조 방법에 적용했을 경우에 대해서 설명했지만, 또한 그것에 한정되는 것은 아니고 여러가지로 적용가능하고, 예컨대 마이크로 머신의 제조 방법에도 적용할 수 있다.In the above description, the present invention has been mainly described in the case where the invention by the present inventors is applied to the method of manufacturing a semiconductor device, which is the background of the use. However, the present invention is not limited thereto. can do.
이 경우에, 마이크로 머신이 형성된 반도체기판에 상기 플래시 메모리를 형성함으로써 마이크로 머신의 간단한 정보를 기억할 수가 있다.In this case, by forming the flash memory on the semiconductor substrate on which the micro machine is formed, it is possible to store simple information of the micro machine.
본 발명은, 불휘발성 메모리를 가지는 반도체장치의 제조업에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to the manufacturing industry of semiconductor devices having a nonvolatile memory.
본원에 있어서 개시되는 발명 중, 대표적인 것에 의해 얻을 수 있는 효과를 간단히 설명하면 이하와 같다.Among the inventions disclosed in the present application, the effects obtained by the representative ones are briefly described as follows.
즉, 공통의 부유 게이트 전극을 게이트 전극으로 하는 데이터 기록 및 소거용의 소자와 데이터 판독용의 트랜지스터를 가지는 불휘발성 메모리셀에 있어서, 상기 데이터 기록 및 소거용의 소자와 데이터 판독용의 트랜지스터를 서로 전기적으로 분리된 동일도전형의 웰내에 설치하고, 데이터 기록 및 소거용의 소자의 한 쌍의 반도체영역을 웰과 동일도전형의 반도체영역에 의해 형성한다. 이것에 의해, 불휘발성 메모리셀의 데이터 기록 및 소거용의 소자에 있어서, 채널 전면의 FN터널 전류에 의해 데이터를 재기록할 수 있다.That is, in a nonvolatile memory cell having a data writing and erasing element having a common floating gate electrode as a gate electrode and a transistor for data reading, the data writing and erasing element and the data reading transistor are mutually different. It is provided in the wells of the same conductivity type electrically isolated, and a pair of semiconductor areas of the element for data recording and erasing are formed by the same conductivity type semiconductor area as the well. As a result, in the device for data writing and erasing of the nonvolatile memory cell, data can be rewritten by the FN tunnel current on the entire channel.
Claims (29)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (3)
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Family Applications (1)
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2006
- 2006-09-13 KR KR1020060088687A patent/KR20070030711A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20060913 |
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| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |