发明名称 非挥发性半导体记忆装置及其驱动方法、操作方法和制造方法
摘要 【课题】在非挥发性半导体记忆装置之驱动时,会有于写回之际驱动电流变大、写回时间变长、及通道电容之恶化等之课题在。【解决手段】对于包括通过第一导电型之通道区域而相对的第二导电型之第一、第二扩散层2aa,2bb及第一导电型之通道区域上之二层闸极电极的电晶体,而做成可将通道区域及一方之扩散层设定于第一电压位准,将扩散层之另一方设定于第二电压位准,将控制闸极6设定于第一或第三电压位准,并藉由设定第一电压位准与第二电压位准之电位差为比起第一电压位准与第三电压位准之电位差在取绝对值上为更大,而对于通道电流所流动之电晶体,将流动其通道区域之电荷之一部分注入于漂浮闸极4。
申请公布号 TW451427 申请公布日期 2001.08.21
申请号 TW089102674 申请日期 2000.02.17
申请人 三菱电机股份有限公司 发明人 原清彦
分类号 H01L21/8247;H01L29/788;H01L29/792;G11C16/04 主分类号 H01L21/8247
代理机构 代理人 洪澄文 台北巿信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种非挥发性半导体记忆装置之驱动方法,配置 有电晶体,包括:第二导电型之第一、第二扩散层, 于半导体基板上通过第一导电型通道区域而相对; 及二层闸极电极,由在上述第一导电型通道区域上 由通过闸极绝缘膜而形成之漂浮闸极及控制闸极 所构成, 其特征在于包括: 将上述第一导电型通道区域及上述第一、第二扩 散层之一方设定于第一电压位准之步骤; 将上述第一、第二扩散层之另一方设定于第二电 压位准之步骤; 将上述控制闸极设定于第一或第三电压位准之步 骤;及 藉由设定上述第一电压位准与上述第二电压位准 之电位差为比起上述第一电压位准与上述第三电 压位准之电位差在取绝对値上为更大,而对于通道 电流所流动之上述电晶体,将流动其通道区域之电 荷之一部分注入于漂浮闸极之步骤。2.一种非挥 发性半导体记忆装置之驱动方法,配置有电晶体, 包括:第二导电型之第一、第二扩散层,于半导枝 基板上通过第一导电型通道区域而相对;及二层闸 极电极,由在上述第一导电型通道区域上由通过闸 极绝缘膜而形成之漂浮闸极及控制闸极所构成, 其特征在于包括: 将上述第一导电型之通道区域设定于第一电压位 准之步骤; 将上述第一、第二扩散层之一方设定于第二电压 位准之步骤; 将上述第一、第二扩散层之另一方设定于第三电 压位准之步骤; 将上述控制闸极设定于第一、第二或第四电压位 准之步骤;及 藉由设定上述第一电压位准与上述第二电压位准 之电位差为比起上述第一电压位准与上述第三电 压位准之电位差及上述第一电压位准与上述第四 电压位准之电位差在取绝对値上为更大,而对于通 道电流所流动之上述电晶体,将流动其通道区域之 电荷之一部分注入于漂浮闸极之步骤。3.如申请 专利范围第1或2项所述之非挥发性半导体记忆装 置之驱动方法,其中,电晶体为可适用于NOR型或DINOR 型快闪记忆体。4.一种非挥发性半导体记忆装置, 具有电晶体,包括: 第二导电型之第一、第二扩散层,在半导体基板之 表层部通过第一导电型通道区域而相对; 二层闸极电极,在上述第一导电型通道区域上由通 过闸极绝缘膜而形成之漂浮闸极及控制闸极所构 成;及 第二导电型之电场缓和层,形成于上述第一、第二 扩散层之至少任一方与上述通道区域之间, 其特征在于: 邻接于上述电场缓和层之上述扩散层系不与上述 二层闸极电极相重叠。5.一种非挥发性半导体记 忆装置,具有电晶体,包括: 第一导电型区域,形成于第一导电型之半导体基板 之表层部,而比该半导体基板为更高浓度; 第二导电型之第一、第二扩散层,于上述第一导电 型区域内通过第一导电型通道区域而相对; 二层闸极电极,在上述第一导电型通道区域上由通 过闸极绝缘膜而形成之漂浮闸极及控制闸极所构 成;及 第二导电型之电场缓和层,形成于上述第一、第二 扩散层之至少任一方与上述通道区域之间, 其特征在于: 邻接于上述电场缓和层之上述扩散层系不与上述 二层闸极电极相重叠。6.一种非挥发性半导体记 忆装置,具有电晶体,包括: 第二导电型之第一、第二扩散层,形成于第一导电 型之半导体基板之表层部,而通过第一导电型之通 道区域而相对; 二层闸极电极,在上述第一导电型通道区域上由通 过闸极绝缘膜而形成之漂浮闸极及控制闸极所构 成; 第二导电型之电场缓和层,形成于上述第一、第二 扩散层之至少任一方与上述通道区域之间;及 第一导电型区域,由包括上述电场缓和层及与此邻 接之上述扩散层而形成,并比上述半导体基板为更 高浓度, 其特征在于: 邻接于上述电场缓和层之上述扩散层系不与上述 二层闸极电极相重叠。7.如申请专利范围第4.5或6 项所述之非挥发性半导体记忆装置,其中,电场缓 和层之第二导电型浓度为比邻接于此之扩散层者 更低。8.如申请专利范围第4.5或6项所述之非挥发 性半导体记忆装置,其中,电晶体为可适用于NOR型 或DINOR型快闪记忆体。9.一种非挥发性半导体记忆 装置之制造方法,包括: 在第一导电型之半导体基板之表层部以比该基板 更高浓度形成第一导电型区域为既定深度之步骤; 在上述第一导电型区域上通过闸极绝缘膜形成由 控制闸极及漂浮闸极所构成之二层闸极电极之步 骤; 将该二层闸极电极做成罩幕并行杂质注入而形成 第二导电型之扩散层于上述表层部之步骤; 于全面形成绝缘膜之后,行非等向性蚀刻而形成侧 壁于二层闸极电极之侧面之步骤;及 藉由将上述二层闸极电极及上述侧壁做成罩幕并 行杂质注入,并在上述既定深度之范围形成第二导 电型之第一、第二扩散层,而上述扩散层之一部分 系形成电场缓和层之步骤。10.一种非挥发性半导 体记忆装置之制造方法,包括: 在第一导电型之半导体基板上通过闸极绝缘膜形 成由控制闸极及漂浮闸极所构成之二层闸极电极 之步骤; 将该二层闸极电极做成罩幕并行杂质注入而形成 第二导电型之扩散层于上述表层部之步骤; 以至少包括上述扩散层而以比上述基板还高浓度 行杂质注入并形成第一导电型区域为既定深度之 步骤; 于全面形成绝缘膜之后,行非等向性蚀刻而形成侧 壁于上述二层闸极电极之侧面之步骤;及 藉由将上述二层闸极电极及上述侧壁做成罩幕并 行杂质注入,并在上述既定深度之范围形成第二导 电型之第一、第二扩散层,而上述扩散层之一部分 系形成电场缓和层之步骤。11.如申请专利范围第 10项所述之非挥发性半导体记忆装置之制造方法, 其中,形成第一导电型区域之步骤系执行将杂质之 注入角度以对于基板法线来做成30度以内。12.一 种非挥发性半导体记忆装置之动作方法,具有电晶 体,包括:第二导电型之第一、第二扩散层,于半导 体基板之表层部上通过第一导电型通道区域而相 对;二层闸极电极,在上述第一导电型之通道区域 上由通过闸极绝缘膜而形成之漂浮闸极及控制闸 极所构成;及第二导电型之电场缓和层,形成于上 述第一、第二扩散层之至少任一方与上述通道区 域之间;而邻接于电场缓和层之扩散层系不与二层 闸极电极相重叠, 其特征在于包括: 确认上述电晶体于既定之临限値以下被抹除或写 入之步骤; 将上述第一导电型之通道区域及上述第一、第二 扩散层之一方设定于第一电压位准之步骤; 将上述第一、第二扩散层之另一方设定于第二电 压位准之步骤; 将上述控制闸极设定于第一或第三电压位准之步 骤;及 藉由设定上述第一电压位准与上述第二电压位准 之电位差为比起上述第一电压位准与上述第三电 压位准之电位差在取绝对値上为更大,而对于通道 电流所流动之上述电晶体,将流动其通道区域之电 荷之一部分注入于漂浮闸极之步骤。13.一种非挥 发性半导体记忆装置之动作方法,具有电晶体,包 括:第二导电型之第一、第二扩散层,于半导体基 板之表层部上通过第一导电型之通道区域而相对; 二层闸极电极,在上述第一导电型通道区域上由通 过闸极绝缘膜而形成之漂浮闸极及控制闸极所构 成;及第二导电型之电场缓和层,形成于上述第一 、第二扩散层之至少任一方与上述通道区域之间; 而邻接于电场缓和层之扩散层系不与二层闸极电 极相重叠, 其特征在于包括: 确认上述电晶体于既定之临限値以下被抹除或写 入之步骤; 将上述第一导电型之通道区域设定于第一电压位 准之步骤; 将上述第一、第二扩散层之一方设定于第二电压 位准之步骤; 将上述第一、第二扩散层之另一方设定于第三电 压位准之步骤; 将上述控制闸极设定于第一、第二或第四电压位 准之步骤;及 藉由设定上述第一电压位准与上述第二电压位准 之电位差为比起上述第一电压位准与上述第三电 压位准之电位差及上述第一电压位准与上述第四 电压位准之电位差在取绝对値上为更大,而对于通 道电流所流动之上述电晶体,将流动其通道区域之 电荷之一部分注入于漂浮闸极之步骤。14.如申请 专利范围第12或13项所述之非挥发性半导体记忆装 置之动作方法,其中,包括可先于确认步骤前,抑制 过抹除电晶体之发生,而行写入于电晶体之步骤。 图式简单说明: 第一图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之NOR型单元构造之剖面概略图。 第二图系显示第一图中之圆X之汲极近旁之扩大图 。 第三图a至第三图d系显示该发明之实施形态一之 非挥发性半导体记忆装置之制造顺序之制程图。 第四图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之抹除顺序之流程图。 第五图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之在汲极近旁之通道表面上之杂质 分布之图形。 第六图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之其他抹除顺序之流程图。 第七图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之收敛特性/写回持性之图形。 第八图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之收敛特性/写回持性之图形。 第九图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之写回持性之图形。 第十图系显示该发明之实施形态一之非挥发性半 导体记忆装置之写回持性之图形。 第十一图系显示该发明之实施形态一之非挥发性 半导体记忆装置之驱动方法中之收敛时Vg-Vth特性 之图形。 第十二图系显示该发明之实施形态一之非挥发性 半导体记忆装置之驱动方法中之收敛时之闸极电 流特性之图形。 第十三图系显示该发明之实施形态一之非挥发性 半导体记忆装置之驱动方法中之写回例之图形。 第十四图系显示该发明之实施形态二之非挥发性 半导体记忆装置之NOR型单元构造之剖面概略图。 第十五图系显示第十四图中之圆Y之汲极近旁之扩 大图。 第十六图a至第十六图c系显示该发明之实施形态 二之非挥发性半导体记忆装置之制造顺序之流程 图。 第十七图系显示该发明之实施形态三之非挥发性 半导体记忆装置之DINOR型单元构造之剖面概略图 。 第十八图系显示第十七图中之非挥发性半导体记 忆装置之动作电压设定之表图。 第十九图系显示习知技术之非挥发性半导体记忆 装置中之DAHE/DAHH写回特性评价之图形。 第二十图系显示习知技术之非挥发性半导体记忆 装置中之DAHE/DAHH写回特性之图形。 第二十一图系显示该发明之实施形态一-三之非挥 发性半导体记忆装置之写回特性之图形。 第二十二图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置中之Vs-Id特性之图形。 第二十三图系显示该发明之实施形态一-三之非挥 发性半导体记忆装置中之收敛时Vg-Id特性之图形 。 第二十四图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置中之Vg-Id特性之图形。 第二十五图系显示该发明之实施形态一-三之非挥 发性半导体记忆装置中之收敛时Id/Is特性之图形 。 第二十六图系显示NOR型快闪记忆体之单元阵列构 成图。 第二十七图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之过抹除不良之Vth分布之流程图。 第二十八图系显示为了说明习知技术之非挥发性 半导体记忆装置之CHE之过抹除位元写回之剖面概 略图。 第二十九图系显示在习知技术之非挥发性半导体 记忆装置之单元构造之汲极端近旁之通道表面上 之杂质分布之图形。 第三十图系显示为了说明习知技术之非挥发性半 导体记忆装置之DAHE/DAHH之过抹除位元写回之剖面 概略图。 第三十一图系显示在习知技术之非挥发性半导体 记忆装置中之自己收敛使用时之闸极电流特性之 图形。 第三十二图系显示非挥发性半导体记忆装置之剖 面概略图。 第三十三图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之NOR型之抹除顺序之流程图。 第三十四图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之以自己收敛法来写回之图形。 第三十五图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之以自己收敛法来写回之图形。 第三十六图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之以自己收敛法来写回之图形。 第三十七图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之DAHE/DAHH发生之说明图。 第三十八图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之汲极不稳特性特性之图形。 第三十九图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之写回动作时之电流收敛特性之图形。 第四十图系显示习知技术之非挥发性半导体记忆 装置之DINOR型单元构造之剖面概略图。 第四十一图系显示习知技术之非挥发性半导体记 忆装置之DINOR型之写入顺序之流程图。 第四十二图系习知技术之非挥发性半导体记忆装 置之DINOR型之动作电压设定之表图。
地址 日本