專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和便攜式電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和具有此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及到由各包括具有保持電荷功能的存儲(chǔ)功能單元的場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，以及涉及到具有這種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置。
背景技術(shù)：
作為常規(guī)非易失存儲(chǔ)器的代表，下面來(lái)描述快速存儲(chǔ)器(日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)HEI No.5(1993)-304277)。圖2 6是示意剖面圖，示出了快速存儲(chǔ)器的一個(gè)例子。圖26所示的是半導(dǎo)體襯底901、浮柵902、字線(xiàn)(控制柵)903、擴(kuò)散層源線(xiàn)904、擴(kuò)散層位線(xiàn)905、器件隔離區(qū)906、以及絕緣膜907。
此快速存儲(chǔ)器具有浮柵，且根據(jù)浮柵中的電荷量而保持信息。在借助于安置各個(gè)存儲(chǔ)單元而構(gòu)成的存儲(chǔ)單元陣列中，借助于選擇特定的字線(xiàn)和特定的位線(xiàn)以及施加預(yù)定的電壓，能夠執(zhí)行對(duì)所希望的存儲(chǔ)單元的重新寫(xiě)入/讀出操作。
圖27曲線(xiàn)示意地示出了當(dāng)快速存儲(chǔ)器浮柵中的電荷量改變時(shí)的漏電流(Id)-柵電壓(Vg)特性。當(dāng)浮柵中的負(fù)電荷量增加時(shí)，閾值增大，且Id-Vg曲線(xiàn)沿Vg增加的方向幾乎平行地移動(dòng)。
在常規(guī)快速存儲(chǔ)器中，浮柵存在于字線(xiàn)(柵電極)與溝道之間，為了防止電荷從浮柵泄漏，難以減小分隔浮柵與字線(xiàn)的絕緣膜的厚度以及分隔浮柵與溝道區(qū)的絕緣膜的厚度。結(jié)果，難以有效地減小柵絕緣膜的厚度，從而阻礙了存儲(chǔ)單元尺寸的減小。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到這些問(wèn)題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種精巧的非易失存儲(chǔ)器。
根據(jù)本發(fā)明的第一情況，提供了一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，它包含經(jīng)由柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體層上的柵電極；
排列在柵電極下方的溝道區(qū)；排列在溝道區(qū)二側(cè)上且導(dǎo)電類(lèi)型與溝道區(qū)相反的擴(kuò)散區(qū)；以及形成在柵電極二側(cè)上且具有保持電荷的功能的存儲(chǔ)功能單元，其中各個(gè)擴(kuò)散區(qū)具有排列成偏移于柵電極的高濃度雜質(zhì)區(qū)；以及排列成與高濃度雜質(zhì)區(qū)相接觸以便重疊柵電極的低濃度雜質(zhì)區(qū)，且當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從一個(gè)擴(kuò)散區(qū)流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量，根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而被改變。
借助于將存儲(chǔ)功能單元中的電荷量的改變轉(zhuǎn)換成電流量，具有此結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件能夠借助于存儲(chǔ)功能單元中的電荷量改變轉(zhuǎn)換成電流量用作存儲(chǔ)單元。由于形成在柵電極二側(cè)上的二個(gè)存儲(chǔ)功能單元獨(dú)立于柵絕緣膜，故存儲(chǔ)功能單元的存儲(chǔ)功能和柵絕緣膜的晶體管工作功能被彼此分隔開(kāi)。結(jié)果就容易減小柵絕緣膜的厚度和抑制短溝道效應(yīng)同時(shí)保持足夠的存儲(chǔ)功能。
由于形成在柵電極二側(cè)上的二個(gè)存儲(chǔ)功能單元被彼此分隔開(kāi)，故能夠有效地抑制重新寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的干擾。換言之，能夠使二個(gè)存儲(chǔ)功能單元之間的距離短。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可執(zhí)行每個(gè)晶體管保持2位或更多位信息的操作且其尺寸容易減小的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。
而且，各個(gè)擴(kuò)散區(qū)由高濃度雜質(zhì)區(qū)和低濃度雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，且低濃度雜質(zhì)區(qū)與柵電極重疊。因此，能夠大幅度抑制存儲(chǔ)單元讀出特性的變化。
而且，在根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度能夠被設(shè)定為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018。
借助于如上所述設(shè)定雜質(zhì)濃度范圍，在穩(wěn)定地形成低濃度雜質(zhì)區(qū)的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
在根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，低濃度雜質(zhì)區(qū)的厚度能夠被設(shè)定為1-50nm。
借助于如上所述設(shè)定厚度的范圍，在防止擴(kuò)散區(qū)電阻明顯地增大和漏電流減小的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
根據(jù)本發(fā)明的第二情況，提供了一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，它包括經(jīng)由柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體層上的柵電極；排列在柵電極下方的溝道區(qū)；排列在溝道區(qū)二側(cè)上且導(dǎo)電類(lèi)型與溝道區(qū)相反的擴(kuò)散區(qū)；以及形成在柵電極二側(cè)上且具有保持電荷的功能的存儲(chǔ)功能單元，其中部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間的界面的層面處，擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊，且當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從一個(gè)擴(kuò)散區(qū)流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量，根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而被改變。
上述結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)相似于根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的作用和效果。
而且，由于部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間的界面的層面處，故在保持?jǐn)U散區(qū)的電阻低的情況下，能夠減小存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的厚度。于是，能夠容易地提高存儲(chǔ)效應(yīng)。
在根據(jù)第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間的界面的層面處的擴(kuò)散區(qū)部分，能夠由多晶半導(dǎo)體或非晶半導(dǎo)體組成。
利用多晶半導(dǎo)體或非晶半導(dǎo)體，薄的擴(kuò)散區(qū)能夠被容易地形成在存儲(chǔ)功能單元下方。因此，能夠容易地形成存儲(chǔ)效應(yīng)高的存儲(chǔ)單元。
在根據(jù)第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度能夠被設(shè)定為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018。
借助于如上所述設(shè)定雜質(zhì)濃度范圍，在穩(wěn)定地形成擴(kuò)散區(qū)中在存儲(chǔ)功能單元下方部分的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
在根據(jù)第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的厚度能夠被設(shè)定為1-50nm。
借助于如上所述設(shè)定厚度的范圍，在防止擴(kuò)散區(qū)電阻明顯地增大和漏電流減小的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
在根據(jù)第一和第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)功能單元具有保持電荷的功能的膜，且具有保持電荷的功能的膜的表面能夠被排列成幾乎平行于柵絕緣膜的表面。
利用這種安排，能夠減小存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)變化。結(jié)果，能夠抑制存儲(chǔ)單元的讀出電流變化。而且，能夠減小保持信息的存儲(chǔ)單元中的特性變化，致使能夠改善存儲(chǔ)單元的信息保持特性。
此外，具有保持電荷的功能的膜能夠被排列成幾乎平行于柵電極的側(cè)面。借助于如上所述來(lái)安排膜，提高了存儲(chǔ)單元的重新寫(xiě)入速度，致使能夠提高存儲(chǔ)單元的重新寫(xiě)入操作。
作為變通，在根據(jù)第一和第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)功能單元可以具有彼此分隔具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層的絕緣膜，且此絕緣膜可以比柵絕緣膜更薄，且厚度為0.8nm或以上。
利用這種結(jié)構(gòu)，能夠降低存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入操作和擦除操作電壓，或能夠以更高的速度來(lái)執(zhí)行寫(xiě)入操作和擦除操作。由于提高了存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)，故能夠提高存儲(chǔ)器部分的讀出速度。
在根據(jù)第一和第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)功能單元可以具有彼此分隔具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層的絕緣膜，且此絕緣膜可以比柵絕緣膜更厚，且厚度為20nm或以下。
利用這種結(jié)構(gòu)，改善了保持特性而不惡化存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)。結(jié)果，即使當(dāng)存儲(chǔ)單元以高集成密度被形成時(shí)，也能夠得到足夠的信息保持特性。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包括根據(jù)第一和第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置。提供的便攜式電子裝置能夠具有改進(jìn)了的功能和操作速度以及降低了的制造成本。
從以下的詳細(xì)描述中，本申請(qǐng)的這些和其它的目的將變得更為明顯。但應(yīng)該理解的是，詳細(xì)的描述和具體的例子雖然指出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但僅僅是以說(shuō)明的方式給出的，因?yàn)閺倪@一詳細(xì)描述中，本發(fā)明構(gòu)思與范圍內(nèi)的各種改變和修正對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。


圖1是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第一實(shí)施方案)；圖2是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的另一存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第一實(shí)施方案)；圖3和4說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入操作(第一實(shí)施方案)；圖5和6說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的擦除操作(第一實(shí)施方案)；圖7說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的讀出操作(第一實(shí)施方案)；圖8是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第二實(shí)施方案)；圖9是圖8中存儲(chǔ)單元的主要部分的示意放大剖面圖；圖10是圖8中另一單元變形的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意放大剖面圖；圖11示出了構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的電學(xué)特性(第二實(shí)施方案)；圖12是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的另一存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第二實(shí)施方案)；圖13是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第三實(shí)施方案)；圖14是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第四實(shí)施方案)；圖15是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第五實(shí)施方案)；圖16是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第六實(shí)施方案)；圖17是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第七實(shí)施方案)；圖18是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第八實(shí)施方案)；圖19示出了構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的電學(xué)特性(第九實(shí)施方案)；圖20是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第十實(shí)施方案)；圖21曲線(xiàn)示出了具有圖20結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)模擬結(jié)果；圖22曲線(xiàn)示出了具有圖8結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)模擬結(jié)果；圖23是構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的主要部分的示意剖面圖(第十一實(shí)施方案)；圖24A-24D說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的制作步驟(第十一實(shí)施方案)；圖25是裝配了本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置的示意方框圖(第十二實(shí)施方案)；圖26是現(xiàn)有技術(shù)的快速存儲(chǔ)器的主要部分的示意剖面圖；圖27示出了現(xiàn)有技術(shù)快速存儲(chǔ)器的電學(xué)特性。
具體實(shí)施例方式
構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元主要由半導(dǎo)體層、柵絕緣膜、柵電極、溝道區(qū)、擴(kuò)散區(qū)、以及存儲(chǔ)功能單元構(gòu)成。此處，溝道區(qū)通常是導(dǎo)電類(lèi)型與半導(dǎo)體層相同的一個(gè)區(qū)域，并表示柵電極下方的一個(gè)區(qū)域。擴(kuò)散區(qū)表示導(dǎo)電類(lèi)型與溝道區(qū)相反的一個(gè)區(qū)域。
具體地說(shuō)，本發(fā)明的存儲(chǔ)單元可以由作為擴(kuò)散區(qū)的第一導(dǎo)電類(lèi)型的二個(gè)區(qū)域、作為溝道區(qū)的第二導(dǎo)電類(lèi)型的區(qū)域、橫跨第一和第二導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域邊界排列的二個(gè)存儲(chǔ)功能單元、以及經(jīng)由柵絕緣膜提供的電極構(gòu)成。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，半導(dǎo)體層被形成在作為半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底上，最好被形成在形成于半導(dǎo)體襯底中的第一導(dǎo)電類(lèi)型的阱區(qū)上。
對(duì)半導(dǎo)體襯底沒(méi)有特別的限制，只要能夠用于半導(dǎo)體器件即可，其一個(gè)例子包括由諸如硅、鍺之類(lèi)的元素半導(dǎo)體或諸如硅鍺、GaAs、InGaAs、ZnSe、GaN之類(lèi)的化合物半導(dǎo)體組成的體襯底。諸如SOI(絕緣體上硅)襯底、SOS(藍(lán)寶石上硅)襯底、以及多層SOI結(jié)構(gòu)、或其上具有半導(dǎo)體層的玻璃或塑料襯底之類(lèi)的各種襯底，可以被用作其表面上具有半導(dǎo)體層的襯底。硅襯底和其表面上具有半導(dǎo)體層的SOI襯底是特別優(yōu)選的。此半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體層可以是單晶(例如用外延生長(zhǎng)形成的)、多晶、或非晶，雖然其中流動(dòng)的電流量或多或少要變化。
在半導(dǎo)體層上，最好形成器件隔離區(qū)。而且，借助于組合諸如晶體管、電容器和電阻器之類(lèi)的器件、由各個(gè)器件組成的電路、半導(dǎo)體器件、以及層間絕緣膜，可以形成單層或多層結(jié)構(gòu)?？梢杂弥T如LOCOS膜、溝槽氧化物膜、以及STI膜之類(lèi)的各種器件隔離膜來(lái)形成器件隔離區(qū)。半導(dǎo)體層可以是P或N導(dǎo)電類(lèi)型的。在半導(dǎo)體層中，最好形成至少一個(gè)第一導(dǎo)電類(lèi)型(P或N型)的阱區(qū)。本領(lǐng)域已知范圍內(nèi)的雜質(zhì)濃度能夠被用作半導(dǎo)體層和阱區(qū)中的雜質(zhì)濃度。在采用SOI襯底作為半導(dǎo)體層的情況下，阱區(qū)可以被形成在表面半導(dǎo)體層中，而本體區(qū)可以被提供在溝道區(qū)下方。
對(duì)柵絕緣膜或絕緣膜沒(méi)有特別的限制，只要通常被用于半導(dǎo)體器件即可，其例子包括諸如氧化硅膜或氮化硅膜之類(lèi)的絕緣膜的單層膜或疊層膜，或諸如氧化鋁膜、氧化鈦膜、氧化鉭膜、或氧化鉿膜之類(lèi)的高介電常數(shù)膜。氧化硅膜是特別優(yōu)選的。柵絕緣膜的厚度例如約為1-20nm，最好約為1-6nm。柵絕緣膜可以被僅僅形成在柵電極的緊鄰下方，或被形成為大于(寬于)柵電極。
柵電極或電極被形成為通常用于半導(dǎo)體器件的形狀或在柵絕緣膜下端部分中具有凹陷的形狀。柵電極最好被形成為集成形式。以集成形式形成的柵電極意味著包含單層或多層導(dǎo)電膜的柵電極不被分隔開(kāi)而是以整體的形式被形成。柵電極在其側(cè)壁上可以具有側(cè)壁絕緣膜。通常，對(duì)柵電極沒(méi)有特別的限制，只要被用于半導(dǎo)體器件即可，其例子包括導(dǎo)電膜，例如由多晶硅、諸如銅或鋁的金屬、諸如鎢、鈦、鉭的難熔金屬、以及具有難熔金屬的硅化物組成的單層或多層膜。柵電極的適當(dāng)厚度例如約為50-400nm。在柵電極下方，形成溝道區(qū)。
存儲(chǔ)功能單元至少具有保持電荷的功能(以下稱(chēng)為“電荷保持功能”)。換言之，存儲(chǔ)功能單元具有保持電荷的功能、積累和保持電荷的功能、捕獲電荷的功能、或保持電荷極化狀態(tài)的功能。此功能呈現(xiàn)存儲(chǔ)功能單元包含例如一個(gè)具有保持電荷的功能的膜或區(qū)域。具有上述功能的元件的例子包括氮化硅；硅；包括諸如磷或硼之類(lèi)的雜質(zhì)的硅酸鹽玻璃；碳化硅；氧化鋁；諸如氧化鉿、氧化鋯、或氧化鉭之類(lèi)的高介電材料；氧化鋅；鐵電體；金屬等。因此，能夠用例如下列薄膜的單層或疊層結(jié)構(gòu)來(lái)形成存儲(chǔ)功能單元包括氮化硅膜的絕緣膜；其中具有導(dǎo)電膜或半導(dǎo)體層的絕緣膜；包括至少一個(gè)導(dǎo)體或半導(dǎo)體點(diǎn)的絕緣膜；或包括其內(nèi)電荷被電場(chǎng)極化且其中極化狀態(tài)被保持的鐵電膜的絕緣膜。氮化硅膜是特別優(yōu)選的，其理由是氮化硅膜由于存在大量捕獲電荷的能級(jí)而能夠獲得大的滯后特性。此外，電荷保持時(shí)間長(zhǎng)，且不發(fā)生由于泄漏路徑的出現(xiàn)而造成的電荷泄漏問(wèn)題，致使保持特性良好。而且氮化硅是一種用作LSI工藝標(biāo)準(zhǔn)的材料。
利用包括諸如氮化硅膜之類(lèi)的具有電荷保持功能的膜的絕緣膜作為存儲(chǔ)功能單元，能夠提高儲(chǔ)存和保持的可靠性。由于氮化硅膜是一種絕緣體，故即使在電荷泄漏出現(xiàn)在部分氮化硅膜中的情況下，整個(gè)氮化硅膜中的電荷也不立即喪失。在安置多個(gè)存儲(chǔ)單元的情況下，即使當(dāng)各個(gè)存儲(chǔ)單元之間的距離被縮短，且鄰近的存儲(chǔ)功能單元彼此相接觸時(shí)，也不像存儲(chǔ)功能單元由導(dǎo)體組成的情況那樣，儲(chǔ)存在存儲(chǔ)功能單元中的信息并不喪失。而且，接觸栓塞能夠被排列得更靠近存儲(chǔ)功能單元。在某些情況下，接觸栓塞能夠被排列成與存儲(chǔ)功能單元重疊。于是便于減小存儲(chǔ)單元的尺寸。
為了提高儲(chǔ)存和保持的可靠性，具有電荷保持功能的薄膜不總是必須具有薄膜的形狀。具有電荷保持功能的薄膜最好分立地存在于絕緣膜中。具體地說(shuō)，具有電荷保持功能的材料最好呈點(diǎn)的形狀分散在難以保持電荷的材料例如氧化硅中。
最好采用其中具有導(dǎo)電膜或半導(dǎo)體層的絕緣膜作為存儲(chǔ)功能單元，其理由是注入到導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的電荷量能夠被自由地控制，且能夠容易地獲得多級(jí)數(shù)值。
而且，最好采用包括至少一個(gè)導(dǎo)體或半導(dǎo)體點(diǎn)的絕緣膜作為存儲(chǔ)功能單元，其理由是借助于電荷的直接隧穿更容易執(zhí)行寫(xiě)入和擦除，并能夠得到功耗的降低。
作為變通，可以采用諸如PZT或PLZT之類(lèi)的其中極化方向根據(jù)電場(chǎng)而改變的鐵電膜作為存儲(chǔ)功能單元。在此情況下，電荷主要被極化產(chǎn)生于鐵電膜的表面中，并被保持在此狀態(tài)中。由于鐵電膜能夠得到相似于電荷從具有存儲(chǔ)功能的膜的外部被供應(yīng)到其中且捕獲電荷的膜的滯后特性，因而是優(yōu)選的。此外，為了保持鐵電膜中的電荷，不必從膜的外部注入電荷，且僅僅利用膜中電荷的極化，就能夠得到滯后特性，致使能夠高速執(zhí)行寫(xiě)入/擦除。
具有抑制電荷逃逸的區(qū)域或功能的膜，適合于作為構(gòu)成存儲(chǔ)功能單元的絕緣膜。具有抑制電荷逃逸的功能的膜的例子包括氧化硅膜。
包括在存儲(chǔ)功能單元中的電荷保持膜，被直接或經(jīng)由絕緣膜排列在柵電極的二側(cè)上，并被直接或經(jīng)由柵絕緣膜排列在半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體襯底、阱區(qū)、本體區(qū)或源/漏區(qū)、或擴(kuò)散區(qū))上。柵電極二側(cè)上的電荷保持膜最好被形成為直接或經(jīng)由絕緣膜而覆蓋柵電極的整個(gè)或部分側(cè)壁。在一個(gè)應(yīng)用例子中，在柵電極在其下端具有凹陷的情況下，電荷保持膜可以被形成為直接或經(jīng)由絕緣膜而完全或部分地掩埋凹陷。
如稍后所述，柵電極最好僅僅被形成在存儲(chǔ)功能單元的側(cè)壁上，即不覆蓋存儲(chǔ)功能單元的頂部。利用這種安排，接觸栓塞能夠被排列得更靠近柵電極，致使便于減小存儲(chǔ)單元的尺寸。制造具有這種簡(jiǎn)單安排的存儲(chǔ)單元是容易的，致使能夠改善生產(chǎn)成品率。
在采用導(dǎo)電膜或半導(dǎo)體層作為電荷保持膜的情況下，導(dǎo)電膜最好經(jīng)由絕緣膜排列，以便電荷保持膜不直接與半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體襯底、阱區(qū)、本體區(qū)、源/漏區(qū)、或擴(kuò)散區(qū))或柵電極相接觸。例如，可以指出導(dǎo)電膜與絕緣膜的疊層結(jié)構(gòu)、其中導(dǎo)電膜呈點(diǎn)狀分散在絕緣膜中的結(jié)構(gòu)、其中導(dǎo)電膜被排列在形成于柵側(cè)壁上的部分側(cè)壁絕緣膜中的結(jié)構(gòu)等。
擴(kuò)散區(qū)能夠起源區(qū)和漏區(qū)的作用，并具有與半導(dǎo)體層或阱區(qū)相反的導(dǎo)電類(lèi)型。在結(jié)中，擴(kuò)散區(qū)與半導(dǎo)體層或阱區(qū)的雜質(zhì)濃度之間的差別最好高，其理由是熱電子或熱空穴以低電壓有效地被產(chǎn)生，并能夠以較低的電壓來(lái)執(zhí)行高速操作。對(duì)擴(kuò)散區(qū)的結(jié)深度沒(méi)有特別的限制，而是能夠根據(jù)待要得到的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的性能等恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整。在采用SOI襯底作為半導(dǎo)體襯底的情況下，擴(kuò)散區(qū)的結(jié)深度可以小于表面半導(dǎo)體層的厚度。擴(kuò)散區(qū)最好具有與表面半導(dǎo)體層厚度幾乎相同的結(jié)深度。
在根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，擴(kuò)散區(qū)具有排列成偏移于柵電極的高濃度雜質(zhì)區(qū)以及排列成與高濃度雜質(zhì)區(qū)相接觸以便與柵電極重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)，且當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從一個(gè)擴(kuò)散區(qū)流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而改變。
在根據(jù)第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的層面處，擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊，且當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從一個(gè)擴(kuò)散區(qū)流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而改變。
首先來(lái)描述根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中的擴(kuò)散區(qū)。
擴(kuò)散區(qū)由高濃度雜質(zhì)區(qū)和低濃度雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成。低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度最好被設(shè)定為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018。借助于如上所述設(shè)定雜質(zhì)濃度范圍，在穩(wěn)定地形成擴(kuò)散區(qū)在存儲(chǔ)功能單元下方部分的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。另一方面，高濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度最好被設(shè)定為每立方厘米3×1018～每立方厘米2×1021。
而且，低濃度雜質(zhì)區(qū)的厚度最好被設(shè)定為1-50nm。在此范圍內(nèi)，在防止擴(kuò)散區(qū)中的電阻明顯地增大和漏電流減小的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。另一方面，高濃度雜質(zhì)區(qū)的厚度最好被設(shè)定為10-200nm。
而且，高濃度雜質(zhì)區(qū)被排列成偏移于柵電極，且低濃度雜質(zhì)區(qū)與柵電極重疊。因此，能夠大幅度抑制存儲(chǔ)單元讀出特性的變化。重疊范圍最好是1-30nm。利用此偏移，當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，電荷保持膜下方偏移區(qū)的反型容易程度根據(jù)積累在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而改變。于是，提高了存儲(chǔ)效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)了短溝道效應(yīng)的減小。但當(dāng)此區(qū)偏移太大時(shí)，擴(kuò)散區(qū)(源和漏)之間的驅(qū)動(dòng)電流明顯地減小。結(jié)果，偏移量亦即沿柵長(zhǎng)度方向一個(gè)柵電極端部到更靠近的擴(kuò)散區(qū)之間的距離就小于電荷保持膜沿平行于柵長(zhǎng)度方向的厚度。
擴(kuò)散區(qū)被構(gòu)造成當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從一個(gè)擴(kuò)散區(qū)流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而改變。具體地說(shuō)，在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件是N溝道型的情況下，可以采用一種結(jié)構(gòu)，使當(dāng)積累在存儲(chǔ)功能單元中的電子增加時(shí)，電流量減少，而當(dāng)積累在存儲(chǔ)功能單元中的電子減少時(shí)(或當(dāng)積累在存儲(chǔ)功能單元中的空穴增加時(shí))，電流量增加。
下面來(lái)描述根據(jù)第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擴(kuò)散區(qū)。
部分?jǐn)U散區(qū)被定位在高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的層面處。換言之，部分?jǐn)U散區(qū)被定位在高于溝道區(qū)表面，亦即，柵絕緣膜表面下方的層面處。利用此結(jié)構(gòu)，在保持?jǐn)U散區(qū)電阻小的情況下，能夠減小存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的厚度，致使能夠提高存儲(chǔ)效應(yīng)。在此情況下，與擴(kuò)散區(qū)成一整體的導(dǎo)電膜被層疊在高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的部分上，亦即在形成于半導(dǎo)體襯底中的擴(kuò)散區(qū)上，是合適的。此導(dǎo)電膜由例如諸如多晶硅或非晶硅之類(lèi)的半導(dǎo)體、硅化物、上述金屬、高難熔金屬等組成。多晶半導(dǎo)體和非晶半導(dǎo)體由于下列原因而特別優(yōu)選。由于多晶硅的雜質(zhì)擴(kuò)散速度大大高于半導(dǎo)體層的雜質(zhì)擴(kuò)散速度，故容易使半導(dǎo)體層中的擴(kuò)散區(qū)的結(jié)深度淺，從而抑制短溝道效應(yīng)。在此情況下，部分?jǐn)U散區(qū)最好被排列成與柵電極一起將至少部分存儲(chǔ)功能單元夾在中間。根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可具有這種結(jié)構(gòu)。
而且，擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊。利用此重疊，儲(chǔ)存的信息能夠被借助于僅僅存在于存儲(chǔ)功能單元側(cè)壁部分上的柵電極與擴(kuò)散區(qū)之間的電壓差而橫跨存儲(chǔ)功能單元的電場(chǎng)重新寫(xiě)入。
存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度最好為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018。借助于如上所述設(shè)定雜質(zhì)濃度范圍，在穩(wěn)定地形成擴(kuò)散區(qū)中在存儲(chǔ)功能單元下方部分的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。對(duì)其它區(qū)域的雜質(zhì)濃度沒(méi)有特殊的限制。
而且，存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的厚度最好為1-50nm。在此范圍內(nèi)，在防止擴(kuò)散區(qū)中的電阻明顯地增大和漏電流減小的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。對(duì)其它區(qū)域的厚度沒(méi)有特殊的限制。
擴(kuò)散區(qū)具有一種結(jié)構(gòu)，使當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從一個(gè)擴(kuò)散區(qū)流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而改變。此結(jié)構(gòu)相似于根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)。
可以用一般的半導(dǎo)體工藝，例如相似于形成柵電極側(cè)壁上具有單層或疊層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁間隔層的方法，來(lái)形成本發(fā)明的存儲(chǔ)單元。此方法的具體例子包括形成柵電極或電極，然后形成諸如電荷保持膜、電荷保持膜/絕緣膜、絕緣膜/電荷保持膜、或絕緣膜/電荷保持膜/絕緣膜的包括電荷保持膜的單層膜或疊層膜，以及在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)形成的膜進(jìn)行回腐蝕，以便留下側(cè)壁間隔層形狀的膜的方法；形成絕緣膜或電荷保持膜，在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)膜進(jìn)行回腐蝕，以便留下側(cè)壁間隔層形狀的膜，再形成電荷保持膜或絕緣膜，并相似地對(duì)膜進(jìn)行回腐蝕，以便留下側(cè)壁間隔層形狀的膜的方法；在包括柵電極的半導(dǎo)體層上，涂敷或淀積其中由電荷保持材料組成的顆粒被分散的絕緣膜材料，并在適當(dāng)?shù)臈l件下，對(duì)此材料進(jìn)行回腐蝕，以便留下側(cè)壁間隔層形狀的絕緣膜材料的方法；以及形成柵電極，然后形成單層膜或疊層膜，并用掩模對(duì)此膜進(jìn)行圖形化的方法。根據(jù)另一方法，在形成柵電極或電極之前，形成電荷保持膜、電荷保持膜/絕緣膜、絕緣膜/電荷保持膜、絕緣膜/電荷保持膜/絕緣膜等。窗口被形成在成為這些膜的溝道區(qū)的區(qū)域中，柵電極材料膜被形成在窗口的整個(gè)表面上，且柵電極材料膜被圖形化成包括窗口和大于窗口的形狀，從而形成柵電極和存儲(chǔ)功能單元。如上所述，與具有浮柵等的EEPROM相比，本發(fā)明的存儲(chǔ)單元能夠用簡(jiǎn)單得多的工藝來(lái)制作。由于制作本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的工藝與制作普通MOSFET的工藝高度兼容，故容易同時(shí)制作存儲(chǔ)單元和MOSFET。
下面來(lái)描述本發(fā)明存儲(chǔ)單元的制作方法的例子。首先，用已知的步驟在半導(dǎo)體襯底上形成柵絕緣膜和柵電極。隨后，在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)頂面上，用熱氧化方法形成或用CVD(化學(xué)氣相淀積)方法淀積厚度為0.8-20nm，更優(yōu)選是3-10nm的氧化硅膜。然后，氧化硅膜的整個(gè)頂面上，用CVD方法淀積厚度為2-15nm，更優(yōu)選是3-10nm的氮化硅膜。而且，用CVD方法，將厚度為20-70nm的氧化硅膜淀積在氮化硅膜的整個(gè)頂面上。
隨后，用各向異性腐蝕方法，對(duì)氧化硅膜/氮化硅膜/氧化硅膜進(jìn)行回腐蝕，從而以柵電極側(cè)壁上的存儲(chǔ)單元側(cè)壁間隔層的形狀形成最適合于儲(chǔ)存信息的存儲(chǔ)功能單元。
然后，借助于用柵電極和存儲(chǔ)單元側(cè)壁間隔層形狀的存儲(chǔ)功能單元作為掩模的離子注入，來(lái)形成擴(kuò)散區(qū)(源和漏區(qū))。然后，借助于用已知的步驟執(zhí)行硅化物工藝和上部布線(xiàn)工藝，就能夠形成存儲(chǔ)單元。
在借助于安排本發(fā)明的存儲(chǔ)單元來(lái)構(gòu)成存儲(chǔ)單元陣列的情況下，存儲(chǔ)單元的最佳模式滿(mǎn)足下列所有要求例如，(1)多個(gè)存儲(chǔ)單元的柵電極被集成，并具有字線(xiàn)的功能；(2)儲(chǔ)功能單元被形成在字線(xiàn)的二側(cè)上；(3)絕緣體，確切地說(shuō)是氮化硅膜保持存儲(chǔ)功能單元中的電荷；(4)存儲(chǔ)功能單元由ONO(氧化物氮化硅氧化硅)膜構(gòu)成，且氮化硅膜具有與柵絕緣膜表面幾乎平行的表面；(5)存儲(chǔ)功能單元中的氮化硅膜經(jīng)由氧化硅膜而隔離于字線(xiàn)和溝道區(qū)；(6)具有保持電荷的功能的區(qū)域(例如具有氮化硅膜的區(qū)域)和存儲(chǔ)功能單元中的擴(kuò)散區(qū)重疊；(7)將具有與柵絕緣膜表面幾乎平行的表面的氮化硅膜分隔于溝道區(qū)或半導(dǎo)體層的絕緣膜的厚度與柵絕緣膜的厚度，彼此不同；(8)寫(xiě)入/擦除一個(gè)存儲(chǔ)單元的操作，由單個(gè)字線(xiàn)執(zhí)行；(9)在存儲(chǔ)功能單元上，不存在具有協(xié)助寫(xiě)入/擦除操作的功能的電極(字線(xiàn))；以及(10)在與存儲(chǔ)功能單元緊鄰下方的擴(kuò)散區(qū)相接觸的部分中，提供一個(gè)其導(dǎo)電類(lèi)型與擴(kuò)散區(qū)相反的高濃度雜質(zhì)區(qū)。對(duì)于存儲(chǔ)單元來(lái)說(shuō)，甚至滿(mǎn)足要求之一就可能足夠了。
在存儲(chǔ)單元滿(mǎn)足要求(3)和(9)的情況下，由于下列理由而非常有用。
首先，位線(xiàn)接觸能夠被排列得更靠近字線(xiàn)側(cè)壁上的存儲(chǔ)功能單元，或甚至當(dāng)各個(gè)存儲(chǔ)單元之間的距離被縮短時(shí)，多個(gè)存儲(chǔ)功能單元也不相互干擾，并能夠保持儲(chǔ)存的信息。因此便于減小存儲(chǔ)單元的尺寸。在存儲(chǔ)功能單元中的電荷保持區(qū)由導(dǎo)體組成的情況下，隨著各個(gè)存儲(chǔ)單元之間的距離減小，在各個(gè)電荷保持區(qū)之間由于電容性耦合而發(fā)生干擾，致使無(wú)法保持儲(chǔ)存的信息。
在存儲(chǔ)功能單元中的電荷保持區(qū)由絕緣體(例如氮化硅膜)組成的情況下，就沒(méi)有必要使各個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)功能單元獨(dú)立。例如，對(duì)于各個(gè)存儲(chǔ)單元，形成在被多個(gè)存儲(chǔ)單元共用的單個(gè)字線(xiàn)二側(cè)上的存儲(chǔ)功能單元不必隔離。形成在一個(gè)字線(xiàn)二側(cè)上的存儲(chǔ)功能單元可以被多個(gè)共用此字線(xiàn)的多個(gè)存儲(chǔ)單元共用。結(jié)果，用來(lái)隔離存儲(chǔ)功能單元的光刻和腐蝕工藝就不需要，從而簡(jiǎn)化了制造工藝。而且，光刻工藝中的定位裕度以及膜的腐蝕減小裕度也不必要，致使能夠減小相鄰存儲(chǔ)單元之間的裕度。因此，與存儲(chǔ)功能單元中的電荷保持區(qū)由導(dǎo)體(例如多晶硅膜)組成的情況相比，即使當(dāng)存儲(chǔ)功能單元在相同的微細(xì)制造水平下被形成，也能夠減小存儲(chǔ)單元占據(jù)的面積。在存儲(chǔ)功能單元中的電荷保持區(qū)由導(dǎo)體組成的情況下，用來(lái)隔離各個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)功能單元的光刻和腐蝕工藝是必須的，且光刻工藝中的定位裕度和膜的腐蝕減小裕度是必須的。
而且，由于具有協(xié)助寫(xiě)入和擦除操作的功能的電極不存在于存儲(chǔ)功能單元上，且器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故工藝數(shù)目減少了，致使能夠提高生產(chǎn)成品率。因此便于用晶體管作為組成部分來(lái)形成邏輯電路或模擬電路，從而能夠獲得價(jià)廉的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。
在不僅滿(mǎn)足要求(3)和(9)，而且還滿(mǎn)足要求(6)的情況下，本發(fā)明更有用。
具體地說(shuō)，借助于重疊存儲(chǔ)功能單元中的電荷保持區(qū)和擴(kuò)散區(qū)，能夠以非常低的電壓來(lái)執(zhí)行寫(xiě)入和擦除。具體地說(shuō)，用5V或以下的低電壓，就能夠執(zhí)行寫(xiě)入和擦除操作。從電路設(shè)計(jì)的觀(guān)點(diǎn)看，這一行為也是一種非常大的作用。由于無(wú)須像快速存儲(chǔ)器那樣在芯片中產(chǎn)生高的電壓，故能夠省略要求大的占據(jù)面積的電荷激勵(lì)電路，即能夠減小其尺寸。確切地說(shuō)，當(dāng)小規(guī)模容量的存儲(chǔ)器被提供來(lái)調(diào)節(jié)邏輯LSI時(shí)，對(duì)于存儲(chǔ)器部分中的占據(jù)面積而言，用來(lái)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)單元的外圍電路所占據(jù)的面積比存儲(chǔ)單元所占據(jù)的面積更占主導(dǎo)。結(jié)果，存儲(chǔ)單元的電荷激勵(lì)電路的省略或尺寸減小，對(duì)于減小芯片尺寸來(lái)說(shuō)是最有效的。
另一方面，在不滿(mǎn)足要求(3)的情況下，亦即在導(dǎo)體保持存儲(chǔ)功能單元中的電荷的情況下，即使當(dāng)要求(6)不被滿(mǎn)足時(shí)，具體地說(shuō)，即使當(dāng)存儲(chǔ)功能單元中的導(dǎo)體與擴(kuò)散區(qū)不彼此重疊時(shí)，也能夠高速執(zhí)行寫(xiě)入操作。這是因?yàn)榇鎯?chǔ)功能單元中的導(dǎo)體借助于與柵電極的電容性耦合而協(xié)助了寫(xiě)入操作。
在要求(9)不被滿(mǎn)足的情況下，具體地說(shuō)，在具有協(xié)助寫(xiě)入和擦除操作的功能的電極存在于存儲(chǔ)功能單元上的情況下，即使當(dāng)要求(6)不被滿(mǎn)足時(shí)，具體地說(shuō)，即使當(dāng)存儲(chǔ)功能單元中的絕緣體和擴(kuò)散區(qū)不彼此重疊時(shí)，也能夠高速執(zhí)行寫(xiě)入操作。
總之，在要求(3)或(9)不被滿(mǎn)足的情況下，即使當(dāng)要求(6)不被滿(mǎn)足時(shí)，也能夠高速執(zhí)行寫(xiě)入操作。但不滿(mǎn)足要求(3)或(9)，引起了存儲(chǔ)單元占據(jù)面積的增大。如從上面可見(jiàn)，最好同時(shí)滿(mǎn)足要求(3)、(6)、(9)。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)單元可以與邏輯晶體管安裝在同一個(gè)芯片上。在這種情況下，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，確切地說(shuō)是存儲(chǔ)單元，能夠用與制作諸如晶體管或邏輯晶體管之類(lèi)的一般標(biāo)準(zhǔn)晶體管的工藝高度兼容的工藝來(lái)制作，它們能夠被同時(shí)制作。因此，制作存儲(chǔ)單元和晶體管或邏輯晶體管二者的工藝是非常簡(jiǎn)單的，結(jié)果就能夠得到價(jià)廉的器件。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，存儲(chǔ)單元能夠在一個(gè)存儲(chǔ)功能單元中儲(chǔ)存二個(gè)或更多個(gè)數(shù)值。于是，存儲(chǔ)單元能夠用作儲(chǔ)存4個(gè)或更多個(gè)數(shù)值的信息的存儲(chǔ)單元。此存儲(chǔ)單元可以?xún)H僅儲(chǔ)存二進(jìn)制的數(shù)據(jù)。利用存儲(chǔ)功能單元的可變電阻效應(yīng)，此存儲(chǔ)單元還能夠用作具有選擇晶體管功能和存儲(chǔ)晶體管功能的存儲(chǔ)單元。
借助于與另一存儲(chǔ)單元、邏輯器件、和邏輯電路等進(jìn)行組合，本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件能夠被廣泛地應(yīng)用于諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、個(gè)人助理/發(fā)射機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、工作站、主機(jī)、多路處理器/計(jì)算機(jī)、任何其它類(lèi)型的計(jì)算系統(tǒng)之類(lèi)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；諸如CPU、存儲(chǔ)器、或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件之類(lèi)的作為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成部分的電子零件；諸如電話(huà)、PHS、調(diào)制解調(diào)器、或路由器之類(lèi)的通信裝置；諸如顯示屏或投影儀之類(lèi)的圖象顯示裝置；諸如打印機(jī)、掃描儀、復(fù)印機(jī)之類(lèi)的辦公裝置；諸如攝象機(jī)或數(shù)碼相機(jī)之類(lèi)的圖象攝取裝置；諸如游戲機(jī)或音樂(lè)播放機(jī)之類(lèi)的娛樂(lè)裝置；諸如便攜式信息終端、手表、或電子詞典之類(lèi)的信息裝置；諸如車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)或汽車(chē)音響系統(tǒng)之類(lèi)的車(chē)載裝置；用來(lái)記錄/重放諸如動(dòng)畫(huà)、靜止圖片、或音樂(lè)之類(lèi)的信息的AV裝置；諸如洗衣機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲、洗碗機(jī)、真空吸塵器、空調(diào)機(jī)之類(lèi)的電器；諸如按摩器、浴室秤、或壓力表之類(lèi)的保健裝置；以及諸如IC卡或存儲(chǔ)器卡之類(lèi)的便攜式存儲(chǔ)器件。將半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件應(yīng)用于諸如便攜式電話(huà)、便攜式信息終端、IC卡、存儲(chǔ)器卡、便攜式計(jì)算機(jī)、便攜式游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、便攜式動(dòng)畫(huà)播放機(jī)、便攜式音樂(lè)播放機(jī)、電子詞典、以及手表之類(lèi)的便攜式電子裝置，是特別有效的。本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以被提供作為至少電子器件的一部分控制電路或數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路，如有需要，可拆卸地裝配。
將本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件用于電池驅(qū)動(dòng)的便攜式電子裝置，更確切地說(shuō)是便攜式信息終端，是特別優(yōu)選的。
下面參照附圖來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和便攜式電子裝置的各個(gè)實(shí)施方案。
雖然下列第一到第九實(shí)施方案涉及到其中半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的柵電極和擴(kuò)散區(qū)彼此不重疊的例子，但只要不指出需要偏移區(qū)，則柵電極與擴(kuò)散區(qū)也可以彼此重疊。
第十和第十一實(shí)施方案涉及到其中柵電極與擴(kuò)散區(qū)彼此重疊的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。稍后將描述由重疊得到的效果。
第一實(shí)施方案第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件具有圖1所示的存儲(chǔ)單元1。
存儲(chǔ)單元1具有經(jīng)由柵絕緣膜103形成在形成于半導(dǎo)體襯底101表面上的P型阱區(qū)102上的柵電極104。具有保持電荷的陷阱能級(jí)且用作電荷保持膜的氮化硅膜109，被排列在柵電極104的頂面和側(cè)面上。在氮化硅膜109中，柵電極104二側(cè)的部分用作實(shí)際保持電荷的存儲(chǔ)功能單元105a和105b。存儲(chǔ)功能單元指的是其中電荷實(shí)際上被重新寫(xiě)入操作積累于存儲(chǔ)功能單元或電荷保持膜中的部分。在柵電極104二側(cè)上的P型阱區(qū)102中，分別形成用作源區(qū)和漏區(qū)的N型擴(kuò)散區(qū)107a和107b。各個(gè)擴(kuò)散區(qū)107a和107b具有偏離結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，擴(kuò)散區(qū)107a和107b不達(dá)及柵電極104下方的區(qū)域121，且電荷保持膜下方的偏離區(qū)120構(gòu)成部分溝道區(qū)。
主要用來(lái)保持電荷的存儲(chǔ)功能單元105a和105b，是柵電極104二側(cè)上的部分。因此，氮化硅膜109僅僅形成在對(duì)應(yīng)于這些部分的區(qū)域中就足夠了。各個(gè)存儲(chǔ)功能單元105a和105b可以具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，各由導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成且具有納米尺寸的微細(xì)顆粒像分立的點(diǎn)那樣被分布在絕緣膜中。當(dāng)微細(xì)顆粒的尺寸小于1nm時(shí)，量子效應(yīng)太大，致使電荷難以到達(dá)(隧穿到)這些點(diǎn)。當(dāng)尺寸超過(guò)10nm時(shí)，在室溫下不出現(xiàn)明顯的量子效應(yīng)。因此，微細(xì)顆粒的直徑最好在1-10nm范圍內(nèi)。用作電荷保持膜的氮化硅膜可以以側(cè)壁間隔層的形狀被形成在柵電極的側(cè)面上。
下面參照?qǐng)D3和4來(lái)描述存儲(chǔ)單元寫(xiě)入操作的原理。將描述整個(gè)存儲(chǔ)功能單元131a和131b具有保持電荷的功能的情況。此處的“寫(xiě)入”表示當(dāng)存儲(chǔ)單元是N溝道型時(shí)，電子注入到存儲(chǔ)功能單元131a和131b中。以下將根據(jù)存儲(chǔ)單元是N溝道型的假設(shè)來(lái)進(jìn)行描述。而且，如圖2所示，各個(gè)存儲(chǔ)功能單元131a和131b可以是柵電極104側(cè)壁側(cè)上的氧化硅膜112、氮化硅膜113、以及氧化硅膜111組成的疊層。
如圖3所示，N型的第一擴(kuò)散區(qū)107a被設(shè)定為源電極，且N型的第二擴(kuò)散區(qū)107b被設(shè)定為漏電極，以便將電子注入(寫(xiě)入)第二存儲(chǔ)功能單元131b。例如，0V被施加到第一擴(kuò)散區(qū)107a和P型阱區(qū)102，+5V被施加到第二擴(kuò)散區(qū)107b，且+5V被施加到柵電極104。在這種電壓參數(shù)下，反型層226從第一擴(kuò)散區(qū)107a(源電極)延伸，但不達(dá)及第二擴(kuò)散區(qū)107b(漏電極)，并出現(xiàn)夾斷點(diǎn)。電子從夾斷點(diǎn)被強(qiáng)電池加速到第二擴(kuò)散區(qū)107b(漏電極)，并成為所謂的熱電子(高能導(dǎo)電電子)。借助于熱電子注入到第二存儲(chǔ)功能單元131b中而執(zhí)行寫(xiě)入。由于在第一存儲(chǔ)功能單元131a附近不產(chǎn)生熱電子，故不執(zhí)行寫(xiě)入。
另一方面，如圖4所示，第二擴(kuò)散區(qū)107b被設(shè)定為源電極，且第一擴(kuò)散區(qū)107a被設(shè)定為漏電極，以便將電子注入(寫(xiě)入)到第一存儲(chǔ)功能單元131a中。例如，0V被施加到第二擴(kuò)散區(qū)107b和P型阱區(qū)102，+5V被施加到第一擴(kuò)散區(qū)107a，且+5V被施加到柵電極104。電子被注入到第一存儲(chǔ)功能單元131a中，且借助于將源區(qū)與漏區(qū)互換成不同于將電子注入到第二存儲(chǔ)功能單元131b的情況，就能夠執(zhí)行寫(xiě)入。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和6來(lái)描述存儲(chǔ)單元的擦除操作原理。
在擦除儲(chǔ)存在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的信息的第一方法中，如圖5所示，第一擴(kuò)散區(qū)107a與P型阱區(qū)102之間的PN結(jié)被反向偏置，而且，借助于將正電壓(例如+5V)施加到第一擴(kuò)散區(qū)107a并將0V施加到P型阱區(qū)102，負(fù)電壓(例如-5V)被施加到柵電極104。此時(shí)，在PN結(jié)中柵電極104附近，由于其上施加負(fù)電壓的柵電極的影響，電位梯度變得明顯陡峭。結(jié)果，熱空穴(高能空穴)被帶間隧穿產(chǎn)生在PN結(jié)的P型阱區(qū)102側(cè)上。這些熱空穴被吸引到具有負(fù)電位的柵電極104，結(jié)果，空穴被注入到第一存儲(chǔ)功能單元131a。以這種方式，第一存儲(chǔ)功能單元131a中的信息就被擦除。此時(shí)，將0V施加到第二擴(kuò)散區(qū)107b就足夠了。
在擦除儲(chǔ)存在第二存儲(chǔ)功能單元131b中的信息的情況下，在互換第一擴(kuò)散區(qū)電位和第二擴(kuò)散區(qū)電位的情況下執(zhí)行上述的操作。
在擦除儲(chǔ)存在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的信息的第二方法中，如圖6所示，正電壓(例如+4V)被施加到第一擴(kuò)散區(qū)107a，0V被施加到第二擴(kuò)散區(qū)107b，負(fù)電壓(例如-4V)被施加到柵電極104，且正電壓(例如+0.8V)被施加到P型阱區(qū)102。此時(shí)，正向電壓被施加在P型阱區(qū)102與第二擴(kuò)散區(qū)107b之間，電子就被注入到P型阱區(qū)102。注入的電子被擴(kuò)散到P型阱區(qū)102與第一擴(kuò)散區(qū)107a之間的PN結(jié)，電子在其中被強(qiáng)電場(chǎng)加速，從而成為熱電子。利用這些熱電子，在PN結(jié)中就產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。具體地說(shuō)，注入到P型阱區(qū)102中的電子成為觸發(fā)信號(hào)，且借助于在P型阱區(qū)102與第二擴(kuò)散區(qū)107b之間施加正向電壓，熱空穴被產(chǎn)生在位于相反側(cè)上的PN結(jié)中。PN結(jié)中產(chǎn)生的這些熱空穴，被吸引到具有負(fù)電位的柵電極104，結(jié)果，正空穴就被注入到第一存儲(chǔ)功能單元131a中。
根據(jù)此方法，在僅僅不足以借助于帶間隧穿而產(chǎn)生熱空穴的電壓被施加到P型阱區(qū)與第一擴(kuò)散區(qū)107a之間的PN結(jié)的情況下，從第二擴(kuò)散區(qū)107b注入的電子也成為在PN結(jié)中產(chǎn)生電子-正空穴對(duì)的觸發(fā)信號(hào)，從而使得能夠產(chǎn)生熱空穴。因此，能夠降低擦除操作中的電壓。確切地說(shuō)，在存在偏離區(qū)120的情況下(見(jiàn)圖1)，PN結(jié)由于其上施加負(fù)電壓的柵電極而變陡峭的效應(yīng)小。因此，雖然難以利用帶間隧穿來(lái)產(chǎn)生熱空穴，但利用第二方法，克服了此缺點(diǎn)，并能夠用低的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)擦除操作。
在擦除儲(chǔ)存在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的信息的情況下，在第一擦除方法中，+5V必須被施加到第一擴(kuò)散區(qū)107a，而在第二擦除方法中，+4V就足夠了。如上所述，根據(jù)第二方法，能夠降低擦除時(shí)的電壓，致使能夠降低功耗，并能夠抑制熱載流子造成的存儲(chǔ)單元退化。
在任何一種擦除方法中，不容易發(fā)生存儲(chǔ)單元中的過(guò)度擦除。此處的過(guò)度擦除表示這樣一種現(xiàn)象，即隨著存儲(chǔ)功能單元中積累的正空穴數(shù)量的增加，閾值減小而不飽和。過(guò)度擦除是以快速存儲(chǔ)器為典型的EEPROM的一個(gè)大問(wèn)題。確切地說(shuō)，在閾值變負(fù)的情況下，出現(xiàn)存儲(chǔ)單元的選擇成為不可能的嚴(yán)重誤操作。另一方面，在本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元中，在大量正空穴被積累在存儲(chǔ)功能單元中的情況下，僅僅電子被感應(yīng)在存儲(chǔ)功能單元下方，但影響很難作用到柵絕緣膜下方溝道區(qū)中的電位。由于擦除時(shí)的閾值決定于柵絕緣膜下方的電位，故抑制了過(guò)度擦除的出現(xiàn)。
下面再參照?qǐng)D7來(lái)描述存儲(chǔ)單元讀出操作的原理。
如圖7所示，在讀出儲(chǔ)存在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的信息的情況下，第一擴(kuò)散區(qū)107a被設(shè)定為源電極，第二擴(kuò)散區(qū)107b被設(shè)定為漏電極。且晶體管能夠工作于飽和區(qū)。例如，0V被施加到第一擴(kuò)散區(qū)107a和P型阱區(qū)102，+1.8V被施加到第二擴(kuò)散區(qū)107b，且+2V被施加到柵電極104。在此時(shí)電子不被積累在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的情況下，漏電流容易流動(dòng)。另一方面，在電子被積累在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的情況下，在第一存儲(chǔ)功能單元131a附近不容易形成反型層，致使漏電流不容易流動(dòng)。因此，借助于探測(cè)漏電流，就能夠讀出儲(chǔ)存在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的信息。由于夾斷點(diǎn)出現(xiàn)在漏附近的區(qū)域中，故第二存儲(chǔ)功能單元131b中是否存在電荷積累，對(duì)漏電流不施加影響。
在讀出儲(chǔ)存在第二存儲(chǔ)功能單元131b中的信息的情況下，第二擴(kuò)散區(qū)107b被設(shè)定為源電極，第一擴(kuò)散區(qū)107a被設(shè)定為漏電極，且晶體管運(yùn)行于飽和區(qū)。例如，將0V施加到第二擴(kuò)散區(qū)107b和P型阱區(qū)102，+1.8V施加到第一擴(kuò)散區(qū)107a，且+2V施加到柵電極104就足夠了。借助于互換讀出儲(chǔ)存在第一存儲(chǔ)功能單元131a中的信息情況的源區(qū)和漏區(qū)，能夠讀出儲(chǔ)存在第二存儲(chǔ)功能單元131b中的信息。
在保留不被柵電極104覆蓋的溝道區(qū)(偏離區(qū)120)的情況下，在不被柵電極104覆蓋的溝道區(qū)中，根據(jù)存儲(chǔ)功能單元131a和131b中是否存在過(guò)量電荷，反型層被消除或被形成，結(jié)果就獲得了大的滯后(閾值的改變)。但當(dāng)偏離區(qū)120太寬時(shí)，漏電流大幅度下降，讀出速度從而變得低得多。因此，最好將偏離區(qū)120的寬度確定為得到足夠的滯后和讀出速度。
同樣，在擴(kuò)散區(qū)107a和107b達(dá)及柵電極104的端部，亦即擴(kuò)散區(qū)107a和107b與柵電極104重疊的情況下，晶體管的閾值很少被寫(xiě)入操作改變。但源/漏端處的寄生電阻大幅度改變，漏電流從而大幅度減小(改變量等于或大于一位數(shù))。因此借助于探測(cè)漏電流，能夠執(zhí)行讀出，并能夠獲得作為存儲(chǔ)器的功能。在需要更大的存儲(chǔ)器滯后效應(yīng)的情況下，擴(kuò)散區(qū)107a和107b與柵電極104最好不重疊(存在偏離區(qū)120)。
利用上述操作方法，每個(gè)晶體管能夠被選擇性地寫(xiě)入/擦除2位。借助于將字線(xiàn)WL連接到存儲(chǔ)單元的柵電極104，將第一位線(xiàn)BL1連接到第一擴(kuò)散區(qū)107a，將第二位線(xiàn)BL2連接到第二擴(kuò)散區(qū)107b，以及安排各個(gè)存儲(chǔ)單元，能夠構(gòu)成存儲(chǔ)單元陣列。
在上述操作方法中，借助于互換源電極和漏電極，來(lái)執(zhí)行每個(gè)晶體管2位的寫(xiě)入和擦除。作為變通，借助于固定源電極和漏電極，晶體管可以成1位存儲(chǔ)器工作。在此情況下，共用的固定電壓可以被施加到源區(qū)和漏區(qū)之一，致使連接到源/漏區(qū)的位線(xiàn)的數(shù)目能夠被減半。
如從上面描述可見(jiàn)，在本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元中，存儲(chǔ)功能單元獨(dú)立于柵絕緣膜被形成，并被形成在柵電極的二側(cè)上，致使2位操作成為可能。由于各個(gè)存儲(chǔ)功能單元被柵電極隔離，故有效地抑制了重新寫(xiě)入時(shí)的相互干擾。而且，由于柵絕緣膜被隔離于存儲(chǔ)功能單元，故能夠被形成得薄，從而能夠抑制短溝道效應(yīng)。因此，能夠容易地獲得存儲(chǔ)單元因而也是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件尺寸的減小。
第二實(shí)施方案如圖8所示，除了各個(gè)存儲(chǔ)功能單元261和262由電荷保持區(qū)(是為電荷積累區(qū)，并可以是具有保持電荷的功能的膜)和用來(lái)抑制電荷逃逸的區(qū)域(即具有抑制電荷逃逸的功能的膜)構(gòu)成之外，根據(jù)第二實(shí)施方案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件具有基本上相似于圖1的存儲(chǔ)單元1的構(gòu)造。
從改善存儲(chǔ)器保持特性的觀(guān)點(diǎn)看，存儲(chǔ)功能單元最好包括具有保持電荷的功能的電荷保持膜和絕緣膜。在第二實(shí)施方案中，具有捕獲電荷的能級(jí)的氮化硅膜242被用作電荷保持膜，而具有防止積累在電荷保持膜中的電荷消耗的功能的氧化硅膜241和243被用作絕緣膜。此存儲(chǔ)功能單元包括電荷保持膜和絕緣膜，從而防止了電荷的消耗，并能夠改善保持特性。與存儲(chǔ)功能單元僅僅由電荷保持膜構(gòu)成的情況相比，能夠適當(dāng)?shù)販p小電荷保持膜的體積，能夠調(diào)節(jié)電荷保持膜中電荷的運(yùn)動(dòng)，并能夠抑制保持信息過(guò)程中由電荷運(yùn)動(dòng)造成的特性改變的出現(xiàn)。而且，利用氮化硅膜242被氧化硅膜241和243夾在中間的結(jié)構(gòu)，重新寫(xiě)入時(shí)的電荷注入效率變高，致使能夠執(zhí)行更高速度的操作。在此存儲(chǔ)單元中，可以用鐵電體來(lái)代替氮化硅膜242。
存儲(chǔ)功能單元261和262中用來(lái)保持電荷的區(qū)域(氮化硅膜242)與擴(kuò)散區(qū)212和213重疊。此處的重疊表示至少部分用來(lái)保持電荷的區(qū)域(氮化硅膜242)存在于至少部分?jǐn)U散區(qū)212和213上。參考號(hào)211表示半導(dǎo)體襯底，參考號(hào)214表示柵絕緣膜，參考號(hào)217表示柵電極，而參考號(hào)271表示柵電極217與擴(kuò)散區(qū)212和213之間的偏離區(qū)。雖然未示出，但柵絕緣膜214下方的半導(dǎo)體襯底211的表面用作溝道區(qū)。
下面描述當(dāng)作為存儲(chǔ)功能單元261和262中的保持電荷的區(qū)域的氮化硅膜242與擴(kuò)散區(qū)212和213重疊時(shí)得到的效果。
如圖9所示，在存儲(chǔ)功能單元262周?chē)膮^(qū)域中，當(dāng)柵電極217與擴(kuò)散區(qū)213之間的偏離量為W1，且存儲(chǔ)功能單元262在剖面中沿柵電極溝道長(zhǎng)度方向的寬度為W2時(shí)，存儲(chǔ)功能單元262與擴(kuò)散區(qū)213之間的重疊量被表示位W2-W1。此處重要的是，由氧化硅膜242構(gòu)成的存儲(chǔ)功能單元262與擴(kuò)散區(qū)213重疊，亦即滿(mǎn)足關(guān)系W2＞W(wǎng)1。
在圖9中，存儲(chǔ)功能單元262中氮化硅膜242遠(yuǎn)離柵電極217的一側(cè)的端部，同遠(yuǎn)離柵電極217的一側(cè)的存儲(chǔ)功能單元262的端部一致，致使存儲(chǔ)功能單元262的寬度被定義為W2。
如圖10所示，當(dāng)存儲(chǔ)功能單元261a中氮化硅膜242a遠(yuǎn)離柵電極的一側(cè)的端部不同遠(yuǎn)離柵電極的一側(cè)的存儲(chǔ)功能單元262a的端部一致時(shí)，W2可以被定義為從柵電極端部到氮化硅膜242a遠(yuǎn)離柵電極的一側(cè)的端部的距離。
圖11示出了在圖9的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)中，當(dāng)存儲(chǔ)功能單元262的寬度W2被固定到100nm，且偏離量W1被改變時(shí)的漏電流Id。此處，根據(jù)存儲(chǔ)功能單元262處于擦除狀態(tài)(空穴被積累)，且擴(kuò)散區(qū)212和213分別用作源電極和漏電極的假設(shè)，利用器件模擬得到了此漏電流。
如從圖11可見(jiàn)，在W1為100nm或以上的范圍內(nèi)(亦即，氮化硅膜242與擴(kuò)散區(qū)213彼此不重疊)，漏電流急劇減小。由于漏電流數(shù)值幾乎正比于讀出操作速度，故W1為100nm或以上的存儲(chǔ)器的性能急劇退化。另一方面，在氮化硅膜242與擴(kuò)散區(qū)213彼此重疊的范圍內(nèi)，漏電流的減小緩慢。因此，在也考慮到大規(guī)模生產(chǎn)中的變化的情況下，若作為具有保持電荷的功能的膜的氮化硅膜242的至少一部分不與源區(qū)和漏區(qū)重疊，則難以實(shí)際上得到存儲(chǔ)功能。
根據(jù)器件模擬的結(jié)果，借助于將W2固定為100nm，并將W1設(shè)定為60nm和100nm作為設(shè)計(jì)數(shù)值，產(chǎn)生了存儲(chǔ)單元陣列。在W1為60nm的情況下，氮化硅膜242以及擴(kuò)散區(qū)212和213彼此重疊40nm作為設(shè)計(jì)數(shù)值。在W1為100nm的情況下，不重疊作為設(shè)計(jì)數(shù)值。對(duì)存儲(chǔ)單元陣列的讀出時(shí)間進(jìn)行了測(cè)量，并彼此比較了考慮到變化的各種最差情況。在W1被設(shè)定為60nm作為設(shè)計(jì)數(shù)值的情況下，讀出存取時(shí)間是其它情況的100倍。實(shí)際上，讀出存取時(shí)間最好是每一位100毫微秒或以下。當(dāng)W1＝W2時(shí)，達(dá)不到此條件。在也考慮制造變化的情況下，(W2-W1)＞10nm更優(yōu)選。
為了讀出儲(chǔ)存在存儲(chǔ)功能單元261(區(qū)域281)中的信息，以相似于第一實(shí)施方案的方式，最好將擴(kuò)散區(qū)212設(shè)定為源電極，將擴(kuò)散區(qū)213設(shè)定為漏區(qū)，并在溝道區(qū)中更靠近漏區(qū)的一側(cè)上形成夾斷點(diǎn)。具體地說(shuō)，在讀出儲(chǔ)存在二個(gè)存儲(chǔ)功能單元之一中的信息時(shí)，最好在溝道區(qū)中更靠近另一存儲(chǔ)功能單元的區(qū)域中形成夾斷點(diǎn)。利用此安排，不管存儲(chǔ)功能單元262的儲(chǔ)存狀態(tài)如何，都能夠以高的靈敏度探測(cè)到儲(chǔ)存在存儲(chǔ)功能單元261中的信息，這是獲得2位運(yùn)行的一大原因。
另一方面，在將信息僅僅儲(chǔ)存在二個(gè)存儲(chǔ)功能單元之一中的情況下，或在采用二個(gè)處于相同儲(chǔ)存狀態(tài)的存儲(chǔ)功能單元的情況下，不總是需要在讀出時(shí)形成夾斷點(diǎn)。
雖然在圖8中未示出，但最好在半導(dǎo)體襯底211的表面中形成阱區(qū)(在N溝道器件的情況下是P型阱)。借助于形成阱區(qū)，就容易控制其它的電學(xué)特性(承受電壓、結(jié)電容、以及短溝道效應(yīng))，同時(shí)將溝道區(qū)中的雜質(zhì)濃度設(shè)定為對(duì)存儲(chǔ)器操作(重新寫(xiě)入和讀出操作)最佳。
從改善存儲(chǔ)器保持特性看，存儲(chǔ)功能單元優(yōu)選包括具有保持電荷的功能的電荷保持膜和絕緣膜。在第二實(shí)施方案中，具有捕獲電荷的能級(jí)的氮化硅膜242被用作電荷保持膜，且具有防止積累在電荷保持膜中的電荷消耗的功能的氧化硅膜241和243被用作絕緣膜。存儲(chǔ)功能單元包括電荷保持膜和絕緣膜，從而防止了電荷的消耗，并能夠改善保持特性。與存儲(chǔ)功能單元僅僅由電荷保持膜構(gòu)成的情況相比，電荷保持膜的體積能夠被適當(dāng)?shù)販p小，電荷在電荷保持膜中的運(yùn)動(dòng)能夠被調(diào)節(jié)，且由信息保持過(guò)程中電荷的運(yùn)動(dòng)所造成的特性改變的出現(xiàn)能夠被抑制。
存儲(chǔ)功能單元最好包括幾乎平行于柵絕緣膜表面排列的電荷保持膜。換言之，存儲(chǔ)功能單元中電荷保持膜頂面的層面最好被定位成平行于柵絕緣膜頂面的層面。具體地說(shuō)，如圖12所示，作為存儲(chǔ)功能單元262的電荷保持膜的氮化硅膜242a具有幾乎平行于柵絕緣膜214表面的表面。換言之，氮化硅膜242a最好被形成在平行于對(duì)應(yīng)于柵絕緣膜214表面的層面處。
能夠根據(jù)由于幾乎平行于存儲(chǔ)功能單元262中柵絕緣膜214的氮化硅膜242a的存在而積累在氮化硅膜242a中的電荷量的多少，來(lái)有效地控制偏離區(qū)271中反型層的形成容易程度。于是，能夠提高存儲(chǔ)效應(yīng)。借助于形成幾乎平行于柵絕緣膜214表面的氮化硅膜242a，即使在偏離量(W1)變化的情況下，存儲(chǔ)效應(yīng)的改變也能夠被保持得比較小，從而能夠抑制存儲(chǔ)效應(yīng)的變化。而且，氮化硅膜242a中電荷向上的運(yùn)動(dòng)被抑制，并能夠抑制信息保持過(guò)程中電荷運(yùn)動(dòng)所造成的特性改變的出現(xiàn)。
存儲(chǔ)功能單元262最好包括用來(lái)將幾乎平行于柵絕緣膜214表面的氮化硅膜242a分隔于溝道區(qū)(或阱區(qū))的絕緣膜(例如氧化硅膜244中偏離區(qū)271上的部分)。利用此絕緣膜，抑制了積累在電荷保持膜中的電荷的消耗，從而能夠得到保持特性更好的存儲(chǔ)單元。
借助于將氮化硅膜242a的厚度以及氮化硅膜242a下方的絕緣膜(氧化硅膜244中的偏離區(qū)271上的部分)的厚度控制為恒定，從半導(dǎo)體襯底表面到積累在電荷保持膜中的電荷的距離能夠被保持為幾乎恒定。具體地說(shuō)，從半導(dǎo)體襯底表面到積累在電荷保持膜中的電荷的距離，能夠被控制在從氮化硅膜242a下方絕緣膜的最小厚度數(shù)值到氮化硅膜242a下方絕緣膜的最大厚度數(shù)值與氮化硅膜242a的最大厚度數(shù)值之和的范圍內(nèi)。結(jié)果，由積累在氮化硅膜242a中的電荷產(chǎn)生的電力線(xiàn)的密度能夠被幾乎控制，從而能夠大幅度減小存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)效應(yīng)的變化。
第三實(shí)施方案如圖13所示，第三實(shí)施方案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)功能單元262具有這樣一種形狀，其中，作為電荷保持膜的氮化硅膜242具有幾乎均勻的厚度，并被排列成幾乎平行于柵絕緣膜214的表面(區(qū)域281)，而且還幾乎平行于柵電極217(區(qū)域282)的側(cè)面。
在正電壓被施加到柵電極217的情況下，存儲(chǔ)功能單元262中的電力線(xiàn)283如箭頭所示二次通過(guò)氮化硅膜242(區(qū)域282和281)。當(dāng)負(fù)電壓被施加到柵電極217時(shí)，電力線(xiàn)的方向變成相反。此處，氮化硅膜242的介電常數(shù)約為6，氧化硅膜241和243的介電常數(shù)約為4。因此，存儲(chǔ)功能單元262沿電力線(xiàn)283方向的有效介電常數(shù)較高，因而與僅僅存在電荷保持膜的區(qū)域281的情況相比，電力線(xiàn)二端處的電位差能夠被減小得更多。換言之，施加到柵電極217的大部分電壓被用來(lái)增強(qiáng)偏離區(qū)271中的電場(chǎng)。
電荷在重新寫(xiě)入操作中被注入到氮化硅膜242的理由是因?yàn)楫a(chǎn)生的電荷被偏離區(qū)271中的電場(chǎng)吸引。因此，借助于包括箭頭282所示的電荷保持膜，注入到存儲(chǔ)功能單元262中的電荷在重新寫(xiě)入操作中增加，重新寫(xiě)入的速度因而提高。
在部分氧化硅膜243也是氮化硅膜的情況下，亦即在電荷保持膜的層面不平行于對(duì)應(yīng)于柵絕緣膜214表面的層面的情況下，氮化硅膜中電荷的向上運(yùn)動(dòng)變得明顯，保持特性因而退化。
更優(yōu)選的是，用諸如介電常數(shù)非常高的氧化鉿之類(lèi)的高介質(zhì)代替氮化硅膜來(lái)制成電荷保持膜。
存儲(chǔ)功能單元最好還包括絕緣膜(氧化硅膜241中偏離區(qū)271上的部分)，用來(lái)將幾乎平行于柵絕緣膜表面的電荷保持膜分隔于溝道區(qū)(或阱區(qū))。利用此絕緣膜，抑制了積累在電荷保持膜中的電荷的消耗，從而能夠進(jìn)一步改善保持特性。
存儲(chǔ)功能單元最好還包括絕緣膜(氧化硅膜241中與柵電極217接觸的部分)，用來(lái)將柵電極分隔于幾乎平行于柵電極側(cè)面延伸的電荷保持膜。此絕緣膜防止了電荷從柵電極注入到電荷保持膜中，從而防止了電學(xué)特性的改變。于是能夠改善存儲(chǔ)單元的可靠性。
而且，以相似于第二實(shí)施方案的方式，最好將氮化硅膜242下方絕緣膜(氧化硅膜241中偏離區(qū)271上的部分)的厚度控制為恒定，并將柵電極側(cè)面上絕緣膜(氧化硅膜241中與柵電極217接觸的部分)的厚度控制為恒定。結(jié)果，由積累在氮化硅膜242中的電荷產(chǎn)生的電力線(xiàn)的密度能夠被幾乎控制，從而能夠防止電荷泄漏。
第四實(shí)施方案在第四實(shí)施方案中，將描述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中柵電極、存儲(chǔ)功能單元、以及存儲(chǔ)單元源區(qū)與漏區(qū)之間距離的優(yōu)化。
如圖14所示，參考號(hào)A表示柵電極剖面沿溝道長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度，參考號(hào)B表示源區(qū)與漏區(qū)之間的距離(溝道長(zhǎng)度)，而參考號(hào)C表示從一個(gè)存儲(chǔ)功能單元的端部到另一個(gè)存儲(chǔ)功能單元的端部的距離，亦即剖面中一個(gè)存儲(chǔ)功能單元中的具有保持電荷的功能的膜的(遠(yuǎn)離柵電極一側(cè)的)端部與另一個(gè)存儲(chǔ)功能單元中的具有保持電荷的功能的膜的(遠(yuǎn)離柵電極一側(cè)的)端部之間沿溝道長(zhǎng)度方向的距離。
在這種存儲(chǔ)單元中，B＜C是優(yōu)選的。借助于滿(mǎn)足這一關(guān)系，偏離區(qū)271存在于溝道區(qū)中柵電極217下方的部分與擴(kuò)散區(qū)212和213之間。因此，反型的容易程度在整個(gè)偏離區(qū)271中由于積累在存儲(chǔ)功能單元261和262(氮化硅膜242)中的電荷而有效地變動(dòng)。因此，存儲(chǔ)效應(yīng)提高，確切地說(shuō)是實(shí)現(xiàn)了更高速度的讀出操作。
在柵電極217與擴(kuò)散區(qū)212和213彼此偏離的情況下，亦即在滿(mǎn)足關(guān)系A(chǔ)＜B的情況下，當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，偏離區(qū)中的反型容易程度根據(jù)積累在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而大幅度變化，致使存儲(chǔ)效應(yīng)提高，并能夠減小短溝道效應(yīng)。
然而，只要存儲(chǔ)效應(yīng)出現(xiàn)，就不總是必須存在偏離區(qū)271。同樣，在偏離區(qū)271不存在的情況下，若擴(kuò)散區(qū)212和213中的雜質(zhì)濃度足夠低，則在存儲(chǔ)功能單元261和262(氮化硅膜242)中能夠表現(xiàn)存儲(chǔ)效應(yīng)。
因此A＜B＜C是最優(yōu)選的第五實(shí)施方案如圖15所示，除了采用SOI襯底用作在第二實(shí)施方案中的半導(dǎo)體襯底之外，第五實(shí)施方案中半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元具有基本上相似于第二實(shí)施方案的構(gòu)造。
在此存儲(chǔ)單元中，埋置的氧化物膜288被形成在半導(dǎo)體襯底286上，且SOI層被形成在此埋置的氧化物膜288上。在SOI層中，擴(kuò)散區(qū)212和213被形成，而其它區(qū)域是本體區(qū)287。
利用此存儲(chǔ)單元，也獲得了相似于第二實(shí)施方案存儲(chǔ)單元的作用和效應(yīng)。而且，能夠明顯地減小擴(kuò)散區(qū)212和213與本體區(qū)287之間的結(jié)電容，致使能夠得到器件更高速的運(yùn)行和更低的功耗。
第六實(shí)施方案如圖16所示，除了P型高濃度區(qū)291被加入到N型擴(kuò)散區(qū)212和213的溝道側(cè)附近之外，第六實(shí)施方案中的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元具有基本上相似于第二實(shí)施方案的存儲(chǔ)單元的構(gòu)造。
具體地說(shuō)，P型高濃度區(qū)291中的P型雜質(zhì)(例如硼)的濃度高于區(qū)域292中的P型雜質(zhì)的濃度。P型高濃度區(qū)域291中的合適的P型雜質(zhì)濃度例如約為每立方厘米5×1017-1×1019。區(qū)域292的P型雜質(zhì)濃度可以被設(shè)定為例如每立方厘米5×1016-1×1018。
借助于提供P型高濃度區(qū)域291，存儲(chǔ)功能單元261和262下方擴(kuò)散區(qū)212和213與半導(dǎo)體襯底211之間的結(jié)變得陡峭。結(jié)果，在寫(xiě)入和擦除操作中容易產(chǎn)生熱載流子，能夠降低寫(xiě)入和擦除操作的電壓，即能夠高速執(zhí)行寫(xiě)入操作和擦除操作。而且，由于區(qū)域292中的雜質(zhì)濃度比較低，故存儲(chǔ)器處于擦除狀態(tài)時(shí)的閾值低，漏電流因而大。結(jié)果就改善了讀出速度。因此，能夠得到具有低的重新寫(xiě)入電壓即高的重新寫(xiě)入速度和高的讀出速度的存儲(chǔ)單元。
在圖16中，借助于在源/漏區(qū)附近和存儲(chǔ)功能單元下方(亦即不緊鄰柵電極下方)提供P型高濃度區(qū)域291，整個(gè)晶體管的閾值明顯地增大。增大的程度比P型高濃度區(qū)域291被置于柵電極緊鄰下方的情況大得多。在寫(xiě)入電荷(當(dāng)晶體管為N溝道型時(shí)，是電子)被積累在存儲(chǔ)功能單元中的情況下，此差別變得更大。另一方面，在足夠的擦除電荷(當(dāng)晶體管為N溝道型時(shí)，是空穴)被積累在存儲(chǔ)功能單元中的情況下，整個(gè)晶體管的閾值降低到由柵電極下方溝道區(qū)(區(qū)域292)中的雜質(zhì)濃度所確定的一個(gè)閾值。亦即，擦除操作中的閾值不依賴(lài)于P型高濃度區(qū)域291的雜質(zhì)濃度，而寫(xiě)入操作中的閾值受到很大影響。因此，借助于在存儲(chǔ)功能單元下方以及源/漏區(qū)附近安置P型高濃度區(qū)域291，僅僅寫(xiě)入操作中的閾值大幅度變動(dòng)，從而能夠明顯地提高存儲(chǔ)效應(yīng)(寫(xiě)入操作中的閾值與擦除操作中的閾值之間的差異)。
第七實(shí)施方案如圖17所示，除了將電荷保持膜(氮化硅膜242)分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜的厚度(T1)小于柵絕緣膜的厚度(T2)之外，第七實(shí)施方案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元具有基本上相似于第二實(shí)施方案的構(gòu)造。
根據(jù)存儲(chǔ)器重新寫(xiě)入操作時(shí)的承受電壓要求，柵絕緣膜214的厚度T2具有下限。但絕緣膜的厚度T1可以小于T2，而不管承受電壓的要求如何。
由于下列理由，存儲(chǔ)單元中對(duì)T1的設(shè)計(jì)靈活性高。
在存儲(chǔ)單元中，用來(lái)將電荷保持膜分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜不被柵電極和溝道區(qū)或阱區(qū)夾在中間。結(jié)果，作用在柵電極與溝道區(qū)或阱區(qū)之間的強(qiáng)電場(chǎng)不直接作用到用來(lái)將電荷保持膜分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜，而是從柵電極沿橫向分布的比較低的電場(chǎng)作用到此絕緣膜。結(jié)果，能夠使T1小于T2，而不管對(duì)柵絕緣膜的承受電壓的要求如何。
借助于使T1更薄，電荷更容易注入到存儲(chǔ)功能單元中，寫(xiě)入操作和擦除操作的電壓被降低，即能夠高速執(zhí)行寫(xiě)入操作和擦除操作。由于當(dāng)電荷被積累在氮化硅膜242中時(shí)，感生在溝道區(qū)或阱區(qū)的電荷量增加，故能夠提高存儲(chǔ)效應(yīng)。
如圖13中箭頭284所示，存儲(chǔ)功能單元中的電力線(xiàn)包括不穿過(guò)氮化硅膜242的短電力線(xiàn)。在比較短的電力線(xiàn)上，電場(chǎng)強(qiáng)度比較高，致使沿電功率線(xiàn)的電場(chǎng)在重新寫(xiě)入操作中起很大的作用。借助于減小T1，氮化硅膜242在圖中被向下定位，箭頭283所示的電力線(xiàn)因而穿過(guò)氮化硅膜。結(jié)果，存儲(chǔ)功能單元沿電力線(xiàn)284的有效介電常數(shù)增大，電力線(xiàn)二端處的電位差因而能夠被進(jìn)一步降低。因此，施加到柵電極217的大部分電壓被用來(lái)提高偏離區(qū)中的電場(chǎng)，寫(xiě)入操作和擦除操作從而變得更快。
相反，例如在以快速存儲(chǔ)器為典型的EEPROM中，將分隔浮柵與溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜被柵電極(控制柵)和溝道區(qū)或阱區(qū)夾在中間，致使來(lái)自柵電極的強(qiáng)電場(chǎng)直接作用。因此，在EEPROM中，將浮柵分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜的厚度被調(diào)節(jié)，存儲(chǔ)單元的功能優(yōu)化從而被阻止。如從上面可見(jiàn)，提高T1靈活性的主要理由是將電荷保持膜與溝道區(qū)或阱區(qū)分隔開(kāi)的絕緣膜不被夾在柵電極和溝道區(qū)或阱區(qū)中間。
如從上面可見(jiàn)，借助于設(shè)定T1＜T2而不使存儲(chǔ)器的耐壓性能退化，降低了寫(xiě)入操作和擦除操作的電壓，即執(zhí)行了高速寫(xiě)入操作和擦除操作，而且能夠提高存儲(chǔ)效應(yīng)。
更優(yōu)選的是，絕緣膜的厚度T1為0.8nm或以上，此時(shí)，制造工藝造成的均勻性和質(zhì)量能夠被保持在預(yù)定的水平，這是保持特性不大幅度退化的限度。
具體地說(shuō)，在要求高承受電壓的液晶驅(qū)動(dòng)器LSI的情況下，在大的設(shè)計(jì)規(guī)則中，為了驅(qū)動(dòng)液晶平板TFT，通常要求最大為15-18V的電壓，致使柵氧化物膜無(wú)法被常規(guī)地減薄。在將圖象調(diào)節(jié)用的非易失存儲(chǔ)器安裝在液晶驅(qū)動(dòng)器LSI上的情況下，在本發(fā)明的存儲(chǔ)單元中，將電荷保持膜(氮化硅膜242)分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜的厚度能夠獨(dú)立于柵絕緣膜的厚度而被優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于柵電極長(zhǎng)度(字線(xiàn)寬度)為250nm的存儲(chǔ)單元，厚度能夠被單獨(dú)地設(shè)定為T(mén)1＝20nm和T2＝10nm，致使能夠?qū)崿F(xiàn)高寫(xiě)入效率的存儲(chǔ)單元(當(dāng)T1大于正常邏輯晶體管的厚度時(shí)不產(chǎn)生短溝道效應(yīng)的理由是因?yàn)樵磪^(qū)和漏區(qū)偏離于柵電極)第八實(shí)施方案如圖18所示，除了將電荷保持膜(氮化硅膜242)分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜的厚度(T1)大于柵絕緣膜的厚度(T2)之外，第八實(shí)施方案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元具有基本上相似于第二實(shí)施方案的構(gòu)造。
由于防止單元短溝道效應(yīng)的要求，柵絕緣膜214的厚度T2具有上限。但絕緣膜的厚度T1可以大于T2，而不管防止短溝道效應(yīng)的要求。具體地說(shuō)，在按比例縮小過(guò)程中(在柵絕緣膜厚度減小的過(guò)程中)，將電荷保持膜(氮化硅膜242)分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜的厚度能夠獨(dú)立于柵絕緣膜的厚度被優(yōu)化設(shè)計(jì)。從而得到了存儲(chǔ)功能單元不干擾按比例縮小的效果。
如已經(jīng)描述的那樣，在存儲(chǔ)單元中設(shè)計(jì)T1的靈活性高的理由是，將電荷保持膜分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜不被柵電極和溝道區(qū)或阱區(qū)夾在中間。結(jié)果，不管對(duì)柵絕緣膜防止短溝道效應(yīng)的要求，能夠使T1厚于T2。
借助于使T1更厚，能夠防止積累在存儲(chǔ)功能單元中的電荷的消耗，從而能夠改善存儲(chǔ)器的保持特性。
因此，借助于設(shè)定T1＞T2，能夠改善保持特性而不使存儲(chǔ)器的短溝道效應(yīng)惡化。
考慮到重新寫(xiě)入速度的降低，絕緣膜的厚度T1最好是20nm或以下。
具體地說(shuō)，在以快速存儲(chǔ)器為典型的常規(guī)非易失存儲(chǔ)器中，選擇柵電極用作寫(xiě)入擦除柵電極，而對(duì)應(yīng)于寫(xiě)入擦除柵電極的柵絕緣膜(包括浮柵)還用作電荷積累膜。由于對(duì)尺寸減小(膜的減薄對(duì)抑制短溝道效應(yīng)是不可缺少的)的要求與對(duì)確?？煽啃缘囊?為了抑制被保持電荷的泄漏，將浮柵分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜的厚度不能夠減小到大約7nm或以下)是矛盾的，故難以減小尺寸。實(shí)際上，根據(jù)I TRS(半導(dǎo)體的國(guó)際技術(shù)路線(xiàn)圖)，沒(méi)有希望將柵的物理長(zhǎng)度減小到大約0.2微米或以下。在存儲(chǔ)單元中，如上所述，由于T1和T2能夠被單獨(dú)地設(shè)計(jì)，故使尺寸的減小成為可能。
例如，對(duì)于柵電極長(zhǎng)度(字線(xiàn)寬度)為45nm的存儲(chǔ)單元，單獨(dú)地設(shè)定了T2＝4nm和T1＝7nm，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不產(chǎn)生短溝道效應(yīng)的存儲(chǔ)單元。即使當(dāng)T2被設(shè)定為厚于正常邏輯晶體管的厚度時(shí)也不產(chǎn)生短溝道效應(yīng)的理由是因?yàn)樵?漏區(qū)偏離于柵電極。
由于在存儲(chǔ)單元中源/漏區(qū)偏離于柵電極，故與正常邏輯晶體管相比，尺寸的減小更方便。
由于用來(lái)協(xié)助寫(xiě)入和擦除的電極不存在于存儲(chǔ)功能單元的上部中，故作用在用來(lái)協(xié)助寫(xiě)入和擦除的電極與溝道區(qū)或阱區(qū)之間的強(qiáng)電場(chǎng)，不直接作用在將電荷保持膜分隔于溝道區(qū)或阱區(qū)的絕緣膜上，而是僅僅從柵電極沿水平方向分布的比較低的電場(chǎng)作用在此絕緣膜上。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)柵長(zhǎng)度被減小到等于或小于同一代工藝的邏輯晶體管的柵長(zhǎng)度的存儲(chǔ)單元。
第九實(shí)施方案第九實(shí)施方案涉及到重新寫(xiě)入半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元時(shí)電學(xué)特性的改變。
在N溝道型存儲(chǔ)單元中，當(dāng)存儲(chǔ)功能單元中的電荷量改變時(shí)，呈現(xiàn)圖19所示的漏電流(Id)～柵電壓(Vg)特性(實(shí)測(cè)數(shù)值)。
如從圖19可見(jiàn)，在從擦除狀態(tài)執(zhí)行寫(xiě)入操作的情況下(實(shí)線(xiàn))，不僅閾值簡(jiǎn)單地增加，而且在子閾值區(qū)內(nèi)，曲線(xiàn)的梯度也明顯地降低。結(jié)果，在柵電壓(Vg)比較高的區(qū)域內(nèi)，擦除狀態(tài)和寫(xiě)入狀態(tài)之間的漏電流比率也高。例如，在Vg＝2.5V下，保持了二位數(shù)或以上的電流比率。此特性極大地不同于快速存儲(chǔ)器的情況(圖27)。
這種特性的出現(xiàn)是由于柵電極和擴(kuò)散區(qū)彼此偏離，且柵電場(chǎng)不容易達(dá)及偏離區(qū)而出現(xiàn)的一種特殊的現(xiàn)象。當(dāng)存儲(chǔ)單元處于寫(xiě)入狀態(tài)時(shí)，甚至當(dāng)正電壓被施加到柵電極時(shí)，反型層非常難以形成在存儲(chǔ)功能單元下方的偏離區(qū)中。這是子閾值區(qū)域內(nèi)Id-Vg曲線(xiàn)的梯度在寫(xiě)入狀態(tài)中平緩的原因。
另一方面，當(dāng)存儲(chǔ)單元處于擦除狀態(tài)時(shí)，高密度的電子被感生在偏離區(qū)中。而且，當(dāng)0V被施加到柵電極時(shí)(亦即當(dāng)柵電極處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí))，電子不被感生在柵電極下方的溝道中(結(jié)果，關(guān)斷狀態(tài)的電流小)。這是子閾值區(qū)域內(nèi)Id-Vg曲線(xiàn)的梯度在擦除狀態(tài)中陡峭，且電流增大速率(電導(dǎo))在閾值或以上區(qū)域內(nèi)高的原因。
如從上面明顯地理解的那樣，在本發(fā)明半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元中，能夠顯著地使寫(xiě)入狀態(tài)和擦除狀態(tài)之間的漏電流比率高。
第十實(shí)施方案如圖20所示，第十實(shí)施方案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元以擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊的方式形成。更具體地說(shuō)，擴(kuò)散區(qū)由具有提供導(dǎo)電性的高濃度雜質(zhì)的高濃度雜質(zhì)區(qū)298和具有低濃度雜質(zhì)的低濃度雜質(zhì)區(qū)299構(gòu)成。高濃度雜質(zhì)區(qū)298被排列成偏移于柵電極。低濃度雜質(zhì)區(qū)299與高濃度雜質(zhì)區(qū)298相接觸并成一整體，從而形成擴(kuò)散區(qū)，并被排列成與柵電極重疊。因此，不同于第二實(shí)施方案圖8所示的存儲(chǔ)單元，擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊。共用于圖8和20的參考號(hào)不再贅述。
下面參照?qǐng)D21和22來(lái)描述由擴(kuò)散區(qū)與柵電極之間的重疊而得到的效果。圖21示出了具有圖20結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)，而圖22示出了具有圖8結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)，都是用器件模擬方法計(jì)算的。
在圖21中，水平軸表示柵電極217端部與高濃度雜質(zhì)區(qū)298之間的距離(在圖20中表示為W3)，而垂直軸表示寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差值。此漏電流差值是當(dāng)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元中的信息被讀出時(shí)探測(cè)到的電流差值。由于漏電流差值越大，讀出速度就能夠被提高得越多，故這是優(yōu)選的。在圖21中，對(duì)于低濃度雜質(zhì)區(qū)299的雜質(zhì)濃度為每立方厘米5×1016-3×1018的情況繪出了漏電流差值。圖22中的水平軸表示圖8中的偏移區(qū)271的寬度W1。在圖22中，對(duì)于偏移區(qū)271的雜質(zhì)濃度為每立方厘米4×1016-1×1018的情況繪出了漏電流差值。
如從圖21與22之間的比較可見(jiàn)，在擴(kuò)散區(qū)與柵電極彼此重疊的情況下，當(dāng)W3或W1改變時(shí)，漏電流差值的起伏量較小。圖8中的擴(kuò)散區(qū)212和213或圖20中的高濃度雜質(zhì)區(qū)298，通常用存儲(chǔ)功能單元作為掩模，利用離子注入方法來(lái)形成。因此，W1和W3由于存儲(chǔ)功能單元的工藝線(xiàn)度的變化而變化。存儲(chǔ)功能單元的工藝變化作為本發(fā)明存儲(chǔ)單元特性變化的原因，是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。但借助于使擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊，能夠大幅度改正此問(wèn)題。因此，借助于使擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊，能夠大幅度抑制存儲(chǔ)單元讀出特性的變化。
如從圖21理解的那樣，低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度越低，漏電流差值就越大。低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度最好為每立方厘米1×1018或以下，因?yàn)槁╇娏鞑钪底兊妹黠@地更大。另一方面，在低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度為每立方厘米1×1015或以下的情況下，從導(dǎo)電類(lèi)型相反的阱區(qū)或半導(dǎo)體襯底的擴(kuò)散造成的雜質(zhì)濃度變化變得明顯，因而難以穩(wěn)定地形成低濃度雜質(zhì)區(qū)299。因此，低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度為每立方厘米1×1015-1×1018更優(yōu)選。
當(dāng)電子被積累在存儲(chǔ)功能單元261和262中時(shí)，低濃度雜質(zhì)區(qū)299被耗盡，致使漏電流減小，并出現(xiàn)存儲(chǔ)效應(yīng)。因此，低濃度雜質(zhì)區(qū)299的厚度(圖20中H1所示)最好被設(shè)定為低濃度雜質(zhì)區(qū)299為了漏電流差值變大的原因而被完全耗盡。在低濃度雜質(zhì)區(qū)299的雜質(zhì)濃度為每立方厘米1×1018的情況下，耗盡層的厚度約為50nm。因此，低濃度雜質(zhì)區(qū)299的厚度H1最好為50nm或以下。另一方面，當(dāng)?shù)蜐舛入s質(zhì)區(qū)299的厚度H1小于1nm時(shí)，低濃度雜質(zhì)區(qū)299本身的電阻變大，漏電流從而明顯地減小。因此，低濃度雜質(zhì)區(qū)299的厚度H1為1-50nm更優(yōu)選。
第十一實(shí)施方案如圖23所示，第十一實(shí)施方案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元與第十實(shí)施方案的存儲(chǔ)單元的不同之處在于部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的層面處。
柵電極317經(jīng)由絕緣膜314被形成在半導(dǎo)體襯底311上。由氮化硅膜組成的存儲(chǔ)功能單元342被形成在柵電極317二側(cè)壁上。存儲(chǔ)功能單元342可以具有其中氮化硅膜以相似于第十實(shí)施方案(圖20)的方式被氧化硅膜夾在中間的結(jié)構(gòu)。而且，層疊的擴(kuò)散層312被形成在存儲(chǔ)功能單元342的側(cè)壁上。從層疊的擴(kuò)散層312泄漏的雜質(zhì)區(qū)域352被形成在層疊的擴(kuò)散層312下方，并減小區(qū)域352，特別是存儲(chǔ)功能單元342下方(區(qū)域399)的厚度。層疊的擴(kuò)散層312和區(qū)域352一起構(gòu)成擴(kuò)散層。參考號(hào)361表示器件隔離區(qū)。
利用圖23所示存儲(chǔ)單元那樣的結(jié)構(gòu)，其中部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的層面處，即使在形成于半導(dǎo)體襯底中的從層疊的擴(kuò)散層312泄漏的雜質(zhì)的區(qū)域352的厚度小的情況下，擴(kuò)散區(qū)的電阻也能夠被保持小。在圖20所示的存儲(chǔ)單元的情況下，為了保持?jǐn)U散區(qū)的電阻小，必須提供高濃度雜質(zhì)區(qū)298。當(dāng)部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的層面處，同時(shí)保持?jǐn)U散區(qū)的電阻小時(shí)，就容易減小存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的厚度，從而提高存儲(chǔ)效應(yīng)。
由于與第十實(shí)施方案的存儲(chǔ)單元(圖20)相似的理由，因?yàn)槁╇娏鞑钪底兇?，存?chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)(區(qū)域399)的雜質(zhì)濃度最好被設(shè)定為每立方厘米1×1015-1×1018。
由于與第十實(shí)施方案的存儲(chǔ)單元(圖20)相似的理由，因?yàn)槁╇娏鞑钪底兇?，存?chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)(區(qū)域399)的厚度(圖23中H2所示)最好為1-50nm。
圖24A-24D示出了用來(lái)形成第十一實(shí)施方案的存儲(chǔ)單元的步驟。在圖24A-24D中，將描述形成被排列的多個(gè)存儲(chǔ)單元的情況。
首先，如圖24A所示，用已知的步驟，在半導(dǎo)體襯底311上形成器件隔離區(qū)361、柵絕緣膜314、以及柵電極317。
接著，如圖24B所示，在柵電極317的側(cè)壁上形成存儲(chǔ)功能單元342。可以用例如在襯底整個(gè)表面上淀積厚度為5-50nm的氮化硅膜，然后對(duì)此膜進(jìn)行回腐蝕的方法，來(lái)形成存儲(chǔ)功能單元342。
如圖24C所示，在存儲(chǔ)功能單元342的側(cè)壁上形成層疊的擴(kuò)散層312?？梢杂美缭谝r底的整個(gè)表面上淀積厚度為20-200nm的多晶硅，然后對(duì)多晶硅進(jìn)行回腐蝕的方法，來(lái)形成層疊的擴(kuò)散層312。然后，注入例如31P+(磷離子)。最好在磷原子不達(dá)及半導(dǎo)體襯底311的條件下，盡可能多地注入磷原子(圖24C中381所示)。在此情況下，設(shè)定注入能量為5-50KeV以及劑量為每平方厘米1×1015-1×1016就足夠了。
如圖24D所示，當(dāng)進(jìn)行熱處理時(shí)，雜質(zhì)從層疊的擴(kuò)散層312泄漏，從而形成區(qū)域352。層疊的擴(kuò)散層312和區(qū)域352一起作為擴(kuò)散區(qū)。
然后，用已知的方法形成上部布線(xiàn)等，從而完成半導(dǎo)體器件。
層疊的擴(kuò)散層312最好由多晶半導(dǎo)體或非晶半導(dǎo)體組成。在多晶半導(dǎo)體和非晶半導(dǎo)體中，雜質(zhì)的擴(kuò)散速度比體晶體中快得多。結(jié)果，在熱處理時(shí)，雜質(zhì)迅速地在層疊的擴(kuò)散層中擴(kuò)散，而在半導(dǎo)體襯底中，雜質(zhì)擴(kuò)散得慢。在存儲(chǔ)功能單元342與半導(dǎo)體襯底311之間的界面周?chē)?，雜質(zhì)擴(kuò)散比較快，并到達(dá)柵端部。因此，借助于形成多晶半導(dǎo)體或非晶半導(dǎo)體的層疊擴(kuò)散層312，能夠容易在存儲(chǔ)功能單元342下方形成薄的擴(kuò)散區(qū)。
第十二實(shí)施方案圖25示出了作為其中裝配了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置的便攜式電話(huà)。
此便攜式電話(huà)主要由控制電路811、電池812、RF(射頻)電路813、顯示器814、天線(xiàn)815、信號(hào)線(xiàn)816、電源線(xiàn)817等構(gòu)成。在控制電路811中，裝配了上述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件或半導(dǎo)體器件。利用每個(gè)晶體管能夠儲(chǔ)存2位且其尺寸容易為便攜式電子裝置減小的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，改善了便攜式電子裝置的功能和操作速度，并能夠降低制造成本。
如從上面顯然理解的那樣，借助于將存儲(chǔ)功能單元中的電荷量改變轉(zhuǎn)換成電流量，根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件被做成如存儲(chǔ)單元那樣工作。由于形成在柵電極二側(cè)上的二個(gè)存儲(chǔ)功能單元獨(dú)立于柵絕緣膜，故存儲(chǔ)功能單元的存儲(chǔ)功能與柵絕緣膜的晶體管工作功能被彼此分隔開(kāi)。結(jié)果就容易減小柵絕緣膜的厚度和抑制短溝道效應(yīng)，同時(shí)保持足夠的存儲(chǔ)功能。由于形成在柵電極二側(cè)上的二個(gè)存儲(chǔ)功能單元被柵電極彼此分隔開(kāi)，故能夠有效地抑制重新寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的干擾。換言之，二個(gè)存儲(chǔ)功能單元之間的距離能夠被做得更短。因此，能夠得到每個(gè)晶體管能執(zhí)行儲(chǔ)存2位或更多位信息的工作且其尺寸被容易地減小的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。
而且，各個(gè)擴(kuò)散區(qū)由高濃度雜質(zhì)區(qū)和低濃度雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，且低濃度雜質(zhì)區(qū)與柵電極重疊。因此，能夠大幅度抑制存儲(chǔ)單元讀出特性的變化。
借助于將低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018，在穩(wěn)定地形成低濃度雜質(zhì)區(qū)的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
借助于將低濃度雜質(zhì)區(qū)的厚度設(shè)定為1-50nm，在防止擴(kuò)散區(qū)電阻明顯地增大和漏電流減小的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
根據(jù)第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件也表現(xiàn)相似于根據(jù)第一情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的作用和效果。
而且，由于部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的層面處，故在保持?jǐn)U散區(qū)電阻低的情況下，能夠減小存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的厚度，于是就能夠容易地提高存儲(chǔ)效應(yīng)。
當(dāng)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面的層面處的擴(kuò)散區(qū)部分由多晶半導(dǎo)體或非晶半導(dǎo)體組成時(shí)，在存儲(chǔ)功能單元下方能夠容易地形成薄的擴(kuò)散區(qū)。因此，能夠容易地形成存儲(chǔ)效應(yīng)高的存儲(chǔ)單元。
借助于將存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018，在穩(wěn)定地形成擴(kuò)散區(qū)中存儲(chǔ)功能單元下方部分的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
借助于將存儲(chǔ)功能單元下方擴(kuò)散區(qū)的厚度設(shè)定為1-50nm，在防止擴(kuò)散區(qū)電阻明顯地增大和漏電流減小的情況下，能夠使寫(xiě)入時(shí)的漏電流與擦除時(shí)的漏電流之間的差別更大。
存儲(chǔ)功能單元有具有保持電荷的功能的膜，且具有保持電荷的功能的膜的表面被排列成幾乎平行于柵絕緣膜的表面，從而能夠減小存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)的變化。結(jié)果，能夠抑制存儲(chǔ)單元的讀出電流變化。而且，能夠減小保持信息的存儲(chǔ)單元的特性變化，致使能夠改善存儲(chǔ)單元的信息保持特性。
作為變通，具有保持電荷的功能的膜被排列成幾乎平行于柵電極的側(cè)面，從而能夠提高存儲(chǔ)單元的重新寫(xiě)入速度。固此，能夠以更高的速度執(zhí)行存儲(chǔ)單元的重新寫(xiě)入操作。
作為變通，存儲(chǔ)功能單元可以具有將具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層彼此分隔的絕緣膜，且此絕緣膜可以比柵絕緣膜更薄，厚度為0.8nm或以上。利用此結(jié)構(gòu)，能夠降低存儲(chǔ)單元在寫(xiě)入操作和擦除操作中的電壓，即能夠以更高的速度執(zhí)行寫(xiě)入操作和擦除操作。由于存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)效應(yīng)提高了，故能夠提高存儲(chǔ)器部分的讀出速度。
當(dāng)存儲(chǔ)功能單元可以具有將具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層彼此分隔開(kāi)的絕緣膜，且此絕緣膜可以比柵絕緣膜更厚，厚度為20nm或以下時(shí)，能夠改善保持特性而不惡化存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)。結(jié)果，即使當(dāng)存儲(chǔ)單元以高封裝密度被安裝時(shí)，也能夠得到足夠的信息保持特性。
在包括根據(jù)第一或第二情況的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置中，功能和操作速度被改善，并能夠降低制造成本。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，它包含經(jīng)由柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體層上的柵電極；排列在柵電極下方的溝道區(qū)；排列在溝道區(qū)二側(cè)上且導(dǎo)電類(lèi)型與溝道區(qū)相反的擴(kuò)散區(qū)；以及形成在柵電極二側(cè)上且具有保持電荷的功能的存儲(chǔ)功能單元，其中各個(gè)擴(kuò)散區(qū)具有排列成偏移于柵電極的高濃度雜質(zhì)區(qū)；以及排列成與高濃度雜質(zhì)區(qū)相接觸以便與柵電極重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)，且當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從擴(kuò)散區(qū)之一流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量，根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而被改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，低濃度雜質(zhì)區(qū)的厚度為1-50nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，存儲(chǔ)功能單元有具有保持電荷的功能的膜，且具有保持電荷的功能的膜的表面被排列成幾乎平行于柵絕緣膜的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，具有保持電荷的功能的膜被排列成幾乎平行于柵電極的側(cè)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，存儲(chǔ)功能單元具有將具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層彼此分隔開(kāi)的絕緣膜，且此絕緣膜比柵絕緣膜更薄，厚度為0.8nm或以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，存儲(chǔ)功能單元具有將具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層彼此分隔開(kāi)的絕緣膜，且此絕緣膜比柵絕緣膜更厚，厚度為20nm或以下。
8.一種其中組合了根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置。
9.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，它包括經(jīng)由柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體層上的柵電極；排列在柵電極下方的溝道區(qū)；排列在溝道區(qū)二側(cè)上且導(dǎo)電類(lèi)型與溝道區(qū)的相反的擴(kuò)散區(qū)；以及形成在柵電極二側(cè)上且具有保持電荷的功能的存儲(chǔ)功能單元，其中部分?jǐn)U散區(qū)存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間的界面層面的層面處，擴(kuò)散區(qū)與柵電極重疊，且當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從擴(kuò)散區(qū)之一流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量，根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而被改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，存在于高于柵絕緣膜與半導(dǎo)體層之間界面層面的層面處的擴(kuò)散區(qū)部分，由多晶半導(dǎo)體或非晶半導(dǎo)體組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，低濃度雜質(zhì)區(qū)的雜質(zhì)濃度為每立方厘米1×1015～每立方厘米1×1018。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，低濃度雜質(zhì)區(qū)的厚度為1-50nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，存儲(chǔ)功能單元有具有保持電荷的功能的膜，且具有保持電荷的功能的膜的表面被排列成幾乎平行于柵絕緣膜的表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，具有保持電荷的功能的膜被排列成幾乎平行于柵電極的側(cè)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，存儲(chǔ)功能單元具有將具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層彼此分隔開(kāi)的絕緣膜，且此絕緣膜比柵絕緣膜更薄，厚度為0.8nm或以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，存儲(chǔ)功能單元具有將具有保持電荷的功能的膜與溝道區(qū)或半導(dǎo)體層彼此分隔開(kāi)的絕緣膜，且此絕緣膜比柵絕緣膜更厚，厚度為20nm或以下。
17.一種其中組合了根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的便攜式電子裝置。
全文摘要
一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，它包含經(jīng)由柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體層上的柵電極；排列在柵電極下方的溝道區(qū)；排列在溝道區(qū)二側(cè)上且導(dǎo)電類(lèi)型與溝道區(qū)相反的擴(kuò)散區(qū)；以及形成在柵電極二側(cè)上且具有保持電荷的功能的存儲(chǔ)功能單元，其中，各個(gè)擴(kuò)散區(qū)具有排列成偏移于柵電極的高濃度雜質(zhì)區(qū)；以及排列成與高濃度雜質(zhì)區(qū)相接觸以便與柵電極重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)，且當(dāng)電壓被施加到柵電極時(shí)，從一個(gè)擴(kuò)散區(qū)流到另一個(gè)擴(kuò)散區(qū)的電流量，根據(jù)保持在存儲(chǔ)功能單元中的電荷量而被改變。
文檔編號(hào)G11C11/34GK1551360SQ20041004474
公開(kāi)日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者吉岡史善, 柴田晃秀, 巖田浩, 秀 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社