[发明专利]非易失性半导体存储装置

说明书

技术领域

本发明涉及可电写入和读出的P沟道型非易失性半导体存储装置。

背景技术

近年来，已知一种具有可利用存储器进行微调的泄漏电阻电路的半导体集成电路。以往，泄漏电阻的调整采用通过激光等机械式地切断与泄漏电阻并联形成的熔断器（fuse）的方法。

为此，泄漏电阻的微调只能在安装到PKG之前进行。另一方面，在泄漏电阻的微调中使用半导体存储器时，在安装后也能够进行电微调，作为有代表性的效果可列举以下两点。

1，由于能够在PKG的状态下进行微调并出厂，因此，能够应对较短的交付期限。

2，由于能够进行包含在PKG安装时产生的PKG转换在内的微调，因此，能够实现高精度化。

通常，泄漏电阻的微调只要进行一次，就无需改写信息，因此，作为微调用的存储器，使用紫外线擦除型非易失性EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory：可擦可编程只读存储器）作为OTP（One Time Programmable：一次性可编程）存储器。此外，泄漏电阻的微调用的存储器与存储器IC不同，存储容量只需少量即可，因此，与存储器IC相比，不要求存储单元的高集成化和高速动作。因此，作为微调用的存储器所要求的有代表性的课题，有用于控制存储器的外围电路的缩小化、低电压动作化、现有的制造工序的灵活运用等。

作为现用的紫外线擦除型非易失性EPROM，已知有使用热载流子进行信息写入的非易失性EPROM。

目前，使用热载流子进行信息写入的非易失性存储器的主流是N沟道型非易失性EPROM。作为理由之一可以举出N沟道型非易失性EPROM比P沟道型EPROM动作速度快。

但是，如上所述，泄漏电阻的微调用的存储器由于容量较小，并且在微调时写入一次即无需改写信息，因此，与存储器IC相比即便动作速度慢也不成问题。此外，P沟道型EPROM不施加如在衬底-漏间产生雪崩击穿那样的高电位，而是以较低电压产生DAHE（Drain Avalanche Hot Electron：漏雪崩热电子）并注入浮栅，从而能够改变阈值电压进行写入，因此，可认为P沟道型非易失性EPROM更适合用作泄漏电阻的微调用的存储器。

采用图3所示的剖视图对以往的使用热载流子进行信息写入的P沟道型非易失性EPROM的结构进行说明。

在图3中，沿着选择性地形成有元件分离区12的P型半导体衬底10的一个主面形成有N型阱11。在上述N型阱11内，通过高浓度地扩散具有P型导电型的杂质，形成有源区13以及漏区14。隔着栅氧化膜15在形成有上述源区13以及上述漏区14的衬底上形成有浮栅16。

在上述浮栅16上隔着第二绝缘膜17形成控制栅18，从而构成以往的非易失性EPROM。

在此，电极布线之后（金属布线和保护膜）的结构与普通的半导体装置相同，因此，省略详细的说明。

接着，对以往的P沟道型非易失性EPROM的动作方法进行说明。

在写入数据时，通过向源-漏间和控制栅施加电压，从而产生热载流子，通过将热电子注入浮栅，从而改变阈值电压。使该阈值电压变动前后的数据与“0”或者“1”对应。

在读出数据时，向源-漏间施加电位，监视与根据有无写入而不同的阈值对应的电流，从而进行“0”、“1”的判定。

图4示意性地示出以往的P沟道型EPROM的写入数据时的源电位Vs、漏电位Vd、控制栅电位Vcg、浮栅电位Vfg、阈值电压的变化量△Vth、浮栅电位Vfg与初始的阈值电压Vth（0）的差Vfg-Vth（0）的各电位的情况。

如图4所示，写入引起的阈值电压的变化量△Vth很难随着时间被写入，可以看出饱和的倾向。

以下，说明其理由。在P沟道型非易失性EPROM的情况下，浮栅电位Vfg由于在写入时向浮栅注入热电子而下降，由此，监视的阈值发生变动。在设所述栅氧化膜15形成的电容器的电容为C，设所述第二绝缘膜17形成的电容器的电容为C2，此外，设注入的热电子的电荷量为Q时，浮栅电位由下式（式1）表示。