提供一种半导体器件，其具有改善的性能。半导体器件包括闪存的存储单元。各个存储单元都包括具有由浮栅电极的一部分形成的栅电极的用于写入/擦除数据的电容器元件，以及具有由浮栅电极的另一部分形成的栅电极的用于读取数据的MISFET。用于写入/擦除数据的电容器元件包括具有相反导电类型的p型半导体区和n型半导体区。在用于写入/擦除数据的电容器元件中在栅极长度方向上浮栅电极的长度小于在用于读取数据的MISFET中在栅极长度方向上浮栅电极的长度。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】半导体器件相关申请交叉引用将2013年12月27日提交的日本专利申请N0.2013-272503的公开内容，包括说明书，附图和摘要，通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及一种半导体器件，且例如适用于具有形成在半导体衬底中的半导体元件的半导体器件。
技术介绍
一些半导体器件具有非易失性存储单元，其每一个用于存储例如在从故障中恢复过程中或例如LCD (液晶显示器)图像调整的修整过程中使用的信息，或诸如其内部的半导体制造编号的相对较小容量的信息。这样的非易失性存储单元的示例包括由多晶硅等的导体膜形成的非易失性存储单元。日本未审专利公布N0.2007-110073(专利文献I)公开了这样的由多晶硅等的导体膜形成的非易失性存储单元。在专利文献I中公开的非易失性存储单元中，由多晶硅等的导体膜制成的浮栅电极经由栅极绝缘膜形成在半导体衬底的主面上方。在专利文献I中公开的非易失性存储单元中，在浮栅电极与形成在半导体衬底的主面中的多个有源区重叠的各位置处，放置用于写入/擦除数据的电容器部，用于读取数据的晶体管，以及电容器部。在专利文献I中公开的非易失性存储单元中，在用于写入/擦除数据的电容器部中，利用FN(Fowler-Nordheim，福勒-诺得海姆)隧穿电流重写数据。日本未审专利公布N0.2011-9454(专利文献2)公开了这种由多晶硅等的导电膜形成的非易失性存储单元。在专利文献2中公开的非易失性存储单元中，在半导体衬底的主面上方，经由栅极绝缘膜形成由多晶硅等导电膜制成的浮栅电极。在专利文献2中公开的非易失性存储单元中，形成具有浮栅电极的电荷存储部以及半导体区。在非专利文献I中，公开了一种MTP(多时间可编程)非易失性存储单元。在非专利文献I中公开的非易失性存储单元中，在半导体衬底的主面上方，经由栅极绝缘膜形成由多晶硅等的导电膜制成的浮栅电极。在非专利文献I中公开的非易失性存储单元中，在浮栅电极与半导体衬底的主面中形成的两个有源区重叠的各位置处，放置控制栅电容器元件以及隧道栅电容器元件。日本未审专利公布N0.2007-110073日本未审专利公布N0.2011-9454IEEE 学报，电子器件，第 60 卷，1892-1897 页，2013。
技术实现思路
在包括采用由多晶硅等的导电膜制成的浮栅电极的这种非易失性存储单元的半导体器件中，浮栅电极可在形成作为一种类型的场效应晶体管(FET)的MISFET(金属绝缘体半导体场效应晶体管)的栅电极的同一步骤中形成。这可有利于半导体器件的制造工艺，提高半导体器件的制造良率以及改善半导体器件的可靠性。但是，在包括采用由多晶硅等的导电膜制成的浮栅电极的这种非易失性存储单元的半导体器件中，由各个存储单元占据的面积相对较大。因此，非易失性存储单元的容量不能容易地增大且不能提高半导体器件的性能。本专利技术的其他问题和新特征将从本说明书以及附图的陈述中变得显而易见。根据一个实施例，半导体器件包括非易失性存储单元的存储单元。存储单元包括具有由浮栅电极的一部分形成的栅电极的用于写入/擦除数据的元件，以及具有由浮栅电极的另一部分形成的栅电极的用于读取数据的场效应晶体管。用于写入/擦除数据的元件具有半导体区对，其具有相反的导电类型。在用于写入/擦除数据的元件中在栅极长度方向上的浮栅电极的长度小于在用于读取数据的场效应晶体管中在栅极长度方向上的浮栅电极的长度。根据该实施例，可提升半导体器件的性能。【附图说明】图1是实施例1中的半导体器件中的闪存的主要部分电路图；图2是实施例1中的半导体器件中的各个存储单元的平面图；图3是实施例1中的半导体器件中的存储单元的截面图；图4是示出在实施例1中的闪存中的数据写入操作中施加至存储单元的各个部分的电压的示例的截面图；图5是示出在实施例1中的闪存中的数据擦除操作中施加至存储单元的各个部分的电压的示例的截面图；图6是示出在实施例1中的闪存中的数据读取操作中施加至存储单元的各个部分的电压的示例的截面图；图7是在其制造工艺过程中的实施例1中的半导体器件的主要部分截面图；图8是在其制造工艺过程中的实施例1中的半导体器件的主要部分截面图；图9是在其制造工艺过程中的实施例1中的半导体器件的主要部分截面图；图10是在其制造工艺过程中的实施例1中的半导体器件的主要部分截面图；图11是在其制造工艺过程中的实施例1中的半导体器件的主要部分截面图；图12是在其制造工艺过程中的实施例1中的半导体器件的主要部分截面图；图13是比较例I中的半导体器件中的闪存的主要部分电路图；图14是比较例I中的半导体器件中的各个存储单元的平面图；图15是比较例I中的半导体器件中的存储单元的截面图；图16是实施例2中的半导体器件中的闪存的主要部分电路图；图17是实施例2中的半导体器件中的各个存储单元的平面图；图18是实施例2中的半导体器件中的存储单元的截面图；图19是示出在实施例2中的闪存中的数据写入操作中施加至存储单元的各个部分的电压的示例的截面图； 图20是示出当辅助电容器元件的电容值与用于读取数据的MISFET的电容值的比率改变时的耦合比的曲线图；图21是示出在实施例2中的闪存中的数据擦除操作中施加至存储单元的各个部分的电压的示例的截面图；以及图22是示出在实施例2中的闪存中的数据读取操作中施加至存储单元的各个部分的电压的示例的截面图。【具体实施方式】在以下实施例中，出于方便起见，如果必要，则将通过分成多个章节或实施例说明各个实施例。但是，并不意味着它们彼此不相关，除非特别明确说明，且一个章节或实施例是另一个的部分或整体的变型，细节，补充说明等等。而且在以下实施例中，当提及元件的数量等(包括编号，数值，量，范围等)时，不限于特定数量，除非特别明确说明或除非它们显然限于特定数量。元件的数量等可不小于或不大于特定数量。而且在以下实施例中，不言而喻的是，其部件(还包括元件，步骤等)不是必要的，除非特别明确说明或除非该部件被认为显然是原则上必要的。类似地，如果在以下实施例中提及部件的形状，位置关系等，假设该形状，位置关系等包括与其基本类似或相似的那些，除非特别明确说明或除非其被认为在原则上显然不是。相同原理适用于前述数值和范围。以下，将根据附图详细说明代表性实施例。注意到，用于说明实施例的所有附图中，具有相同功能的构件由相同附图标记表示，且省略其赘述。而且，在以下实施例中，除非特别必要，否则原则上不再赘述相同或相似的部分的说明。在实施例采用的附图中，出于改善说明清晰度的目的，即使在截面图中也可省略阴影，同时出于改善说明清晰度的目的，即使平面图中也可加阴影。(实施例1)首先将说明实施例1中的半导体器件。在实施例1中的半导体器件中，主电路和作为存储与主电路有关的相对较小容量的预期信息的非易失性存储单元的闪存形成在同一半导体芯片中。上述主电路的示例包括诸如DRAM (动态随机存取存储单元)或SRAM (静态随机存取存储单元)的存储电路，诸如CPU (中央处理单元)或MPU (微处理单元)的逻辑电路，以及其中嵌入这种存储电路和这种逻辑电路的混合信号电路。上述主电路的示例还包括LCD(液晶显示器件)驱动电路。上述预期信息包括有关半导体芯片中放置在修整中使用的元件的地址的信息，有关放置在恢复存储电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体衬底；第一阱，所述第一阱具有第一导电类型并且形成在所述半导体衬底的主面中；第二阱，所述第二阱具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型并且定位为被包括在所述第一阱中；第三阱，所述第三阱具有所述第二导电类型并且定位为被包括在所述第一阱中，并且沿所述第二阱延伸，同时与所述第二阱电隔离；以及非易失性存储单元，所述非易失性存储单元定位为二维地重叠所述第二和所述第三阱，其中，所述非易失性存储单元包括：浮栅电极，所述浮栅电极定位为在第一方向上延伸并且二维地重叠所述第二和所述第三阱；定位在第一位置处的用于写入/擦除数据的元件，在所述第一位置处所述浮栅电极二维地重叠所述第二阱；以及定位在第二位置处的用于读取数据的场效应晶体管，在所述第二位置处所述浮栅电极二维地重叠所述第三阱，其中用于写入/擦除数据的元件包括：第一电极，所述第一电极由所述浮栅电极的形成在所述第一位置处的部分形成；第一绝缘膜，所述第一绝缘膜形成在所述第一电极和所述半导体衬底之间；第一半导体区和第二半导体区，所述第一半导体区和所述第二半导体区形成在所述第二阱中的所述第一电极插入其间的各位置处；以及所述第二阱，其中用于读取数据的所述场效应晶体管包括：第二电极，所述第二电极由所述浮栅电极的形成在所述第二位置处的部分形成；第二绝缘膜，所述第二绝缘膜形成在所述第二电极和所述半导体衬底之间；以及第三半导体区和第四半导体区，所述第三半导体区和所述第四半导体区形成在所述第三阱中的所述第二电极插入其间的各位置处，其中所述第一半导体区具有所述第一导电类型，所述第二半导体区具有所述第二导电类型，并且所述第三半导体区和所述第四半导体区中的每一个都具有所述第一导电类型，并且其中在与所述第一方向相交的第二方向上所述第一电极的长度小于在所述第二方向上所述第二电极的长度。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：山越英明，冈田大介，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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