(57)【要約】【課題】  ＥＰＲＯＭを搭載するＩＣチップにおいて、データを消去するメモリ素子（書換え可能な）とデータを消去したくないメモリ素子（データ冗長用）を同時に有する半導体装置を提供する。【解決手段】  特定のメモリ素子の上に紫外光線を反射、吸収する遮光物を形成する。このことによりデータ消去性を調整できるようなメモリ素子を形成できるようにする。また、遮光物に開口することで、より消去制御性のよりメモリ素子とすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光線により書き込まれたデータを消去する不揮発性メモリ（Non Volatile Memory）を有する半導体装置において、紫外光線を反射又は吸収する遮光物層をその上層に有するメモリ素子と、遮光物層の無いメモリ素子とを同時に有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記遮光物層に開口窓が設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記遮光物層がメモリ素子のフローティングゲート領域を覆わないように前記開口窓を形成していることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
斜め入射する紫外光線を防止するために、前記遮光物層を厚く形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記遮光物層に前記開口窓が格子状に複数個形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記遮光物層は、素子と素子間を接続する導電体と同一の材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
紫外光線により書き込まれたデータを消去する不揮発性メモリ（Non Volatile Memory）を有する半導体装置において、紫外光線を反射又は吸収する遮光物層をその上層に有するメモリ素子と、前記遮光物層を素子周縁に有するメモリ素子とを同時に有することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記遮光物層を上層に有するメモリ素子の遮光物層には、開口窓が設けられていることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記遮光物層がメモリ素子のフローティングゲート領域を覆わないように前記開口窓を形成していることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
斜め入射する紫外光線を防止するために、前記遮光物層を厚く形成されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記遮光物層に前記開口窓が格子状に複数個形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記遮光物層は、素子と素子間を接続する導電体と同一の材料により形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１１記載のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的書込み可能な不揮発性メモリ（Non Volatile Memory）装置に関するものであって、更に詳細には、紫外線に照射させることによりデータの消去をするメモリ装置と、紫外線に照射させることによりデータ消去されることのないメモリ装置が、１つのＩＣチップ上に同時に混在する半導体記憶装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置として、電気的にデータの書込みができ、電源を切ってもデータを保持できる不揮発性メモリ（Non Volatile Memory）として、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）などが知られている。
【０００３】
ＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリでは、フローティングゲートに対して電荷の注入を行うことによって、データの書込みが行われ、フローティングゲートから電荷の放出を行うことでデータの消去が行われる。電荷の放出はメモリ素子に紫外光線を照射することで行われる。また、パッケージされたＩＣでは、データの消去を行うために、メモリ素子の上方に該当するパッケージの箇所だけに窓を設けて紫外光線を照射できるように工夫された特別なパッケージも開発されている。
【０００４】
メモリ素子は２種類の用途でＩＣに使用される。１つは、出荷時にデータを消去したメモリ素子で、これはユーザーによってデータが書き込まれるものである。もう１つは、出荷時にデータを書き込んだ（保持した）状態のメモリ素子で、これは、ＩＣの動作の冗長機能の設定（トリミング）を行うための機能として用いられる。これらの用途により２種類の使用目的のメモリ素子が１つのＩＣチップに形成される。
【０００５】
なお、フローティングゲートに蓄積された電荷は外部からの光源（例えば紫外線）の照射によって意図せずに消失する場合があるが、電荷の偶発的な消失を防止するために、遮光層をメモリ素子に被覆させて形成させて特性劣化を防止させることなどが知られている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−８６００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、紫外線照射によりデータが消去される不揮発性メモリでは、出荷時にデータを消去したいメモリ素子（例えば、出荷後にユーザーによってデータを書込むためのメモリ素子）と、データを消去したくないメモリ素子（例えば、ＩＣチップの特性を保持するためにデータを記憶しておきたい、冗長機能などに使用されるメモリ素子）を同時に１つのＩＣチップ上に形成する場合において、
１．各々のデータを消去するための紫外線を照射する領域が広いため、データを消去したいメモリ素子とデータを消去したくないメモリ素子回路との距離を離してレイアウトするために、レイアウト的な制限や素子を離して配置するために周辺回路が２重に必要になるなどの課題があった。
２．また、データを消去したいメモリ素子にだけ紫外光線が照射できるように、パッケージの一部だけに紫外光線を透過できる窓を開けるなどの、特殊なパッケージを用いなければいけないという課題があった。また照射された紫外光線の散乱光（例えば、反射光や斜め入射光）がデータを消去したくないメモリ素子に入射してデータを消去してしまうという課題があった。
３．なお、ＩＣチップ表面が露出したままのパッケージ工程では、ＵＶ硬化樹脂（紫外線を照射すると硬化する接着目的の樹脂）の使用制限が発生するなどの課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明は半導体装置を以下のように構成した。
【０００８】
データを消去したくないメモリ素子の上方に、紫外光線の遮光層を形成するようにした。この手段により、データを消去したくないメモリ素子は、紫外光線に当たることがなくなり、メモリ素子に蓄積される電荷の消失を防止する事ができる。メモリ素子の上方に遮光層を設けるだけであるので、データを消去させたいメモリ素子と近接に配置することが可能になりレイアウト上の制限がなくなり、半導体装置の小型化も図ることができる。  また、遮光層をメモリ素子を十分オーバーラップさせて形成することで、データを消去したくないメモリ素子への紫外光線の散乱光の入射を防止することができる。
【０００９】
また、上記メモリ素子の上方に設けられる遮光層にパターニングにより、紫外光線透過のための窓を設けることにより、紫外光線の入射量をコントロールすることが可能になる、このことにより、メモリ素子のデータ消去を意図的にコントロールすることができる。      
【００１０】
例えば、ある一定の紫外光線の照射量に達するとメモリ素子はフローティングゲートから電荷が放出されて、データが消去される。このときの電荷放出までの紫外光線の照射量が遮光層の窓の状態により調整される。従って、意図的にデータ消去をコントロールできるようになり、冗長などに用いられるメモリ素子が誤書込みを起こしたときに、修正することができるようになり、歩留りの向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明は、メモリ素子の上方に遮光層を意図的に設ける事で、意図的にメモリ素子のデータ消去をコントロールすることが出来る。また、これによりデータを消去したいメモリ素子（書換え可能な）とデータを消去したくないメモリ素子を、一つのＩＣチップ上に同時に形成することが実現出来る。また、これによりメモリ素子への紫外光線照射量をコントロールする事が可能になり、さらに紫外線を照射する領域制限がなくなるために、チップ表面が露出する加工工程でＵＶ硬化樹脂の使用が可能になる。また、特殊なパッケージを使用しなくて済む。このようなメモリ素子を有する半導体装置を簡単に得る事ができるようにした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施例を示す模式的断面図である。
【００１４】
なお、フローティングゲートなどを有するメモリ素子の半導体製造装置の作成方法は一般的であるので、ここでは、代表的な、ＥＰＲＯＭ (Erasable Programmable ROM)のメモリ素子を用いて、本発明を説明する。
【００１５】
素子領域１０２を有するシリコン基板１０１の表面には、トランジスタのソースやドレイン領域である高濃度不純物領域１０３が形成されている。ソースとドレインの間はチャネル領域となっており、チャネル領域上には、シリコン酸化物等からなるゲート絶縁物層１０４が形成されている。ゲート絶縁物層１０４の上には、多結晶ポリシリコンなどからなり、電荷が放出や注入される、フローティングゲート１０５が形成されている。フローティングゲート１０５の上には、シリコン酸化物やシリコン窒化物、又は種々の誘電物の組み合わせからなる、絶縁物層１０６が形成されている。この絶縁物層１０６の上にオーバーラップするように、多結晶ポリシリコンなどからなるコントロールゲート１０７が形成される。また、フローティングゲート１０５及びコントロールゲート１０７の側壁にはサイドウォール絶縁層１０８が形成される場合もある。次いで、シリコン酸化物からなる層間絶縁膜１０９を被覆させ、その後、所望のメモリ素子の上にのみ、紫外光線の入射を阻止する遮光物層５０１を形成する。この時、斜め入射光が下層のメモリ素子に進入しないように遮光物層５０１はメモリ素子を十分覆うように被覆されている必要がある。尚、遮光物層５０１は、紫外光線を透過しない物質や吸収・反射する物質などであって、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン、チタン、チタン合金、銅などの金属層やそれらの窒化物層などが好適である。
【００１６】
なお、遮光物層５０１は、他の層を構成する材料と同じであっても良く、素子と素子を接続するための金属配線層を形成するときに同時に形成することで製造工程を簡略にしても良い。
【００１７】
上述のように、データを消去したくないメモリ素子６０１の上だけに意図的に遮光物層５０１を形成することで、紫外光線を照射してもデータの消去されないメモリ素子６０１が形成でき、このようにしてデータを消去できるメモリ素子６０２とデータの消去されないメモリ素子６０１が１つのＩＣチップ上に同時に形成することが可能となる。
【００１８】
なお、データの消去されないメモリ素子６０１とデータの消去されるメモリ素子６０２は、遮光物の有無だけで決まるため、両素子を近接に設置することが可能になり、これにより従来は素子を離して配置しなければいけなかった制限が無くなり、チップサイズ縮小化の効果を得ることができる。
【実施例２】
【００１９】
図２は、本発明の第２の実施例を示す模式的平面図である。
【００２０】
本発明では、実施例１にて示した、データの消去されないメモリ素子上に形成された遮光物層に意図的に窓を設ける構造とする。このとき、窓の開口部の形状はフローティングゲートを覆わないような形状であれば良い。例えば、窓の形状は四角でも円形でも長方形でも良い。また、遮光物層５０１は、素子と素子を接続するための金属配線層を利用してもよい。
【００２１】
図２は、フローティングゲートの形状に合わせて、窓の形状を四角形として示している。ここで、窓の開口部分の大きさを調整することで、メモリ素子への紫外線光の入射量が調整できる。このように、紫外光線の照射量に応じてデータ消去が行われるメモリ素子において、窓の開口部面積を可変させることで、紫外光線の照射量によってメモリ素子７０１のデータ消去をコントロールすることが可能になる。
【実施例３】
【００２２】
図３は、本発明の第３の実施例を示す模式的断面図である。
【００２３】
本発明は、実施例２における遮光物層５０１の膜厚を厚くしたものである。厚さは当該メモリ素子への斜め入射光を遮ることが可能な高さとするとよい。また、遮光物層５０１は内壁面に入射した紫外光線を反射することなく吸収されることが望ましい。これにより、斜め入射された紫外光線を遮断することが可能になり、紫外光線の入射量が垂直入射光だけに調整され、メモリ素子７０１でのデータ消去をよりコントロールすることが可能になる。また、遮光物層５０１は素子と素子を接続するための金属配線層を利用してもよい。
【実施例４】
【００２４】
図４は、本発明の第４の実施例を示す模式的平面図である。
【００２５】
実施例２にて示した、遮光物層５０１の窓の形状において、窓の開口部形状を格子状にする。このとき、窓の開口部形状は、四角でも円形でも良い。窓の開口部が細分化され、これにより紫外光線の斜め入射光が削減され、垂直入射光に限りなく制限されるため、紫外光線の照射量によってデータ消去をするメモリ素子のコントロールが実施例３の場合より厳密に行うことが可能である。
また、遮光物層５０１は素子と素子を接続するための金属配線層を利用してもよい。
なお、窓の開口部の数を調整することで、１つのＩＣチップ上に紫外光線の入射量に応じたさまざまなメモリ素子を形成することが可能になる。  例えば、一定の紫外光線照射において、窓の開口部の数（広さ）を減少させれば、メモリ素子のデータ消去に関わる時間が延びる。開口部の数を調整するとメモリ素子のデータ消去性をコントロールすることが可能になる。
【実施例５】
【００２６】
図示しないが、実施例３と実施例４を組み合わせたものが実施例５である。組み合わせることで、データ消去をするメモリ素子でのデータ消去性を実施例３（遮光物層を厚くする）や実施例４（遮光物層の窓を細分化した格子状にする）の発明より更に厳密にコントロールすることが可能になる。
【実施例６】
【００２７】
図５は、本発明の第６の実施例を示す模式的平面図である。
【００２８】
これまでの実施例は、データを消去したくないメモリ素子上に遮光物層５０１を設けて、データ消去をコントロールすることに着目した発明であるが、本実施例は、データを消去したいメモリ素子をよりデータ消去しやすくするという発明の実施例である。データを消去したいメモリ素子の周縁上に図５のように反射層を設ける。これにより反射層に当たった紫外光線がメモリ素子へ入射されるため、従来のメモリ素子より、短照射量や短時間にてメモリ素子のデータ消去が可能になる。なお、実施例６（よりデータ消去性を向上させたメモリ素子）と実施例１〜５を組み合わせることで、より対比性の向上したメモリ素子を１つのＩＣチップ上に作成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す模式的平面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す模式的平面図である。
【図５】本発明の第６の実施例を示す模式的平面図である。
【図６】従来のメモリ素子を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０１  シリコン基板
１０２  素子分離領域
１０３  高濃度不純物領域
１０４  ゲート絶縁物層
１０５  フローティングゲート
１０６  絶縁物層
１０７  コントロールゲート
１０８  サイドウォール絶縁層
１０９  層間絶縁膜
５０１  遮光物層
６０１  データを消去したくないメモリ素子
６０２  データを消去するメモリ素子
７０１  遮光物層に開口窓を有するメモリ素子
７０２  データを消去するメモリ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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