[发明专利]非易失性半导体存储器

权利要求书

1.一种非易失性半导体存储器，其特征在于，具备：

第1栅极绝缘膜，形成于半导体基板的沟道区域上；

第1微粒层，形成于所述第1栅极绝缘膜中，包含满足库仑阻塞条件的第1导电性微粒；

电荷积蓄部，形成于所述第1栅极绝缘膜上；

第2栅极绝缘膜，形成于所述电荷积蓄部上；

第2微粒层，形成于所述第2栅极绝缘膜中，包含平均粒径与所述第1导电性微粒不同、且满足库仑阻塞条件的第2导电性微粒；以及

栅电极，形成于所述第2栅极绝缘膜上。

2.根据权利要求1所述的非易失性半导体存储器，其特征在于，

所述第1栅极绝缘膜以及所述第2栅极绝缘膜分别由从上下夹住所述微粒层的氧化膜形成，所述氧化膜的至少一方形成为与膜厚2.4nm的Si氧化膜相比隧道电阻变低的厚度。

3.根据权利要求1所述的非易失性半导体存储器，其特征在于，

在所述第1微粒层和所述第2微粒层中，1个电子带电所需的平均能量的大小不同，在将波尔兹曼常数设为k_B、将绝对温度设为T时，所述平均能量大的一方的能垒ΔE与所述平均能量小的一方的能垒ΔE₁之差满足

ΔE-ΔE₁＞k_BT。

4.根据权利要求2所述的非易失性半导体存储器，其特征在于，

在将波尔兹曼常数设为k_B、将绝对温度设为T、将所述氧化膜的介电常数设为ε、将基本电荷设为q时，所述第1导电性微粒和所述第2导电性微粒中的粒径大的一方的平均粒径d₁[nm]与粒径小的一方的平均粒径d[nm]满足如下关系，

d₁＞d/{1-k_BT(2πεd)/q}。

5.根据权利要求2所述的非易失性半导体存储器，其特征在于，

在所述第1微粒层和所述第2微粒层中，1个电子带电所需的平均能量不同，在将夹住提供能垒ΔE的一侧的微粒层的氧化膜中的薄的一方的膜厚设为Tox[nm]时，所述平均能量大的一方的所述能垒ΔE与所述平均能量小的一方的能垒ΔE₁之差满足

ΔE-ΔE₁≥0.1[eV/nm]×Tox。

6.根据权利要求2所述的非易失性半导体存储器，其特征在于，

在将波尔兹曼常数设为k_B、将绝对温度设为T、将所述氧化膜的介电常数设为ε、将夹住粒径小的一方的微粒的氧化膜中的薄的一方的膜厚设为Tox[nm]、将基本电荷设为q时，所述第1导电性微粒和所述第2导电性微粒中的粒径大的一方的平均粒径d₁[nm]与粒径小的一方的平均粒径d[nm]满足如下关系，

d₁≥d/{1-0.1[eV/nm]×Tox(2πεd)/q}。

7.根据权利要求2所述的非易失性半导体存储器，其特征在于，

在所述第1微粒层和所述第2微粒层中，1个电子带电所需的平均能量不同，在将夹住提供能垒ΔE的一侧的微粒层的氧化膜中的薄的一方的膜厚设为Tox[nm]时，所述平均能量大的一方的所述能垒ΔE与所述平均能量小的一方的能垒ΔE₁之差满足

ΔE-ΔE₁≥0.2[eV/nm]×Tox。

8.根据权利要求2所述的非易失性半导体存储器，其特征在于，

在将波尔兹曼常数设为k_B、将绝对温度设为T、将所述氧化膜的介电常数设为ε、将夹住粒径小的一方的微粒的氧化膜中的薄的一方的膜厚设为Tox[nm]、将基本电荷设为q时，所述第1导电性微粒和所述第2导电性微粒中的粒径大的一方的平均粒径d₁[nm]与粒径小的一方的平均粒径d[nm]满足如下关系，

d₁≥d/{1-0.2[eV/nm]×Tox(2πεd)/q}。