JP2001308209A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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Landscapes
- Read Only Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置に係わり、特にMOSトランジスタ構造のメモリ
セルを複数個接続してメモリセルユニットを構成した不
揮発性半導体記憶装置に関する。The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device in which a plurality of memory cells having a MOS transistor structure are connected to form a memory cell unit.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電気的書き替え可能でかつ高集積
化可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)とし
て、複数のメモリセルを1ユニットとして、これにデー
タ線が接続され、データ線とのコンタクトの数を減らし
て高集積化をはかった構造のEEPROMが知られてい
る。例えば、複数のメモリセルと直列接続してNAND
セルを構成するものが知られている。図12はこの種の
EEPROMの1つのNANDセルを示す平面図であ
り、図13(a)(b)はその矢視A−A′,B−B′
断面図である。2. Description of the Related Art In recent years, as a nonvolatile semiconductor memory (EEPROM) which is electrically rewritable and can be highly integrated, a plurality of memory cells are formed as one unit, and a data line is connected to the memory cell. An EEPROM having a structure that achieves high integration by reducing the number of contacts is known. For example, a NAND circuit connected in series with a plurality of memory cells
What constitutes a cell is known. FIG. 12 is a plan view showing one NAND cell of this type of EEPROM, and FIGS. 13 (a) and 13 (b) are arrows AA 'and BB'.
It is sectional drawing.
【0003】p型シリコン基板(又はn型シリコン基板
にp型ウェルが形成されたウェハ)81の素子分離絶縁
膜82で囲まれた領域に8個のメモリセルM1 〜M8 と
2つの選択トランジスタS1,S2を持つNANDセル
が配列形成されている。NANDセルを構成するメモリ
セルとしては、基板81上に第1ゲート絶縁膜83を介
して第1層多結晶シリコン膜による浮遊ゲート84(8
41 ,842 ,…)が形成され、さらに第2ゲート絶縁
膜85を介して第2層多結晶シリコン膜による制御ゲー
ト86(861 ,862 ,…)が形成されている。In a p-type silicon substrate (or a wafer in which a p-type well is formed in an n-type silicon substrate) 81, eight memory cells M1 to M8 and two select transistors S1 are provided in a region surrounded by an isolation insulating film 82. , S2 are arrayed. As a memory cell constituting a NAND cell, a floating gate 84 (8) of a first-layer polycrystalline silicon film is formed on a substrate 81 via a first gate insulating film 83.
4 1, 84 2, ...) are formed, and further the second layer polycrystalline silicon film by the control gate 86 via a second gate insulating film 85 (86 1, 86 2, ...) are formed.
【0004】選択トランジスタS1,S2のゲート絶縁
膜は第2ゲート絶縁膜85と同時に形成され、それらの
ゲート電極881 ,882 は制御ゲート86と同時に形
成されている。各メモリセルの制御ゲート86は、行方
向に連続的に形成されてワード線となる。各メモリセル
間は、ソース・ドレインとなるn型拡散層87が形成さ
れて、ソース・ドレインを隣接するもの同士で共用する
直列接続されて、NANDセルが構成されている。[0004] The gate insulating film of the select transistors S1, S2 are formed simultaneously with the second gate insulating film 85, their gate electrodes 88 1, 88 2 are formed simultaneously with the control gate 86. The control gate 86 of each memory cell is formed continuously in the row direction to form a word line. An n-type diffusion layer 87 serving as a source / drain is formed between the memory cells, and the source / drain is connected in series so that adjacent ones share the source / drain to form a NAND cell.
【0005】このNANDセル型EEPROMの書き込
み及び消去の動作は、基板21と浮遊ゲート84間のト
ンネル電流による電荷の授受により行われる。そして、
このようなNANDセル型EEPROMは、従来のNO
R型と比べるとコンタクト数が大幅に減少し、高集積化
が可能であるという利点を有する。The writing and erasing operations of this NAND cell type EEPROM are performed by transferring charges by a tunnel current between the substrate 21 and the floating gate 84. And
Such a NAND cell type EEPROM uses a conventional NO
Compared with the R type, there is an advantage that the number of contacts is greatly reduced and high integration is possible.
【0006】しかしながら、この種のEEPROMをさ
らに高集積化しようとすると、以下のような解決すべき
問題がある。即ち、メモリセル以外の部分、特に選択ト
ランジスタS1,S2の占める面積を減少させなければ
ならない。NANDセルの場合、選択トランジスタS
1,S2は隣接するNANDセルとの選択性を確保する
ため必要不可欠であった。However, if this type of EEPROM is to be further integrated, there are the following problems to be solved. That is, the area occupied by portions other than the memory cells, particularly, the area occupied by the select transistors S1 and S2 must be reduced. In the case of a NAND cell, the selection transistor S
1 and S2 are indispensable for securing the selectivity with the adjacent NAND cell.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の不
揮発性半導体記憶装置では、選択トランジスタ部の占め
る面積を減少させることができず、これがさらなる高集
積化を阻害している要因となっていた。As described above, in the conventional nonvolatile semiconductor memory device, the area occupied by the select transistor cannot be reduced, which is a factor that hinders further high integration. Was.
【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、選択トランジスタの占
める面積を実質的になくすことができ、より一層の高集
積化を可能とした不揮発性半導体記憶装置を提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to substantially eliminate an area occupied by a select transistor and to realize a non-volatile memory capable of higher integration. Another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】(構成)本発明の骨子
は、メモリセルユニットに接続されている選択トランジ
スタを、メモリセルユニットの上部に薄膜トランジスタ
(TFT)として積層形成することにある。(Structure) The gist of the present invention is that a selection transistor connected to a memory cell unit is formed as a thin film transistor (TFT) on the memory cell unit.
【0010】即ち、本発明は、半導体基板上に電荷蓄積
層と制御ゲートが積層され、電荷蓄積層と基板間の電荷
の授受により書き込み及び消去を行うメモリセルを複数
個接続してなるメモリセルユニットが複数個配置され、
各々のメモリセルユニットが選択トランジスタを介して
データ線に接続される構成の不揮発性半導体記憶装置に
おいて、選択トランジスタを、メモリセルユニット上に
形成された薄膜半導体層をチャネル部とする薄膜トラン
ジスタで構成してなることを特徴とする。That is, the present invention provides a memory cell comprising a plurality of memory cells in which a charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor substrate and writing and erasing are performed by transferring charges between the charge storage layer and the substrate. Multiple units are arranged,
In a nonvolatile semiconductor memory device in which each memory cell unit is connected to a data line via a selection transistor, the selection transistor is formed by a thin film transistor having a thin film semiconductor layer formed on the memory cell unit as a channel portion. It is characterized by becoming.
【0011】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。Here, preferred embodiments of the present invention include the following.
【0012】(1) メモリセルユニットは、複数個のメモ
リセルを直列接続したNANDセルであること。(1) The memory cell unit is a NAND cell in which a plurality of memory cells are connected in series.
【0013】(2) メモリセルユニットのドレイン側の選
択トランジスタとデータ線(ビット線)とを接続するた
めのコンタクト部を、隣接するビット線でずらすこと。(2) A contact portion for connecting a drain-side select transistor of a memory cell unit to a data line (bit line) is shifted by an adjacent bit line.
【0014】(3) 隣合うメモリセルユニットは異なる選
択トランジスタを介して同一のデータ線に接続され、該
データ線に接続された選択トランジスタの1つを導通状
態として、隣合うメモリセルユニットの一方を選択して
動作させること。(3) Adjacent memory cell units are connected to the same data line via different selection transistors, and one of the selection transistors connected to the data line is turned on to turn on one of the adjacent memory cell units. Select and operate.
【0015】(4) メモリセルユニットのドレイン側は選
択トランジスタを介してデータ線につながり、ソース側
は他の選択トランジスタを介して隣のデータ線に接続さ
れること。より具体的には、メモリセルユニットは複数
個直列接続され、各々の接続点が選択トランジスタを介
してデータ線に接続され、各々のメモリセルユニットは
データ線の一方をビット線、他方をソース線として駆動
されること。(4) The drain side of the memory cell unit is connected to a data line via a selection transistor, and the source side is connected to an adjacent data line via another selection transistor. More specifically, a plurality of memory cell units are connected in series, each connection point is connected to a data line via a selection transistor, and each memory cell unit has one of the data lines as a bit line and the other as a source line. Be driven as
【0016】(作用)本発明によれば、TFTからなる
選択トランジスタをメモリセルユニットの上部に形成し
ているので、選択トランジスタ部の占有面積を実質的に
なくすことができ、この分だけ集積度が向上する。さら
に、メモリセルユニットを形成する際にゲート絶縁膜と
して、選択トランジスタ部及びメモリセル部の2種類形
成する必要がなくなり、メモリセル部の1種類でよいこ
とになり、工程の削減となる。また、選択トランジスタ
がメモリセルユニット上にあることから、アレイ接続の
自由度が増し、例えばソース線をなくし、隣のビット線
で代用できる等のメリットが生じ、高性能化をはかるこ
とが可能となる。(Operation) According to the present invention, since the select transistor composed of the TFT is formed above the memory cell unit, the area occupied by the select transistor portion can be substantially eliminated, and the integration degree is correspondingly reduced. Is improved. Further, when forming a memory cell unit, it is not necessary to form two types of a gate insulating film, that is, a selection transistor portion and a memory cell portion, and only one type of a memory cell portion is required. In addition, since the select transistor is provided on the memory cell unit, the degree of freedom in array connection is increased, and for example, advantages such as elimination of a source line and substitution of an adjacent bit line are generated, and high performance can be achieved. Become.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
【0018】(第1の実施形態)図1は本発明の第1の
実施形態に係わるNANDセル型EEPROMの概略構
成を示す平面図、図2は図1の矢視A−A′断面図であ
る。(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a NAND cell type EEPROM according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. is there.
【0019】n型Si基板1上にpウェル2が形成さ
れ、このpウェル2にストライプ状に素子領域15と素
子分離領域16とが交互に配置される。pウェル2上に
は、素子領域15及び素子分離領域16と直交するよう
に、第1ゲート絶縁膜3を介して浮遊ゲート(電荷蓄積
層)4が形成され、さらに第2ゲート絶縁膜5を介して
制御ゲート6が形成される。A p-well 2 is formed on an n-type Si substrate 1, and element regions 15 and element isolation regions 16 are alternately arranged in a stripe pattern on the p-well 2. On the p-well 2, a floating gate (charge storage layer) 4 is formed via a first gate insulating film 3 so as to be orthogonal to the device region 15 and the device isolation region 16. A control gate 6 is formed through the gate.
【0020】そして、制御ゲート6をマスクにpウェル
2に不純物拡散によるn+ 層7を形成することにより、
MOSトランジスタ構造のメモリセルが形成される。な
お、このメモリセルは複数個直列接続されてNANDセ
ルを構成している。Then, by forming an n + layer 7 in the p well 2 by impurity diffusion using the control gate 6 as a mask,
A memory cell having a MOS transistor structure is formed. The memory cells are connected in series to form a NAND cell.
【0021】NANDセルが構成された基板上には第1
の層間絶縁膜8が堆積され、これに例えば制御ゲート5
の8本毎の素子領域にコンタクトホール8aが形成され
る。絶縁膜8上にはアモルファス或いは多結晶シリコン
膜9が堆積され、このシリコン膜9は所定の形状に加工
され、その一部はn+ 拡散層7と接続される。シリコン
膜9上の一部にゲート絶縁膜10を介してゲート電極
(選択ゲート)11が形成され、このゲート電極11を
マスクとしてシリコン膜9に例えばAsがイオン注入さ
れる。これにより、9aをチャネル、9b,9cをソー
ス・ドレインとするTFT(Thin Film Transistor)か
らなる選択トランジスタが構成される。On the substrate on which the NAND cell is formed, the first
Is deposited, for example, the control gate 5
Contact holes 8a are formed in every eight element regions. An amorphous or polycrystalline silicon film 9 is deposited on the insulating film 8, the silicon film 9 is processed into a predetermined shape, and a part thereof is connected to the n + diffusion layer 7. A gate electrode (selection gate) 11 is formed on a part of the silicon film 9 with a gate insulating film 10 interposed therebetween. For example, As is ion-implanted into the silicon film 9 using the gate electrode 11 as a mask. Thus, a selection transistor including a TFT (Thin Film Transistor) having 9a as a channel and 9b and 9c as a source / drain is configured.
【0022】また、選択トランジスタが構成された基板
上には第2の層間絶縁膜12が堆積され、これに選択ト
ランジスタのドレイン9cとビット線とを接続するため
のコンタクトホール12aが形成される。そして、絶縁
膜12上にビット線13が堆積される。これにより、T
FTからなる選択トランジスタのドレイン9cはビット
線13に接続され、ソース9bはNANDセルのドレイ
ン側に接続される。A second interlayer insulating film 12 is deposited on the substrate on which the select transistor is formed, and a contact hole 12a for connecting the drain 9c of the select transistor and the bit line is formed in the second interlayer insulating film 12. Then, the bit line 13 is deposited on the insulating film 12. This gives T
The drain 9c of the selection transistor made of FT is connected to the bit line 13, and the source 9b is connected to the drain side of the NAND cell.
【0023】また、ソース側に接続された選択トランジ
スタは9b2が8aを介して7に接続され、9c2は隣り合
う9c2と接続されソース線となる。In the selection transistor connected to the source side, 9b2 is connected to 7 via 8a, and 9c2 is connected to an adjacent 9c2 to become a source line.
【0024】図3に図1,2で示したセルアレイの等価
回路を示し、図4にセルアレイ配置の一例を示す。2つ
のNANDセルに対し1つのドレイン側選択トランジス
タ(選択ゲートSGD につながる)と1つのソース側選
択トランジスタ(選択ゲートSGS につながる)があ
り、各々の選択トランジスタは2つのNANDセルで共
用して用いられる。具体的には、複数のNANDセルが
直列接続され、その接続点に選択トランジスタが設けら
れている。また、基板上の素子領域(n+ 層)は複数の
NANDセルで電気的に1つのブロック内でつながって
おり、素子領域を分離することでブロックを分離するこ
とになる。FIG. 3 shows an equivalent circuit of the cell array shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 shows an example of the cell array arrangement. For two NAND cells, there is one drain-side selection transistor (connected to the selection gate SGD) and one source-side selection transistor (connected to the selection gate SGS), and each selection transistor is used in common by the two NAND cells. Can be Specifically, a plurality of NAND cells are connected in series, and a selection transistor is provided at the connection point. The element region (n + layer) on the substrate is electrically connected in one block by a plurality of NAND cells, and the block is separated by separating the element region.
【0025】下記(表1)に本実施形態の動作を示す。
なお、NANDセル型EEPROMの書き込み及び消去
の動作は、基板1と浮遊ゲート3間のトンネル電流によ
る電荷の授受により行われる。The following (Table 1) shows the operation of this embodiment.
Note that writing and erasing operations of the NAND cell type EEPROM are performed by transferring charges by a tunnel current between the substrate 1 and the floating gate 3.
【0026】[0026]
【表1】 [Table 1]
【0027】消去は、通常のNANDセル動作と同様
に、pウェル等に高電位Vppを印加、制御ゲートCGを
0Vとし、基板にフローティングゲート中の電荷を放出
する。消去しないセルの制御ゲートCGはVppとして、
電荷放出を防ぐ。消去時、選択ゲートSGを0V、ビッ
ト線BLを0V〜VM 程度、又は選択ゲートSGをVpp
で、ビット線BLをVpp程度のどちらでもよいが、選択
ゲートSGを0Vとし、ビット線BLを0V或いはVM
とした場合は、ビット線デコーダ(カラムデコーダ)の
トランジスタにはVppを印加しないため、高耐圧のトラ
ンジスタは必要としなくなる。このため、ビット線デコ
ーダを低電圧トランジスタのみで構成できるため、大幅
な面積縮小となる。For erasing, as in the normal NAND cell operation, a high potential Vpp is applied to a p-well or the like, the control gate CG is set to 0 V, and charges in the floating gate are released to the substrate. The control gate CG of the cell not to be erased is set to Vpp.
Prevent charge release. At the time of erasing, the selection gate SG is set to 0 V, the bit line BL is set to about 0 V to VM, or the selection gate SG is set to Vpp.
Although the bit line BL may be set at about Vpp, the selection gate SG is set to 0 V, and the bit line BL is set to 0 V or VM.
In this case, since Vpp is not applied to the transistor of the bit line decoder (column decoder), a transistor with a high breakdown voltage is not required. For this reason, the bit line decoder can be composed of only low-voltage transistors, resulting in a significant area reduction.
【0028】また、一括消去の方法としては、全てのメ
モリセルの制御ゲートCG及び選択ゲートSGを0Vと
し、NANDセルのドレインにつながるビット線BL、
NANDセルの共通ソース線、及び基板に高電位Vppを
印加する。これにより、全てのメモリセルで浮遊ゲート
から基板に電子が放出され、しきい値が負方向に移動し
た状態“0”が得られる。As a method of batch erasing, the control gate CG and the selection gate SG of all the memory cells are set to 0 V, and the bit lines BL,
High potential Vpp is applied to the common source line of the NAND cell and the substrate. As a result, electrons are emitted from the floating gate to the substrate in all the memory cells, and a state “0” in which the threshold value moves in the negative direction is obtained.
【0029】書き込みも、通常のNANDセルの動作と
同様に行う。書き込みは、ソース側のメモリセルM8 か
ら順に行われる。まず、共通ソース及びソース側選択ゲ
ートSGS を接地し、メモリセルM8 の制御ゲートCG
に高電位Vpp、残りの制御ゲートCGとドレイン側選択
ゲートSGD に中間電位VM を印加する。これにより、
ビット線BLの電位(0V)はメモリセルM8 のドレイ
ンまで伝達され、このメモリセルM8 でドレイン拡散層
から電子が浮遊ゲートに注入され、しきい値が正方向に
移動する。つまり“1”書き込みがなされる。以下、メ
モリセルM7 、M6 、…の順にデータ書き込みがなされ
る。Writing is performed in the same manner as in the operation of a normal NAND cell. Writing is performed sequentially from the memory cell M8 on the source side. First, the common source and the source side select gate SGS are grounded, and the control gate CG of the memory cell M8 is turned on.
And the intermediate potential VM is applied to the remaining control gate CG and the drain side select gate SGD. This allows
The potential (0 V) of the bit line BL is transmitted to the drain of the memory cell M8. In this memory cell M8, electrons are injected from the drain diffusion layer into the floating gate, and the threshold value moves in the positive direction. That is, "1" is written. Hereinafter, data writing is performed in the order of the memory cells M7, M6,.
【0030】但し、選択ブロック内の非選択NANDの
制御ゲートCGには、VM を印加する。これは、ビット
線BLに印加された電圧が同一ブロック内のn+ 層に印
加されるためである。また、選択ブロック内の非選択N
ANDのSGD を0Vとしているが、VM を印加して確
実に拡散層電圧を決めてもよい(選択NANDと同電
位)。However, VM is applied to the control gate CG of the non-selected NAND in the selected block. This is because the voltage applied to the bit line BL is applied to the n + layer in the same block. In addition, non-selection N in the selected block
Although the SGD of AND is set to 0 V, the voltage of VM may be applied to surely determine the diffusion layer voltage (the same potential as the selected NAND).
【0031】読み出しも、通常のNANDセルと同様に
行われる。即ち、選択メモリセルの制御ゲートCG及び
共通ソース線を接地し、残りの制御ゲートと選択ゲート
に電源電位を与えて、電流の有無を検出することにより
行われる。Reading is performed in the same manner as a normal NAND cell. That is, the control is performed by grounding the control gate CG and the common source line of the selected memory cell, applying a power supply potential to the remaining control gates and the select gates, and detecting the presence or absence of a current.
【0032】このように本実施形態によれば、NAND
セルとビット線,ソース線とを接続するための選択トラ
ンジスタを、NANDセル上にTFTとして形成してい
ることから、次のような効果が得られる。As described above, according to the present embodiment, the NAND
Since the selection transistor for connecting the cell to the bit line and the source line is formed as a TFT on the NAND cell, the following effects can be obtained.
【0033】(1) 選択トランジスタ部の占有面積が実質
的になくなり、メモリセルアレイの縮小が可能となる。(1) The area occupied by the select transistor section is substantially eliminated, and the memory cell array can be reduced.
【0034】(2) メモリセルアレイ内のゲート絶縁膜は
メモリセルのトンネル酸化膜のみとなり、選択トランジ
スタと作り分ける必要がなくなるので、工程削減が可能
となる。(2) The gate insulating film in the memory cell array becomes only the tunnel oxide film of the memory cell, and it is not necessary to separately form the gate insulating film from the select transistor. Therefore, the number of steps can be reduced.
【0035】(3) 選択トランジスタを2層のポリシリコ
ンで形成していた場合には、1層目のポリシリコンにコ
ンタクトをとるための工程が必要であったが、これが省
略可能となる。(3) When the selection transistor is formed of two layers of polysilicon, a step for making contact with the first layer of polysilicon is required, but this step can be omitted.
【0036】(4) カラムデコーダ部の面積が大幅に縮小
できる。(4) The area of the column decoder can be greatly reduced.
【0037】(5) 選択トランジスタがTFTとなったた
め、基板バイアス効果がなくなり、ドライブ能力が上が
り、VM の低電圧化、読み出しの高速化が図れる。(5) Since the selection transistor is a TFT, the substrate bias effect is eliminated, the drive capability is increased, the VM voltage is reduced, and the reading speed is increased.
【0038】なお、本実施形態の変形例として、図5に
示すような構成としてもよい。これは、NANDセルの
ソース側の選択トランジスタとして従来通り基板上のM
OSトランジスタを用い、ドレイン側の選択トランジス
タのみTFTを用いるようにしたものである。この場
合、メモリセルアレイの面積縮小効果は半減するもの
の、同一ブロック内においても拡散層を分離することが
できる。As a modification of the present embodiment, a configuration as shown in FIG. 5 may be used. This is because, as a conventional selection transistor on the source side of the NAND cell, M
An OS transistor is used, and only a TFT on the drain side uses a TFT. In this case, although the effect of reducing the area of the memory cell array is reduced by half, the diffusion layers can be separated even in the same block.
【0039】(第2の実施形態)図6は本発明の第2の
実施形態に係わるNANDセル型EEPROMの概略構
成を示す平面図、図7はその等価回路図である。なお、
図1と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。(Second Embodiment) FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of a NAND cell type EEPROM according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram thereof. In addition,
The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0040】この実施形態は、基本的な構成は第1の実
施形態と同じであるが、選択トランジスタのビット線コ
ンタクトの位置を隣接するビット線でずらしている。即
ち、ビット線コンタクト側シリコン膜を基板コンタクト
の上下に交互に形成している。In this embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, but the position of the bit line contact of the selection transistor is shifted between adjacent bit lines. That is, the silicon films on the bit line contact side are alternately formed above and below the substrate contact.
【0041】この実施形態の動作は第1の実施形態と同
様にできるが、上記のようにビット線コンタクトの位置
をずらしたことにより、Si膜の形成余裕、ビット線コ
ンタクト部の余裕等を緩和できる利点がある。The operation of this embodiment can be performed in the same manner as in the first embodiment. However, by shifting the position of the bit line contact as described above, the margin for forming the Si film, the margin for the bit line contact portion, etc. are reduced. There are advantages that can be done.
【0042】また、下記の(表2)に示すように、書き
込み時にSGD1とSGD2をそれぞれVH ,0Vとするこ
とができる。SGD2のソース側につながったセルは拡散
層がフローティングとなり書き込まれない。このように
すると、1ワード線につながった半分のセルのみ書き込
みができ、ページサイズ及びブロックサイズを減少させ
ることができる。As shown in Table 2 below, SGD1 and SGD2 can be set to VH and 0V, respectively, at the time of writing. In the cell connected to the source side of SGD2, the diffusion layer floats and is not written. By doing so, only half the cells connected to one word line can be written, and the page size and block size can be reduced.
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】また、本実施形態においても前記図5に示
すようにソース側の選択トランジスタとして従来通り基
板上のMOSトランジスタを用い、ドレイン側の選択ト
ランジスタのみTFTを用いることは可能である。Also in the present embodiment, as shown in FIG. 5, it is possible to use a MOS transistor on the substrate as a conventional selection transistor on the source side and use a TFT only for the selection transistor on the drain side.
【0045】(第3の実施形態)図8は本発明の第3の
実施形態に係わるNANDセル型EEPROMの概略構
成を示す平面図、図9はその等価回路図である。なお、
図1と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。(Third Embodiment) FIG. 8 is a plan view showing a schematic configuration of a NAND cell type EEPROM according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an equivalent circuit diagram thereof. In addition,
The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0046】ソース側の選択トランジスタは第1の実施
形態と同様である。ドレイン側の選択トランジスタは第
2の実施形態と同様であるが、ビット線の接続方法が異
なる。即ち、ビット線は、隣り合う2つのNANDセル
を共通に接続され、選択ゲートSGD1、SGD2のどちら
かを選択することで、どちらかのNANDセルを選択で
きる。この実施形態の動作は、下記の(表3)に示す通
りである。The selection transistor on the source side is the same as in the first embodiment. The drain-side select transistor is the same as that of the second embodiment, but the bit line connection method is different. In other words, the bit line connects two adjacent NAND cells in common, and by selecting one of the selection gates SGD1 and SGD2, one of the NAND cells can be selected. The operation of this embodiment is as shown in (Table 3) below.
【0047】[0047]
【表3】 [Table 3]
【0048】この実施形態では、第1の実施形態と同様
の効果が得られるのは勿論のこと、ビット線の接続方法
の改良により、ビット線のデザインの余裕が増し、ビッ
ト線間の容量も低減される利点がある。In this embodiment, not only the same effects as in the first embodiment can be obtained, but also by improving the connection method of the bit lines, the design margin of the bit lines is increased, and the capacitance between the bit lines is also increased. There is an advantage of being reduced.
【0049】(実施形態4)図10は、本発明の第4の
実施形態に係わるNANDセル型EEPROMの概略構
成を示す等価回路図である。なお、図1と同一部分には
同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。(Embodiment 4) FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration of a NAND cell type EEPROM according to a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0050】この実施形態では、ソース線をなくし、そ
の代わりにビット線を用いている。即ち、NANDセル
のドレイン側及びソース側は全て選択トランジスタを介
してビット線につながれる。そして、互いに隣接した選
択トランジスタ(例えばSGa2、SGb2)は同時にON
になることはなく、例えば図10の○印で示したセルを
読み出す場合、SGb2がONのときSGa2はOFFして
おり、同時にSGa3がONとし、電流はBL2からBL
1、或いはBL4からBL3へと流れる。このように、
隣り合ったBLが、BLとソース線の役割を果たす。In this embodiment, the source line is eliminated and a bit line is used instead. That is, the drain side and the source side of the NAND cell are all connected to the bit line via the selection transistor. Then, select transistors (eg, SGa2, SGb2) adjacent to each other are simultaneously turned on.
For example, when reading out a cell indicated by a circle in FIG. 10, when SGb2 is ON, SGa2 is OFF and at the same time, SGa3 is ON and the current is changed from BL2 to BL2.
1, or flows from BL4 to BL3. in this way,
Adjacent BLs serve as BLs and source lines.
【0051】この実施形態の動作は、下記の(表4)に
示す通りである。セクタ消去,部分消去は、CG21〜C
G28につながるセルを消去する場合である。The operation of this embodiment is as shown in the following (Table 4). Sector erasure and partial erasure can be performed using CG21-C
This is a case where the cell connected to G28 is erased.
【0052】[0052]
【表4】 [Table 4]
【0053】この場合、ウェルにVppを印加して消去す
る場合を示したが、ドレインにVpp印加する方法でもよ
い。また、ホットエレクトロンによって書き込む方式で
もよい。In this case, the case where erasing is performed by applying Vpp to the well has been described, but a method of applying Vpp to the drain may be used. Alternatively, a method of writing by hot electrons may be used.
【0054】(実施形態5)図11は、本発明の第5の
実施形態に係わるNANDセル型EEPROMの概略構
成を示す等価回路図である。なお、図1と同一部分には
同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。(Embodiment 5) FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration of a NAND cell type EEPROM according to a fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0055】この実施形態は、第4の実施形態の場合と
は異なり、隣り合ったBLが相補う形で接続される。即
ち、SG22とSG32につながる選択トランジスタが同時
ONとなり、○印のセルの読み出しが行われ、SG21と
SG31につながる選択トランジスタがONとなり、△印
のセルが読み出せる。そして、互いにビット線がソース
線の役割を果たす。This embodiment differs from the fourth embodiment in that adjacent BLs are connected in a complementary manner. That is, the selection transistors connected to SG22 and SG32 are turned on at the same time, and the cell marked with ○ is read, the selection transistors connected to SG21 and SG31 are turned on, and the cell marked with △ can be read. The bit lines play the role of source lines.
【0056】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。実施形態では、NANDセル型E
EPROMを例にとり説明したが、これに限らず、選択
ゲートを有する各種のEEPROMに適用することがで
きる。具体的には、制御ゲート型のEEPROMに限ら
ず、MNOS型のメモリセルを用いたNANDセル型E
EPROMに適用することもである。さらに、EEPR
OMではなく、チャネルイオン注入等により情報を固定
的に書き込んだMOSトランジスタをメモリセルとする
所謂マスクROMにおいても、NANDセル構成とする
場合には適用することが可能である。The present invention is not limited to the embodiments described above. In the embodiment, the NAND cell type E
Although an EPROM has been described as an example, the present invention is not limited to this, and can be applied to various EEPROMs having a selection gate. More specifically, the present invention is not limited to the control gate type EEPROM, but is a NAND cell type EEPROM using MNOS type memory cells.
It is also applicable to EPROM. In addition, EEPR
Instead of the OM, a so-called mask ROM in which a MOS transistor in which information is fixedly written by channel ion implantation or the like is used as a memory cell can be applied when a NAND cell configuration is used.
【0057】また、拡散層ビット線を有するグランドア
レー型、FACE型,AND型セルに適用することが可
能である。さらに、サブビット線を有するDINOR型
にも適用可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。The present invention can be applied to a ground array type, a FACE type, and an AND type cell having a diffusion layer bit line. Further, the present invention can be applied to a DINOR type having a sub-bit line. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、メ
モリセルユニットに接続されている選択トランジスタを
メモリセルユニットの上部にTFTとして形成させるこ
とにより、選択トランジスタの占める面積を実質的にな
くすことができ、より一層の高集積化を可能とした不揮
発性半導体記憶装置を実現することが可能となる。As described in detail above, according to the present invention, the area occupied by the select transistor is substantially reduced by forming the select transistor connected to the memory cell unit as a TFT above the memory cell unit. It is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device which can be eliminated and which can achieve higher integration.
【図1】第1の実施形態に係わるNANDセル型EEP
ROMの概略構成を示す平面図。FIG. 1 is a NAND cell type EEP according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a ROM.
【図2】図1の矢視A−A′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
【図3】図1,2で示したセルアレイの等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the cell array shown in FIGS.
【図4】第1の実施形態におけるセルアレイ配置の一例
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a cell array arrangement according to the first embodiment.
【図5】第1の実施形態の変形例を示す等価回路図。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing a modification of the first embodiment.
【図6】第2の実施形態に係わるNANDセル型EEP
ROMの概略構成を示す平面図。FIG. 6 shows a NAND cell type EEP according to a second embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a ROM.
【図7】図5に示したセルアレイの等価回路図。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the cell array shown in FIG.
【図8】第3の実施形態に係わるNANDセル型EEP
ROMの概略構成を示す平面図。FIG. 8 shows a NAND cell type EEP according to a third embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a ROM.
【図9】図7のセルアレイの等価回路図。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the cell array of FIG. 7;
【図10】第4の実施形態に係わるNANDセル型EE
PROMの等価回路図。FIG. 10 shows a NAND cell type EE according to a fourth embodiment.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a PROM.
【図11】第5の実施形態に係わるNANDセル型EE
PROMの等価回路図。FIG. 11 shows a NAND cell type EE according to a fifth embodiment.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a PROM.
【図12】従来のEEPROMの1つのNANDセルを
示す平面図。FIG. 12 is a plan view showing one NAND cell of a conventional EEPROM.
【図13】図11の矢視A−A′,B−B′断面図。FIG. 13 is a sectional view taken along line AA ′ and BB ′ in FIG. 11;
1…n型基板 2…pウェル 3…第1ゲート絶縁膜 4…浮遊ゲート 5…第2ゲート絶縁膜 6…制御ゲート 7…n+ 層 8…第1層間絶縁
膜 8a…コンタクトホール 9…シリコン膜 9a…チャネル領域 9a,9b…ソー
ス・ドレイン領域 10…TFT用ゲート絶縁膜 11…選択ゲート
電極 12…第2層間絶縁膜 12a…コンタク
トホール 13…ビット線 15…素子領域 16…素子分離領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n-type substrate 2 ... p well 3 ... 1st gate insulating film 4 ... floating gate 5 ... 2nd gate insulating film 6 ... control gate 7 ... n + layer 8 ... 1st interlayer insulating film 8a ... contact hole 9 ... silicon Film 9a channel region 9a, 9b source / drain region 10 gate insulating film for TFT 11 selection gate electrode 12 second interlayer insulating film 12a contact hole 13 bit line 15 element region 16 element isolation region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/786 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/786
Claims (3)
積層され、電荷蓄積層と基板間の電荷の授受により書き
込み及び消去を行うメモリセルを複数個接続してなるメ
モリセルユニットが複数個配置され、各々のメモリセル
ユニットが選択トランジスタを介してデータ線に接続さ
れる構成の不揮発性半導体記憶装置において、 前記選択トランジスタを、前記メモリセルユニット上に
形成された薄膜半導体層をチャネル部とする薄膜トラン
ジスタで構成してなることを特徴とする不揮発性半導体
記憶装置。A plurality of memory cell units each having a charge storage layer and a control gate stacked on a semiconductor substrate and connecting a plurality of memory cells for writing and erasing by transferring charges between the charge storage layer and the substrate. In a nonvolatile semiconductor memory device, wherein each memory cell unit is connected to a data line via a selection transistor, the selection transistor is defined as a thin film semiconductor layer formed on the memory cell unit as a channel portion. A non-volatile semiconductor memory device comprising a thin film transistor.
ランジスタを介して同一のデータ線に接続され、該デー
タ線に接続された選択トランジスタの1つを導通状態と
し、隣合うメモリセルユニットの一方を選択して動作さ
せることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記
憶装置。2. An adjacent memory cell unit is connected to the same data line via a different selection transistor, one of the selection transistors connected to the data line is made conductive, and one of the adjacent memory cell units is connected to the other memory cell unit. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is selectively operated.
択トランジスタを介してデータ線につながり、ソース側
は他の選択トランジスタを介して他のデータ線に接続さ
れて構成されることを特徴とする請求項1記載の不揮発
性半導体記憶装置。3. The memory cell unit according to claim 1, wherein a drain side is connected to a data line via a selection transistor, and a source side is connected to another data line via another selection transistor. Item 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to Item 1.
Priority Applications (1)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7251161B2 (en) | 2004-11-30 | 2007-07-31 | Spansion Llc | Semiconductor device and method of controlling said semiconductor device |
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US7411239B2 (en) | 2005-08-26 | 2008-08-12 | Samsung Electronics Co., Ltd | Nand flash memory devices and methods of fabricating the same |
US7701771B2 (en) | 2006-08-04 | 2010-04-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory device including 3-dimensionally arranged memory cell transistors and methods of operating the same |
JP2010199235A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor storage device |
-
2001
- 2001-03-12 JP JP2001069358A patent/JP2001308209A/en not_active Abandoned
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US7608507B2 (en) | 2005-08-26 | 2009-10-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | NAND flash memory devices and methods of fabricating the same |
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