JP2807382B2 - Nonvolatile storage device and method for writing information therefor - Google Patents
Nonvolatile storage device and method for writing information thereforInfo
- Publication number
- JP2807382B2 JP2807382B2 JP4312316A JP31231692A JP2807382B2 JP 2807382 B2 JP2807382 B2 JP 2807382B2 JP 4312316 A JP4312316 A JP 4312316A JP 31231692 A JP31231692 A JP 31231692A JP 2807382 B2 JP2807382 B2 JP 2807382B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- nonvolatile memory
- region
- insulating film
- column direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 121
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 45
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 33
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 4
- 208000003443 Unconsciousness Diseases 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 70
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 16
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 13
- 102100038712 Cap-specific mRNA (nucleoside-2'-O-)-methyltransferase 1 Human genes 0.000 description 10
- 101710203121 Cap-specific mRNA (nucleoside-2'-O-)-methyltransferase 1 Proteins 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LPQOADBMXVRBNX-UHFFFAOYSA-N ac1ldcw0 Chemical compound Cl.C1CN(C)CCN1C1=C(F)C=C2C(=O)C(C(O)=O)=CN3CCSC1=C32 LPQOADBMXVRBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、フラッシュEEPROM(Ele
ctrically Erasable Programmable Read OnMemory)
等、電荷を注入したり、取り出すことで情報の記憶を行
う不揮発性記憶素子を備えた不揮発性記憶装置に関す
る。The present invention relates to a flash EEPROM (Ele
ctrically Erasable Programmable Read OnMemory)
The present invention relates to a nonvolatile storage device including a nonvolatile storage element that stores information by injecting or extracting charge.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、電荷を注入したり、取り出す
ことでデータの記憶を行う不揮発性記憶素子(以下、
「メモリトランジスタ」という)を備えた不揮発性記憶
装置(以下、「不揮発性メモリ」という)が種々提案さ
れている。上記不揮発性メモリの一例を図8に示す。図
8は従来の不揮発性メモリの構造を示す斜視図である。
この不揮発性メモリMDは、フラッシュEEPROMであっ
て、図8の如く、単一のP型シリコン基板1に、複数の
フラッシュ型メモリトランジスタMTrが、行方向Xお
よび列方向Yにマトリクス状に配列形成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a nonvolatile memory element (hereinafter, referred to as a nonvolatile memory element) which stores data by injecting or extracting electric charge.
Various types of non-volatile memory devices (hereinafter, referred to as “non-volatile memories”) having “memory transistors” have been proposed. FIG. 8 shows an example of the nonvolatile memory. FIG. 8 is a perspective view showing the structure of a conventional nonvolatile memory.
This nonvolatile memory MD is a flash EEPROM. As shown in FIG. 8, a plurality of flash memory transistors MTr are formed on a single P-type silicon substrate 1 in a matrix in the row direction X and the column direction Y. Have been.
【0003】そして、上記不揮発性メモリMDは、P型
シリコン基板1の表面層において、列方向Yに配列され
たメモリトランジスタMTrに沿って厚く形成された複
数のLOCOS(local oxidation of silicon)膜2と、
各LOCOS膜2直下に、列方向Yに沿って所定の間隔
をあけて形成され、行方向Xに隣接する各メモリトラン
ジスタMTrでソース領域およびドレイン領域を共有し
てソース/ドレイン配線となっているN+ 型埋め込み不
純物拡散層3と、各埋め込み不純物拡散層3で挟まれる
ようにそれぞれ生じるチャネル領域4上において、絶縁
膜で囲まれるように形成されたフローティングゲート5
と、各フローティングゲート5の上方において、行方向
Xに沿って形成され、行方向Xに配列する各メモリトラ
ンジスタMTrで共有してゲート配線となっているコン
トロールゲート6とを備えている。In the nonvolatile memory MD, a plurality of LOCOS (local oxidation of silicon) films 2 are formed in the surface layer of the P-type silicon substrate 1 along the memory transistors MTr arranged in the column direction Y. When,
Immediately below each LOCOS film 2, they are formed at predetermined intervals in the column direction Y, and the source and drain regions are shared by the memory transistors MTr adjacent in the row direction X to form source / drain wiring. Floating gate 5 formed to be surrounded by an insulating film on N + type buried impurity diffusion layer 3 and channel region 4 formed to be sandwiched between buried impurity diffusion layers 3.
And a control gate 6 formed along the row direction X above each floating gate 5 and shared by the memory transistors MTr arranged in the row direction X and serving as a gate wiring.
【0004】すなわち、不揮発性メモリMDは、シリコ
ン基板1上で不純物拡散層3およびコントロールゲート
6とのコンタクトをとらない、いわゆる仮想グランドア
レイ(Vitual Ground Array)とすることにより、メモリ
トランジスタMTrの高密度実装を図っている。図9は
データの書き込み時におけるメモリトタンジスタの動作
を図解的に示す説明図である。上記メモリトランジスタ
MTrにあっては、図9に示すように、埋め込み不純物
拡散層3のドレイン領域3b側からデータの書き込みを
行う。すなわち、書き込みは、コントロールゲート6−
ドレイン領域3b間に高電界を印加し、ソース領域3a
−ドレイン領域3b間に飽和チャネル電流を流して行
う。ドレイン領域3b近傍のピンチオフ領域(pinct off
region)では、高電界により加速された電子がイオン化
(impact ionization)を起こし、いわゆるチャネルホッ
トエレクトロンが発生し、このチャネルホットエレクト
ロンがチャネル領域4上のトンネル酸化膜7をFN(Fow
ler-Nordheim) トンネルしてフローティングゲート5に
注入される。フローティングゲート5に注入されたエレ
クトロンは、フローティングゲート5上のONO(oxide
-Nitride Oxide) 膜8によって長時間フローティングゲ
ート5内に閉じ込められる。That is, the non-volatile memory MD is a so-called virtual ground array which does not make contact with the impurity diffusion layer 3 and the control gate 6 on the silicon substrate 1, thereby increasing the height of the memory transistor MTr. We are trying to implement density mounting. FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the operation of the memory transistor at the time of writing data. In the memory transistor MTr, data is written from the drain region 3b side of the buried impurity diffusion layer 3, as shown in FIG. That is, writing is performed by the control gate 6-
A high electric field is applied between the drain region 3b and the source region 3a
-Saturated channel current is passed between the drain regions 3b. Pinch off region (pinct off) near the drain region 3b
region), the electrons accelerated by the high electric field cause ionization (impact ionization), so-called channel hot electrons are generated, and the channel hot electrons cause the tunnel oxide film 7 on the channel region 4 to FN (Fow).
(ler-Nordheim) Tunneled and injected into the floating gate 5. The electrons injected into the floating gate 5 turn ONO (oxide
-Nitride Oxide) The film 8 is confined in the floating gate 5 for a long time.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】近年の半導体産業の発
展に伴い、素子の高速化が要望されている。そこで、図
8に示した不揮発性メモリにおいては、データの書き込
みを高速化するために、設計上、次の2つの理由でメモ
リトランジスタのドレイン電圧をできるだけ低くしたい
というニーズがある。With the recent development of the semiconductor industry, there has been a demand for higher speed devices. Therefore, in the nonvolatile memory shown in FIG. 8, there is a need in design to reduce the drain voltage of the memory transistor as much as possible for the following two reasons in order to speed up data writing.
【0006】メモリトランジスタがONしたときのド
レイン耐圧を低電圧にして、ドレイン領域の小型化を図
る。 データの書き込み時の消費電流を減らす。 そこで、ドレイン電圧を4Vまたは5V程度の低くする
ため、ゲート電圧を上げて、フローティングゲートにチ
ャネルホットエレクトロンを引き上げることで、書込速
度を向上させることが考えられている。[0006] The drain withstand voltage when the memory transistor is turned on is set to a low voltage to reduce the size of the drain region. Reduces current consumption when writing data. Therefore, in order to reduce the drain voltage to about 4 V or 5 V, it has been considered to increase the gate voltage and raise channel hot electrons to the floating gate to improve the writing speed.
【0007】しかしながら、ドレイン側からデータを書
き込む場合、ドレイン電圧を一定にしてゲート電圧を上
げていくと、初めは注入電流が増えるが、チャネルホッ
トエレクトロンの発生は、ゲート電圧がある高さで最適
値を持っているため、ドレイン電圧を固定して、ゲート
電圧を上げていっても、ドレイン近傍でチャネル方向に
沿った電界が弱くなってしまい。そのため、ホットエレ
クトロンの発生が減り、フローテイングゲートへのエレ
クトロンの注入効率はさほど上がらないのが実情であっ
た。However, when writing data from the drain side, if the gate voltage is increased while keeping the drain voltage constant, the injection current will increase at first, but the generation of channel hot electrons is optimal at a certain gate voltage. Therefore, even if the drain voltage is fixed and the gate voltage is increased, the electric field along the channel direction near the drain is weakened. Therefore, the generation of hot electrons is reduced, and the efficiency of injecting electrons into the floating gate is not so high.
【0008】本発明は、上記に鑑み、電荷の注入効率を
上げて、データの高速書き込みが可能となる不揮発性記
憶装置の提供を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a non-volatile memory device capable of writing data at high speed by increasing the charge injection efficiency.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するための不揮発性記憶装置は、予め定める第1の導
電型式をした単一の半導体基板上に、電荷を注入した
り、取り出すことで情報の記憶を行う複数の不揮発性記
憶素子が、行方向および列方向に沿ってマトリクス状に
配列形成されている不揮発性記憶装置であって、上記半
導体基板の表面層において、列方向に配列された不揮発
性記憶素子に沿って厚く形成された複数のLOCOS絶
縁膜と、上記各LOCOS絶縁膜直下において、列方向
に沿って所定の間隔をあけて形成され、行方向に隣接す
る各不揮発性記憶素子同士でソース領域およびドレイン
領域を共有してビットラインとなっている、上記第1の
導電型式とは反対の第2の導電型式をした埋め込み不純
物拡散層と、上記各埋め込み不純物拡散層で挟まれるよ
うにそれぞれ生じるチャネル領域の、ソース領域側の予
め定める領域上に形成されたゲート絶縁膜と、上記各ゲ
ート絶縁膜上において、列方向に沿って形成され、列方
向に配列する各不揮発性記憶素子同士で共有してセレク
トゲートラインとなっているセレクトゲートと、上記ソ
ース領域側の予め定める領域を除く各チャネル領域上に
形成され、各チャネル領域でそれぞれ発生した高エネル
ギーを有する電荷を通過させる、上記ゲート絶縁膜より
も膜厚が薄いトンネル絶縁膜と、上記各トンネル絶縁膜
上に形成され、トンネル絶縁膜を通過してきた電荷を蓄
積するものであって、そのソース領域側端部が絶縁膜を
挟んで上記各セレクトゲートの一部領域を覆っている複
数の電荷蓄積層と、上記各電荷蓄積層上において、行方
向に沿って形成され、行方向に配列する各不揮発性記憶
素子同士で共有してワードラインとなっているゲートと
を含むものである。According to the present invention, there is provided a non-volatile memory device for injecting and extracting electric charges onto and from a single semiconductor substrate having a predetermined first conductivity type. A nonvolatile memory device in which a plurality of nonvolatile memory elements for storing information are arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and are arranged in a column direction on a surface layer of the semiconductor substrate. And a plurality of LOCOS insulating films formed thick along the non-volatile memory elements, and each non-volatile memory formed immediately below each LOCOS insulating film at predetermined intervals in the column direction and adjacent in the row direction. A buried impurity diffusion layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, wherein the buried impurity diffusion layer is a bit line by sharing a source region and a drain region between the devices; A gate insulating film formed on a predetermined region on the source region side of a channel region formed so as to be sandwiched between the embedded impurity diffusion layers, and a column formed on each of the gate insulating films in a column direction, The select gate line is shared by each of the nonvolatile memory elements arranged in the direction, and is formed on each channel region except for the predetermined region on the source region side and the select gate line, which is generated in each channel region. Pass a charge having high energy, and a tunnel insulating film having a thickness smaller than the gate insulating film, formed on each of the tunnel insulating films, accumulates the charge that has passed through the tunnel insulating film, A plurality of charge storage layers whose end portions on the source region side cover a partial region of each of the select gates with an insulating film interposed therebetween; In, is formed along the row direction, it is intended to include a gate that is a word line shared by the non-volatile storage elements with each other to be arranged in the row direction.
【0010】上記不揮発性記憶装置の情報の書き込み方
法は、情報の書き込みを行う不揮発性記憶素子のセレク
トゲートとなっているセレクトゲートラインに対して当
該不揮発性記憶素子のチャネルがオンするぎりぎの低電
圧を印加し、ゲートとなっているワードラインに対して
高電圧を印加するものである。情報の書き込み時におい
て、選択された不揮発性記憶素子では、セレクトゲート
と電荷蓄積層との間に表面電位の勾配が生じ、セレクト
ゲートと電荷蓄積層との間のトンネル絶縁膜の下に集中
的に電界がかかることになる。ここで高エネルギーを持
つ電荷が発生し、この電荷がトンネル絶縁膜をFNトン
ネルして電荷蓄積層のソース領域側から注入される。In the above-described method for writing information in a nonvolatile memory device, the method is such that the channel of the nonvolatile memory element is turned on with respect to a select gate line serving as a select gate of the nonvolatile memory element for writing information. A voltage is applied, and a high voltage is applied to a word line serving as a gate. At the time of writing information, in the selected nonvolatile memory element, a surface potential gradient is generated between the select gate and the charge storage layer, and concentrated under the tunnel insulating film between the select gate and the charge storage layer. An electric field is applied. Here, charge having high energy is generated, and this charge is injected from the source region side of the charge storage layer through FN tunneling through the tunnel insulating film.
【0011】このように、電荷をソース領域側から注入
することにより、ソース領域−ドレイン領域間の電流と
は無関係に、電荷蓄積層とセレクトゲートとの間の注入
電流が、ゲート電圧を上げるにつれて増え続けるため、
速度を落とさずに情報の書き込みを行うことができる。As described above, by injecting charges from the source region side, regardless of the current between the source region and the drain region, the injection current between the charge storage layer and the select gate increases as the gate voltage increases. To keep growing,
Information can be written without decreasing the speed.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づき
説明する。図1は本発明の一実施例に係る不揮発性メモ
リの平面図、図2は図1のI−I断面図である。図1お
よび図2を参照しつつ、本実施例に係る不揮発性メモリ
MD1の構造について説明する。なお、図1および図2
はパッシベーション膜を剥がした状態を示している。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view of a nonvolatile memory according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. The structure of the nonvolatile memory MD1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2
Indicates a state where the passivation film has been peeled off.
【0013】本実施例の不揮発性メモリMD1は、フラ
ッシュEEPROMであって、図1の如く、単一にP型シリコ
ン基板11に、エレクトロンを注入したり、取り出すこ
とでデータの記憶を行う複数のフラッシュ型メモリトラ
ンジスタMTr11,MTr12,MTr13,MTr
14,MTr15,MTr16が、行方向Xおよび列方
向Yに沿ってマトリクス状に配列形成されている。The non-volatile memory MD1 of this embodiment is a flash EEPROM, and as shown in FIG. 1, a plurality of memories for storing data by injecting or extracting electrons into or from a single P-type silicon substrate 11. Flash memory transistors MTr11, MTr12, MTr13, MTr
14, MTr15, MTr16 are arranged in a matrix along the row direction X and the column direction Y.
【0014】P型シリコンン基板11の表面層には、図
1および図2の如く、列方向Yに配列するメモリトラン
ジスタMTr11,MTr14およびMTr12,MT
r15ならびにMTr13,MTr16に沿ってLOC
OS膜121,122,123,124が形成されてい
る。図において左端のLOCOS膜121直下には、列
方向Yに配列するメモリトランジスタMTr11,MT
r14のソース領域13a、すなわちビットラインBL
1となるN+ 型埋め込み不純物拡散層131が、列方向
Yに沿って形成されている。また、右端のLOCOS膜
124直下には、列方向Yに配列するメモリトランジス
タMTr13,MTr16のドレイン領域13b、すな
わちビットラインBL4となるN+ 型埋め込み不純物拡
散層134が、列方向Yに沿って形成されている。さら
に、LOCOS膜122の直下には、列方向Yに配列す
る、メモリトランジスタMTr11,MTr14のドレ
イン領域13bおよびメモリトランジスタMTr12,
MTr15のソース領域13a、すなわちビットライン
BL2となるN+ 型埋め込み不純物拡散層132が、埋
め込み不純物拡散層131と所定の間隔をあけて列方向
Yに沿って形成されている。同様に、LOCOS膜12
2の直下には、列方向Yに配列する、メモリトランジス
タMTr12,MTr15のドレイン領域13bおよび
メモリトランジスタMTr13,MTr16のソース領
域13a、すなわちビットラインBL3となるN+ 型埋
め込み不純物拡散層133が、埋め込み不純物拡散層1
32および埋め込み不純物拡散層134と所定の間隔を
あけて列方向Yに沿って形成されている。すなわち、ビ
ットラインBL2となる埋め込み不純物拡散層132
は、行方向Xに隣接する、メモリトランジスタMTr1
1,MTr12およびメモリトランジスタMTr14,
MTr15で共有しており、ビットラインBL3となる
埋め込み不純物拡散層133は、行方向Xに隣接する、
メモリトランジスタMTr12,MTr13およびメモ
リトランジスタMTr15,MTr16で共有してい
る。As shown in FIGS. 1 and 2, the memory transistors MTr11, MTr14 and MTr12, MTr arranged in the column direction Y are provided on the surface layer of the P-type silicon substrate 11.
LOC along r15 and MTr13, MTr16
OS films 121, 122, 123, and 124 are formed. In the figure, immediately below the left end LOCOS film 121, the memory transistors MTr11 and MT arranged in the column direction Y are arranged.
r14 source region 13a, that is, bit line BL
The N + type buried impurity diffusion layer 131 which is 1 is formed along the column direction Y. Immediately below the right end LOCOS film 124, an N + -type buried impurity diffusion layer 134 that becomes the drain region 13b of the memory transistors MTr13 and MTr16 arranged in the column direction Y, that is, the bit line BL4 is formed along the column direction Y. Have been. Further, immediately below the LOCOS film 122, the drain regions 13b of the memory transistors MTr11 and MTr14 and the memory transistors MTr12,
An N + -type buried impurity diffusion layer 132 serving as the source region 13a of the MTr 15, that is, the bit line BL2 is formed along the column direction Y at a predetermined interval from the buried impurity diffusion layer 131. Similarly, the LOCOS film 12
Immediately below the N 2 , an N + -type buried impurity diffusion layer 133 that becomes the drain region 13b of the memory transistors MTr12 and MTr15 and the source region 13a of the memory transistors MTr13 and MTr16, that is, the bit line BL3, is buried. Impurity diffusion layer 1
32 and the buried impurity diffusion layer 134 at predetermined intervals along the column direction Y. That is, the buried impurity diffusion layer 132 serving as the bit line BL2
Is the memory transistor MTr1 adjacent in the row direction X
1, MTr12 and memory transistor MTr14,
The buried impurity diffusion layer 133 shared by the MTr 15 and serving as the bit line BL3 is adjacent to the row direction X.
The memory transistors MTr12 and MTr13 and the memory transistors MTr15 and MTr16 are shared.
【0015】各埋め込み不純物拡散層131,132,
133,134で挟まれるようにそれぞれ生じるチャネ
ル領域14の、ソース領域13a側の予め定める領域上
には、ゲート酸化膜15がそれぞれ形成されている。列
方向Yに配列するメモリトランジスタMTr11,MT
r14形成領域のゲート酸化膜15上には、セレクトゲ
ートラインSGL1となっているセレクトゲート161
が、列方向Yに沿って形成されている。また同様に、列
方向Yに配列する各メモリトランジスタMTr12,M
Tr15形成領域のゲート酸化膜15上には、セレクト
ゲートラインSGL2となっているセレクトゲート16
2が、列方向Yに沿って形成されている。さらに、列方
向Yに配列する各メモリトランジスタMTr13,MT
r16形成領域のゲート酸化膜15上には、セレクトゲ
ートラインSGL3となっているセレクトゲート163
が、列方向Yに沿って形成されている。すなわち、セレ
クトゲートラインSGL1となっているセレクトゲート
162は、列方向Yに配列するメモリトランジスタMT
r11,MTr14で共有し、セレクトゲートラインS
GL2となっているセレクトゲート162は、列方向Y
に配列するメモリトランジスタMTr12,MTr15
で共有し、セレクトゲートラインSGL3となっている
セレクトゲート163は、列方向Yに配列するメモリト
ランジスタMTr13,MTr16で共有している。Each of the buried impurity diffusion layers 131, 132,
Gate oxide films 15 are respectively formed on predetermined regions on the source region 13a side of the channel regions 14 which are respectively sandwiched between the 133 and 134. Memory transistors MTr11, MT arranged in column direction Y
The select gate 161 serving as the select gate line SGL1 is formed on the gate oxide film 15 in the r14 formation region.
Are formed along the column direction Y. Similarly, each of the memory transistors MTr12, MTr arranged in the column direction Y
The select gate 16 serving as the select gate line SGL2 is formed on the gate oxide film 15 in the Tr15 formation region.
2 are formed along the column direction Y. Further, each of the memory transistors MTr13, MT arranged in the column direction Y
The select gate 163 serving as the select gate line SGL3 is formed on the gate oxide film 15 in the r16 formation region.
Are formed along the column direction Y. That is, the select gate 162 serving as the select gate line SGL1 is connected to the memory transistors MT arranged in the column direction Y.
r11, shared by MTr14, select gate line S
The select gate 162 of GL2 is in the column direction Y
Memory transistors MTr12, MTr15 arranged in
And the select gate 163 serving as the select gate line SGL3 is shared by the memory transistors MTr13 and MTr16 arranged in the column direction Y.
【0016】また、上記各埋め込み不純物拡散層13
1,132,133,134の、ソース領域13a側の
予め定める領域を除く各チャネル領域14上には、各チ
ャネル領域14で発生したチャネルホットエレクトロン
をトンネルさせ得るトンネル酸化膜17がそれぞれ形成
されている。各トンネル酸化膜17上には、各トンネル
酸化膜17をトンネルしてきたエレクトロンを蓄積する
フローティングゲート181,182,183,18
4,185,186が形成されている。Each of the buried impurity diffusion layers 13
A tunnel oxide film 17 capable of tunneling channel hot electrons generated in each channel region 14 is formed on each of the channel regions 14 excluding a predetermined region on the side of the source region 13a of 1, 132, 133, and 134. I have. Floating gates 181, 182, 183, and 18 that accumulate electrons tunneling through each tunnel oxide film 17 are formed on each tunnel oxide film 17.
4, 185, 186 are formed.
【0017】各フローティングゲート181,182,
183上には、各フローティングゲート181,18
2,183内に蓄積されているエレクトロンを長時間閉
じ込めておくONO膜19がそれぞれ形成されている。
行方向Xに配列するメモリトランジスタMTr11,M
Tr12,MTr13形成領域のONO膜19上には、
ワードラインWL1となっているコントロールゲート2
01が行方向Xに沿って形成されている。また、行方向
Xに配列するメモリトランジスタMTr14,MTr1
5,MTr16形成領域のONO膜19上には、ワード
ラインWL2となっているコントロールゲート202が
行方向Xに沿って形成されている。すなわち、ワードラ
インWL1となっているコントロールゲート201は、
行方向Xに配列するメモリトランジスタMTr11,M
Tr12,MTr13で共有しており、ワードラインW
L2となっているコントロールゲート202は、行方向
Xに配列するメモリトランジスタMTr14,MTr1
5,MTr16で共有している。Each floating gate 181, 182,
183, floating gates 181, 18
An ONO film 19 for keeping the electrons accumulated in 2,183 confined for a long time is formed.
Memory transistors MTr11, M arranged in row direction X
On the ONO film 19 in the Tr12 and MTr13 formation regions,
Control gate 2 serving as word line WL1
01 is formed along the row direction X. Further, the memory transistors MTr14 and MTr1 arranged in the row direction X
5, a control gate 202 serving as a word line WL2 is formed along the row direction X on the ONO film 19 in the MTr16 formation region. That is, the control gate 201 serving as the word line WL1 is
Memory transistors MTr11, M arranged in row direction X
Tr12 and MTr13 share the word line W
The control gate 202 at L2 is connected to the memory transistors MTr14 and MTr1 arranged in the row direction X.
5, shared by MTr16.
【0018】なお、以後の説明において、メモリトラン
ジスタMTr11,MTr12,MTr13,MTr1
4,MTr15,MTr16を総称するときは「メモリ
トランジスタMTr1」という。また、LOCOS膜1
21,122,123,124を総称するときは「LO
COS膜12」と、埋め込み不純物拡散層131,13
2,133,134を総称するときは「埋め込み不純物
拡散層13」と、セレクトゲート161,162,16
3を総称するときは「セレクトゲート16」と、フロー
ティングゲート181,182,183,184,18
5,186を総称するときは「フローティングゲート1
8」と、コントロールゲート201,202を総称する
ときは「コントロールゲート20」という。In the following description, the memory transistors MTr11, MTr12, MTr13, MTr1
4, MTr15 and MTr16 are collectively referred to as “memory transistor MTr1”. LOCOS film 1
21, 122, 123, and 124 are collectively referred to as “LO
COS film 12 "and buried impurity diffusion layers 131 and 13
2, 133 and 134 are collectively referred to as "buried impurity diffusion layer 13" and select gates 161, 162, 16
3 are collectively referred to as "select gate 16" and floating gates 181, 182, 183, 184, 18
5, 186 are collectively referred to as “floating gate 1
8 "and the control gates 201 and 202 are collectively referred to as" control gate 20 ".
【0019】P型シリコン基板11は、比抵抗が5〜2
0Ωcmくらいの低いものが使用されている。LOCO
S膜12は、SiO2 からなり、膜厚は約10000Å
程度に厚く設けられている。ゲート酸化膜15は、Si
O2 からなり、膜厚は約150Å程度に薄く設けられて
いる。The P-type silicon substrate 11 has a specific resistance of 5-2.
As low as 0 Ωcm is used. LOCO
The S film 12 is made of SiO 2 and has a thickness of about 10,000 約.
It is provided as thick as possible. The gate oxide film 15 is made of Si
It is made of O 2 and has a thin film thickness of about 150 °.
【0020】セレクトゲート16は、例えばリンを高濃
度にドープして低抵抗化したポリシリコン等の導電性物
質からなり、セレクトゲート16のソース領域13a側
端部は、LOCOS膜12の上部まで延ばされている。
トンネル酸化膜17は、SiO2 からなり、膜厚は、エ
レクトロンをトンネルさせるべく、約100Å程度に極
めて薄く設けられている。そして、トンネル酸化膜17
のソース領域13a側端部は、セレクトゲート16のド
レイン領域13b側端部の直下付近まで延ばされてい
る。The select gate 16 is made of, for example, a conductive material such as polysilicon which is doped with phosphorus at a high concentration to reduce the resistance. The end of the select gate 16 on the source region 13 a side extends to the upper part of the LOCOS film 12. Have been banished.
The tunnel oxide film 17 is made of SiO 2 and has a very small thickness of about 100 ° so as to tunnel electrons. Then, the tunnel oxide film 17
Of the select gate 16 extends to a position immediately below the end of the select gate 16 on the drain region 13b side.
【0021】フローティングゲート18は、例えばリン
を高濃度にドープして低抵抗化したポリシリコン等の導
電性物質からなり、セレクトゲート16と所定の間隔を
あけて設けられている。そして、フローティングゲート
18のソース領域13a側端部は、セレクトゲート16
の、ドレイン領域13b側の予め定める領域を覆ってお
り、ドレイン領域13b側端部はLOCOS膜12に接
続している。The floating gate 18 is made of a conductive material such as polysilicon whose resistance is reduced by doping phosphorus at a high concentration, and is provided at a predetermined distance from the select gate 16. The end of the floating gate 18 on the source region 13a side is connected to the select gate 16.
, A predetermined region on the side of the drain region 13 b is covered, and an end on the side of the drain region 13 b is connected to the LOCOS film 12.
【0022】ONO膜19は、Si3 N4 等の窒化膜
を、SiO2 等の酸化膜で上下からサンドイッチした構
造を有している。ボトム酸化膜の膜厚は約100Å程度
に、窒化膜の膜厚は約150Å程度に、トップ酸化膜の
膜厚は約50Å程度にそれぞれ設けられている。コント
ロールゲート20は、例えばリンを高濃度にドープして
低抵抗化したポリシリコン等の導電性物質からなる。The ONO film 19 has a structure in which a nitride film such as Si 3 N 4 is sandwiched from above and below by an oxide film such as SiO 2 . The bottom oxide film has a thickness of about 100 °, the nitride film has a thickness of about 150 °, and the top oxide film has a thickness of about 50 °. The control gate 20 is made of, for example, a conductive material such as polysilicon whose resistance is reduced by doping phosphorus at a high concentration.
【0023】また、セレクトゲート16とコントロール
ゲート20との間およびセレクトゲート16とフローテ
ィングゲート18との間には、PドープのSiO2 であ
るPSG(phospho-silicate glass)中にBを混入したB
PSG(bron-phospho-silicate glass) 等の絶縁物質か
らなる層間絶縁膜21が充たされている。それゆえ、セ
レクトゲート16とコントロールゲート20との間およ
びセレクトゲート16とフローティングゲート18との
間は絶縁されている。また、フローティングゲート18
の周囲は、LOCOS膜12、トンネル酸化膜17、O
NO膜19および層間絶縁膜21により囲まれ、外部接
続がとられていない。Further, between the select gate 16 and the control gate 20 and between the select gate 16 and the floating gate 18, B in which PSG (phospho-silicate glass) which is P-doped SiO 2 is mixed.
An interlayer insulating film 21 made of an insulating material such as PSG (bron-phospho-silicate glass) is filled. Therefore, the space between the select gate 16 and the control gate 20 and the space between the select gate 16 and the floating gate 18 are insulated. In addition, the floating gate 18
LOCOS film 12, tunnel oxide film 17, O
It is surrounded by the NO film 19 and the interlayer insulating film 21 and has no external connection.
【0024】さらに、図示していないが、コントロール
ゲート20上の全面には、メモリトランジスタMTr1
の表面を保護するとともに、外部からの汚染物質の侵入
を防止するため、例えばPSG等の絶縁物質からなるパ
ッシベーション膜が積層されている。このように、上記
不揮発性メモリMD1は、シリコン基板11上で埋め込
み不純物拡散層13およびコントロールゲート20とコ
ンタクトをとらない、いわゆる仮想グランドアレイとす
ることにより、メモリトランジスタMTr1の高密度実
装を図っている。Further, although not shown, the memory transistor MTr1
A passivation film made of, for example, an insulating material such as PSG is laminated in order to protect the surface of the device and prevent intrusion of contaminants from the outside. As described above, the nonvolatile memory MD1 is a so-called virtual ground array that does not make contact with the buried impurity diffusion layer 13 and the control gate 20 on the silicon substrate 11, thereby achieving high-density mounting of the memory transistors MTr1. I have.
【0025】図3は不揮発性メモリの等価回路図であ
る。図3を参照しつつ、上記不揮発性メモリMD1の電
気的構成について説明する。不揮発性メモリMD1は、
図3の如く、符号付して示すメモリセルMC11を含む
6つのメモリセルが配列され、各メモリセルが1つのメ
モリトランジスタMTr1からなる1セル/1トランジ
スタ構造を有している。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the nonvolatile memory. The electrical configuration of the nonvolatile memory MD1 will be described with reference to FIG. The nonvolatile memory MD1 is
As shown in FIG. 3, six memory cells including a memory cell MC11 indicated by reference numerals are arranged, and each memory cell has a one-cell / one-transistor structure including one memory transistor MTr1.
【0026】そして、行方向Xに配列されたメモリトラ
ンジスタMTr11,MTr12,MTr13のコント
ロールゲートにワードラインWL1が接続され、行方向
Xに配列されたメモリトランジスタMTr14,MTr
15,MTr16のコントロールゲートにワードライン
WL2が接続されている。また、列方向Yに配列された
メモリトランジスタMTr11,MTr13のセレクト
ゲートにセレクトゲートラインSGL1が接続され、列
方向Yに配列されたメモリトランジスタMTr12,M
Tr15のセレクトゲートにセレクトゲートラインSG
L2が接続され、列方向Yに配列されたメモリトランジ
スタMTr13,MTr16のセレクトゲートにセレク
トゲートラインSGL3が接続されている。The word line WL1 is connected to the control gates of the memory transistors MTr11, MTr12, MTr13 arranged in the row direction X, and the memory transistors MTr14, MTr arranged in the row direction X.
The word line WL2 is connected to the control gates of the reference numeral 15 and MTr16. The select gate line SGL1 is connected to the select gates of the memory transistors MTr11 and MTr13 arranged in the column direction Y, and the memory transistors MTr12 and MTr arranged in the column direction Y.
Select gate line SG for select gate of Tr15
L2 is connected, and a select gate line SGL3 is connected to select gates of the memory transistors MTr13 and MTr16 arranged in the column direction Y.
【0027】さらに、列方向Yに配列するメモリトラン
ジスタMTr11,MTr14のソースにビットライン
BL1が接続され、列方向Yに配列するメモリトランジ
スタMTr13,MTr16のドレインにビットライン
BL4が接続されされている。そして、行方向Xに隣接
するメモリトランジスタMTr11,MTr12および
MTr14,MTr15のソース−ドレインが直列に接
続されており、当該接続中間点にビットラインBL2が
接続されている。同様に、行方向Xに隣接するメモリト
ランジスタMTr12,MTr13およびMTr15,
MTr16のソース−ドレインが直列に接続されてお
り、当該接続中間点にビットラインBL3が接続されて
いる。Further, the bit line BL1 is connected to the sources of the memory transistors MTr11 and MTr14 arranged in the column direction Y, and the bit line BL4 is connected to the drains of the memory transistors MTr13 and MTr16 arranged in the column direction Y. The sources and drains of the memory transistors MTr11, MTr12 and MTr14, MTr15 adjacent in the row direction X are connected in series, and the bit line BL2 is connected to the connection midpoint. Similarly, memory transistors MTr12, MTr13 and MTr15, which are adjacent in the row direction X,
The source and the drain of the MTr 16 are connected in series, and the bit line BL3 is connected to the connection midpoint.
【0028】ここで、主として、図3および表1を参照
しつつ、上記不揮発性メモリMD1のデータの書き込
み、消去および読み出しの動作について説明する。な
お、表1においては、図3に示すメモリセルMC11を
選択した場合を想定している。Here, the operation of writing, erasing, and reading data in the nonvolatile memory MD1 will be described mainly with reference to FIG. 3 and Table 1. In Table 1, it is assumed that the memory cell MC11 shown in FIG. 3 is selected.
【0029】[0029]
【表1】 [Table 1]
【0030】<書き込み(WRITE)>ワードライン
WL2およびセレクトゲートSGL2,SGL3を接地
電位0Vとし、ビットラインBL2,BL3,BL4に
5Vを印加しておき、データの書き込みを行うメモリセ
ルMC11を選択すべく、ビットラインBL1を接地電
位0Vとし、セレクトゲートラインSGL1に対してメ
モリトランジスタMTr11のチャネルがオンするぎり
ぎりの1.5Vを印加し、ワードラインWL1に対して
高電圧14Vを印加する。<Write> The word line WL2 and the select gates SGL2 and SGL3 are set to the ground potential 0V, and 5V is applied to the bit lines BL2, BL3 and BL4 to select the memory cell MC11 to which data is to be written. To this end, the bit line BL1 is set to the ground potential 0V, 1.5V is applied to the select gate line SGL1 as soon as the channel of the memory transistor MTr11 is turned on, and a high voltage 14V is applied to the word line WL1.
【0031】そうすると、図4に示すように、選択され
たメモリセルMC11内のメモリトランジスタMTr1
1では、セレクトゲート161とフローティングゲート
181との間に表面電位の勾配が生じ、セレクトゲート
161とフローティングゲート181との間のトンネル
酸化膜17の下に集中的に電界がかかることになる。こ
こで電子が加速され、チャネルホットエレクトロンが発
生し、このホットエレクトロンがFNトンネルしてフロ
ーティングゲート181のソース領域13a側から注入
され、データ「1」の書き込み状態となる。Then, as shown in FIG. 4, the memory transistor MTr1 in the selected memory cell MC11
In 1, the surface potential gradient is generated between the select gate 161 and the floating gate 181, and an electric field is concentrated under the tunnel oxide film 17 between the select gate 161 and the floating gate 181. Here, the electrons are accelerated to generate channel hot electrons. The hot electrons are injected through the FN tunnel from the source region 13a side of the floating gate 181 to be in a state of writing data "1".
【0032】一方、非選択メモリセル内のメモリトラン
ジスタでは、セレクトゲートとフローティングゲートと
の間で表面電位の勾配が生じず、注入電流が発生しない
ので、フローティングゲート内にチャネルホットエレク
トロンが注入されない。すなわち、データの書き込みが
行われない。フローティングゲートにエレクトロンが蓄
積されている状態と、蓄積されていない状態とでは、メ
モリトランジスタのソース−ドレイン間を導通させるた
めに必要なゲート電圧が変化する。すなわち、メモリト
ランジスタのソース−ドレイン間を導通させるためのし
きい値電圧VTHは、フローティングゲートにエレクトロ
ンを注入した状態では高いしきい値V1(例えば6V)
をとり、エレクトロンが注入されたいない状態では低い
しきい値V2(例えば1V)をとる。このように、しき
い値電圧VTHを2種類に設定することで、「1」または
「0」の二値データをメモリトランジスタに記憶させる
ことができる。 <消去(ERASE)>ワードラインWL2、セレクト
ゲートSGL1,SGL2,SGL3およびビットライ
ンBL3,BL4を接地電位0Vとしておき、データの
消去を行うメモリセルMC11を選択すべく、ビットラ
インBL1を開放(open)状態とし、ビットラインBL2
に対して7Vを印加し、ワードラインWL1に−6Vを
印加する。On the other hand, in the memory transistor in the non-selected memory cell, no surface potential gradient is generated between the select gate and the floating gate, and no injection current is generated. Therefore, channel hot electrons are not injected into the floating gate. That is, no data is written. A gate voltage required for conducting between the source and the drain of the memory transistor changes between a state where electrons are stored in the floating gate and a state where electrons are not stored in the floating gate. That is, the threshold voltage V TH for conducting between the source and the drain of the memory transistor is a high threshold V 1 (for example, 6 V) when electrons are injected into the floating gate.
And takes a low threshold value V2 (for example, 1 V) in a state where electrons are not injected. Thus, by setting the threshold voltage V TH to two types, binary data of “1” or “0” can be stored in the memory transistor. <Erase> The word line WL2, the select gates SGL1, SGL2, SGL3 and the bit lines BL3, BL4 are set to the ground potential 0V, and the bit line BL1 is opened to select the memory cell MC11 from which data is to be erased. ) State and the bit line BL2
, And -6 V is applied to the word line WL1.
【0033】そうすると、図5に示すように、選択され
たメモリセルMC11内のメモリトランジスタMTr1
1では、フローティングゲート181と、埋め込み不純
物拡散層132のドレイン領域13bとの間でFNトン
ネル電流が発生し、フローティングゲート181内に蓄
積されているエレクトロンがFNトンネルしてドレイン
領域13bに流出し除去され、データの消去状態、すな
わちデータ「0」の書き込み状態となる。Then, as shown in FIG. 5, the memory transistor MTr1 in the selected memory cell MC11
1, an FN tunnel current is generated between the floating gate 181 and the drain region 13b of the buried impurity diffusion layer 132, and electrons accumulated in the floating gate 181 flow through the FN tunnel to the drain region 13b and are removed. As a result, the data is erased, that is, the data "0" is written.
【0034】一方、非選択メモリセル内のメモリトラン
ジスタでは、フローティングゲートとドレイン領域との
間でFNトンネル電流が発生せず、フローティングゲー
ト内に蓄積されているエレクトロンがドレイン領域に流
出しないので、データの消去が行われない。 <読み出し(READE)>ワードラインWL2および
セレクトゲートSGL2,SGL3、ビットラインBL
1,BL3,BL4を接地電位0Vとしておき、読み出
しを行うメモリセル1を選択すべくセレクトゲートSG
L1に対して5Vを印加し、ビットラインBL2に対し
て2Vを印加し、ワードラインWL1に対してセンス電
圧3Vを印加する。On the other hand, in the memory transistor in the non-selected memory cell, no FN tunnel current occurs between the floating gate and the drain region, and electrons accumulated in the floating gate do not flow to the drain region. Is not erased. <Read (READ)> Word line WL2, select gates SGL2, SGL3, bit line BL
1, BL3 and BL4 are set to the ground potential 0 V, and the select gate SG is selected to select the memory cell 1 from which data is to be read.
5V is applied to L1, 2V is applied to bit line BL2, and 3V is applied to word line WL1.
【0035】そうすると、図6(a)(b)に示すよう
に、選択されたメモリセルMC11内のメモリトランジ
スタMTr11では、セレクトゲート161に5Vが印
加されているため、セレクトゲート161直下のP型シ
リコン基板11の表面には、このシリコン基板11のホ
ール濃度と等しい濃度のエレクトロンが誘起され、反転
層(inversion layer) ILが生じることになる。Then, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the memory transistor MTr11 in the selected memory cell MC11, since 5 V is applied to the select gate 161, the P-type transistor immediately below the select gate 161 is applied. Electrons having a concentration equal to the hole concentration of the silicon substrate 11 are induced on the surface of the silicon substrate 11, and an inversion layer (inversion layer) IL is generated.
【0036】このとき、図6(a)に示すように、フロ
ーティングゲート181にエレクトロンが蓄積されてお
れば、コントロールゲート201の正電荷はフローティ
ングゲート181に注入されているエレクトロンで打ち
消されてしまい、この正電荷の影響がフローティングゲ
ート181直下のシリコン基板11の表面まで到達しな
い。しがたがって、メモリトランジスタMTr11にチ
ャネルが形成されず、埋め込み不純物拡散層132のド
レイン領域13bから埋め込み不純物拡散層131のソ
ース領域13aに電流が流れない。一方、図6(b)に
示すように、フローティングゲート181にエレクトロ
ンが蓄積されていなければ、コントロールゲート201
の正電荷の影響がフローティングゲート181直下のシ
リコン基板11の表面まで及ぶ。したがって、メモリト
ランジスタMTr11にチャネルが形成され、埋め込み
不純物拡散層132のドレイン領域13bから埋め込み
不純物拡散層131のソース領域13aに電流が流れ
る。この状態を図示しないデコーダおよびセンスアンプ
でセンシングすれば、メモリトランジスタMTr11に
記憶されているデータの読み出しが行われる。At this time, as shown in FIG. 6A, if electrons are accumulated in the floating gate 181, the positive charge of the control gate 201 is canceled by the electrons injected into the floating gate 181. The influence of this positive charge does not reach the surface of the silicon substrate 11 immediately below the floating gate 181. Accordingly, no channel is formed in the memory transistor MTr11, and no current flows from the drain region 13b of the buried impurity diffusion layer 132 to the source region 13a of the buried impurity diffusion layer 131. On the other hand, as shown in FIG. 6B, if electrons are not accumulated in the floating gate 181, the control gate 201
Influences the surface of the silicon substrate 11 immediately below the floating gate 181. Therefore, a channel is formed in memory transistor MTr11, and a current flows from drain region 13b of buried impurity diffusion layer 132 to source region 13a of buried impurity diffusion layer 131. If this state is sensed by a decoder and a sense amplifier (not shown), the data stored in the memory transistor MTr11 is read.
【0037】ここで、センス電圧とは、上記しきい値電
圧のVTHの2種類のV1,V2の中間的な電圧である。
したがって、このセンス電圧を印加すると、フローティ
ングゲートにエレクトロンが蓄積されているか否かで、
メモリトランジスタの導通/非導通が決定される。上記
メモリトランジスタMTrは、埋め込み不純物拡散層1
3で挟まれるように生じるチャネル領域14の、ソース
領域13a側の予め定める領域上に形成されたゲート酸
化膜15と、ゲート酸化膜15上に形成されたセレクト
ゲート16と、上記ソース領域13a側の予め定める領
域を除くチャネル領域14上に形成され、ゲート酸化膜
15よりも膜厚が薄いトンネル酸化膜17と、トンネル
酸化膜17上に形成され、そのソース領域13a側端部
が層間絶縁膜21を挟んでセレクトゲート16の一部領
域を覆っているフローティングゲート18とを備えてい
るので、フローティングゲート18とセレクトゲート1
6との間で表面電位の勾配を作り、チャネルホットエレ
クトロンを効率よく発生させ、このホットエレクトロン
をフローティングゲート18のソース領域13a側から
注入させることができる。Here, the sense voltage is an intermediate voltage between the two types of V1 and V2 of the threshold voltage VTH .
Therefore, when this sense voltage is applied, whether or not electrons are accumulated in the floating gate
The conduction / non-conduction of the memory transistor is determined. The memory transistor MTr includes a buried impurity diffusion layer 1.
A gate oxide film 15 formed on a predetermined region on the source region 13a side of the channel region 14 generated so as to be sandwiched by the gate region 3; a select gate 16 formed on the gate oxide film 15; And a tunnel oxide film 17 having a thickness smaller than that of the gate oxide film 15 and formed on the tunnel oxide film 17 except for the predetermined region, and having an end portion on the source region 13a side facing the interlayer insulating film. 21, the floating gate 18 covering a part of the select gate 16 with the floating gate 18 interposed therebetween.
6, a gradient of the surface potential is generated, and channel hot electrons are generated efficiently, and the hot electrons can be injected from the source region 13a side of the floating gate 18.
【0038】このように、ホットエレクトロンをソース
領域13a側から注入することにより、ソース領域13
a−ドレイン領域13b間の電流とは無関係に、フロー
ティングゲート18とセレクトゲート16との間の注入
電流が、コントロールゲート20の印加電圧を上げるに
つれて増え続けるため、速度を落とさずにデータの書き
込みを行うことができる。As described above, by injecting hot electrons from the source region 13a side, the source region 13
Irrespective of the current between the a-drain region 13b, the injection current between the floating gate 18 and the select gate 16 continues to increase as the voltage applied to the control gate 20 increases, so that data writing can be performed without reducing the speed. It can be carried out.
【0039】上述のように、ホットエレクトロンの発生
は、ソース領域13a−ドレイン領域13b間の電流と
は無関係に発生するので、ドレイン領域13b側の不純
物濃度は、データの消去だけを考慮して最適化できる。
また、ゲート酸化膜15上において、セレクトゲート1
6を、列方向Yに隣接する各メモリトランジスタMTr
11,MTr14およびMTr12,MTr15ならび
にMTr13,MTr16で共有し、かつセレクトゲー
トラインSGL1,SGL2,SGL3となるよう、列
方向Yに沿って形成しているので、セレクトゲート16
は、シリコン基板11上でコンタクトホールを設けてコ
ンタクトをとる必要がなく、セレクトゲートラインの高
抵抗化を避けることができる。As described above, since the generation of hot electrons occurs independently of the current between the source region 13a and the drain region 13b, the impurity concentration on the side of the drain region 13b is optimized considering only data erasure. Can be
Also, on the gate oxide film 15, the select gate 1
6 with the memory transistors MTr adjacent in the column direction Y.
11, MTr14 and MTr12, MTr15, and MTr13, MTr16, and are formed along the column direction Y so as to be select gate lines SGL1, SGL2, and SGL3.
Does not need to provide a contact by providing a contact hole on the silicon substrate 11, and it is possible to avoid increasing the resistance of the select gate line.
【0040】さらに、ソース領域13aおよびドレイン
領域13bとなる埋め込み不純物拡散層13を、LOC
OS膜12直下に形成しているので、セレクトゲート1
6が位置ずれしても、チャネル長に影響を与えることは
ない。というのは、図7(a)に示すように、先にLO
COS膜12直下に埋め込み不純物拡散層13を形成
し、LOCOS膜12間でチャネル長を規定してから、
酸化シリコン膜30、ポリシリコン31を順次積層し、
その後、図7(b)に示すように、酸化シリコン膜3
0、ポリシリコン31をエッチングして、ゲート酸化膜
15、セレクトゲート16を形成するからである。Further, the buried impurity diffusion layer 13 serving as the source region 13a and the drain region 13b is
Since it is formed immediately below the OS film 12, the select gate 1
Even if 6 is displaced, it does not affect the channel length. This is because, as shown in FIG.
After a buried impurity diffusion layer 13 is formed immediately below the COS film 12 and a channel length is defined between the LOCOS films 12,
A silicon oxide film 30 and a polysilicon 31 are sequentially laminated,
Thereafter, as shown in FIG.
0, the polysilicon 31 is etched to form the gate oxide film 15 and the select gate 16.
【0041】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を
加え得ることは勿論である。例えば上記実施例において
は、P型シリコン基板を使用した場合について記載した
が、N型シリコン基板を使用し、ホールを注入したり、
取り出したりすることでデータの記憶を行うようにして
もよい。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that many modifications and changes can be made within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the P-type silicon substrate is used is described. However, the N-type silicon substrate is used to inject holes,
The data may be stored by taking it out.
【0042】また、本発明を、フローティングゲートを
排除し、トラップ膜で電荷を蓄積するMNOS型あるい
はMONOS型メモリトランジスタを備えた不揮発性記
憶装置に適用しても、同様の効果を得ることができる。
さらに、表2に示すように、データの書き込み時に、セ
レクトゲートSGL2,SGL3を接地電位0Vとし、
ビットラインBL2,BL3,BL4に5Vを印加して
おき、データの書き込みを行うメモリセルを選択すべ
く、ビットラインBL1を接地電位0Vとし、セレクト
ゲートラインSGL1に対してメモリトランジスタのチ
ャネルがオンするぎりぎりの1.5Vを印加し、ワード
ラインWL1,WL2に対して高電圧14Vを印加して
もよい。また、データの消去時に、セレクトゲートSG
L1,SGL2,SGL3およびビットラインBL3,
BL4を接地電位0Vとしておき、データの消去を行う
メモリセルを選択すべく、ビットラインBL1を開放(o
pen)状態とし、ビットラインBL2に対して7Vを印加
し、ワードラインWL1,WL2に−6Vを印加しても
よい。さらに、データの読み出し時に、セレクトゲート
SGL2,SGL3およびビットラインBL1,BL
3,BL4を接地電位0Vとしておき、読み出しを行う
メモリセルを選択すべくセレクトゲートSGL1に対し
て5Vを印加し、ビットラインBL2に対して2Vを印
加し、ワードラインWL1,WL2に対してセンス電圧
3Vを印加してもよい。The same effect can be obtained by applying the present invention to a non-volatile memory device having an MNOS or MONOS memory transistor in which a floating gate is eliminated and charges are stored in a trap film. .
Further, as shown in Table 2, at the time of data writing, the select gates SGL2 and SGL3 are set to the ground potential 0V,
5 V is applied to the bit lines BL2, BL3, and BL4, the bit line BL1 is set to the ground potential 0 V, and the channel of the memory transistor is turned on with respect to the select gate line SGL1 in order to select a memory cell to which data is to be written. A marginal 1.5V may be applied and a high voltage 14V may be applied to the word lines WL1 and WL2. When erasing data, select gate SG
L1, SGL2, SGL3 and bit line BL3
BL4 is set at the ground potential of 0 V, and the bit line BL1 is opened (o
pen) state, 7V may be applied to the bit line BL2, and -6V may be applied to the word lines WL1 and WL2. Further, when data is read, select gates SGL2 and SGL3 and bit lines BL1 and BL
3, BL4 is set to the ground potential 0V, 5V is applied to the select gate SGL1, 2V is applied to the bit line BL2, and the sense is applied to the word lines WL1 and WL2 in order to select a memory cell to be read. A voltage of 3 V may be applied.
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】上記データの書き込み方法によると、セレ
クトゲートラインSGL1を共有するメモリセルに対し
て、データをライン一括書き込みできる。また、データ
の消去方法によると、ビットラインBL1,BL2を共
有するメモリセルに記憶されているデータをライン一括
消去できる。さらに、データの読み出し方法によると、
セレクトゲートラインSGL1を共有するメモリセルに
記憶されているデータをライン一括読み出しできる。According to the above-described data writing method, data can be collectively written to the memory cells sharing the select gate line SGL1. Further, according to the data erasing method, the data stored in the memory cells sharing the bit lines BL1 and BL2 can be collectively erased. Furthermore, according to the data reading method,
The data stored in the memory cells sharing the select gate line SGL1 can be read at once.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、電荷蓄積層とセレクトゲートとの間で表面電位
の勾配を作り、チャネル領域で高エネルギーを持つ電荷
を効率よく発生させ、この電荷を電荷蓄積層のソース領
域側から注入させることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a gradient of the surface potential is created between the charge storage layer and the select gate, and charges having high energy are efficiently generated in the channel region. Charges can be injected from the source region side of the charge storage layer.
【0046】このように、電荷をソース領域側から注入
することにより、ソース領域−ドレイン領域間の電流と
は無関係に、電荷蓄積層とセレクトゲートとの間の注入
電流が、ゲート電圧を上げるにつれて増え続けるため、
速度を落とさずに情報の書き込みを行うことができると
いった優れた効果がる。As described above, by injecting charges from the source region side, the injection current between the charge storage layer and the select gate increases as the gate voltage increases, regardless of the current between the source region and the drain region. To keep growing,
There is an excellent effect that information can be written without reducing the speed.
【図1】本発明の一実施例に係る不揮発性メモリの平面
図である。FIG. 1 is a plan view of a nonvolatile memory according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1のI−I断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II of FIG.
【図3】不揮発性メモリの等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a nonvolatile memory.
【図4】データの書き込み時におけるメモリトランジス
タの動作を図解的に示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing an operation of a memory transistor at the time of writing data.
【図5】データの消去時におけるメモリトランジスタの
動作を図解的に示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing an operation of a memory transistor when data is erased.
【図6】データの読み出し時におけるメモリトランジス
タの動作を図解的に示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing an operation of a memory transistor when data is read.
【図7】不揮発性メモリのキープロセスを示す概略断面
図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a key process of the nonvolatile memory.
【図8】従来の不揮発性メモリの構造を示す斜視図であ
る。FIG. 8 is a perspective view showing a structure of a conventional nonvolatile memory.
【図9】データの書き込み時におけるメモリトランジス
タの動作を図解的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing an operation of a memory transistor when data is written.
MD1 不揮発性メモリ MC11 メモリセル MTr11,MTr12,MTr13,MTr14,M
Tr15,MTr16メモリトランジスタ 11 P型シリコン基板 12,121,122,123,124 LOCOS膜 13,131,132,133,134 N+ 型埋め込
み不純物拡散層 13a ソース領域 13b ドレイン領域 14 チャネル領域 15 ゲート酸化膜 16,161,162,163 セレクトゲート 17 トンネル酸化膜 181,182,183,184,185,186 フ
ローティングゲート 19 ONO膜 201,202 コントロールゲート BL1,BL2,BL3,BL4 ビットライン SGL1,SGL2,SGL3 セレクトゲートライン WL1,WL2 ワードラインMD1 nonvolatile memory MC11 memory cell MTr11, MTr12, MTr13, MTr14, M
Tr15, MTr16 memory transistor 11 P-type silicon substrate 12, 121, 122, 123, 124 LOCOS film 13, 131, 132, 133, 134 N + type buried impurity diffusion layer 13a Source region 13b Drain region 14 Channel region 15 Gate oxide film 16, 161, 162, 163 Select gate 17 Tunnel oxide film 181, 182, 183, 184, 185, 186 Floating gate 19 ONO film 201, 202 Control gate BL1, BL2, BL3, BL4 Bit line SGL1, SGL2, SGL3 Select gate Line WL1, WL2 Word line
Claims (2)
導体基板上に、電荷を注入したり、取り出すことで情報
の記憶を行う複数の不揮発性記憶素子が、行方向および
列方向に沿ってマトリクス状に配列形成されている不揮
発性記憶装置であって、 上記半導体基板の表面層において、列方向に配列された
不揮発性記憶素子に沿って厚く形成された複数のLOC
OS絶縁膜と、 上記各LOCOS絶縁膜直下において、列方向に沿って
所定の間隔をあけて形成され、行方向に隣接する各不揮
発性記憶素子同士でソース領域およびドレイン領域を共
有してビットラインとなっている、上記第1の導電型式
とは反対の第2の導電型式をした埋め込み不純物拡散層
と、 上記各埋め込み不純物拡散層で挟まれるようにそれぞれ
生じるチャネル領域の、ソース領域側の予め定める領域
上に形成されたゲート絶縁膜と、 上記各ゲート絶縁膜上において、列方向に沿って形成さ
れ、列方向に配列する各不揮発性記憶素子同士で共有し
てセレクトゲートラインとなっているセレクトゲート
と、 上記ソース領域側の予め定める領域を除く各チャネル領
域上に形成され、各チャネル領域でそれぞれ発生した高
エネルギーを有する電荷を通過させる、上記ゲート絶縁
膜よりも膜厚が薄いトンネル絶縁膜と、 上記各トンネル絶縁膜上に形成され、トンネル絶縁膜を
通過してきた電荷を蓄積するものであって、そのソース
領域側端部が絶縁膜を挟んで上記各セレクトゲートの一
部領域を覆っている複数の電荷蓄積層と、 上記各電荷蓄積層上において、行方向に沿って形成さ
れ、行方向に配列する各不揮発性記憶素子同士で共有し
てワードラインとなっているゲートとを含むことを特徴
とする不揮発性記憶装置。A plurality of nonvolatile memory elements for storing information by injecting and extracting electric charges on a single semiconductor substrate having a predetermined first conductivity type are provided in a row direction and a column direction. A plurality of LOCs thickly formed along the nonvolatile memory elements arranged in the column direction on the surface layer of the semiconductor substrate.
An OS insulating film and a bit line formed immediately below each LOCOS insulating film at predetermined intervals in the column direction and sharing a source region and a drain region between the nonvolatile memory elements adjacent in the row direction. And a buried impurity diffusion layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and a channel region formed between each of the buried impurity diffusion layers, which is formed on the source region side. A gate insulating film formed on a region to be determined; and a select gate line formed on each of the gate insulating films along the column direction and shared by the nonvolatile memory elements arranged in the column direction. A select gate is formed on each channel region except for the predetermined region on the source region side, and has high energy generated in each channel region. A tunnel insulating film having a thickness smaller than that of the gate insulating film, and a charge formed on each of the tunnel insulating films and storing the charge passing through the tunnel insulating film, and a source region thereof. A plurality of charge storage layers whose side ends cover a part of each of the select gates with an insulating film interposed therebetween; and a plurality of charge storage layers formed along the row direction on the respective charge storage layers and arranged in the row direction. A nonvolatile memory device comprising: a gate which is shared by nonvolatile memory elements and serves as a word line.
書き込みむための方法であって、 情報の書き込みを行う不揮発性記憶素子のセレクトゲー
トとなっているセレクトゲートラインに対して当該不揮
発性記憶素子のチャネルがオンするぎりぎの低電圧を印
加し、ゲートとなっているワードラインに対して高電圧
を印加することを特徴とする不揮発性記憶装置の情報の
書き込み方法。2. A method for writing information to a nonvolatile storage device according to claim 1, wherein said nonvolatile storage device is a nonvolatile storage device for writing information. A method for writing information in a nonvolatile memory device, wherein a low voltage is applied just before a channel of an element is turned on, and a high voltage is applied to a word line serving as a gate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4312316A JP2807382B2 (en) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Nonvolatile storage device and method for writing information therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4312316A JP2807382B2 (en) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Nonvolatile storage device and method for writing information therefor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06163857A JPH06163857A (en) | 1994-06-10 |
JP2807382B2 true JP2807382B2 (en) | 1998-10-08 |
Family
ID=18027784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4312316A Expired - Fee Related JP2807382B2 (en) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Nonvolatile storage device and method for writing information therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2807382B2 (en) |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP4312316A patent/JP2807382B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06163857A (en) | 1994-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7282762B2 (en) | 4F2 EEPROM NROM memory arrays with vertical devices | |
US6878991B1 (en) | Vertical device 4F2 EEPROM memory | |
US5656838A (en) | Non-volatile semiconductor memory having programming region for injecting and ejecting carriers into and from floating gate | |
US7450418B2 (en) | Non-volatile memory and operating method thereof | |
JP2547622B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JPH06314795A (en) | NONVOLATILE MEMORY ELEMENT, NONVOLATILE MEMORY DEVICE USING THE SAME, METHOD FOR DRIVING THE MEMORY DEVICE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE MEMORY ELEMENT | |
CN100379001C (en) | Trapping read-only non-volatile memory | |
KR101398666B1 (en) | Flash memory device and method of operating the same | |
US7502262B2 (en) | NAND type flash memory array and method for operating the same | |
JPH11238814A (en) | Semiconductor storage device and its control method | |
JP3216230B2 (en) | Rewriting method of nonvolatile semiconductor memory cell | |
JPH0855922A (en) | Flash memory cell and manufacture thereof | |
JPH11195718A (en) | Nonvolatile semiconductor memory and manufacture and drive method therefor | |
JP3251699B2 (en) | Non-volatile storage device | |
JP2807382B2 (en) | Nonvolatile storage device and method for writing information therefor | |
JP3069607B2 (en) | Operating method of semiconductor nonvolatile memory | |
US6642571B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory | |
JP3512206B2 (en) | Nonvolatile storage device and method of manufacturing the same | |
JPH065873A (en) | Nonvolatile semiconductor memory | |
JP3162472B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP3426643B2 (en) | Driving method of nonvolatile storage device | |
JP2725086B2 (en) | Erase method for nonvolatile semiconductor memory device | |
JP3540881B2 (en) | Writing method for nonvolatile semiconductor memory device | |
JPH06177393A (en) | Nonvolatile storage device, its driving method, and its manufacture | |
KR100190009B1 (en) | Non-volatile memory and manufacturing method of the same and operating method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |