JP2006155750A - Semiconductor memory device - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device capable of accelerating a reading speed. <P>SOLUTION: A memory unit 110 is configured by including an amplifier circuit 115 in addition to a cel string constituted of stacked type memory cell transistors C10 to C115, and selection transistors 112, 113, and 114, the gate electrode of the amplifier transistor 115 is connected to one end (node ND 11) of the cell string, and the amplifier circuit 115 drives a bit line BL 11 by reflecting the penetrating current of the cell string 111. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体記憶装置に関するものであり、特にフラッシュメモリやマスクROM等、メモリセルを構成する電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)のしきい値の違いでデータを記憶する半導体記憶装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device that stores data with a difference in threshold value of a field effect transistor (FET) constituting a memory cell, such as a flash memory or a mask ROM. Is.

近年、デジタルスチルカメラやモバイルコンピュータ機器の記憶媒体として、フラッシュメモリが注目されている。   In recent years, flash memory has attracted attention as a storage medium for digital still cameras and mobile computer devices.

フラッシュメモリは、トンネリングやホットエレクトロン加速を用いて、電子にゲート絶縁膜を通過させ、それらを浮遊ゲートやトラップ層に注入し、セルトランジスタのしきい値を変化させることでデータを記憶させる半導体メモリである。
このようなフラッシュメモリは、積層ゲート構造やMNOS構造等を用いたトランジスタ1つのみでメモリセルを構成できるため、安価かつ大容量のメモリを実現できる。
その代表例として、NAND型フラッシュメモリが挙げられる。
Flash memory is a semiconductor memory that uses tunneling or hot electron acceleration to pass electrons through a gate insulating film, inject them into a floating gate or trap layer, and change the threshold value of the cell transistor to store data. It is.
In such a flash memory, since a memory cell can be configured with only one transistor using a stacked gate structure, an MNOS structure, or the like, an inexpensive and large-capacity memory can be realized.
A typical example is a NAND flash memory.

図1は、NAND型フラッシュメモリの内部構成例を示す図である。
図1のNAND型フラッシュメモリは、複数(図1の例で4)のメモリユニット1−1から1−4がアレイ状(図1の例では2×2のマトリクスアレイ状)に配置されている。各メモリユニット1−1から1−4は、ビット線BL1,BL2に接続されている。そして、ビット線BL1,BL2はセンスアンプ(SA)2−1,2−2に接続されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an internal configuration example of a NAND flash memory.
In the NAND flash memory of FIG. 1, a plurality (4 in the example of FIG. 1) of memory units 1-1 to 1-4 are arranged in an array (in the example of FIG. 1, a 2 × 2 matrix array). . The memory units 1-1 to 1-4 are connected to the bit lines BL1 and BL2. The bit lines BL1 and BL2 are connected to sense amplifiers (SA) 2-1 and 2-2.

メモリユニット1−1は、図1に示すように、選択トランジスタ11および12に挟まれて、たとえば16個のメモリセルトランジスタC0〜C15を直列接続したセルストリングSTRG1が配置された構成となっている。選択トランジスタ11,12のゲート電極は選択線SL1、SL2に接続され、メモリセルトランジスタC0〜C15のゲート電極がワード線WL0〜WL15に接続されている。他のメモリユニット1−2〜1−4の構成も同様である。   As shown in FIG. 1, the memory unit 1-1 has a configuration in which a cell string STRG1 in which, for example, 16 memory cell transistors C0 to C15 are connected in series is disposed between selection transistors 11 and 12. . The gate electrodes of the selection transistors 11 and 12 are connected to the selection lines SL1 and SL2, and the gate electrodes of the memory cell transistors C0 to C15 are connected to the word lines WL0 to WL15. The configurations of the other memory units 1-2 to 1-4 are the same.

各メモリセルは積層ゲート構造を持ち、浮遊ゲートへの電荷蓄積量に従ってデータを記憶する。すなわち、セルに書き込みが行われ、浮遊ゲートに多くの電子が注入されると、トランジスタのしきい値が上昇する。
この際たとえばメモリセルトランジスタC0は、ゲートが0Vの際にオン状態であったものがオフ状態に変わる。したがって、メモリセルトランジスタC0の読み出し時には、メモリセルトランジスタC1〜C15のゲートを電源電圧Vccとしてそれらを強制的にONさせ、メモリセルトランジスタC0のみのゲートを0Vとして、セルストリングSTRG1の貫通電流を見れば良い。
Each memory cell has a stacked gate structure and stores data according to the amount of charge accumulated in the floating gate. That is, when data is written into the cell and many electrons are injected into the floating gate, the threshold value of the transistor rises.
At this time, for example, the memory cell transistor C0 that is in the ON state when the gate is 0 V changes to the OFF state. Therefore, at the time of reading from the memory cell transistor C0, the gates of the memory cell transistors C1 to C15 are forcibly turned on with the power supply voltage Vcc, and the gate of only the memory cell transistor C0 is set to 0 V, so that the through current of the cell string STRG1 can be seen. It ’s fine.

通常上記判定は、たとえばビット線BL1をVccにチャージし、選択されたメモリユニット1−1を介してその電荷が放電されるか否かを検出することで実施される。実際には、セルアレイ内にはこのようなメモリユニットが縦横に複数敷き詰められている。   Usually, the above determination is performed by, for example, charging the bit line BL1 to Vcc and detecting whether or not the electric charge is discharged through the selected memory unit 1-1. Actually, a plurality of such memory units are arranged vertically and horizontally in the cell array.

このようにメモリセルをFETで構成し、それを直列接続したセルストリングを基本にメモリユニットを構成し、それをマトリクス状に配置した半導体メモリのアレイ構成は、フラッシュメモリのみならずマスクROMにも採用されている。
マスクROMでは上述のような積層ゲート構造を使用せず、製造工程中にチャンネル領域に不純物を打ち込むことで各トランジスタのしきい値を変え、プログラミングを行う。
As described above, the memory cell is composed of FETs, and the memory unit is configured based on the cell string in which the memory cells are connected in series. It has been adopted.
The mask ROM does not use the stacked gate structure as described above, and programming is performed by changing the threshold value of each transistor by implanting impurities into the channel region during the manufacturing process.

このようなアレイ構成はセル毎にビット線へのコンタクト領域を設ける必要がないので、特に大容量で安価な記憶装置の媒体に適している。   Since such an array configuration does not require a contact region to the bit line for each cell, it is particularly suitable for a medium of a large capacity and inexpensive storage device.

上述のようなセルストリングを用いた場合、多数のメモリセルを直列接続するほど配置の効率は向上し、チップ内のセル占有効率が高くなる。
しかし、その分各セルストリングの電流駆動能力が低下し、そのためにチャージされたビット線の電荷の引き抜きに時間がかかり、読み出し速度が遅くなるという不利益があった。
When the above-described cell string is used, the arrangement efficiency improves as the number of memory cells connected in series increases, and the cell occupation efficiency in the chip increases.
However, the current driving capability of each cell string is reduced accordingly, and therefore it takes time to extract the charge of the charged bit line, and there is a disadvantage that the reading speed becomes slow.

また、将来の大容量化に向けて、より高密度にセルを配置しようとした場合、有力な選択肢としてTFT(Thin Film Transistor)によるトランジスタの積層が考えられる。
しかし、一般にシリコン基板を用いずポリシリコン等で積層させたトランジスタの能力は、通常のトランジスタに比較して極度に低い。したがって、それをさらにストリング状に直列接続させることは、読み出し速度を極度に悪化させることとなり、実用に適さないという不利益があった。
In addition, when cells are to be arranged at a higher density in order to increase the capacity in the future, stacking transistors using TFTs (Thin Film Transistors) can be considered as a promising option.
However, in general, the capability of a transistor laminated with polysilicon or the like without using a silicon substrate is extremely low as compared with a normal transistor. Therefore, further connecting them in series in a string shape has a disadvantage that the reading speed is extremely deteriorated and is not suitable for practical use.

本発明の目的は、読み出し速度の向上を図れる半導体記憶装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of improving the reading speed.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点の半導体記憶装置は、ビット線と、上記ビット線に接続された少なくとも一つのメモリユニットと、を有し、上記メモリユニットは複数のメモリセルが直列に接続されたセルストリングと、上記セルストリングの貫通電流を反映して上記ビット線を駆動する増幅駆動回路と、を含み、上記各メモリセルは異なるしきい値に従って異なるデータを記憶する電界効果トランジスタにより形成されている。   In order to achieve the above object, a semiconductor memory device according to a first aspect of the present invention includes a bit line and at least one memory unit connected to the bit line, and the memory unit includes a plurality of memory cells. Are connected in series, and an amplification drive circuit that drives the bit line reflecting the through current of the cell string, and each memory cell stores different data according to different threshold values. It is formed by an effect transistor.

好適には、上記増幅駆動回路は、そのソース、ドレインの一端を第1の定電圧ソースに、他端を上記ビット線に接続された増幅用電界効果トランジスタを含み、上記セルストリングの一端が上記増幅用電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、他端が第2の定電圧ソースに接続されている。   Preferably, the amplification drive circuit includes an amplification field effect transistor having one end of the source and drain connected to the first constant voltage source and the other end connected to the bit line, and one end of the cell string is Connected to the gate electrode of the amplifying field effect transistor, the other end is connected to the second constant voltage source.

好適には、上記メモリのデータ読み出しの際は、上記ビット線を介して上記駆動用電界効果トランジスタのゲートを一定電位にチャージし、上記セルストリングを介した貫通電流により上記ゲート電位を変化させる。   Preferably, when reading data from the memory, the gate of the driving field effect transistor is charged to a constant potential via the bit line, and the gate potential is changed by a through current via the cell string.

好適には、上記セルストリングは、シリコン基板上に形成された上記増幅駆動回路の上層に積層されている。   Preferably, the cell string is laminated on an upper layer of the amplification drive circuit formed on a silicon substrate.

好適には、上記セルストリングのモリセルを形成する電界効果トランジスタは、上記増幅駆動回路上に絶縁膜を介して堆積された半導体層に形成された溝の、側壁に形成されている。   Preferably, the field effect transistor forming the memory cell of the cell string is formed on a side wall of a groove formed in a semiconductor layer deposited on the amplification driving circuit via an insulating film.

本発明の第2の観点の半導体記憶装置は、ビット線と、上記ビット線に接続された少なくとも一つのメモリユニットと、を有し、上記メモリユニットは複数のメモリセルが直列に接続されたセルストリングを複数含み、さらに上記セルストリングより任意に選択された一つの貫通電流を反映して上記ビット線を駆動する増幅駆動回路を含み、上記各メモリセルは異なるしきい値に従って異なるデータを記憶する電界効果トランジスタにより形成されている。   A semiconductor memory device according to a second aspect of the present invention includes a bit line and at least one memory unit connected to the bit line, and the memory unit includes a plurality of memory cells connected in series. A plurality of strings, and an amplification driving circuit for driving the bit line reflecting one through current arbitrarily selected from the cell string, wherein each memory cell stores different data according to a different threshold value. It is formed by a field effect transistor.

好適には、上記増幅駆動回路は、そのソース、ドレインの一端を第1の定電圧ソースに、他端をビット線に接続された増幅用界効果トランジスタであって、上記複数のセルストリングの一端は第2の定電圧ソースに、他端はそれぞれ独立した選択トランジスタを介して、上記電界効果トランジスタのゲート電極に接続されている。   Preferably, the amplification driving circuit is an amplification field effect transistor having one end of the source and drain connected to the first constant voltage source and the other end connected to the bit line, and one end of the plurality of cell strings. Are connected to the second constant voltage source, and the other end is connected to the gate electrode of the field effect transistor via an independent selection transistor.

好適には、上記複数の各セルストリングを形成する複数のメモリセルのゲート電極は、複数のセルストリング間でそれぞれ短絡しており、独立した駆動回路に接続されている。   Preferably, the gate electrodes of the plurality of memory cells forming each of the plurality of cell strings are short-circuited between the plurality of cell strings, and are connected to independent drive circuits.

好適には、上記セルストリングは、シリコン基板上に形成された上記増幅駆動回路の上層に、少なくとも2層にわたって積層されている。   Preferably, the cell string is laminated on at least two layers above the amplification driving circuit formed on the silicon substrate.

本発明によれば、上述のようなセルストリングに増幅回路を組み合わせ、それらを含んで構成されたメモリユニットを単位とし、それをアレイ状に配置することでメモリアレイを構成する。
そして、メモリのデータ読み出しの際は、まず、ビット線を介して駆動用電界効果トランジスタのゲートを一定電位にチャージする。次に、セルストリングを介した貫通電流により上記ゲート電位を変化させる。
また、たとえばセルストリングをTFTで形成し、それを増幅回路上に積層することで、高速アクセスを保証しつつ、増幅回路の占有面積に伴うオーバーヘッドを消滅させる。
または複数のセルストリングで一つの増幅回路を共有することで、高速アクセスを保証しつつ、上記オーバーヘッドを低減させる。
さらに回路構成に加え、複数のセルストリングをTFTで形成し、それを互いに積層することで、集積度を劇的に向上させつつ、高速アクセスが行われる。
According to the present invention, a memory array is configured by combining an amplifier circuit with the cell string as described above, and using a memory unit including the unit as a unit and arranging them in an array.
When reading data from the memory, first, the gate of the driving field effect transistor is charged to a constant potential via the bit line. Next, the gate potential is changed by a through current through the cell string.
Further, for example, by forming a cell string with TFTs and stacking them on the amplifier circuit, the overhead associated with the area occupied by the amplifier circuit is eliminated while ensuring high-speed access.
Alternatively, by sharing a single amplifier circuit among a plurality of cell strings, the overhead is reduced while ensuring high-speed access.
Further, in addition to the circuit configuration, a plurality of cell strings are formed of TFTs, and these are stacked on each other, whereby high-speed access is performed while dramatically improving the degree of integration.

本発明によれば、メモリセルトランジスタを直列接続した高集積なセルストリング構造を有しつつ、高速読み出しにも適した半導体メモリを実現できる。
さらに、セルトランジスタにTFT等を利用した積層構造の採用により、集積度を劇的に向上させることが可能である。
According to the present invention, it is possible to realize a semiconductor memory suitable for high-speed reading while having a highly integrated cell string structure in which memory cell transistors are connected in series.
Further, the degree of integration can be dramatically improved by adopting a laminated structure using TFTs or the like for the cell transistors.

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は、本発明に係る増幅型半導体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。また、図3は図2の回路構成に対応するデバイス構造の断面図である。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of the amplification type semiconductor memory device according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a device structure corresponding to the circuit configuration of FIG.

本発明の第1の実施形態の増幅型半導体記憶装置100は、NAND型フラッシュメモリを基本構成要素として有し、少なくとも一つの(図2の例では1つのみを示している)メモリユニット110がアレイ状(図2の例では1×1のマトリクスアレイ状)に配置されている。メモリユニット110は、ビット線BL11に接続されている。そして、ビットL線BL11はセンスアンプ(SA)120に接続されている。
ビット線BL11にはメモリユニット110と同様のメモリユニットを複数(N個)接続できる。さらに複数のビット線(M本)が並行して配置されることで、メモリユニットはマトリクスアレイ状(N×M)に配置される。
The amplification type semiconductor memory device 100 according to the first embodiment of the present invention has a NAND flash memory as a basic component, and includes at least one memory unit 110 (only one is shown in the example of FIG. 2). They are arranged in an array (in the example of FIG. 2, a 1 × 1 matrix array). The memory unit 110 is connected to the bit line BL11. The bit L line BL11 is connected to a sense amplifier (SA) 120.
A plurality (N) of memory units similar to the memory unit 110 can be connected to the bit line BL11. Further, the memory units are arranged in a matrix array (N × M) by arranging a plurality of bit lines (M lines) in parallel.

メモリユニット110は、図2に示すように、積層型メモリセルトランジスタC10〜C115よりなるセルストリング111、選択トランジスタ112,113,114に加え、増幅トランジスタ115を含んで構成されている。
セルストリング114は、ノードND11とND12との間に、たとえば16個のメモリセルトランジスタC10〜C115を直列に接続されて構成されている。
セルストリング111の一端がノードND11に接続され、他端がノードND12に接続されている。
As shown in FIG. 2, the memory unit 110 includes an amplification transistor 115 in addition to a cell string 111 composed of stacked memory cell transistors C <b> 10 to C <b> 115 and selection transistors 112, 113, and 114.
The cell string 114 is configured by, for example, 16 memory cell transistors C10 to C115 connected in series between nodes ND11 and ND12.
One end of the cell string 111 is connected to the node ND11, and the other end is connected to the node ND12.

メモリセルトランジスタC10〜C115は、図3に示すように、シリコン基板200に形成されたソース・ドレイン領域201(S/D)間のチャネル形成領域上にゲート絶縁膜202を介して浮遊ゲート(FG)203が形成され、浮遊ゲート203上に層間絶縁膜204を介してワード線に接続される制御ゲート(CG)205が形成された、積層構造を有する。   As shown in FIG. 3, the memory cell transistors C10 to C115 have floating gates (FG) on a channel formation region between the source / drain regions 201 (S / D) formed on the silicon substrate 200 via a gate insulating film 202. ) 203 and a control gate (CG) 205 connected to the word line via the interlayer insulating film 204 is formed on the floating gate 203.

選択トランジスタ112のソースがノードND11に接続され、ドレインがノードND13に接続されている。選択トランジスタ113のドレインがノードND12に接続され、ソースが接地電位GND(第2の定電圧ソース)に接続されている選択トランジスタ114のドレインがノードND11に接続され、ソースがノードND14に接続されている。
増幅トランジスタ115のドレインがノードND14に接続され、ソースが接地電位(第1の定電圧ソース)に接続されている。
そして、選択トランジスタ112のドレインと選択トランジスタ114のドレインとの接続点により形成されるノードND13がビット線BL11に接続されている。
The source of the selection transistor 112 is connected to the node ND11, and the drain is connected to the node ND13. The drain of the selection transistor 113 is connected to the node ND12, the source is connected to the ground potential GND (second constant voltage source), the drain of the selection transistor 114 is connected to the node ND11, and the source is connected to the node ND14. Yes.
The drain of the amplification transistor 115 is connected to the node ND14, and the source is connected to the ground potential (first constant voltage source).
A node ND13 formed by a connection point between the drain of the selection transistor 112 and the drain of the selection transistor 114 is connected to the bit line BL11.

選択トランジスタ112〜114、および増幅トランジスタ115は、図3に示すように、シリコン基板200に形成されたソース・ドレイン領域201間のチャネル形成領域上にゲート絶縁膜202を介して制御ゲート206が形成された、FET(電界効果トランジスタ)により形成されている。   As shown in FIG. 3, the selection transistors 112 to 114 and the amplification transistor 115 have a control gate 206 formed on the channel formation region between the source / drain regions 201 formed on the silicon substrate 200 via the gate insulating film 202. Formed by a field effect transistor (FET).

セルストリング111の各メモリセルトランジスタC10〜C115のゲート電極がワード線WL10〜WL115に接続されている(あるいはメモリセルトランジスタの制御ゲート205がワード線として形成される)。
選択トランジスタ112,113,114のゲート電極がそれぞれ選択線SL11,SL12,SL13に接続されている(あるいは選択トランジスタの制御ゲート206が選択線として形成される)。
The gate electrodes of the memory cell transistors C10 to C115 of the cell string 111 are connected to the word lines WL10 to WL115 (or the control gate 205 of the memory cell transistor is formed as a word line).
The gate electrodes of the selection transistors 112, 113, and 114 are connected to selection lines SL11, SL12, and SL13, respectively (or the control gate 206 of the selection transistor is formed as a selection line).

そして、増幅トランジスタ115のゲートはセルストリング111の一端(ノードND11)に接続されている。
ノードND11を構成するソース・ドレイン領域201と増幅トランジスタ115のゲート電極206が層間絶縁膜207に形成されたコンタクトホール等を介してアルミニウム等の配線208により接続される。
The gate of the amplification transistor 115 is connected to one end (node ND11) of the cell string 111.
The source / drain region 201 constituting the node ND11 and the gate electrode 206 of the amplification transistor 115 are connected by a wiring 208 such as aluminum through a contact hole formed in the interlayer insulating film 207.

このような構成を有する増幅型半導体記憶装置100において、読み出し時のセルストリング111における電流貫通の有無は、一旦増幅トランジスタ115のゲート電位に反映され、ビット線BL11は増幅トランジスタ115によって駆動される。
セルストリング111が引き抜く電荷量は増幅トランジスタ115のゲート電荷のみで良いので、駆動能力が小さくても極めて高速に処理できる。
一方、増幅トランジスタ111の実効ゲート長はセルストリング111の1/10またはそれ以下にでき、遥かに高い駆動能力を持たせることができるので、容易にビット線を駆動できる。
したがって、セルストリング111に多くのセルトランジスタを接続しても、読み出し速度が劣化することは無く、たとえばメモリ上のプログラム直接実行に必要なランダムアクセスも高速に行うことができる。
In the amplification type semiconductor memory device 100 having such a configuration, the presence or absence of current penetration in the cell string 111 at the time of reading is reflected once in the gate potential of the amplification transistor 115, and the bit line BL 11 is driven by the amplification transistor 115.
Since only the gate charge of the amplifying transistor 115 needs to be extracted by the cell string 111, processing can be performed at a very high speed even if the driving capability is small.
On the other hand, the effective gate length of the amplifying transistor 111 can be reduced to 1/10 or less than that of the cell string 111 and can have a much higher driving capability, so that the bit line can be driven easily.
Therefore, even if many cell transistors are connected to the cell string 111, the reading speed does not deteriorate, and random access necessary for direct execution of a program on the memory can be performed at high speed, for example.

図4(A)〜(G)は、第1の実施形態の増幅型半導体記憶装置の具体的なアクセス手順の一例を説明するためのタイミングチャートである。
図4(A)は選択線SL2の電位を、図4(B)は選択線SL1の電位を、図4(C)は選択線SL3の電位を、図4(D)はビット線BL11の電位を、図4(E)はワード線WL10の電位を、図4(F)はワード線WL11の電位を、図4(G)はノードND11の電位をそれぞれ示している。
なお、ここでは電子が注入され、書き込まれた状態(しきい値が高い)を”0”、消去された状態(しきい値が低い)を”1”と定義する。
4A to 4G are timing charts for explaining an example of a specific access procedure of the amplification type semiconductor memory device according to the first embodiment.
4A shows the potential of the selection line SL2, FIG. 4B shows the potential of the selection line SL1, FIG. 4C shows the potential of the selection line SL3, and FIG. 4D shows the potential of the bit line BL11. 4E shows the potential of the word line WL10, FIG. 4F shows the potential of the word line WL11, and FIG. 4G shows the potential of the node ND11.
Here, an electron-injected and written state (threshold value is high) is defined as “0”, and an erased state (threshold value is low) is defined as “1”.

書き込みの手順は、たとえば消去状態からメモリセルトランジスタC10のセルへ選択的に書き込みを行う場合、以下のように実施する。   For example, when writing is selectively performed from the erased state to the cell of the memory cell transistor C10, the writing procedure is performed as follows.

1.書き込みのための選択トランジスタ112を選択するための選択線SL1をVccに上昇させる。ビット線BL11については”0”を書き込みたい場合(選択状態)は0V、書き込みたくない場合(非選択状態)はVccにチャージする。   1. The selection line SL1 for selecting the selection transistor 112 for writing is raised to Vcc. The bit line BL11 is charged to 0V when writing "0" (selected state), and charged to Vcc when not writing (unselected state).

2.次にセルストリング111内のメモリセルトランジスタC10〜C115に接続されたワード線WL10、WL11を含む全制御ゲートを7Vに上昇させる。このとき、メモリユニット111内の増幅トランジスタ115のゲートを含むノードND11は、ビット線BL11がVcc(非選択状態)では浮遊状態となり、制御ゲートとのカップリングを受けて7V近辺まで上昇する。一方,ビット線BL11が0V(選択状態)の場合は、0Vがそのまま伝達される。   2. Next, all control gates including the word lines WL10 and WL11 connected to the memory cell transistors C10 to C115 in the cell string 111 are raised to 7V. At this time, the node ND11 including the gate of the amplification transistor 115 in the memory unit 111 is in a floating state when the bit line BL11 is Vcc (non-selected state), and rises to around 7 V in response to coupling with the control gate. On the other hand, when the bit line BL11 is 0V (selected state), 0V is transmitted as it is.

3.さらに、ワード線WL10のみを15V程度に上昇させる。これにより、書き込みたいビット線BL11に接続された対応セルのチャネルと制御ゲート(WL10)の間には15Vがフルに印加される。その結果、チャネルから浮遊ゲートに電子がFNトンネリングにより注入されて、“0”が書き込まれる。   3. Further, only the word line WL10 is raised to about 15V. As a result, 15 V is fully applied between the channel of the corresponding cell connected to the bit line BL11 to be written and the control gate (WL10). As a result, electrons are injected from the channel to the floating gate by FN tunneling, and “0” is written.

4.ワード線WL10、WL1を順次0Vに戻して、書き込みの選択線SL11を0Vに戻して選択トランジスタ112をオフさせ(閉じ)、書き込みを終了する。   4). The word lines WL10 and WL1 are sequentially returned to 0V, the write selection line SL11 is returned to 0V, the selection transistor 112 is turned off (closed), and the writing is completed.

一方、メモリセルトランジスタC10からのデータ読み出しは、以下のようにビット線BL11をチャージする際に同時に増幅トランジスタ115のゲート(ノードND111)をチャージすることで、スムーズかつ高速に実施できる。   On the other hand, data reading from the memory cell transistor C10 can be performed smoothly and at high speed by charging the gate (node ND111) of the amplification transistor 115 simultaneously when charging the bit line BL11 as described below.

1.書き込み用の選択線SL11と非選択セルの制御ゲート(ワード線WL11等)をVccとして、ビット線BL11をVccにチャージする。これによってノードBL11もビット線BL11介してVccにチャージされる。   1. The selection line SL11 for writing and the control gate (word line WL11 etc.) of the non-selected cells are set to Vcc, and the bit line BL11 is charged to Vcc. As a result, the node BL11 is also charged to Vcc via the bit line BL11.

2.書き込み用の選択線SL11を0Vに戻して選択トランジスタ112をオフさせ(閉じて)、ビット線BL11とノードND11を切り離す。   2. The selection line SL11 for writing is returned to 0V, the selection transistor 112 is turned off (closed), and the bit line BL11 and the node ND11 are separated.

3.セルストリング111側の読み出し用の選択線SL13をVccとして選択トランジスタ113をオンさせて(開いて)、セルストリング111の他端をグランドに接続する。これにより、メモリセルトランジスタC10の状態が“1”(消去状態)の場合はセルストリング111に貫通電流が流れ、ノードND11は速やかに0Vに放電される。一方、メモリセルトランジスC10が“0”(書き込み状態)の場合はノードND11の電位はVccのまま保持される。これに伴って、増幅トランジスタ115は前者ではオフ状態、後者ではオン状態となる。   3. The selection line 113 for reading on the cell string 111 side is set to Vcc, the selection transistor 113 is turned on (opened), and the other end of the cell string 111 is connected to the ground. Thereby, when the state of the memory cell transistor C10 is “1” (erased state), a through current flows through the cell string 111, and the node ND11 is quickly discharged to 0V. On the other hand, when the memory cell transistor C10 is “0” (write state), the potential of the node ND11 is held at Vcc. Along with this, the amplification transistor 115 is turned off in the former and turned on in the latter.

4.読み出し用の選択線SL13をVccとして選択トランジスタ114をオンさせて(開いて)、増幅トランジスタ115でビット線BL11bl11を放電する。これに伴って、メモリセルトランジスタC10の状態が”0”の場合のみビット線BL11は0Vに放電される。このビット線BL11の電位をセンスアンプ120もしくはラッチで受けて、データ判定を行う。   4). The selection transistor SL13 for reading is set to Vcc, the selection transistor 114 is turned on (opened), and the bit line BL11bl11 is discharged by the amplification transistor 115. Accordingly, the bit line BL11 is discharged to 0V only when the state of the memory cell transistor C10 is “0”. The potential of the bit line BL11 is received by the sense amplifier 120 or the latch, and data determination is performed.

また、消去は従来通り、たとえば基板200を10Vにし、各制御ゲートに−10Vを印加して、電子を浮遊ゲートから基板に引き抜くことで、ユニット一括で実行する。   In addition, erasing is performed as a unit as usual, for example, by setting the substrate 200 to 10 V, applying -10 V to each control gate, and extracting electrons from the floating gate to the substrate.

ところで、図3のように平面状に各トランジスタを並べた場合、本発明でトランジスタが追加された分、ユニットの占有面積が増加し、チップ面積が増加してしまう。
そこで、図5に示すような第2のデバイス構造を採用し、セルストリング部分111aをポリシリコンTFTで形成し増幅トランジスタ115a上に積層させることも可能である。
By the way, when the transistors are arranged in a planar shape as shown in FIG. 3, the area occupied by the unit is increased by the addition of the transistors in the present invention, and the chip area is increased.
Therefore, it is possible to employ the second device structure as shown in FIG. 5 and form the cell string portion 111a with a polysilicon TFT and stack it on the amplification transistor 115a.

本構造では増幅トランジスタ115a、書き込み用選択トランジスタ112a、読みだし用選択トランジスタ113a,114aはシリコン基板200上に形成され、セルストリング111aはその上層に形成されている。
これにより、メモリユニットの占有面積はほぼセルストリング111aのみで決定され、従来以上に高集積化が可能になる。
In this structure, the amplification transistor 115a, the write selection transistor 112a, and the read selection transistors 113a and 114a are formed on the silicon substrate 200, and the cell string 111a is formed in the upper layer.
As a result, the area occupied by the memory unit is almost determined only by the cell string 111a, and higher integration than before is possible.

一般に、ポリシリコンTFTによるトランジスタは、通常のシリコン上に形成したトランジスタより移動度が低く、駆動能力は1/3〜1/10程度しかない。
しかし、本実施形態ではセルストリング111aが駆動する余分な電荷は増幅トランジスタ115aの電荷のみなので、その引き抜きは瞬時に行われ、駆動能力の低下は殆ど問題にならない。
一方、大容量のビット線を駆動する増幅トランジスタ115aおよび読みだし用選択トランジスタ114aはシリコン基板200上に形成されており、十分な駆動能力を持つ。
したがって、本発明とTFTによるセルトランジスタとの組み合わせは、高速アクセスと集積度を両立させる上で、極めて有効である。
In general, a transistor using a polysilicon TFT has a lower mobility than a transistor formed on normal silicon and has a driving capability of only about 1/3 to 1/10.
However, in this embodiment, the extra charge that is driven by the cell string 111a is only the charge of the amplifying transistor 115a, so that the extraction is performed instantaneously, and a decrease in drive capability is hardly a problem.
On the other hand, the amplifying transistor 115a and the reading selection transistor 114a for driving a large-capacity bit line are formed on the silicon substrate 200 and have sufficient driving capability.
Therefore, the combination of the present invention and the cell transistor by TFT is extremely effective in achieving both high-speed access and integration.

なお、セルストリングにTFTを用いた図5の構造のデバイスでは、電気的消去はできない。したがって、OTPやEPROMの代替として、プログラム格納等に使用するのが適している。
TFTの基板に固定電位を与える経路を作り込めば、電気的消去も可能になる。
Note that electrical erasure cannot be performed with the device having the structure shown in FIG. Therefore, it is suitable to be used for storing programs as an alternative to OTP and EPROM.
If a path for applying a fixed potential to the TFT substrate is created, electrical erasing can be performed.

また、セルトランジスタに関しては、記憶データの違いを異なるしきい値に反映させる仕組みさえあれば良いので、多くのバリエーションが考えられる。図6(A),(B)のトランジスタはその一例である。   In addition, regarding the cell transistor, since there is only a mechanism for reflecting the difference in stored data in different threshold values, many variations are conceivable. The transistors in FIGS. 6A and 6B are an example.

1) 順次堆積された絶縁層300、ポリシリコン層301および絶縁層302には一括加工で溝が形成され、その表面はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の複合膜303で覆われている。このような複合膜303はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の界面に電荷を蓄積する性格があり、それをゲート絶縁膜に代替させることでトランジスタのしきい値を変え、メモリ効果を持たせることが可能である。   1) Grooves are formed by batch processing in the sequentially deposited insulating layer 300, polysilicon layer 301, and insulating layer 302, and the surface thereof is covered with a composite film 303 of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Such a composite film 303 has a property of accumulating electric charges at the interface between the silicon nitride film and the silicon oxide film, and by replacing it with a gate insulating film, the threshold value of the transistor can be changed to have a memory effect. Is possible.

2) その上に制御ゲート電極304,305を被せることで、ポリシリコン層301の溝の側壁部にセルトランジスタが形成される。   2) A cell transistor is formed on the side wall of the trench of the polysilicon layer 301 by covering the control gate electrodes 304 and 305 thereon.

このようなトランジスタは、ポリシリコン層を制御ゲートが2方向から挟む形になり、チャンネル電界の制御性が高まることが知られている。
これによって特に短いゲート長への対応が容易となるので、本発明を用いたメモリユニットの微細化にはより適した構造である。
In such a transistor, it is known that a control layer is sandwiched between two directions of a polysilicon layer, and the controllability of the channel electric field is improved.
This makes it easy to cope with a particularly short gate length, so that the structure is more suitable for miniaturization of a memory unit using the present invention.

また、ここまで電気的プログラミングが可能なメモリについて例を述べたが、その他通常のマスクROMと同様に、製造工程中にチャンネル部に選択的に不純物を打ち込むことによってしきい値を変え、プログラミングを行っても良い。そのようなメモリでは積層ゲート構造や上記複合膜は必要なく、単純なMOSFETをメモリセルとして使用できる。   In addition, although an example of a memory that can be electrically programmed has been described so far, as with other normal mask ROMs, the threshold value is changed by selectively implanting impurities into the channel part during the manufacturing process, and programming is performed. You can go. Such a memory does not require a laminated gate structure or the composite film, and a simple MOSFET can be used as a memory cell.

図7は、本発明に係る増幅型半導体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the amplification type semiconductor memory device according to the present invention.

本第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に増幅トランジスタ115、読み出し用選択トランジスタ114、および書き込み用選択トランジスタ112が設置されているが、それらは二つのセルストリング111a,111bによって共有されている。
セルストリング111aは、トランジスタ(FET)116,113a、セルストリング111bは、トランジスタ117,113bにより互いから分離されており、読み出しおよび書き込み時はトランジスタ116または117によっていずれかのセルストリングが択一的にアクセスされる。
なお、トランジスタ113,113bは、第1の実施形態(図2)のトランジスタ113に相当するトランジスタであり、そのゲートはひとつの選択線SL13で同時に制御されて良いが、書き込み時に互いのストリング間を分離するため、ストリング毎に個別のトランジスタが設置されている。
また、トランジスタ116のゲートは選択線SL14に接続され、トランジスタ117のゲートは選択線SL15に接続されている。
上記トランジスタ群とセルストリング111a、111bを含んで構成されるメモリユニット110Aはビット線BL11に接続されている。さらにビット線BL11には110Aと同様のメモリユニットを複数(N個)接続できる。さらに複数のビット線(M本)が並行して配置されることで、メモリユニットはマトリクスアレイ状(N×M)に配置される。
In the second embodiment, an amplification transistor 115, a read selection transistor 114, and a write selection transistor 112 are provided as in the first embodiment, but they are shared by two cell strings 111a and 111b. Has been.
The cell string 111a is separated from each other by transistors (FETs) 116 and 113a, and the cell string 111b is separated from each other by transistors 117 and 113b. Either one of the cell strings is alternatively selected by the transistor 116 or 117 at the time of reading and writing. Accessed.
The transistors 113 and 113b are transistors corresponding to the transistor 113 of the first embodiment (FIG. 2), and their gates may be controlled simultaneously by one selection line SL13. For isolation, a separate transistor is installed for each string.
The gate of the transistor 116 is connected to the selection line SL14, and the gate of the transistor 117 is connected to the selection line SL15.
A memory unit 110A including the transistor group and the cell strings 111a and 111b is connected to the bit line BL11. Further, a plurality (N) of memory units similar to 110A can be connected to the bit line BL11. Further, the memory units are arranged in a matrix array (N × M) by arranging a plurality of bit lines (M lines) in parallel.

読み出しおよび書き込みの動作は、ストリング選択トランジスタ116,117のいずれか一方がオンし、他方がオフする以外は(図4のタイミングチャートに示される)第1の実施形態と同様である。
互いのストリング間でセルトランジスタがワード線WL10、WL11等を共有しているが、たとえばセルストリング111aの書き込み時は、非選択ストリング111b側のトランジスタ117(113b)はオフされる。
したがって、セルストリング111bは浮遊状態となり、その挙動は非書き込みのビット線上のセルストリングと同様になるので、誤書き込みは生じない。また同様の構成で、4つさらに8つとより多くのセルストリングを接続することも可能である。
The read and write operations are the same as those in the first embodiment except that one of the string selection transistors 116 and 117 is turned on and the other is turned off (shown in the timing chart of FIG. 4).
Although the cell transistors share the word lines WL10, WL11 and the like between the strings, the transistor 117 (113b) on the non-selected string 111b side is turned off, for example, when the cell string 111a is written.
Therefore, the cell string 111b is in a floating state, and its behavior is the same as that of the cell string on the non-written bit line, so that no erroneous writing occurs. Further, it is possible to connect more cell strings such as four or eight with the same configuration.

本第2実施形態の構成では、一つのセルストリング、たとえば111bの追加に伴い、二つの選択、分離用トランジスタ117,113bの追加が必要だが、各セルストリングは三つのトランジスタ112,114,115を互いに共有するので、ストリングを追加するほど1ストリングあたりのトランジスタ数は減少していく。したがって、全てのトランジスタを平面状に並べても面積効率は向上する。
しかし、各セルストリングにTFTを用い、それらを互いに積層させれば、セルあたりの占有面積はさらに劇的に減少する。
In the configuration of the second embodiment, with the addition of one cell string, for example, 111b, it is necessary to add two selection / separation transistors 117, 113b. However, each cell string includes three transistors 112, 114, 115. Since they are shared with each other, the number of transistors per string decreases as strings are added. Therefore, the area efficiency is improved even if all the transistors are arranged in a plane.
However, if TFTs are used for each cell string and they are stacked on each other, the occupied area per cell is further dramatically reduced.

図8は、第2の実施形態に係る増幅型半導体記憶装置においてセルストリングにTFTを用いたデバイス構造の例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a device structure in which a TFT is used as a cell string in the amplification type semiconductor memory device according to the second embodiment.

セルストリング111aおよび111bはTFTで形成され、互いに積層されている。一方増幅トランジスタ115、読みだし用選択トランジスタ114、および書き込み用選択トランジスタ112はともにシリコン基板200a上に形成されている。   The cell strings 111a and 111b are formed of TFTs and stacked on each other. On the other hand, the amplification transistor 115, the reading selection transistor 114, and the writing selection transistor 112 are all formed on the silicon substrate 200a.

ここで増幅トランジスタ115と読みだし用選択トランジスタ114は大容量のビット線を駆動するので、高い電流駆動能力が必要であり、シリコン基板200a上に形成するのが望ましい。
一方、その他のトランジスタはビット線を駆動しないので、シリコン基板200a上に形成しても、TFTとして上層に形成しても良い。ここでは余分なコンタクト領域を省き、レイアウトを単純化して最も高い集積度を得るため、セルストリングの選択、分離を行う116,117,113a,113bはそれぞれ対応するセルストリングと同じポリシリコン層にTFTで形成している。
Here, since the amplifying transistor 115 and the reading selection transistor 114 drive a large-capacity bit line, high current driving capability is required, and it is desirable to form them on the silicon substrate 200a.
On the other hand, since the other transistors do not drive the bit lines, they may be formed on the silicon substrate 200a or formed as an upper layer as a TFT. Here, in order to omit the extra contact region and simplify the layout to obtain the highest degree of integration, the cell strings are selected and separated 116, 117, 113a, and 113b on the same polysilicon layer as the corresponding cell string. It is formed with.

ところで、図8のような構造でセルストリングを積層させた場合、各TFT層毎にゲート電極やゲート絶縁膜、ソースドレイン等を形成する必要があり、製造工程が増加する。
ここに、前述の側壁トランジスタを使用すれば、複数層に渡るセルトランジスタを一括して製造することができ、製造工程は大幅に低減できる。
By the way, when the cell strings are stacked in the structure as shown in FIG. 8, it is necessary to form a gate electrode, a gate insulating film, a source / drain, etc. for each TFT layer, which increases the number of manufacturing steps.
Here, if the above-mentioned sidewall transistor is used, cell transistors over a plurality of layers can be manufactured at once, and the manufacturing process can be greatly reduced.

図9(A),(B)、図10(A),(B)、および図11にその製造工程例を示す。   9A, 9B, 10A, 10B, and 11 show an example of the manufacturing process.

1)図9(A)に示すように、図8と同様のトランジスタやビット線を作り込んだ基板上に、層間絶縁膜400を介して第1ポリシリコン層401、絶縁層402、第2ポリシリコン層403を順次堆積する。なお、ポリシリコン層402,403には、所定の領域404,405にリン等のN型不純物を導入しておく。   1) As shown in FIG. 9A, a first polysilicon layer 401, an insulating layer 402, and a second polysilicon layer are formed on a substrate on which transistors and bit lines similar to those in FIG. A silicon layer 403 is sequentially deposited. Note that an N-type impurity such as phosphorus is introduced into the predetermined regions 404 and 405 in the polysilicon layers 402 and 403.

2)図9(B)に示すように、各層400,401,402,403を貫通させる形で、基板回路の所定箇所へコンタクト孔を一括形成し、リンをドープしたポリシリコンを埋め込んでコンタクトプラグ406,407を形成する。さらに絶縁層408を堆積する。   2) As shown in FIG. 9B, contact holes are collectively formed in predetermined positions of the substrate circuit so as to penetrate each of the layers 400, 401, 402, 403, and phosphorus-doped polysilicon is embedded to form a contact plug. 406 and 407 are formed. Further, an insulating layer 408 is deposited.

3)図10(A)に示すように、各層401,402,403,408に対して一括で、メモリユニット毎の分離を行うための溝を形成する。溝は図面の奥行き方向にも、隣接メモリユニットを分離する形で形成されている。溝の側壁にはポリシリコン層401,403が露出する。   3) As shown in FIG. 10A, grooves for separating each memory unit are formed in a lump for each of the layers 401, 402, 403, and 408. The groove is also formed in the depth direction of the drawing so as to separate adjacent memory units. Polysilicon layers 401 and 403 are exposed on the side walls of the trench.

4)図10(B)に示すように、電荷蓄積層としてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の複合膜409を形成し、全面を被服する。さらに410等のゲート電極を形成する。これによって溝の側壁に露出していたポリシリコン層401,403表面と各ゲート電極の交差部分に、メモリセルとなる側壁トランジスタが形成される。   4) As shown in FIG. 10B, a composite film 409 of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed as a charge storage layer, and the entire surface is covered. Further, a gate electrode such as 410 is formed. As a result, sidewall transistors serving as memory cells are formed at the intersections between the surfaces of the polysilicon layers 401 and 403 exposed on the sidewalls of the trenches and the gate electrodes.

5)図11に示すように、さらにゲート電極をマスクとして、斜めイオン注入等でポリシリコン層401,402にリン等のN型不純物を導入する。   5) As shown in FIG. 11, N-type impurities such as phosphorus are introduced into the polysilicon layers 401 and 402 by oblique ion implantation using the gate electrode as a mask.

このような工程を経ることで、下層のポリシリコン層401には選択、分離用トランジスタ116,113aとセルストリング111aが、上層のポリシリコン層402には選択、分離用トランジスタ117,113bとセルストリング111bが、全て一括で形成される。   Through these steps, the selection and separation transistors 116 and 113a and the cell string 111a are formed in the lower polysilicon layer 401, and the selection and separation transistors 117 and 113b and the cell string are formed in the upper polysilicon layer 402. 111b is formed all at once.

なお、本構成では分離、選択トランジスタにセルトランジスタと全く同じ構造を使用している。これは消去状態のセルトランジスタを分離、選択用として使用するものであるが、セルトランジスタと同じしきい値の場合、ゲートが0Vではオンしてしまう場合がある。
このようなケースに対しては、これらのトランジスタのゲートを負バイアスにしてオフさせるのが有効である。
In this configuration, the separation and selection transistor has the same structure as the cell transistor. In this case, the cell transistor in the erased state is used for separation and selection, but when the threshold value is the same as that of the cell transistor, it may be turned on when the gate is 0V.
In such a case, it is effective to turn off the gates of these transistors with a negative bias.

図12は、図11のデバイス構造における側壁トランジスタの鳥瞰図を示している。   FIG. 12 shows a bird's eye view of the sidewall transistor in the device structure of FIG.

溝の側壁に露出していたポリシリコン層401,403の表面がシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の複合膜409で覆われており、それらとたとえばゲート電極410の交差部分に、メモリセルとなる側壁トランジスタが各々形成される。
2層のTFTの製造は膜加工、ゲート絶縁膜(電荷蓄積膜)やゲート電極形成、ソース/ドレイン不純物導入ともに全て一括で行われている。
これらは、TFT層が4層や8層となっても全て一括で製造できる。各TFT層追加に必要な追加工程は膜の堆積と一回の部分的な不純物導入のみであり、それだけでメモリの容量を2倍、4倍、8倍と増加していくことが可能である。
The surfaces of the polysilicon layers 401 and 403 exposed on the side walls of the trench are covered with a composite film 409 of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Each transistor is formed.
The two-layer TFT is manufactured all at once for film processing, gate insulating film (charge storage film) and gate electrode formation, and introduction of source / drain impurities.
These can be manufactured all at once even if the TFT layer has four or eight layers. The additional steps required to add each TFT layer are only film deposition and one-time partial impurity introduction, and the memory capacity can be increased to 2 times, 4 times, or 8 times by itself. .

NAND型フラッシュメモリの内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of an internal structure of a NAND type flash memory. 本発明に係る増幅型半導体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an amplification type semiconductor memory device according to the present invention. 図2の回路構成に対応するデバイス構造の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a device structure corresponding to the circuit configuration of FIG. 2. 図4(A)〜(G)は、第1の実施形態の増幅型半導体記憶装置の具体的なアクセス手順の一例を説明するためのタイミングチャートである。4A to 4G are timing charts for explaining an example of a specific access procedure of the amplification type semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る増幅型半導体記憶装置においてセルストリングにTFTを用いたデバイス構造の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a device structure using TFTs as cell strings in the amplification type semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る増幅型半導体記憶装置においてセルストリングにTFTを用いたデバイス構造の他例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the device structure which used TFT for the cell string in the amplification type semiconductor memory device which concerns on 1st Embodiment. 本発明に係る増幅型半導体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of an amplification type semiconductor memory device according to the present invention. 第2の実施形態に係る増幅型半導体記憶装置においてセルストリングにTFTを用いたデバイス構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the device structure which used TFT for the cell string in the amplification type semiconductor memory device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る増幅型半導体記憶装置においてセルストリングにTFTを用いたデバイスの製造方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the device which used TFT for the cell string in the amplification type semiconductor memory device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る増幅型半導体記憶装置においてセルストリングにTFTを用いたデバイスの製造方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the device which used TFT for the cell string in the amplification type semiconductor memory device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る増幅型半導体記憶装置においてセルストリングにTFTを用いたデバイスの製造方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the device which used TFT for the cell string in the amplification type semiconductor memory device which concerns on 2nd Embodiment. 図11のデバイス構造における側壁トランジスタの鳥瞰図である。It is a bird's-eye view of the side wall transistor in the device structure of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100,100A…増幅型半導体記憶装置、110,100A…セルユニット、111,111a,111b…セルストリング、112…書き込み用選択トランジスタ、113,113a,113b…選択・分離用トランジスタ、114…読み出し用選択トランジスタ、115…増幅トランジスタ、116…選択・分離用トランジスタ、117…選択・分離用トランジスタ、BL11…ビット線、WL10〜WL115…ワード線、SL11〜SL15、SL13a…選択線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100A ... Amplification type semiconductor memory device, 110, 100A ... Cell unit, 111, 111a, 111b ... Cell string, 112 ... Selection transistor for writing, 113, 113a, 113b ... Transistor for selection / separation, 114 ... Selection for reading Transistor 115, amplification transistor 116, selection / separation transistor 117, selection / separation transistor BL11, bit line, WL10 to WL115, word line, SL11-SL15, SL13a, selection line.

Claims (11)

ビット線と、
上記ビット線に接続された少なくとも一つのメモリユニットと、を有し、
上記メモリユニットは複数のメモリセルが直列に接続されたセルストリングと、上記セルストリングの貫通電流を反映して上記ビット線を駆動する増幅駆動回路と、を含み、
上記各メモリセルは異なるしきい値に従って異なるデータを記憶する電界効果トランジスタにより形成されている
半導体記憶装置。
Bit lines,
And at least one memory unit connected to the bit line,
The memory unit includes a cell string in which a plurality of memory cells are connected in series, and an amplification drive circuit that drives the bit line reflecting the through current of the cell string,
Each of the memory cells is formed of a field effect transistor that stores different data according to different threshold values.
上記増幅駆動回路は、そのソース、ドレインの一端を第1の定電圧ソースに、他端を上記ビット線に接続された増幅用電界効果トランジスタを含み、
上記セルストリングの一端が上記増幅用電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、他端が第2の定電圧ソースに接続されている
請求項1記載の半導体記憶装置。
The amplification driving circuit includes an amplifying field effect transistor having one end of a source and a drain connected to a first constant voltage source and the other end connected to the bit line,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein one end of the cell string is connected to a gate electrode of the amplifying field effect transistor, and the other end is connected to a second constant voltage source.
上記メモリのデータ読み出しの際は、上記ビット線を介して上記駆動用電界効果トランジスタのゲートを一定電位にチャージし、上記セルストリングを介した貫通電流により上記ゲート電位を変化させる
請求項2記載の半導体記憶装置。
3. When reading data from the memory, the gate of the driving field-effect transistor is charged to a constant potential through the bit line, and the gate potential is changed by a through current through the cell string. Semiconductor memory device.
上記セルストリングは、シリコン基板上に形成された上記増幅駆動回路の上層に積層されている
請求項1記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the cell string is stacked on an upper layer of the amplification drive circuit formed on a silicon substrate.
上記セルストリングのモリセルを形成する電界効果トランジスタは、上記増幅駆動回路上に絶縁膜を介して堆積された半導体層に形成された溝の、側壁に形成されている
請求項1記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the field effect transistor forming the memory cell of the cell string is formed on a side wall of a groove formed in a semiconductor layer deposited on the amplification driving circuit via an insulating film. .
ビット線と、
上記ビット線に接続された少なくとも一つのメモリユニットと、を有し、
上記メモリユニットは複数のメモリセルが直列に接続されたセルストリングを複数含み、さらに上記セルストリングより任意に選択された一つの貫通電流を反映して上記ビット線を駆動する増幅駆動回路を含み、
上記各メモリセルは異なるしきい値に従って異なるデータを記憶する電界効果トランジスタにより形成されている
半導体記憶装置。
Bit lines,
And at least one memory unit connected to the bit line,
The memory unit includes a plurality of cell strings in which a plurality of memory cells are connected in series, and further includes an amplification driving circuit that drives the bit line by reflecting one through current arbitrarily selected from the cell strings.
Each of the memory cells is formed of a field effect transistor that stores different data according to different threshold values.
上記増幅駆動回路は、そのソース、ドレインの一端を第1の定電圧ソースに、他端をビット線に接続された増幅用界効果トランジスタであって、
上記複数のセルストリングの一端は第2の定電圧ソースに、他端はそれぞれ独立した選択トランジスタを介して、上記電界効果トランジスタのゲート電極に接続されている
請求項6記載の半導体記憶装置。
The amplification drive circuit is an amplification field effect transistor having one end of a source and a drain connected to a first constant voltage source and the other end connected to a bit line,
The semiconductor memory device according to claim 6, wherein one end of each of the plurality of cell strings is connected to a second constant voltage source, and the other end is connected to a gate electrode of the field effect transistor via an independent selection transistor.
データ読み出し時は、ビット線を介して上記駆動用電界効果トランジスタのゲートを一定電位にチャージし、選択されたセルストリングを介した貫通電流により上記ゲート電位を変化させる
請求項7記載の半導体記憶装置。
8. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein at the time of data reading, the gate of the driving field effect transistor is charged to a constant potential via a bit line, and the gate potential is changed by a through current via the selected cell string. .
上記複数の各セルストリングを形成する複数のメモリセルのゲート電極は、複数のセルストリング間でそれぞれ短絡しており、独立した駆動回路に接続されている
請求項6記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 6, wherein gate electrodes of a plurality of memory cells forming each of the plurality of cell strings are short-circuited between the plurality of cell strings, and are connected to independent drive circuits.
上記セルストリングは、シリコン基板上に形成された上記増幅駆動回路の上層に、少なくとも2層にわたって積層されている
請求項6記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 6, wherein the cell string is stacked over at least two layers on an upper layer of the amplification drive circuit formed on a silicon substrate.
上記セルストリングのメモリセルを形成する電界効果トランジスタは、上記増幅駆動回路上に絶縁膜を介して堆積された半導体層に形成された溝の、側壁に形成されている
請求項6記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory according to claim 6, wherein the field effect transistor forming the memory cell of the cell string is formed on a side wall of a groove formed in a semiconductor layer deposited on the amplification driving circuit via an insulating film. apparatus.
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