JP2008536315A - スプリットゲート型マルチビットメモリセル - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は概して、マルチビットメモリセルを備える不揮発性メモリ装置に関し、特に、ソースサイド注入によってプログラミング可能なマルチビットメモリセルを備えるフラッシュメモリ装置に関する。
不揮発性メモリ装置は一般的に用いられる電子部品であり、情報をデータとして複数のメモリセルに保持することができる。当該情報は、メモリ装置への電力供給が停止してもメモリセルに保持されたままである。フラッシュメモリ装置は不揮発性メモリ装置であり、従来のプログラミング技術および消去技術によって情報をメモリセルに保持することができる。
より低い電圧および電流でより早くプログラミングを行うよう、動作が改善されたメモリセルを提供する。メモリセルは、基板内に拡散したソースおよびドレインと、ソースおよびドレインの間の基板内に形成されたチャネル領域とを備える。第1の電荷保持層および第2の電荷保持層はチャネル領域上の基板上に形成され、ゲートは、ソース、ドレイン、第1の電荷保持層および第2の電荷保持層上に形成される。チャネル領域の中心点は、ソースおよびドレインから等距離のところに配置され、チャネル領域の中央部分を制御するためのコントロールゲートがチャネル領域の中心点上に形成される。コントロールゲートは、第1の電荷保持層および第2の電荷保持層から等距離のところに、かつゲートの下に配置される。絶縁材料が、ソースをゲートから、ドレインをゲートから、ならびにコントロールゲートを第1の電荷保持層、第2の電荷保持層およびゲートから分離する。
発明の詳細な説明
本発明の以下の詳細な説明は本質的に例示的なものに過ぎず、本発明または本発明の応用および用途を限定するものではない。さらに、上記の発明の背景または以下の発明の詳細な説明に示したいずれかの理論によって拘束する意図はない。
第5の絶縁層228は、第3の絶縁層224、第4の絶縁層226およびコントロールゲート220の上、かつゲート218の下に形成される。
プよりも小さい。
てバイアスされ、選択されたワード線302に約4ボルトが印加され、選択されたビット線304に約1ボルトが印加される。従来は、メモリセル200の読出中の隣り合うビット線304の間の電流リークは、読出前にメモリセル200をあらかじめ充電することによって生じていた。本発明の利点は、隣り合うビット線304の間のリーク経路を遮断するのにコントロールゲート220を用いることができるため、読出動作中にあらかじめ充電する必要がない点である。また、プログラミング動作および読出動作の両方については、チャネル208のしきい値電圧より約2ボルト高い電圧にて複数のコントロールゲート線をバイアスすることによって、アレイ300のデコーディングが簡略化できることがわかる。
Claims (23)
- メモリセル(200)であって、
基板(202)内に拡散したソース(204)およびドレイン(206)を備え、ソース(204)およびドレイン(206)の間にチャネル領域(208)を有し、チャネル領域(208)の中心点はソース(204)およびドレイン(206)から等距離のところに配置され、さらに、
チャネル領域(208)上の基板(202)上に形成された第1の電荷保持層(214)および第2の電荷保持層(216)と、
ソース(204)、ドレイン(206)、第1の電荷保持層(214)および第2の電荷保持層(216)上に形成されたゲート(218)と、
チャネル領域(208)の中心点上に形成され、チャネル領域(208)の中央部分を制御するためのコントロールゲート(220)とを備え、前記コントロールゲート(220)は、第1の電荷保持層(214)および第2の電荷保持層(216)の間の等距離のところに、かつゲート(218)の下に配置され、さらに、
ソース(204)をゲート(218)から、ドレイン(206)をゲート(218)から、ならびにコントロールゲート(220)を第1の電荷保持層(214)、第2の電荷保持層(216)およびゲート(218)から分離する絶縁材料(210,212,224,226,228)を備える、メモリセル。 - コントロールゲート(220)および基板(202)の間に形成されたコントロールゲート下部絶縁層(222)をさらに備える、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- 第1の電荷保持層(214)はONO層であり、酸化物の下部絶縁層(230)、中間窒化電荷トラッピング層(232)および酸化物の上部絶縁層(234)によって構成され、窒化電荷トラッピング層長さは150Åから300Åの間である、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- 第2の電荷保持層(216)はONO層であり、酸化物の下部絶縁層(240)、中間窒化電荷トラッピング層(242)および酸化物の上部絶縁層(244)によって構成され、窒化電荷トラッピング層長さは150Åから300Åの間である、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- コントロールゲート(220)はポリシリコンから成る、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- コントロールゲート(220)のコントロールゲート幅は250Åよりも大きく、コントロールゲート厚さは300Åから500Åの間である、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- 絶縁材料(210,212,224,226,228)は、酸化物、窒化物またはONO材料から成る絶縁材料の組のうちの1つから成る、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- コントロールゲート(220)を第1の電荷保持層(214)から分離する絶縁材料(224)の分離絶縁物厚さは、70から150Åの間である、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- コントロールゲート(220)を第2の電荷保持層(216)から分離する絶縁材料(226)の分離絶縁物厚さは、70から150Åの間である、請求項1に記載のメモリセ
ル(200)。 - ゲート(218)はポリシリコンから成る、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- 第1の電荷保持層(214)または第2の電荷保持層(216)の一方をソースサイド注入でプログラミングすることによって、メモリセル(200)に情報を保持させる、請求項1に記載のメモリセル(200)。
- コントロールゲート下部絶縁層(222)は酸化物から成り、コントロールゲート酸化物厚さは50Åから70Åの間である、請求項2に記載のメモリセル(200)。
- メモリセル(200)のアレイ(300)を備えるメモリ装置であって、各メモリセル(200)は、
基板面(202)内に拡散したソース(204)およびドレイン(206)を備え、ソース(204)およびドレイン(206)の間にチャネル領域(208)を有し、チャネル領域(208)の中心点はソース(204)およびドレイン(206)から等距離のところに配置され、さらに、
チャネル領域(208)上の基板面(202)上に形成された第1の電荷保持層(214)および第2の電荷保持層(216)と、
ソース(204)、ドレイン(206)、第1の電荷保持層(214)および第2の電荷保持層(216)の上に形成されたゲート(218)と、
チャネル領域(208)の中心点上に形成され、前記中央部分を制御するためのコントロールゲート(220)とを備え、前記コントロールゲート(220)は、第1の電荷保持層(214)および第2の電荷保持層(216)の間の等距離のところに、かつゲート(218)の下に配置され、さらに、
ソース(204)をゲート(218)から、ドレイン(206)をゲート(218)から、ならびにコントロールゲート(220)を第1の電荷保持層(214)、第2の電荷保持層(216)およびゲート(218)から分離する絶縁材料(210,212,224,226,228)を備える、メモリ装置。 - メモリセル(200)のアレイ(300)は、複数のワード線(302)をさらに備え、前記複数のワード線(302)の各々は、残りの前記複数のワード線(302)に平行であり、各メモリセル(200)のゲート(218)は、複数のワード線(302)のうちの1本に連結される、請求項13に記載のメモリ装置。
- メモリセル(200)のアレイ(300)は、複数のビット線(304)をさらに備え、前記複数のビット線(304)の各々は、残りの前記複数のビット線(304)に平行であり、前記複数のビット線(304)の各々は複数のワード線(302)に垂直であり、各メモリセル(200)のソース(204)は複数のビット線(304)のうちの1本に連結される、請求項14に記載のメモリ装置。
- 各メモリセル(200)のドレイン(206)も、複数のビット線(304)のうちの1本に連結される、請求項15に記載のメモリ装置。
- 各メモリセル(200)のコントロールゲート(220)は、複数のコントロールゲート線(306)のうちの1本に連結され、コントロールゲート線(306)は複数のビット線(304)の各々に平行に形成される、請求項15に記載のメモリ装置。
- 複数のコントロールゲート線(306)の各々は、残りの複数のコントロールゲート線(306)のすべてに連結され、複数のコントロールゲート線(306)の各々は、アレ
イ(300)の外側の第1の辺(310)上に配置された第1のコモン線(308)に連結される、請求項17に記載のメモリ装置。 - 複数のコントロールゲート線(402,404)は、複数のコントロールゲート線(404)の第1のグループおよび複数のコントロールゲート線(402)の第2のグループを含み、複数のコントロールゲート線の隣接するものどうしが同じグループに属さないように、第1のグループおよび第2のグループはそれぞれ複数のコントロールゲート線(402,404)の1本おきによって構成され、複数のコントロールゲート線(404)の第1のグループの各々は、アレイ(400)の外側の第1の辺(310)上に配置された第1のコモン線(408)に連結され、複数のコントロールゲート線(402)の第2のグループの各々は、アレイの外側の第2の辺上に配置された第2のコモン線(406)に連結され、第2の辺は第1の辺(310)の反対側にある、請求項17に記載のメモリ装置。
- メモリセルのアレイのうち少なくとも1つのメモリセルのコントロールゲート(220)の電位を、メモリセルのアレイのうち当該少なくとも1つのメモリセルのチャネル領域(208)に対応するしきい値電圧よりも約1ボルトから2ボルト高く維持しながら、メモリセルのアレイのうち当該少なくとも1つのメモリセルの第1の電荷保持層(214)または第2の電荷保持層(216)をソースサイド注入でプログラミングすることによって、メモリセル(200)のアレイ(300)に情報が保持される、請求項13に記載のメモリ装置。
- メモリセルのアレイのうち少なくとも1つのメモリセルのコントロールゲート(220)を浮動させながら、メモリセルのアレイのうち当該少なくとも1つのメモリセルの第1の電荷保持層(214)または第2の電荷保持層(216)を消去することによって、メモリセル(200)のアレイ(300)から情報が消去される、請求項13に記載のメモリ装置。
- メモリセルのアレイのうち少なくとも1つのメモリセルのコントロールゲート(220)の電位を、メモリセルのアレイのうち当該少なくとも1つのメモリセルに対応したしきい値電圧よりも約2ボルト高く維持しながら、メモリセルのアレイのうち当該少なくとも1つのメモリセルの第1の電荷保持層(214)または第2の電荷保持層(216)を読出すことによって、メモリセル(200)のアレイ(300)から情報が読出される、請求項13に記載のメモリ装置。
- メモリセル(200)であって、
間にチャネル領域(208)を有するソース(204)およびドレイン(206)と、と、
ソース(204)上に形成された第1の絶縁層(210)と、
ドレイン(206)上に形成された第2の絶縁層(212)と、
チャネル領域(208)の第1の部分上に形成され、第1の絶縁層(210)に接する第1の電荷保持層(214)と、
チャネル領域(208)の第2の部分上に形成され、第1の電荷保持層(214)に接する第3の絶縁層(224)と、
チャネル領域(208)の第3の部分上に形成され、第3の絶縁層(224)に接する下部絶縁層(222)と、
チャネル領域(208)の第4の部分上に形成され、下部絶縁層(222)に接する第4の絶縁層(226)と、
チャネル領域(208)の第5の部分上に形成され、第4の絶縁層(226)および第2の絶縁層(212)に接する第2の電荷保持層(216)と、
下部絶縁層(222)上に形成されたコントロールゲート層(220)と、
第2の絶縁層(224)、第3の絶縁層(226)およびコントロールゲート層(220)上に形成された第5の絶縁層(228)と、
第1の絶縁層(210)、第2の絶縁層(212)、第5の絶縁層(228)、第1の電荷保持層(214)および第2の電荷保持層(216)上に形成されたゲート層(218)とを備える、メモリセル。
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