JP2012043970A - 半導体装置、メモリ装置への書込方法、メモリ装置からの読出方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1半導体素子100は基板上に形成されており、第1絶縁膜、第1電極、及び第1拡散層を備えている。第2半導体素子200は基板に形成されており、第2絶縁膜、第2電極、及び第2拡散層を備えている。第2電極は第1電極に接続している。制御トランジスタ300は、ソース及びドレインの一方が第1電極及び第2電極に接続しており、ソース及びドレインの他方がビットラインBL1に接続しており、ゲート電極がワードラインWL1に接続している。第1電位制御ラインSL1−1は第1拡散層に接続しており、第1拡散層の電位を制御する。第2電位制御ラインSL1−2は第2拡散層に接続しており、第2拡散層の電位を制御する。
【選択図】図1
Description
前記基板上に形成された第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成された第1電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第1電極に少なくとも隣接する第1拡散層と、を備える第1半導体素子と、
前記基板上に形成された第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形成されていて前記第1電極に接続している第2電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第2電極に少なくとも隣接する第2拡散層と、を備える第2半導体素子と、
ビットラインと、
ワードラインと、
ソース及びドレインの一方が前記第1電極及び前記第2電極に接続しており、ソース及びドレインの他方が前記ビットラインに接続しており、ゲート電極が前記ワードラインに接続している制御トランジスタと、
前記第1拡散層の電位を制御する第1電位制御部と、
前記第2拡散層の電位を制御する第2電位制御部と、
を備える半導体装置が提供される。
前記基板上に形成された第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成された第1電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第1電極に少なくとも隣接する第1拡散層と、を備える第1半導体素子と、
前記基板上に形成された第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形成されていて前記第1電極に接続している第2電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第2電極に少なくとも隣接する第2拡散層と、を備える第2半導体素子と、
ビットラインと、
ワードラインと、
ソース及びドレインの一方が前記第1電極及び前記第2電極に接続しており、ソース及びドレインの他方が前記ビットラインに接続しており、ゲート電極が前記ワードラインに接続している制御トランジスタと、
を備えるメモリ装置を準備し、
少なくとも一組の前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子により一つのメモリセルが構成されており、
前記メモリセルに1を書込むときには、前記第1拡散層に第1電位を印加し、前記第2拡散層に前記第1電位より高い第4電位を印加し、前記ビットラインにハイ信号を入力するとともに、前記ワードラインに信号を入力して前記制御トランジスタをオンし、
前記メモリセルに0を書込むときには、前記第1拡散層に前記第1電位より高い第2電位を印加し、前記第2拡散層に前記第2電位及び前記第4電位より低い第3電位を印加し、前記ビットラインにハイ信号を入力するとともに、前記ワードラインに信号を入力して前記制御トランジスタをオンし、
前記第1電位と前記ハイ信号との電位差、及び前記第3電位と前記ハイ信号との電位差は、いずれも前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を絶縁破壊する大きさであり、
前記第2電位と前記ハイ信号との電位差、及び前記第4電位と前記ハイ信号との電位差は、いずれも前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を絶縁破壊しない大きさであるメモリ装置への書込方法が提供される。
前記メモリ装置は、
基板と、
前記基板上に形成された第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成された第1電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第1電極に少なくとも隣接する第1拡散層と、を備える第1半導体素子と、
前記基板上に形成された第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形成されていて前記第1電極に接続している第2電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第2電極に少なくとも隣接する第2拡散層と、を備える第2半導体素子と、
ビットラインと、
ワードラインと、
ソース及びドレインの一方が前記第1電極及び前記第2電極に接続しており、ソース及びドレインの他方が前記ビットラインに接続しており、ゲート電極が前記ワードラインに接続している制御トランジスタと、
を備えており、
少なくとも一組の前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子により一つのメモリセルが構成されており、
前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜のいずれか一方は、前記基板を前記第1電極又は前記第2電極に短絡させている短絡部を有し、
前記メモリセルは、前記第1絶縁膜に前記短絡部分が形成されているか否かで1ビットの情報を記憶し、
前記メモリセルから情報を読み出すとき、前記第1拡散層に第5電位を印加し、かつ前記ビットラインに前記第5電位とは電位が異なる第6電位を印加し、
前記第5電位と前記第6電位の電位差は、前記第1絶縁膜を絶縁破壊しない大きさであるメモリ装置からの読出方法が提供される。
前記制御用トランジスタのソース及びドレインの一方を前記第1電極及び前記第2電極に接続する配線と、前記ソース及びドレインの他方に接続するビットラインと、前記制御用トランジスタのゲート電極に接続するワードラインと、を形成する工程と、
いずれかのタイミングで行われ、前記第1拡散層の電位を制御する第1電位制御部と、前記第2拡散層の電位を制御する第2電位制御部とを形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
図1及び図2は、第1の実施形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。図3は図1に回路図を示した半導体装置の一例を示す平面図であり、図4は図3のA−A´断面図である。この半導体装置は、主要部が図1及び図2に示されているように、基板10(図4に図示)、第1半導体素子100、第2半導体素子200、ビットラインBL1、ワードラインWL1、制御トランジスタ300、第1電位制御ラインSL1−1(第1電位制御部)、及び第2電位制御ラインSL1−2(第2電位制御部)を備える。
図12及び図13は、第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、それぞれ第1の実施形態における図3及び図5に対応している。本実施形態に係る半導体装置は、第1電極120及び第2電極220が、平面視で第1拡散層110及び第2拡散層210を貫いておらず、その端部が第1拡散層110及び第2拡散層210上に位置している点を除いて、第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。
図15は、第3の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置は、低濃度拡散層114,214が形成されておらず、その代わりに、第1電極120及び第2電極220の下方にも第1拡散層110及び第2拡散層210が形成されている点を除いて、第1又は第2の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。
図16は、第4の実施形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。本実施形態に係る半導体装置は、以下の点を除いて、第1〜第3の実施形態のいずれかにかかる半導体装置と同様の構成である。
図17は、第5の実施形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。本実施形態に係る半導体装置は、書込読出制御部の構成を除いて、第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。本実施形態において、第1電位制御ラインSL1−1及び第2電位制御ラインSL1−2の一方にはグラウンド電位が入力され、他方はフローティング状態になる。
20 素子分離膜
100 第1半導体素子
102 トランジスタ
110 第1拡散層
112 コンタクト
114 低濃度拡散層
120 第1電極
122 コンタクト
130 第1絶縁膜
132 短絡部
200 第2半導体素子
202 トランジスタ
210 第2拡散層
212 コンタクト
214 低濃度拡散層
220 第2電極
230 第2絶縁膜
232 短絡部
300 制御トランジスタ
310 拡散層
312 コンタクト
320 ゲート電極
322 コンタクト
332 短絡部
400 配線
610 トランジスタ
612 トランジスタ
620 NANDゲート
622 ANDゲート
630 トランジスタ
632 トランジスタ
640 トランジスタ
642 トランジスタ
650 昇圧回路
662 電圧調整回路
664 インバータ
670 トランジスタ
672 トランジスタ
BL1 ビットライン
WL1 ワードライン
SL1−1 第1電位制御ライン
SL1−2 第2電位制御ライン
VDD 電源ライン
T1 書き込み制御欄
T2 書き込みデータ入力ライン
Claims (22)
- 基板と、
前記基板上に形成された第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成された第1電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第1電極に少なくとも隣接する第1拡散層と、を備える第1半導体素子と、
前記基板上に形成された第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形成されていて前記第1電極に接続している第2電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第2電極に少なくとも隣接する第2拡散層と、を備える第2半導体素子と、
ビットラインと、
ワードラインと、
ソース及びドレインの一方が前記第1電極及び前記第2電極に接続しており、ソース及びドレインの他方が前記ビットラインに接続しており、ゲート電極が前記ワードラインに接続している制御トランジスタと、
前記第1拡散層の電位を制御する第1電位制御部と、
前記第2拡散層の電位を制御する第2電位制御部と、
を備える半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜のいずれか一方は、前記基板を前記第1電極又は前記第2電極に短絡させている短絡部を備える半導体装置。 - 請求項2に記載の半導体装置において、
前記第1半導体素子は、前記短絡部が形成されているか否かで情報を記憶するメモリ素子であり、
前記第2半導体素子は、前記第1半導体素子のダミー素子であり、
少なくとも一組の前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子により一つのメモリセルが構成される半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記第1電位制御部は、前記第1拡散層の電位を、第1電位と、前記第1電位より高い第2電位のいずれかに制御し、
前記第2電位制御部は、前記第2拡散層の電位を、前記第2電位より低い第3電位と、前記第3電位より高い第4電位のいずれかに制御し、
前記第1電位と前記ビットラインに入力されるハイ信号との電位差、及び前記第3電位と前記ハイ信号との電位差は、いずれも前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を絶縁破壊する大きさであり、
前記第2電位と前記ハイ信号との電位差、及び前記第4電位と前記ハイ信号との電位差は、いずれも前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を絶縁破壊しない大きさである半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子への書込みを行う書込制御部を備え、
前記書込制御部は、
前記メモリセルに1を書込むときには、前記第1拡散層に前記第1電位を印加し、前記第2拡散層に前記第4電位を印加し、かつ前記ビットラインにハイ信号を入力し、
前記メモリセルに0を書込むときには、前記第1拡散層に前記第2電位を印加し、前記第2拡散層に前記第3電位を印加し、かつ前記ビットラインにハイ信号を入力する半導体装置。 - 請求項4又は5に記載の半導体装置において、
前記第1半導体素子からの読み出しを行う読出制御部を備え、
前記読出制御部は、前記第1拡散層に第5電位を印加し、かつ前記ビットラインに前記第5電位とは異なる第6電位を印加し、
前記制御トランジスタをオンさせ、
前記第5電位と前記第6電位の電位差は、前記第1絶縁膜を絶縁破壊しない大きさである半導体装置。 - 請求項4〜6のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第3電位は前記第1電位と同じ電位である半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置において、
前記ハイ信号は、前記半導体装置の電源電位よりも高い電圧であり、
前記第1電位及び前記第3電位はグラウンド電位であり、
前記第2電位及び前記第4電位は、前記電源電位である半導体装置。 - 請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1電位制御部は、前記第1拡散層に接続する第1書込制御ラインを備え、
前記第2電位制御部は、前記第2拡散層に接続する第2書込制御ラインを備え、
前記第1電位制御部は、前記第1書込制御ラインを介して前記第1拡散層の電位を前記第1電位又は前記第2電位に制御し、
前記第2電位制御部は、前記第2書込制御ラインを介して前記第2拡散層の電位を前記第3電位又は前記第4電位に制御する半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置において、
前記第1電位及び前記第3電位はグラウンド電位であり、
前記第2電位及び前記第4電位は、フローティング状態における電位である半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
第1書込制御ラインと、
第2書込制御ラインと、
ソース及びドレインの一方が前記第1拡散層に接続しており、ソース及びドレインの他方がグラウンドに接続しており、ゲート電極が前記第1書込制御ラインに接続している第2制御トランジスタと、
ソース及びドレインの一方が前記第2拡散層に接続しており、ソース及びドレインの他方がグラウンドに接続しており、ゲート電極が前記第2書込制御ラインに接続している第3制御トランジスタと、
を備え、
前記第1電位制御部は、前記第1書込制御ラインを介して前記第2制御トランジスタを制御することにより、前記第1拡散層の電位を前記第1電位又は前記第2電位に制御し、
前記第2電位制御部は、前記第2書込制御ラインを介して前記第3制御トランジスタを制御することにより、前記第2拡散層の電位を前記第3電位又は前記第4電位に制御する半導体装置。 - 請求項4〜11のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記ハイ信号は外部から入力される半導体装置。 - 請求項4〜11のいずれか一項に記載の半導体装置において、
外部から入力された電源電位を伝達する電源ラインと、
外部から入力された電源電位を昇圧する昇圧回路と、
を備え、
前記ハイ信号は、前記昇圧回路の出力である半導体装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1拡散層は、前記第1電極の下方に形成されておらず、
前記第2拡散層は、前記第2電極の下方に形成されていない半導体装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1拡散層は、前記第1電極の下方にも形成されており、
前記第2拡散層は、前記第2電極の下方に形成されている半導体装置。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子はアンチヒューズである半導体装置。 - 請求項1〜16のいずれか一項に記載の半導体装置において、
平面視において、前記第1電極は前記第1拡散層を貫いており、前記第2電極は前記第2拡散層を貫いている半導体装置。 - 請求項1〜16のいずれか一項に記載の半導体装置において、
平面視において、前記第1電極は前記第1拡散層を貫いておらず、前記第2電極は前記第2拡散層を貫いていない半導体装置。 - 請求項18に記載の半導体装置において、
前記第1拡散層は、前記第1電極によって複数の第1の領域に区切られているとした場合、前記第1拡散層に接続するコンタクトは、前記複数の第1の領域の少なくとも一つには設けられておらず、
前記第2拡散層は、前記第2電極によって複数の第2の領域に区切られているとした場合、前記第2拡散層に接続するコンタクトは、前記複数の第2の領域の少なくとも一つには設けられていない半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成された第1電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第1電極に少なくとも隣接する第1拡散層と、を備える第1半導体素子と、
前記基板上に形成された第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形成されていて前記第1電極に接続している第2電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第2電極に少なくとも隣接する第2拡散層と、を備える第2半導体素子と、
ビットラインと、
ワードラインと、
ソース及びドレインの一方が前記第1電極及び前記第2電極に接続しており、ソース及びドレインの他方が前記ビットラインに接続しており、ゲート電極が前記ワードラインに接続している制御トランジスタと、
を備えるメモリ装置を準備し、
少なくとも一組の前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子により一つのメモリセルが構成されており、
前記メモリセルに1を書込むときには、前記第1拡散層に第1電位を印加し、前記第2拡散層に前記第1電位より高い第4電位を印加し、前記ビットラインにハイ信号を入力するとともに、前記ワードラインに信号を入力して前記制御トランジスタをオンし、
前記メモリセルに0を書込むときには、前記第1拡散層に前記第1電位より高い第2電位を印加し、前記第2拡散層に前記第2電位及び前記第4電位より低い第3電位を印加し、前記ビットラインにハイ信号を入力するとともに、前記ワードラインに信号を入力して前記制御トランジスタをオンし、
前記第1電位と前記ハイ信号との電位差、及び前記第3電位と前記ハイ信号との電位差は、いずれも前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を絶縁破壊する大きさであり、
前記第2電位と前記ハイ信号との電位差、及び前記第4電位と前記ハイ信号との電位差は、いずれも前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を絶縁破壊しない大きさであるメモリ装置への書込方法。 - メモリ装置から情報を読み出す情報読み出し方法であって、
前記メモリ装置は、
基板と、
前記基板上に形成された第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成された第1電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第1電極に少なくとも隣接する第1拡散層と、を備える第1半導体素子と、
前記基板上に形成された第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形成されていて前記第1電極に接続している第2電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第2電極に少なくとも隣接する第2拡散層と、を備える第2半導体素子と、
ビットラインと、
ワードラインと、
ソース及びドレインの一方が前記第1電極及び前記第2電極に接続しており、ソース及びドレインの他方が前記ビットラインに接続しており、ゲート電極が前記ワードラインに接続している制御トランジスタと、
を備えており、
少なくとも一組の前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子により一つのメモリセルが構成されており、
前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜のいずれか一方は、前記基板を前記第1電極又は前記第2電極に短絡させている短絡部を有し、
前記メモリセルは、前記第1絶縁膜に前記短絡部分が形成されているか否かで1ビットの情報を記憶し、
前記メモリセルから情報を読み出すとき、前記第1拡散層に第5電位を印加し、かつ前記ビットラインに前記第5電位とは電位が異なる第6電位を印加し、
前記第5電位と前記第6電位の電位差は、前記第1絶縁膜を絶縁破壊しない大きさであるメモリ装置からの読出方法。 - 基板上に、第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成された第1電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第1電極に少なくとも隣接する第1拡散層とを備える第1半導体素子を形成するとともに、前記基板上に、第2絶縁膜、前記第2絶縁膜上に形成されていて前記第1電極に接続している第2電極、及び前記基板に形成されていて平面視で前記第2電極に少なくとも隣接する第2拡散層とを備える第2半導体素子を形成し、さらに制御用トランジスタを形成する工程と、
前記制御用トランジスタのソース及びドレインの一方を前記第1電極及び前記第2電極に接続する配線と、前記ソース及びドレインの他方に接続するビットラインと、前記制御用トランジスタのゲート電極に接続するワードラインと、を形成する工程と、
いずれかのタイミングで行われ、前記第1拡散層の電位を制御する第1電位制御部と、前記第2拡散層の電位を制御する第2電位制御部とを形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
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