JP2013201336A - Semiconductor nonvolatile storage device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem occurring in a MIS memory transistor which includes resistance means electrically connected with a source region for improving injection efficiency of electric charge that writing reliability is improved but reading margin in an initial state is reduced.SOLUTION: In a MIS memory transistor including resistance means electrically connected with a source region, the resistance means includes variable means for making a value of resistance in data writing be lower than that in data reading.

Description

本発明は半導体不揮発性記憶装置に関し、特にMONOS構造に代表される電荷蓄積層に電荷を蓄積することにより閾値電圧を変化させるMIS型メモリトランジスタを含む半導体不揮発性記憶装置の構造に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor nonvolatile memory device, and more particularly to a structure of a semiconductor nonvolatile memory device including a MIS type memory transistor that changes a threshold voltage by accumulating charges in a charge accumulation layer typified by a MONOS structure.

MONOS構造に代表されるMIS型メモリトランジスタは、素子分離膜により規定された素子領域に離間して設けるソース領域とドレイン領域とに挟まれたチャネル領域上に、メモリ絶縁膜とメモリゲート電極とを積層して設ける構造であり、メモリ絶縁膜に電荷を蓄積させたときの閾値電圧と、電荷を蓄積していないときの閾値電圧との差を利用して、情報を記憶させている。   An MIS type memory transistor typified by a MONOS structure has a memory insulating film and a memory gate electrode on a channel region sandwiched between a source region and a drain region that are provided apart from an element region defined by an element isolation film. In this structure, the information is stored using a difference between a threshold voltage when charges are accumulated in the memory insulating film and a threshold voltage when charges are not accumulated.

代表的なMIS型メモリトランジスタの構造と書き込み方法とを図を用いて説明する。
まず、MIS型メモリトランジスタの構造について説明する。図11は、MIS型メモリトランジスタの構造を示す断面図であり、101は半導体基板、102は素子分離膜、103は素子領域を示す。104はチャネル領域、105はメモリ絶縁膜、106はメモリゲート電極である。107はソース領域、108はドレイン領域、109は層間絶縁膜、110はコンタクトホール、111は金属配線、120は空乏層をそれぞれ示す。なお、空乏層120は、図中点線でその広がり状態を模式的に示している。
A structure and a writing method of a typical MIS type memory transistor will be described with reference to the drawings.
First, the structure of the MIS type memory transistor will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the MIS type memory transistor, where 101 is a semiconductor substrate, 102 is an element isolation film, and 103 is an element region. Reference numeral 104 denotes a channel region, 105 denotes a memory insulating film, and 106 denotes a memory gate electrode. Reference numeral 107 denotes a source region, 108 denotes a drain region, 109 denotes an interlayer insulating film, 110 denotes a contact hole, 111 denotes a metal wiring, and 120 denotes a depletion layer. Note that the depletion layer 120 schematically shows the spread state by a dotted line in the figure.

図11に示したMIS型メモリトランジスタは、半導体基板101上に設ける素子分離膜102により規定される素子領域103に、チャネル領域104を挟んでソース領域107とドレイン領域108とを離間して設け、チャネル領域104上にメモリ絶縁膜105を介しメモリゲートゲート電極106を設ける。   In the MIS type memory transistor shown in FIG. 11, a source region 107 and a drain region 108 are provided apart from each other in an element region 103 defined by an element isolation film 102 provided on a semiconductor substrate 101 with a channel region 104 interposed therebetween. A memory gate gate electrode 106 is provided on the channel region 104 with a memory insulating film 105 interposed therebetween.

メモリ絶縁膜105は、例えば、MIS型メモリトランジスタがMONOS構造のメモリトランジスタの場合、トンネル酸化膜である第1の絶縁膜と絶縁膜で構成する電荷蓄積層とトップ酸化膜である第2の絶縁膜とからなる積層膜であり、電荷蓄積層に電荷を蓄積することでメモリトランジスタの閾値を制御するのである。   For example, when the MIS type memory transistor is a memory transistor having a MONOS structure, the memory insulating film 105 includes a first insulating film that is a tunnel oxide film, a charge storage layer that is formed of the insulating film, and a second insulating film that is a top oxide film. The threshold value of the memory transistor is controlled by accumulating charges in the charge accumulation layer.

さらに、層間絶縁膜109に設けるコンタクトホール110を介し金属配線111を、メモリゲート電極106、ソース領域107、ドレイン領域108と接続して設ける。   Further, a metal wiring 111 is provided in connection with the memory gate electrode 106, the source region 107, and the drain region 108 through a contact hole 110 provided in the interlayer insulating film 109.

次に、図11に示すMIS型メモリトランジスタのデータの書き込み方法について説明する。
図11に示すMIS型メモリトランジスタのデータの書き込みは、メモリゲート電極106にゲート書き込み電圧VG、ドレイン領域108にドレイン書き込み電圧VDを、それぞれ金属配線111を介して印加し、メモリ絶縁膜105に電荷を注入することにより行う。メモリ絶縁膜105に電荷が注入されることで閾値電圧を変化させるのである。ソース領域107と半導体基板101には、電圧は印加されず、ともにグランド電位となっている。
Next, a method for writing data in the MIS type memory transistor shown in FIG. 11 will be described.
In writing data in the MIS type memory transistor shown in FIG. 11, the gate write voltage VG and the drain write voltage VD are applied to the memory gate electrode 106 and the drain region 108 through the metal wiring 111, respectively, and the memory insulating film 105 is charged. By injecting. The threshold voltage is changed by injecting charges into the memory insulating film 105. No voltage is applied to the source region 107 and the semiconductor substrate 101, and both are at the ground potential.

点線で示す空乏層120の広がり状態は、ソース領域107近傍とドレイン領域108近傍とでは異なる。ソース領域107近傍では、ソース領域107と半導体基板101との間には電位差がないため広がりは小さく、ドレイン領域108近傍では、ドレイン領域108と半導体基板101との間には電位差があるため広がりが大きい。   The spread state of the depletion layer 120 indicated by a dotted line is different between the vicinity of the source region 107 and the vicinity of the drain region 108. In the vicinity of the source region 107, the spread is small because there is no potential difference between the source region 107 and the semiconductor substrate 101, and in the vicinity of the drain region 108, the spread is caused by a potential difference between the drain region 108 and the semiconductor substrate 101. large.

以上説明した従来のデータの書込み方法では、電荷の電荷蓄積層への注入効率を高めるために半導体基板101の表面濃度を高くする必要があった。しかしながら、表面濃度を高くすると、MIS型メモリトランジスタの閾値電圧が高くなってしまい、読み出し時に書込みを行っていないMIS型メモリトランジスタを書込まれたと誤認識してしまう問題があった。   In the conventional data writing method described above, it is necessary to increase the surface concentration of the semiconductor substrate 101 in order to increase the efficiency of charge injection into the charge storage layer. However, when the surface concentration is increased, the threshold voltage of the MIS type memory transistor increases, and there is a problem that a MIS type memory transistor that has not been written at the time of reading is erroneously recognized as being written.

特に、読み出しに使用する電源電圧が低い(例えば、電源電圧が1.5V)の場合、データが書き込まれたと誤認識する問題の発生が顕著であった。また、書き込み後のMIS型メモリトランジスタの閾値電圧を高くするために、書き込み電圧を高くしなければならないが、MIS型メモリトランジスタのドレイン接合耐圧の制約により、書き込み電圧を高くすることは困難であった。   In particular, when the power supply voltage used for reading is low (for example, the power supply voltage is 1.5 V), the problem of erroneously recognizing that data has been written is remarkable. Further, in order to increase the threshold voltage of the MIS type memory transistor after writing, it is necessary to increase the writing voltage. However, it is difficult to increase the writing voltage due to restrictions on the drain junction breakdown voltage of the MIS type memory transistor. It was.

さらに、ソース領域107近傍では、ソース領域107近傍のチャネル領域104に沿った電界が小さいため、ソース領域107近傍のチャネル領域104からメモリ絶縁膜105中への電荷注入が発生しない。したがって、ドレイン領域108近傍のチャネル領域104からのみ、メモリ絶縁膜105に電荷注入がなされることから、電荷の注入効率が悪く、MIS型メモリトランジスタの閾値電圧を高くすることは困難であった。   Further, in the vicinity of the source region 107, the electric field along the channel region 104 in the vicinity of the source region 107 is small, so that charge injection from the channel region 104 in the vicinity of the source region 107 into the memory insulating film 105 does not occur. Therefore, charge is injected into the memory insulating film 105 only from the channel region 104 in the vicinity of the drain region 108, so that the charge injection efficiency is poor and it is difficult to increase the threshold voltage of the MIS type memory transistor.

そこで、データの書き込み時に、メモリ絶縁膜105に充分な電荷注入を可能とし、MIS型メモリトランジスタの閾値電圧を高くする方法として、MIS型メモリトランジスタのソース領域と接続し、メモリゲート電極と同一の材料であると共にメモリゲート電極の形成時に同時に形成する抵抗手段を設ける構造が発明者により提案されている。   Therefore, as a method of enabling sufficient charge injection into the memory insulating film 105 and increasing the threshold voltage of the MIS type memory transistor at the time of writing data, it is connected to the source region of the MIS type memory transistor and is the same as the memory gate electrode. The inventor has proposed a structure that is provided with resistance means that is formed simultaneously with the formation of the memory gate electrode.

その技術は、メモリゲート電極とドレイン領域とに書込み電圧をそれぞれ印加してメモリ絶縁膜に電荷の注入を行うとき、ソース領域と接続する抵抗手段が、ソース領域と半導体基板との間に電位差を発生させ、この電位差によりソース領域近傍からもメモリ絶縁膜に電荷の注入を行うものである(例えば、特許文献1参照。)。   In the technology, when a write voltage is applied to the memory gate electrode and the drain region to inject charges into the memory insulating film, the resistance means connected to the source region causes a potential difference between the source region and the semiconductor substrate. The charge is injected into the memory insulating film from the vicinity of the source region by this potential difference (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に示した従来技術を図12を用いて説明する。
図12は、特許文献1に記載の技術を図11との対比をし易くするために書き直した図であって、半導体不揮発性記憶装置であるMIS型メモリトランジスタの構造を示す断面図である。MIS型メモリトラントランジスタのソース領域と接続する抵抗手段115を備えている。なお、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。
The prior art disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a diagram in which the technique described in Patent Document 1 is rewritten to facilitate comparison with FIG. 11 and is a cross-sectional view showing the structure of a MIS type memory transistor that is a semiconductor nonvolatile memory device. Resistor means 115 connected to the source region of the MIS type memory transistor is provided. In addition, the same number is provided to the same structure already demonstrated.

抵抗手段115は、メモリゲート電極と同一の材料であると共にメモリゲート電極の形成時に同時に形成するものである。これから行う説明では、NチャネルMIS型メモリトランジスタと導電型がP型の抵抗手段115よりなる構成の半導体不揮発性記憶装置を例にして説明する。   The resistance means 115 is made of the same material as the memory gate electrode and is formed simultaneously with the formation of the memory gate electrode. In the following description, a semiconductor nonvolatile memory device having an N channel MIS type memory transistor and a P type resistance means 115 will be described as an example.

まず、図12を用いて構造を説明する。
MIS型メモリトランジスタのソース領域107と接続する抵抗手段115は、導電型がP型の多結晶シリコンよりなり、素子分離膜102上に設けると共に、一方の端子を層間絶縁膜109に設けるコンタクトホール110を介し金属配線112でソース領域107と接続している。図示はしないが他方の端子は書き込み電圧発生源か電源電圧発生源に接続している。
First, the structure will be described with reference to FIG.
The resistance means 115 connected to the source region 107 of the MIS type memory transistor is made of polycrystalline silicon having a conductivity type of P type, and is provided on the element isolation film 102 and a contact hole 110 in which one terminal is provided in the interlayer insulating film 109. The metal region 112 is connected to the source region 107 through the via. Although not shown, the other terminal is connected to a write voltage generation source or a power supply voltage generation source.

次に、データの書き込み方法について説明する。
図12に記載の特許文献1に示した従来技術において、データを書込む場合、例えば、導電型がN型のメモリゲート電極106 に書き込みゲート電圧VG を9V印加する。同時に、導電型がN型のドレイン領域108に書き込みドレイン電圧VDを9V印加する。
このとき、導電型がP型の半導体基板101およびソース領域107はグランド電位となっている。
Next, a data writing method will be described.
In the prior art shown in Patent Document 1 shown in FIG. 12, when data is written, for example, a write gate voltage VG of 9 V is applied to the N-type memory gate electrode 106. At the same time, a write drain voltage VD of 9 V is applied to the drain region 108 having the N conductivity type.
At this time, the P type semiconductor substrate 101 and the source region 107 are at ground potential.

ソース領域107に電気的に接続した抵抗手段115により、ドレイン領域108からソース領域107に流れ込む電流が制限される。これにより、ソース領域107の電位が半導体基板101よりも高くなる。つまり、ソース領域107と半導体基板101とが逆バイアスされた電位関係になる。   Current flowing from the drain region 108 into the source region 107 is limited by the resistance means 115 electrically connected to the source region 107. As a result, the potential of the source region 107 becomes higher than that of the semiconductor substrate 101. That is, the source region 107 and the semiconductor substrate 101 are in a potential relationship that is reverse-biased.

したがって、データ書き込み中のソース領域107近傍のチャネル領域104に沿った方向の電界が強まるため、ソース領域107近傍の空乏層121の広がりが増加し、ソース領域107近傍にてインパクトイオン化が生じ、チャネル領域104からメモリ絶縁膜105への電荷の注入が発生することとなる(図11に示した空乏層120に比してソース領域107近辺の広がりが大きいことに注目されたい。)。   Therefore, since the electric field in the direction along the channel region 104 near the source region 107 during data writing is strengthened, the spread of the depletion layer 121 near the source region 107 increases, impact ionization occurs near the source region 107, and the channel Charge injection from the region 104 to the memory insulating film 105 occurs (note that the area near the source region 107 is larger than the depletion layer 120 shown in FIG. 11).

すなわち、特許文献1に示した従来技術では、ドレイン領域108近傍のチャネル領域104からメモリ絶縁膜105への電荷の注入に加え、ソース領域107近傍でのインパクトイオン化により、ソース領域107近傍のチャネル領域104からもメモリ絶縁膜105に対する電荷の蓄積が発生する。したがって、ソース領域107に接続する抵抗手段115を接続しない従来技術よりも、メモリ絶縁膜105への電荷の注入効率が増加するのである。   That is, in the prior art disclosed in Patent Document 1, in addition to the charge injection from the channel region 104 near the drain region 108 to the memory insulating film 105, the impact ionization near the source region 107 causes the channel region near the source region 107. Charge accumulation from the memory insulating film 105 also occurs from 104. Therefore, the efficiency of charge injection into the memory insulating film 105 is increased as compared with the conventional technique in which the resistance means 115 connected to the source region 107 is not connected.

特許3993007号公報(第3頁−4頁、図1)Japanese Patent No. 3993007 (page 3-4, FIG. 1)

特許文献1に示した従来技術では、メモリ絶縁膜105への電荷の注入効率を増加させるために、ソース領域107に電気的に接続した抵抗手段115を設けているが、この抵抗手段115は常時接続されていることから、データを書き込む前の初期状態や、データの書き込み時や読み出し時といった状況に関らず、常に所定の抵抗値がソース領域107に付加されている。   In the prior art disclosed in Patent Document 1, in order to increase the efficiency of charge injection into the memory insulating film 105, the resistance means 115 electrically connected to the source region 107 is provided. Because of the connection, a predetermined resistance value is always added to the source region 107 regardless of the initial state before data is written and the situation such as when data is written or read.

特許文献1に示した従来技術で示す半導体不揮発性記憶装置は、メモリゲート電極に電圧を印加して閾値電圧を制御する所謂ゲートバイアスタイプである。したがって、データを書き込んでいない初期状態は、メモリゲート電極にMIS型メモリトランジスタの閾値電圧以上の電圧を印加した場合に、ソース領域とドレイン領域との間に電流が流れる。この電流が流れることにより、MIS型メモリトランジスタは、初期状態と認識できる。
よって、ソース領域とドレイン領域との間に流れる電流が大きい方が、初期状態の認識が確実に行われる。このような理由から、初期状態でのMIS型メモリトランジスタのON抵抗は低い方が好ましい。
The semiconductor nonvolatile memory device shown in the prior art disclosed in Patent Document 1 is a so-called gate bias type in which a threshold voltage is controlled by applying a voltage to a memory gate electrode. Therefore, in an initial state where data is not written, a current flows between the source region and the drain region when a voltage equal to or higher than the threshold voltage of the MIS type memory transistor is applied to the memory gate electrode. When this current flows, the MIS type memory transistor can be recognized as an initial state.
Therefore, the initial state is reliably recognized when the current flowing between the source region and the drain region is large. For this reason, it is preferable that the ON resistance of the MIS type memory transistor in the initial state is low.

しかしながら、書き込み後は、MIS型メモリトランジスタの閾値電圧が高くなり、メモリゲート電極に閾値電圧以下の電圧を印加した場合に、ソース領域とドレイン領域との間に電流が流れない。この電流が流れないことにより、MIS型メモリトランジスタは、書き込み状態と認識できる。
よって、ソース領域とドレイン領域との間に流れる電流が小さい方が、書き込み状態の認識が確実に行われる。このような理由から、MIS型メモリトランジスタのON抵抗は高い方が有利となる。
However, after writing, the threshold voltage of the MIS memory transistor becomes high, and no current flows between the source region and the drain region when a voltage lower than the threshold voltage is applied to the memory gate electrode. Since this current does not flow, the MIS type memory transistor can be recognized as a writing state.
Therefore, the smaller the current flowing between the source region and the drain region, the more reliably the writing state is recognized. For this reason, it is advantageous that the ON resistance of the MIS type memory transistor is higher.

MIS型メモリトランジスタが初期状態であることは、ソース領域とドレイン領域との間に電流が流れることにより知ることができる。したがって、この電流が大きいほど、つまりON抵抗が低いほど読み出し動作が安定することとなる。
すなわち、特許文献1に示した従来技術では、データの書き込み信頼性は向上するものの、ON抵抗が高いため、初期状態の読み出し動作が安定せず、読み出しマージンが低下してしまうのである。
The fact that the MIS type memory transistor is in the initial state can be known by the fact that a current flows between the source region and the drain region. Therefore, the larger the current, that is, the lower the ON resistance, the more stable the read operation.
That is, in the prior art disclosed in Patent Document 1, although the data writing reliability is improved, since the ON resistance is high, the reading operation in the initial state is not stable and the reading margin is reduced.

本発明の半導体不揮発性記憶装置は、このような課題を解決するためにある。そしてその目的は、読み出しマージンの向上と書き込み信頼性の向上とを両立させた半導体不揮発性記憶装置を提供することである。   The semiconductor nonvolatile memory device of the present invention is to solve such a problem. An object of the present invention is to provide a semiconductor nonvolatile memory device that achieves both improvement in read margin and improvement in write reliability.

上記目的を達成するために、本発明の半導体不揮発性記憶装置は、以下の構造を採用する。   In order to achieve the above object, the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention employs the following structure.

半導体基板に、ソース領域とドレイン領域と、これらに挟まれる部分にチャネル領域を備え、チャネル領域の上部に電荷を蓄積するメモリ絶縁膜を介してゲート電極を有し、ソース領域と電気的に接続する抵抗手段を備え、
ゲート電極とドレイン領域とに書き込み電圧をそれぞれ印加してメモリ絶縁膜に電荷の注入を行うデータ書き込みのとき、抵抗手段は、ソース領域と半導体基板との間に電位差を発生させ、電位差によりソース領域近傍からもメモリ絶縁膜に電荷を蓄積する半導体不揮発性記憶装置において、
抵抗手段は、データ書き込みのときに、データ読み出しのときよりも抵抗値が低くなるようにする可変手段を有することを特徴とする。
A semiconductor substrate has a source region and a drain region, and a channel region between the source region and the drain region, and has a gate electrode through a memory insulating film that accumulates charges on the channel region, and is electrically connected to the source region. Resistance means to
When data writing is performed in which charge voltage is applied to the gate electrode and the drain region to inject charges into the memory insulating film, the resistance means generates a potential difference between the source region and the semiconductor substrate, and the source region is generated by the potential difference. In a semiconductor nonvolatile memory device that accumulates electric charge in the memory insulating film even from the vicinity,
The resistance means has a variable means for making the resistance value lower when data is written than when reading data.

このような構成にすることによって、データの読み出しマージンの向上と書き込み信頼性の向上とを両立することができる。 With such a configuration, it is possible to improve both the data read margin and the write reliability.

抵抗手段は、複数の抵抗素子よりなり、
可変手段は、抵抗素子同士を切り離すことで抵抗値を変えることを特徴とする。
The resistance means comprises a plurality of resistance elements,
The variable means is characterized in that the resistance value is changed by separating the resistance elements from each other.

このような構成にすることによって、高い抵抗値を有する抵抗手段を実現することができる。   By adopting such a configuration, a resistance means having a high resistance value can be realized.

抵抗手段は、複数の抵抗素子よりなり、
可変手段は、抵抗素子同士を接続することで抵抗値を変えることを特徴とする。
The resistance means comprises a plurality of resistance elements,
The variable means is characterized in that the resistance value is changed by connecting the resistance elements to each other.

このような構成にすることによって、低い抵抗値を有する抵抗手段を実現することができる。   By adopting such a configuration, it is possible to realize a resistance means having a low resistance value.

データ書き込みのときの抵抗値は、データを一度も書き込んでいないときの抵抗値と同じであることを特徴とする。   The resistance value when data is written is the same as the resistance value when data is never written.

このような構成にすることによって、データの書き込み時の信頼性を向上することができる。   With such a configuration, reliability at the time of data writing can be improved.

データ書き込みのときの抵抗値は、データを一度も書き込んでいないときの抵抗値よりも低いことを特徴とする。   The resistance value when data is written is lower than the resistance value when data is never written.

このような構成にすることによって、データの読み出しマージンを向上することができ
る。
With such a configuration, a data read margin can be improved.

本発明によれば、初期状態でのMIS型メモリトランジスタのON抵抗を低くすると同時に、書き込み後のON抵抗を高くすることを実現する。すなわち、読み出しマージンの向上と書き込み信頼性の向上とを両立した半導体不揮発性記憶装置を提供することができる。このため従来技術より信頼性の高い半導体不揮発性記憶装置を実現できるのである。
According to the present invention, it is possible to reduce the ON resistance of the MIS type memory transistor in the initial state and simultaneously increase the ON resistance after writing. In other words, it is possible to provide a semiconductor nonvolatile memory device that achieves both improved read margin and improved write reliability. Therefore, it is possible to realize a semiconductor nonvolatile memory device that is more reliable than the prior art.

本発明の半導体不揮発性記憶装置の概要を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the outline | summary of the semiconductor non-volatile memory device of this invention. 実施例1の抵抗手段の状態を説明する平面図である。It is a top view explaining the state of the resistance means of Example 1. 実施例1の半導体不揮発性記憶装置の電気的な接続状態の詳細を説明する回路図である。3 is a circuit diagram illustrating details of an electrical connection state of the semiconductor nonvolatile memory device according to the first embodiment. FIG. 実施例1の第1の実施形態を示す平面図である。1 is a plan view showing a first embodiment of Example 1. FIG. 実施例1の第1の実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of Example 1. FIG. 実施例1の第2の実施形態を示す平面図である。6 is a plan view showing a second embodiment of Example 1. FIG. 実施例1の第2の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of Example 1. FIG. 実施例2の抵抗手段の状態を説明する平面図である。It is a top view explaining the state of the resistance means of Example 2. 実施例2の実施形態を示す平面図である。6 is a plan view showing an embodiment of Example 2. FIG. 実施例2の実施形態を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing an embodiment of Example 2. FIG. 代表的なMIS型メモリトランジスタの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a typical MIS type | mold memory transistor. 特許文献1に示した従来技術を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the prior art shown in patent document 1. FIG.

本発明の半導体不揮発性記憶装置は、ソース領域と電気的に接続する抵抗手段を備えるMIS型メモリトランジスタを有しており、この抵抗手段に、抵抗手段の抵抗値を可変する可変手段を有する点が特徴である。
可変手段により、抵抗手段の抵抗値が、データ書き込みのときの方がデータ読み出しのときよりも低くなるようになっている。
The semiconductor nonvolatile memory device of the present invention has a MIS type memory transistor having a resistance means electrically connected to the source region, and the resistance means has a variable means for changing the resistance value of the resistance means. Is a feature.
Due to the variable means, the resistance value of the resistance means is lower when data is written than when data is read.

まず、図1を用いて半導体不揮発性記憶装置の概要を説明する。次に、図2から図7を用いて実施例1を説明する。次に、図8から図10を用いて実施例2を説明する。
実施例1には、抵抗手段の可変手段により、抵抗手段の抵抗値を構成する要素を切り離すことで全体の抵抗値を可変する場合を示す。切り離し方の違いにより2つの実施形態があり、それぞれ説明する。
実施例2には、抵抗手段の可変手段により、抵抗手段の抵抗値を構成する要素を接続することで全体の抵抗値を可変する場合を示す。
First, the outline of the semiconductor nonvolatile memory device will be described with reference to FIG. Next, Example 1 will be described with reference to FIGS. Next, Example 2 will be described with reference to FIGS.
The first embodiment shows a case where the entire resistance value is varied by separating the elements constituting the resistance value of the resistance means by the variable means of the resistance means. There are two embodiments depending on how they are separated, and each will be described.
The second embodiment shows a case where the entire resistance value is varied by connecting elements constituting the resistance value of the resistance means by the variable means of the resistance means.

[概要説明:図1]
まず、図1を用いて本発明の半導体不揮発性記憶装置の概要を説明する。
図1は、半導体不揮発性記憶装置の回路図であり、説明に必要ない構成を省き模式的に表した図である。この回路図は、MIS型メモリトランジスタ、制御用トランジスタ、および抵抗手段より構成されたメモリセル構造であり、回路内における代表的な接続状態を示している。
この回路図において、抵抗手段は、メモリ絶縁膜の電荷蓄積状況(書き込み前か、書き込み後か)に応じて抵抗値を変化させる可変手段を有している。
[Overview: Fig. 1]
First, the outline of the semiconductor nonvolatile memory device of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor nonvolatile memory device, and schematically shows a configuration that is not necessary for explanation. This circuit diagram shows a memory cell structure including a MIS type memory transistor, a control transistor, and a resistance means, and shows a typical connection state in the circuit.
In this circuit diagram, the resistance means has variable means for changing the resistance value according to the charge accumulation state (before writing or after writing) of the memory insulating film.

図1において、13はMIS型メモリトランジスタであるMONOSメモリトランジスタ、14は制御用トランジスタである。15は抵抗手段である。150a、150bは抵
抗手段15の端子である。
In FIG. 1, 13 is a MONOS memory transistor which is a MIS type memory transistor, and 14 is a control transistor. Reference numeral 15 denotes resistance means. 150 a and 150 b are terminals of the resistance means 15.

MONOSメモリトランジスタ13は、導電型がN型(所謂、Nチャネル型)のメモリトランジスタである。図1では、単にMONOSと表記している。
制御用トランジスタ14は、導電型がP型(所謂、Pチャネル型)のMISトランジスタであり、そのドレイン領域をMONOSメモリトランジスタ13のドレイン領域と接続する。図1では、P−MOSと表記している。
The MONOS memory transistor 13 is an N-type (so-called N-channel type) memory transistor. In FIG. 1, it is simply expressed as MONOS.
The control transistor 14 is a P-type (so-called P-channel type) MIS transistor whose drain region is connected to the drain region of the MONOS memory transistor 13. In FIG. 1, it is written as P-MOS.

抵抗手段15は、後に詳述するが、複数の負荷抵抗とそれと接続する金属配線よりなる。抵抗値を調整する可変手段を有しており、抵抗手段15の一方の端子150bをMONOSメモリトランジスタ13のソース領域と接続し、他方の端子150aを書き込み電圧(Vpp)発生源に接続している。
て設ける。
The resistance means 15 is composed of a plurality of load resistors and metal wiring connected thereto, as will be described in detail later. The variable means for adjusting the resistance value is provided. One terminal 150b of the resistor means 15 is connected to the source region of the MONOS memory transistor 13, and the other terminal 150a is connected to a write voltage (Vpp) generation source. .
Provide.

抵抗手段15をMONOSメモリトランジスタ13のソース領域と接続して設けることにより、ゲート電極とドレイン領域とに書き込み電圧をそれぞれ印加してメモリ絶縁膜に電荷の注入を行うデータ書き込みのとき、ソース領域と半導体基板との間に電位差が発生し、ソース領域近傍の空乏層の広がりが増加する。空乏層の広がりが増加することによって、ソース領域近傍でのインパクトイオン化が顕著となり、ドレイン領域からだけではなく、ソース領域からもMONOSメモリトランジスタ13の電荷蓄積層に電荷を注入することができるのである。   By providing the resistance means 15 in connection with the source region of the MONOS memory transistor 13, when writing data in which a write voltage is applied to the gate electrode and the drain region to inject charges into the memory insulating film, A potential difference is generated between the semiconductor substrate and the depletion layer near the source region spreads. By increasing the spread of the depletion layer, impact ionization in the vicinity of the source region becomes prominent, and charges can be injected into the charge storage layer of the MONOS memory transistor 13 not only from the drain region but also from the source region. .

メモリゲート電極に電圧を印加して閾値電圧を制御する所謂ゲートバイアスタイプのMIS型メモリトランスタは、初期状態(書き込み前)ではメモリゲート電極に電圧を印加しなくてもソース領域とドレイン領域との間に電流が流れるノーマリーON状態である。このことから、MONOSメモリトランジスタ13のON抵抗は、低い方が好ましい。   A so-called gate bias type MIS memory translator that controls a threshold voltage by applying a voltage to a memory gate electrode is a source region and a drain region without applying a voltage to the memory gate electrode in an initial state (before writing). It is a normally ON state in which current flows during Therefore, it is preferable that the ON resistance of the MONOS memory transistor 13 is low.

しかしながら、書き込み後は、メモリゲート電極に電圧を印加しない状態ではソース領域とドレイン領域との間に電流が流れないノーマリーOFF状態となる。このことから、MONOSメモリトランジスタ13のON抵抗は、高い方が有利となる。   However, after writing, in a state where no voltage is applied to the memory gate electrode, a normally OFF state in which no current flows between the source region and the drain region is obtained. Therefore, it is advantageous that the ON resistance of the MONOS memory transistor 13 is higher.

抵抗手段15は、MONOSメモリトランジスタ13の電荷蓄積状況(書き込み前か、書き込み後か)に対して、可変手段により、その抵抗値を変化させるのである。データを書き込む前(半導体装置の製造後など)の状態では、抵抗値は所定の値を有している。そして、MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き込み、その後に可変手段により抵抗手段15の抵抗値を高くするのである。   The resistance means 15 changes the resistance value of the MONOS memory transistor 13 with respect to the charge accumulation state (before or after writing) by the variable means. The resistance value has a predetermined value before data is written (such as after manufacturing the semiconductor device). Then, data is written into the MONOS memory transistor 13, and then the resistance value of the resistance means 15 is increased by the variable means.

これにより、MONOSメモリトランジスタ13のソース領域とドレイン領域との間に流れる電流量が変るから、実質的にMONOSメモリトランジスタ13のON抵抗が変化したことになり、データ書き込みのときがデータ読み出しのときよりも抵抗値が低くなるようにすることができる。   As a result, the amount of current flowing between the source region and the drain region of the MONOS memory transistor 13 is changed, so that the ON resistance of the MONOS memory transistor 13 is substantially changed. The resistance value can be lowered.

[抵抗を切り離すことで抵抗値を可変する構造の説明1:図1、図2から図5]
実施例1の第1実施形態として、抵抗手段を構成する抵抗素子を切り離すことでその抵抗値を可変する可変手段について説明する。
説明にあっては、特に、導電型がN型(所謂、Nチャネル型)のMONOSメモリであるMIS型メモリトランジスタと、導電型がP型(所謂、Pチャネル型)のMOSトランジスタである制御用トランンジスタと、複数個並列に離間して設ける抵抗素子と個別に接続する金属配線を切断することにより抵抗値を可変する抵抗手段、とからなる構成を例と
して説明する。
[Explanation of structure in which resistance value is varied by separating resistor 1: FIGS. 1, 2 to 5]
As a first embodiment of the first embodiment, a variable means for changing the resistance value by separating a resistance element constituting the resistance means will be described.
In the description, in particular, the MIS type memory transistor that is an N-type (so-called N-channel type) MONOS memory and the control transistor that is a P-type (so-called P-channel type) MOS transistor. A description will be given by taking as an example a configuration including a transistor and a plurality of resistance elements provided in parallel and separated from each other and resistance means that varies the resistance value by cutting a metal wiring individually connected.

[実施例1の第1実施形態の概念説明:図1、図2]
まず、図1を参照しつつ主に図2を用いて実施例1の概念を説明する。
図2は、抵抗手段15を構成する抵抗素子が切り離される様子を模式的に示した平面図である。図2において、15a、15bは抵抗素子である。11a、11b、11cは金属配線である。この例の場合、金属配線11aが可変手段となる。符号Aは金属配線を切り離す部分である。
[Conceptual Explanation of First Embodiment of Example 1: FIGS. 1 and 2]
First, the concept of the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and mainly using FIG.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a state in which the resistance elements constituting the resistance means 15 are separated. In FIG. 2, reference numerals 15a and 15b denote resistance elements. Reference numerals 11a, 11b, and 11c are metal wirings. In this example, the metal wiring 11a becomes a variable means. Reference symbol A is a portion for cutting the metal wiring.

図2に示すように、抵抗素子15a、15bは、例えば、多結晶シリコン膜より形成する抵抗素子である。双方が並列に配置されており、一方の端子に金属配線11a、11bが接続され、これらは端子150aと接続するか、金属配線を延長した端部そのものが端子150aとなっている。他方の端子は金属配線11cが接続され、端子150bと接続するか、同様にこの金属配線を延長した端部そのものが端子150bとなっている。金属配線11a〜11cは、例えば、アルミニウムを用いることができる。   As shown in FIG. 2, the resistance elements 15a and 15b are resistance elements formed from, for example, a polycrystalline silicon film. Both are arranged in parallel, and the metal wirings 11a and 11b are connected to one terminal, and these are connected to the terminal 150a, or the end itself of extending the metal wiring is the terminal 150a. The other terminal is connected to the metal wiring 11c and is connected to the terminal 150b, or similarly, the end itself of the metal wiring is the terminal 150b. For example, aluminum can be used for the metal wirings 11a to 11c.

図2に示す「初期状態」とは、半導体不揮発性記憶装置を製造した直後の状態や、MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き込む前の状態を言う。
「書き込み開始直後」とは、MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き込み始めた直後の状態を言う。
「書き込み後」は、MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き込んだ後の状態を言い、「読み出し時」は、MONOSメモリトランジスタ13からデータを読み出すときの状態を言う。
The “initial state” shown in FIG. 2 refers to a state immediately after manufacturing the semiconductor nonvolatile memory device or a state before writing data to the MONOS memory transistor 13.
“Immediately after starting writing” refers to a state immediately after starting to write data to the MONOS memory transistor 13.
“After writing” means a state after data is written to the MONOS memory transistor 13, and “when reading” means a state when data is read from the MONOS memory transistor 13.

図2に示すように、「初期状態」では、抵抗素子15a、15bは並列接続されており、抵抗手段としての抵抗値は、これら2つの抵抗素子の並列合成抵抗となっている。このときの抵抗値をR0とする。   As shown in FIG. 2, in the “initial state”, the resistance elements 15a and 15b are connected in parallel, and the resistance value as the resistance means is a parallel combined resistance of these two resistance elements. The resistance value at this time is R0.

「書き込み開始直後」の状態では、抵抗素子15a、15bの状態は変わらない。書き込み開始直後の抵抗値をRwとすると、Rwは初期状態の抵抗値R0と等しい(Rw=R0)。   In the state “immediately after the start of writing”, the states of the resistance elements 15a and 15b do not change. When the resistance value immediately after the start of writing is Rw, Rw is equal to the initial resistance value R0 (Rw = R0).

データを書き込んだ後の「書き込み後」やデータの読み出しを行う「読み出し時」は、金属配線11aを切断することで抵抗素子15aが部分Aにて切り離されて抵抗素子15bのみとなる。
「書き込み後」や「読み出し時」の抵抗値をReとすると、抵抗値Reは初期状態の抵抗値R0、あるいは初期状態の抵抗値R0と等しいデータの書き込み開始直後の抵抗値Rwより大きな抵抗値となるのである(Re>R0、Re>Rw)。
In “after reading” after data is written or “when reading” in which data is read, the resistance element 15a is cut off at the portion A by cutting the metal wiring 11a, so that only the resistance element 15b is obtained.
When the resistance value “after writing” or “when reading” is Re, the resistance value Re is a resistance value R0 in the initial state or a resistance value larger than the resistance value Rw immediately after the start of data writing equal to the resistance value R0 in the initial state. (Re> R0, Re> Rw).

金属配線11aを切断するときは、通電により電気的に切断する場合と、物理的に切断する場合とがある。前者は、MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き込むときの電圧を利用して、抵抗手段15の抵抗値を可変する。後者は、例えば、レーザー光線を使った配線切断装置であるレーザーカッターなどを用いることができる。
なお、上述の例では、金属配線11aが可変手段となるが、もちろん、金属配線11bを切断してもよく、その場合は金属配線11bが可変手段となる。
When cutting the metal wiring 11a, there are a case where it is electrically cut by energization and a case where it is physically cut. In the former, the resistance value of the resistance means 15 is varied using a voltage when data is written to the MONOS memory transistor 13. For the latter, for example, a laser cutter that is a wiring cutting device using a laser beam can be used.
In the above-described example, the metal wiring 11a is the variable means, but of course, the metal wiring 11b may be cut. In this case, the metal wiring 11b is the variable means.

[実施例1の第1実施形態の詳細説明:図2、図3から図5]
次に、図2及び図3から図5を参照して実施例1の第1の実施形態の詳細を説明する。

実施例1の第1実施形態の特徴は、MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き
込むときの電圧を利用して、抵抗手段15の抵抗値を可変する点である。
[Detailed Description of First Embodiment of Example 1: FIGS. 2, 3 to 5]
Next, details of the first embodiment of Example 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 to 5.

The feature of the first embodiment of Example 1 is that the resistance value of the resistance means 15 is varied using the voltage when data is written to the MONOS memory transistor 13.

図3は、第1実施形態を説明する回路図である(なお、この図3は第2実施形態でも用いる。)。図4は、図3において破線に囲まれた領域について、実際の半導体不揮発性記憶装置の構成を模して示す平面図である。図5は、図4に示す破断線A−A´に位置する断面を示す断面図である。   FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the first embodiment (note that FIG. 3 is also used in the second embodiment). FIG. 4 is a plan view simulating the configuration of an actual semiconductor nonvolatile memory device in the region surrounded by a broken line in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross section located at the breaking line AA ′ shown in FIG. 4.

図3から図5において、その符号は、1は半導体基板、2は素子分離膜を示し、3は素子分離膜により規定される素子領域である。5はメモリ絶縁膜、6はメモリゲート電極、7はソース領域、8はドレイン領域をそれぞれ示す。9は層間絶縁膜であり、10は層間絶縁膜に設けるコンタクトホールである。151、152、153は抵抗素子である。11、111a、111b、111c、111dは金属配線を示し、特に111a、111b、111cは抵抗手段である抵抗素子と個別に接続する金属配線、111dは全ての抵抗素子と接続する共通の金属配線を示す。12a、12b、12cは金属配線111a、111b、111cにそれぞれ設ける狭幅部を示す。なお、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。   3 to 5, the reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, 2 denotes an element isolation film, and 3 denotes an element region defined by the element isolation film. Reference numeral 5 denotes a memory insulating film, 6 denotes a memory gate electrode, 7 denotes a source region, and 8 denotes a drain region. Reference numeral 9 denotes an interlayer insulating film, and reference numeral 10 denotes a contact hole provided in the interlayer insulating film. Reference numerals 151, 152, and 153 denote resistance elements. Reference numerals 11, 111a, 111b, 111c, and 111d denote metal wirings. In particular, 111a, 111b, and 111c denote metal wirings that are individually connected to resistance elements as resistance means, and 111d denotes a common metal wiring that is connected to all resistance elements. Show. Reference numerals 12a, 12b, and 12c denote narrow portions provided in the metal wirings 111a, 111b, and 111c, respectively. In addition, the same number is provided to the same structure already demonstrated.

図3に示す導電型がN型のMIS型メモリトランジスタであるMONOSメモリトランジスタ13は、図4及び図5に示すように、導電型がP型の半導体基板1表面に素子分離膜2により規定された素子領域3に設ける。素子分離膜2は一般的な素子分離法であるLOCOS(Local−Oxidation−Silicon)法により形成したシリコン酸化膜であり、膜厚は、例えば、400nmである。   The MONOS memory transistor 13, which is an N-type MIS memory transistor shown in FIG. 3, is defined by an element isolation film 2 on the surface of a P-type semiconductor substrate 1 as shown in FIGS. 4 and 5. Provided in the element region 3. The element isolation film 2 is a silicon oxide film formed by a LOCOS (Local-Oxidation-Silicon) method, which is a general element isolation method, and has a film thickness of, for example, 400 nm.

素子領域3に導電型がN型の不純物よりなるソース領域7とドレイン領域8とを離間して設け、この離間した領域にメモリ絶縁膜5とメモリゲート電極6とを積層して設ける。
図示しないがメモリ絶縁膜5は、トンネル酸化膜として機能するシリコン酸化膜である第1の絶縁膜と、シリコン窒化膜である電荷蓄積層と、トップ酸化膜として機能するシリコン酸化膜である第2の絶縁膜、とを積層した構造である。膜厚は、例えば、第1の絶縁膜が2nm、電荷蓄積層が10nm、第2の絶縁膜が3nm程度である。
In the element region 3, a source region 7 and a drain region 8 made of an N-type impurity are provided apart from each other, and a memory insulating film 5 and a memory gate electrode 6 are stacked in this separated region.
Although not shown, the memory insulating film 5 is a first insulating film that is a silicon oxide film that functions as a tunnel oxide film, a charge storage layer that is a silicon nitride film, and a second silicon oxide film that functions as a top oxide film. The insulating film is laminated. The film thickness is, for example, about 2 nm for the first insulating film, 10 nm for the charge storage layer, and about 3 nm for the second insulating film.

メモリゲート電極6は、導電型がN型の多結晶シリコン膜であり、既知の化学気相成長法(以後、CVD;Chemical−Vapor−Deposition法と記載する)により形成した多結晶シリコン膜に導電型がN型の不純物を選択的に添加して形成する。膜厚は、例えば、350nmである。   The memory gate electrode 6 is an N-type polycrystalline silicon film, and is electrically conductive on a polycrystalline silicon film formed by a known chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as CVD; Chemical-Vapor-Deposition method). It is formed by selectively adding an N-type impurity. The film thickness is, for example, 350 nm.

さらに表面に層間絶縁膜9を設ける。層間絶縁膜9は例えば既知のCVD法により形成するシリコン酸化膜である。さらにまた、層間絶縁膜9の所定の領域に設けるコンタクトホール10を介し、電圧を印加する金属配線11、111a〜111dを設ける。特に、金属配線111dは、一方をMONOSメモリトランジスタ13のソース領域7と接続する金属配線であり、他方は抵抗手段15を構成する複数の抵抗素子と共通に接続する。金属配線11、111a〜111dは、例えば既知スパッタリング法により形成するアルミニウム材よりなる。   Further, an interlayer insulating film 9 is provided on the surface. The interlayer insulating film 9 is a silicon oxide film formed by a known CVD method, for example. Furthermore, metal wirings 11 and 111 a to 111 d for applying a voltage are provided through contact holes 10 provided in a predetermined region of the interlayer insulating film 9. In particular, the metal wiring 111 d is a metal wiring that connects one side to the source region 7 of the MONOS memory transistor 13, and the other is connected in common to a plurality of resistance elements constituting the resistance means 15. The metal wirings 11, 111a to 111d are made of, for example, an aluminum material formed by a known sputtering method.

図3から図5に示すように、抵抗手段15は、3つの抵抗素子151、152、153を、素子分離膜2上に並列に離間して設ける。抵抗素子151、152、153は、導電型がP型の多結晶シリコン膜であり、既知のCVD法により形成した多結晶シリコン膜に導電型がP型の不純物を選択的に添加して形成する。膜厚は、例えば、350nmであり、メモリゲート電極6を構成する多結晶シリコン膜の形成と同一の工程で形成できる。   As shown in FIGS. 3 to 5, the resistance means 15 is provided with three resistance elements 151, 152, and 153 spaced apart in parallel on the element isolation film 2. The resistance elements 151, 152 and 153 are polycrystalline silicon films having a P-type conductivity, and are formed by selectively adding an impurity having a P-type conductivity to a polycrystalline silicon film formed by a known CVD method. . The film thickness is, for example, 350 nm, and can be formed in the same process as the formation of the polycrystalline silicon film constituting the memory gate electrode 6.

並列に離間して設ける3つの抵抗素子151、152、153はそれぞれ片方の端部を
コンタクトホール10を介して共通の金属配線111dで接続し、この共通の金属配線111dはMONOSメモリトランジスタ13のソース領域7と接続する。3つの抵抗素子151、152、153を並列に接続する構成とすることにより、抵抗手段15そのものの抵抗値は3つの抵抗素子の並列合成抵抗となるから小さくなるので、データ書き込み時のMONOSメモリトランジスタ13のON抵抗を低くすることができる。
The three resistance elements 151, 152, and 153 that are spaced apart in parallel are connected at one end to the common metal wiring 111 d through the contact hole 10, and the common metal wiring 111 d is the source of the MONOS memory transistor 13. Connect to region 7. Since the three resistance elements 151, 152, and 153 are connected in parallel, the resistance value of the resistance means 15 itself becomes a parallel combined resistance of the three resistance elements, so that the MONOS memory transistor at the time of data writing is reduced. The ON resistance of 13 can be lowered.

さらに3つの抵抗素子151、152、153の、共通の金属配線111dと接続するのとは反対側の端部には、コンタクトホール10を介して金属配線111a、111b、111cがそれぞれ個別に接続されている。   Furthermore, the metal wirings 111a, 111b, and 111c are individually connected through the contact holes 10 to the ends of the three resistance elements 151, 152, and 153 on the side opposite to the connection with the common metal wiring 111d. ing.

抵抗素子151、152、153と個別に接続する金属配線111a、111b、111cは、MONOSメモリトランジスタ13へのデータ書き込み時に印加する電圧にて切断が可能となるように任意の金属配線の、任意の箇所を局所的に細くした狭幅部12a、12b、12cをそれぞれ設けている。   The metal wirings 111a, 111b, and 111c that are individually connected to the resistance elements 151, 152, and 153 are made of any metal wiring so that the metal wirings 111a, 111b, and 111c can be disconnected by a voltage applied when writing data to the MONOS memory transistor 13. Narrow width portions 12a, 12b, and 12c each having a locally thinned portion are provided.

図4に示す例では、狭幅部12a、12b、12cは、それぞれ金属配線111a、111b、111cの一部において、その線幅が漸次細くなるような形状とすることで構成している。   In the example shown in FIG. 4, the narrow width portions 12a, 12b, and 12c are configured to have shapes in which the line width gradually decreases in a part of the metal wirings 111a, 111b, and 111c, respectively.

狭幅部12a、12b、12cを有することによって、MONOSメモリトランジスタ13へデータの書き込みを行う際に金属配線111a、111b、111cを介して電圧を印加すると、電流が集中することにより局所的に細くなった狭幅部が溶断される。印加電圧に応じてどの狭幅部を溶断するかを予め決めておき、それに準じて狭幅部の線幅を設定しておけば、任意の狭幅部12a、12b、12cを溶断することができる。つまり、金属配線111a、111b、111cのいずれかを切断することができる。   By having the narrow width portions 12a, 12b, and 12c, when data is applied to the MONOS memory transistor 13 when a voltage is applied through the metal wirings 111a, 111b, and 111c, the current is concentrated, so that the current is concentrated. The narrow part that has become is melted. If it is determined in advance which narrow portion is to be blown according to the applied voltage, and the line width of the narrow portion is set accordingly, it is possible to blow any narrow portion 12a, 12b, 12c. it can. That is, any one of the metal wirings 111a, 111b, and 111c can be cut.

溶断された金属配線と接続する抵抗素子は、データ書き込み後は電圧を印加することができなくなるので、抵抗手段として機能することはない。したがって、抵抗手段15全体の抵抗が大きくなることから、データ読み出し時のMONOSメモリトランジスタのON抵抗は、初期状態より高くなるのである。   The resistance element connected to the melted metal wiring cannot function as a resistance means because a voltage cannot be applied after data writing. Accordingly, since the resistance of the entire resistance means 15 is increased, the ON resistance of the MONOS memory transistor at the time of data reading is higher than that in the initial state.

例えば、データ書きこみ前後の抵抗手段15の抵抗値の変化を鑑みて、抵抗素子151ひとつ分の抵抗値を可変させればよいとする。その場合、データ書き込み時に抵抗手段15に対し、抵抗素子151と接続する金属配線111aの狭幅部12aのみが溶断される程度の電圧を印加する。   For example, in view of the change in the resistance value of the resistance means 15 before and after data writing, the resistance value for one resistance element 151 may be varied. In that case, a voltage is applied to the resistance means 15 at the time of data writing to such an extent that only the narrow portion 12a of the metal wiring 111a connected to the resistance element 151 is fused.

狭幅部12aが完全に溶断されるまでは、抵抗手段15の抵抗値は、3つの抵抗素子151、152、153を並列に離間して設けた構造での抵抗値となる。しかしながら、狭幅部12aの溶断後は、抵抗素子151は抵抗として機能しなくなるため、抵抗手段15の抵抗値は抵抗素子152、153を2つ並列に離間して設けた構造での抵抗値となり、データ書き込み時の抵抗値より高くなる。   Until the narrow width portion 12a is completely melted, the resistance value of the resistance means 15 is a resistance value in a structure in which the three resistance elements 151, 152, and 153 are spaced apart in parallel. However, since the resistance element 151 does not function as a resistance after the narrow width portion 12a is melted, the resistance value of the resistance means 15 is a resistance value in a structure in which two resistance elements 152 and 153 are spaced apart in parallel. This is higher than the resistance value at the time of data writing.

金属配線はアルミニウム材よりなることから、多結晶シリコン膜よりなる抵抗素子に比べて抵抗値が非常に低い。したがって、金属配線111aの狭幅部12aが完全に溶断に至るまでには抵抗素子151は抵抗として機能することから、抵抗手段の抵抗値は初期状態の値をほぼ維持することができる。   Since the metal wiring is made of an aluminum material, the resistance value is very low compared to a resistance element made of a polycrystalline silicon film. Therefore, since the resistance element 151 functions as a resistance until the narrow width portion 12a of the metal wiring 111a is completely blown out, the resistance value of the resistance means can be substantially maintained at the initial value.

つまり、抵抗手段15は、データを一度も書き込んでいないとき、すなわち図2に示す「初期状態」の抵抗値をR0、データ書き込みが開始された後、すなわち図2に示す「書き込み開始直後」の抵抗値をRw、データ読み出し時、すなわち図2に示す「読み出し時
(書き込み後)」の抵抗値をReを比べると、データ書き込み開始直後から狭幅部12aが溶断されるまでの間については、その抵抗値の関係は、Rw=R0であるが、データ書き込みが終了した段階では、狭幅部12aは溶断され抵抗素子151が抵抗として機能しなくなることから、抵抗手段15の抵抗値は初期状態、あるいはデータ書き込み直後より大きくなる。すなわち、データ読み出し時を含め、抵抗値の関係は、Re>R0、Re>Rwとなるのである。
That is, the resistance means 15 has set the resistance value in the “initial state” shown in FIG. 2 to R0 when data has never been written, that is, after data writing is started, that is, “immediately after the start of writing” shown in FIG. When the resistance value is Rw and the resistance value at the time of data reading, that is, “at the time of reading (after writing)” shown in FIG. 2 is compared with Re, from the start of data writing until the narrow width portion 12a is blown, The relationship between the resistance values is Rw = R0. However, when the data writing is completed, the narrow width portion 12a is blown and the resistance element 151 does not function as a resistance. Or larger immediately after data writing. That is, the relationship between the resistance values including when reading data is Re> R0 and Re> Rw.

[実施例1の第2実施形態の説明:図2、図3、図6、図7]
次に、図2及び図3、図6、図7を参照して実施例1の第2の実施形態の詳細を説明する。
実施例1の第2実施形態の特徴は、MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き込んだ後、任意の金属配線を切断手段を用いて切断し、抵抗手段15の抵抗値を可変する点である。
[Explanation of Second Embodiment of Example 1: FIGS. 2, 3, 6, and 7]
Next, details of the second embodiment of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3, 6, and 7.
A feature of the second embodiment of the first embodiment is that after writing data into the MONOS memory transistor 13, an arbitrary metal wiring is cut using a cutting means, and the resistance value of the resistance means 15 is varied.

第1実施形態で説明した図3の回路図は、この第2実施形態でも同じであるので、これを参照して説明する。図6は、その図3において破線に囲まれた領域について、実際の半導体不揮発性記憶装置の構成を模して示す平面図である。図7は、図6に示す破断線B−B´に位置する断面を示す図である。   The circuit diagram of FIG. 3 described in the first embodiment is the same in the second embodiment, and will be described with reference to this. FIG. 6 is a plan view simulating the configuration of an actual semiconductor nonvolatile memory device in the region surrounded by the broken line in FIG. FIG. 7 is a view showing a cross section located at the breaking line BB ′ shown in FIG. 6.

図6において、12d、12e、12fは、金属配線111a、111b、111cにそれぞれ対応して設ける切断部である。また、図6及び図7において、16はパッシベーション膜、17はパッシベーション膜16に設ける開口部を示す。なお、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。   In FIG. 6, 12d, 12e, and 12f are cutting portions provided corresponding to the metal wirings 111a, 111b, and 111c, respectively. In FIGS. 6 and 7, reference numeral 16 denotes a passivation film, and 17 denotes an opening provided in the passivation film 16. In addition, the same number is provided to the same structure already demonstrated.

第1実施形態と同様に、図6及び図7に示すように、抵抗手段15を構成する3つの抵抗素子151、152、153は、素子分離膜2上に並列に離間して設けている。抵抗素子151、152、153に接続する金属配線111a、111b、111cには、それぞれ切断部12d、12e、12fを設けている。これら切断部は金属配線の線幅を細くした形状を一例として示している。   Similar to the first embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the three resistance elements 151, 152, and 153 constituting the resistance means 15 are provided on the element isolation film 2 so as to be spaced apart in parallel. Cutting portions 12d, 12e, and 12f are provided in the metal wirings 111a, 111b, and 111c connected to the resistance elements 151, 152, and 153, respectively. These cut portions are shown as an example of a shape in which the line width of the metal wiring is reduced.

金属配線111a、111b、111cにそれぞれ設ける切断部12d、12e、12fに対応する部分のパッシベーション膜16には開口部17がそれぞれ設けてある。つまり、保護膜であるパッシベーション膜が開口して切断部が平面的に露出している。パッシベーション膜16は、既知のCVD法による形成するシリコン窒化膜である。   Openings 17 are provided in the passivation films 16 corresponding to the cut portions 12d, 12e, and 12f provided in the metal wirings 111a, 111b, and 111c, respectively. That is, the passivation film as a protective film is opened and the cut portion is exposed in a planar manner. The passivation film 16 is a silicon nitride film formed by a known CVD method.

第1の実施形態では、金属配線111a、111b、111cにそれぞれ設ける狭幅部12a、12b、12cを、データ書きこみの際に印加する電圧により溶断していた。つまり、データ書き込み時に溶断させるのであるが、この第2実施形態では、データ書き込み後に切断部12d、12e、12fを任意に切断する。   In the first embodiment, the narrow portions 12a, 12b, and 12c provided in the metal wirings 111a, 111b, and 111c, respectively, are melted by the voltage applied when data is written. That is, the fusing is performed at the time of data writing, but in the second embodiment, the cutting portions 12d, 12e, and 12f are arbitrarily cut after the data writing.

パッシベーション膜16には開口部17が設けられているため、平面的に露出した切断部12d、12e、12fに、例えばレーザー光線等を照射して溶断する。これらは、レーザーカッターなどを用いることにより実施することができる。   Since the opening 17 is provided in the passivation film 16, the cut portions 12d, 12e, and 12f exposed in a plane are irradiated with, for example, a laser beam and melted. These can be implemented by using a laser cutter or the like.

図6に示す例では、切断部は金属配線よりもその線幅が狭い例を示しているが、第1の実施形態とは異なり、通電により溶断するものではないから、切断する部分の金属配線の線幅は特に制限を設ける必要がない。レーザーカッターを用いるとき、金属配線111a、111b、111cは容易に切断することができる。このような事情から切断部12d、12e、12fのように線幅を細くする必要はないが、この切断部の形状を他の部分とは異なるようにすれば、レーザー光線の照射位置の目印ともなるため、図6の例は望まし
い形状の1つといえる。
In the example shown in FIG. 6, the cutting portion shows an example in which the line width is narrower than that of the metal wiring. Unlike the first embodiment, the cutting portion is not melted by energization. There is no particular limitation on the line width. When a laser cutter is used, the metal wirings 111a, 111b, and 111c can be easily cut. For this reason, it is not necessary to reduce the line width like the cut portions 12d, 12e, and 12f. However, if the shape of the cut portion is different from that of other portions, it is also a mark of the laser beam irradiation position. Therefore, it can be said that the example of FIG. 6 is one of desirable shapes.

この切断部12d、12e、12f溶断は、半導体不揮発性記憶装置を載せた移動可能なステージを組み込んだ自動制御システムで行うことができる。その際、光の反射などを利用して光学的に切断部の場所(座標)を見つけることもできるから、このようなシステムを用いるレーザーカッターを使用する場合は、切断部12d、12e、12fの線幅を細くすることは、光学的にその位置を読み取り易くできるので好ましい形状と言えよう。   The cutting parts 12d, 12e, and 12f can be melted by an automatic control system incorporating a movable stage on which a semiconductor nonvolatile memory device is mounted. At that time, since the location (coordinates) of the cutting portion can also be found optically using reflection of light or the like, when using a laser cutter using such a system, the cutting portions 12d, 12e, and 12f It can be said that reducing the line width is a preferable shape because the position can be easily read optically.

金属配線111a、111b、111cは、データ書き込み時の電圧に対し十分に耐性があるので、第1実施形態と異なり、データ書き込み後の抵抗手段15の抵抗値は、「初期状態」と同じ3つの抵抗素子151、152、153の並列合成抵抗の抵抗値となる。   Since the metal wirings 111a, 111b, and 111c are sufficiently resistant to the voltage at the time of data writing, unlike the first embodiment, the resistance value of the resistance means 15 after data writing is the same as the “initial state”. This is the resistance value of the combined resistance of the resistance elements 151, 152, and 153.

MONOSメモリトランジスタ13へのデータ書き込み後、データ読出し前に、パッシベーション膜16に形成した任意の開口部17からレーザー光線を照射することにより、例えば、金属配線111cの切断部12fを切断する。切断された金属配線111cと接続する抵抗素子153とは抵抗手段15として機能しなくなるため、抵抗手段15の抵抗値は2つの抵抗素子151、152の並列合成抵抗値となり、データ書き込み時の抵抗値より高くなる。   After writing data to the MONOS memory transistor 13 and before reading data, by irradiating a laser beam from an arbitrary opening 17 formed in the passivation film 16, for example, the cut portion 12f of the metal wiring 111c is cut. Since the resistance element 153 connected to the cut metal wiring 111c does not function as the resistance means 15, the resistance value of the resistance means 15 becomes the parallel combined resistance value of the two resistance elements 151 and 152, and the resistance value at the time of data writing Get higher.

つまり、抵抗手段15は、データを一度も書き込んでいないとき、すなわち図2に示す「初期状態」の抵抗値をR0、データ書き込みが開始された後、すなわち図2に示す「書き込み開始直後」の抵抗値をRw、データ読み出し時、すなわち図2に示す「読み出し時(書き込み後)」の抵抗値をReを比べると、データ書き込み開始後から任意の金属配線を切断するまでの間については、その抵抗値の関係は、Rw=R0であるが、データ書き込みが終了した段階では、切断部12fが切断され抵抗素子153が抵抗として機能しなくなることから、抵抗手段15の抵抗値は初期状態、あるいはデータ書き込み直後より大きくなる。すなわち、データ読み出し時を含め、抵抗値の関係は、Re>R0、Re>Rwとなるのである。   That is, the resistance means 15 has set the resistance value in the “initial state” shown in FIG. 2 to R0 when data has never been written, that is, after data writing is started, that is, “immediately after the start of writing” shown in FIG. When the resistance value is Rw and the resistance value at the time of data reading, that is, “at the time of reading (after writing)” shown in FIG. 2 is compared with Re, The relationship between the resistance values is Rw = R0. However, when the data writing is completed, the cutting unit 12f is cut and the resistance element 153 does not function as a resistor. It becomes larger than immediately after writing data. That is, the relationship between the resistance values including when reading data is Re> R0 and Re> Rw.

以上、実施例1の第1実施形態と第2実施形態とを説明した。説明にあっては、狭幅部12a、12b、12cと切断部12d、12e、12fは、金属配線111a、111b、111cよりもその線幅が狭くなるような例を説明したが、金属配線の膜厚を薄くするようにしてもよい。この場合は、線幅を変えずに膜厚だけを薄くしてもよい。   The first embodiment and the second embodiment of Example 1 have been described above. In the description, the narrow width portions 12a, 12b, and 12c and the cut portions 12d, 12e, and 12f have been described as examples in which the line width is narrower than that of the metal wirings 111a, 111b, and 111c. The film thickness may be reduced. In this case, only the film thickness may be reduced without changing the line width.

また、抵抗素子として多結晶シリコン膜より形成した配線抵抗を示したが、もちろんこれに限定するものではない。素子分離膜に囲まれた任意の領域の半導体基板に選択的に不純物を導入し、活性化することで設ける拡散配線を用いてもよいことは無論である。   Moreover, although the wiring resistance formed from the polycrystalline silicon film is shown as the resistance element, it is of course not limited to this. Of course, a diffusion wiring provided by selectively introducing and activating impurities in a semiconductor substrate in an arbitrary region surrounded by the element isolation film may be used.

[抵抗を接続することで抵抗値を可変する構造の説明:図1、図8から図10]
実施例2として、抵抗手段の抵抗値を接続することで全体の抵抗値を可変する可変手段について説明する。
[Description of structure in which resistance value is variable by connecting resistor: FIGS. 1, 8 to 10]
As Example 2, variable means for changing the entire resistance value by connecting the resistance values of the resistance means will be described.

実施例2の特徴は、抵抗手段の可変手段は、抵抗素子として拡散抵抗を用い、並列に複数個離間して配置すると共に、必要に応じ隣り合う拡散抵抗同士を電気的に接続する(もちろん、切り離しもできる)ことでその抵抗値を変化させるものである。   The feature of the second embodiment is that the variable means of the resistance means uses a diffused resistor as a resistance element, and a plurality of spaced apart resistors are arranged in parallel, and adjacent diffused resistors are electrically connected if necessary (of course, It can also be separated) to change its resistance value.

まず、図1を参照しつつ主に図8を用いて実施例2の概念を説明する。
図8は、抵抗手段15を構成する抵抗素子が電気的に接続される様子を模式的に示した平面図である。図8において、15cは抵抗素子である。15d、15eは電気的にフロ
ーティング状態の抵抗素子である。11dは金属配線である。11e、11fは抵抗素子15d、15eを抵抗素子15cに接続するための金属電極である。
First, the concept of the second embodiment will be described with reference to FIG. 1 and mainly using FIG.
FIG. 8 is a plan view schematically showing how the resistance elements constituting the resistance means 15 are electrically connected. In FIG. 8, 15c is a resistance element. Reference numerals 15d and 15e denote electrically floating resistance elements. 11d is a metal wiring. 11e and 11f are metal electrodes for connecting the resistance elements 15d and 15e to the resistance element 15c.

抵抗素子15c、15d、15eは、半導体基板の任意の場所に設ける拡散抵抗で構成する。それぞれ所定の間隔を空けて離間して並列に配置されている。これら抵抗素子は、半導体基板と逆導電型である。抵抗素子15cの一方の端子に金属配線11dが接続され、これらは端子150aとなっている。他方の端子は金属配線11cが接続され、端子150bとなっている。金属配線11d、11cは、例えば、アルミニウムを用いることができる。   The resistance elements 15c, 15d, and 15e are constituted by diffusion resistors provided at arbitrary locations on the semiconductor substrate. Each of them is arranged in parallel with a predetermined interval. These resistance elements are of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. The metal wiring 11d is connected to one terminal of the resistance element 15c, and these are the terminals 150a. The other terminal is connected to a metal wiring 11c to form a terminal 150b. For example, aluminum can be used for the metal wirings 11d and 11c.

拡散抵抗である抵抗素子15cと抵抗素子15dとの間と、抵抗素子15dと抵抗素子15eとの間の上部には、それぞれ金属電極11e、11fを設けている。これら2つの金属電極は、図8に示す例では、平面的に両側に位置する拡散抵抗の長辺側短部と若干オーバーラップするように設けている。   Metal electrodes 11e and 11f are provided between the resistive element 15c and the resistive element 15d, which are diffused resistors, and above the resistive element 15d and the resistive element 15e, respectively. In the example shown in FIG. 8, these two metal electrodes are provided so as to slightly overlap the short side of the long side of the diffused resistor located on both sides in plan view.

金属電極11e、11fは、離間して設ける拡散抵抗である抵抗素子の間に、例えば、素子分離膜を介して設けており、金属電極11eには信号線ss1が、金属電極11fには信号線ss2がそれぞれ接続している。   The metal electrodes 11e and 11f are provided, for example, via an element isolation film between resistance elements which are diffusion resistors provided apart from each other. The signal line ss1 is provided for the metal electrode 11e, and the signal line is provided for the metal electrode 11f. Each of ss2 is connected.

信号線ss1、ss2を介して、図示しない制御回路からの信号S1、S2が、それぞれ金属電極11e、11fに印加される。信号S1、S2は、半導体基板を反転させるに十分な電位を有する信号レベルである。これにより、必要に応じ金属電極11e、11fに電圧を印加することで、離間する抵抗素子15c、15d、15e間の半導体基板表面の導電型を反転させ反転層を形成し、隣り合う抵抗素子同士を電気的に接続したり、切り離したりする。このようにすることで、抵抗手段15の抵抗値を可変するのである。   Signals S1 and S2 from a control circuit (not shown) are applied to the metal electrodes 11e and 11f via the signal lines ss1 and ss2, respectively. The signals S1 and S2 are signal levels having a potential sufficient to invert the semiconductor substrate. Thereby, by applying a voltage to the metal electrodes 11e and 11f as necessary, the conductivity type of the semiconductor substrate surface between the spaced resistance elements 15c, 15d and 15e is reversed to form an inversion layer. Is electrically connected or disconnected. In this way, the resistance value of the resistance means 15 is varied.

まず、「初期状態」は、金属電極11e、11fには電圧を印加していない状態であり、抵抗手段15の抵抗値は、金属配線11c、11dと接続する抵抗素子15cのみの抵抗値で決定される。このときの抵抗値をR0とする。   First, the “initial state” is a state in which no voltage is applied to the metal electrodes 11e and 11f, and the resistance value of the resistance means 15 is determined by only the resistance value of the resistance element 15c connected to the metal wirings 11c and 11d. Is done. The resistance value at this time is R0.

MONOSメモリトランジスタ13へのデータの「書き込み時」には、信号線ss1、ss2により所定の信号レベルの信号S1、S2が金属電極11e、11fに印加される。なお、ここでいう「書き込み時」は、実施例1で説明した「書き込み開始直後」に相当する状態である。MONOSメモリトランジスタ13にデータを書き込み始めた直後の状態である。   When data is written to the MONOS memory transistor 13, signals S1 and S2 having predetermined signal levels are applied to the metal electrodes 11e and 11f through the signal lines ss1 and ss2. Here, “when writing” is a state corresponding to “immediately after starting writing” described in the first embodiment. This is the state immediately after starting to write data to the MONOS memory transistor 13.

印加される信号S1、S2により金属電極11e、11fの下部に電界が発生し、抵抗素子15cと抵抗素子15dとの間の領域と、抵抗素子15dと抵抗素子15eとの間の領域と、の半導体基板表面の導電型を反転させ反転層を形成する。この反転層により、隣り合う抵抗素子同士を接続する。   An electric field is generated below the metal electrodes 11e and 11f by the applied signals S1 and S2, and a region between the resistor element 15c and the resistor element 15d and a region between the resistor element 15d and the resistor element 15e are The inversion layer is formed by inverting the conductivity type on the surface of the semiconductor substrate. Adjacent resistor elements are connected by this inversion layer.

図8の例(「書き込み時」の例)では、3つの抵抗素子15c、15d、15eがすべて電気的に接続する例を示している。こうすると、抵抗長が変らずに抵抗幅が大きくなるので、結果として抵抗手段15の抵抗値は小さくなる。したがって、「データ書き込み時」の抵抗手段の抵抗値をRwとすると、Rwは「初期状態」に比べ小さくなる(Rw<R0)。   The example of FIG. 8 (example of “when writing”) shows an example in which all three resistance elements 15c, 15d, and 15e are electrically connected. This increases the resistance width without changing the resistance length. As a result, the resistance value of the resistance means 15 decreases. Therefore, when the resistance value of the resistance means at the time of “data writing” is Rw, Rw is smaller than that in the “initial state” (Rw <R0).

MONOSメモリトランジスタ13からのデータの「読み出し時」は、信号線ss1、ss2により信号S1、S2が金属電極11e、11fに印加されない場合(状態1)か、信号S2のみ金属電極11fを介して印加する場合(状態2)かがある。   At the time of “reading” data from the MONOS memory transistor 13, when the signals S1 and S2 are not applied to the metal electrodes 11e and 11f by the signal lines ss1 and ss2 (state 1), only the signal S2 is applied via the metal electrode 11f. There is a case (state 2).

金属電極11e、11fのどちらにも信号S1、S2を印加しない場合(状態1)、データの「読み出し時」の抵抗手段15の抵抗値をReとすると、抵抗手段15の抵抗値は、抵抗素子15cのみ抵抗値となり、「初期状態」の抵抗値R0と等しく、データの「書き込み時」の抵抗値Rwより大きくなる(Re=R0、Re>Rw)。   When the signals S1 and S2 are not applied to either of the metal electrodes 11e and 11f (state 1), if the resistance value of the resistance means 15 at the time of “reading” data is Re, the resistance value of the resistance means 15 is the resistance element. Only the resistance value 15c is equal to the resistance value R0 in the “initial state”, and is larger than the resistance value Rw in the “data writing” state (Re = R0, Re> Rw).

一方、金属電極11fに信号S2を印加する場合(状態2)、抵抗手段15の抵抗値は、抵抗素子15cと反転層と抵抗素子15dとを加えた抵抗幅となる。この抵抗値Reは、データの「書き込み時」の抵抗値Rwに比べると抵抗値としては大きくなるが、「初期状態」の抵抗値R0よりも小さくなる(Re<R0、Re>Rw)。   On the other hand, when the signal S2 is applied to the metal electrode 11f (state 2), the resistance value of the resistance means 15 is a resistance width including the resistance element 15c, the inversion layer, and the resistance element 15d. The resistance value Re is larger than the resistance value Rw at the time of “writing” data, but smaller than the resistance value R0 in the “initial state” (Re <R0, Re> Rw).

[実施例2の構造の説明:図8、図9、図10]
以下、実施例2における半導体不揮発性記憶装置の構造を、主に図9、図10を用いて詳述する。
図9は、実際の半導体不揮発性記憶装置の主要部の構成を模して示す平面図である。図10は、図9に示す破断線C−C´に位置する断面を示す図である。
[Description of Structure of Embodiment 2: FIGS. 8, 9, and 10]
Hereinafter, the structure of the semiconductor nonvolatile memory device according to the second embodiment will be described in detail mainly with reference to FIGS.
FIG. 9 is a plan view illustrating the configuration of the main part of an actual semiconductor nonvolatile memory device. FIG. 10 is a view showing a cross section located at the breaking line CC ′ shown in FIG. 9.

図9及び図10において、その符号は、18はウェル領域である。154、155,156は抵抗手段を構成する抵抗素子を示し、図8に示す抵抗素子15c、15d、15eにそれぞれ対応する。
111e、111f、111g、111hは金属配線である。金属配線111e、111fは、図8に示す端子150b、150aにそれぞれ対応する。金属配線111g、111hは、同じく、信号線ss1、ss2にそれぞれ対応する。
111i、111jは金属電極であり、図8に示す金属電極11e、11fにそれぞれ対応する。
130a、130bは、抵抗手段間の反転領域である。図8に示す反転層が形成される領域である。
9 and 10, the reference numeral 18 denotes a well region. Reference numerals 154, 155, and 156 denote resistance elements constituting the resistance means, and correspond to the resistance elements 15c, 15d, and 15e shown in FIG.
111e, 111f, 111g, and 111h are metal wirings. The metal wirings 111e and 111f correspond to the terminals 150b and 150a shown in FIG. Similarly, the metal wirings 111g and 111h correspond to the signal lines ss1 and ss2, respectively.
111i and 111j are metal electrodes, which correspond to the metal electrodes 11e and 11f shown in FIG. 8, respectively.
Reference numerals 130a and 130b denote inversion regions between the resistance means. This is a region where the inversion layer shown in FIG. 8 is formed.

図9及び図10に示すように、抵抗手段15を構成する3つの抵抗素子154、155、156は、ウェル領域18表面で、素子分離膜2で囲まれた領域に不純物を電気的に活性化して設ける拡散抵抗である。例えば、ウェル領域18は、導電型がP型の半導体基板1に設ける導電型がN型のウェルであり、拡散抵抗である抵抗素子154、155、156を構成する不純物の導電型はP型である。   As shown in FIGS. 9 and 10, the three resistance elements 154, 155, and 156 constituting the resistance means 15 electrically activate impurities in the region surrounded by the element isolation film 2 on the surface of the well region 18. Diffusion resistance provided. For example, the well region 18 is an N-type well provided in the semiconductor substrate 1 having a P-type conductivity, and the conductivity type of impurities constituting the resistance elements 154, 155, and 156 which are diffused resistors is P-type. is there.

3つの抵抗素子154、155、156はそれぞれ平面的には並列に離間して設け、抵抗素子154の端部には、層間絶縁膜9に設けるコンタクトホール10を介し金属配線111e、111fが接続している。特に、金属配線111eはMONOSメモリトランジスタ13のソース領域7とコンタクトホール10を介して接続する。   The three resistance elements 154, 155, and 156 are provided to be spaced apart in parallel in a plan view, and metal wirings 111e and 111f are connected to end portions of the resistance element 154 through contact holes 10 provided in the interlayer insulating film 9. ing. In particular, the metal wiring 111 e is connected to the source region 7 of the MONOS memory transistor 13 through the contact hole 10.

抵抗素子154と抵抗素子155、抵抗素子155と抵抗素子156が、それぞれの平面的に離間する領域には金属電極111iと金属電極111jとを設けており、それぞれ平面的に隣り合う抵抗素子の長辺側短部と若干オーバーラップするように設け、抵抗素子の離間した領域に上部から電圧(信号S1、S2)を印加することができる。この領域の半導体基板内部には、図8に示す反転層が形成されるため、この部分を反転領域130a、130bとしている。   The resistive element 154 and the resistive element 155, and the resistive element 155 and the resistive element 156 are provided with the metal electrode 111i and the metal electrode 111j in the regions that are separated from each other in plan, and the lengths of the resistive elements that are adjacent to each other in plan view. A voltage (signals S 1 and S 2) can be applied from above to a region where the resistive elements are spaced apart from each other so as to slightly overlap the short side portion. Since the inversion layer shown in FIG. 8 is formed inside the semiconductor substrate in this region, these portions are used as the inversion regions 130a and 130b.

以上説明し例では、信号S1、S2は、半導体基板を反転させるに十分な電位を有する信号レベルである例である。しかしながら、信号S1、S2はその電圧レベルに限定しない。
信号S1、S2は、離間する抵抗素子15c、15d、15e間の半導体基板表面の導
電型を弱反転させるような弱反転層を形成するような電圧レベルであってもよい。
In the example described above, the signals S1 and S2 are examples of signal levels having a potential sufficient to invert the semiconductor substrate. However, the signals S1 and S2 are not limited to the voltage level.
The signals S1 and S2 may be at a voltage level that forms a weak inversion layer that weakly inverts the conductivity type of the semiconductor substrate surface between the resistor elements 15c, 15d, and 15e that are separated from each other.

こうすることで、抵抗素子15c、15d、15e間は弱反転層により、抵抗長方向だけでなく抵抗幅方向にも抵抗値を付加させることができるようになる。
このように、抵抗素子15c、15d、15e間を、反転層や弱反転層のどちらで接続するかの選択は、欲する抵抗値により任意に決めることができる。
By doing so, a resistance value can be added not only in the resistance length direction but also in the resistance width direction by the weak inversion layer between the resistance elements 15c, 15d, and 15e.
As described above, the selection of whether the inversion layer or the weak inversion layer connects the resistance elements 15c, 15d, and 15e can be arbitrarily determined according to the desired resistance value.

本発明は、データ書き込み時と、データの読み出し時とでのMIS型メモリトランジスタのON抵抗を制御することができるため、高い制御性を必要とする半導体不揮発性記憶装置に好適である。   The present invention can control the ON resistance of the MIS type memory transistor at the time of data writing and at the time of data reading, and thus is suitable for a semiconductor nonvolatile memory device that requires high controllability.

1、101 半導体基板
2、102 素子分離膜
3、103 素子領域
104 チャネル領域
5、105 メモリ絶縁膜
6、106 メモリゲート電極
7、107 ソース領域
8、108 ドレイン領域
9、109 層間絶縁膜
10、110 コンタクトホール
11、11a、11b、11c、11d、111、111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g、111h 金属配線
111i、111j 金属電極
12a、12b、12c 狭幅部
12d、12e、12f 切断部
120、121 空乏層
130a、130b 反転領域
13 MIS型メモリトランジスタ
14 制御用トランジスタ
15、115 抵抗手段
15a、15b、151、152、153 抵抗素子
16 パッシベーション膜
17 開口部
18 ウェル領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Semiconductor substrate 2,102 Element isolation film 3,103 Element area 104 Channel area 5,105 Memory insulating film 6,106 Memory gate electrode 7,107 Source area 8,108 Drain area 9,109 Interlayer insulating film 10,110 Contact hole 11, 11a, 11b, 11c, 11d, 111, 111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f, 111g, 111h Metal wiring 111i, 111j Metal electrode 12a, 12b, 12c Narrow part 12d, 12e, 12f Cutting Part 120, 121 depletion layer 130a, 130b inversion region
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 MIS type memory transistor 14 Control transistor 15, 115 Resistive means 15a, 15b, 151, 152, 153 Resistive element 16 Passivation film 17 Opening 18 Well region

Claims (5)

半導体基板に、ソース領域とドレイン領域と、これらに挟まれる部分にチャネル領域を備え、該チャネル領域の上部に電荷を蓄積するメモリ絶縁膜を介してゲート電極を有し、前記ソース領域と電気的に接続する抵抗手段を備え、
前記ゲート電極と前記ドレイン領域とに書込み電圧をそれぞれ印加して前記メモリ絶縁膜に電荷の注入を行うデータ書き込みのとき、前記抵抗手段は、前記ソース領域と前記半導体基板との間に電位差を発生させ、該電位差により前記ソース領域近傍からも前記メモリ絶縁膜に電荷を蓄積する半導体不揮発性記憶装置において、
前記抵抗手段は、前記データ書き込みのときに、データ読み出しのときよりも抵抗値が低くなるようにする可変手段を有することを特徴とする半導体不揮発性記憶装置。
A semiconductor substrate includes a source region and a drain region, and a channel region between the source region and the drain region, and a gate electrode interposed between the channel region and a memory insulating film for accumulating charges, and electrically connected to the source region. Having resistance means to connect to
The resistance means generates a potential difference between the source region and the semiconductor substrate during data writing in which a write voltage is applied to the gate electrode and the drain region to inject charges into the memory insulating film. In the semiconductor nonvolatile memory device that accumulates charges in the memory insulating film even from the vicinity of the source region due to the potential difference,
2. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein said resistance means has variable means for making the resistance value lower during data writing than during data reading.
前記抵抗手段は、複数の抵抗素子よりなり、
前記可変手段は、前記抵抗素子同士を切り離すことで抵抗値を変えることを特徴とする請求項1に記載の半導体不揮発性記憶装置。
The resistance means comprises a plurality of resistance elements,
The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the variable unit changes a resistance value by separating the resistance elements.
前記抵抗手段は、複数の抵抗素子よりなり、
前記可変手段は、前記抵抗素子同士を接続することで抵抗値を変えることを特徴とする請求項1に記載の半導体不揮発性記憶装置。
The resistance means comprises a plurality of resistance elements,
The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the variable unit changes a resistance value by connecting the resistance elements to each other.
前記データ書き込みのときの抵抗値は、データを一度も書き込んでいないときの抵抗値と同じであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体不揮発性記憶装置。   4. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a resistance value at the time of data writing is the same as a resistance value when data has never been written. 5. 前記データ書き込みのときの抵抗値は、データを一度も書き込んでいないときの抵抗値よりも低いことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体不揮発性記憶装置。
4. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a resistance value at the time of data writing is lower than a resistance value when data has never been written. 5.
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