JP2014239136A - Erasable programmable single-poly nonvolatile memory - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an erasable programmable single-poly nonvolatile memory for multi-times programming memories design.SOLUTION: An erasable programmable single-poly nonvolatile memory includes: a substrate structure; a first PMOS transistor including a select gate 34, a first source/drain region 31, and a second source/drain region 32, the select gate being connected to a select gate voltage, and the first source/drain region being connected to a source line voltage; a second PMOS transistor including the second source/drain region 32, a third source/drain region 33, and a floating gate 36, the third source/drain region being connected to a bit line voltage; and an erase gate region adjacent to the floating gate 36, the erase gate region including an n-type source/drain region connected to an erase line voltage and a P-well region. An N-well region and the P-well region are formed in the substrate structure.

Description

本発明は、不揮発性メモリに関し、より詳しくは、消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリに関する。   The present invention relates to non-volatile memory, and more particularly to an erasable programmable single poly non-volatile memory.

図1は、従来のプログラム可能デュアルポリ不揮発性メモリを示す概略断面図である。プログラム可能デュアルポリ不揮発性メモリは、フローティングゲート・トランジスタとしても参照される。図1に示されるように、この不揮発性メモリは、2つの積み重ねられた分離したゲートを備えている。上ゲートは、制御ゲート12であり、制御線Cに接続される。下ゲートは、フローティングゲート14である。加えて、n型にドープされたソース領域とn型にドープされたドレイン領域とがP型基板内に形成される。n型にドープされたソース領域は、ソース線Sに接続される。n型にドープされたドレイン領域は、ドレイン線Dに接続される。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a conventional programmable dual poly nonvolatile memory. Programmable dual poly non-volatile memory is also referred to as a floating gate transistor. As shown in FIG. 1, the nonvolatile memory includes two stacked separate gates. The upper gate is the control gate 12 and is connected to the control line C. The lower gate is a floating gate 14. In addition, an n-type doped source region and an n-type doped drain region are formed in the P-type substrate. The n-type doped source region is connected to the source line S. The n-type doped drain region is connected to the drain line D.

不揮発性メモリがプログラム状態である場合に、高電圧(例えば、+16V)はドレイン線Dにより供給され、接地電圧はソース線Sにより供給され、制御電圧(例えば、+25V)は制御線Cにより供給される。結果として、電子がソース線Sからnチャネル領域を介してドレイン線Dに移動する間に、ホットキャリア(例えば、ホットエレクトロン)は制御ゲート12の制御電圧に引きつけられ、フローティングゲート14に注入される。この環境下で、多くのキャリアがフローティングゲート14に蓄積される。結果として、プログラム状態は、第1記憶状態(例えば、「0」)として考えることができる。   When the nonvolatile memory is in the programmed state, a high voltage (for example, + 16V) is supplied by the drain line D, a ground voltage is supplied by the source line S, and a control voltage (for example, + 25V) is supplied by the control line C. The As a result, hot carriers (for example, hot electrons) are attracted to the control voltage of the control gate 12 and injected into the floating gate 14 while electrons move from the source line S to the drain line D through the n-channel region. . Under this environment, many carriers are accumulated in the floating gate 14. As a result, the program state can be considered as the first storage state (eg, “0”).

不揮発性メモリは、非プログラム状態において、キャリアがフローティングゲートに注入されない。従って、非プログラム状態は、第2記憶状態(例えば、「1」)として考えることができる。   In the non-volatile memory, carriers are not injected into the floating gate in the non-programmed state. Therefore, the non-programmed state can be considered as the second storage state (for example, “1”).

言い換えると、第1記憶状態におけるドレイン電流(id)及びゲート・ソース電圧(Vgs)の特性カーブ(例えば、id−Vgs特性カーブ)と、第2記憶状態におけるid−Vgs特性カーブとは異なっている。結果として、フローティングゲート・トランジスタの記憶状態は、id−Vgs特性カーブの変化により実現することができる。   In other words, the drain current (id) and gate-source voltage (Vgs) characteristic curve (for example, id-Vgs characteristic curve) in the first memory state is different from the id-Vgs characteristic curve in the second memory state. . As a result, the memory state of the floating gate transistor can be realized by changing the id-Vgs characteristic curve.

しかしながら、プログラム可能デュアルポリ不揮発性メモリのフローティングゲート14と制御ゲート12とは別々に製造される必要があるため、プログラム可能デュアルポリ不揮発性メモリの製造工程は、より多くの工程を必要とし、また一般的なCMOS製造工程との互換性がない。   However, since the programmable dual poly nonvolatile memory floating gate 14 and control gate 12 need to be manufactured separately, the manufacturing process of the programmable dual poly nonvolatile memory requires more processes, and It is not compatible with general CMOS manufacturing processes.

米国特許第6678190は、プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリについて開示している。図2Aは、米国特許第6678190に開示された従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略断面図である。図2Bは、図2Aの従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略上面図である。図2Cは、図2Aの従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略回路図である。   US Pat. No. 6,678,190 discloses a programmable single poly non-volatile memory. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view illustrating a conventional programmable single poly non-volatile memory disclosed in US Pat. No. 6,678,190. FIG. 2B is a schematic top view of the conventional programmable single poly non-volatile memory of FIG. 2A. 2C is a schematic circuit diagram illustrating the conventional programmable single poly non-volatile memory of FIG. 2A.

図2A〜2Cを参照して下さい。プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリは、2つの順次接続されたp型金属酸化膜半導体(PMOS)トランジスタからなる。第1PMOSトランジスタは、選択トランジスタとして使用され、第1PMOSトランジスタの選択ゲート24は選択ゲート電圧VSGに接続されている。第1ソース/ドレイン領域21は、ソース線電圧VSLに接続されている。更に、第2ソース/ドレイン領域22は、第1PMOSトランジスタのp型ドレイン領域と、第2PMOSトランジスタのp型ソース領域の組合せとして考えることができる。フローティングゲート26は、第2PMOSトランジスタ上に配置される。第2PMOSトランジスタの第3ソース/ドレイン領域23は、ビット線電圧VBLに接続されている。更に、これらのPMOSトランジスタは、N型ウェル領域(NW)に形成される。N型ウェル領域は、N型ウェル電圧VNWに接続される。 Refer to Figures 2A-2C. A programmable single poly nonvolatile memory consists of two sequentially connected p-type metal oxide semiconductor (PMOS) transistors. The 1PMOS transistor is used as a selection transistor, the selection gate 24 of the 1PMOS transistor is connected to the select gate voltage V SG. The first source / drain region 21 is connected to the source line voltage VSL . Further, the second source / drain region 22 can be considered as a combination of the p-type drain region of the first PMOS transistor and the p-type source region of the second PMOS transistor. The floating gate 26 is disposed on the second PMOS transistor. The third source / drain region 23 of the second PMOS transistor is connected to the bit line voltage VBL . Further, these PMOS transistors are formed in an N-type well region (NW). The N-type well region is connected to the N-type well voltage V NW .

選択ゲート電圧VSG、ソース線電圧VSL、ビット線電圧VBL及びN型ウェル電圧VNWを適切に制御することにより、プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリはプログラム状態又は読み込み状態で動作することができる。 Programmable single poly nonvolatile memory can operate in a programmed state or a read state by appropriately controlling the selection gate voltage V SG , the source line voltage V SL , the bit line voltage V BL and the N-type well voltage V NW Can do.

従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの2つのPMOSトランジスタは、それぞれゲート24と26とを有し、従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの製造工程は、一般的なCMOS製造工程と互換性がある。   The two PMOS transistors of a conventional programmable single poly non-volatile memory have gates 24 and 26, respectively, and the conventional programmable single poly non-volatile memory manufacturing process is compatible with a typical CMOS manufacturing process. There is sex.

図1及び2で述べられたように、不揮発性メモリはプログラム可能である。不揮発性メモリの電気特性は、フローティングゲートに、多くのホットキャリアを注入するために利用されるのみである。しかしながら、電気特性は、フローティングゲートからキャリアを取り除くために利用できない。即ち、データ消去機能を実現するために、フローティングゲートに蓄えられたキャリアは、不揮発性メモリに紫外(UV)光を照射することによりフローティングゲートから取り除かれることができる。これらの不揮発性メモリは、ワンタイムプログラム(OTP:one time programming)メモリと名付けられている。   As described in FIGS. 1 and 2, the non-volatile memory is programmable. The electrical characteristics of the nonvolatile memory are only used for injecting many hot carriers into the floating gate. However, electrical properties cannot be used to remove carriers from the floating gate. That is, in order to realize the data erasing function, carriers stored in the floating gate can be removed from the floating gate by irradiating the nonvolatile memory with ultraviolet (UV) light. These non-volatile memories are named as one time programming (OTP) memories.

したがって、複数回プログラム(MTP:multi-times programming)メモリ設計のために、消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを提供する必要がある。   Therefore, there is a need to provide an erasable programmable single poly non-volatile memory for multi-times programming (MTP) memory designs.

本発明は、従来技術が直面する障害を取り除くために、消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを提供する。   The present invention provides an erasable programmable single poly non-volatile memory to eliminate the obstacles faced by the prior art.

本発明は、消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを提供する。本発明の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリは、基板構造と、選択ゲート、第1ソース/ドレイン領域及び第2ソース/ドレイン領域を有し、前記選択ゲートは、選択ゲート電圧に接続され、前記第1ソース/ドレイン領域はソース線電圧に接続されている第1PMOSトランジスタと、前記第2ソース/ドレイン領域、第3ソース/ドレイン領域及びフローティングゲートを有し、前記第3ソース/ドレイン領域は、ビット線電圧に接続され、前記第1ソース/ドレイン領域、前記第2ソース/ドレイン領域、及び前記第3ソース/ドレイン領域はN型ウェル領域に形成されている第2PMOSトランジスタと、前記フローティングゲートに隣接し、消去線電圧及びP型ウェル領域に接続されたn型ソース/ドレイン領域を有する消去ゲート領域と、を備え、前記N型ウェル領域及び前記P型ウェル領域は、前記基板構造に形成されている。   The present invention provides an erasable programmable single poly non-volatile memory. The erasable programmable single poly nonvolatile memory of the present invention has a substrate structure, a selection gate, a first source / drain region and a second source / drain region, and the selection gate is connected to a selection gate voltage. The first source / drain region includes a first PMOS transistor connected to a source line voltage, the second source / drain region, a third source / drain region, and a floating gate, and the third source / drain region. Is connected to a bit line voltage, and the first source / drain region, the second source / drain region, and the third source / drain region are formed in an N-type well region, and the floating transistor There is an n-type source / drain region adjacent to the gate and connected to the erase line voltage and P-type well region. Comprising an erase gate region that, the, the N-type well region and the P-type well region is formed on the substrate structure.

本発明の多くの目的、特徴及び有利な効果は、以下の本発明の実施形態の詳細な記載を、添付図面と併せて、読むことにより容易に明らかになるであろう。しかしながら、ここで用いられた図面は、説明を目的とするものであり、限定としてみなされるべきではない。   Many objects, features and advantages of the present invention will become readily apparent from the following detailed description of embodiments of the invention when read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings used here are for illustrative purposes and should not be considered limiting.

本発明の上述の目的及び有利な効果は、以下の詳細な説明及び添付図面を検討すると、当業者にとってより容易に明白になるであろう。   The above objects and advantages of the present invention will become more readily apparent to those of ordinary skill in the art after reviewing the following detailed description and accompanying drawings.

(従来技術)従来のプログラム可能デュアルポリ不揮発性メモリを説明するための概略断面図である。(Prior Art) FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional programmable dual poly nonvolatile memory.

(従来技術)米国特許第6678190に開示された従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional programmable single poly non-volatile memory disclosed in US Pat. No. 6,678,190.

(従来技術)図2Aの従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略上面図である。FIG. 2B is a schematic top view of the conventional programmable single poly non-volatile memory of FIG. 2A.

(従来技術)図2Aの従来のプログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略回路図である。FIG. 2B is a schematic circuit diagram illustrating the conventional programmable single poly non-volatile memory of FIG. 2A.

本発明の第1実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示す図である。1 schematically illustrates an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示す図である。1 schematically illustrates an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示す図である。1 schematically illustrates an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示す図である。1 schematically illustrates an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a first embodiment of the present invention; FIG.

本発明の第1実施形態に適用される、異なる基板構造及びP型ウェル領域(PW)を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a different board | substrate structure and P type well area | region (PW) applied to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に適用される、異なる基板構造及びP型ウェル領域(PW)を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a different board | substrate structure and P type well area | region (PW) applied to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に適用される、異なる基板構造及びP型ウェル領域(PW)を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a different board | substrate structure and P type well area | region (PW) applied to 1st Embodiment of this invention.

本発明の第2実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示す図である。FIG. 3 schematically illustrates an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示す図である。FIG. 3 schematically illustrates an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示す図である。FIG. 3 schematically illustrates an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a second embodiment of the present invention.

本発明の第2実施形態に適用される、異なる基板構造及びP型ウェル領域(PW)を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a different board | substrate structure and P type well area | region (PW) applied to 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に適用される、異なる基板構造及びP型ウェル領域(PW)を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a different board | substrate structure and P type well area | region (PW) applied to 2nd Embodiment of this invention.

消去状態における2つの電圧バイアス方法を示す図である。It is a figure which shows two voltage bias methods in an erased state.

図3A〜3Dは、本発明の第1実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示している。図3Aは、本発明の第1実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略上面図である。図3Bは、図3Aの消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す第1方向(a1−a2)に沿った概略断面図である。図3Cは、図3Aの消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す第2方向(b1−b2)に沿った概略断面図である。図3Dは、本発明の第1実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略等価回路図である。   3A-3D schematically illustrate an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a schematic top view illustrating an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a first embodiment of the present invention. 3B is a schematic cross-sectional view along the first direction (a1-a2) illustrating the erasable programmable single poly non-volatile memory of FIG. 3A. 3C is a schematic cross-sectional view along the second direction (b1-b2) showing the erasable programmable single poly non-volatile memory of FIG. 3A. FIG. 3D is a schematic equivalent circuit diagram showing an erasable programmable single-poly nonvolatile memory according to the first embodiment of the present invention.

図3A及び3Bに示されるように、第1実施形態の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリは、2つの順次接続されたp型金属酸化膜半導体(PMOS)を備えている。これらの2つのPMOSトランジスタは、N型ウェル領域(NW)に形成されている。3つのソース/ドレイン領域31、32及び33は、N型ウェル領域(NW)に形成されている。加えて、2つのポリシリコンゲート34及び36は、3つのソース/ドレイン領域31、32及び33の間の領域上に広がっている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the erasable programmable single poly nonvolatile memory of the first embodiment comprises two sequentially connected p-type metal oxide semiconductors (PMOS). These two PMOS transistors are formed in an N-type well region (NW). Three source / drain regions 31, 32 and 33 are formed in an N-type well region (NW). In addition, two polysilicon gates 34 and 36 extend over the area between the three source / drain regions 31, 32 and 33.

第1PMOSトランジスタは、選択トランジスタとして使用され、第1PMOSトランジスタのポリシリコンゲート34(選択ゲートとしても参照される)は、選択ゲート電圧VSGに接続されている。第1ソース/ドレイン領域31は、p型ソース領域であり、ソース線電圧VSLに接続されている。第2ソース/ドレイン領域32は、p型ドレイン領域であり、第1PMOSトランジスタのp型ドレイン領域と、第2PMOSトランジスタのp型ソース領域との結合として考えることができる。ポリシリコンゲート36(フローティングゲートとしても参照される)は、第2PMOSトランジスタ上に配置される。第3ソース/ドレイン領域33は、第2PMOSトランジスタのp型ドレイン領域であり、ビット線電圧VBLに接続されている。更に、N型ウェル領域(NW)は、N型ウェル電圧VNWに接続されている。 The first PMOS transistor is used as a selection transistor, and a polysilicon gate 34 (also referred to as a selection gate) of the first PMOS transistor is connected to a selection gate voltage VSG . The first source / drain region 31 is a p-type source region and is connected to the source line voltage VSL . The second source / drain region 32 is a p-type drain region and can be considered as a combination of the p-type drain region of the first PMOS transistor and the p-type source region of the second PMOS transistor. A polysilicon gate 36 (also referred to as a floating gate) is disposed on the second PMOS transistor. The third source / drain region 33 is a p-type drain region of the second PMOS transistor and is connected to the bit line voltage VBL . Further, the N-type well region (NW) is connected to the N-type well voltage V NW .

一般的に、ソース/ドレイン領域31、32及び33を形成するイオン注入工程の間、フローティングゲート36及び選択ゲート34は注入マスク層として使用される。結果として、N型ウェル領域(NW)上のフローティングゲート36と選択ゲート34は、p型ゲートである。   In general, during the ion implantation process for forming the source / drain regions 31, 32 and 33, the floating gate 36 and the select gate 34 are used as an implantation mask layer. As a result, the floating gate 36 and the selection gate 34 on the N-type well region (NW) are p-type gates.

図3A及び3Cに示されるように、第1実施形態の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリは、n型金属酸化膜半導体(NMOS)トランジスタ、又はフローティングゲート36及び消去ゲート領域35の組合せを備えている。NMOSトランジスタはP型ウェル領域(PW)に形成されている。n型ソース/ドレイン領域38は、P型ウェル領域(PW)に形成されている。言い換えると、消去ゲート領域35はP型ウェル領域(PW)及びn型ソース/ドレイン領域38を含んでいる。   As shown in FIGS. 3A and 3C, the erasable programmable single poly nonvolatile memory of the first embodiment includes an n-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistor, or a combination of a floating gate 36 and an erase gate region 35. I have. The NMOS transistor is formed in the P-type well region (PW). The n-type source / drain region 38 is formed in the P-type well region (PW). In other words, the erase gate region 35 includes a P-type well region (PW) and an n-type source / drain region 38.

図3Aに示されるように、フローティングゲート36は、消去ゲート領域35に延び、消去ゲート領域35に隣接する。更に、n型ソース/ドレイン領域38は、NMOSトランジスタのn型ソース領域及びn型ドレイン領域の結合として考えることができ、フローティングゲート36は、NMOSトランジスタのゲートとして考えることができる。n型ソース/ドレイン領域38は、消去線電圧VELに接続される。加えて、P型ウェル領域(PW)はP型ウェル電圧VPWに接続されている。図3Cに示されるように、一つの分離構造39は、P型ウェル領域(PW)及びN型ウェル領域(NW)の間に形成される。例えば、分離構造39は、STI(Shallow Trench Isolation)構造である。 As shown in FIG. 3A, the floating gate 36 extends to and is adjacent to the erase gate region 35. Furthermore, the n-type source / drain region 38 can be considered as a combination of the n-type source region and the n-type drain region of the NMOS transistor, and the floating gate 36 can be considered as the gate of the NMOS transistor. N-type source / drain region 38 is connected to erase line voltage V EL . In addition, the P-type well region (PW) is connected to the P-type well voltage V PW . As shown in FIG. 3C, one isolation structure 39 is formed between the P-type well region (PW) and the N-type well region (NW). For example, the isolation structure 39 is an STI (Shallow Trench Isolation) structure.

n型ソース/ドレイン領域38を形成するイオン注入工程の間、フローティングゲート36は、注入マスク層として使用される。結果として、消去ゲート領域35上のフローティングゲート36は、n型ゲートである。   During the ion implantation process for forming n-type source / drain regions 38, floating gate 36 is used as an implantation mask layer. As a result, the floating gate 36 on the erase gate region 35 is an n-type gate.

更にまた、本発明の第1実施形態に適用される異なる基板構造及びP型ウェル領域(PW)は、以下に、より詳細に示される。図4に示されるように、基板構造は、P型基板である。   Furthermore, different substrate structures and P-type well regions (PW) applied to the first embodiment of the present invention are shown in more detail below. As shown in FIG. 4, the substrate structure is a P-type substrate.

第1実施形態のN型ウェル領域(NW)及びP型ウェル領域(PW)は、P型基板に形成される。P型ウェル領域(PW)は、更に第1p型領域(p1)、2つの第2p型領域(p2)、及び第3p型領域(p3)を備えている。第2p型領域(p2)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。また、第3p型領域(p3)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。   The N-type well region (NW) and the P-type well region (PW) of the first embodiment are formed on a P-type substrate. The P-type well region (PW) further includes a first p-type region (p1), two second p-type regions (p2), and a third p-type region (p3). The injection amount of the second p-type region (p2) is higher than or equal to the injection amount of the first p-type region (p1). Further, the implantation amount of the third p-type region (p3) is higher than or equal to the implantation amount of the first p-type region (p1).

加えて、第1p型領域(p1)は、P型基板の表面下に形成され、n型ソース/ドレイン領域38に接触され、第3p型領域(p3)は第1p型領域(p1)の下に形成される。更にまた、第1p型領域(p1)及び第3p型領域(p3)は2つの第2p型領域(p2)の間に配置され、第2p型領域(p2)は2つの分離構造39の下に形成される。   In addition, the first p-type region (p1) is formed below the surface of the P-type substrate, is in contact with the n-type source / drain region 38, and the third p-type region (p3) is below the first p-type region (p1). Formed. Furthermore, the first p-type region (p1) and the third p-type region (p3) are disposed between the two second p-type regions (p2), and the second p-type region (p2) is below the two isolation structures 39. It is formed.

本発明の図4によれば、n型ソース/ドレイン領域38と第1p型領域(p1)の間の接合降伏電圧は増加し、従って消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの消去効率は改善される。   According to FIG. 4 of the present invention, the junction breakdown voltage between the n-type source / drain region 38 and the first p-type region (p1) is increased, thus improving the erase efficiency of the erasable programmable single poly nonvolatile memory. Is done.

図5に示されるように、基板構造は、深いN型ウェル領域(DNW)及びP型基板を含んでいる。深いN型ウェル領域(DNW)はP型基板に形成され、深いN型ウェル領域(DNW)は深いN型ウェル電圧VDNWに接続されている。 As shown in FIG. 5, the substrate structure includes a deep N-type well region (DNW) and a P-type substrate. The deep N-type well region (DNW) is formed in the P-type substrate, and the deep N-type well region (DNW) is connected to the deep N-type well voltage V DNW .

第1実施形態のN型ウェル領域(NW)及びP型ウェル領域(PW)は、基板構造の深いN型ウェル領域(DNW)に形成される。P型ウェル領域(PW)は、更に第1p型領域(p1)、2つの第2p型領域(p2)、及び第3p型領域(p3)を備えている。第2p型領域(p2)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。また、第3p型領域(p3)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。   The N-type well region (NW) and P-type well region (PW) of the first embodiment are formed in a deep N-type well region (DNW) having a substrate structure. The P-type well region (PW) further includes a first p-type region (p1), two second p-type regions (p2), and a third p-type region (p3). The injection amount of the second p-type region (p2) is higher than or equal to the injection amount of the first p-type region (p1). Further, the implantation amount of the third p-type region (p3) is higher than or equal to the implantation amount of the first p-type region (p1).

加えて、第1p型領域(p1)は、P型基板の表面下に形成され、n型ソース/ドレイン領域38に接触され、第3p型領域(p3)は第1p型領域(p1)の下に形成される。更にまた、第1p型領域(p1)及び第3p型領域(p3)は2つの第2p型領域(p2)の間に配置され、第2p型領域(p2)は2つの分離構造39の下に形成される。   In addition, the first p-type region (p1) is formed below the surface of the P-type substrate, is in contact with the n-type source / drain region 38, and the third p-type region (p3) is below the first p-type region (p1). Formed. Furthermore, the first p-type region (p1) and the third p-type region (p3) are disposed between the two second p-type regions (p2), and the second p-type region (p2) is below the two isolation structures 39. It is formed.

本発明の図5によれば、n型ソース/ドレイン領域38と第1p型領域(p1)との間の接合降伏電圧は増加し、従って消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの消去効率は改善される。更にまた、2つの第2p型領域(p2)は、n型ソース/ドレイン領域38及びN型ウェル領域(NW)の間の横方向突抜け効果を改善することができ、第3p型領域(p3)は、特に高温環境において、n型ソース/ドレイン領域38と深いN型ウェル領域(DNW)との間の縦方向突抜け効果を改善することができる。   According to FIG. 5 of the present invention, the junction breakdown voltage between the n-type source / drain region 38 and the first p-type region (p1) is increased, so the erase efficiency of the erasable programmable single-poly nonvolatile memory is Improved. Furthermore, the two second p-type regions (p2) can improve the lateral punch-through effect between the n-type source / drain region 38 and the N-type well region (NW), and the third p-type region (p3 ) Can improve the vertical punch-through effect between the n-type source / drain region 38 and the deep N-type well region (DNW), particularly in a high temperature environment.

図6に示されるように、基板構造は、第4p型領域(p4)、n型バリア層(NBL: N-type Barrier Layer、即ち第2n型領域)及びP型基板を含んでいる。n型バリア層(NBL)は、P型基板に形成され、第4p型領域(p4)は、n型バリア層(NBL)上で、n型バリア層(NBL)に接して形成される。   As shown in FIG. 6, the substrate structure includes a fourth p-type region (p4), an n-type barrier layer (NBL: N-type barrier layer, ie, second n-type region), and a P-type substrate. The n-type barrier layer (NBL) is formed on the P-type substrate, and the fourth p-type region (p4) is formed on the n-type barrier layer (NBL) and in contact with the n-type barrier layer (NBL).

第1実施形態のN型ウェル領域(NW)及びP型ウェル領域(PW)は、基板構造の第4p型領域(p4)に形成される。P型ウェル領域(PW)は、更に第1p型領域(p1)、2つの第2p型領域(p2)、及び第3p型領域(p3)を備えている。第2p型領域(p2)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。また、第3p型領域(p3)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。加えて、第4p型領域(p4)の注入量は、P型基板での注入量に等しい。若しくは、第4p型領域(p4)の注入量は、第3p型領域(p3)への注入量より高いか同じであり、かつ、第4p型領域(p4)は、第2p型領域(p2)への注入量より低いか同じである。   The N-type well region (NW) and the P-type well region (PW) of the first embodiment are formed in the fourth p-type region (p4) of the substrate structure. The P-type well region (PW) further includes a first p-type region (p1), two second p-type regions (p2), and a third p-type region (p3). The injection amount of the second p-type region (p2) is higher than or equal to the injection amount of the first p-type region (p1). Further, the implantation amount of the third p-type region (p3) is higher than or equal to the implantation amount of the first p-type region (p1). In addition, the implantation amount of the fourth p-type region (p4) is equal to the implantation amount in the P-type substrate. Alternatively, the injection amount of the fourth p-type region (p4) is higher than or equal to the injection amount of the third p-type region (p3), and the fourth p-type region (p4) is the second p-type region (p2). It is lower than or equal to the amount injected into.

加えて、第1p型領域(p1)は、基板構造の表面下に形成され、n型ソース/ドレイン領域38に接触され、第3p型領域(p3)は第1p型領域(p1)の下に形成される。更にまた、第1p型領域(p1)及び第3p型領域(p3)は2つの第2p型領域(p2)の間に配置され、第2p型領域(p2)は2つの分離構造39の下に形成される。   In addition, the first p-type region (p1) is formed below the surface of the substrate structure, is in contact with the n-type source / drain region 38, and the third p-type region (p3) is below the first p-type region (p1). It is formed. Furthermore, the first p-type region (p1) and the third p-type region (p3) are disposed between the two second p-type regions (p2), and the second p-type region (p2) is below the two isolation structures 39. It is formed.

本発明の図6によれば、n型ソース/ドレイン領域38と第1p型領域(p1)との間の接合降伏電圧は増加し、従って、消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの消去効率は改善される。更にまた、第2p型領域(p2)は、より高い温度におけるn型ソース/ドレイン領域38及びN型ウェル領域(NW)の間の横方向突抜け効果を改善することができ、第3p型領域(p3)は、より高い温度におけるn型ソース/ドレイン領域38とN型バリア層(NBL)との間の縦方向突抜け効果を改善することができる。また、第1実施形態のN型ウェル領域(NW)は、第4p型領域(p4)及びP型ウェル領域(PW)により、分離されており、従って、独立したバイアス電圧は、フローティングゲート36とN型ウェル領域(NW)との間の電圧ストレスを減少させることができる。   According to FIG. 6 of the present invention, the junction breakdown voltage between the n-type source / drain region 38 and the first p-type region (p1) is increased, and thus the erase efficiency of the erasable programmable single poly nonvolatile memory. Is improved. Furthermore, the second p-type region (p2) can improve the lateral punch-through effect between the n-type source / drain region 38 and the N-type well region (NW) at a higher temperature. (P3) can improve the vertical penetration effect between the n-type source / drain region 38 and the N-type barrier layer (NBL) at a higher temperature. In addition, the N-type well region (NW) of the first embodiment is separated by the fourth p-type region (p4) and the P-type well region (PW). Therefore, an independent bias voltage is separated from the floating gate 36. The voltage stress between the N-type well region (NW) can be reduced.

図7A〜7Cは、本発明の第2実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを概略的に示している。図7Aは、本発明の第2実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す概略上面図である。図7Bは、図7Aの消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリを示す、第2方向(b1−b2)に沿った概略断面図である。図7Cは、本発明の第2実施形態による消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの概略等価回路図である。消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの第1方向(a1−a2)に沿った断面図は、第1実施形態のそれと同様であるため、冗長には示していない。   7A-7C schematically illustrate an erasable programmable single poly non-volatile memory according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7A is a schematic top view illustrating an erasable programmable single poly nonvolatile memory according to a second embodiment of the present invention. 7B is a schematic cross-sectional view along the second direction (b1-b2) showing the erasable programmable single poly non-volatile memory of FIG. 7A. FIG. 7C is a schematic equivalent circuit diagram of an erasable programmable single-poly nonvolatile memory according to the second embodiment of the present invention. The cross-sectional view along the first direction (a1-a2) of the erasable programmable single poly nonvolatile memory is similar to that of the first embodiment and is not shown redundantly.

図7Aに示されるように、第2実施形態の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリは、2つの順次接続されたp型金属酸化膜半導体(PMOS)トランジスタからなる。これらの2つのPMOSトランジスタは、N型ウェル領域(NW)に形成されている。3つのソース/ドレイン領域31、32及び33は、N型ウェル領域(NW)に形成される。加えて、2つのポリシリコンゲート34及び36は、3つのソース/ドレイン領域31、32及び33の間の領域上に広がっている。   As shown in FIG. 7A, the erasable programmable single poly non-volatile memory of the second embodiment consists of two sequentially connected p-type metal oxide semiconductor (PMOS) transistors. These two PMOS transistors are formed in an N-type well region (NW). Three source / drain regions 31, 32, and 33 are formed in an N-type well region (NW). In addition, two polysilicon gates 34 and 36 extend over the area between the three source / drain regions 31, 32 and 33.

第1PMOSトランジスタは、選択トランジスタとして使用され、第1PMOSトランジスタのポリシリコンゲート34(選択ゲートとしても参照される)は、選択ゲート電圧VSGに接続されている。第1ソース/ドレイン領域31は、p型ソース領域であり、ソース線電圧VSLに接続されている。第2ソース/ドレイン領域32は、p型ドレイン領域であり、第1PMOSトランジスタのp型ドレイン領域と、第2PMOSトランジスタのp型ソース領域との結合として考えることができる。ポリシリコンゲート36(フローティングゲートとしても参照される)は、第2PMOSトランジスタ上に配置される。第3ソース/ドレイン領域33は、第2PMOSトランジスタのp型ドレイン領域であり、ビット線電圧VBLに接続されている。更に、N型ウェル領域(NW)は、N型ウェル電圧VNWに接続されている。 The first PMOS transistor is used as a selection transistor, and a polysilicon gate 34 (also referred to as a selection gate) of the first PMOS transistor is connected to a selection gate voltage VSG . The first source / drain region 31 is a p-type source region and is connected to the source line voltage VSL . The second source / drain region 32 is a p-type drain region and can be considered as a combination of the p-type drain region of the first PMOS transistor and the p-type source region of the second PMOS transistor. A polysilicon gate 36 (also referred to as a floating gate) is disposed on the second PMOS transistor. The third source / drain region 33 is a p-type drain region of the second PMOS transistor and is connected to the bit line voltage VBL . Further, the N-type well region (NW) is connected to the N-type well voltage V NW .

図7A及び7Bに示されるように、第2実施形態の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリは、P型ウェル領域(PW)に形成されたn型金属酸化膜半導体(NMOS)トランジスタを備えている。NMOSトランジスタは、フローティングゲート36と消去ゲート領域95との組合せのように捉えることができる。言い換えると、消去ゲート領域95は、P型ウェル領域(PW)、n型ソース/ドレイン領域92及び二重拡散ドレイン(DDD)領域94(即ち、第1n型領域(n1))を含む。加えて、n型ソース/ドレイン領域92と二重拡散ドレイン(DDD)領域94は、P型ウェル領域(PW)に形成されている。n型ソース/ドレイン領域92は、二重拡散ドレイン(DDD)領域94に形成されている。加えて、DDD領域94の製造後、DDD領域94の製造における確定したマスクパターンは、消去ゲート領域95上のゲート酸化物をエッチングするために使用されることができる。即ち、消去ゲート領域95上のゲート酸化物は、フローティングゲート36下のゲート酸化物よりも薄い。このように、消去線電圧VELは、典型的な消去状態においてより小さくすることができる。 As shown in FIGS. 7A and 7B, the erasable programmable single poly nonvolatile memory of the second embodiment includes an n-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistor formed in a P-type well region (PW). ing. The NMOS transistor can be regarded as a combination of the floating gate 36 and the erase gate region 95. In other words, the erase gate region 95 includes a P-type well region (PW), an n-type source / drain region 92, and a double diffused drain (DDD) region 94 (that is, the first n-type region (n1)). In addition, the n-type source / drain region 92 and the double diffused drain (DDD) region 94 are formed in the P-type well region (PW). The n-type source / drain region 92 is formed in a double diffused drain (DDD) region 94. In addition, after fabrication of DDD region 94, the defined mask pattern in fabrication of DDD region 94 can be used to etch the gate oxide on erase gate region 95. That is, the gate oxide over the erase gate region 95 is thinner than the gate oxide under the floating gate 36. Thus, the erase line voltage V EL can be made smaller in a typical erase state.

図7Aに示されるように、フローティングゲート36は、消去ゲート領域95に延び、消去ゲート領域35に隣接する。更に、二重拡散ドレイン(DDD)領域94及びn型ソース/ドレイン領域92は、n型ソース領域とn型ドレイン領域との組合せとして考えることができる。P型ウェル領域(PW)はP型ウェル電圧VPWに接続されている。図7Bに示されるように、分離構造39は、P型ウェル領域(PW)とN型ウェル領域(NW)との間に形成される。 As shown in FIG. 7A, the floating gate 36 extends to the erase gate region 95 and is adjacent to the erase gate region 35. Further, the double diffused drain (DDD) region 94 and the n-type source / drain region 92 can be considered as a combination of an n-type source region and an n-type drain region. The P-type well region (PW) is connected to the P-type well voltage V PW . As shown in FIG. 7B, the isolation structure 39 is formed between the P-type well region (PW) and the N-type well region (NW).

更にまた、本発明の第2実施形態に適用される異なる基板構造及びP型ウェル領域(PW)は、以下に、より詳細に示される。図8に示されるように、基板構造は、深いN型ウェル領域(DNW)及びP型基板を含んでいる。深いN型ウェル領域(DNW)はP型基板に形成され、深いN型ウェル領域(DNW)は深いN型ウェル電圧VDNWに接続される。 Furthermore, different substrate structures and P-type well regions (PW) applied to the second embodiment of the present invention are shown in more detail below. As shown in FIG. 8, the substrate structure includes a deep N-type well region (DNW) and a P-type substrate. The deep N-type well region (DNW) is formed in the P-type substrate, and the deep N-type well region (DNW) is connected to the deep N-type well voltage V DNW .

第2実施形態のN型ウェル領域(NW)及びP型ウェル領域(PW)は基板構造に形成される。更にまた、P型ウェル領域(PW)は、更に第1p型領域(p1)、2つの第2p型領域(p2)及び第3p型領域(p3)を備えている。第2p型領域(p2)の注入量は、第1p型領域(p1)の注入量より高いか同じである。また、第3p型領域(p3)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。N型ウェル領域(NW)の注入量は、二重拡散ドレイン(DDD)領域94の注入量より高いか同じである。また、第1p型領域(p1)の注入量は、二重拡散ドレイン(DDD)領域94の注入量より高いか同じである。   The N-type well region (NW) and the P-type well region (PW) of the second embodiment are formed in the substrate structure. The P-type well region (PW) further includes a first p-type region (p1), two second p-type regions (p2), and a third p-type region (p3). The injection amount of the second p-type region (p2) is higher than or equal to the injection amount of the first p-type region (p1). Further, the implantation amount of the third p-type region (p3) is higher than or equal to the implantation amount of the first p-type region (p1). The implantation amount of the N-type well region (NW) is higher than or the same as the implantation amount of the double diffusion drain (DDD) region 94. Further, the implantation amount of the first p-type region (p1) is higher than or equal to the implantation amount of the double diffusion drain (DDD) region 94.

加えて、第1p型領域(p1)は、基板構造の表面下に形成され、二重拡散ドレイン(DDD)領域94に接触され、第3p型領域(p3)は第1p型領域(p1)の下に形成される。更にまた、第2p型領域(p2)は分離構造39の下に形成され、第1p型領域(p1)及び第3p型領域(p3)に接触される。   In addition, the first p-type region (p1) is formed below the surface of the substrate structure and is in contact with the double diffusion drain (DDD) region 94, and the third p-type region (p3) is the first p-type region (p1). Formed below. Furthermore, the second p-type region (p2) is formed under the isolation structure 39 and is in contact with the first p-type region (p1) and the third p-type region (p3).

本発明の図8によれば、二重拡散ドレイン(DDD)領域94(即ち、第1n型領域(n1))と第1p型領域(p1)との間の接合降伏電圧は増加し、従って、消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの消去効率は改善される。更にまた、第2p型領域(p2)は、より高い温度における二重拡散ドレイン(DDD)領域94及びN型ウェル領域(NW)の間の横方向突抜け効果を改善することができ、第3p型領域(p3)は、より高い温度における二重拡散ドレイン(DDD)領域94及び深いN型ウェル領域(DNW)との間の縦方向突抜け効果を改善することができる。   According to FIG. 8 of the present invention, the junction breakdown voltage between the double diffused drain (DDD) region 94 (ie, the first n-type region (n1)) and the first p-type region (p1) is increased, and therefore The erase efficiency of an erasable programmable single poly non-volatile memory is improved. Furthermore, the second p-type region (p2) can improve the lateral punch-through effect between the double diffused drain (DDD) region 94 and the N-type well region (NW) at a higher temperature. The mold region (p3) can improve the vertical punch-through effect between the double diffused drain (DDD) region 94 and the deep N-type well region (DNW) at higher temperatures.

図9に示されるように、基板構造は、第4p型領域(p4)、n型バリア層(NBL、即ち第2n型領域)及びP型基板を含んでいる。n型バリア層(NBL)は、基板構造に形成され、第4p型領域(p4)は、n型バリア層(NBL)に接触されている。   As shown in FIG. 9, the substrate structure includes a fourth p-type region (p4), an n-type barrier layer (NBL, ie, a second n-type region), and a P-type substrate. The n-type barrier layer (NBL) is formed in the substrate structure, and the fourth p-type region (p4) is in contact with the n-type barrier layer (NBL).

第2実施形態のN型ウェル領域(NW)及びP型ウェル領域(PW)は、基板構造に形成されている。更にまた、P型ウェル領域(PW)は、第1p型領域(p1)、2つの第2p型領域(p2)及び第3p型領域(p3)を更に備えている。第2p型領域(p2)の注入量は、第1p型領域(p1)の注入量より高いか同じである。また、第3p型領域(p3)の注入量は、第1p型領域(p1)への注入量より高いか同じである。加えて、第4p型領域(p4)の注入量は、P型基板での注入量に等しい。若しくは、第4p型領域(p4)の注入量は、第3p型領域(p3)への注入量より高いか同じであり、かつ、第4p型領域(p4)は、第2p型領域(p2)への注入量より低いか同じである。   The N-type well region (NW) and the P-type well region (PW) of the second embodiment are formed in a substrate structure. The P-type well region (PW) further includes a first p-type region (p1), two second p-type regions (p2), and a third p-type region (p3). The injection amount of the second p-type region (p2) is higher than or equal to the injection amount of the first p-type region (p1). Further, the implantation amount of the third p-type region (p3) is higher than or equal to the implantation amount of the first p-type region (p1). In addition, the implantation amount of the fourth p-type region (p4) is equal to the implantation amount in the P-type substrate. Alternatively, the injection amount of the fourth p-type region (p4) is higher than or equal to the injection amount of the third p-type region (p3), and the fourth p-type region (p4) is the second p-type region (p2). It is lower than or equal to the amount injected into.

加えて、第1p型領域(p1)は、基板構造の表面下に形成され、二重拡散ドレイン(DDD)領域94に接触され、第3p型領域(p3)は第1p型領域(p1)の下に形成される。更にまた、第2p型領域(p2)は分離構造39の下に形成され、第1p型領域(p1)及び第3p型領域(p3)に接触される。   In addition, the first p-type region (p1) is formed below the surface of the substrate structure and is in contact with the double diffusion drain (DDD) region 94, and the third p-type region (p3) is the first p-type region (p1). Formed below. Furthermore, the second p-type region (p2) is formed under the isolation structure 39 and is in contact with the first p-type region (p1) and the third p-type region (p3).

本発明の図9によれば、二重拡散ドレイン(DDD)領域94(即ち、第1n型領域(n1))と第1p型領域(p1)との間の接合降伏電圧は増加し、従って、消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリの消去効率は改善される。更にまた、第2p型領域(p2)は、より高い温度における二重拡散ドレイン(DDD)領域94及びN型ウェル領域(NW)の間の横方向突抜け効果を改善することができ、第3p型領域(p3)は、より高い温度における二重拡散ドレイン(DDD)領域94及びn型バリア層(DBL)との間の縦方向突抜け効果を改善することができる。また、第1実施形態のN型ウェル領域(NW)は、第4p型領域(p4)及びP型ウェル領域(PW)により、分離されており、従って、独立したバイアス電圧は、フローティングゲート36とN型ウェル領域(NW)との間の電圧ストレスを減少させることができる。   According to FIG. 9 of the present invention, the junction breakdown voltage between the double diffused drain (DDD) region 94 (ie, the first n-type region (n1)) and the first p-type region (p1) increases, and therefore The erase efficiency of an erasable programmable single poly non-volatile memory is improved. Furthermore, the second p-type region (p2) can improve the lateral punch-through effect between the double diffused drain (DDD) region 94 and the N-type well region (NW) at a higher temperature. The type region (p3) can improve the vertical punch-through effect between the double diffused drain (DDD) region 94 and the n-type barrier layer (DBL) at higher temperatures. In addition, the N-type well region (NW) of the first embodiment is separated by the fourth p-type region (p4) and the P-type well region (PW). Therefore, an independent bias voltage is separated from the floating gate 36. The voltage stress between the N-type well region (NW) can be reduced.

本発明によれば、いつくかのバイアス電圧は、消去状態において、図5及び8に示されるような基板構造の深いN型ウェル領域(DNW)に形成された第1及び第2実施形態に提供されてもよい。図10は、消去状態の2つの電圧バイアス方法を示している。図10に示されるように、消去状態において、方法1が使用されるとき、ソース線電圧VSL及びビット線電圧は、0Vから正電圧VEEの範囲であり、N型ウェル電圧VNW及びワード線電圧VWL及び深いN型ウェル電圧VDNWは、正電圧(VEE)に等しい。ところが、消去線電圧VEL及びP型ウェル電圧VPWは負電圧−Veeに等しい。正電圧VEEは+6.5Vから+18Vの範囲であり、負電圧−Veeは、−6.5Vから−18Vの範囲である。このように、記憶キャリアの放出は、ファウラーノルドハイム(FN:Fowler-Nordhiem)効果を用いて達成される。 In accordance with the present invention, some bias voltages are provided to the first and second embodiments formed in the deep N-type well region (DNW) of the substrate structure as shown in FIGS. 5 and 8 in the erased state. May be. FIG. 10 shows two voltage bias methods in the erased state. As shown in FIG. 10, when Method 1 is used in the erased state, the source line voltage V SL and the bit line voltage are in the range of 0 V to the positive voltage V EE and the N-type well voltage V NW and the word The line voltage V WL and the deep N-type well voltage V DNW are equal to the positive voltage (V EE ). However, the erase line voltage V EL and the P-type well voltage V PW are equal to the negative voltage −V ee . The positive voltage V EE in the range of + 18V from + 6.5V, the negative voltage -V ee is in the range of -18V from -6.5 V. Thus, the release of memory carriers is achieved using the Fowler-Nordhiem (FN) effect.

図10に示されるように、消去状態において、方法2が使用されるとき、ソース線電圧VSLはフローティングであり、ビット線電圧は接地電圧(0V)であり、N型ウェル電圧VNW、ワード線電圧VWLと深いN型ウェル電圧VDNWは正電圧(VEE)に等しい。ところが、消去線電圧VEL及びP型ウェル電圧(VPW)は、負電圧−Veeに等しい。正電圧VEEは+6.5Vから+18Vの範囲であり、負電圧−Veeは、−6.5Vから−18Vの範囲である。このように、記憶キャリアの放出は、帯間ホットホール(BBHH:band-to-band hot hole)、基板ホットホール(SHH:Substrate Hot Hole)及びドレインアバランシェホットホール(DAHH:Drain Avalanche Hot Hole)のようなホットホール(HH:Hot Hole)効果を用いて達成される。 As shown in FIG. 10, when Method 2 is used in the erased state, the source line voltage V SL is floating, the bit line voltage is the ground voltage (0 V), the N-type well voltage V NW , the word The line voltage V WL and the deep N-type well voltage V DNW are equal to the positive voltage (V EE ). However, the erase line voltage V EL and the P-type well voltage (V PW ) are equal to the negative voltage −V ee . The positive voltage V EE in the range of + 18V from + 6.5V, the negative voltage -V ee is in the range of -18V from -6.5 V. As described above, the release of memory carriers is caused by band-to-band hot holes (BBHH), substrate hot holes (SHH), and drain avalanche hot holes (DAHH). Such a hot hole (HH) effect is used.

上述の通り、本発明の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリは、ホットキャリアを取り除くための紫外光を用いる欠点を解消することができる。即ち、消去線電圧VELを供給することにより、本発明の不揮発性メモリの記憶状態を変更することができる。 As described above, the erasable programmable single poly non-volatile memory of the present invention can eliminate the disadvantage of using ultraviolet light to remove hot carriers. That is, the storage state of the nonvolatile memory of the present invention can be changed by supplying the erase line voltage VEL .

発明は、現時点で最も実践的で好適な実施形態と考えられるものに関して述べられたが、発明は、開示された実施形態に限られる必要がないことについて理解すべきである。反対に、最も広い解釈に一致する添付の請求項の精神と範囲内に含まれる様々な修正や同様の変更に及ぶことを意図し、そのようなすべての修正や同様の構造を含んでいる。   Although the invention has been described with respect to what are presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention need not be limited to the disclosed embodiments. On the contrary, it is intended to cover various modifications and similar changes that fall within the spirit and scope of the appended claims consistent with the broadest interpretation, and includes all such modifications and similar structures.

Claims (15)

基板構造と、
選択ゲート、第1ソース/ドレイン領域及び第2ソース/ドレイン領域を有し、前記選択ゲートは、選択ゲート電圧に接続され、前記第1ソース/ドレイン領域はソース線電圧に接続されている第1PMOSトランジスタと、
前記第2ソース/ドレイン領域、第3ソース/ドレイン領域及びフローティングゲートを有し、前記第3ソース/ドレイン領域は、ビット線電圧に接続され、前記第1ソース/ドレイン領域、前記第2ソース/ドレイン領域、及び前記第3ソース/ドレイン領域はN型ウェル領域に形成されている第2PMOSトランジスタと、
前記フローティングゲートに隣接し、消去線電圧及びP型ウェル領域に接続されたn型ソース/ドレイン領域を有する消去ゲート領域と、を備え、
前記N型ウェル領域及び前記P型ウェル領域は、前記基板構造に形成されている、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
A substrate structure;
A first PMOS having a selection gate, a first source / drain region, and a second source / drain region, wherein the selection gate is connected to a selection gate voltage, and the first source / drain region is connected to a source line voltage; A transistor,
A second source / drain region; a third source / drain region; and a floating gate, wherein the third source / drain region is connected to a bit line voltage, and the first source / drain region, the second source / drain region, A drain region, and the third source / drain region is a second PMOS transistor formed in an N-type well region;
An erase gate region having an n-type source / drain region adjacent to the floating gate and connected to an erase line voltage and a P-type well region,
An erasable programmable single poly non-volatile memory, wherein the N-type well region and the P-type well region are formed in the substrate structure.
請求項1に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記消去ゲート領域は、更に、前記n型ソース/ドレイン領域と前記P型ウェル領域との間に形成された第1n型領域を有している、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 1, comprising:
The erasable programmable single poly, further comprising a first n-type region formed between the n-type source / drain region and the P-type well region. Non-volatile memory.
請求項2に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記第1n型領域は、二重拡散ドレイン領域である、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 2,
An erasable programmable single poly non-volatile memory wherein the first n-type region is a double diffused drain region.
請求項2に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記P型ウェル領域は、
基板構造の表面下に形成され、前記第1n型領域に接続される第1p型領域と、
複数の第2p型領域と、
第1p型領域の下に形成される第3p型領域と、を有し、
前記第1p型領域及び前記第3p型領域は、前記複数の第2p型領域の間に配置されている、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 2,
The P-type well region is
A first p-type region formed below the surface of the substrate structure and connected to the first n-type region;
A plurality of second p-type regions;
A third p-type region formed below the first p-type region,
An erasable programmable single-poly nonvolatile memory, wherein the first p-type region and the third p-type region are disposed between the plurality of second p-type regions.
請求項4に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記第2p型領域の注入量は、前記第1p型領域の注入量より高いか同じであり、第3p型領域の注入量は、第1p型領域の注入量より高いか同じである、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 4,
The implantation amount of the second p-type region is higher than or equal to the implantation amount of the first p-type region, and the implantation amount of the third p-type region is higher than or the same as the implantation amount of the first p-type region. Erasable programmable single poly non-volatile memory featuring.
請求項4に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記基板構造は、
P型基板と、
前記P型基板に形成され、前記N型ウェル領域、前記第2p型領域及び前記第3p型領域に接続され、深いN型ウェル電圧に接続された深いN型ウェル領域と、を有している、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 4,
The substrate structure is
A P-type substrate;
A deep N-type well region formed on the P-type substrate, connected to the N-type well region, the second p-type region, and the third p-type region, and connected to a deep N-type well voltage. An erasable programmable single poly non-volatile memory.
請求項6に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記第1p型領域の注入量は、前記第1n型領域の注入量より高いか同じである、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 6, comprising:
An erasable programmable single-poly non-volatile memory, wherein the implantation amount of the first p-type region is higher than or equal to the implantation amount of the first n-type region.
請求項4に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記基板構造は、
P型基板と、
前記P型基板に形成された第2n型領域と、
前記第2n型領域の上に形成され、接続されると共に、前記N型ウェル領域、前記第2p型領域及び前記第3p型領域に接続された第4p型領域と、を有することを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 4,
The substrate structure is
A P-type substrate;
A second n-type region formed in the P-type substrate;
A fourth p-type region formed on and connected to the second n-type region and connected to the N-type well region, the second p-type region, and the third p-type region. Erasable programmable single poly non-volatile memory.
請求項8に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記第4p型領域の注入量は、前記P型基板の注入量より高いか同じであり、前記第4p型領域の注入量は、前記第3p型領域の注入量より高いか同じであり、前記第4p型領域の注入量は、前記第2p型領域の注入量より低いか同じである、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 8, comprising:
The implantation amount of the fourth p-type region is higher than or equal to the implantation amount of the P-type substrate, and the implantation amount of the fourth p-type region is higher than or equal to the implantation amount of the third p-type region, An erasable programmable single-poly non-volatile memory, wherein the implantation amount of the fourth p-type region is lower or the same as the implantation amount of the second p-type region.
請求項1に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記P型ウェル領域は、
基板構造の表面下に形成され、前記n型ソース/ドレイン領域に接続された第1p型領域と、
複数の第2p型領域と、
前記第1p型領域下に形成された第3p型領域と、を有し、
前記第1p型領域及び前記第3p型領域は、前記複数の第2p型領域の間に配置される、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 1, comprising:
The P-type well region is
A first p-type region formed under the surface of the substrate structure and connected to the n-type source / drain region;
A plurality of second p-type regions;
A third p-type region formed under the first p-type region,
The erasable programmable single-poly nonvolatile memory, wherein the first p-type region and the third p-type region are disposed between the plurality of second p-type regions.
請求項10に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記第2p型領域の注入量は、前記第1p型領域の注入量より高いか同じであり、前記第3p型領域の注入量は、前記第1p型領域の注入量より高いか同じである、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 10,
The implantation amount of the second p-type region is higher than or equal to the implantation amount of the first p-type region, and the implantation amount of the third p-type region is higher than or the same as the implantation amount of the first p-type region. An erasable programmable single poly non-volatile memory characterized in that.
請求項10に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記基板構造は、前記N型ウェル領域、前記第2p型領域及び前記第3p型領域に接続されたP型基板である、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 10,
An erasable programmable single-poly non-volatile memory, wherein the substrate structure is a P-type substrate connected to the N-type well region, the second p-type region, and the third p-type region.
請求項10に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記基板構造は、
P型基板と、
前記P型基板に形成され、前記N型ウェル領域、前記第2p型領域及び前記第3p型領域に接続されたた深いN型ウェル領域と、を有する、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 10,
The substrate structure is
A P-type substrate;
An erasable programmable single circuit comprising: a deep N-type well region formed on the P-type substrate and connected to the N-type well region, the second p-type region, and the third p-type region. One poly non-volatile memory.
請求項10に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記基板構造は、
P型基板と、
前記P型基板に形成された第2n型領域と、
前記第2n型領域の上に形成され、接続されると共に、前記N型ウェル領域、前記第2p型領域及び前記第3p型領域に接続された第4p型領域と、を有することを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 10,
The substrate structure is
A P-type substrate;
A second n-type region formed in the P-type substrate;
A fourth p-type region formed on and connected to the second n-type region and connected to the N-type well region, the second p-type region, and the third p-type region. Erasable programmable single poly non-volatile memory.
請求項14に記載の消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリであって、
前記第4p型領域の注入量は、前記P型基板の注入量より高いか同じであり、前記第4p型領域の注入量は、前記第3p型領域の注入量より高いか同じであり、前記第4p型領域の注入量は、前記第2p型領域の注入量より低いか同じである、ことを特徴とする消去可能プログラム可能単一ポリ不揮発性メモリ。
An erasable programmable single poly non-volatile memory according to claim 14,
The implantation amount of the fourth p-type region is higher than or equal to the implantation amount of the P-type substrate, and the implantation amount of the fourth p-type region is higher than or equal to the implantation amount of the third p-type region, An erasable programmable single-poly non-volatile memory, wherein the implantation amount of the fourth p-type region is lower or the same as the implantation amount of the second p-type region.
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