JP2021082372A - Non-volatile storage device and program method of non-volatile storage device - Google Patents

Non-volatile storage device and program method of non-volatile storage device Download PDF

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泰示 江間
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Abstract

To reduce a circuit area of a non-volatile storage device.SOLUTION: A non-volatile storage device 10 comprises memory transistors 11, 12. The memory transistor 11 is turned on based on a first voltage supplied to a gate, and outputs an output voltage which is based on a power source voltage VSS supplied to one of the source and the drain from the other source and the drains. The memory transistor 12 is a conductive type same as that of the memory transistor 11, and one of the source and drain is connected to the other of the source and the drain of the memory transistor 11. The memory transistor 12 is programmed to be turned off when a power source voltage VDD is supplied to the other of the source and the drain and the first voltage is supplied to the gate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、不揮発性記憶装置及び不揮発性記憶装置のプログラム方法に関する。 The present invention relates to a non-volatile storage device and a method for programming a non-volatile storage device.

不揮発性記憶装置の1つとして、電気ヒューズを用いた不揮発性記憶装置(ヒューズROM(Read Only Memory)などと呼ばれることもある)がある。電気ヒューズを用いた不揮発性記憶装置は、1回のみ書き込み可能なOTP(One Time Programmable)メモリの一種である。電気ヒューズを用いた不揮発性記憶装置では電気ヒューズが切断されているか否かを検出するためのセンス回路と、検出結果に対応する記憶内容(0または1)を保持する保持回路が用いられる。 As one of the non-volatile storage devices, there is a non-volatile storage device using an electric fuse (sometimes called a fuse ROM (Read Only Memory) or the like). A non-volatile storage device using an electric fuse is a type of OTP (One Time Programmable) memory that can be written only once. In the non-volatile storage device using an electric fuse, a sense circuit for detecting whether or not the electric fuse is blown and a holding circuit for holding the storage content (0 or 1) corresponding to the detection result are used.

なお、ゲート電極の側壁に接するように設けられた側壁絶縁膜にキャリア(ホール(正孔)や電子)を蓄積することによって情報を記憶するメモリトランジスタが提案されている。 A memory transistor that stores information by accumulating carriers (holes (holes) and electrons) in a side wall insulating film provided in contact with the side wall of the gate electrode has been proposed.

特開2004−335027号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-335027

電気ヒューズを用いた不揮発性記憶装置は、上記のようにセンス回路や保持回路を含み、回路面積が大きくなってしまうという問題があった。 The non-volatile storage device using an electric fuse includes a sense circuit and a holding circuit as described above, and has a problem that the circuit area becomes large.

1つの実施態様では、不揮発性記憶装置は、第1のメモリトランジスタと、第2のメモリトランジスタとを備える。第1のメモリトランジスタは、第1のゲートに供給される第1の電圧に基づきオン状態となる。そして、第1のメモリトランジスタは、第1のソース及び第1のドレインの一方に供給される第1の電源電圧及び第1の電源電圧よりも小さい第2の電源電圧の一方に基づく出力電圧を、第1のソース及び第1のドレインの他方から出力する。第2のメモリトランジスタは、第1のメモリトランジスタと同じ導電型であり、第1のソース及び第1のドレインの他方に、第2のソース及び第2のドレインの一方が接続されている。そして、第2のメモリトランジスタは、第2のソース及び第2のドレインの他方に第1の電源電圧及び第2の電源電圧の他方が供給され、第2のゲートに第1の電圧が供給されたときオフ状態となるようにプログラムされている。 In one embodiment, the non-volatile storage device comprises a first memory transistor and a second memory transistor. The first memory transistor is turned on based on the first voltage supplied to the first gate. Then, the first memory transistor applies an output voltage based on one of the first power supply voltage supplied to one of the first source and the first drain and the second power supply voltage smaller than the first power supply voltage. , Output from the other of the first source and the first drain. The second memory transistor is of the same conductive type as the first memory transistor, and one of the second source and the second drain is connected to the other of the first source and the first drain. Then, in the second memory transistor, the other of the first power supply voltage and the second power supply voltage is supplied to the other of the second source and the second drain, and the first voltage is supplied to the second gate. It is programmed to turn off when

また、1つの実施態様では、不揮発性記憶装置のプログラム方法が提供される。不揮発性記憶装置は、第1のメモリトランジスタと、第1のメモリトランジスタと同じ導電型であり第1のメモリトランジスタの第1のソース及び第1のドレインの一方に第2のソース及び第2のドレインの一方を接続した第2のメモリトランジスタとを含む。そして、不揮発性記憶装置のプログラム方法では、制御回路が、不揮発性記憶装置に第1の値をプログラムするとき、第1のソース及び第1のドレインの他方、及び第1のメモリトランジスタの第1のゲートに第1の電圧を供給する。そして、制御回路が、第1のソース及び第1のドレインの一方に第1の電圧よりも小さい第2の電圧を供給してプログラムを行う。また、制御回路が、不揮発性記憶装置に第2の値をプログラムするとき、第2のソース及び第2のドレインの一方、及び第2のメモリトランジスタの第2のゲートに第1の電圧を供給する。そして、制御回路が、第1のソース及び第1のドレインの他方に第2の電圧を供給してプログラムを行う。 Also, in one embodiment, a method of programming a non-volatile storage device is provided. The non-volatile storage device is of the same conductive type as the first memory transistor and the first memory transistor, and has a second source and a second drain on one of the first source and the first drain of the first memory transistor. It includes a second memory transistor to which one of the drains is connected. Then, in the method of programming the non-volatile storage device, when the control circuit programs the first value in the non-volatile storage device, the other of the first source and the first drain, and the first of the first memory transistors. A first voltage is supplied to the gate of. Then, the control circuit supplies one of the first source and the first drain with a second voltage smaller than the first voltage to perform the program. Also, when the control circuit programs the non-volatile storage device with a second value, it supplies a first voltage to one of the second source and the second drain, and to the second gate of the second memory transistor. To do. Then, the control circuit supplies a second voltage to the other of the first source and the first drain to perform the program.

不揮発性記憶装置の回路面積を縮小できる。 The circuit area of the non-volatile storage device can be reduced.

第1の実施の形態の不揮発性記憶装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the non-volatile storage device of 1st Embodiment. “1”データ読み出し状態の不揮発性記憶装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the non-volatile storage device of "1" data read state. 第2の実施の形態の不揮発性記憶装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the non-volatile storage device of 2nd Embodiment. メモリトランジスタの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a memory transistor. メモリトランジスタのドレイン電流とゲート電圧との一例の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of an example of a drain current of a memory transistor, and a gate voltage. メモリトランジスタのプログラム時に供給される電圧の一例を示す図である(その1)。It is a figure which shows an example of the voltage supplied at the time of programming of a memory transistor (the 1). メモリトランジスタのプログラム時に供給される電圧の一例を示す図である(その2)。It is a figure which shows an example of the voltage supplied at the time of programming of a memory transistor (the 2). 制御回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a control circuit. スイッチ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a switch circuit. メモリトランジスタのプログラム時に供給される電圧の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the voltage supplied at the time of programming a memory transistor. 制御回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of a control circuit. 不揮発性記憶装置のプログラム方法の一例の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of an example of the programming method of a non-volatile storage device. ヒューズROMの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fuse ROM.

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の不揮発性記憶装置の一例を示す図である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a non-volatile storage device according to the first embodiment.

不揮発性記憶装置10は、同じ導電型(nチャネル型またはpチャネル型)の2つのメモリトランジスタ11,12を有する。以下では、メモリトランジスタ11,12は、側壁絶縁膜を記憶領域11a,12aとしたnチャネル型のメモリトランジスタであるものとして説明する。 The non-volatile storage device 10 has two memory transistors 11 and 12 of the same conductive type (n-channel type or p-channel type). Hereinafter, the memory transistors 11 and 12 will be described as being n-channel type memory transistors in which the side wall insulating films are the storage areas 11a and 12a.

また、図1の例では、メモリトランジスタ12は、読み出し時に供給されるリード用の制御電圧(以下リード用制御電圧という)がゲートに印加されたときにドレイン電流が流れない状態、つまり、オフ状態(遮断状態)になるようにプログラムされている。メモリトランジスタ12をオフ状態になるようにプログラムするには、記憶領域12aをキャリアである電子が注入された状態(プログラム状態)とすればよい。記憶領域12aにキャリアを注入することで、メモリトランジスタ12の閾値電圧(オン状態になる閾値)が上昇する。そのため、リード用制御電圧を、メモリトランジスタ12の閾値電圧よりも小さく、メモリトランジスタ11の閾値電圧よりも大きくすることで、メモリトランジスタ11がリード用制御電圧によってオンしても、メモリトランジスタ12はオンしない。たとえば、リード用制御電圧は、1.0〜1.5Vである(ただ、この値に限定されるものではない)。 Further, in the example of FIG. 1, the memory transistor 12 is in a state in which a drain current does not flow when a read control voltage (hereinafter referred to as a read control voltage) supplied at the time of reading is applied to the gate, that is, in an off state. It is programmed to be (blocked). In order to program the memory transistor 12 so as to be in the off state, the storage area 12a may be in a state in which electrons as carriers are injected (programmed state). By injecting carriers into the storage area 12a, the threshold voltage (threshold value for turning on) of the memory transistor 12 rises. Therefore, by making the read control voltage smaller than the threshold voltage of the memory transistor 12 and larger than the threshold voltage of the memory transistor 11, the memory transistor 12 is turned on even if the memory transistor 11 is turned on by the read control voltage. do not. For example, the read control voltage is 1.0 to 1.5 V (but not limited to this value).

メモリトランジスタ11,12は直列に接続されている。すなわち、メモリトランジスタ11のソースまたはドレインの一方は、メモリトランジスタ12のソースまたはドレインの一方に接続されている。図1では、メモリトランジスタ11,12の接続点としてノード13が示されている。 The memory transistors 11 and 12 are connected in series. That is, one of the source and drain of the memory transistor 11 is connected to one of the source and drain of the memory transistor 12. In FIG. 1, the node 13 is shown as a connection point for the memory transistors 11 and 12.

メモリトランジスタ11は、不揮発性記憶装置10からのデータの読み出し時には、ゲートに供給されるリード用制御電圧に基づきオン状態となる。そして、メモリトランジスタ11は、ソースから供給される電源電圧VSSに基づく出力電圧を、ドレインから出力する。 When reading data from the non-volatile storage device 10, the memory transistor 11 is turned on based on the read control voltage supplied to the gate. Then, the memory transistor 11 outputs an output voltage based on the power supply voltage VSS supplied from the source from the drain.

メモリトランジスタ11がオン状態になると、メモリトランジスタ11のドレイン電位であるノード13の電位は、ほぼ電源電圧VSSとなる。そのため、図1の例では、メモリトランジスタ11のドレインから出力される出力電圧は、電源電圧VSSであるものとしている。電源電圧VSSは、基準電源電圧であり、たとえば、0Vである(ただ、この値に限定されるものではない)。以下、電源電圧VSSである出力電圧が出力されている状態を、“0”データ読み出し状態という。 When the memory transistor 11 is turned on, the potential of the node 13, which is the drain potential of the memory transistor 11, becomes substantially the power supply voltage VSS. Therefore, in the example of FIG. 1, the output voltage output from the drain of the memory transistor 11 is assumed to be the power supply voltage VSS. The power supply voltage VSS is a reference power supply voltage, for example, 0V (but not limited to this value). Hereinafter, the state in which the output voltage, which is the power supply voltage VSS, is output is referred to as a “0” data read state.

一方、メモリトランジスタ12は、ゲートにリード用制御電圧が供給されており、ドレインに電源電圧VDDが供給されているが、前述した理由によりオフ状態である。
なお、電源電圧VDD、電源電圧VSS、リード用制御電圧は、たとえば、図示しない制御回路から供給される。制御回路の例については後述する。
On the other hand, in the memory transistor 12, the read control voltage is supplied to the gate and the power supply voltage VDD is supplied to the drain, but the memory transistor 12 is in the off state for the reason described above.
The power supply voltage VDD, the power supply voltage VSS, and the lead control voltage are supplied from, for example, a control circuit (not shown). An example of the control circuit will be described later.

メモリトランジスタ12の代わりに、メモリトランジスタ11がオフ状態にプログラムされているときは、不揮発性記憶装置10からのデータの読み出し時に、ほぼ電源電圧VDDとなる出力電圧が得られる(以下では電源電圧VDDとなるものとして説明する)。以下、電源電圧VSSである出力電圧が出力されている状態である“0”データ読み出し状態に対して、電源電圧VDDである出力電圧が出力されている状態を、“1”データ読み出し状態という。 When the memory transistor 11 is programmed in the off state instead of the memory transistor 12, an output voltage that is approximately the power supply voltage VDD is obtained when reading data from the non-volatile storage device 10 (hereinafter, the power supply voltage VDD). It will be explained as being). Hereinafter, the state in which the output voltage, which is the power supply voltage VDD, is output is referred to as the “1” data read state, as opposed to the “0” data read state, which is the state in which the output voltage which is the power supply voltage VSS is output.

図2は、“1”データ読み出し状態の不揮発性記憶装置の一例を示す図である。
図2では、メモリトランジスタ11は、リード用制御電圧がゲートに印加されたときにドレイン電流が流れない状態、つまり、オフ状態(遮断状態)になるようにプログラムされている。メモリトランジスタ11をオフ状態になるようにプログラムするには、記憶領域11aをキャリアである電子が注入された状態(プログラム状態)とすればよい。記憶領域11aにキャリアを注入することで、メモリトランジスタ11の閾値電圧が上昇する。そのため、リード用制御電圧を、メモリトランジスタ11の閾値電圧よりも小さく、メモリトランジスタ12の閾値電圧よりも大きくすることで、メモリトランジスタ12がリード用制御電圧によってオンしても、メモリトランジスタ11はオンしない。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a non-volatile storage device in the “1” data read state.
In FIG. 2, the memory transistor 11 is programmed so that when the read control voltage is applied to the gate, the drain current does not flow, that is, it is in the off state (cutoff state). In order to program the memory transistor 11 so as to be in the off state, the storage area 11a may be in a state in which electrons as carriers are injected (programmed state). By injecting carriers into the storage area 11a, the threshold voltage of the memory transistor 11 rises. Therefore, by making the read control voltage smaller than the threshold voltage of the memory transistor 11 and larger than the threshold voltage of the memory transistor 12, the memory transistor 11 is turned on even if the memory transistor 12 is turned on by the read control voltage. do not.

なお、メモリトランジスタ11,12のプログラム状態の閾値電圧を同程度にし、メモリトランジスタ11,12の非プログラム状態の閾値電圧を同程度にすれば、リード用制御電圧は、“0”,“1”の両データ読み出し状態で同じにすることができる。 If the threshold voltage of the memory transistors 11 and 12 in the programmed state is set to the same level and the threshold voltage of the memory transistors 11 and 12 in the non-programmed state is set to the same level, the read control voltage becomes “0” and “1”. It can be the same in both data read states.

不揮発性記憶装置10からのデータの読み出し時には、前述のように電源電圧VDD、電源電圧VSS、リード用制御電圧が供給される。このとき、メモリトランジスタ12は、ゲートに供給されるリード用制御電圧に基づきオン状態となる。そして、メモリトランジスタ12は、ドレインから供給される電源電圧VDDに基づく出力電圧を、ソースから出力する。メモリトランジスタ11は、ゲートにリード用制御電圧が供給されており、ソースに電源電圧VSSが供給されているが、前述した理由によりオフ状態である。 When reading data from the non-volatile storage device 10, the power supply voltage VDD, the power supply voltage VSS, and the read control voltage are supplied as described above. At this time, the memory transistor 12 is turned on based on the read control voltage supplied to the gate. Then, the memory transistor 12 outputs an output voltage based on the power supply voltage VDD supplied from the drain from the source. In the memory transistor 11, the read control voltage is supplied to the gate and the power supply voltage VSS is supplied to the source, but the memory transistor 11 is in the off state for the reason described above.

メモリトランジスタ12がオン状態になると、メモリトランジスタ12のソース電位であるノード13の電位は、ほぼ電源電圧VDDとなる。そのため、図2の例では、メモリトランジスタ12のソースから出力される出力電圧は、電源電圧VDDであるものとしている。つまり、不揮発性記憶装置10は、“1”データ読み出し状態となる。電源電圧VDDは、電源電圧VSSより大きい電圧であり、たとえば、0.5Vである(ただ、この値に限定されるものではない)。 When the memory transistor 12 is turned on, the potential of the node 13, which is the source potential of the memory transistor 12, becomes substantially the power supply voltage VDD. Therefore, in the example of FIG. 2, the output voltage output from the source of the memory transistor 12 is assumed to be the power supply voltage VDD. That is, the non-volatile storage device 10 is in the “1” data read state. The power supply voltage VDD is a voltage larger than the power supply voltage VSS, for example, 0.5 V (but is not limited to this value).

以上のように第1の実施の形態の不揮発性記憶装置10は、直列に接続された同一導電型の2つのメモリトランジスタ11,12の一方がオフ状態にプログラムされている。そのため、読み出し時には、メモリトランジスタ11,12のゲートにリード用制御電圧が供給されることにより、一方がオン状態となり他方がオフ状態となる。そして、オン状態となるメモリトランジスタの一端(ソースまたはドレインの一方)に供給される電源電圧(VDDまたはVSS)に基づく出力電圧がそのメモリトランジスタの他端(ソースまたはドレインの他方)から読み出しデータとして出力される。このため、電気ヒューズを用いた不揮発性記憶装置に含まれるセンス回路や、保持回路などが不要になり、不揮発性記憶装置10の回路面積を縮小できる。また、センス回路や保持回路などが不要になるため、消費電力を削減できる。 As described above, in the non-volatile storage device 10 of the first embodiment, one of the two memory transistors 11 and 12 of the same conductive type connected in series is programmed in the off state. Therefore, at the time of reading, the read control voltage is supplied to the gates of the memory transistors 11 and 12, so that one is turned on and the other is turned off. Then, the output voltage based on the power supply voltage (VDD or VSS) supplied to one end (one of the source or drain) of the memory transistor to be turned on is read data from the other end of the memory transistor (the other of the source or drain). It is output. Therefore, the sense circuit and the holding circuit included in the non-volatile storage device using the electric fuse are not required, and the circuit area of the non-volatile storage device 10 can be reduced. Moreover, since the sense circuit and the holding circuit are not required, the power consumption can be reduced.

なお、上記では、メモリトランジスタ11,12は、nチャネル型であるものとして説明したが、pチャネル型であってもよい。その場合、記憶領域11a,12aに注入されるキャリアとしてホールが用いられる。 Although the memory transistors 11 and 12 have been described above as being of the n-channel type, they may be of the p-channel type. In that case, holes are used as carriers to be injected into the storage areas 11a, 12a.

また、メモリトランジスタ11,12は、フラッシュメモリであってもよい。その場合、記憶領域11a,12aとして、側壁絶縁膜の代わりにフラッシュメモリのフローティングゲートが用いられる。 Further, the memory transistors 11 and 12 may be flash memories. In that case, as the storage areas 11a and 12a, a floating gate of the flash memory is used instead of the side wall insulating film.

(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態の不揮発性記憶装置の一例を示す図である。図3において、図1、図2に示した第1の実施の形態の不揮発性記憶装置10に含まれる要素と同じ要素については同一符号が付されている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing an example of the non-volatile storage device of the second embodiment. In FIG. 3, the same elements as those included in the non-volatile storage device 10 of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals.

第2の実施の形態の不揮発性記憶装置20は、メモリトランジスタ11,12の他に、制御回路21、プログラム制御電圧生成回路22、リード制御電圧生成回路23を有する。 The non-volatile storage device 20 of the second embodiment includes a control circuit 21, a program control voltage generation circuit 22, and a read control voltage generation circuit 23 in addition to the memory transistors 11 and 12.

制御回路21は、外部(たとえば、プロセッサなどの制御装置)から供給されるモード指示信号に基づき、プログラムまたは読み出しを行うための電圧を、メモリトランジスタ11,12に供給する。また、読み出し時には、制御回路21は、メモリトランジスタ11のソース(またはメモリトランジスタ12のドレイン)から出力される出力電圧(読み出しデータ)を、端子24に伝搬する。 The control circuit 21 supplies the memory transistors 11 and 12 with a voltage for programming or reading based on a mode instruction signal supplied from the outside (for example, a control device such as a processor). At the time of reading, the control circuit 21 propagates the output voltage (read data) output from the source of the memory transistor 11 (or the drain of the memory transistor 12) to the terminal 24.

プログラム制御電圧生成回路22は、プログラム時に用いられるプログラム制御電圧を生成する。リード制御電圧生成回路23は、読み出し時に用いられるリード制御電圧を生成する。プログラム制御電圧とリード制御電圧の例は後述する。 The program control voltage generation circuit 22 generates a program control voltage used at the time of programming. The read control voltage generation circuit 23 generates a read control voltage used at the time of reading. Examples of the program control voltage and the lead control voltage will be described later.

以下、第2の実施の形態の不揮発性記憶装置20に用いられるメモリトランジスタ11,12の例を説明する。
(メモリトランジスタ11,12の例)
図4は、メモリトランジスタの一例を示す断面図である。図4では、メモリトランジスタ11の一例の要部断面が模式的に図示されている。
Hereinafter, examples of the memory transistors 11 and 12 used in the non-volatile storage device 20 of the second embodiment will be described.
(Examples of memory transistors 11 and 12)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a memory transistor. In FIG. 4, a cross section of a main part of an example of the memory transistor 11 is schematically shown.

メモリトランジスタ11は、p型またはn型の半導体基板30上に形成される。半導体基板30には、シリコン基板などの各種半導体基板が用いられる。メモリトランジスタ11が形成される領域(素子領域)は、STI(Shallow Trench Isolation)法などを用いて半導体基板30に形成された素子分離領域31によって画定される。 The memory transistor 11 is formed on a p-type or n-type semiconductor substrate 30. As the semiconductor substrate 30, various semiconductor substrates such as a silicon substrate are used. The region (element region) in which the memory transistor 11 is formed is defined by the element separation region 31 formed on the semiconductor substrate 30 by using the STI (Shallow Trench Isolation) method or the like.

図4に示すように、メモリトランジスタ11は、半導体基板30の上方に設けられたゲート絶縁膜32、ゲート絶縁膜32の上方に設けられたゲート電極33、ゲート電極33の側壁及び半導体基板30の上方に設けられた側壁絶縁膜34を有する。メモリトランジスタ11はさらに、ゲート電極33の両側(ゲート長方向の両側)の半導体基板30内にそれぞれ設けられ、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域35a及び不純物領域35bを有する。 As shown in FIG. 4, the memory transistor 11 includes a gate insulating film 32 provided above the semiconductor substrate 30, a gate electrode 33 provided above the gate insulating film 32, a side wall of the gate electrode 33, and the semiconductor substrate 30. It has a side wall insulating film 34 provided above. The memory transistor 11 is further provided in the semiconductor substrate 30 on both sides of the gate electrode 33 (both sides in the gate length direction), and has an impurity region 35a and an impurity region 35b that function as a source region or a drain region, respectively.

また、メモリトランジスタ11は、側壁絶縁膜34の下方の半導体基板30内で、不純物領域35a及び不純物領域35bの内側に、LDD(Lightly Doped Drain)領域36a及びLDD領域36bを有してよい。 Further, the memory transistor 11 may have an LDD (Lightly Doped Drain) region 36a and an LDD region 36b inside the impurity region 35a and the impurity region 35b in the semiconductor substrate 30 below the side wall insulating film 34.

メモリトランジスタ11は、ゲート電極33の下方の、不純物領域35aと不純物領域35bの間(あるいはLDD領域36aとLDD領域36bの間)の領域に設けられるチャネル領域37と、その下方に設けられた不純物領域38をさらに有する。 The memory transistor 11 has a channel region 37 provided in a region between the impurity region 35a and the impurity region 35b (or between the LDD region 36a and the LDD region 36b) below the gate electrode 33, and an impurity provided below the channel region 37. It further has a region 38.

ここで、ゲート絶縁膜32として、酸化シリコンなどの各種絶縁材料を用いることができる。ゲート絶縁膜32の膜厚は、たとえば、メモリトランジスタ11について設定される閾値電圧及びプログラム制御電圧に基づいて設定される。 Here, various insulating materials such as silicon oxide can be used as the gate insulating film 32. The film thickness of the gate insulating film 32 is set based on, for example, the threshold voltage and the program control voltage set for the memory transistor 11.

ゲート電極33として、ポリシリコンなどの各種導体材料を用いることができる。
側壁絶縁膜34は、酸化シリコンなどの酸化膜34aと、窒化シリコンなどの窒化膜34bが積層された構造を含む。たとえば、ゲート電極33の側壁及び半導体基板30上に断面L字状に酸化膜34aが設けられ、この酸化膜34a上に窒化膜34bが設けられる。側壁絶縁膜34は、断面L字状とした酸化膜及び窒化膜の上にさらに酸化膜を設けた3層構造としたり、4層以上の絶縁膜の積層構造としたりすることもできる。このほか、側壁絶縁膜34は、酸化膜や窒化膜の単層構造とすることも可能である。
As the gate electrode 33, various conductor materials such as polysilicon can be used.
The side wall insulating film 34 includes a structure in which an oxide film 34a such as silicon oxide and a nitride film 34b such as silicon nitride are laminated. For example, an oxide film 34a is provided on the side wall of the gate electrode 33 and the semiconductor substrate 30 in an L-shaped cross section, and the nitride film 34b is provided on the oxide film 34a. The side wall insulating film 34 may have a three-layer structure in which an oxide film and a nitride film having an L-shaped cross section are further provided, or a laminated structure of four or more layers of insulating films. In addition, the side wall insulating film 34 can have a single-layer structure of an oxide film or a nitride film.

不純物領域35a及び不純物領域35bには、n型またはp型の導電型の不純物が、所定の濃度で含まれる。メモリトランジスタ11がnチャネル型であるときには、不純物領域35a及び不純物領域35bには、n型の導電型の不純物が含まれる。メモリトランジスタ11がpチャネル型であるときには、不純物領域35a及び不純物領域35bには、p型の導電型の不純物が含まれる。 The impurity region 35a and the impurity region 35b contain n-type or p-type conductive impurities at a predetermined concentration. When the memory transistor 11 is an n-channel type, the impurity region 35a and the impurity region 35b contain n-type conductive impurities. When the memory transistor 11 is of the p-channel type, the impurity region 35a and the impurity region 35b contain p-type conductive impurities.

LDD領域36a及びLDD領域36bには、不純物領域35a及び不純物領域35bに含まれる不純物と同じ導電型の不純物が、不純物領域35a及び不純物領域35bよりも低濃度で含まれる。 The LDD region 36a and the LDD region 36b contain the same conductive type impurities as the impurities contained in the impurity region 35a and the impurity region 35b at a lower concentration than the impurity region 35a and the impurity region 35b.

チャネル領域37は、不純物を意図的に添加していないノンドープの領域、あるいは、含まれる不純物が極低濃度の領域である。チャネル領域37の不純物濃度は、たとえば、1×1017cm−3以下とされる。 The channel region 37 is a non-doped region in which impurities are not intentionally added, or a region in which impurities contained are extremely low in concentration. The impurity concentration in the channel region 37 is, for example, 1 × 10 17 cm -3 or less.

不純物領域38は、チャネル領域37の下方に設けられ、チャネル領域37よりも高濃度の不純物を含む領域である。不純物領域38は、スクリーン層とも称される。不純物領域38には、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域35a及び不純物領域35bに含まれる不純物とは異なる導電型の不純物が、所定の濃度で含まれる。この不純物領域38の不純物濃度によって、メモリトランジスタ11の閾値電圧が制御される。 The impurity region 38 is provided below the channel region 37 and contains a higher concentration of impurities than the channel region 37. The impurity region 38 is also referred to as a screen layer. The impurity region 38 contains conductive impurities different from the impurities contained in the impurity region 35a and the impurity region 35b that function as the source region or the drain region at a predetermined concentration. The threshold voltage of the memory transistor 11 is controlled by the impurity concentration in the impurity region 38.

また、不純物領域38により、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域35aと不純物領域35bの間のパンチスルーが抑制される。不純物領域38は、半導体基板30とゲート絶縁膜32との界面からチャネル領域37の厚さ分、半導体基板30の内部に埋め込まれた位置に設けられ、その不純物濃度で閾値電圧が調整されるため、たとえば、1×1019cm−3程度の比較的高い不純物濃度とされる。 Further, the impurity region 38 suppresses punch-through between the impurity region 35a and the impurity region 35b, which function as a source region or a drain region. The impurity region 38 is provided at a position embedded inside the semiconductor substrate 30 by the thickness of the channel region 37 from the interface between the semiconductor substrate 30 and the gate insulating film 32, and the threshold voltage is adjusted by the impurity concentration. For example, it has a relatively high impurity concentration of about 1 × 10 19 cm -3.

メモリトランジスタ11は、側壁絶縁膜34にチャージ(電子またはホール)を蓄積することによって情報を記憶する。すなわち、側壁絶縁膜34は、図3の記憶領域11aとして機能する。 The memory transistor 11 stores information by accumulating charges (electrons or holes) in the side wall insulating film 34. That is, the side wall insulating film 34 functions as the storage area 11a in FIG.

メモリトランジスタ11のプログラム時には、図3に示したような制御回路21が、ゲート電極33、不純物領域35a及び不純物領域35b並びに半導体基板30の各ノードを所定の電位にしてホットキャリアを生成させ、生成させたホットキャリアを側壁絶縁膜34に注入、蓄積させる。 When programming the memory transistor 11, the control circuit 21 as shown in FIG. 3 generates hot carriers by setting each node of the gate electrode 33, the impurity region 35a and the impurity region 35b, and the semiconductor substrate 30 to a predetermined potential. The hot carriers are injected into the side wall insulating film 34 and accumulated.

メモリトランジスタ11では、半導体基板30の内部に埋め込まれる不純物領域38の不純物濃度によって閾値電圧が制御され、その上方のチャネル領域37は低不純物濃度とされる。メモリトランジスタ11では、チャネル領域37の不純物濃度が低く、その下方の不純物領域38の不純物濃度が高いため、プログラム時のホットキャリアの生成が増大される。この不純物領域38は、半導体基板30とゲート絶縁膜32との界面から離間した位置にあるため、その不純物濃度を高くしても、メモリトランジスタ11の閾値電圧が大幅に高くなることはない。 In the memory transistor 11, the threshold voltage is controlled by the impurity concentration of the impurity region 38 embedded inside the semiconductor substrate 30, and the channel region 37 above the impurity concentration is set to have a low impurity concentration. In the memory transistor 11, since the impurity concentration in the channel region 37 is low and the impurity concentration in the impurity region 38 below it is high, the generation of hot carriers during programming is increased. Since the impurity region 38 is located at a position separated from the interface between the semiconductor substrate 30 and the gate insulating film 32, the threshold voltage of the memory transistor 11 does not become significantly high even if the impurity concentration is increased.

すなわち、このような不純物領域38を設けないメモリトランジスタでは、ホットキャリアの生成を増大させるためにそのチャネル領域の不純物濃度を高くすると、閾値電圧が高くなり、リード電流が減少するという不都合が生じ得る。これに対し、上記のようなチャネル領域37の下方に比較的高濃度の不純物領域38を設けたメモリトランジスタ11では、このような不都合を生じさせることなく、ホットキャリアの生成の増大と、閾値電圧の制御が可能になる。 That is, in a memory transistor that does not provide such an impurity region 38, if the impurity concentration in the channel region is increased in order to increase the generation of hot carriers, the threshold voltage may increase and the read current may decrease. .. On the other hand, in the memory transistor 11 in which the impurity region 38 having a relatively high concentration is provided below the channel region 37 as described above, the generation of hot carriers is increased and the threshold voltage is increased without causing such inconvenience. Can be controlled.

不純物領域38は、ホットキャリアの生成の増大、閾値電圧の制御、パンチスルーの抑制などの機能を効果的に実現するために、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域35a及び不純物領域35bと接するように設けられる。 The impurity region 38 is in contact with the impurity region 35a and the impurity region 35b that function as a source region or a drain region in order to effectively realize functions such as increasing hot carrier generation, controlling the threshold voltage, and suppressing punch-through. It is provided as follows.

メモリトランジスタ11では、上記のような不純物領域38を採用することで、プログラムスピードの向上が図られる。
メモリトランジスタ12についても同様の構造となる。たとえば、図4と同様の構造を、図4の紙面左方向または紙面右方向に設ければよい。なお、メモリトランジスタ11,12は同じ導電型であるため、ソース領域またはドレイン領域を共有するようにしてもよい。たとえば、メモリトランジスタ11,12は、素子分離領域31を介さずに不純物領域35aまたは不純物領域35bを共有するように隣接して設けられていてもよい。
In the memory transistor 11, the program speed can be improved by adopting the impurity region 38 as described above.
The memory transistor 12 has the same structure. For example, the same structure as in FIG. 4 may be provided in the left direction of the paper surface or the right direction of the paper surface in FIG. Since the memory transistors 11 and 12 are of the same conductive type, they may share a source region or a drain region. For example, the memory transistors 11 and 12 may be provided adjacent to each other so as to share the impurity region 35a or the impurity region 35b without passing through the element separation region 31.

図5は、メモリトランジスタのドレイン電流とゲート電圧との一例の関係を示す図である。縦軸はドレイン電流Id(A/μm)を示し、横軸はゲート電圧Vg(V)を示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example relationship between the drain current of the memory transistor and the gate voltage. The vertical axis represents the drain current Id (A / μm), and the horizontal axis represents the gate voltage Vg (V).

なお、図5では、ゲート幅が0.1μm、ゲート長が0.16μmであるメモリトランジスタ11のドレイン電流Idとゲート電圧Vgとの関係が示されている。特性40は、プログラム前のドレイン電流Idとゲート電圧Vgとの関係を示し、特性41は、プログラム後のドレイン電流Idとゲート電圧Vgとの関係を示している。プログラムは、たとえば、ゲート電圧Vgとドレイン電圧Vdを10μsecの間、4Vにすることで行われる。 Note that FIG. 5 shows the relationship between the drain current Id of the memory transistor 11 having a gate width of 0.1 μm and a gate length of 0.16 μm and the gate voltage Vg. The characteristic 40 shows the relationship between the drain current Id before the program and the gate voltage Vg, and the characteristic 41 shows the relationship between the drain current Id after the program and the gate voltage Vg. The program is performed, for example, by setting the gate voltage Vg and the drain voltage Vd to 4V for 10 μsec.

特性40から分かるように、プログラム前では、ゲート電圧Vgが1.0〜1.5Vのとき、ドレイン電流Idが多く流れ、メモリトランジスタ11はオン状態となる。一方、特性41から分かるように、プログラム後では、ゲート電圧Vgを1.0〜1.5Vとしてもドレイン電流(リーク電流)Idは100fA以下であり、オフ状態である。 As can be seen from the characteristic 40, before the program, when the gate voltage Vg is 1.0 to 1.5 V, a large amount of drain current Id flows and the memory transistor 11 is turned on. On the other hand, as can be seen from the characteristic 41, after the program, the drain current (leakage current) Id is 100 fA or less even when the gate voltage Vg is 1.0 to 1.5 V, and the state is off.

メモリトランジスタ12についても同様の特性とすると、メモリトランジスタ11,12のゲート電圧Vgが1.0〜1.5Vのとき、メモリトランジスタ11,12のうちプログラムされたものはオフ状態であり、他方はオン状態となる。 Assuming that the memory transistors 12 have the same characteristics, when the gate voltage Vg of the memory transistors 11 and 12 is 1.0 to 1.5 V, the programmed memory transistors 11 and 12 are in the off state, and the other is in the off state. Turns on.

以下、図4に示したような構造のメモリトランジスタ11,12のプログラム方法を説明する。なお、以下では、メモリトランジスタ11,12がnチャネル型であるものとして説明するが、メモリトランジスタ11,12がpチャネル型であってもよい。その場合、適宜メモリトランジスタ11,12に供給される電圧を変更すればよい。 Hereinafter, a programming method for the memory transistors 11 and 12 having a structure as shown in FIG. 4 will be described. In the following, the memory transistors 11 and 12 will be described as being of the n-channel type, but the memory transistors 11 and 12 may be of the p-channel type. In that case, the voltage supplied to the memory transistors 11 and 12 may be changed as appropriate.

また、以下では、図1、図2に示したように、読み出し時に、メモリトランジスタ11のソースまたはドレインのうち、メモリトランジスタ12に接続されていない方に、電源電圧VSSが供給されるものとする。また、読み出し時に、メモリトランジスタ12のソースまたはドレインのうち、メモリトランジスタ11に接続されていない方に、電源電圧VDDが供給されるものとする。 Further, in the following, as shown in FIGS. 1 and 2, it is assumed that the power supply voltage VSS is supplied to the source or drain of the memory transistor 11 which is not connected to the memory transistor 12 at the time of reading. .. Further, it is assumed that the power supply voltage VDD is supplied to the source or drain of the memory transistor 12 that is not connected to the memory transistor 11 at the time of reading.

また、以下では、メモリトランジスタ12をオフ状態にプログラムすることを、不揮発性記憶装置20に“0”をプログラムする、という場合もある。また、メモリトランジスタ11をオフ状態にプログラムすることを、不揮発性記憶装置20に、“1”をプログラムする、という場合もある。 Further, in the following, programming the memory transistor 12 in the off state may mean programming “0” in the non-volatile storage device 20. Further, programming the memory transistor 11 to the off state may mean programming "1" in the non-volatile storage device 20.

(プログラム方法(その1))
図6、図7は、メモリトランジスタのプログラム時に供給される電圧の一例を示す図である。図6では、不揮発性記憶装置20に“1”をプログラムするときに供給される電圧の例が示されている。
(Programming method (1))
6 and 7 are diagrams showing an example of the voltage supplied when the memory transistor is programmed. FIG. 6 shows an example of the voltage supplied when programming “1” in the non-volatile storage device 20.

メモリトランジスタ11のドレイン及びメモリトランジスタ12のソース、ドレイン及びゲートには、たとえば、0.0V(電源電圧VSS)が供給される。メモリトランジスタ11のドレイン及びゲートには、電源電圧VDDやリード制御電圧よりも大きい、たとえば、3.5〜4.5Vのプログラム制御電圧(パルス信号)が所定の期間が供給される。たとえば、3.5Vのプログラム制御電圧を用いる場合、パルス幅は1msec、4.0Vのプログラム制御電圧を用いる場合、パルス幅は100μsec、4.5Vのプログラム制御電圧を用いる場合、パルス幅は10μsecなどとする。 For example, 0.0V (power supply voltage VSS) is supplied to the drain of the memory transistor 11 and the source, drain, and gate of the memory transistor 12. A program control voltage (pulse signal) of, for example, 3.5 to 4.5 V, which is larger than the power supply voltage VDD or the read control voltage, is supplied to the drain and gate of the memory transistor 11 for a predetermined period. For example, when a 3.5 V program control voltage is used, the pulse width is 1 msec, when a 4.0 V program control voltage is used, the pulse width is 100 μsec, when a 4.5 V program control voltage is used, the pulse width is 10 μsec, and the like. And.

プログラム制御電圧の下限は、たとえば、ホットキャリアの注入が生じるように設定される。プログラム制御電圧の上限は、たとえば、メモリトランジスタ11の耐圧を考慮して設定される。 The lower limit of the program control voltage is set so that hot carrier injection occurs, for example. The upper limit of the program control voltage is set in consideration of, for example, the withstand voltage of the memory transistor 11.

なお、読み出しデータが出力される端子24は、オープン状態とされる。
制御回路21は、メモリトランジスタ11に上記のようなプログラム制御電圧を供給することで、記憶領域11aにホットキャリアが注入され、メモリトランジスタ11は、オフ状態にプログラムされる。
The terminal 24 from which the read data is output is in an open state.
By supplying the program control voltage as described above to the memory transistor 11, the control circuit 21 injects hot carriers into the storage area 11a, and the memory transistor 11 is programmed in the off state.

図7では、不揮発性記憶装置20に“0”をプログラムするときに供給される電圧の例が示されている。
メモリトランジスタ12のソースには、たとえば、0.0V(電源電圧VSS)が供給される。メモリトランジスタ12のゲート、ドレイン、メモリトランジスタ11のドレイン、ソース及びゲートには、たとえば、3.5〜4.5Vのプログラム制御電圧(パルス信号)が所定の期間が供給される。たとえば、3.5Vのプログラム制御電圧を用いる場合、パルス幅は1msec、4.0Vのプログラム制御電圧を用いる場合、パルス幅は100μsec、4.5Vのプログラム制御電圧を用いる場合、パルス幅は10μsecなどとする。
FIG. 7 shows an example of the voltage supplied when programming “0” in the non-volatile storage device 20.
For example, 0.0V (power supply voltage VSS) is supplied to the source of the memory transistor 12. A program control voltage (pulse signal) of, for example, 3.5 to 4.5 V is supplied to the gate and drain of the memory transistor 12 and the drain, source and gate of the memory transistor 11 for a predetermined period. For example, when a 3.5 V program control voltage is used, the pulse width is 1 msec, when a 4.0 V program control voltage is used, the pulse width is 100 μsec, when a 4.5 V program control voltage is used, the pulse width is 10 μsec, and the like. And.

なお、読み出しデータが出力される端子24は、オープン状態とされる。
制御回路21は、メモリトランジスタ12に上記のようなプログラム制御電圧を供給することで、記憶領域12aにホットキャリアが注入され、メモリトランジスタ12は、オフ状態にプログラムされる。
The terminal 24 from which the read data is output is in an open state.
By supplying the program control voltage as described above to the memory transistor 12, the control circuit 21 injects hot carriers into the storage area 12a, and the memory transistor 12 is programmed in the off state.

次に、図6、図7に示したような電圧をメモリトランジスタ11,12に供給する制御回路21の例を示す。
図8は、制御回路の一例を示す図である。
Next, an example of the control circuit 21 that supplies the voltage shown in FIGS. 6 and 7 to the memory transistors 11 and 12 is shown.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a control circuit.

制御回路21は、スイッチ回路51,52,53,54,55、スイッチ制御回路56を有する。
スイッチ回路51は、スイッチ制御回路56から供給される制御信号に基づき、メモリトランジスタ12のソースまたはドレインの一方に、電源電圧VDDまたは電源電圧VSSを供給する。
The control circuit 21 includes switch circuits 51, 52, 53, 54, 55 and a switch control circuit 56.
The switch circuit 51 supplies the power supply voltage VDD or the power supply voltage VSS to one of the source and drain of the memory transistor 12 based on the control signal supplied from the switch control circuit 56.

スイッチ回路52は、スイッチ制御回路56から供給される制御信号に基づき、メモリトランジスタ12のゲートに、プログラム制御電圧、リード制御電圧または電源電圧VSSを供給する。 The switch circuit 52 supplies a program control voltage, a read control voltage, or a power supply voltage VSS to the gate of the memory transistor 12 based on the control signal supplied from the switch control circuit 56.

スイッチ回路53は、スイッチ制御回路56から供給される制御信号に基づき、ノード13に、プログラム制御電圧、または電源電圧VSSを供給するか、端子24を電気的に接続するか切り替える。 The switch circuit 53 switches whether to supply the program control voltage or the power supply voltage VSS to the node 13 or to electrically connect the terminal 24 based on the control signal supplied from the switch control circuit 56.

スイッチ回路54は、スイッチ制御回路56から供給される制御信号に基づき、メモリトランジスタ11のゲートに、プログラム制御電圧、リード制御電圧または電源電圧VSSを供給する。 The switch circuit 54 supplies a program control voltage, a read control voltage, or a power supply voltage VSS to the gate of the memory transistor 11 based on the control signal supplied from the switch control circuit 56.

スイッチ回路55は、スイッチ制御回路56から供給される制御信号に基づき、メモリトランジスタ11のソースまたはドレインの一方に、プログラム制御電圧または電源電圧VSSを供給する。 The switch circuit 55 supplies a program control voltage or a power supply voltage VSS to one of the source and drain of the memory transistor 11 based on the control signal supplied from the switch control circuit 56.

スイッチ制御回路56は、モード指示信号に基づき、スイッチ回路51〜55を制御する制御信号を出力する。
たとえば、スイッチ制御回路56は、不揮発性記憶装置20に“1”をプログラムする旨を指示するモード指示信号を受信すると、図6に示したような電圧がメモリトランジスタ11,12に供給されるようにスイッチ回路51〜55を制御する。スイッチ制御回路56は、不揮発性記憶装置20に“0”をプログラムする旨を指示するモード指示信号を受信すると、図7に示したような電圧がメモリトランジスタ11,12に供給されるようにスイッチ回路51〜55を制御する。
The switch control circuit 56 outputs a control signal for controlling the switch circuits 51 to 55 based on the mode instruction signal.
For example, when the switch control circuit 56 receives a mode instruction signal instructing the non-volatile storage device 20 to program “1”, the voltage shown in FIG. 6 is supplied to the memory transistors 11 and 12. Controls the switch circuits 51 to 55. When the switch control circuit 56 receives a mode instruction signal instructing the non-volatile storage device 20 to program "0", the switch control circuit 56 switches so that the voltage shown in FIG. 7 is supplied to the memory transistors 11 and 12. It controls circuits 51 to 55.

なお、スイッチ制御回路56は、記憶内容の読み出しを行う旨を指示するモード指示信号を受信すると、スイッチ回路51に電源電圧VDDをメモリトランジスタ12のドレインに供給させる。さらに、スイッチ制御回路56は、スイッチ回路52,54に、リード制御電圧をメモリトランジスタ11,12のゲートに供給させ、スイッチ回路55に、電源電圧VSSをメモリトランジスタ11のソースに供給させる。また、スイッチ制御回路56は、スイッチ回路53にノード13と、端子24とを電気的に接続させる。なお、リード制御電圧は、メモリトランジスタ11,12のうちプログラムされていないメモリトランジスタがオン、プログラムされたメモリトランジスタがオフするゲート電圧であり、たとえば、1.0〜1.5Vである。 When the switch control circuit 56 receives the mode instruction signal instructing to read the stored contents, the switch control circuit 56 causes the switch circuit 51 to supply the power supply voltage VDD to the drain of the memory transistor 12. Further, the switch control circuit 56 causes the switch circuits 52 and 54 to supply the read control voltage to the gates of the memory transistors 11 and 12, and causes the switch circuit 55 to supply the power supply voltage VSS to the source of the memory transistors 11. Further, the switch control circuit 56 electrically connects the node 13 and the terminal 24 to the switch circuit 53. The read control voltage is a gate voltage in which the unprogrammed memory transistor of the memory transistors 11 and 12 is turned on and the programmed memory transistor is turned off, and is, for example, 1.0 to 1.5 V.

図9は、スイッチ回路の一例を示す図である。図9には、図8に示したスイッチ回路52の一例が示されている。
スイッチ回路52は、レベル変換回路60,61,62、pチャネル型MOSFET((Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(以下pMOSと略す)63,64,65を有する。さらにスイッチ回路52は、nチャネル型MOSFET(以下nMOSと略す)66,67,68を有する。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a switch circuit. FIG. 9 shows an example of the switch circuit 52 shown in FIG.
The switch circuit 52 has level conversion circuits 60, 61, 62 and p-channel MOSFETs ((Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) (hereinafter abbreviated as pMOS) 63, 64, 65. Further, the switch circuit 52 has n channels. It has type MOSFETs (hereinafter abbreviated as nMOS) 66, 67, 68.

図9に示すようにスイッチ制御回路56は、制御信号cnt1,cnt2,cnt3をスイッチ回路52に供給する。
モード指示信号により“0”をプログラムすることが指示されたとき、スイッチ制御回路56は、制御信号cnt1の論理レベルをH(High)レベル(たとえば、制御信号cnt1を0.5V)とする。モード指示信号により記憶内容の読み出しが指示されたとき、スイッチ制御回路56は、制御信号cnt2の論理レベルをHレベル(たとえば、制御信号cnt2を0.5V)とする。モード指示信号により“1”をプログラムすることが指示されたとき、スイッチ制御回路56は、制御信号cnt3の論理レベルをHレベル(たとえば、制御信号cnt3を0.5V)とする。
As shown in FIG. 9, the switch control circuit 56 supplies the control signals ct1, ct2, and ct3 to the switch circuit 52.
When it is instructed to program "0" by the mode instruction signal, the switch control circuit 56 sets the logic level of the control signal ct1 to the H (High) level (for example, the control signal ct1 is 0.5V). When the reading of the stored contents is instructed by the mode instruction signal, the switch control circuit 56 sets the logic level of the control signal ct2 to H level (for example, the control signal ct2 is 0.5V). When it is instructed to program "1" by the mode instruction signal, the switch control circuit 56 sets the logic level of the control signal ct3 to H level (for example, the control signal ct3 is 0.5V).

レベル変換回路60は、制御信号cnt1に基づき、pMOS63とnMOS66を両方オン、または両方オフするための、論理レベルが相補の2つのゲート電圧を出力する。
レベル変換回路61は、制御信号cnt2に基づき、pMOS64とnMOS67を両方オン、または両方オフするための、論理レベルが相補の2つのゲート電圧を出力する。
The level conversion circuit 60 outputs two gate voltages having complementary logic levels for turning both pMOS63 and nMOS66 on and off based on the control signal ct1.
The level conversion circuit 61 outputs two gate voltages having complementary logic levels for turning both pMOS64 and nMOS67 on and off based on the control signal cnt2.

レベル変換回路62は、制御信号cnt3に基づき、pMOS65とnMOS68を両方オン、または両方オフするための、論理レベルが相補の2つのゲート電圧を出力する。
レベル変換回路60〜62は、制御信号cnt1〜cnt3を昇圧するなどして、pMOS63〜65、nMOS66〜68が上記のように十分オンまたは十分オフするようなゲート電圧を生成する。
The level conversion circuit 62 outputs two gate voltages having complementary logic levels for turning both pMOS65 and nMOS68 on and off based on the control signal ct3.
The level conversion circuits 60 to 62 boost the control signals ct1 to ct3 to generate a gate voltage such that pMOSs 63 to 65 and nMOSs 66 to 68 are sufficiently turned on or off as described above.

pMOS63とnMOS66はトランスファゲートを形成している。pMOS63のソースまたはドレインの一方、及び、nMOS66のソースまたはドレインの一方には、プログラム制御電圧が供給される。pMOS63のソースまたはドレインの他方、及び、nMOS66のソースまたはドレインの他方には、メモリトランジスタ12のゲートが接続されている。このため、pMOS63とnMOS66が、レベル変換回路60から供給される2つのゲート電圧に基づき両方オンすると、プログラム制御電圧がメモリトランジスタ12のゲートに供給される。一方、pMOS63とnMOS66が、レベル変換回路60から供給される2つのゲート電圧に基づき両方オフすると、プログラム制御電圧のメモリトランジスタ12のゲートへの供給が遮断される。 pMOS63 and nMOS66 form a transfer gate. A program control voltage is supplied to one of the source or drain of the pMOS 63 and one of the source or drain of the nMOS 66. The gate of the memory transistor 12 is connected to the other of the source or drain of the pMOS 63 and the other of the source or drain of the nMOS 66. Therefore, when both pMOS 63 and nMOS 66 are turned on based on the two gate voltages supplied from the level conversion circuit 60, the program control voltage is supplied to the gate of the memory transistor 12. On the other hand, when both pMOS 63 and nMOS 66 are turned off based on the two gate voltages supplied from the level conversion circuit 60, the supply of the program control voltage to the gate of the memory transistor 12 is cut off.

pMOS64とnMOS67はトランスファゲートを形成している。pMOS64のソースまたはドレインの一方、及び、nMOS67のソースまたはドレインの一方には、リード制御電圧が供給される。pMOS64のソースまたはドレインの他方、及び、nMOS67のソースまたはドレインの他方には、メモリトランジスタ12のゲートが接続されている。このため、pMOS64とnMOS67が、レベル変換回路60から供給される2つのゲート電圧に基づき両方オンすると、リード制御電圧がメモリトランジスタ12のゲートに供給される。一方、pMOS64とnMOS67が、レベル変換回路60から供給される2つのゲート電圧に基づき両方オフすると、リード制御電圧のメモリトランジスタ12のゲートへの供給が遮断される。 pMOS64 and nMOS67 form a transfer gate. A read control voltage is supplied to one of the source or drain of the pMOS 64 and one of the source or drain of the nMOS 67. The gate of the memory transistor 12 is connected to the other of the source or drain of the pMOS 64 and the other of the source or drain of the nMOS 67. Therefore, when both pMOS 64 and nMOS 67 are turned on based on the two gate voltages supplied from the level conversion circuit 60, the read control voltage is supplied to the gate of the memory transistor 12. On the other hand, when both pMOS64 and nMOS67 are turned off based on the two gate voltages supplied from the level conversion circuit 60, the supply of the read control voltage to the gate of the memory transistor 12 is cut off.

pMOS65とnMOS68はトランスファゲートを形成している。pMOS65のソースまたはドレインの一方、及び、nMOS68のソースまたはドレインの一方には、電源電圧VSS(たとえば、0V)が供給される。pMOS65のソースまたはドレインの他方、及び、nMOS68のソースまたはドレインの他方には、メモリトランジスタ12のゲートが接続されている。このため、pMOS65とnMOS68が、レベル変換回路60から供給される2つのゲート電圧に基づき両方オンすると、電源電圧VSSがメモリトランジスタ12のゲートに供給される。一方、pMOS65とnMOS68が、レベル変換回路62から供給される2つのゲート電圧に基づき両方オフすると、電源電圧VSSのメモリトランジスタ12のゲートへの供給が遮断される。 pMOS65 and nMOS68 form a transfer gate. A power supply voltage VSS (for example, 0V) is supplied to one of the source or drain of pMOS65 and one of the source or drain of nMOS68. The gate of the memory transistor 12 is connected to the other of the source or drain of the pMOS 65 and the other of the source or drain of the nMOS 68. Therefore, when both pMOS65 and nMOS68 are turned on based on the two gate voltages supplied from the level conversion circuit 60, the power supply voltage VSS is supplied to the gate of the memory transistor 12. On the other hand, when both pMOS65 and nMOS68 are turned off based on the two gate voltages supplied from the level conversion circuit 62, the supply of the power supply voltage VSS to the gate of the memory transistor 12 is cut off.

このようなスイッチ回路52では、“0”のプログラム時には、制御信号cnt1に基づきレベル変換回路60から出力される2つのゲート電圧によって、pMOS63、nMOS66は両方オンする。また、制御信号cnt2に基づきレベル変換回路61から出力される2つのゲート電圧によって、pMOS64、nMOS67は両方オフする。また、制御信号cnt3に基づきレベル変換回路62から出力される2つのゲート電圧によって、pMOS65、nMOS68は両方オフする。これによって、プログラム制御電圧が、メモリトランジスタ12のゲートに供給される。 In such a switch circuit 52, both the pMOS 63 and the nMOS 66 are turned on by the two gate voltages output from the level conversion circuit 60 based on the control signal cnt1 when the program is “0”. Further, both pMOS64 and nMOS67 are turned off by the two gate voltages output from the level conversion circuit 61 based on the control signal ct2. Further, both pMOS65 and nMOS68 are turned off by the two gate voltages output from the level conversion circuit 62 based on the control signal cnt3. As a result, the program control voltage is supplied to the gate of the memory transistor 12.

“1”のプログラム時には、制御信号cnt1に基づきレベル変換回路60から出力される2つのゲート電圧によって、pMOS63、nMOS66は両方オフする。また、制御信号cnt2に基づきレベル変換回路61から出力される2つのゲート電圧によって、pMOS64、nMOS67は両方オフする。また、制御信号cnt3に基づきレベル変換回路62から出力される2つのゲート電圧によって、pMOS65、nMOS68は両方オンする。これによって、電源電圧VSSが、メモリトランジスタ12のゲートに供給される。 At the time of programming "1", both pMOS63 and nMOS66 are turned off by the two gate voltages output from the level conversion circuit 60 based on the control signal ct1. Further, both pMOS64 and nMOS67 are turned off by the two gate voltages output from the level conversion circuit 61 based on the control signal ct2. Further, both pMOS65 and nMOS68 are turned on by the two gate voltages output from the level conversion circuit 62 based on the control signal ct3. As a result, the power supply voltage VSS is supplied to the gate of the memory transistor 12.

スイッチ回路53,54についてもスイッチ回路52と同様に、3つのトランスファゲートと、3つのレベル変換回路とを含む回路で実現できる。スイッチ回路51,55については、2つのトランスファゲートと、2つのレベル変換回路とを含む回路で実現できる。 Similar to the switch circuit 52, the switch circuits 53 and 54 can also be realized by a circuit including three transfer gates and three level conversion circuits. The switch circuits 51 and 55 can be realized by a circuit including two transfer gates and two level conversion circuits.

(プログラム方法(その2))
図10は、メモリトランジスタのプログラム時に供給される電圧の他の例を示す図である。図10では、“1”をプログラムするとき、すなわち、メモリトランジスタ11をオフ状態にプログラムするときに、メモリトランジスタ11,12に供給される電圧の他の例が示されている。
(Programming method (2))
FIG. 10 is a diagram showing another example of the voltage supplied when the memory transistor is programmed. FIG. 10 shows another example of the voltage supplied to the memory transistors 11 and 12 when "1" is programmed, that is, when the memory transistors 11 are programmed in the off state.

図6に示したプログラム方法と異なり、図10に示されているプログラム方法では、プログラムされないメモリトランジスタ12のゲートにも、たとえば、3.5〜4.5Vのプログラム制御電圧が供給されている。 Unlike the programming method shown in FIG. 6, in the programming method shown in FIG. 10, a program control voltage of, for example, 3.5 to 4.5V is supplied to the gate of the unprogrammed memory transistor 12.

“0”をプログラムするときに供給される電圧については、図7に示した例と同じである。
次に、図10に示したような電圧をメモリトランジスタ11,12に供給する制御回路の例を示す。
The voltage supplied when programming “0” is the same as the example shown in FIG.
Next, an example of a control circuit that supplies the voltage shown in FIG. 10 to the memory transistors 11 and 12 will be shown.

図11は、制御回路の他の例を示す図である。図11において、図8に示した要素と同じ要素については、同一符号が付されている。
図11に示されている不揮発性記憶装置20aの制御回路21aは、図8に示した不揮発性記憶装置20の制御回路21と異なり、スイッチ回路54がない。その代りに、メモリトランジスタ11,12のゲートは互いに接続されており、メモリトランジスタ11,12のゲートには、スイッチ回路52から同じ電圧(プログラム制御電圧、リード制御電圧または電源電圧VSS)が供給される。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the control circuit. In FIG. 11, the same elements as those shown in FIG. 8 are designated by the same reference numerals.
The control circuit 21a of the non-volatile storage device 20a shown in FIG. 11 does not have a switch circuit 54 unlike the control circuit 21 of the non-volatile storage device 20 shown in FIG. Instead, the gates of the memory transistors 11 and 12 are connected to each other, and the same voltage (program control voltage, read control voltage or power supply voltage VSS) is supplied to the gates of the memory transistors 11 and 12 from the switch circuit 52. To.

このような制御回路21aでも、メモリトランジスタ11,12のプログラム及び、メモリトランジスタ11,12からの読み出しが可能である。また、制御回路21aは、図8に示した制御回路21のスイッチ回路54をなくすことができるため、不揮発性記憶装置20aの回路面積をより小さくすることができる。 Even in such a control circuit 21a, the programs of the memory transistors 11 and 12 and the reading from the memory transistors 11 and 12 can be performed. Further, since the control circuit 21a can eliminate the switch circuit 54 of the control circuit 21 shown in FIG. 8, the circuit area of the non-volatile storage device 20a can be made smaller.

以下、制御回路21,21aによる不揮発性記憶装置20,20aのプログラム方法の流れをまとめる。
図12は、不揮発性記憶装置のプログラム方法の一例の流れを示すフローチャートである。
The flow of the programming method of the non-volatile storage devices 20 and 20a by the control circuits 21 and 21a will be summarized below.
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of an example of a programming method for the non-volatile storage device.

制御回路21,21aは、モード指示信号により、“0”または“1”をプログラムする旨を示す指示を受信すると(ステップS1)、“0”をプログラムするか否かを判定する(ステップS2)。“0”をプログラムする場合には、制御回路21,21aは、図7に示したような電圧をメモリトランジスタ11,12に供給してプログラムを実行し(ステップS3)、その後プログラムを終了する。“1”をプログラムする場合には、制御回路21,21aは、図6または図10に示したような電圧をメモリトランジスタ11,12に供給してプログラムを実行し(ステップS4)、その後プログラムを終了する。 When the control circuits 21 and 21a receive an instruction indicating that "0" or "1" is programmed by the mode instruction signal (step S1), the control circuits 21 and 21a determine whether or not to program "0" (step S2). .. When programming "0", the control circuits 21 and 21a supply the voltage shown in FIG. 7 to the memory transistors 11 and 12 to execute the program (step S3), and then end the program. When programming "1", the control circuits 21 and 21a supply the voltage shown in FIG. 6 or 10 to the memory transistors 11 and 12 to execute the program (step S4), and then execute the program. finish.

以上のようなプログラム方法によって、メモリトランジスタ11,12の一方がオフ状態にプログラムされた不揮発性記憶装置20,20aを提供できる。上記のプログラム方法によって提供される不揮発性記憶装置20,20aは、たとえば、不揮発性記憶装置の1つである電気ヒューズを用いたヒューズROMと比べて以下のような効果を有する。 By the above programming method, it is possible to provide the non-volatile storage devices 20 and 20a in which one of the memory transistors 11 and 12 is programmed in the off state. The non-volatile storage devices 20 and 20a provided by the above programming method have the following effects as compared with, for example, a fuse ROM using an electric fuse, which is one of the non-volatile storage devices.

以下、第2の実施の形態の不揮発性記憶装置20,20aと、不揮発性記憶装置の1つである電気ヒューズを用いたヒューズROMを比較するために、ヒューズROMの一例を示す。 Hereinafter, an example of the fuse ROM will be shown in order to compare the non-volatile storage devices 20 and 20a of the second embodiment with the fuse ROM using the electric fuse which is one of the non-volatile storage devices.

図13は、ヒューズROMの一例を示す図である。
ヒューズROM70は、電気ヒューズ71、書き込み回路72、センス回路73、フリップフロップ74を有する。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the fuse ROM.
The fuse ROM 70 includes an electric fuse 71, a writing circuit 72, a sense circuit 73, and a flip-flop 74.

電気ヒューズ71の一端は、書き込み回路72及びセンス回路73に接続されている。電気ヒューズ71の他端には、所定の電圧VBLOWが供給される。電気ヒューズ71として、ポリシリコン層上に形成されたシリサイド層を利用したものや、メタルヒューズなどが用いられる。 One end of the electric fuse 71 is connected to the writing circuit 72 and the sense circuit 73. A predetermined voltage VBLOW is supplied to the other end of the electric fuse 71. As the electric fuse 71, a fuse using a silicide layer formed on a polysilicon layer, a metal fuse, or the like is used.

書き込み回路72は、レベル変換回路72aとnMOS72bを有する。レベル変換回路72aは、ライトイネーブル信号WE(パルス信号)の論理レベルがHレベルのとき(書き込み時)、ライトイネーブル信号WEを昇圧してnMOS72bのゲート電圧を出力する。nMOS72のドレインは、電気ヒューズ71の一端に接続されており、nMOS72のソースには電源電圧VSSが供給される。 The writing circuit 72 has a level conversion circuit 72a and an nMOS 72b. When the logic level of the write enable signal WE (pulse signal) is H level (during writing), the level conversion circuit 72a boosts the write enable signal WE and outputs the gate voltage of nMOS72b. The drain of the nMOS 72 is connected to one end of the electric fuse 71, and the power supply voltage VSS is supplied to the source of the nMOS 72.

センス回路73は、pMOS73a、nMOS73b、バッファ回路73cを有する。pMOS73aのゲートには電源電圧VSSが供給され、pMOS73aのソースには電源電圧VDDが供給される。pMOS73aのドレインは、nMOS73bのドレインとバッファ回路73cの入力端子に接続されている。nMOS73bのソースは、電気ヒューズ71の一端と、nMOS72bのドレインに接続されている。nMOS73bのゲートには、センス信号SENSEが供給される。バッファ回路73cの出力端子は、フリップフロップ74の入力端子に接続されている。 The sense circuit 73 has pMOS73a, nMOS73b, and a buffer circuit 73c. The power supply voltage VSS is supplied to the gate of the pMOS73a, and the power supply voltage VDD is supplied to the source of the pMOS73a. The drain of the pMOS 73a is connected to the drain of the nMOS 73b and the input terminal of the buffer circuit 73c. The source of the nMOS73b is connected to one end of the electric fuse 71 and the drain of the nMOS72b. A sense signal SENSE is supplied to the gate of the nMOS73b. The output terminal of the buffer circuit 73c is connected to the input terminal of the flip-flop 74.

フリップフロップ74は、クロック信号ckに同期してセンス回路73のバッファ回路73cの出力信号(読み出しデータ)を保持する。
このようなヒューズROM70では、書き込み時には、センス信号SENSEの論理レベルがL(Low)レベルとなり、nMOS73bはオフし、ライトイネーブル信号WEの論理レベルがHレベルとなり、nMOS72bがオンする。そして、書き込み電圧として、比較的大きい電圧VBLOWが電気ヒューズ71に印加され、電気ヒューズ71に電流が流れ、電気ヒューズ71が切断される。電気ヒューズ71の抵抗値が120Ωで、10mAの電流が流れると切断される場合、電圧VBLOWとして、たとえば、2.4Vが印加される。
The flip-flop 74 holds the output signal (read data) of the buffer circuit 73c of the sense circuit 73 in synchronization with the clock signal ck.
In such a fuse ROM 70, at the time of writing, the logic level of the sense signal SENSE becomes the L (Low) level, the nMOS73b is turned off, the logic level of the write enable signal WE becomes the H level, and the nMOS72b is turned on. Then, as a write voltage, a relatively large voltage VBLOW is applied to the electric fuse 71, a current flows through the electric fuse 71, and the electric fuse 71 is cut. When the resistance value of the electric fuse 71 is 120Ω and the fuse 71 is cut off when a current of 10 mA flows, for example, 2.4V is applied as the voltage VBLOW.

読み出し時には、センス信号SENSEの論理レベルがHレベルとなり、nMOS73bがオンし、ライトイネーブル信号WEの論理レベルがLレベルとなり、nMOS72bがオフする。また、所定の電圧VBLOW(たとえば、0V)が電気ヒューズ71に供給される。電気ヒューズ71が切断されている場合には、バッファ回路73cの入力端子の電位はHレベルとなり、バッファ回路73cは読み出しデータとして“1”を出力する。電気ヒューズ71が切断されていない場合には、バッファ回路73cの入力端子の電位はLレベルとなりバッファ回路73cは読み出しデータとして“0”を出力する。 At the time of reading, the logic level of the sense signal SENSE becomes the H level, the nMOS73b turns on, the logic level of the write enable signal WE becomes the L level, and the nMOS72b turns off. Further, a predetermined voltage VBLOW (for example, 0V) is supplied to the electric fuse 71. When the electric fuse 71 is blown, the potential of the input terminal of the buffer circuit 73c becomes H level, and the buffer circuit 73c outputs "1" as read data. When the electric fuse 71 is not blown, the potential of the input terminal of the buffer circuit 73c becomes L level, and the buffer circuit 73c outputs "0" as read data.

フリップフロップ74は、バッファ回路73cから出力される読み出しデータをクロック信号ckに同期して保持し、ヒューズROM70の出力端子75に供給する。
以上のような、ヒューズROM70と比べて、第2の実施の形態の不揮発性記憶装置20,20aは、読み出し時にリード制御電圧をメモリトランジスタ11,12のゲートに供給するだけで、読み出しデータが得られる。すなわち、メモリトランジスタ11がオフ状態にプログラムされているときには、“1”データ読み出し状態となり、メモリトランジスタ12がオフ状態にプログラムされているときには、“0”データ読み出し状態となる。
The flip-flop 74 holds the read data output from the buffer circuit 73c in synchronization with the clock signal ck, and supplies the read data to the output terminal 75 of the fuse ROM 70.
Compared with the fuse ROM 70 as described above, the non-volatile storage devices 20 and 20a of the second embodiment only supply the read control voltage to the gates of the memory transistors 11 and 12 at the time of reading, and the read data can be obtained. Be done. That is, when the memory transistor 11 is programmed in the off state, it is in the “1” data read state, and when the memory transistor 12 is programmed in the off state, it is in the “0” data read state.

これにより、図13に示すようなセンス回路73や、保持回路(フリップフロップ74)が不要になり、不揮発性記憶装置20,20aの回路面積を縮小できる。また、センス回路73や保持回路が不要になるため、消費電力を削減できる。 This eliminates the need for the sense circuit 73 and the holding circuit (flip-flop 74) as shown in FIG. 13, and can reduce the circuit area of the non-volatile storage devices 20 and 20a. Further, since the sense circuit 73 and the holding circuit are not required, the power consumption can be reduced.

また、図4に示したような構造のメモリトランジスタ11(メモリトランジスタ12についても同様の構造とすることができる)を用いることで、図5に示したように、オフ状態にプログラムされたときのリーク電流を小さくできる。このため、消費電力をさらに削減できる。 Further, by using the memory transistor 11 having the structure shown in FIG. 4 (the memory transistor 12 can also have the same structure), as shown in FIG. 5, when programmed in the off state. Leakage current can be reduced. Therefore, the power consumption can be further reduced.

なお、メモリトランジスタ11,12は、フラッシュメモリであってもよい。ただし、フラッシュメモリの場合、フローティングゲートなどを形成する必要があるが、側壁絶縁膜を用いたメモリの場合はフローティングゲートなどの形成は不要であり、工程数の増加を抑制できる。 The memory transistors 11 and 12 may be flash memories. However, in the case of a flash memory, it is necessary to form a floating gate or the like, but in the case of a memory using a side wall insulating film, it is not necessary to form a floating gate or the like, and an increase in the number of steps can be suppressed.

以上、実施の形態に基づき、本発明の不揮発性記憶装置及び不揮発性記憶装置のプログラム方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。 Although one aspect of the non-volatile storage device and the programming method of the non-volatile storage device of the present invention has been described above based on the embodiment, these are merely examples and are not limited to the above description.

10 不揮発性記憶装置
11,12 メモリトランジスタ
11a,12a 記憶領域
13 ノード
VDD,VSS 電源電圧
10 Non-volatile storage device 11, 12 Memory transistor 11a, 12a Storage area 13 nodes VDD, VSS power supply voltage

Claims (7)

第1のゲートに供給される第1の電圧に基づきオン状態となり、第1のソース及び第1のドレインの一方に供給される第1の電源電圧及び前記第1の電源電圧よりも小さい第2の電源電圧の一方に基づく出力電圧を、前記第1のソース及び前記第1のドレインの他方から出力する第1のメモリトランジスタと、
前記第1のメモリトランジスタと同じ導電型であり、前記第1のソース及び前記第1のドレインの他方に、第2のソース及び第2のドレインの一方が接続されており、前記第2のソース及び前記第2のドレインの他方に前記第1の電源電圧及び前記第2の電源電圧の他方が供給され、第2のゲートに前記第1の電圧が供給されたときオフ状態となるようにプログラムされている第2のメモリトランジスタ、
を有し、
前記第1のメモリトランジスタ及び前記第2のメモリトランジスタは、
半導体基板内に設けられ、第1導電型の不純物を含むソース領域及びドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記半導体基板内に設けられたチャネル領域と、
上面の一部が前記チャネル領域に接し、前記上面の他の部分が前記半導体基板内において前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に設けられた前記第1導電型の不純物を含む第1の不純物領域の下面に接し、且つ前記チャネル領域の下方全体及び、前記第1のメモリトランジスタの第1の記憶領域及び前記第2のメモリトランジスタの第2の記憶領域に対して前記半導体基板の表面に垂直な方向の下方の前記半導体基板内に、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に連続して設けられ、前記チャネル領域よりも高濃度の、前記第1導電型とは異なる第2導電型の不純物を含む第2の不純物領域とを有する、
ことを特徴とする不揮発性記憶装置。
A second power supply voltage that is turned on based on the first voltage supplied to the first gate and is smaller than the first power supply voltage and the first power supply voltage supplied to one of the first source and the first drain. A first memory transistor that outputs an output voltage based on one of the power supply voltages from the first source and the other of the first drain.
It is the same conductive type as the first memory transistor, and one of the second source and the second drain is connected to the other of the first source and the first drain, and the second source And the other of the second drain is supplied with the other of the first power supply voltage and the second power supply voltage, and is programmed to be turned off when the first voltage is supplied to the second gate. The second memory transistor that has been
Have,
The first memory transistor and the second memory transistor are
A source region and a drain region provided in the semiconductor substrate and containing first conductive type impurities, and
A channel region provided in the semiconductor substrate between the source region and the drain region,
A first impurity containing the first conductive type impurity provided in the semiconductor substrate between the source region and the drain region, with a part of the upper surface in contact with the channel region. It is in contact with the lower surface of the region and is perpendicular to the surface of the semiconductor substrate with respect to the entire lower portion of the channel region, the first storage region of the first memory transistor, and the second storage region of the second memory transistor. A second conductive type impurity different from the first conductive type, which is continuously provided between the source region and the drain region in the semiconductor substrate below in the above direction and has a higher concentration than the channel region. Has a second impurity region containing,
A non-volatile storage device characterized by this.
前記第2のソース及び前記第2のドレインの一方に前記第2の電源電圧を供給し、前記第2のソース及び前記第2のドレインの他方と、前記第2のゲートとに前記第1の電源電圧及び前記第1の電圧よりも大きい第2の電圧を供給することにより、前記第2のメモリトランジスタを前記オフ状態にプログラムする制御回路をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性記憶装置。 The second power supply voltage is supplied to one of the second source and the second drain, and the first is supplied to the other of the second source and the second drain and the second gate. The first aspect of claim 1, wherein the control circuit further includes a control circuit for programming the second memory transistor to the off state by supplying a power supply voltage and a second voltage larger than the first voltage. Non-volatile storage device. 前記制御回路は、前記第2のメモリトランジスタを前記オフ状態にプログラムする際に、さらに、前記第1のメモリトランジスタの前記第1のゲートに前記第2の電圧を供給する、ことを特徴とする請求項2に記載の不揮発性記憶装置。 The control circuit is characterized in that when the second memory transistor is programmed to the off state, the second voltage is further supplied to the first gate of the first memory transistor. The non-volatile storage device according to claim 2. 前記第1の記憶領域は、前記第1のメモリトランジスタの第1のゲート電極の第1の側壁に設けられた第1の側壁絶縁膜であり、前記第2の記憶領域は、前記第2のメモリトランジスタの第2のゲート電極の第2の側壁に設けられた第2の側壁絶縁膜である、ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の不揮発性記憶装置。 The first storage area is a first side wall insulating film provided on the first side wall of the first gate electrode of the first memory transistor, and the second storage area is the second side wall. The non-volatile storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second side wall insulating film is provided on the second side wall of the second gate electrode of the memory transistor. 前記第1のメモリトランジスタと前記第2のメモリトランジスタは、素子分離領域を介さずに、互いの前記ソース領域または前記ドレイン領域を共有するように隣接して設けられている、請求項1乃至4の何れか一項に記載の不揮発性記憶装置。 Claims 1 to 4, wherein the first memory transistor and the second memory transistor are provided adjacent to each other so as to share the source region or the drain region with each other without interposing the element separation region. The non-volatile storage device according to any one of the above. 第1のメモリトランジスタと、前記第1のメモリトランジスタと同じ導電型であり前記第1のメモリトランジスタの第1のソース及び第1のドレインの一方に第2のソース及び第2のドレインの一方を接続した第2のメモリトランジスタとを含み、前記第1のメモリトランジスタ及び前記第2のメモリトランジスタが、半導体基板内に設けられ、第1導電型の不純物を含むソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記半導体基板内に設けられたチャネル領域と、上面の一部が前記チャネル領域に接し、前記上面の他の部分が前記半導体基板内において前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に設けられた前記第1導電型の不純物を含む第1の不純物領域の下面に接し、且つ前記チャネル領域の下方全体及び、前記第1のメモリトランジスタの第1の記憶領域及び前記第2のメモリトランジスタの第2の記憶領域に対して前記半導体基板の表面に垂直な方向の下方の前記半導体基板内に、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に連続して設けられ、前記チャネル領域よりも高濃度の、前記第1導電型とは異なる第2導電型の不純物を含む第2の不純物領域とを有する、不揮発性記憶装置に、制御回路が第1の値をプログラムするとき、
前記制御回路は、前記第1のソース及び前記第1のドレインの他方、及び前記第1のメモリトランジスタの第1のゲートに第1の電圧を供給し、前記第1のソース及び前記第1のドレインの一方に前記第1の電圧よりも小さい第2の電圧を供給してプログラムを行い、
前記制御回路が、前記不揮発性記憶装置に第2の値をプログラムするとき、
前記制御回路は、前記第2のソース及び前記第2のドレインの一方、及び前記第2のメモリトランジスタの第2のゲートに前記第1の電圧を供給し、前記第2のソース及び前記第2のドレインの他方に前記第2の電圧を供給してプログラムを行う、
ことを特徴とする不揮発性記憶装置のプログラム方法。
One of the second source and the second drain is provided on the first memory transistor and one of the first source and the first drain of the first memory transistor which is the same conductive type as the first memory transistor. The first memory transistor and the second memory transistor including the connected second memory transistor are provided in the semiconductor substrate, and the source region and the drain region containing the first conductive type impurities and the source. A channel region provided in the semiconductor substrate between the region and the drain region, a part of the upper surface is in contact with the channel region, and another part of the upper surface is in the semiconductor substrate with the source region and the drain. It is in contact with the lower surface of the first impurity region containing the first conductive type impurity provided between the regions, and is in contact with the entire lower portion of the channel region, the first storage region of the first memory transistor, and the said. The channel is continuously provided between the source region and the drain region in the semiconductor substrate below the surface of the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate with respect to the second storage region of the second memory transistor. When the control circuit programs a first value in a non-volatile storage device having a second impurity region containing a second conductive type impurity different from the first conductive type, which has a higher concentration than the region.
The control circuit supplies a first voltage to the other of the first source and the first drain, and the first gate of the first memory transistor, and supplies the first source and the first. A second voltage smaller than the first voltage is supplied to one of the drains for programming.
When the control circuit programs the non-volatile storage device with a second value,
The control circuit supplies the first voltage to one of the second source and the second drain, and the second gate of the second memory transistor, and supplies the second source and the second. The second voltage is supplied to the other side of the drain to perform the program.
A method of programming a non-volatile storage device.
前記制御回路は、前記不揮発性記憶装置に前記第1の値をプログラムするとき、さらに、前記第2のメモリトランジスタの前記第2のゲートにも前記第1の電圧を供給し、
前記制御回路は、前記不揮発性記憶装置に前記第2の値をプログラムするとき、さらに、前記第1のメモリトランジスタの前記第1のゲートにも前記第1の電圧を供給する、
ことを特徴とする請求項6に記載の不揮発性記憶装置のプログラム方法。
When the control circuit programs the first value in the non-volatile storage device, it also supplies the first voltage to the second gate of the second memory transistor.
When the control circuit programs the second value in the non-volatile storage device, it also supplies the first voltage to the first gate of the first memory transistor.
The method for programming a non-volatile storage device according to claim 6.
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