JP3004043B2 - 不揮発性半導体メモリ装置 - Google Patents
不揮発性半導体メモリ装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/788—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/10—Programming or data input circuits
- G11C16/14—Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits
- G11C16/16—Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits for erasing blocks, e.g. arrays, words, groups
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、浮遊ゲートと制御ゲートとを有するMOSト
ランジスタ構造のメモリセルを用いて構成された電気的
書き換え可能な不揮発性半導体メモリ装置(EEPROM)に
関する。
ランジスタ構造のメモリセルを用いて構成された電気的
書き換え可能な不揮発性半導体メモリ装置(EEPROM)に
関する。
(従来技術) EEPROMの分野で、浮遊ゲートと制御ゲートとを持つMO
Sトランジスタ構造のメモリセルが広く知られている。
加工技術の進歩によりMOSトランジスタの微細化、EEPRO
Mの高集積化が著しく進んでいる。
Sトランジスタ構造のメモリセルが広く知られている。
加工技術の進歩によりMOSトランジスタの微細化、EEPRO
Mの高集積化が著しく進んでいる。
第9図にはEEPROMに用いられているMOSトランジスタ
構造のメモリセルのデータ消去時におけるポテンシャル
分布を示す図が示されている。
構造のメモリセルのデータ消去時におけるポテンシャル
分布を示す図が示されている。
p型シリコン基板1上に第1のゲート絶縁膜3を介し
て第1層多結晶シリコン膜により浮遊ゲート5が形成さ
れ、この上に第2のゲート絶縁膜7を介して第2層多結
晶シリコン膜からなる制御ゲート9が形成されている。
上述の如くMOSトランジスタの微細化が進んでいるた
め、第1のゲート絶縁膜3の膜厚は、スケーリング則に
従い極薄の方向に進んでいる。しかし、MOSトランジス
タが微細化されてもドレイン11に印加される電源電位V
DDはさほど下がっていない。このため、浮遊ゲート5中
に保持された電子を放出する(データ消去)ために、基
板1,制御ゲート2に“L"レベル電位を、ドレイン11に
“H"レベル電位を印加すると、基板1内のポテンシャル
は、ドレイン11から第1のゲート絶縁膜3に向かい等ポ
テンシャル線が密になる分布を示す。したがって、チャ
ンネル領域のドレイン11の近傍には横方向に高電界が発
生し、エネルギーの高い電子−正孔対すなわちホットキ
ャリアを発生が発生する。ホット電子はドレイン11に高
電源電位VDDが印加されているので第1のゲート絶縁膜
3に注入されないが、ホットホールは加速され基板1−
ゲート絶縁膜3間のバリアを越えてゲート絶縁膜3に注
入される。ホットホールが第1のゲート絶縁膜3に注入
されるとゲート酸化膜中に電子トラップ準位が形成さ
れ、その結果、このようなメモリセルでは、エンデュラ
ンス特性等が低下するという問題があった。したがっ
て、このようなMOSトランジスタ構造のメモリセルから
なるEEPROMでは、書替可能回数の向上が困難となり、高
寿命のものが得られず、信頼性が低下するという問題が
あった。
て第1層多結晶シリコン膜により浮遊ゲート5が形成さ
れ、この上に第2のゲート絶縁膜7を介して第2層多結
晶シリコン膜からなる制御ゲート9が形成されている。
上述の如くMOSトランジスタの微細化が進んでいるた
め、第1のゲート絶縁膜3の膜厚は、スケーリング則に
従い極薄の方向に進んでいる。しかし、MOSトランジス
タが微細化されてもドレイン11に印加される電源電位V
DDはさほど下がっていない。このため、浮遊ゲート5中
に保持された電子を放出する(データ消去)ために、基
板1,制御ゲート2に“L"レベル電位を、ドレイン11に
“H"レベル電位を印加すると、基板1内のポテンシャル
は、ドレイン11から第1のゲート絶縁膜3に向かい等ポ
テンシャル線が密になる分布を示す。したがって、チャ
ンネル領域のドレイン11の近傍には横方向に高電界が発
生し、エネルギーの高い電子−正孔対すなわちホットキ
ャリアを発生が発生する。ホット電子はドレイン11に高
電源電位VDDが印加されているので第1のゲート絶縁膜
3に注入されないが、ホットホールは加速され基板1−
ゲート絶縁膜3間のバリアを越えてゲート絶縁膜3に注
入される。ホットホールが第1のゲート絶縁膜3に注入
されるとゲート酸化膜中に電子トラップ準位が形成さ
れ、その結果、このようなメモリセルでは、エンデュラ
ンス特性等が低下するという問題があった。したがっ
て、このようなMOSトランジスタ構造のメモリセルから
なるEEPROMでは、書替可能回数の向上が困難となり、高
寿命のものが得られず、信頼性が低下するという問題が
あった。
(発明が解決しようとする課題) 上述の如く従来の微細化が進んだMOSトランジスタか
らなる半導体メモリセルは、データ消去の際にドレイン
近傍に高電界が発生し、この高電界により生成されたホ
ットホールがゲート絶縁膜に注入され、特性が劣化する
という問題があった。その結果、このようなメモリセル
で構成されたEEPROMではその寿命が低下し、高信頼のも
のが得られないという問題があった。
らなる半導体メモリセルは、データ消去の際にドレイン
近傍に高電界が発生し、この高電界により生成されたホ
ットホールがゲート絶縁膜に注入され、特性が劣化する
という問題があった。その結果、このようなメモリセル
で構成されたEEPROMではその寿命が低下し、高信頼のも
のが得られないという問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、半導体メモリセルの特性劣化を防
止、信頼性の高いEEPROMを提供することにある。
目的とするところは、半導体メモリセルの特性劣化を防
止、信頼性の高いEEPROMを提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明の不揮発性半導
体メモリ装置は、半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲー
トとが積層され、前記浮遊ゲートとドレイン若しくはソ
ースとの間で電荷のやりとりをして書込み及び消去を行
う書換え可能なMOSトランジスタ構造の不揮発性半導体
メモリ装置において、前記半導体メモリ装置のドレイン
耐圧若しくはソース耐圧が、データを読み出すときに前
記ドレイン若しくはソースに印加する電圧より大きく且
つ前記浮遊ゲートに保持された電子を放出するときに前
記ドレイン若しくはソースに印加する電圧よりも小さく
設定されていることを特徴とする。
体メモリ装置は、半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲー
トとが積層され、前記浮遊ゲートとドレイン若しくはソ
ースとの間で電荷のやりとりをして書込み及び消去を行
う書換え可能なMOSトランジスタ構造の不揮発性半導体
メモリ装置において、前記半導体メモリ装置のドレイン
耐圧若しくはソース耐圧が、データを読み出すときに前
記ドレイン若しくはソースに印加する電圧より大きく且
つ前記浮遊ゲートに保持された電子を放出するときに前
記ドレイン若しくはソースに印加する電圧よりも小さく
設定されていることを特徴とする。
また、本発明の不揮発性半導体メモリ装置は、半導体
基板上に浮遊ゲートと制御ゲートとが積層され、前記浮
遊ゲートとドレイン若しくはソースとの間で電荷のやり
とりをして書込み及び消去を行う書換え可能なMOSトラ
ンジスタ構造の不揮発性半導体メモリセルがマトリクス
状に配置され、複数個のメモリセルがその端部のドレイ
ンをビット線に接続して論理セル構成し、各論理セルの
共通ソース線に選択ゲートトランジスタが接続され且つ
制御ゲートの電位がワード線により制御されてなる不揮
発性半導体メモリ装置において、前記メモリセルのドレ
イン耐圧が、データ読み出し時に前記ドレインに印加す
る電圧より大きく且つ前記浮遊ゲートに保持された電子
を放出するときに前記ドレインに印加する電圧よりも小
さく設定されていることを特徴とする。
基板上に浮遊ゲートと制御ゲートとが積層され、前記浮
遊ゲートとドレイン若しくはソースとの間で電荷のやり
とりをして書込み及び消去を行う書換え可能なMOSトラ
ンジスタ構造の不揮発性半導体メモリセルがマトリクス
状に配置され、複数個のメモリセルがその端部のドレイ
ンをビット線に接続して論理セル構成し、各論理セルの
共通ソース線に選択ゲートトランジスタが接続され且つ
制御ゲートの電位がワード線により制御されてなる不揮
発性半導体メモリ装置において、前記メモリセルのドレ
イン耐圧が、データ読み出し時に前記ドレインに印加す
る電圧より大きく且つ前記浮遊ゲートに保持された電子
を放出するときに前記ドレインに印加する電圧よりも小
さく設定されていることを特徴とする。
(作用) 本発明の不揮発性半導体メモリ装置では、そのドレイ
ン耐圧が浮遊ゲートに保持された電子を放出するときに
ドレインに印加する電圧よりも小さく設定されている。
このため電子を放出するためにドレインに電圧を印加す
ると、メモリセルにパンチスルーが起こりソースの電位
が上昇する。その結果、ドレインからソースに向かう強
電界が減少してホットホールの生成が抑制されるのでメ
モリセルの特性劣化を防止でき、高寿命の不揮発性半導
体メモリ装置を得ることができる。
ン耐圧が浮遊ゲートに保持された電子を放出するときに
ドレインに印加する電圧よりも小さく設定されている。
このため電子を放出するためにドレインに電圧を印加す
ると、メモリセルにパンチスルーが起こりソースの電位
が上昇する。その結果、ドレインからソースに向かう強
電界が減少してホットホールの生成が抑制されるのでメ
モリセルの特性劣化を防止でき、高寿命の不揮発性半導
体メモリ装置を得ることができる。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図,第2図(a),(b)にはそれぞれ本発明の
一実施例に係る不揮発性半導体メモリ装置のメモリセル
の平面図とメモリセルのA−A′,B−B′断面図が示さ
れている。
一実施例に係る不揮発性半導体メモリ装置のメモリセル
の平面図とメモリセルのA−A′,B−B′断面図が示さ
れている。
P型Si基板31の素子分離絶縁膜33で区画された領域
に、酸化膜からなる厚さ約11nm程度の第1ゲート絶縁膜
35を介して第1層多結晶シリコン膜からなる電荷蓄積層
となる浮遊ゲート37が形成されている。この浮遊ゲート
37は、一部素子分離絶縁膜33上に延在している。浮遊ゲ
ート37上には第2ゲート絶縁膜39を介して第二層多結晶
シリコン膜からなる制御ゲート41が形成されている。そ
して、イオン注入法により、ドーズ量約1×1015程度の
N型不純物イオンが注入され、ゲート37,41に自己整合
的なソース43,ドレイン45が形成されている。また、素
子分離絶縁膜33の下にはチャネルストッパ層として全体
にP型半導体層が形成されている。
に、酸化膜からなる厚さ約11nm程度の第1ゲート絶縁膜
35を介して第1層多結晶シリコン膜からなる電荷蓄積層
となる浮遊ゲート37が形成されている。この浮遊ゲート
37は、一部素子分離絶縁膜33上に延在している。浮遊ゲ
ート37上には第2ゲート絶縁膜39を介して第二層多結晶
シリコン膜からなる制御ゲート41が形成されている。そ
して、イオン注入法により、ドーズ量約1×1015程度の
N型不純物イオンが注入され、ゲート37,41に自己整合
的なソース43,ドレイン45が形成されている。また、素
子分離絶縁膜33の下にはチャネルストッパ層として全体
にP型半導体層が形成されている。
このように構成されたメモリセルの実効チャネルは、
約0.2μmであり、従来の一般的なメモリセルのそれに
比べて約1.4μmほど短くなっている。即ち、このメモ
リセルは、基盤31,制御ゲート41に“L"レベル電位を与
えた時におけるドレイン耐圧が、メモリセルの読み出し
時にドレイン45に与えられる電圧よりも大きく且つ浮遊
ゲート37からドレイン45へ電子を引き抜く際にドレイン
45に印加される電圧よりも小さくなるべく構成されてい
る。このため、データ消去のためにドレイン43に“H"レ
ベル電位を印加すると、ドレイン43からソース45にまで
空乏層が延びる。その結果、パンチスルーが起こりソー
ス45の電位が上昇し、チャンネル領域のドレイン43の近
傍に形成される横方向の強電界が低減され、第3図に示
されるようなゲート37,41に対して対称的なポテンシャ
ル分布が形成される。したがって、強電界によるホット
ホールの生成を抑止でき、素子特性の劣化を防止でき、
信頼性の高い半導体メモリセルを得ることができる。
約0.2μmであり、従来の一般的なメモリセルのそれに
比べて約1.4μmほど短くなっている。即ち、このメモ
リセルは、基盤31,制御ゲート41に“L"レベル電位を与
えた時におけるドレイン耐圧が、メモリセルの読み出し
時にドレイン45に与えられる電圧よりも大きく且つ浮遊
ゲート37からドレイン45へ電子を引き抜く際にドレイン
45に印加される電圧よりも小さくなるべく構成されてい
る。このため、データ消去のためにドレイン43に“H"レ
ベル電位を印加すると、ドレイン43からソース45にまで
空乏層が延びる。その結果、パンチスルーが起こりソー
ス45の電位が上昇し、チャンネル領域のドレイン43の近
傍に形成される横方向の強電界が低減され、第3図に示
されるようなゲート37,41に対して対称的なポテンシャ
ル分布が形成される。したがって、強電界によるホット
ホールの生成を抑止でき、素子特性の劣化を防止でき、
信頼性の高い半導体メモリセルを得ることができる。
本発明者等は、従来のMOSトランジスタ構造のメモリ
セルのエンデュランス特性と、本実施例のメモリセルの
それとを比較してみたところ、第4図に示されるような
結果が得られた。図中曲線a,bはそれぞれ従来のメモリ
セル,本実施例のメモリセルを示している。しきい値電
圧VTHの変動幅を0.5Vとすると、従来のメモリセルで
は、約105回程度の書込み/消去サイクルしか保証され
ていないが、本実施例のメモリセルでは、107回以上の
書込み/消去サイクルが保証されており、大幅にエンデ
ュランス特性が改善されていることが確認された。
セルのエンデュランス特性と、本実施例のメモリセルの
それとを比較してみたところ、第4図に示されるような
結果が得られた。図中曲線a,bはそれぞれ従来のメモリ
セル,本実施例のメモリセルを示している。しきい値電
圧VTHの変動幅を0.5Vとすると、従来のメモリセルで
は、約105回程度の書込み/消去サイクルしか保証され
ていないが、本実施例のメモリセルでは、107回以上の
書込み/消去サイクルが保証されており、大幅にエンデ
ュランス特性が改善されていることが確認された。
第5図には本発明の第2の実施例に係るEEPROMの要部
構成の等価回路が示されている。これは第1図に示され
るメモリセルをNANDセル型EEPROMに適用したものであ
る。
構成の等価回路が示されている。これは第1図に示され
るメモリセルをNANDセル型EEPROMに適用したものであ
る。
メモリセルアレイ47はマトリクス状に配置されたNAND
セルからなるセルブロックで構成され、ロウ・デコーダ
51とカラム・デコーダ53とにより任意のメモリセルが選
択され、センスアンプ55にメモリセルのデータが増幅さ
れる。図では1つのセル・ブロック49が示されている。
このセル・ブロック49はメモリセルM11,M12,M13,M14が
直列接続されたNANDセルとメモリセルM21,M22,M23,M24
が直列接続されたNANDセルとで構成されている。これら
NANDセルのドレイン側,ソース側にはそれぞれ選択ゲー
トトランジスタS1,S2が接続されている。各NANDセルの
一端部は選択ゲートトランジスタS1を介してそれぞれビ
ット線BL1,BL2に接続され、制御ゲートCG1〜CG4はそれ
ぞれ一方方向のNANDセルについて共通なワード線WL1〜L
4に接続されている。制御ゲートCG1〜CG4を共通接続す
るワード線WL1〜WL4及び選択ゲートSG1,SG2にはロウ・
デコーダ51が接続され、ビット線BL1,BL2にはカラム・
デコーダ53が接続されている。
セルからなるセルブロックで構成され、ロウ・デコーダ
51とカラム・デコーダ53とにより任意のメモリセルが選
択され、センスアンプ55にメモリセルのデータが増幅さ
れる。図では1つのセル・ブロック49が示されている。
このセル・ブロック49はメモリセルM11,M12,M13,M14が
直列接続されたNANDセルとメモリセルM21,M22,M23,M24
が直列接続されたNANDセルとで構成されている。これら
NANDセルのドレイン側,ソース側にはそれぞれ選択ゲー
トトランジスタS1,S2が接続されている。各NANDセルの
一端部は選択ゲートトランジスタS1を介してそれぞれビ
ット線BL1,BL2に接続され、制御ゲートCG1〜CG4はそれ
ぞれ一方方向のNANDセルについて共通なワード線WL1〜L
4に接続されている。制御ゲートCG1〜CG4を共通接続す
るワード線WL1〜WL4及び選択ゲートSG1,SG2にはロウ・
デコーダ51が接続され、ビット線BL1,BL2にはカラム・
デコーダ53が接続されている。
第6図にはこのように構成されたEEPROMのデータ消去
時の動作波形が示されている。セル・ブロック49のデー
タを消去する場合、ロウ・デコーダ51の出力によりCG1
〜CG4,SG2には“L"レベル出力として0Vが、選択ゲートS
G1には“H"レベル出力として20Vが出される。また、カ
ラム・デコーダ53の出力によりビット線BL1,BL2には
“H"レベル出力として20Vのプログラム・パルスが出さ
れる。その結果、メモリセルM11〜M24にパンチスルーが
起こりセルブロック49内の全てのメモリセルM11〜M24の
データが消去される。非選択セルブロック内の選択ゲー
トに“L"を出力しておくと、ビット線に印加される“H"
レベル電位は、メモリセル部には転送されず、消去は行
われない。したがって、選択的にセルブロック内のセル
データを全て消去でき、データ消去時に発生する貫通電
流が最小限に抑えられ消費電力が低減されるのは勿論の
こと、従来例のようにビット線から遠い方のメモリセル
から順にデータを消去するシーケンシャル方式の消去で
はなく、セルブロック内のデータを一括消去するので高
速にデータを消去することが可能になる。また、メモリ
セルのエンデュランス特性等の特性が改善され、信頼性
の高いEEPROMを得ることができる。
時の動作波形が示されている。セル・ブロック49のデー
タを消去する場合、ロウ・デコーダ51の出力によりCG1
〜CG4,SG2には“L"レベル出力として0Vが、選択ゲートS
G1には“H"レベル出力として20Vが出される。また、カ
ラム・デコーダ53の出力によりビット線BL1,BL2には
“H"レベル出力として20Vのプログラム・パルスが出さ
れる。その結果、メモリセルM11〜M24にパンチスルーが
起こりセルブロック49内の全てのメモリセルM11〜M24の
データが消去される。非選択セルブロック内の選択ゲー
トに“L"を出力しておくと、ビット線に印加される“H"
レベル電位は、メモリセル部には転送されず、消去は行
われない。したがって、選択的にセルブロック内のセル
データを全て消去でき、データ消去時に発生する貫通電
流が最小限に抑えられ消費電力が低減されるのは勿論の
こと、従来例のようにビット線から遠い方のメモリセル
から順にデータを消去するシーケンシャル方式の消去で
はなく、セルブロック内のデータを一括消去するので高
速にデータを消去することが可能になる。また、メモリ
セルのエンデュランス特性等の特性が改善され、信頼性
の高いEEPROMを得ることができる。
第7図には本発明の第3の実施例に係るEEPROMの要部
構成が示されている。これは第1図に示されるメモリセ
ルを用いて構成されたNORセル型EEPROMである。
構成が示されている。これは第1図に示されるメモリセ
ルを用いて構成されたNORセル型EEPROMである。
メモリセルアレイは2つのメモリセルのソースを共通
接続して構成したNORセルをマトリクス状に配置した構
成をしている。各NORセルのドレインはビット線に接続
され、制御ゲートは一方向のNORセルについて共通なワ
ード線に接続されている。そしてブロック消去ができる
ようにワード線間の各NORセルの共通ソース線に選択ゲ
ートトランジスタを連繋している。
接続して構成したNORセルをマトリクス状に配置した構
成をしている。各NORセルのドレインはビット線に接続
され、制御ゲートは一方向のNORセルについて共通なワ
ード線に接続されている。そしてブロック消去ができる
ようにワード線間の各NORセルの共通ソース線に選択ゲ
ートトランジスタを連繋している。
このように構成されたEEPROMにおいて、ワード線WL1
〜WLn,ビット線BL1〜BLn,メモリセルM11〜Mnn,選択ゲー
トトランジスタSG1〜SGn,ソースラインSL1〜SLnで形成
されるセルブロック内のメモリセルのデータを一括消去
する場合には、第8図に示されるようにこのセルブロッ
ク内の全てのワード線WL1〜WLn,ソースラインSL1〜SL
n-1及び選択ゲートトランジスタSG1〜SGnに“L"レベル
信号として0Vの電圧を印加し、セルブロック内の全ての
ビット線BL1〜BLnに“H"レベル信号として18Vのプログ
ラム・パルスを印加する。その結果、メモリセルM11〜M
nnにパンチスルーが起こり、セルブロック内のデータが
一括消去される。しかし、そのときの貫通電流は、共通
ソースに付けたトランジスタ25をオフにすることによっ
て防止される。したがって、大幅な変更をすることなく
NORセル型flash−EEPROMをセルブロック単位でデータ消
去できるNORセルEEPROMを得ることができ、先の実施例
と同様な効果を得ることができる。
〜WLn,ビット線BL1〜BLn,メモリセルM11〜Mnn,選択ゲー
トトランジスタSG1〜SGn,ソースラインSL1〜SLnで形成
されるセルブロック内のメモリセルのデータを一括消去
する場合には、第8図に示されるようにこのセルブロッ
ク内の全てのワード線WL1〜WLn,ソースラインSL1〜SL
n-1及び選択ゲートトランジスタSG1〜SGnに“L"レベル
信号として0Vの電圧を印加し、セルブロック内の全ての
ビット線BL1〜BLnに“H"レベル信号として18Vのプログ
ラム・パルスを印加する。その結果、メモリセルM11〜M
nnにパンチスルーが起こり、セルブロック内のデータが
一括消去される。しかし、そのときの貫通電流は、共通
ソースに付けたトランジスタ25をオフにすることによっ
て防止される。したがって、大幅な変更をすることなく
NORセル型flash−EEPROMをセルブロック単位でデータ消
去できるNORセルEEPROMを得ることができ、先の実施例
と同様な効果を得ることができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば第2の実施例では8個のメモリセルでNAND
セルを構成したが、この個数は任意であり、例えば4個
とすることもできる。その他、本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施できる。
ない。例えば第2の実施例では8個のメモリセルでNAND
セルを構成したが、この個数は任意であり、例えば4個
とすることもできる。その他、本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施できる。
[発明の効果] 本発明によれば、メモリセルのドレイン耐圧が浮遊ゲ
ートに電子を注入するときにドレインに印加される電圧
より大きく、且つ前記浮遊ゲートに保持された電子を放
出するときに前記ドレインに印加する電圧よりも小さく
設定されているのでデータ消去時に発生するホットホー
ルを防止できる。その結果、ホットホールに起因する特
性劣化を抑制でき、信頼性の高いメモリセル及び不揮発
性半導体メモリ装置を得ることができる。
ートに電子を注入するときにドレインに印加される電圧
より大きく、且つ前記浮遊ゲートに保持された電子を放
出するときに前記ドレインに印加する電圧よりも小さく
設定されているのでデータ消去時に発生するホットホー
ルを防止できる。その結果、ホットホールに起因する特
性劣化を抑制でき、信頼性の高いメモリセル及び不揮発
性半導体メモリ装置を得ることができる。
第1図は本発明の第1の実施例に係る半導体メモリセル
の構造を示す平面図、第2図(a),(b)はそれぞれ
同半導体メモリセルのA−A′,B−B′断面図、第3図
は同半導体メモリセル内のデータ消去時におけるポテン
シャル分布を示す図、第4図同半導体メモリセルと従来
の半導体メモリセルとのエンデュランス特性を比較して
示す図、第5図は本発明の第2の実施例に係るEEPROMの
要部構成を示す図、第6図は同EEPROMのデータ消去時の
動作波形を示す図、第7図は本発明の第3の実施例に係
るEEPROMの要部構成を示す図、第8図は同EEPROMのデー
タ消去時の動作波形を示す図、第9図は従来の半導体メ
モリセル内のデータ消去時におけるポテンシャル分布を
示す図である。 31……P型Si基板、33……素子分離絶縁膜、35……第1
ゲート絶縁膜、37……浮遊ゲート、39……第2ゲート絶
縁膜、41……制御ゲート、43……ソース、45……ドレイ
ン、47……メモリセルアレイ、49……セルブロック、51
……ロウ・デコーダ、53……カラム・デコーダ、55……
センスアンプ。
の構造を示す平面図、第2図(a),(b)はそれぞれ
同半導体メモリセルのA−A′,B−B′断面図、第3図
は同半導体メモリセル内のデータ消去時におけるポテン
シャル分布を示す図、第4図同半導体メモリセルと従来
の半導体メモリセルとのエンデュランス特性を比較して
示す図、第5図は本発明の第2の実施例に係るEEPROMの
要部構成を示す図、第6図は同EEPROMのデータ消去時の
動作波形を示す図、第7図は本発明の第3の実施例に係
るEEPROMの要部構成を示す図、第8図は同EEPROMのデー
タ消去時の動作波形を示す図、第9図は従来の半導体メ
モリセル内のデータ消去時におけるポテンシャル分布を
示す図である。 31……P型Si基板、33……素子分離絶縁膜、35……第1
ゲート絶縁膜、37……浮遊ゲート、39……第2ゲート絶
縁膜、41……制御ゲート、43……ソース、45……ドレイ
ン、47……メモリセルアレイ、49……セルブロック、51
……ロウ・デコーダ、53……カラム・デコーダ、55……
センスアンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−38881(JP,A) 特開 昭53−78158(JP,A) 特開 平1−283880(JP,A) 特開 平3−48461(JP,A) 特開 平4−105368(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792
Claims (4)
- 【請求項1】半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートと
が積層され、前記浮遊ゲートとドレイン若しくはソース
との間で電荷のやりとりをして書込み及び消去を行う書
換え可能なMOSトランジスタ構造の不揮発性半導体メモ
リ装置において、前記半導体メモリ装置のドレイン耐圧
若しくはソース耐圧が、データを読み出すときに前記ド
レイン若しくはソースに印加する電圧より大きく且つ前
記浮遊ゲートに保持された電子を放出するときに前記ド
レイン若しくはソースに印加する電圧よりも小さく設定
されていることを特徴とする不揮発性半導体メモリ装
置。 - 【請求項2】少くとも前記不揮発性半導体メモリ装置の
ソース側に選択ゲートトランジスタを直列接続したこと
を特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ装
置。 - 【請求項3】半導体基板上に浮遊ゲートと制御ゲートと
が積層され、前記浮遊ゲートとドレイン若しくはソース
との間で電荷のやりとりをして書込み及び消去を行う書
換え可能なMOSトランジスタ構造の不揮発性半導体メモ
リセルがマトリクス状に配置され、複数個のメモリセル
がその端部のドレインをビット線に接続して論理セル構
成し、各論理セルの共通ソース線に選択ゲートトランジ
スタが接続され且つ制御ゲートの電位がワード線により
制御されてなる不揮発性半導体メモリ装置において、前
記メモリセルのドレイン耐圧が、データ読み出し時に前
記ドレインに印加する電圧より大きく且つ前記浮遊ゲー
トに保持された電子を放出するときに前記ドレインに印
加する電圧よりも小さく設定されていることを特徴とす
る不揮発性半導体メモリ装置。 - 【請求項4】ドレイン耐圧若しくはソース耐圧が、ドレ
イン若しくはソースにおけるパンチスルー耐圧であるこ
とを特徴とする請求項1または請求項3に記載の不揮発
性半導体メモリ装置。
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DE4135032A DE4135032A1 (de) | 1990-10-23 | 1991-10-23 | Elektrisch loeschbare und programmierbare nur-lese-speichervorrichtung mit einer anordnung von einzel-transistor-speicherzellen |
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KR100295150B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2001-07-12 | 윤종용 | 비휘발성메모리장치의동작방법과상기동작을구현할수있는장치및그제조방법 |
JPH11330426A (ja) * | 1998-05-12 | 1999-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
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CN102067235A (zh) | 2008-05-07 | 2011-05-18 | 奈米闪芯积体电路有限公司 | 以nand为基础的nmos nor闪存单元,以nand为基础的nmos nor闪存阵列及该单元和该阵列的形成方法 |
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US7995384B2 (en) | 2008-08-15 | 2011-08-09 | Macronix International Co., Ltd. | Electrically isolated gated diode nonvolatile memory |
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US4979005A (en) * | 1986-07-23 | 1990-12-18 | Texas Instruments Incorporated | Floating-gate memory cell with tailored doping profile |
JPH02126498A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-05-15 | Hitachi Ltd | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR920009054B1 (ko) * | 1988-12-28 | 1992-10-13 | 가부시키가이샤 도시바 | 불휘발성 반도체메모리 |
JP2875544B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1999-03-31 | 富士通株式会社 | 半導体記憶装置 |
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JPH03102878A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-30 | Seiko Instr Inc | 電気的消去可能半導体不揮発性メモリ |
DE4135032A1 (de) * | 1990-10-23 | 1992-04-30 | Toshiba Kawasaki Kk | Elektrisch loeschbare und programmierbare nur-lese-speichervorrichtung mit einer anordnung von einzel-transistor-speicherzellen |
JP3004043B2 (ja) * | 1990-10-23 | 2000-01-31 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体メモリ装置 |
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1991
- 1991-10-22 KR KR1019910018581A patent/KR960008739B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-05-18 US US08/245,557 patent/US5483484A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-09 US US08/513,000 patent/US5596523A/en not_active Expired - Lifetime
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