JP3846202B2 - 半導体不揮発性記憶装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体不揮発性記憶装置に関し、特にデータを1回のみ書き込むことができるOTP(One Time Programmable )半導体不揮発性記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
不揮発性の半導体記憶装置として、フローティングゲート型、MNOS型あるいはMONOS型などの様々な特徴を有し、データを一括消去可能できるフラッシュメモリが開発された。これらはデコーダなど、メモリセルアレイの周辺トランジスタとしてCMOSトランジスタを有している。
しかしながら、上記フラッシュメモリは、製造するのにマスクが20〜30枚程度必要であり、製造コストが高いという問題を有していた。
【0003】
一方で、データを1回のみ書き込むことができる読み出し専用記憶装置(OTPROM(Read Only Memory))として、1つのトランジスタと1つの酸化膜ヒューズを有するメモルセルが開発され、例えば特公平4−9388号公報、特公昭58−28750号公報、あるいは特公昭63−22073号公報に開示されている。
【0004】
例えば、特公平4−9388号公報には、図21に示す構造のメモリセルが開示されている。
例えば、p型の半導体基板101のチャネル形成領域102上にゲート絶縁膜103を介してゲート電極104が形成されており、その両側部における半導体基板101中に、n型不純物を含有するソース領域105とドレイン領域106が形成されて、MOS電界効果トランジスタが形成されている。
上記のMOSトランジスタを被覆して酸化シリコンの絶縁膜110が形成され、ゲート電極104、ソース領域105、およびドレイン領域106に達するコンタクトホールが開口され、各コンタクトホール中に、例えばアルミニウムなどからなるゲート配線115、ソース配線116、およびドレイン配線117が埋め込まれて形成されている。
ここで、上記のソース領域105とソース配線116の界面には酸化シリコン膜114が形成されており、両者を絶縁している。
【0005】
上記の構造のメモリセルにおいて、書き込むデータに従って、ソース領域105とソース配線116の間に高電圧を印加することで、酸化シリコン膜114における絶縁が破壊され、ソース領域105とソース配線116を導通させ、各メモリセルにおけるソース領域105とソース配線116の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶することができる。
【0006】
また、特公昭58−28750号公報および特公昭63−22073号公報には、それぞれ図22および図23に示す構造のメモリセルが開示されている。
実質的に図21に示す構造のメモリセルと同様であるが、ソース領域105に接続するようにポリシリコン層120が形成されており、この上層に酸化シリコン膜114を介してソース配線116が形成されている。
また、図22においては、ドレイン領域106にもポリシリコン層120が形成されており、この上層にドレイン配線117が形成されている。
【0007】
上記の構造のメモリセルにおいても、書き込むデータに従って、ソース領域105とソース配線116の間に高電圧を印加することで、酸化シリコン膜114における絶縁が破壊され、ソース領域105とソース配線116を導通させ、各メモリセルにおけるソース領域105とソース配線116の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶することができる。
【0008】
一方で、米国特許6034882号公報には、図24(a)の等価回路図に示すメモリセルアレイおよび周辺回路を有する半導体不揮発性記憶装置が開示されている。
即ち、図24(a)に示すように、行デコーダRDにより制御されるスイッチングトランジスタSWTにより、層選択信号LSSが入力される導電層(C1,C3,C5,C7)およびビット線BLとなる導電層(C2,C4,C6)の交点においてメモリセルMが設けられている。
【0009】
上記のメモリセルは、例えば図24(b)に示す構造をしている。
即ち、上記の導電層(C1,C3,C5,C7)となる導電層201上に、p+ 型のポリシリコン層202が形成され、その上層にn型のポリシリコン層203が形成されて、ダイオードを形成している。ポリシリコン層203の上層に、酸化シリコン膜204が形成されており、その上層にn+ 型のポリシリコン層205が形成されており、その上層に上記の導電層(C2,C4,C6)となる導電層206が配線されている。
ここで、上記のポリシリコン層203とポリシリコン層205は酸化シリコン膜204により絶縁されている。
【0010】
上記の構造のメモリセルにおいて、書き込むデータに従って、ポリシリコン層203とポリシリコン層205の間に高電圧を印加することで、酸化シリコン膜204における絶縁が破壊され、ポリシリコン層203とポリシリコン層205を導通させ、各メモリセルにおけるダイオード素子(ポリシリコン層202およびポリシリコン層203の積層部分)の有無によりデータを記憶することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の図21〜図23に示す構造のメモリセルにおいては、酸化シリコン膜の絶縁破壊の再現性、信頼性に問題があった。
【0012】
また、図24に示す半導体不揮発性記憶装置は、絶縁膜破壊型のヒューズと能動素子であるダイオードを接続してなるメモリセルを3次元に展開した構成であるため、能動素子を構成するのに必要な結晶性のシリコン層をアルミニウムからなる配線の上層に形成することが必要となるため、熱処理のアルミニウム配線への影響が大きく、実際に製造するには大きな困難が伴う。
さらに、メモリセルを有する層を、例えば9層程度に複数層積層させて、集積度を増し、半導体不揮発性記憶装置としての単位記憶容量あたりの製造コストを低減することを実現するものであるが、例えばN層積層しても周辺回路などの影響で単位記憶容量あたりの製造コストが1/Nよりも大きくなってしまい、コスト低減の効果が十分得られないという問題があった。
【0013】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従って、本発明は、酸化シリコン膜の絶縁破壊の再現性、信頼性を向上させ、製造コストのさらなる低減が可能な半導体不揮発性記憶装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体不揮発性記憶装置は、少なくとも1つのメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置であって、上記メモリセルは、半導体基板に形成された第1導電型の不純物領域と、上記不純物領域を被覆して上記半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、上記不純物領域に達するように上記第1絶縁膜に開口された開口部と、上記開口部内に上記不純物領域側から順に積層された第1導電型の第1半導体層、第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層とを有し、上記メモリセルにおいて記憶するデータに応じて上記第1半導体層と上記第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで上記第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめ、各メモリセルにおける上記第1半導体層と上記第2半導体層の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶する
【0016】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、上記メモリセルにおいて、ワード線となるゲート電極が上記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成され、上記ゲート電極下部における上記半導体基板にチャネル形成領域を有し、上記不純物領域をドレイン領域とする電界効果トランジスタが形成されており、上記第2半導体層にビット線が接続して形成されている。
さらに好適には、上記電界効果トランジスタのソース領域が接地されている。
あるいはさらに好適には、上記電界効果トランジスタのソース領域から上記半導体基板側に流れる電流を検知する手段をさらに有する。
あるいはさらに好適には、上記ワード線とビット線が、供給信号を通過させるパストランジスタを含む行デコーダおよび列デコーダにそれぞれ接続されており、さらに好適には、上記行デコーダおよび列デコーダに、アドレス信号の反転信号が正転信号とともに外部装置から供給される。
【0017】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる。
【0018】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、メモリセルが、半導体基板に形成された第1導電型の不純物領域と、不純物領域を被覆して半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、不純物領域に達するように第1絶縁膜に開口された開口部と、開口部内に不純物領域側から順に積層された第1導電型の第1半導体層、第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層とを有する。
上記の第1半導体層と第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで、再現性、信頼性を向上させて、第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめることができる。
また、メモリセルを簡単な構造で構成できるので、例えば行デコーダおよび列デコーダなどをパストランジスタのみから構成することで、マスク枚数を6枚程度に削減して製造可能であり、製造コストを抑制することができる。
【0019】
また、上記の目的を達成するため、本発明の半導体不揮発性記憶装置は、少なくとも1つのメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置であって、上記メモリセルは、第1配線と、上記第1配線上に形成された第1絶縁膜と、上記第1配線に達するように上記第1絶縁膜に開口された開口部と、上記開口部内に上記不純物領域側から順に積層された第1導電型の第1半導体層、第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層と、上記第2半導体層に接続して形成された第2配線とを有し、上記メモリセルにおいて記憶するデータに応じて上記第1半導体層と上記第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで上記第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめ、各メモリセルにおける上記第1半導体層と上記第2半導体層の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶する。
【0021】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、上記メモリセルにおいて、上記第1配線がワード線であり、上記第2配線がビット線である。
さらに好適には、上記ワード線とビット線が、供給信号を通過させるパストランジスタを含む行デコーダおよび列デコーダにそれぞれ接続されている。
またさらに好適には、上記行デコーダおよび列デコーダに、アドレス信号の反転信号が正転信号とともに外部装置から供給される。
【0022】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる。
【0023】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、上記第1配線、第1絶縁膜および第2配線の積層体が互いに絶縁されて複数層積層しており、各積層体において、上記第1配線と第2配線に接続するように複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる。
【0024】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、メモリセルが、第1配線と、第1配線上に形成された第1絶縁膜と、第1配線に達するように第1絶縁膜に開口された開口部と、開口部内に上記第1配線側から順に積層された第1導電型の第1半導体層、第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層と、第2半導体層に接続して形成された第2配線とを有する。
上記の第1半導体層と第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで、再現性、信頼性を向上させて、第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめることができる。
また、メモリセルを簡単な構造で構成できるので、例えば行デコーダおよび列デコーダなどをパストランジスタのみから構成することで、マスク枚数を6枚程度に削減して製造可能であり、製造コストを抑制することができる。
【0025】
また、上記の目的を達成するため、本発明の半導体不揮発性記憶装置は、少なくとも1つのメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置であって、上記メモリセルは、絶縁性基板上の第1半導体層に形成された第1導電型の不純物領域と、上記不純物領域を被覆して上記第1半導体層上に形成された第1絶縁膜と、上記不純物領域に達するように上記第1絶縁膜に開口された開口部と、上記開口部内に上記不純物領域側から順に積層された第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層とを有し、上記メモリセルにおいて記憶するデータに応じて上記不純物領域と上記第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで上記第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめ、各メモリセルにおける上記不純物領域と上記第2半導体層の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶する。
【0027】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、上記メモリセルにおいて、ワード線となるゲート電極が上記第1半導体層上にゲート絶縁膜を介して形成され、上記ゲート電極下部における上記第1半導体層にチャネル形成領域を有し、上記不純物領域をドレイン領域とする電界効果トランジスタが形成されており、上記第2半導体層にビット線が接続して形成されている。
さらに好適には、上記電界効果トランジスタのソース領域が接地されている。
あるいはさらに好適には、上記電界効果トランジスタのソース領域から上記半導体基板側に流れる電流を検知する手段をさらに有する。
あるいはさらに好適には、上記ワード線とビット線が、供給信号を通過させるパストランジスタを含む行デコーダおよび列デコーダにそれぞれ接続されており、さらに好適には、上記行デコーダおよび列デコーダに、アドレス信号の反転信号が正転信号とともに外部装置から供給される。
【0028】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる。
【0029】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、好適には、上記第1半導体層が互いに絶縁されて複数層積層しており、各第1半導体層のそれぞれにおいて、上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる。
【0030】
上記の本発明の半導体不揮発性記憶装置は、メモリセルが、絶縁性基板上の第1半導体層に形成された第1導電型の不純物領域と、不純物領域を被覆して第1半導体層上に形成された第1絶縁膜と、不純物領域に達するように第1絶縁膜に開口された開口部と、開口部内に不純物領域側から順に積層された第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層とを有する。
上記のSOI(Semiconductor On Insulator)構造の第1半導体層中の不純物領域と第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで、再現性、信頼性を向上させて、第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめることができる。
また、メモリセルを簡単な構造で構成できるので、例えば行デコーダおよび列デコーダなどをパストランジスタのみから構成することで、マスク枚数を6枚程度に削減して製造可能であり、製造コストを抑制することができる。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の半導体不揮発性記憶装置およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して下記に説明する。
【0045】
第1実施形態
図1は、本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置であるメモリチップを内蔵する記録媒体(メモリカード)の構成を示す模式図である。
上記記録媒体は、メモリチップMC、コントロールチップCCおよびインターフェースIFを有する。
コントロールチップCCは、インターフェースIFを介して外部上位機器EXTから電源の受給およびデータの授受を行い、メモリチップMCに対するデータの書き込みおよび読み出しを行う。
【0046】
図2は、上記のメモリチップMCの構成を示す回路図である。説明の簡単のために、4行4列のメモリセルアレイについて説明しているが、実際にはm行n列のメモリセルアレイに適用できる。
メモリチップMCは、行デコーダRD、列デコーダCD、メモリセルアレイおよび出力回路を有する。
上記のメモリセルアレイにおいて、行デコーダRDに接続しているワード線WL(WL1 ,WL2 ,WL3 ,WL4 )と、列デコーダCDに接続しているビット線BL(BL1 ,BL2 ,BL3 ,BL4 )とが交差する位置に、メモリセルM(M11,M12,・・・,M34,M44)がマトリクス状に配置されている。
各メモリセルMは、アクセストランジスタAT(AT11,AT12,・・・AT34,AT44)と絶縁膜破壊型のヒューズF(F11,F12,・・・,F34,F44)とを有する。
各アクセストランジスタAT(AT11,AT12,・・・AT34,AT44)のソース領域がビット線BL(BL1 ,BL2 ,BL3 ,BL4 )に接続され、ドレイン領域が接地している構成である。
【0047】
図3は、上記の行デコーダRDの構成例を示す等価回路図である。
行デコーダRDにおいては、各アドレスデータAi (A0 0 ,A1 1 ・・)などが入力されるOR論理回路などにより選択されたワード線WL(WL1 ,WL2 ,WL3 ,WL4 )に、例えば電圧Vddが印加される。
あるいは、行デコーダRDは、各アドレスデータAi (A0 0 ,A1 1 ・・)および不図示のブロック選択信号φにより制御されるパストランジスタのみから構成され、アドレスデータおよびブロック選択信号により選択されたワード線WLに、例えば電圧Vddが印加される構成としてもよく、この場合は各アドレスデータAi (A0 0 ,A1 1 ・・)などをコントロールチップCCから供給する構成とすることが好ましい。
【0048】
図4は、上記の列デコーダCDおよびアンプを含む出力系の構成例を示す等価回路図である。
列デコーダCDにおいては、行デコーダRDと同様に、各アドレスデータAi(A16 16 ,A17 17 ・・)などが入力されるOR論理回路および選択ゲートSG(SG1 ,SG2 ,SG3 ,SG4 )を有する選択トランジスタST(ST1 ,ST2 ,ST3 ,ST4 )などにより選択されたビット線BLに、例えばチップセレクト信号CSおよびライトイネーブル信号WEから得られる書き込み信号WがONとなったときに、入力データDINが入力される。あるいは、上記のビット線BLから、例えばチップセレクト信号CSおよびライトイネーブル信号WEから得られる読み出し信号RがONとなったときに、メモリセルデータDMが読みだされる。
あるいは、列デコーダCDは、各アドレスデータAi (A16 16 ,A17 17 ・・)および不図示のブロック選択信号φにより制御されるパストランジスタのみから構成され、アドレスデータおよびブロック選択信号により選択されたビット線BLに上記のように入力データDINが入力され、あるいは、選択されたビット線BLからメモリセルデータDM が読みだされる構成としてもよく、この場合は各アドレスデータAi (A16 16 ,A17 17 ・・)、ブロック選択信号φおよび入力データDINなどをコントロールチップCCから供給する構成とすることが好ましい。
【0049】
アンプAMPは、例えば3段のカレントミラーアンプ(CMA1,CMA2,CMA3)からなっており、各段のカレントミラーアンプは、それぞれ2つのトランジスタ(Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 ,Q5 ,Q6 )から構成されている。
ここで、トランジスタ(Q1 ,Q2 ,Q5 ,Q6 )はnチャネルMOSトランジスタ(NMOS)から構成され、一方、トランジスタ(Q3 ,Q4 )はpチャネルMOSトランジスタ(PMOS)から構成される。
ここで、例えば、トランジスタ(Q1 ,Q2 )までの回路がメモリチップMC上に配置され、トランジスタ(Q3 ,Q4 ,Q5 ,Q6 )以降の回路がコントロールチップCC上に配置されて、トランジスタ(Q2 ,Q3 )間がパッドPadで接続された形態となっていることが好ましい。
【0050】
メモリセルアレイから出力されたメモリセルデータDM に応じた電流Ia が第1段のカレントミラーアンプCMA1に入力されると、第1段のカレントミラーアンプCMA1を構成するトランジスタ(Q1 ,Q2 )のチャネル幅の比に応じて増幅された電流Ib がトランジスタQ2 側に流れる。
第2段のカレントミラーアンプCMA2においても同様の働きをして、電流Ib が電流Ic に増幅され、第3段のカレントミラーアンプCMA3においても電流Ic が電流Id に増幅される。
例えば各段毎に電流が10倍に増幅されるように各トランジスタのチャネル幅の比を設定すると、103 =1000倍に増幅することができる。
上記のように増幅された電流をそのままDOUT から出力データとして取り出すか、あるいは、電圧VCCを印加した外部抵抗を接続することで電流を電圧に変換して出力データとして取り出すことができる。
【0051】
図5(a)は、上記のメモリセルの断面図であり、図5(b)は相当する等価回路図である。
例えば、p型シリコン半導体基板10の素子分離絶縁膜20で分離された活性領域におけるチャネル形成領域上に、酸化シリコンのゲート絶縁膜21が形成され、その上層に、ポリシリコンからなり、ワード線WLとなるゲート電極30aが形成されている。
ゲート電極30aの両側部における半導体基板10中に、n型の不純物を高濃度に含有するソース領域11およびドレイン領域12が形成されている。
以上のように、メモリセルのアクセストランジスタATとなるnチャネルMOSトランジスタが構成されている。
上記のトランジスタのチャネル長は、例えば0.1μm程度とし、ソース・ドレイン領域の接合深さは、例えば0.05μm程度とする。
【0052】
上記のnチャネルMOSトランジスタを被覆して、全面に、例えば酸化シリコンの第1絶縁膜22が形成されており、ソース領域11に達するコンタクトホールCHが開口されている。
コンタクトホールCH内において、ソース領域11に接続して、エピタキシャル成長法により形成され、n型の不純物を高濃度に含有する結晶性シリコンからなる第1半導体層31が形成され、その上層に酸化シリコンの第2絶縁膜23が形成され、その上層にp型の不純物を高濃度に含有するポリシリコンからなる第2半導体層32が形成されている。第1半導体層31、第2絶縁膜23および第2半導体層32の膜厚の総計はコンタクトホールCHの深さに達しない程度である。
また、上記の第2半導体層32に接続して、例えばアルミニウムなどの金属配線からなり、ビット線BLとなる上層配線33が形成されている。
一方、上記のドレイン領域12は、半導体基板10中の配線などにより、接地されている。
【0053】
上記の構造の各メモリセルにおいて、第1半導体層31、第2絶縁膜23および第2半導体層32の積層体は、絶縁膜破壊型のヒューズFとなる。記憶するデータに対応するように選択されたメモリセルの第1半導体層31と第2半導体層32の間に所定の高電圧を印加することで、第2絶縁膜23における絶縁破壊を生じせしめ、第1半導体層31および第2半導体層32の間を導通させ、各メモリセルにおける第1半導体層31と第2半導体層32の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶することができる。
通常は、上記のように第2絶縁膜23における絶縁破壊を生じせしめた後、第1半導体層31および第2半導体層32の間の導通を確認して、書き込みが成功したか確認する。
【0054】
図6は、上記の第2絶縁膜23における絶縁破壊を説明するためのエネルギーダイヤグラムである。
+ 型の第1半導体層31にドレイン電圧Vdrain を印加し、p+ 型の第2半導体層32にビット電圧VBit を印加すると、Vdrain とVBit の電圧差に対応するように、n+ 型層およびp+ 型層の各層中の価電子帯レベルEV とフェルミレベルEC のエネルギー差が発生する。
+ 型層(n+ Si)およびp+ 型層(p+ Si)と酸化膜(SiO2 )との界面近傍のエネルギーレベルはなめらかに変化し、n+ 型層およびp+ 型層中のそれぞれメインキャリアである電子(図中−で表示)とホール(図中+で表示)に対する井戸状態となるので、n+ 型層およびp+ 型層と酸化膜との界面近傍に電子とホールがそれぞれ蓄積される。
drain とVBit の電圧差が所定値以上となると、蓄積されるキャリアのエネルギー差も大きくなり、酸化膜が形成するエネルギー障壁を電子がトンネル効果により透過して再結合し(図中RCで表す)、熱などのエネルギーEが発生して酸化膜に伝達され、酸化膜の絶縁破壊をもたらす。
例えば、第1半導体層31がない構造の場合、絶縁破壊の影響が接合深さの浅いソース領域下部にまで達し、接合リークの原因となることがあるが、本構造においては第1半導体層31の存在により絶縁破壊の影響がソース領域下部にまで達するのを防止できる。
第1半導体層31、第2絶縁膜23および第2半導体層32の積層体構造においては、電子とホールの再結合RCによるエネルギーEが効率的に酸化膜に伝達されるため、再現性、信頼性を向上させて、第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめることができる。
【0055】
上記のようにしてメモリセルに記憶されたデータを読み出すには、例えば、読み出そうとするメモリセルに接続するビット線を所定値にプリチャージし、同じく読み出そうとするメモリセルに接続するワード線をONとして当該メモリセルのアクセストランジスタをONとし、ビット線のプリチャージが電位変動するかどうかで各メモリセルにおける第1半導体層31と第2半導体層32の間の導通あるいは非導通を調べ、読み出しデータとする。
【0056】
上記の本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、メモリセルアレイにおいて、各メモリセルは1つのnチャネルMOSトランジスタ(NMOS)と1つの絶縁膜破壊型のヒューズを有する簡単な構成であり、酸化シリコン膜の絶縁破壊の再現性、信頼性を向上させて、容易かつ安価に製造可能な半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)である。
【0057】
また、本実施形態の半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、図1に示すようにコントロールチップと組み合わせて用いることにより、デコーダやアンプなどの回路構成に必要なPMOS(pチャネルMOSトランジスタ)をメモリチップ上ではなくコントロールチップ上に構成することができる。即ち、行デコーダおよび列デコーダがパストランジスタ(NMOS)のみからなる構成とするなどにより、メモリチップ自体をNMOSプロセスにより形成可能となり、マスク枚数を例えば6枚程度に削減して製造可能であるので、メモリチップの製造コストを大きく低減することができる。
一方で、コントロールチップ自体は元々CMOSプロセスで製造されているので、コストが大きく増大することはない。
従って、メモリチップのコストの大幅な低減分により、メモリチップを内蔵する記録媒体(メモリカード)としての製造コストを低減することができる。
【0058】
上記の構造のメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)の製造方法について、図面を参照して以下に説明する。
まず、図7(a)に示すように、p型シリコン半導体基板10に、LOCOS法などにより素子分離絶縁膜20を形成し、さらに素子分離絶縁膜20により分離された活性領域に閾値調整などのために導電性不純物をイオン注入する。
【0059】
次に、図7(b)に示すように、例えば熱酸化法による半導体基板10表面を酸化し、ゲート絶縁膜21を形成する。
さらに、CVD(Chemical Vapor Deposition )法によりポリシリコンを堆積させ、ゲート電極用層30を形成する。
【0060】
次に、図8(c)に示すように、フォトリソグラフィー工程により、ゲート電極のパターンのレジスト膜R1をパターン形成し、このレジスト膜R1をマスクとして、RIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングを施し、ゲート電極用層30およびゲート絶縁膜21をパターン加工して、ゲート電極30aを形成する。
【0061】
次に、図8(d)に示すように、n型の導電性不純物をイオン注入して、ゲート電極30aの両側部における半導体基板10中にソース領域11およびドレイン領域12を形成する。
以上で、nチャネルMOSトランジスタ(NMOS)が形成される。
【0062】
次に、図9(e)に示すように、例えばCVD法により上記のNMOSを被覆して全面に酸化シリコンを堆積させて第1絶縁膜22を形成し、さらにフォトリソグラフィー工程によりコンタクトホールの開口パターンのレジスト膜R2をパターン形成し、このレジスト膜R2をマスクとしてRIEなどのエッチングを施し、ソース領域11に達するコンタクトホールCHを開口する。
【0063】
次に、図9(f)に示すように、例えばMOCVD(有機金属化学気相成長)法による選択エピタキシャル成長技術により、ソース領域11に接続するようにコンタクトホールCH内に選択的にn型の導電性不純物を高濃度に含有する第1半導体層31を形成する。
【0064】
次に、図10(g)に示すように、例えば熱酸化法により第1半導体層31の表層を酸化して、あるいはCVD法により酸化シリコンを堆積させて、第2絶縁膜23を形成する。
CVD法の場合には酸化シリコンが全面に堆積されるが、コンタクトホールCH外部の図示を省略している。
【0065】
次に、図10(h)に示すように、例えばCVD法により全面にポリシリコンを堆積させ、フォトリソグラフィー工程によりコンタクトホール部分を保護するレジスト膜(不図示)を形成して、RIEなどのエッチングを施し、コンタクトホール外部のポリシリコンを除去し、第2絶縁膜23の上層にp型の導電性不純物を高濃度に含有する第2半導体層32を形成する。
【0066】
以降の工程としては、上記で形成された第2半導体層32に接続するように、例えばアルミニウムなどの金属配線からなり、ビット線となる上層配線33をパターン形成して、図5に示す半導体不揮発性記憶装置に至る。
【0067】
上記の本実施形態の半導体不揮発性記憶装置の製造方法によれば、上記の本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置を容易に製造することが可能であり、上記の第1半導体層と第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで、再現性、信頼性を向上させて、第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめることができるメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置を製造できる。
特に、例えば行デコーダおよび列デコーダなどをパストランジスタのみから構成する場合にはNMOSプロセスにより形成可能であるのでマスク枚数を6枚程度に削減して製造可能であり、製造コストを抑制することができる。
【0068】
第2実施形態
本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、図11の断面図に示すように、各メモリセルの構造において、p型シリコン半導体基板10が、p型不純物を高濃度に含有するp+ 型素子分離領域13により分離されている。
【0069】
上記以外の構成は、実質的に第1実施形態と同様である。
即ち、素子分離領域13により分離された活性領域におけるチャネル形成領域上にゲート絶縁膜21およびワード線WLとなるゲート電極30aが形成され、ゲート電極30aの両側部における半導体基板10中にソース領域11およびドレイン領域12が形成されて、メモリセルのアクセストランジスタATとなるnチャネルMOSトランジスタが構成されている。
さらにnチャネルMOSトランジスタを被覆して、全面に、例えば酸化シリコンの第1絶縁膜22が形成されて、ソース領域11に達するコンタクトホールCHが開口されており、コンタクトホールCH内において第1半導体層31、第2絶縁膜23および第2半導体層32が積層され、第2半導体層32に接続して、例えばアルミニウムなどの金属配線からなり、ビット線BLとなる上層配線33が形成されている。
【0070】
上記の本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、メモリセルアレイにおいて、各メモリセルは1つのnチャネルMOSトランジスタ(NMOS)と1つの絶縁膜破壊型のヒューズを有する簡単な構成であり、酸化シリコン膜の絶縁破壊の再現性、信頼性を向上させて、容易かつ安価に製造可能な半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)である。
また、本実施形態の半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、第1実施形態と同様に、行デコーダおよび列デコーダがパストランジスタ(NMOS)のみからなる構成としてメモリチップ自体をNMOSプロセスにより形成可能となり、マスク枚数を例えば6枚程度に削減して製造可能であるので、メモリチップの製造コストを大きく低減することができる。
【0071】
第3実施形態
本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、図12の等価回路図に示すように、メモリセルアレイにおいて、各メモリセルのアクセストランジスタAT(AT11,AT12,・・・AT34,AT44)のソース領域がビット線BL(BL1 ,BL2 ,BL3 ,BL4 )に接続され、一方、メモリセル出力データDM として、ドレイン領域からの基板へ流れる電流が検出され、アンプAMPに接続されている構成となっていることが異なる。
【0072】
上記以外の構成は、実質的に第1実施形態と同様である。
例えば、メモリセル出力データDM が入力されるアンプAMPは、第1実施形態において説明した3段のカレントミラーアンプ(CMA1,CMA2,CMA3)からなる構成とする。
【0073】
上記の本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、メモリセルアレイにおいて、各メモリセルは1つのnチャネルMOSトランジスタ(NMOS)と1つの絶縁膜破壊型のヒューズを有する簡単な構成であり、酸化シリコン膜の絶縁破壊の再現性、信頼性を向上させて、容易かつ安価に製造可能な半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)である。
また、本実施形態の半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、第1実施形態と同様に、行デコーダおよび列デコーダがパストランジスタ(NMOS)のみからなる構成としてメモリチップ自体をNMOSプロセスにより形成可能となり、マスク枚数を例えば6枚程度に削減して製造可能であるので、メモリチップの製造コストを大きく低減することができる。
【0074】
第4実施形態
本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、図13の等価回路図に示すように、ij番目のメモリセルアレイMAijにおいて、行デコーダRDに接続しているワード線WL(WL1 ,WL2 ,WL3 ,WL4 )と、列デコーダCDに接続しているビット線BL(BL1 ,BL2 ,BL3 ,BL4 )とが交差する位置に、絶縁膜破壊型のヒューズF(F11,F12,・・・,F34,F44)からなるメモリセルM(M11,M12,・・・,M34,M44)がマトリクス状に配置されている。
【0075】
図14は、上記の行デコーダRDの構成例を示す等価回路図である。
行デコーダRDにおいては、各アドレスデータAi (A0 0 ,A1 1 ・・)および選択信号BSijなどが入力されるOR論理回路などにより選択されたワード線WL(WL1 ,WL2 ,WL3 ,WL4 )に、例えば電圧Vddが印加される。
【0076】
図15は、上記の行デコーダRDにおいてアドレスデータAi および選択信号BSijなどの3系統が入力され、1系統の出力をするOR論理回路の構成を示す等価回路図である。
【0077】
図16は、上記の列デコーダCDの構成例を示す等価回路図である。
列デコーダCDにおいては、行デコーダRDと同様に、各アドレスデータAi(A2 2 ,A3 3 ・・)および選択信号BSijなどが入力されるOR論理回路および選択ゲートSG(SG1 ,SG2 ,SG3 ,SG4 )を有する選択トランジスタST(ST1 ,ST2 ,ST3 ,ST4 )などにより選択されたビット線BLに、書き込み信号WがONとなったときに、入力データDINが入力され、あるいは、上記のビット線BLから、読み出し信号RがONとなったときに、メモリセルデータDM が読みだされる。
上記の列デコーダCDにおいてアドレスデータAi および選択信号BSijなどの3系統が入力され、1系統の出力をするOR論理回路は、上記の図15に示す回路と同一である。
【0078】
図13中のアンプAMPは、第1実施形態におけるアンプと同様の構成、即ち、各段が2つのトランジスタから構成されている3段のカレントミラーアンプの構成とすることができ、これによりメモリセルデータDM に応じた電流を例えば1000倍に増幅して出力データとして取り出すことができる。
【0079】
図17(a)は、本実施形態に係るメモリセルの模式的斜視図であり、図17(b)は相当する等価回路図である。
ワード線WLとなる第1配線の上層に、不図示の第1絶縁膜が形成されており、ワード線WLに達するコンタクトホールCHが開口されている。
コンタクトホールCH内において、ワード線WLに接続して、n型の不純物を高濃度に含有するシリコン系の第1半導体層31が形成され、その上層に酸化シリコンの第2絶縁膜23が形成され、その上層にp型の不純物を高濃度に含有するシリコン系の第2半導体層32が形成されている。
また、上記の第2半導体層32に接続して、ワード線WLに対して例えば直交する方向に延伸するビット線BLとなる第2配線が形成されている。
【0080】
上記の構造の各メモリセルにおいて、第1半導体層31、第2絶縁膜23および第2半導体層32の積層体は、絶縁膜破壊型のヒューズFとなる。記憶するデータに対応するように選択されたメモリセルの第1半導体層31と第2半導体層32の間に所定の高電圧を印加することで、第2絶縁膜23における絶縁破壊を生じせしめ、第1半導体層31および第2半導体層32の間を導通させ、各メモリセルにおける第1半導体層31と第2半導体層32の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶することができる。
通常は、上記のように第2絶縁膜23における絶縁破壊を生じせしめた後、第1半導体層31および第2半導体層32の間の導通を確認して、書き込みが成功したか確認する。
【0081】
上記のようにしてメモリセルに記憶されたデータを読み出すには、例えば、読み出そうとするメモリセルに接続するワード線とビット線との間の導通あるいは非導通を調べ、読み出しデータとする。
【0082】
図18は、本実施形態に係る単位メモリセルアレイを複数個集積した半導体不揮発性記憶装置の構成を示す回路図である。
即ち、上記の構成のij番目のメモリセルアレイMAijが(11)番から(nm)番までの複数個集積されている。
選択信号BSijにより選択された各メモリセルアレイMAijからメモリセルデータDM が出力され、アンプAMPにより増幅されてDOUT から出力データとして取り出すことができる。
【0083】
図19(a)は、本実施形態に係るメモリセルアレイを3次元方向に集積化してメモリチップとした構成を示す断面図であり、図19(b)はその積層構成を示す模式図である。
上記メモリチップにおいては、単位メモリセルアレイを構成する第1配線、第1絶縁膜および第2配線の積層体を単位層とし、この単位層(L1,L2,L3,L4・・・・)が複数層積層している構成となっている。
各単位層(L1,L2,L3,L4・・・・)のそれぞれが、行デコーダおよび列デコーダなどを備えており、各単位層の第1配線と第2配線の交点において上記構造の絶縁膜破壊型のヒューズFからなるメモリセルが配置されている。
上記の各単位層(L1,L2,L3,L4・・・・)の端部にはパッドPadが開口されており、単位層の積層体であるメモリチップが実装基板MB上にダイボンディングなどで固定され、実装基板MB上に形成されたランドなどの電極ELとメモリチップの各層のパッドPadがワイヤボンディングなどにより接続されている。
【0084】
上記の本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、メモリチップを構成する各メモリセルアレイにおいて、各メモリセルは1つの絶縁膜破壊型のヒューズを有する簡単な構成であり、酸化シリコン膜の絶縁破壊の再現性、信頼性を向上させて、容易かつ安価に製造可能な半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)である。
【0085】
上記の本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)を構成する単位メモリセルアレイは、実質的に第1実施形態に係るメモリチップを同様に形成可能である。
即ち、所定の基板などに第1配線を形成して、その上層に第1絶縁膜を成膜し、第1配線に達するコンタクトホールを開口し、コンタクトホール内に第1半導体層、第2絶縁膜および第2半導体層を積層させ、第2半導体層に接続するように第2配線を形成して、上記の単位層となるメモリセルアレイを形成することができる。
さらに、単位層間の絶縁膜を形成して、上記の第1配線から第2配線までを形成する手順を繰り返すことにより、単位メモリセルアレイを積層させたメモリチップを形成することができる。
上記のように形成されたメモリチップは、各単位毎にパッド開口され、実装基板上に実装されて用いられる。
【0086】
第5実施形態
本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、図20の断面図に示すように、アクセストランジスタをTFT(Thin Film Transistor)により構成している。
即ち、ガラス基板あるいは表層を酸化シリコンなどの絶縁物で被覆された絶縁性基板10a上に形成されたSOI(Semiconductor On Insulator)構造の半導体層(SOI層とも称する)10bの素子分離領域10cにより分離された活性領域におけるチャネル形成領域上に、酸化シリコンのゲート絶縁膜21が形成され、その上層に、ポリシリコンからなり、ワード線WLとなるゲート電極30aが形成されている。
ゲート電極30aの両側部におけるSOI層10b中に、n型の不純物を高濃度に含有するソース領域11およびドレイン領域12が形成されている。
以上のように、メモリセルのアクセストランジスタとなるTFT構造のnチャネルMOSトランジスタが構成されている。
上記のSOI層10bは、例えば膜厚1μm程度とし、絶縁性基板10aは数〜数100μm程度の厚さとする。
この場合、トランジスタのチャネル長は第1実施形態同様に0.1μm程度とし、ソース・ドレイン領域をSOI層10bの底面に達する深さとして、完全空乏型のトランジスタとすることができる。
【0087】
上記のnチャネルMOSトランジスタを被覆して、全面に、例えば酸化シリコンの第1絶縁膜22が形成されて、ソース領域11に達するコンタクトホールCHが開口されており、コンタクトホールCH内において第2絶縁膜23およびp型の不純物を高濃度に含有する半導体層32が積層され、半導体層32に接続して、例えばアルミニウムなどの金属配線からなり、ビット線BLとなる上層配線33が形成されている。
【0088】
第1実施形態においては、ソース領域の接合深さが浅いことから、絶縁破壊の影響がソース領域下部にまで達するのを防止ために第1半導体層31が必要であったが、上記構造のTFTにおいては接合リークを起こすことはないので、ソース領域上に直接第2絶縁膜23およびp型の不純物を高濃度に含有する半導体層32を積層する構造とすることができる。
ソース領域11、第2絶縁膜23および半導体層32の積層体構造においては、電子とホールの再結合RCによるエネルギーEが効率的に酸化膜に伝達されるため、再現性、信頼性を向上させて、第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめることができる。
【0089】
上記の本実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、メモリセルアレイを構成する各メモリセルは、それぞれ1つのnチャネルMOSトランジスタ(NMOS)と1つの絶縁膜破壊型のヒューズを有する簡単な構成であり、酸化シリコン膜の絶縁破壊の再現性、信頼性を向上させて、容易かつ安価に製造可能な半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)である。
【0090】
また、本実施形態の半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)は、図1に示すようにコントロールチップと組み合わせて用いることにより、デコーダやアンプなどの回路構成に必要なPMOS(pチャネルMOSトランジスタ)をメモリチップ上ではなくコントロールチップ上に構成することができる。即ち、行デコーダおよび列デコーダがパストランジスタ(NMOS)のみからなる構成とするなどにより、メモリチップ自体をNMOSプロセスにより形成可能となり、マスク枚数を例えば6枚程度に削減して製造可能であるので、メモリチップの製造コストを大きく低減することができる。
一方で、コントロールチップ自体は元々CMOSプロセスで製造されているので、コストが大きく増大することはない。
従って、メモリチップのコストの大幅な低減分により、メモリチップを内蔵する記録媒体(メモリカード)としての製造コストを低減することができる。
【0091】
上記の本実施形態に係るTFT構造のnチャネルMOSトランジスタを有する半導体不揮発性記憶装置としては、絶縁層とその上層に形成された半導体層からなるSOI構造層(L1,L2,L3,L4・・・・)を単位層とし、第4実施形態に係る図19に示す積層構造と同様にして、複数の単位層を積層させることで3次元方向に集積化することができる。この場合の絶縁層は、例えばCVD法により形成される酸化シリコン層とし、その膜厚は10μm程度とする。
上記の各SOI構造層には、SOI層に、上記の構造のTFTと絶縁破壊型のヒューズからなるメモリセルがマトリクス状に配置されたメモリセルアレイと、例えばパストランジスタからなる行デコーダおよび列デコーダなどが形成されている。
上記のSOI構造層(L1,L2,L3,L4・・・・)の各層の端部にパッドPadが開口されている。
上記のSOI構造層(L1,L2,L3,L4・・・・)の積層体であるメモリチップは、実装基板MBにダイボンディングなどで固定され、実装基板MB上に形成されたランドなどの電極ELとメモリチップの各層のパッドPadがワイヤボンディングなどにより接続されている。
【0092】
上記の3次元方向に集積化したメモリチップは、SOI構造層を例えばN層積層することで、単位記憶容量あたりの製造コストを1/N程度に低減することができ、コスト低減の効果をさらに増大することができる。
【0093】
上記のSOI構造のメモリチップにおいて、第4実施形態のような絶縁破壊型ヒューズのみから構成されるメモリセルを形成することもできる。
さらに、単位記憶容量あたりの製造コストを低減するため、絶縁破壊型ヒューズからなるメモリセルを有するSOI構造層を上記のように積層させることもできる。
【0094】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、行デコーダや列デコーダあるいはアンプなどは、NMOSのみからなる構成に限らず、インバータなどを含むCMOSプロセスにより形成してもよい。
アクセストランジスタのソース・ドレイン領域は、LDD構造などの種々の構造を採用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【0095】
【発明の効果】
本発明の半導体不揮発性記憶装置によれば、再現性、信頼性を向上させて、第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめることができる。また、メモリセルを簡単な構造で構成できるので、例えば行デコーダおよび列デコーダなどをパストランジスタのみから構成することで、マスク枚数を削減して製造可能であり、製造コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、第1実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)を内蔵する記録媒体(メモリカード)の構成を示す模式図である。
【図2】図2は、第1実施形態に係るメモリチップの構成を示す回路図である。
【図3】図3は、第1実施形態に係るメモリチップの行デコーダの構成例を示す等価回路図である。
【図4】図4は、第1実施形態に係る列デコーダCDおよびアンプを含む出力系の構成例を示す等価回路図である。
【図5】図5(a)は、第1実施形態に係るメモリセルの断面図であり、図5(b)は相当する等価回路図である。
【図6】図6は、第1実施形態に係るメモリセルの第2絶縁膜における絶縁破壊を説明するためのエネルギーダイヤグラムである。
【図7】図7は、第1実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)の製造方法における断面図であり、(a)は素子分離工程まで、(b)はゲート電極用層の形成工程までを示す。
【図8】図8は、図7の続きの工程を示す断面図であり、(c)はゲート電極のパターン加工工程まで、(d)はソース・ドレイン領域の形成工程までを示す。
【図9】図9は、図8の続きの工程を示す断面図であり、(e)はコンタクトホールの開口工程まで、(f)は第1半導体層の形成工程までを示す。
【図10】図10は、図9の続きの工程を示す断面図であり、(g)は第2絶縁膜の形成工程まで、(h)は第2半導体層の形成工程までを示す。
【図11】図11は、第2実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置のメモリセルの断面図である。
【図12】図12は、第3実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)の構成を示す回路図である。
【図13】図13は、第4実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)の単位メモリアレイの構成を示す回路図である。
【図14】図14は、第4実施形態に係るメモリチップの行デコーダの構成例を示す等価回路図である。
【図15】図15は、第4実施形態に係るメモリチップの行デコーダおよび列デコーダの等価回路図で用いた記号の等価回路図である。
【図16】図16は、第4実施形態に係るメモリチップの列デコーダの構成例を示す等価回路図である。
【図17】図17(a)は、第4実施形態に係るメモリセルの模式的斜視図であり、図17(b)は相当する等価回路図である。
【図18】図18は、第4実施形態に係る単位メモリセルアレイを複数個集積した半導体不揮発性記憶装置の構成を示す回路図である。
【図19】図19(a)は、第4実施形態において3次元方向に集積化した半導体不揮発性記憶装置(メモリチップ)を実装した電子回路装置の断面図であり、図19(b)はその積層構成を示す模式図である。
【図20】図20は、第5実施形態に係る半導体不揮発性記憶装置のメモリセルの断面図である。
【図21】図21は、第1従来例に係る半導体不揮発性記憶装置の断面図である。
【図22】図22は、第2従来例に係る半導体不揮発性記憶装置の断面図である。
【図23】図23は、第3従来例に係る半導体不揮発性記憶装置の断面図である。
【図24】図24(a)は、第4従来例に係る半導体不揮発性記憶装置の回路図であり、図24(b)はメモリセルの断面図である。
【符号の説明】
10…半導体基板、10a…絶縁性基板、10b…半導体層、10c…素子分離領域、11…ソース領域、12…ドレイン領域、13…素子分離領域、14…不純物領域、20…素子分離絶縁膜、21…ゲート絶縁膜、22…第1絶縁膜、23…第2絶縁膜、30…ゲート電極用層、30a…ゲート電極、31…第1半導体層、32…(第2)半導体層、33…上層配線、MC…メモリチップ、CC…コントロールチップ、IF…インターフェース、EXT…外部上位機器、AT…アクセストランジスタ、F…絶縁破壊型ヒューズ、M…メモリセル、WL…ワード線、BL…ビット線、RD…行デコーダ、CD…列デコーダ、SG…選択ゲート、ST…選択トランジスタ、AMP…アンプ、Q…トランジスタ、CMA…カレントミラーアンプ、MA…メモリセルアレイ、Pad…パッド、RC…再結合、E…エネルギー、EV …価電子帯レベル、EC …フェルミレベル、R1,R2…レジスト膜、CH…コンタクトホール、L1,L2,L3,L4…単位層、EL…電極、MB…実装基板。

Claims (21)

  1. 少なくとも1つのメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置であって、
    上記メモリセルは、
    半導体基板に形成された第1導電型の不純物領域と、
    上記不純物領域を被覆して上記半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、
    上記不純物領域に達するように上記第1絶縁膜に開口された開口部と、
    上記開口部内に上記不純物領域側から順に積層された第1導電型の第1半導体層、第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層と
    を有し、
    上記メモリセルにおいて記憶するデータに応じて上記第1半導体層と上記第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで上記第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめ、各メモリセルにおける上記第1半導体層と上記第2半導体層の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶する
    半導体不揮発性記憶装置。
  2. 上記メモリセルにおいて、ワード線となるゲート電極が上記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成され、上記ゲート電極下部における上記半導体基板にチャネル形成領域を有し、上記不純物領域をドレイン領域とする電界効果トランジスタが形成されており、
    上記第2半導体層にビット線が接続して形成されている
    請求項1に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  3. 上記電界効果トランジスタのソース領域が接地されている
    請求項2に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  4. 上記電界効果トランジスタのソース領域から上記半導体基板側に流れる電流を検知する手段をさらに有する
    請求項2に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  5. 上記ワード線とビット線が、供給信号を通過させるパストランジスタを含む行デコーダおよび列デコーダにそれぞれ接続されている
    請求項2に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  6. 上記行デコーダおよび列デコーダに、アドレス信号の反転信号が正転信号とともに外部装置から供給される
    請求項5に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  7. 複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる
    請求項1に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  8. 少なくとも1つのメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置であって、
    上記メモリセルは、
    第1配線と、
    上記第1配線上に形成された第1絶縁膜と、
    上記第1配線に達するように上記第1絶縁膜に開口された開口部と、
    上記開口部内に上記第1配線側から順に積層された第1導電型の第1半導体層、第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層と、
    上記第2半導体層に接続して形成された第2配線と
    を有し、
    上記メモリセルにおいて記憶するデータに応じて上記第1半導体層と上記第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで上記第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめ、各メモリセルにおける上記第1半導体層と上記第2半導体層の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶する
    半導体不揮発性記憶装置。
  9. 上記メモリセルにおいて、上記第1配線がワード線であり、上記第2配線がビット線である
    請求項8に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  10. 上記ワード線とビット線が、供給信号を通過させるパストランジスタを含む行デコーダおよび列デコーダにそれぞれ接続されている
    請求項9に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  11. 上記行デコーダおよび列デコーダに、アドレス信号の反転信号が正転信号とともに外部装置から供給される
    請求項10に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  12. 複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる
    請求項8に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  13. 上記第1配線、第1絶縁膜および第2配線の積層体が互いに絶縁されて複数層積層しており、各積層体において、上記第1配線と第2配線に接続するように複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる
    請求項8に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  14. 少なくとも1つのメモリセルを有する半導体不揮発性記憶装置であって、
    上記メモリセルは、
    絶縁性基板上の第1半導体層に形成された第1導電型の不純物領域と、
    上記不純物領域を被覆して上記第1半導体層上に形成された第1絶縁膜と、
    上記不純物領域に達するように上記第1絶縁膜に開口された開口部と、
    上記開口部内に上記不純物領域側から順に積層された第2絶縁膜および第2導電型の第2半導体層と
    を有し、
    上記メモリセルにおいて記憶するデータに応じて上記不純物領域と上記第2半導体層の間に所定の電圧を印加することで上記第2絶縁膜における絶縁破壊を生じせしめ、各メモリセルにおける上記不純物領域と上記第2半導体層の間の導通あるいは非導通によりデータを記憶する
    半導体不揮発性記憶装置。
  15. 上記メモリセルにおいて、ワード線となるゲート電極が上記第1半導体層上にゲート絶縁膜を介して形成され、上記ゲート電極下部における上記第1半導体層にチャネル形成領域を有し、上記不純物領域をドレイン領域とする電界効果トランジスタが形成されており、
    上記第2半導体層にビット線が接続して形成されている
    請求項14に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  16. 上記電界効果トランジスタのソース領域が接地されている
    請求項15に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  17. 上記電界効果トランジスタのソース領域から上記半導体基板側に流れる電流を検知する手段をさらに有する
    請求項15に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  18. 上記ワード線とビット線が、供給信号を通過させるパストランジスタを含む行デコーダおよび列デコーダにそれぞれ接続されている
    請求項15に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  19. 上記行デコーダおよび列デコーダに、アドレス信号の反転信号が正転信号とともに外部装置から供給される
    請求項18に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  20. 複数個の上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる
    請求項14に記載の半導体不揮発性記憶装置。
  21. 上記第1半導体層が互いに絶縁されて複数層積層しており、各第1半導体層のそれぞれにおいて、上記メモリセルがマトリクス状に配置されてなる
    請求項14に記載の半導体不揮発性記憶装置。
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