JP5112201B2 - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する斜視図であり、
図2は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図であり、
図3は、図2に示すA−A’線による断面図である。
なお、図1及び図2においては、図を見易くするために、導電部分のみを示し、絶縁部分は図示を省略している。また、図2においては、線同士の重なりを避けて図を見易くするために、各部のサイズを図1とは若干異ならせて示している。後述する図8、図9、図10においても同様である。
図4は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の1本のメモリストリングを例示する回路図である。
装置1においては、読込動作時には、U字シリコン部材33によって接続された一対のビット線BLを一組として駆動する。すなわち、各対に属する2本のビット線BLのうち、1本をビット線BLとし、他の1本をビット線bBLとする。そして、バックゲート12が接続部材32を導通状態として一対のシリコンピラー31を相互に接続した上で、ビット線BLとビット線bBLとを対として駆動し、U字シリコン部材33を駆動単位として動作させる。
初期状態においては、全てのメモリセルの値が「1」である。そして、任意のメモリセルを1個ずつ選択して、値「0」を書き込んでいく。
読出動作においては、ビット線BL及びbBLからなる対毎に、メモリセルの値を読み出すことができる。すなわち、相互に異なるビット線対に接続された複数のメモリストリング38から、並列にデータを読み出すことができる。但し、並列に読み出される複数のメモリストリング38は、そのU字シリコン部材33が共通の一対の選択ゲート電極17を貫いている必要がある。
先ず、全てのビット線BL及びbBL、選択ゲート電極17、電極膜14並びにバックゲート12の電位を基準電位VSSに落とす。これにより、接続部材32が電子に関しては非導通状態となり、U字シリコン部材33を構成する一対のシリコンピラー31が相互に電気的に分離される。
図5及び図6は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。
図5及び図6は、図3に対応する断面を示している。
本実施形態においては、U字シリコン部材33は、両端部が一対のシリコンピラー34を介して上層のビット線BLに接続されており、U字シリコン部材33よりも下層に形成された導電部材には接続されていない。また、U字シリコン部材33の下部は、U字孔23の内部にポリシリコンを埋め込むことにより、接続部材32を介して一体的に切れ目なく形成されている。このため、例えば特許文献1に記載された積層型記憶装置とは異なり、貫通ホール21の下部においてシリコン同士のコンタクトをとる必要がない。従って、フッ酸処理等の前処理を行う必要がなく、前処理によって電荷蓄積層が損傷を受けることがない。この結果、電荷蓄積層の信頼性が高く、また、電荷蓄積層の膜構成の自由度が高い不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。
先ず、第1の比較例について説明する。
図7は、第1の比較例に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する斜視図であり、
図8は、第1の比較例に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図である。
図9は、第2の比較例に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図である。
図9に示すように、本比較例に係る不揮発性半導体記憶装置102においては、第1の実施形態に係る装置1とは異なり、1本のビット線BLに共通接続された複数の接続部材32は、1本のビット線bBLのみに共通接続されているわけではなく、この1本のビット線BLの両隣に配置された2本のビット線bBLのいずれかに接続されている。一方、装置102の複数本の選択ゲート電極17は、隣り合う2本の選択ゲート電極17毎にグループ分けされており、同一グループに属する選択ゲート電極17は、複数本のメモリストリングを共有しているが、異なるグループに属する選択ゲート電極17が、メモリストリングを共有することはない。
図10は、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置を例示する平面図である。
図10に示すように、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置2は、前述の第1の実施形態に係る装置1と比較して、コントロールゲートである電極膜14及び選択ゲート電極17がX方向に延びている点は同じであるが、ビット線はY方向ではなく斜め方向、すなわち、XY平面に平行な方向であってX方向及びY方向の双方に対して傾斜した方向に延びており、接続部材32は斜め方向ではなくY方向に延びている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と同様である。
Claims (4)
- それぞれ複数の絶縁膜及び電極膜が交互に積層された積層体と、
前記積層体上に設けられた複数の選択ゲート電極と、
前記選択ゲート電極上に設けられた複数本のビット線と、
前記積層体及び前記選択ゲート電極を貫き、上端部が前記ビット線に接続された複数本の半導体ピラーと、
半導体材料からなり、1本の前記半導体ピラーの下端部と他の1本の前記半導体ピラーの下端部とを接続する接続部材と、
前記接続部材の導通状態を制御するバックゲートと、
前記電極膜と前記半導体ピラーとの間に設けられた電荷蓄積層と、
を備え、
各層の前記電極膜は、前記選択ゲート電極毎に分断されており、
前記接続部材を介して相互に接続された一対の前記半導体ピラーは、相互に異なる前記電極膜及び相互に異なる前記選択ゲート電極を貫いており、
1本の前記ビット線に共通接続された複数の前記接続部材は、他の1本の前記ビット線に共通接続されていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記選択ゲート電極は、前記絶縁膜及び前記電極膜の積層方向に対して直交する第1方向に延びており、
前記ビット線は、前記積層方向に対して直交する方向であって、前記第1方向に対して交差する第2方向に延びており、
前記接続部材は、前記積層方向に対して直交し前記第1方向及び前記第2方向の双方に対して傾斜する方向に延びており、隣り合う前記ビット線の間に接続されていることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 相互に接続された一対の前記半導体ピラー及び前記接続部材は、同じ材料により一体的に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記バックゲートは、書込動作時には前記接続部材を非導通状態とし、読出動作時には前記接続部材を導通状態とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の不揮発性半導体記憶装置。
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