JP5417853B2 - 不揮発性半導体メモリセル及び不揮発性半導体メモリ装置 - Google Patents
不揮発性半導体メモリセル及び不揮発性半導体メモリ装置 Download PDFInfo
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Description
コスト面では、ひとつの手段として、1層ポリシリコンを用いたEEPROMが提案されている。(特許文献1)。この1層ポリシリコンEEPROMを用いれば、従来の2層ポリシリコンプロセスより製造工程を削減できる。
このメモリセルの特徴は、ビット線となる、メモリセルのドレインDとなるメタル配線12を図面上の縦方向に配置し、セレクトゲートSGとなるポリシリコン配線8と、コントロールゲートCG配線となるメタル配線19とを図面上の横方向に配置し、さらに、面積の大きくなるキャパシタC1をコンパクトに配置して面積を最小限にしたことである。ここで、キャパシタC1は、n型ウェル2、キャパシタ14、p型拡散層15、コンタクト16、n型拡散層17及びコンタクト18から構成されている。
本発明の第1の実施の形態としての不揮発性半導体メモリセルについて、図7〜図8を参照して説明する。図7(a)に、不揮発性半導体メモリセルの平面図を、図7(b)には等価回路を、図7(c)には図7(a)のA−A’に沿った断面図、図8(d)にはB−B’に沿った断面図、図8(e)にはC−C’に沿った断面図、図8(f)にはD−D’に沿った断面図を示す。なお、以下の各図において図1に示すものと同一の(あるいは対応する)構成には同一の符号を用いている。また、各図において、図1の構成と同一の(あるいは対応する)構成を複数設ける場合には、図1で用いた符号(数字)に英字1文字(a、bなど)を追加した符号(例えばn型拡散層6に対してn型拡散層6a、6bなどとする)を用いることとする。
図9に図7のメモリセルをアレイに配置した例を示す。メモリセルは、行方向(横方向)にM11〜M14の4個が配置され、列方向(縦方向)にM11〜M31のように3個配置され、4×=12個のセルが配置されている。共通部分を対照的に配置することによって、図7のメモリセルがさらに効果的に配置され、面積縮小化が可能となっている。
図10には、さらに別の実施形態を示す。図10(a)が本実施の形態のメモリセルの平面図、図10(b)が等価回路図、図10(c)が図10(a)のA−A’に沿った断面図である。なお、図10において、図7〜図8に示すものと同一の(あるいは対応する)構成には同一の符号を用いている。メモリセルの信頼性をさらに向上させるために、図10(b)の等価回路に示すように、トランジスタT1と直列に、互いに並列接続されたフローティングゲート型トランジスタT2、T3、T4の3個を不揮発性半導体メモリ素子として設けている。この例では、3個のトランジスタT2、T3、T4のコントロールゲートCGは共通にして、面積縮小効果を出している。
また、図示しないが、キャパシタC1〜C3を形成するゲート部にリン(p+)等の不純物をインプラ(Implantation)して、D−タイプ(Depletion)化しておけば、効率の良いキャパシタとして動作する。
図11には、図10のメモリセルをアレイ配置した実施形態を示す。図11に示すメモリセルは、行方向(横方向)にM11〜M14の4個が配置され、列方向(縦方向)にM11〜M31のように3個配置され、4×=12個のセルが配置されている。共通部分を対照的に配置することによって、図10(b)のメモリセルがさらに効果的に配置され、面積縮小化が可能となっている。この場合、トランジスタT1のn型ドレイン拡散層5とメタル配線12を接続するコンタクト10と、トランジスタT4のソースとなるn型拡散層7bとメタル配線13bを接続するコンタクト11bとが、上下のメモリセル(例えばメモリセルM21とメモリセルM31)で共通となり、また、左右のメモリセル(例えばメモリセルM11とメモリセルM12)の複数のキャパシタC1〜C3が同一のn型拡散層55内に形成されていて、レイアウトがさらに縮小化できる。
図12には、本発明の各実施形態のメモリセルを用いた不揮発性半導体メモリ装置の回路構成を示す。図12における不揮発性半導体メモリセルM11〜Mmnとしては、例えば図7、図10等を参照して説明した不揮発性半導体メモリセルを用いることができる。また、その場合の各メモリセルの配置は、図9、図11を参照して説明したアレイ配置を用いることができる。
Claims (6)
- 半導体基板上に形成される複数のMOSトランジスタからなり、当該メモリセルを選択するためのセレクトゲートと、記憶内容を制御するためのコントロールゲートとを有する不揮発性半導体メモリセルであって、
共通の前記コントロールゲートで制御されるとともに、互いに並列接続された複数のフローティングゲート型トランジスタと、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと直列に接続され、前記セレクトゲートに接続される選択トランジスタとを有し、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと前記選択トランジスタとが前記半導体基板上で直線状に配列されたものであって、前記複数のフローティングゲート型トランジスタの各ドレインが直線状のメタル配線で接続されたものであり、前記コントロールゲートと複数の前記フローティングゲート型トランジスタの各フローティングゲートとの間に形成された複数のキャパシタが、同一のn型ウェルを用いて形成されたものである
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリセル。 - 半導体基板上に形成される複数のMOSトランジスタからなり、当該メモリセルを選択するためのセレクトゲートと、記憶内容を制御するためのコントロールゲートとを有する不揮発性半導体メモリセルであって、
共通の前記コントロールゲートで制御されるとともに、互いに並列接続された複数のフローティングゲート型トランジスタと、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと直列に接続され、前記セレクトゲートに接続される選択トランジスタとを有し、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと前記選択トランジスタとが前記半導体基板上で直線状に配列されたものであって、前記複数のフローティングゲート型トランジスタの各ドレインが直線状のメタル配線で接続されたものであり、前記コントロールゲートと複数の前記フローティングゲート型トランジスタの各フローティングゲートとの間に形成された複数のキャパシタが、同一のn型拡散層を用いて形成されたものである
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリセル。 - 半導体基板上に形成される複数のMOSトランジスタからなり、当該メモリセルを選択するためのセレクトゲートと、記憶内容を制御するためのコントロールゲートとを有する不揮発性半導体メモリセルを、複数個格子状に配列して有する不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記各不揮発性半導体メモリセルが、
共通の前記コントロールゲートで制御されるとともに、互いに並列接続された複数のフローティングゲート型トランジスタと、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと直列に接続され、前記セレクトゲートに接続される選択トランジスタとを有し、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと前記選択トランジスタとが前記半導体基板上で直線状に配列されたものであって、前記複数のフローティングゲート型トランジスタの各ドレインが直線状のメタル配線で接続されたものであり、かつ、前記コントロールゲートと複数の前記フローティングゲート型トランジスタの各フローティングゲートとの間に形成された複数のキャパシタが同一のn型拡散層内に形成されたものであって、
前記n型拡散層が複数の不揮発性半導体メモリセルで共用されている
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - 半導体基板上に形成される複数のMOSトランジスタからなり、当該メモリセルを選択するためのセレクトゲートと、記憶内容を制御するためのコントロールゲートとを有する不揮発性半導体メモリセルを、複数個格子状に配列して有する不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記各不揮発性半導体メモリセルが、
共通の前記コントロールゲートで制御されるとともに、互いに並列接続された複数のフローティングゲート型トランジスタと、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと直列に接続され、前記セレクトゲートに接続される選択トランジスタとを有し、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと前記選択トランジスタとが前記半導体基板上で直線状に配列されたものであって、前記複数のフローティングゲート型トランジスタの各ドレインが直線状のメタル配線で接続されたものであり、
前記不揮発性半導体メモリセルを指定するアドレス信号をデコードした信号と、前記不揮発性半導体メモリセルの書き込み信号とに基づいて生成した制御信号を、所定の前記コントロールゲートに出力する出力手段を有するデコーダを備えており、前記コントロールゲートと複数の前記フローティングゲート型トランジスタの各フローティングゲートとの間に形成された複数のキャパシタが、同一のn型ウェルを用いて形成されたものである
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - 半導体基板上に形成される複数のMOSトランジスタからなり、当該メモリセルを選択するためのセレクトゲートと、記憶内容を制御するためのコントロールゲートとを有する不揮発性半導体メモリセルを、複数個格子状に配列して有する不揮発性半導体メモリ装置であって、
前記各不揮発性半導体メモリセルが、
共通の前記コントロールゲートで制御されるとともに、互いに並列接続された複数のフローティングゲート型トランジスタと、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと直列に接続され、前記セレクトゲートに接続される選択トランジスタとを有し、
前記複数のフローティングゲート型トランジスタと前記選択トランジスタとが前記半導体基板上で直線状に配列されたものであって、前記複数のフローティングゲート型トランジスタの各ドレインが直線状のメタル配線で接続されたものであり、
前記不揮発性半導体メモリセルを指定するアドレス信号をデコードした信号と、前記不揮発性半導体メモリセルの書き込み信号とに基づいて生成した制御信号を、所定の前記コントロールゲートに出力する出力手段を有するデコーダを備えており、前記コントロールゲートと複数の前記フローティングゲート型トランジスタの各フローティングゲートとの間に形成された複数のキャパシタが、同一のn型拡散層を用いて形成されたものである
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 - 前記デコーダが、前記書き込み信号に応じて、データ消去時と読み出し時に前記出力手段の出力電圧を0Vとするものである
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の不揮発性半導体メモリ装置。
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