JP5483400B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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Description
この発明は、不揮発性半導体記憶装置に関するものである。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.
不揮発性半導体記憶装置は、電荷を電荷蓄積膜に蓄積することでデータを記憶する。EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory:電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ)には、大別して電荷蓄積膜の種類が異なる2つの構造がある。
1つは、ゲート絶縁膜上に電荷蓄積膜となる浮遊ゲートと呼ばれる導電体を酸化膜などで囲って電気的に絶縁された状態で設け、その浮遊ゲートに電荷を蓄積するFG(Floating Gate:フローティングゲート)型である。
A nonvolatile semiconductor memory device stores data by accumulating electric charges in a charge accumulation film. EEPROM (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory) is roughly divided into two structures with different types of charge storage films.
One is an FG (Floating Gate) in which a conductor called a floating gate serving as a charge storage film is surrounded by an oxide film and electrically insulated on a gate insulating film, and charges are stored in the floating gate. Floating gate) type.
もう1つは、複数の絶縁膜を積層させた電荷蓄積膜を有し、この電荷蓄積膜内の電荷トラップに蓄積する電荷量を制御することによって情報の記憶を行うMNOS(Metal−Nitride−Oxide−Silicon)型やMONOS(Metal−Oxide−Nitride−Oxide−Silicon)型である。 The other is a MNOS (Metal-Nitride-Oxide) that has a charge storage film in which a plurality of insulating films are stacked and stores information by controlling the amount of charge stored in a charge trap in the charge storage film. -Silicon) type and MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) type.
電荷蓄積膜に電子を蓄積した状態、すなわち書き込みデータを記憶している状態のしきい値電圧をVtw、電荷蓄積膜にホールを蓄積した状態、すなわち消去データを記憶している状態のしきい値電圧をVte、電荷蓄積膜に電子もホールも蓄積していない状態のしきい値電圧、つまり、熱平衡状態しきい値電圧をV0と呼ぶ。 The threshold voltage in the state where electrons are stored in the charge storage film, that is, in the state where write data is stored, is Vtw, and the threshold voltage in the state where holes are stored in the charge storage film, that is, where erase data is stored The voltage is Vte, and the threshold voltage in a state where neither electrons nor holes are accumulated in the charge storage film, that is, the thermal equilibrium state threshold voltage is called V0.
ここで、メモリ素子に記憶されているデータを読み出す時にメモリ素子のゲート電極に印加する電圧Vcgの値を、Vte<Vcg<Vtwの関係が成り立つように設定すると、メモリ素子のドレイン電流が、書き込みデータを記憶している状態では流れず、消去データを記憶している状態では流れるため、書き込みデータと消去データとの判別が可能となる。 Here, when the value of the voltage Vcg applied to the gate electrode of the memory element when reading the data stored in the memory element is set so that the relationship of Vte <Vcg <Vtw is established, the drain current of the memory element is Since it does not flow in a state where data is stored but flows in a state where erase data is stored, it is possible to discriminate between write data and erase data.
上記の電荷を電荷蓄積膜に蓄積することでデータを記憶する不揮発性半導体記憶装置とは別の不揮発性半導体記憶装置もあり、代表的なものにマスクROMがある。マスクROMは、記憶データをLSIの製造過程において書き込んだROMである。マスクROMには、大別して書き込み方法の異なる2つの種類がある。
1つは、MOSトランジスタのチャネル領域の不純物濃度を調節することで、上記EEPROMと同様に大小2つのしきい値電圧を作り出し、ドレイン電流の有無により記憶データを判別するものである。
もう1つは、MOSトランジスタのドレインコンタクトホールの有無によるもので、こちらもドレイン電流の有無により記憶データを判別する。
There is a non-volatile semiconductor memory device that is different from the non-volatile semiconductor memory device that stores data by accumulating the above charges in a charge storage film, and a typical example is a mask ROM. The mask ROM is a ROM in which stored data is written during the LSI manufacturing process. There are roughly two types of mask ROMs with different writing methods.
One is to adjust the impurity concentration in the channel region of the MOS transistor to produce two threshold voltages, similar to the above-mentioned EEPROM, and discriminate the stored data based on the presence or absence of the drain current.
The other is based on the presence or absence of the drain contact hole of the MOS transistor, which also determines the stored data based on the presence or absence of the drain current.
EEPROMおよびマスクROMでは、記憶データ1ビットに対してMOSトランジスタが1個ないし2個必要であり、ROM容量の増加に比例してROMのセル面積も大きくなるため、近年の不揮発性半導体記憶装置における高集積化、チップサイズの小型化の要請に反するという問題がある。
そのような問題に対応するための、ROMのセル面積が大きくなることに対処する方法としては、いくつかの提案を見るところである(例えば、特許文献1参照。)。
In EEPROM and mask ROM, one or two MOS transistors are required for one bit of stored data, and the ROM cell area increases in proportion to the increase in ROM capacity. There is a problem that it is against the demand for high integration and chip size reduction.
In order to cope with such a problem, as a method of dealing with an increase in the cell area of the ROM, several proposals are being seen (for example, see Patent Document 1).
図5は、特許文献1に示した従来技術に記載の半導体記憶装置における1セル部分の断面構造の説明図であり、図6は、図5に示す1セル部分の等価回路図であり、図7は、回
路構成を説明するための等価回路図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of one cell portion in the semiconductor memory device described in the prior art disclosed in
図5において、100はメモリセル、101は半導体基板、102はドレイン領域、103はソース領域、104は不純物領域、105は電荷蓄積膜、106はゲート、107はサイドウォールである。
半導体基板101と不純物領域104とはP型であり、ドレイン領域102とソース領域103とはN型である。
In FIG. 5, 100 is a memory cell, 101 is a semiconductor substrate, 102 is a drain region, 103 is a source region, 104 is an impurity region, 105 is a charge storage film, 106 is a gate, and 107 is a sidewall.
The semiconductor substrate 101 and the
図6において、Sはソース端子、Dはドレイン端子、Gはゲート端子、DDはダイオード、MTはメモリトランジスタである。
ソース領域103と不純物領域104とでダイオードDDが形成され、電荷蓄積膜105とゲート106とでメモリトランジスタMTが形成される。
In FIG. 6, S is a source terminal, D is a drain terminal, G is a gate terminal, DD is a diode, and MT is a memory transistor.
The source region 103 and the
図7において、S1はソースライン、D1およびD2はドレインライン、G1およびG2はゲートライン、DD1〜DD4はダイオード、MT1〜MT4はメモリトランジスタである。 In FIG. 7, S1 is a source line, D1 and D2 are drain lines, G1 and G2 are gate lines, DD1 to DD4 are diodes, and MT1 to MT4 are memory transistors.
特許文献1に示した従来技術の消去および書き込み動作について図5を用いて説明する。
データの消去は、ドレイン領域102、ソース領域103およびゲート106に0V、半導体基板101に10Vを印加し、電荷蓄積膜105に蓄積された電荷を引き出すことで、ROM内の全セルに対して一括で行う。
The conventional erasing and writing operations described in
Data is erased by applying 0 V to the
データの書き込みは、書き込みをするメモリセルに対して、半導体基板101、ドレイン領域102およびソース領域103に0V、ゲート106に12Vを印加し、電荷蓄積膜105に電荷を蓄積することで行う。
Data is written by applying 0 V to the semiconductor substrate 101, the
次に、特許文献1に示した従来技術の書き込み阻止の動作について図6および図7を用いて説明する。
図7において、メモリトランジスタMT1に書き込みを行い、メモリトランジスタMT2〜MT4には書き込みを行わない場合、ゲートラインG1に12V、ソースラインS1、ドレインラインD1およびゲートラインG2に0V、ドレインラインD2に7Vを印加する。図示はしないが、半導体基板には0Vを印加する。
Next, the write blocking operation of the prior art disclosed in
In FIG. 7, when writing is performed to the memory transistor MT1, but not writing is performed to the memory transistors MT2 to MT4, 12V is applied to the gate line G1, 0V is applied to the source line S1, the drain line D1, and the gate line G2, and 7V is applied to the drain line D2. Apply. Although not shown, 0 V is applied to the semiconductor substrate.
このように電圧を印加することで、メモリトランジスタMT3およびMT4のゲート端子に半導体基板と同電位である0Vを印加し、書き込みを阻止する。
メモリトランジスタMT2は、メモリトランジスタMT1とゲートラインG1が共通であるため、ゲート端子に12Vが印加されてしまう。しかし、メモリトランジスタMT2のドレイン端子に7Vを印加することで、ダイオードDD2に逆方向の電圧が印加され電流の流れを止めるため、電荷蓄積膜の下の半導体基板の表面のチャネル領域がチャージアップされ、チャネル領域とゲート端子との電位差が小さくなるため、書き込みは行われない。
By applying the voltage in this way, 0 V, which is the same potential as the semiconductor substrate, is applied to the gate terminals of the memory transistors MT3 and MT4, thereby preventing writing.
Since the memory transistor MT1 and the gate line G1 are common to the memory transistor MT2, 12V is applied to the gate terminal. However, by applying 7V to the drain terminal of the memory transistor MT2, a reverse voltage is applied to the diode DD2 to stop the current flow, so that the channel region on the surface of the semiconductor substrate under the charge storage film is charged up. Since the potential difference between the channel region and the gate terminal is small, writing is not performed.
次に、特許文献1に示した従来技術の読み出しの動作について図5および図6を用いて説明する。
記憶したデータの読み出しは、ソース領域103およびゲート106に5Vを印加することで行う。ソース領域103に5Vを印加すると、ダイオードDDに順方向の電圧が印加されることになり、容易に電流が流れる。このとき、メモリセルに書き込みが行われていればメモリトランジスタMTはOFFになり、消去が行われていればメモリトランジスタMTはONとなるため、記憶したデータの判別が可能となる。
Next, the reading operation of the prior art disclosed in
The stored data is read by applying 5 V to the source region 103 and the
特許文献1に示された従来技術は、メモリトランジスタMTのソース側に、ドレイン領域102からソース領域103へ流れる電流が逆方向となるダイオードDDを設けたことにより、書き込み阻止のためにメモリトランジスタMTのソース側に選択トランジスタを設ける必要がなくなり、ROMのセル面積が小さくなるという特徴を有している。
In the prior art disclosed in
特許文献1に示した従来技術は、確かにROMのセル面積が小さくなる技術であるものの、1つのメモリセルに記憶できるデータは従来と変わらず1ビットであり、より高い高集積化の要請には応えられないという問題がある。
Although the prior art disclosed in
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、1つのメモリセルに記憶できるデータを1ビットよりも増やすことを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to increase the data that can be stored in one memory cell more than one bit.
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を採用する。 In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
マスクROMとEEPROMとを同一平面上に隣接して構成する不揮発性半導体記憶装置であって、半導体基板上の所定の活性化領域に電荷蓄積膜を有するメモリゲートを備え、活性化領域のメモリゲートに隣接するソース領域に、マスクROMを構成するためのソースコンタクトホールと、EEPROMを構成するためのソースコンタクトホールと、を設け、メモリゲートを挟みソース領域と対向するドレイン領域に、マスクROMを構成するための選択コンタクトホールと、EEPROMを構成するためのドレインコンタクトホールと、を設け、マスクROMを構成するためのソースコンタクトホールと、EEPROMを構成するためのソースコンタクトホールと、マスクROMを構成するための選択コンタクトホールと、EEPROMを構成するためのドレインコンタクトホールと、を同一平
面上に設けたことを特徴とする。
A nonvolatile semiconductor memory device comprising a mask ROM and an EEPROM adjacent to each other on the same plane, comprising a memory gate having a charge storage film in a predetermined activation region on the semiconductor substrate, and a memory gate in the activation region A source contact hole for constituting a mask ROM and a source contact hole for constituting an EEPROM are provided in a source region adjacent to the gate ROM, and a mask ROM is constituted in a drain region facing the source region with the memory gate interposed therebetween. A selection contact hole for forming the drain and a drain contact hole for configuring the EEPROM are provided, and a source contact hole for configuring the mask ROM, a source contact hole for configuring the EEPROM, and the mask ROM are configured. Select contact hole for and EEPROM And the drain contact hole for constituting, the same Ippei
It is provided on the surface .
このような構成にすることで、メモリセルの大きさを大きくすることなく、メモリ容量を増やすことができる。 With such a configuration, the memory capacity can be increased without increasing the size of the memory cell.
選択コンタクトホールの数は、ソースコンタクトホールが隣接するメモリゲートの数と同数であるようにしてもよい。 The number of selected contact holes may be the same as the number of memory gates adjacent to the source contact hole.
このような構成にすることで、1つのメモリセルあたりに記憶できるデータのビット数を2ビットにすることができる。 With such a configuration, the number of bits of data that can be stored per memory cell can be made 2 bits.
電荷蓄積膜は複数の絶縁膜を積層するようにしてもよい。 The charge storage film may be formed by laminating a plurality of insulating films.
従来技術においても、このようなMONOS型の構成とすることで、隣接するメモリセル間での電気的干渉が起こるFG型よりも高集積化が可能であるが、本発明では、そのMONOS型を更に高集積化することができる。 Also in the prior art, by adopting such a MONOS type configuration, higher integration is possible than the FG type in which electrical interference occurs between adjacent memory cells. In the present invention, the MONOS type is used. Further, high integration can be achieved.
本発明の不揮発性半導体記憶装置は、EEPROMとマスクROMとを1つのメモリセルに構成できるから、メモリセルの大きさを大きくすることなく、メモリ容量を増やすことができる。このようにすれば、少ない占有面積でより大きな記憶容量を得ることができる。 In the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, since the EEPROM and the mask ROM can be configured as one memory cell, the memory capacity can be increased without increasing the size of the memory cell. In this way, a larger storage capacity can be obtained with a small occupied area.
本発明の不揮発性半導体記憶装置は、メモリトランジスタの電荷蓄積膜に蓄える電荷の有無によりデータを記憶するEEPROMと、選択コンタクトホールの有無によりデータを記憶するマスクROMと、を半導体基板上の同一平面上に構成する。これにより、メモリトランジスタのゲート間隔を拡げることなく、1つのメモリセルあたりに記憶できるデータを1ビットよりも多い、最大で2ビットにまで増やすことが可能である。
なお、EEPROMは、その電荷蓄積膜を複数の絶縁膜を積層するMONOS型を用いる例で説明する。MONOS型のEEPROMは、隣接するメモリセル間での電気的干渉が起こるFG型よりも高集積化が可能である。また、低い書き込みおよび消去電圧で運用できるため、便利である。
以下、図面を用いて実施形態を説明するが、説明においては、中間絶縁膜など説明に関係のない要素については、省略している。
The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention includes an EEPROM that stores data depending on the presence or absence of charges stored in a charge storage film of a memory transistor, and a mask ROM that stores data depending on the presence or absence of a selective contact hole on the same plane. Configure above. As a result, it is possible to increase the data that can be stored per memory cell to more than 1 bit and up to 2 bits without increasing the gate spacing of the memory transistors.
The EEPROM will be described using an example in which the charge storage film is a MONOS type in which a plurality of insulating films are stacked. The MONOS type EEPROM can be more highly integrated than the FG type in which electrical interference occurs between adjacent memory cells. Also, it is convenient because it can be operated with a low write and erase voltage.
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the description, elements not related to the description such as an intermediate insulating film are omitted.
[第1の実施形態の構造説明:図1、図2]
図1は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の第1の実施形態の構造を説明する平面図である。図2は、図1の切断線A−A´間の断面構造を説明する断面図である。
図2においては、図を見やすくするためにマスクROMのソース配線とドレイン配線とは省略している。
第1の実施形態では、1つのメモリトランジスタで不揮発性半導体記憶装置を構成する例を示すものである。
[Description of Structure of First Embodiment: FIGS. 1 and 2]
FIG. 1 is a plan view for explaining the structure of the first embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure taken along the cutting line AA ′ in FIG.
In FIG. 2, the source wiring and drain wiring of the mask ROM are omitted for easy understanding of the drawing.
In the first embodiment, an example in which a nonvolatile semiconductor memory device is configured by one memory transistor is shown.
図1および図2において、200は本発明の不揮発性半導体記憶装置である。なお、不揮発性半導体記憶装置200は、EEPROMとマスクROMとを一体に構成しているが、便宜上、EEPROM201、マスクROM202と呼ぶことにする。
1 and 2,
SEはEEPROM201のソース配線、CHSEはEEPROM201のソース側のコンタクトホール、DEはEEPROM201のドレイン配線、CHDEはEEPROM201のドレイン側のコンタクトホールである。
SMはマスクROM202のソース配線、CHSMはマスクROM202のソース側のコンタクトホール、DMはマスクROM202のドレイン配線、CHDMはマスクROM202のドレイン側の選択コンタクトホールである。
SE is a source wiring of the EEPROM 201, CHSE is a contact hole on the source side of the EEPROM 201, DE is a drain wiring of the EEPROM 201, and CHDE is a contact hole on the drain side of the EEPROM 201.
SM is a source wiring of the mask ROM 202, CHSM is a contact hole on the source side of the mask ROM 202, DM is a drain wiring of the mask ROM 202, and CHDM is a selection contact hole on the drain side of the mask ROM 202.
同様に、1はp型の半導体基板、2はn型のドレイン領域、3はn型のソース領域、5は電荷蓄積膜、6はゲート、8はフィールド酸化膜、9は中間絶縁膜、10はチャネル領
域である。
Similarly, 1 is a p-type semiconductor substrate, 2 is an n-type drain region, 3 is an n-type source region, 5 is a charge storage film, 6 is a gate, 8 is a field oxide film, 9 is an intermediate insulating film, 10 Is the channel region.
ドレイン領域2とソース領域3とは、半導体基板1の表層部に所定の間隔をあけて形成している。半導体基板1上には、ドレイン領域2とソース領域3とを橋渡しする領域であるチャネル領域10の上部に電荷蓄積膜5を設けている。電荷蓄積膜5上にはゲート6を設けている。
フィールド酸化膜8は、ドレイン領域2とソース領域3とチャネル領域10とを設けていない半導体基板1上に設けており、素子分離膜の役割を有している。
The
The field oxide film 8 is provided on the
ソース領域3上にはコンタクトホールCHSEおよびCHSMを、ドレイン領域2上にはコンタクトホールCHDEおよび選択コンタクトホールCHDMを、それぞれ設けている。
中間絶縁膜9は、半導体基板1の表層部の上部にゲート6、ドレイン領域2およびソース領域3、フィールド酸化膜8を覆うように設けており、コンタクトホールCHSE、CHSM、CHDE、選択コンタクトホールCHDMが形成されている。つまり、各コンタクトホールは、中間絶縁膜9の開口部である。換言すると、各コンタクトホールを設けていない領域が中間絶縁膜9で覆われている。
選択コンタクトホールCHDMを設けない場合は、図1および図2で示す選択コンタクトホールCHDMの領域は中間絶縁膜9を設ける。
Contact holes CHSE and CHSM are provided on the
The intermediate
When the selective contact hole CHDM is not provided, an intermediate
EEPROM201は、チャネル領域10、電荷蓄積膜5、ゲート6、ドレイン領域2およびソース領域3、コンタクトホールCHSEおよびCHDE、ソース配線SE、ドレイン配線DEで構成する。
マスクROM202は、チャネル領域10、電荷蓄積膜5、ゲート6、ドレイン領域2およびソース領域3、コンタクトホールCHSM、選択コンタクトホールCHDM、ソース配線SM、ドレイン配線DMで構成する。
The EEPROM 201 includes a
The mask ROM 202 includes a
[第1の実施形態のデータ書き込み動作の説明:図1、図2]
次に、第1の実施形態のデータ書き込み動作を引き続き図1および図2を用いて説明する。
[Description of Data Writing Operation of First Embodiment: FIGS. 1 and 2]
Next, the data write operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
EEPROM201は、電荷蓄積膜5に蓄積する電荷の有無によりデータを記憶する。電荷を蓄積した状態を書き込み状態(書き込みデータを記憶した状態)、電荷を蓄積していない状態を消去状態(消去データを記憶した状態)という。
The EEPROM 201 stores data depending on the presence / absence of charges accumulated in the
EEPROM201を消去状態とするためには、半導体基板1とソース配線SEとドレイン配線DEとに例えば0Vを印加し、ゲート6に例えば−10Vを印加することにより、電荷蓄積膜5に蓄積された電荷を半導体基板1に引き出す。
In order to put the EEPROM 201 in the erased state, for example, 0V is applied to the
EEPROM201を書き込み状態とするためには、半導体基板1とソース配線SEとドレイン配線DEとに例えば0Vを印加し、ゲート6に例えば10Vを印加することにより、電荷蓄積膜5に電荷を蓄積する。
In order to set the EEPROM 201 in a writing state, for example, 0 V is applied to the
マスクROM202は、選択コンタクトホールCHDMの有無によりデータを記憶する。選択コンタクトホールCHDMを形成していない状態を書き込み状態(書き込みデータを記憶した状態)、選択コンタクトホールCHDMを形成した状態を消去状態(消去データを記憶した状態)という。 The mask ROM 202 stores data depending on the presence / absence of the selected contact hole CHDM. A state in which the selected contact hole CHDM is not formed is referred to as a write state (a state in which write data is stored), and a state in which the selected contact hole CHDM is formed is referred to as an erase state (a state in which erase data is stored).
マスクROM202を消去状態とするためには、不揮発性半導体記憶装置200の製造工程の中の中間絶縁膜9を開口する工程において、選択コンタクトホールCHDMを形成
する。
In order to put the mask ROM 202 into the erased state, the selective contact hole CHDM is formed in the step of opening the intermediate
マスクROM202を書き込み状態とするためには、不揮発性半導体記憶装置200の製造工程の中の中間絶縁膜9を開口する工程において、選択コンタクトホールCHDMは形成しない。
In order to set the mask ROM 202 in the writing state, the selective contact hole CHDM is not formed in the step of opening the intermediate
[第1の実施形態のデータ読み出し動作の説明:図1、図2]
次に、第1の実施形態のデータ読み出し動作を引き続き図1および図2を用いて説明する。
[Description of Data Reading Operation of First Embodiment: FIGS. 1 and 2]
Next, the data read operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
不揮発性半導体記憶装置200を構成するEEPROM201のメモリセルにおいて、書き込み状態のしきい値電圧をVw、消去状態のしきい値電圧をVeとする。
不揮発性半導体記憶装置200を構成するEEPROM201およびマスクROM202の読み出し動作でゲートに印加する読み出し電圧をVr1、Vr2およびVr3とする。
ここで、Vr1、Vr2およびVr3は、以下の条件を満たす値に設定する。
Vr1<Ve<Vr2<Vw<Vr3
In the memory cell of the EEPROM 201 constituting the nonvolatile
The read voltages applied to the gate in the read operation of the EEPROM 201 and the mask ROM 202 that constitute the nonvolatile
Here, Vr1, Vr2, and Vr3 are set to values that satisfy the following conditions.
Vr1 <Ve <Vr2 <Vw <Vr3
EEPROM201に記憶したデータを読み出すには、ゲート6にVr2を印加し、ソース配線SEに例えば2V、ドレイン配線DEに例えば0Vを印加する。
In order to read data stored in the EEPROM 201, Vr2 is applied to the
電荷蓄積膜5が書き込み状態であれば、ゲート6にVwよりも低いVr2を印加してもチャネル領域10は電流の経路とはならないため、ソース配線SEからドレイン配線DEへは電流は流れない。
一方、電荷蓄積膜5が消去状態であれば、ゲート6にVeよりも高いVr2を印加することでチャネル領域10が電流の経路となるため、ソース配線SEからドレイン配線DEへと電流が流れる。
よって、ドレイン配線DEへの電流の有無により記憶データの判別が可能となる。
If the
On the other hand, if the
Therefore, the stored data can be discriminated based on the presence or absence of current to the drain wiring DE.
マスクROM202に記憶したデータを読み出すには、ゲート6にVr3を印加し、ソース配線SMに例えば2V、ドレイン配線DMに例えば0Vを印加する。
ゲート6にVeおよびVwよりも高いVr3を印加することで、電荷蓄積膜5に蓄積する電荷の有無によらずにチャネル領域10は電流の経路となる。
In order to read the data stored in the mask ROM 202, Vr3 is applied to the
By applying Vr3 higher than Ve and Vw to the
選択コンタクトホールCHDMを形成しておらず書き込み状態であれば、選択コンタクトホールCHDMによる電流の経路がないため、ソース配線SMからドレイン配線DMへは電流は流れない。
一方、選択コンタクトホールCHDMを形成しており消去状態であれば、選択コンタクトホールCHDMによる電流の経路があるため、ソース配線SMからドレイン配線DMへと電流が流れる。
よって、ドレイン配線DMへの電流の有無により記憶データの判別が可能となる。
If the selected contact hole CHDM is not formed and there is a write state, no current flows through the selected contact hole CHDM, and therefore no current flows from the source line SM to the drain line DM.
On the other hand, if the selected contact hole CHDM is formed and in the erased state, a current flows from the source line SM to the drain line DM because there is a current path through the selected contact hole CHDM.
Therefore, the stored data can be discriminated based on the presence or absence of current to the drain wiring DM.
以上、電荷蓄積膜5に蓄える電荷の有無によりデータを記憶するEEPROM201と選択コンタクトホールCHDMの有無によりデータを記憶するマスクROM202とを同一平面上に構成することにより、第1の実施形態における不揮発性半導体記憶装置200は、1つのメモリセルに2ビットのデータを記憶することが可能となる。
As described above, the nonvolatile memory according to the first embodiment is configured by configuring the EEPROM 201 that stores data depending on the presence or absence of charges stored in the
[第2の実施形態の回路構成の説明:図3]
図3は、第2の実施形態の回路構成を説明する等価回路図である。
第2の実施形態は、メモリトランジスタが複数あり、EEPROMがNAND回路である場合である。各メモリトランジスタの平面構造および断面構造は、既に説明した第1の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
[Description of Circuit Configuration of Second Embodiment: FIG. 3]
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining the circuit configuration of the second embodiment.
The second embodiment is a case where there are a plurality of memory transistors and the EEPROM is a NAND circuit. Since the planar structure and the cross-sectional structure of each memory transistor are the same as those of the first embodiment already described, the description thereof is omitted.
図3において、300は不揮発性半導体記憶装置である。なお、不揮発性半導体記憶装置300にあっても、一体で構成するEEPROMとマスクROMとは、それぞれ、EEPROM301、マスクROM302と呼ぶことにする。
SEはEEPROM301のソース配線、DEはEEPROM301のドレイン配線、SMはマスクROM302のソース配線、DMはマスクROM302のドレイン配線、CHDM1〜CHDMnはマスクROM302のドレイン側の選択コンタクトホールである。SSはスイッチである
MT1〜MTmは、第1の実施形態で既に説明したゲートと電荷蓄積膜とチャネル領域とにより構成するメモリトランジスタである。
In FIG. 3,
SE is a source wiring of the EEPROM 301, DE is a drain wiring of the EEPROM 301, SM is a source wiring of the mask ROM 302, DM is a drain wiring of the mask ROM 302, and CHDM1 to CHDMn are selective contact holes on the drain side of the mask ROM 302. SS is a switch. MT1 to MTm are memory transistors constituted by the gate, the charge storage film, and the channel region already described in the first embodiment.
メモリトランジスタMT1〜MTmとソース配線SEとドレイン配線DEとでEEPROM301を構成する。
選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMnとメモリトランジスタMT1〜MTmとソース配線SMとドレイン配線DMとでマスクROM302を構成する。
The memory transistors MT1 to MTm, the source line SE, and the drain line DE constitute an EEPROM 301.
The selection contact holes CHDM1 to CHDMn, the memory transistors MT1 to MTm, the source line SM, and the drain line DM constitute a mask ROM 302.
[不揮発性半導体記憶装置の第2の実施形態のデータ書き込み動作の説明:図3]
次に、第2の実施形態のデータ書き込み動作を引き続き図3を用いて説明する。
[Description of Data Write Operation of Second Embodiment of Nonvolatile Semiconductor Memory Device: FIG. 3]
Next, the data write operation of the second embodiment will be described with reference to FIG.
EEPROM301を消去状態とするためには、ソース配線SEとドレイン配線DEとに例えば0Vを印加し、メモリトランジスタMT1〜MTmの全てのゲートに例えば−10Vを印加することにより、メモリトランジスタMT1〜MTmの全ての電荷蓄積膜に蓄積された電荷を一括で引き出す。 In order to put the EEPROM 301 in the erased state, for example, 0 V is applied to the source wiring SE and the drain wiring DE, and, for example, −10 V is applied to all the gates of the memory transistors MT1 to MTm. The charges stored in all the charge storage films are extracted at once.
EEPROM301を書き込み状態とするためには、メモリトランジスタMT1〜MTmの中の書き込みをしないメモリトランジスタのゲートとソース配線SEとドレイン配線DEとに例えば0Vを印加し、メモリトランジスタMT1〜MTmの中の書き込みをするメモリトランジスタのゲートに例えば10Vを印加することにより、メモリトランジスタMT1〜MTmの中から選択的に電荷蓄積膜に電荷を蓄積する。 In order to set the EEPROM 301 in the writing state, for example, 0V is applied to the gate, the source wiring SE, and the drain wiring DE of the memory transistors that are not written in the memory transistors MT1 to MTm, and the writing in the memory transistors MT1 to MTm is performed. By applying, for example, 10 V to the gate of the memory transistor that performs the operation, charges are selectively stored in the charge storage film from among the memory transistors MT1 to MTm.
マスクROM302を消去状態とするためには、不揮発性半導体記憶装置300の製造工程で、選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMnの中の消去をする選択コンタクトホールを選択的に形成する。
In order to put the mask ROM 302 into the erased state, selective contact holes for erasing the selected contact holes CHDM1 to CHDMn are selectively formed in the manufacturing process of the nonvolatile
マスクROMを書き込み状態とするためには、不揮発性半導体記憶装置300の製造工程で、選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMnの中の書き込みをする選択コンタクトホールを選択的に形成しない。
In order to set the mask ROM in the writing state, the selection contact holes for writing in the selection contact holes CHDM1 to CHDMn are not selectively formed in the manufacturing process of the nonvolatile
[第2の実施形態のデータ読み出し動作の説明:図3]
次に、第2の実施形態のデータ読み出し動作を引き続き図3を用いて説明する。
ここで、Vw、Ve、Vr1、Vr2およびVr3は、既に説明した第1の実施形態と同様で、Vwは書き込み状態のしきい値電圧、Veは消去状態のしきい値電圧、Vr1、Vr2およびVr3は読み出し電圧であり、以下の条件を満たす値である。
Vr1<Ve<Vr2<Vw<Vr3
[Description of Data Reading Operation of Second Embodiment: FIG. 3]
Next, the data read operation of the second embodiment will be described with reference to FIG.
Here, Vw, Ve, Vr1, Vr2, and Vr3 are the same as those in the first embodiment already described, Vw is the threshold voltage in the written state, Ve is the threshold voltage in the erased state, Vr1, Vr2, and Vr3 is a read voltage and satisfies the following condition.
Vr1 <Ve <Vr2 <Vw <Vr3
まず、EEPROM301に記憶したデータの読み出し動作を説明する。
メモリトランジスタMT1に記憶したデータを読み出す場合、メモリトランジスタMT
1のゲートにVr2を印加し、メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVr3を印加し、ソース配線SEに例えば2V、ドレイン配線DEに例えば0Vを印加する。
First, the reading operation of data stored in the EEPROM 301 will be described.
When reading the data stored in the memory transistor MT1, the memory transistor MT
Vr2 is applied to the gate of 1, Vr3 is applied to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, 2V is applied to the source wiring SE, and 0V is applied to the drain wiring DE, for example.
メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVeおよびVwよりも高いVr3を印加することで、メモリトランジスタMT2〜MTmのチャネル領域は電荷蓄積膜に蓄積する電荷の有無によらずに電流の経路となる。全てのスイッチSSは、OFF状態とする。 By applying Vr3 higher than Ve and Vw to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, the channel region of the memory transistors MT2 to MTm becomes a current path regardless of the presence or absence of charges accumulated in the charge storage film. All the switches SS are turned off.
メモリトランジスタMT1の電荷蓄積膜が書き込み状態であれば、ゲートにVwよりも低いVr2を印加してもチャネル領域は電流の経路とはならないため、ソース配線SEからドレイン配線DEへは電流は流れない。
一方、メモリトランジスタMT1の電荷蓄積膜が消去状態であれば、ゲートにVeよりも高いVr2を印加することでチャネル領域が電流の経路となるため、ソース配線SEからドレイン配線DEへと電流が流れる。
よって、ドレイン配線DEへの電流の有無によりメモリトランジスタMT1に記憶したデータの判別が可能となる。
If the charge storage film of the memory transistor MT1 is in a write state, even if Vr2 lower than Vw is applied to the gate, the channel region does not become a current path, so no current flows from the source line SE to the drain line DE. .
On the other hand, if the charge storage film of the memory transistor MT1 is in the erased state, the channel region becomes a current path by applying Vr2 higher than Ve to the gate, so that a current flows from the source line SE to the drain line DE. .
Therefore, the data stored in the memory transistor MT1 can be determined based on the presence / absence of a current to the drain wiring DE.
メモリトランジスタMT2〜MTmに記憶したデータを読み出す場合についても、メモリトランジスタMT1の読み出し動作と同様に、読み出しをするメモリトランジスタのゲートにVr2を、それ以外のメモリトランジスタのゲートにVr3を印加することで、記憶したデータの判別が可能となる。
以上の説明に従いメモリトランジスタMT1〜MTmに記憶したデータを読み出すことで、EEPROM301の読み出し動作が完了する。
In the case of reading data stored in the memory transistors MT2 to MTm, Vr2 is applied to the gates of the memory transistors to be read and Vr3 is applied to the gates of the other memory transistors as in the read operation of the memory transistors MT1. The stored data can be discriminated.
By reading the data stored in the memory transistors MT1 to MTm according to the above description, the read operation of the EEPROM 301 is completed.
次に、マスクROM302に記憶したデータの読み出し動作を説明する。
選択コンタクトホールCHDM1に記憶したデータを読み出す場合、選択コンタクトホールCHDM1に隣接するメモリトランジスタMT1のゲートにVr3を印加し、メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVr1を印加し、ソース配線SMに例えば2V、ドレイン配線DMに例えば0Vを印加する。
Next, the reading operation of data stored in the mask ROM 302 will be described.
When reading data stored in the selected contact hole CHDM1, Vr3 is applied to the gate of the memory transistor MT1 adjacent to the selected contact hole CHDM1, Vr1 is applied to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, and 2V is applied to the source wiring SM, for example. For example, 0 V is applied to the drain wiring DM.
メモリトランジスタMT1のゲートにVeおよびVwよりも高いVr3を印加することで、メモリトランジスタMT1のチャネル領域は電荷蓄積膜に蓄積する電荷の有無によらずに電流の経路となる。
メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVeおよびVwよりも低いVr1を印加することで、メモリトランジスタMT2〜MTmのチャネル領域は電荷蓄積膜に蓄積する電荷の有無によらずに電流の経路とはならない。全てのスイッチSSは、ON状態とする。
By applying Vr3 higher than Ve and Vw to the gate of the memory transistor MT1, the channel region of the memory transistor MT1 becomes a current path regardless of the presence or absence of charges accumulated in the charge storage film.
By applying Vr1 lower than Ve and Vw to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, the channel region of the memory transistors MT2 to MTm does not serve as a current path regardless of the presence or absence of charges accumulated in the charge storage film. All the switches SS are turned on.
選択コンタクトホールCHDM1が書き込み状態であれば、選択コンタクトホールCHDM1による電流の経路がないため、ソース配線SMからドレイン配線DMへは電流は流れない。
一方、選択コンタクトホールCHDM1が消去状態であれば、選択コンタクトホールCHDM1による電流の経路があるため、ソース配線SMからドレイン配線DMへと電流が流れる。
よって、ドレイン配線DMへの電流の有無により選択コンタクトホールCHDM1に記憶したデータの判別が可能となる。
If the selected contact hole CHDM1 is in a write state, there is no current path through the selected contact hole CHDM1, and therefore no current flows from the source line SM to the drain line DM.
On the other hand, if the selected contact hole CHDM1 is in the erased state, the current flows from the source line SM to the drain line DM because there is a current path through the selected contact hole CHDM1.
Therefore, the data stored in the selected contact hole CHDM1 can be determined based on the presence / absence of a current to the drain wiring DM.
選択コンタクトホールCHDM2〜CHDMnに記憶したデータを読み出す場合についても、選択コンタクトホールCHDM1の読み出し動作と同様に、読み出しをする選択コンタクトホールに隣接するメモリトランジスタのゲートにVr3を、それ以外のメモリトランジスタのゲートにVr1を印加することで、記憶したデータの判別が可能となる。
以上の説明に従い選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMnに記憶したデータを読み出すことで、マスクROM302の読み出し動作が完了する。
When reading the data stored in the selected contact holes CHDM2 to CHDMn, Vr3 is set to the gate of the memory transistor adjacent to the selected contact hole to be read and the other memory transistors are read in the same manner as the read operation of the selected contact hole CHDM1. By applying Vr1 to the gate, the stored data can be discriminated.
By reading the data stored in the selected contact holes CHDM1 to CHDMn according to the above description, the read operation of the mask ROM 302 is completed.
以上、メモリトランジスタMT1〜MTmの電荷蓄積膜に蓄える電荷の有無によりデータを記憶するEEPROM301と選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMnの有無によりデータを記憶するマスクROM302とを同一平面上に構成することにより、第2の実施形態の不揮発性半導体記憶装置300は、メモリトランジスタMT1〜MTmのゲート間隔を拡げることなく、1つのメモリセルあたりに記憶できるデータを1ビットよりも多くすることができる。そのビット数の上限は、以下の式で示すことができる。
ビット数の上限=[(m+n)/m]
As described above, the EEPROM 301 for storing data according to the presence or absence of charges stored in the charge storage films of the memory transistors MT1 to MTm and the mask ROM 302 for storing data according to the presence or absence of the selection contact holes CHDM1 to CHDMn are configured on the same plane. The nonvolatile
Maximum number of bits = [(m + n) / m]
ここで、選択コンタクトホールCHDMの数を表すnの上限はメモリトランジスタMTの数を表すmである。
nを上限であるmと同数とすることで、上記の式で示すビット数の上限を、最大値である2ビットとすることができる。
Here, the upper limit of n representing the number of selected contact holes CHDM is m representing the number of memory transistors MT.
By setting n to the same number as the upper limit m, the upper limit of the number of bits shown in the above equation can be set to 2 bits which is the maximum value.
[第3の実施形態の回路構成の説明:図4]
図4は、第3の実施形態の回路構成を説明する等価回路図である。
第3の実施形態はメモリトランジスタが複数あり、EEPROMがNOR回路である場合である。各メモリトランジスタの平面構造および断面構造は、既に説明した第1の実施形態と同様であるが、第3の実施形態においては、マスクROMのソース配線SMの代わりにEEPROMのソース配線SEを使用することが可能であり、以下の説明もEEPROMのソース配線SEを使用する場合について示す。
[Description of Circuit Configuration of Third Embodiment: FIG. 4]
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram for explaining a circuit configuration of the third embodiment.
The third embodiment is a case where there are a plurality of memory transistors and the EEPROM is a NOR circuit. The planar structure and the cross-sectional structure of each memory transistor are the same as those of the first embodiment already described, but in the third embodiment, an EEPROM source line SE is used instead of the mask ROM source line SM. The following description also shows the case where the EEPROM source wiring SE is used.
図4において、400は不揮発性半導体記憶装置である。なお、不揮発性半導体記憶装置400にあっても、一体で構成するEEPROMとマスクROMとは、それぞれ、EEPROM401、マスクROM402と呼ぶことにする。
SEはEEPROM401のソース配線、DEはEEPROM401のドレイン配線、DMはマスクROM402のドレイン配線、CHDM1〜CHDMmはマスクROM402のドレイン側の選択コンタクトホール、MT1〜MTmは第1の実施形態で既に説明したゲートと電荷蓄積膜とチャネル領域とにより構成するメモリトランジスタ、SSはスイッチである。
In FIG. 4,
SE is the source wiring of the EEPROM 401, DE is the drain wiring of the EEPROM 401, DM is the drain wiring of the mask ROM 402, CHDM1 to CHDMm are the selective contact holes on the drain side of the mask ROM 402, and MT1 to MTm are the gates already described in the first embodiment. The memory transistor SS, which is constituted by the charge storage film and the channel region, is a switch.
メモリトランジスタMT1〜MTmとソース配線SEとドレイン配線DEとでEEPROM401を構成する。
選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMmとメモリトランジスタMT1〜MTmとソース配線SEとドレイン配線DMとでマスクROM402を構成する。
The memory transistors MT1 to MTm, the source line SE, and the drain line DE constitute an EEPROM 401.
The selection contact holes CHDM1 to CHDMm, the memory transistors MT1 to MTm, the source line SE, and the drain line DM constitute a mask ROM 402.
[第3の実施形態のデータ書き込み動作の説明:図4]
次に、第3の実施形態のデータ書き込み動作を引き続き図4を用いて説明する。
[Description of Data Write Operation of Third Embodiment: FIG. 4]
Next, the data write operation of the third embodiment will be described with reference to FIG.
EEPROM401を消去状態とするためには、ソース配線SEとドレイン配線DEとに例えば0Vを印加し、メモリトランジスタMT1〜MTmの全てのゲートに例えば−10Vを印加することにより、メモリトランジスタMT1〜MTmの全ての電荷蓄積膜に蓄積された電荷を一括で引き出す。 In order to put the EEPROM 401 in the erased state, for example, 0 V is applied to the source wiring SE and the drain wiring DE, and, for example, −10 V is applied to all the gates of the memory transistors MT1 to MTm. The charges stored in all the charge storage films are extracted at once.
EEPROM401を書き込み状態とするためには、メモリトランジスタMT1〜MTmの中の書き込みをしないメモリトランジスタのゲートとソース配線SEとドレイン配線DEとに例えば0Vを印加し、メモリトランジスタMT1〜MTmの中の書き込みをする
メモリトランジスタのゲートに例えば10Vを印加することにより、メモリトランジスタMT1〜MTmの中から選択的に電荷蓄積膜に電荷を蓄積する。
In order to set the EEPROM 401 in the writing state, for example, 0V is applied to the gate, the source wiring SE, and the drain wiring DE of the memory transistors that are not written in the memory transistors MT1 to MTm, and the writing in the memory transistors MT1 to MTm is performed. By applying, for example, 10 V to the gate of the memory transistor that performs the operation, charges are selectively stored in the charge storage film from among the memory transistors MT1 to MTm.
マスクROM402を消去状態とするためには、不揮発性半導体記憶装置400の製造工程で、選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMmの中の消去をする選択コンタクトホールを選択的に形成する。
In order to put the mask ROM 402 into the erased state, selective contact holes for erasing the selected contact holes CHDM1 to CHDMm are selectively formed in the manufacturing process of the nonvolatile
マスクROM402を書き込み状態とするためには、不揮発性半導体記憶装置400の製造工程で、選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMmの中の書き込みをする選択コンタクトホールを選択的に形成しない。
In order to set the mask ROM 402 in the writing state, the selection contact holes for writing in the selection contact holes CHDM1 to CHDMm are not selectively formed in the manufacturing process of the nonvolatile
[第3の実施形態のデータ読み出し動作の説明:図4]
次に、第3の実施形態のデータ読み出し動作を引き続き図4を用いて説明する。
ここで、Vw、Ve、Vr1、Vr2およびVr3は、既に説明した第1の実施形態と同様で、Vwは書き込み状態のしきい値電圧、Veは消去状態のしきい値電圧、Vr1、Vr2およびVr3は読み出し電圧であり、以下の条件を満たす値である。
Vr1<Ve<Vr2<Vw<Vr3
[Description of Data Reading Operation of Third Embodiment: FIG. 4]
Next, the data read operation of the third embodiment will be described with reference to FIG.
Here, Vw, Ve, Vr1, Vr2, and Vr3 are the same as those in the first embodiment already described, Vw is the threshold voltage in the written state, Ve is the threshold voltage in the erased state, Vr1, Vr2, and Vr3 is a read voltage and satisfies the following condition.
Vr1 <Ve <Vr2 <Vw <Vr3
まず、EEPROM401に記憶したデータの読み出し動作を説明する。
メモリトランジスタMT1に記憶したデータを読み出す場合、メモリトランジスタMT1のゲートにVr2を印加し、メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVr1を印加し、ソース配線SEに例えば2V、ドレイン配線DEに例えば0Vを印加する。
First, the reading operation of data stored in the EEPROM 401 will be described.
When reading data stored in the memory transistor MT1, Vr2 is applied to the gate of the memory transistor MT1, Vr1 is applied to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, and 2V is applied to the source line SE and 0V is applied to the drain line DE, for example. To do.
メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVeおよびVwよりも低いVr1を印加することで、メモリトランジスタMT2〜MTmのチャネル領域は電荷蓄積膜に蓄積する電荷の有無によらずに電流の経路とはならない。全てのスイッチSSはON状態とする。 By applying Vr1 lower than Ve and Vw to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, the channel region of the memory transistors MT2 to MTm does not serve as a current path regardless of the presence or absence of charges accumulated in the charge storage film. All the switches SS are turned on.
メモリトランジスタMT1の電荷蓄積膜が書き込み状態であれば、ゲートにVwよりも低いVr2を印加してもチャネル領域は電流の経路とはならないため、ソース配線SEからドレイン配線DEへは電流は流れない。
一方、メモリトランジスタMT1の電荷蓄積膜が消去状態であれば、ゲートにVeよりも高いVr2を印加することでチャネル領域が電流の経路となるため、ソース配線SEからドレイン配線DEへと電流が流れる。
よって、ドレイン配線DEへの電流の有無によりメモリトランジスタMT1に記憶したデータの判別が可能となる。
If the charge storage film of the memory transistor MT1 is in a write state, even if Vr2 lower than Vw is applied to the gate, the channel region does not become a current path, so no current flows from the source line SE to the drain line DE. .
On the other hand, if the charge storage film of the memory transistor MT1 is in the erased state, the channel region becomes a current path by applying Vr2 higher than Ve to the gate, so that a current flows from the source line SE to the drain line DE. .
Therefore, the data stored in the memory transistor MT1 can be determined based on the presence / absence of a current to the drain wiring DE.
メモリトランジスタMT2〜MTmに記憶したデータを読み出す場合についても、メモリトランジスタMT1の読み出し動作と同様に、読み出しをするメモリトランジスタのゲートにVr2を、それ以外のメモリトランジスタのゲートにVr1を印加することで、記憶したデータの判別が可能となる。
以上の説明に従いメモリトランジスタMT1〜MTmに記憶したデータを読み出すことで、EEPROM401の読み出し動作が完了する。
In the case of reading data stored in the memory transistors MT2 to MTm, Vr2 is applied to the gates of the memory transistors to be read and Vr1 is applied to the gates of the other memory transistors as in the read operation of the memory transistors MT1. The stored data can be discriminated.
By reading the data stored in the memory transistors MT1 to MTm according to the above description, the reading operation of the EEPROM 401 is completed.
次に、マスクROM402に記憶したデータの読み出し動作を説明する。
選択コンタクトホールCHDM1に記憶したデータを読み出す場合、選択コンタクトホールCHDM1に隣接するメモリトランジスタMT1のゲートにVr3を印加し、メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVr1を印加し、ソース配線SEに例えば2V、ドレイン配線DMに例えば0Vを印加する。
Next, the reading operation of data stored in the mask ROM 402 will be described.
When reading data stored in the selected contact hole CHDM1, Vr3 is applied to the gate of the memory transistor MT1 adjacent to the selected contact hole CHDM1, Vr1 is applied to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, and 2V, for example, is applied to the source line SE. For example, 0 V is applied to the drain wiring DM.
メモリトランジスタMT1のゲートにVeおよびVwよりも高いVr3を印加すること
で、メモリトランジスタMT1のチャネル領域は電荷蓄積膜に蓄積する電荷の有無によらずに電流の経路となる。
メモリトランジスタMT2〜MTmのゲートにVeおよびVwよりも低いVr1を印加することで、メモリトランジスタMT2〜MTmのチャネル領域は電荷蓄積膜に蓄積する電荷の有無によらずに電流の経路とはならない。全てのスイッチSSはOFF状態とする。
By applying Vr3 higher than Ve and Vw to the gate of the memory transistor MT1, the channel region of the memory transistor MT1 becomes a current path regardless of the presence or absence of charges accumulated in the charge storage film.
By applying Vr1 lower than Ve and Vw to the gates of the memory transistors MT2 to MTm, the channel region of the memory transistors MT2 to MTm does not serve as a current path regardless of the presence or absence of charges accumulated in the charge storage film. All the switches SS are turned off.
選択コンタクトホールCHDM1が書き込み状態であれば、選択コンタクトホールCHDM1による電流の経路がないため、ソース配線SEからドレイン配線DMへは電流は流れない。
一方、選択コンタクトホールCHDM1が消去状態であれば、選択コンタクトホールCHDM1による電流の経路があるため、ソース配線SEからドレイン配線DMへと電流が流れる。
よって、ドレイン配線DMへの電流の有無により選択コンタクトホールCHDM1に記憶したデータの判別が可能となる。
If the selected contact hole CHDM1 is in a writing state, there is no current path through the selected contact hole CHDM1, and therefore no current flows from the source line SE to the drain line DM.
On the other hand, if the selected contact hole CHDM1 is in the erased state, the current flows from the source line SE to the drain line DM because there is a current path through the selected contact hole CHDM1.
Therefore, the data stored in the selected contact hole CHDM1 can be determined based on the presence / absence of a current to the drain wiring DM.
選択コンタクトホールCHDM2〜CHDMmに記憶したデータを読み出す場合についても、選択コンタクトホールCHDM1の読み出し動作と同様に、読み出しをする選択コンタクトホールに隣接するメモリトランジスタのゲートにVr3を、それ以外のメモリトランジスタのゲートにVr1を印加することで、記憶したデータの判別が可能となる。
以上の説明に従い選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMmに記憶したデータを読み出すことで、マスクROM402の読み出し動作が完了する。
In the case of reading data stored in the selected contact holes CHDM2 to CHDMm, Vr3 is set to the gate of the memory transistor adjacent to the selected contact hole to be read and the other memory transistors are read in the same manner as the read operation of the selected contact hole CHDM1. By applying Vr1 to the gate, the stored data can be discriminated.
By reading the data stored in the selected contact holes CHDM1 to CHDMm according to the above description, the read operation of the mask ROM 402 is completed.
以上、メモリトランジスタMT1〜MTmの電荷蓄積膜に蓄える電荷の有無によりデータを記憶するEEPROM401と選択コンタクトホールCHDM1〜CHDMmの有無によりデータを記憶するマスクROM402とを同一平面上に構成することにより、第3の実施形態の不揮発性半導体記憶装置400は、1つのメモリセルあたりに記憶できるデータを2ビットにまで増やすことが可能である。
As described above, the EEPROM 401 for storing data according to the presence or absence of charges stored in the charge storage films of the memory transistors MT1 to MTm and the mask ROM 402 for storing data according to the presence or absence of the selection contact holes CHDM1 to CHDMm are configured on the same plane. The nonvolatile
本発明の不揮発性半導体記憶装置は、1つのメモリセルに記憶できるデータを1ビットよりも増やすことが可能であるため、高い集積度を求められるコンピュータ装置用や電子機器用として好適である。 Since the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention can increase the data that can be stored in one memory cell beyond 1 bit, it is suitable for a computer device or an electronic device that requires a high degree of integration.
1、101 半導体基板
2、102 ドレイン領域
3、103 ソース領域
5、105 電荷蓄積膜
6、106 ゲート
8 フィールド酸化膜
9 中間絶縁膜
10 チャネル領域
100 メモリセル
104 不純物領域
107 サイドウォール
200、300、400 不揮発性半導体記憶装置
201、301、401 EEPROM
202、302、402 マスクROM
SE EEPROMのソース配線
DE EEPROMのドレイン配線
SM マスクROMのソース配線
DM マスクROMのドレイン配線
CHSE EEPROMのソース側のコンタクトホール
CHDE EEPROMのドレイン側のコンタクトホール
CHSM マスクROMのソース側のコンタクトホール
CHDM マスクROMのドレイン側の選択コンタクトホール
MT メモリトランジスタ
SS スイッチ
S ソース端子
D ドレイン端子
G ゲート端子
DD ダイオード
S1 ソースライン
D1、D2 ドレインライン
G1、G2 ゲートライン
DD1〜DD4 ダイオード
MT1〜MT4 メモリトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Semiconductor substrate 2,102 Drain region 3,103 Source region 5,105 Charge storage film 6,106 Gate 8
202, 302, 402 Mask ROM
SE EEPROM source wiring DE EEPROM drain wiring SM mask ROM source wiring DM mask ROM drain wiring CHSE EEPROM source side contact hole CHDE EEPROM drain side contact hole CHSM mask ROM source side contact hole CHDM mask ROM MT memory transistor SS switch S source terminal D drain terminal G gate terminal DD diode S1 source line D1, D2 drain line G1, G2 gate line DD1-DD4 diode MT1-MT4 memory transistor
Claims (3)
半導体基板上の所定の活性化領域に電荷蓄積膜を有するメモリゲートを備え、
前記活性化領域の前記メモリゲートに隣接するソース領域に、前記マスクROMを構成するためのソースコンタクトホールと、前記EEPROMを構成するためのソースコンタクトホールと、
を設け、
前記メモリゲートを挟み前記ソース領域と対向するドレイン領域に、前記マスクROMを構成するための選択コンタクトホールと、前記EEPROMを構成するためのドレインコンタクトホールと、
を設け、
前記マスクROMを構成するためのソースコンタクトホールと、前記EEPROMを構成するためのソースコンタクトホールと、前記マスクROMを構成するための選択コンタクトホールと、前記EEPROMを構成するためのドレインコンタクトホールと、を同一平面上に設けた
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A non-volatile semiconductor memory device comprising a mask ROM and an EEPROM (“EEPROM” is a registered trademark; the same shall apply hereinafter) adjoining on the same plane,
A memory gate having a charge storage film in a predetermined activation region on the semiconductor substrate;
A source contact hole for configuring the mask ROM in a source region adjacent to the memory gate of the activation region, and a source contact hole for configuring the EEPROM;
Provided,
A selection contact hole for configuring the mask ROM, and a drain contact hole for configuring the EEPROM, in a drain region facing the source region across the memory gate;
Provided,
A source contact hole for configuring the mask ROM, a source contact hole for configuring the EEPROM, a selection contact hole for configuring the mask ROM, a drain contact hole for configuring the EEPROM, Are provided on the same plane . A nonvolatile semiconductor memory device, wherein
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