JPH03206661A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH03206661A JPH03206661A JP2001919A JP191990A JPH03206661A JP H03206661 A JPH03206661 A JP H03206661A JP 2001919 A JP2001919 A JP 2001919A JP 191990 A JP191990 A JP 191990A JP H03206661 A JPH03206661 A JP H03206661A
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- Japan
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- gate
- oxide film
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
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- 239000010408 film Substances 0.000 description 43
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- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
電気的に書込及び消去可能な読出専用メモリ(EEFR
OM) −1! )”V ニ関し,信頼性が高く,製造
工程が簡単な1層ゲート構造EEFROMを提供するこ
とを目的とし,電気的に書込及び消去可能な読出専用メ
モリセルであって,一導電型半導体基板にチャネノレ領
域を隔てて形成された反対導電型ソースと反対導電型ド
レインと,該チャネル領域より離れて該基板に形成され
た反対導電型制御ゲートと,絶縁膜を介して該基板の該
ドレイン上,該チャネノレ領域上及び該制御ゲート上に
一体化して形或された浮遊ゲートとを有し,該ドレイン
は第1選択トランジスタを経由してビット線に接続され
,該制御ゲートは該第1選択トランジスタとゲートを共
有する第2選択トランジスタを経由してワード線に接続
され,該絶縁膜は該ドレイン上においてトンネル領域を
有し,該トンネル領域はその他の領域より薄い絶縁膜で
形成されているように構戒する。
OM) −1! )”V ニ関し,信頼性が高く,製造
工程が簡単な1層ゲート構造EEFROMを提供するこ
とを目的とし,電気的に書込及び消去可能な読出専用メ
モリセルであって,一導電型半導体基板にチャネノレ領
域を隔てて形成された反対導電型ソースと反対導電型ド
レインと,該チャネル領域より離れて該基板に形成され
た反対導電型制御ゲートと,絶縁膜を介して該基板の該
ドレイン上,該チャネノレ領域上及び該制御ゲート上に
一体化して形或された浮遊ゲートとを有し,該ドレイン
は第1選択トランジスタを経由してビット線に接続され
,該制御ゲートは該第1選択トランジスタとゲートを共
有する第2選択トランジスタを経由してワード線に接続
され,該絶縁膜は該ドレイン上においてトンネル領域を
有し,該トンネル領域はその他の領域より薄い絶縁膜で
形成されているように構戒する。
本発明は半導体装置.特に電気的に書込及び消去可能な
読出専用メモリ(EEFROM)セルに関する。
読出専用メモリ(EEFROM)セルに関する。
従来のEEFROMセルは,第2図に示される2層ゲー
ト構造が多く用いられている。
ト構造が多く用いられている。
第2図(1), (2)は従来例による2層ゲー} E
EFROMセルの平面図と断面図である。
EFROMセルの平面図と断面図である。
図において.トンネル領域105上には薄い酸化膜10
6を介して,チャネル領域114上には酸化収115を
介してポリSi膜からなる浮遊ゲート102が形成され
,更に浮遊ゲート102の上に酸化膜116を介してポ
リSi膜からなる制御ゲート103が形成されて3 2
層ゲート構造となっている。
6を介して,チャネル領域114上には酸化収115を
介してポリSi膜からなる浮遊ゲート102が形成され
,更に浮遊ゲート102の上に酸化膜116を介してポ
リSi膜からなる制御ゲート103が形成されて3 2
層ゲート構造となっている。
読出トランジスタ104はp型基板120にチャネル領
域114を挟んで形成されたn型領域122及び123
と基板上に酸化膜を介して形成された浮遊ゲ−}102
及び制御ゲート(ワード線)103で構威される。
域114を挟んで形成されたn型領域122及び123
と基板上に酸化膜を介して形成された浮遊ゲ−}102
及び制御ゲート(ワード線)103で構威される。
選択トランジスタ101はp型基板120にチャネル領
域を挟んで形成されたn型領域121及び122とチャ
ネル領域上に酸化膜124を介して形成されたゲー1−
107で構威される。
域を挟んで形成されたn型領域121及び122とチャ
ネル領域上に酸化膜124を介して形成されたゲー1−
107で構威される。
ビット線はコンタクトホール125を介して選択トラン
ジスタ101のn型領域121に接続されている。
ジスタ101のn型領域121に接続されている。
ワード線は制御ゲート103を用いる。
従来例の2層ゲー}12EPROM (所謂ダブルボリ
EEPROM )は高密度の集積が可能で信頼性も十分
であり汎用メモリとして用いられているが,製造工程が
複雑であるためマイクロプロセッサやカスタムロジック
集積回路のリソースに簡単に取り込むことが出来ないと
いった問題があった。
EEPROM )は高密度の集積が可能で信頼性も十分
であり汎用メモリとして用いられているが,製造工程が
複雑であるためマイクロプロセッサやカスタムロジック
集積回路のリソースに簡単に取り込むことが出来ないと
いった問題があった。
そこで製造工程が簡単なl層ゲー1−EEFROM (
所謂シングルポリEEFROM) ” が提案されてい
る。
所謂シングルポリEEFROM) ” が提案されてい
る。
1)例えば
特開昭63−166274, 特開昭63−1365
73.特開昭63−156361. l層ゲー1− EEFROMは,浮遊ゲートを読出トラ
ンジスタのチャネル領域より延長して形成し,制御ゲー
トが浮遊ゲートの延長部と酸化膜を介してp型基板内に
形成されたn型領域で構戒さている。
73.特開昭63−156361. l層ゲー1− EEFROMは,浮遊ゲートを読出トラ
ンジスタのチャネル領域より延長して形成し,制御ゲー
トが浮遊ゲートの延長部と酸化膜を介してp型基板内に
形成されたn型領域で構戒さている。
従って,製造工程は1層のポリSt膜で形成されて簡単
となるが浮遊ゲートの延長分だけ集積度が低下する。
となるが浮遊ゲートの延長分だけ集積度が低下する。
このために,特開昭63−156361には,トンネル
領域を読出トランジスタのドレイン上及び制御ゲート上
に形成して.セル面積が小さい1層ゲートEEFROM
を提案している。次の第3図でその概略を説明する。
領域を読出トランジスタのドレイン上及び制御ゲート上
に形成して.セル面積が小さい1層ゲートEEFROM
を提案している。次の第3図でその概略を説明する。
第3図は従来例による1層ゲー} EEFROMセルの
平面図である。
平面図である。
図において,トンネル領域5上には薄い酸化膜を介して
,又チャネル領域l4とトンネル領域5とを含んだ領域
上には酸化膜を介してポリSi膜からなる浮遊ゲート2
が形成され,浮遊ゲート2は分離酸化膜を越えて隣の素
子領域まで延長され.延長部の浮遊ゲート2の下にトン
ネル領域5A上の薄い酸化膜を含む酸化膜を介して,基
板内に不純物導入層からなる制J111ゲート13が形
成されて,1層ゲート構造となっている。
,又チャネル領域l4とトンネル領域5とを含んだ領域
上には酸化膜を介してポリSi膜からなる浮遊ゲート2
が形成され,浮遊ゲート2は分離酸化膜を越えて隣の素
子領域まで延長され.延長部の浮遊ゲート2の下にトン
ネル領域5A上の薄い酸化膜を含む酸化膜を介して,基
板内に不純物導入層からなる制J111ゲート13が形
成されて,1層ゲート構造となっている。
読出トランジスタ4は基板にチャネル領域14を挟んで
不純物を導入して形成されたドレイン領域11及びソー
ス領域12と,基板上に酸化膜を介して形成された浮遊
ゲート2で構威される。
不純物を導入して形成されたドレイン領域11及びソー
ス領域12と,基板上に酸化膜を介して形成された浮遊
ゲート2で構威される。
選択トランジスタ1は基板にチャネル領域を挟んで形成
された不純物導入領域l9及び20とチャネル領域上に
酸化膜を介して形成されたゲート7で構成される。
された不純物導入領域l9及び20とチャネル領域上に
酸化膜を介して形成されたゲート7で構成される。
選択トランジスタIAは基板にチャネル領域を挟んで形
成された不純物導入領域22及び23とチャネル領域上
に酸化膜を介して形成されたゲート7で構威される。
成された不純物導入領域22及び23とチャネル領域上
に酸化膜を介して形成されたゲート7で構威される。
ビット線はコンタクトホール9を介して選択トランジス
タ1の不純物導入領域19に接続されている。
タ1の不純物導入領域19に接続されている。
ワード線はコンタクトホール10を介して選択トランジ
スタ1八の不純物導入領域22に接続されている。
スタ1八の不純物導入領域22に接続されている。
[発明が解決しようとする課題〕
しかしながら.上記従来例の1層ゲートEEFROMは
制御ゲート上に面積の大きいトンネルキャパシタを有す
るため,電界によるストレスでHEPRO旧よデータ保
持特性が劣化する確率が大きいという問題があった。
制御ゲート上に面積の大きいトンネルキャパシタを有す
るため,電界によるストレスでHEPRO旧よデータ保
持特性が劣化する確率が大きいという問題があった。
本発明は信頼性が高く.製造工程が簡単な1層ゲート構
造EEFROMを提供することを目的とする。
造EEFROMを提供することを目的とする。
上記課題の解決は.一導電型半導体基板にチャネル領域
を隔てて形成された反対導電型ソースと反対導電型ドレ
インと,該チャネル領域より離れて該基板に形成された
反対導電型制御ゲートと,絶縁膜を介して該基板の該ド
レイン上,該チャネル領域上及び該制御ゲート上に一体
化して形成された浮遊ゲートとを有し,該ドレインは第
1選択トランジスタを経由してビット線に接続され.該
制御ゲートは該第1選択トランジスタとゲートを共有す
る第2選択トランジスタを経由してワード線に接続され
,該絶縁膜は該ドレイン上においてトンネル領域を有し
,該トンネル領域はその他の領域より薄い絶縁膜で形成
されている半導体装置により達或される。
を隔てて形成された反対導電型ソースと反対導電型ドレ
インと,該チャネル領域より離れて該基板に形成された
反対導電型制御ゲートと,絶縁膜を介して該基板の該ド
レイン上,該チャネル領域上及び該制御ゲート上に一体
化して形成された浮遊ゲートとを有し,該ドレインは第
1選択トランジスタを経由してビット線に接続され.該
制御ゲートは該第1選択トランジスタとゲートを共有す
る第2選択トランジスタを経由してワード線に接続され
,該絶縁膜は該ドレイン上においてトンネル領域を有し
,該トンネル領域はその他の領域より薄い絶縁膜で形成
されている半導体装置により達或される。
制御ゲートに印加する書込電圧を■,浮遊ゲート電圧を
■F G + 読出トランジスタのドレイン/浮遊ゲー
ト間容量(トンネル領域の容量)をCI+浮遊ゲート/
制御ゲート間容量を02,浮遊ゲートに蓄積される電荷
をQとすると次の式が戒り立つ。
■F G + 読出トランジスタのドレイン/浮遊ゲー
ト間容量(トンネル領域の容量)をCI+浮遊ゲート/
制御ゲート間容量を02,浮遊ゲートに蓄積される電荷
をQとすると次の式が戒り立つ。
V,.= C,V/(C,+Cz)+Q/CCl十C!
).従って,所定のV,Gを与えるためには,書込電圧
Vの係数C2/ (c+ 十C2)が1に近づくほど望
ましいが,実際の設計上消去電圧との関連でC2はC1
の2〜2.5倍程度に設定される。
).従って,所定のV,Gを与えるためには,書込電圧
Vの係数C2/ (c+ 十C2)が1に近づくほど望
ましいが,実際の設計上消去電圧との関連でC2はC1
の2〜2.5倍程度に設定される。
ここで+ CIのトンネルキャパシタを必要最低限の面
積で形或すると+ CZはC,の2〜2.5倍程度の大
きさであるので,トンネルキャパシタを形成しなくとも
十分にこの関係が戒立するように形或できることが確認
できた。
積で形或すると+ CZはC,の2〜2.5倍程度の大
きさであるので,トンネルキャパシタを形成しなくとも
十分にこの関係が戒立するように形或できることが確認
できた。
即ち.例えば(+のトンネルキャパシタの膜厚を100
人+CZの膜厚を200入とすれば,上記のようにC.
の面積はC,の(2〜2.5)X2倍,即ち, 4〜5
倍であればよく,この程度の倍率であれば,C,は+
CIを包含するドレイン領域よりさらに広い面積を持つ
読出トランジスタと同程度の幅でレイアウトができ,セ
ル全体で均衡のとれたパターンレイアウトが可能である
。
人+CZの膜厚を200入とすれば,上記のようにC.
の面積はC,の(2〜2.5)X2倍,即ち, 4〜5
倍であればよく,この程度の倍率であれば,C,は+
CIを包含するドレイン領域よりさらに広い面積を持つ
読出トランジスタと同程度の幅でレイアウトができ,セ
ル全体で均衡のとれたパターンレイアウトが可能である
。
第1図(1)〜(4)は本発明の一実施例を説明する1
層ゲートEEFROMセルの平面図と断面図である。
層ゲートEEFROMセルの平面図と断面図である。
図において,第1図(1)は平面図,(2)はA−A断
面,(3)はB−B断面,(4)とC−C断面である。
面,(3)はB−B断面,(4)とC−C断面である。
1層ゲー} EEFROMセルはビット線のコンタクト
ホール9を含む素子領域は第2図の2層ゲートEEPR
OMセルと同じ構或であるが,ワード線のコンタクトホ
ール10を含む素子領域は,素子分#領域l7でビット
線のコンタクトホール9を含む素子領域と隔てられて基
板上の別の場所に形成されている。
ホール9を含む素子領域は第2図の2層ゲートEEPR
OMセルと同じ構或であるが,ワード線のコンタクトホ
ール10を含む素子領域は,素子分#領域l7でビット
線のコンタクトホール9を含む素子領域と隔てられて基
板上の別の場所に形成されている。
トンネル領域5上には薄い酸化膜6を介して,又チャネ
ル領域14とトンネル領域5とを含んだ領域上には酸化
If!15を介してポリSt膜からなる浮遊ゲート2が
形成され,浮遊ゲート2は分離酸化膜17を越えて隣の
素子領域まで延長され,延長部の浮遊ゲート2の下に酸
化膜16を介して,P型基板100内にn型不純物導入
層からなる制御ゲート13が形成されて,1層ゲート構
造となっている。
ル領域14とトンネル領域5とを含んだ領域上には酸化
If!15を介してポリSt膜からなる浮遊ゲート2が
形成され,浮遊ゲート2は分離酸化膜17を越えて隣の
素子領域まで延長され,延長部の浮遊ゲート2の下に酸
化膜16を介して,P型基板100内にn型不純物導入
層からなる制御ゲート13が形成されて,1層ゲート構
造となっている。
読出トランジスタ4はp型基板100にチャネル領域1
4を挟んでn型不純物を導入して形或されたドレイン領
域l1及びソース領域12と,基板上に酸化膜15を介
して形成された浮遊ゲート2で構威される。
4を挟んでn型不純物を導入して形或されたドレイン領
域l1及びソース領域12と,基板上に酸化膜15を介
して形成された浮遊ゲート2で構威される。
選択トランジスタ1はp型基板100にチャネル領域を
挟んで形成されたn型不純物導入領域19及び20とチ
ャネル領域上に酸化膜18を介して形成されたゲート7
で構威される。
挟んで形成されたn型不純物導入領域19及び20とチ
ャネル領域上に酸化膜18を介して形成されたゲート7
で構威される。
選択トランジスタIAはp型基板100にチャネル領域
を挟んで形成されたn型不純物導入領域22及び23と
チャネル領域上に酸化膜24を介して形成されたゲート
7で構威される。
を挟んで形成されたn型不純物導入領域22及び23と
チャネル領域上に酸化膜24を介して形成されたゲート
7で構威される。
ビット線はコンタクトホール9を介して選択トランジス
タ1のn型不純物導入領域19に接続されている。
タ1のn型不純物導入領域19に接続されている。
ワード線はコンタクトホール10を介して選択トランジ
スタ1^のn型不純物導入領域22に接続されている。
スタ1^のn型不純物導入領域22に接続されている。
製造工程順序の概略は次の通りである。
n型不純物導入領域である制御ゲート13と読出トラン
ジスタ4のドレイン領域11及びソース領域12は同時
に形成され,且つ読出トランジスタ4のチャネル領域1
4がドレイン領域11及びソース領域12の形或により
決定される。
ジスタ4のドレイン領域11及びソース領域12は同時
に形成され,且つ読出トランジスタ4のチャネル領域1
4がドレイン領域11及びソース領域12の形或により
決定される。
基板にn型不純物を導入して,読出トランジスタのドレ
イン領域11,ソース領域12及び制御ゲート13が形
成された後に,ボリSi膜からなる浮遊ゲート2及び選
択トランジスタ1のゲートが形成され,これらのゲート
に自己整合して不純物導入領域19, 20, 2L
22, 23 (ドレイン領域IL ソース領域12
及び制御ゲート13以外の不純物導入領域)が形成され
る。
イン領域11,ソース領域12及び制御ゲート13が形
成された後に,ボリSi膜からなる浮遊ゲート2及び選
択トランジスタ1のゲートが形成され,これらのゲート
に自己整合して不純物導入領域19, 20, 2L
22, 23 (ドレイン領域IL ソース領域12
及び制御ゲート13以外の不純物導入領域)が形成され
る。
次に,実施例の効果を示す数値例を従来例(1層ゲート
の)と対比して例示する。
の)と対比して例示する。
書込動作時にC2に印加される電圧■2は,書込電圧を
■とすると, V2= C,V/(CI+CZ) で表される。ここで,浮遊ゲート/制御ゲート間の容M
czは,作用の欄で述べたように膜厚にかかわらずある
一定の容量が必要である。従って8V2も膜厚にかかわ
らずある一定の値をとる。
■とすると, V2= C,V/(CI+CZ) で表される。ここで,浮遊ゲート/制御ゲート間の容M
czは,作用の欄で述べたように膜厚にかかわらずある
一定の容量が必要である。従って8V2も膜厚にかかわ
らずある一定の値をとる。
そこで,C2に印加される電界E2は,膜厚をd2とす
れば, Ez=vz/dz となり,膜厚が厚い程電界は弱くなり,信頼性の向上が
望める。
れば, Ez=vz/dz となり,膜厚が厚い程電界は弱くなり,信頼性の向上が
望める。
例えば, C+ : Ct= 1 : 2.5とし,書
込電圧(パルス)■を18 Vとすると, v2= 18/(1+2.5)=5.I Vとなる。
込電圧(パルス)■を18 Vとすると, v2= 18/(1+2.5)=5.I Vとなる。
ここで+ CZにトンネル膜を用いると,dz=100
人として電界E2は, E.= 5.1ν/ 100 X 10− ” cm=
5.1 MV/cm となり,薄い膜に大きな電界が印加されることになる。
人として電界E2は, E.= 5.1ν/ 100 X 10− ” cm=
5.1 MV/cm となり,薄い膜に大きな電界が印加されることになる。
以上説明したように本発明によれば,信頼性が高く,製
造工程が簡単な1層ゲート構造EEPROMが得られた
。
造工程が簡単な1層ゲート構造EEPROMが得られた
。
第1図(1)〜(4)は本発明の一実施例を説明するl
層ゲートEEPROMセルの平面図と断面図,第2図(
1), (2)は従来例による2層ゲートEEPROl
’1セルの平面図と断面図, 第3図は従来例による1層ゲートEEFROMセルの平
面図である。 図において, 1,IAは選択トランジスタ, 2は浮遊ゲート 4は読出トランジスタ 5はトンネル領域. 6は薄い酸化膜, 7は選択トランジスタのゲート 9はビント線のコンタクトホール, 10はワード線のコンタクトホール, 11は読出トランジスタのドレイン領域,12は読出ト
ランジスタのソース領域,13は制御ゲート. 14は読出トランジスタのチャネル領域.15, 16
, 18. 24はゲート酸化膜,17は分離酸化膜, 19, 20, 21, 22. 23はn型不純物導
入領域100はp型基板 )4 一9二一fづ冫:Iレ1?1ミゴヘ (1)平面図 実拒倒の 図 等1邊(ダ/)1) (2) A−A前面 (3) B−B婢顔 1IJ (4) C−C M面 実姶イク11/)図 冨1口(イの2) (1).[P面旧 (2)A−,A膚曲 イゴ未/Iク1jの口(2層ヶ“二旨冫第 2 優
層ゲートEEPROMセルの平面図と断面図,第2図(
1), (2)は従来例による2層ゲートEEPROl
’1セルの平面図と断面図, 第3図は従来例による1層ゲートEEFROMセルの平
面図である。 図において, 1,IAは選択トランジスタ, 2は浮遊ゲート 4は読出トランジスタ 5はトンネル領域. 6は薄い酸化膜, 7は選択トランジスタのゲート 9はビント線のコンタクトホール, 10はワード線のコンタクトホール, 11は読出トランジスタのドレイン領域,12は読出ト
ランジスタのソース領域,13は制御ゲート. 14は読出トランジスタのチャネル領域.15, 16
, 18. 24はゲート酸化膜,17は分離酸化膜, 19, 20, 21, 22. 23はn型不純物導
入領域100はp型基板 )4 一9二一fづ冫:Iレ1?1ミゴヘ (1)平面図 実拒倒の 図 等1邊(ダ/)1) (2) A−A前面 (3) B−B婢顔 1IJ (4) C−C M面 実姶イク11/)図 冨1口(イの2) (1).[P面旧 (2)A−,A膚曲 イゴ未/Iク1jの口(2層ヶ“二旨冫第 2 優
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電気的に書込及び消去可能な読出専用メモリ(EEPR
OM)セルであって、 一導電型半導体基板にチャネル領域を隔てて形成された
反対導電型ソースと反対導電型ドレインと、該チャネル
領域より離れて該基板に形成された反対導電型制御ゲー
トと、絶縁膜を介して該基板の該ドレイン上、該チャネ
ル領域上及び該制御ゲート上に一体化して形成された浮
遊ゲートとを有し、 該ドレインは第1選択トランジスタを経由してビット線
に接続され、 該制御ゲートは該第1選択トランジスタとゲートを共有
する第2選択トランジスタを経由してワード線に接続さ
れ、 該絶縁膜は該ドレイン上においてトンネル領域を有し、
該トンネル領域はその他の領域より薄い絶縁膜で形成さ
れていることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001919A JPH03206661A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001919A JPH03206661A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03206661A true JPH03206661A (ja) | 1991-09-10 |
Family
ID=11514999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001919A Pending JPH03206661A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03206661A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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