JPH03290960A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
- H10B41/35—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region with a cell select transistor, e.g. NAND
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Landscapes
- Read Only Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、電気的書替え可能な不揮発性半導体記憶装置
(EEPROM)に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM).
(従来の技術)
EEFROMの一つとして、高集積化が可能なNAND
セル型EEPROMが知られている。(Conventional technology) NAND, which can be highly integrated, is one of the EEFROMs.
Cell-type EEPROMs are known.
これは、複数のメモリセルをそれらのソース、ドレイン
を隣接するもの同士で共用する形で直列接続して一単位
としてビット線に接続するものである。メモリセルは通
常電荷蓄積層と制御ゲートが積層されたF E TMO
S構造を有する。メモリセルアレイは、例えばn型シリ
コン基板に形成されたp型つェル内に集積形成される。In this method, a plurality of memory cells are connected in series so that adjacent cells share their sources and drains, and are connected as a unit to a bit line. Memory cells are usually FETMO in which a charge storage layer and a control gate are stacked.
It has an S structure. The memory cell array is integrated into, for example, a p-type well formed in an n-type silicon substrate.
NANDセルのドレイン側は選択ゲートを介してビット
線に接続され、ソース側はやはり選択ゲートを介してソ
ース線(基準電位配線)に接続される。メモリセルの制
御ゲートは、行方向に連続的に配設されてワード線とな
る。The drain side of the NAND cell is connected to a bit line via a selection gate, and the source side is also connected to a source line (reference potential wiring) via a selection gate. The control gates of the memory cells are arranged continuously in the row direction to form word lines.
このNANDセル型EEPROMの動作は次の通りであ
る。データ書込みの動作は、ビット線から最も離れた位
置のメモリセルから順に行う。選択されたメモリセルの
制御ゲートには高電圧VpI)(−20V程度)を印加
し、それよりビット線側にあるメモリセルの制御ゲート
および選択ゲートには中間電位(−10V程度)を印加
し、ビット線にはデータに応じてOVまたは中間電位を
与える。ビット線にOVが与えられた時、その電位は選
択メモリセルのドレインまで伝達されて、ドレインから
浮遊ゲートに電子注入が生じる。これによりその選択さ
れたメモリセルのしきい値は正方向にシフトする。ビッ
ト線に中間電位が与えられたときは電子注入が起こらず
、しきい値変化がない。The operation of this NAND cell type EEPROM is as follows. The data write operation is performed in order from the memory cell located farthest from the bit line. A high voltage VpI (about -20V) is applied to the control gate of the selected memory cell, and an intermediate potential (about -10V) is applied to the control gate and selection gate of the memory cell on the bit line side. , an OV or intermediate potential is applied to the bit line depending on the data. When OV is applied to the bit line, the potential is transmitted to the drain of the selected memory cell, causing electron injection from the drain to the floating gate. This causes the threshold value of the selected memory cell to shift in the positive direction. When an intermediate potential is applied to the bit line, no electron injection occurs and there is no threshold change.
データ消去は、NANDセル内のすべてのメモリセルに
対して同時に行われる。すなわち全ての制御ゲート、選
択ゲートをOVとし、ビット線およびソース線を浮遊状
態として、p型ウェルおよびn型基板に高電圧20Vを
印加する。これにより、全てのメモリセルで浮遊ゲート
の電子がp型ウェルに放出され、しきい値は負方向にシ
フトする。Data erasure is performed simultaneously on all memory cells in the NAND cell. That is, a high voltage of 20 V is applied to the p-type well and the n-type substrate with all control gates and selection gates set to OV, bit lines and source lines in a floating state. As a result, electrons from the floating gates of all memory cells are released into the p-type well, and the threshold voltage is shifted in the negative direction.
データ読出し動作は、選択されたメモリセルの制御ゲー
トをOvとし、それ以外のメモリセルの制御ゲートおよ
び選択ゲートを電源電位Vcc(−5V)として、選択
メモリセルで電流が流れるか否かを検出することにより
行われる。In the data read operation, the control gate of the selected memory cell is set to Ov, the control gates and selection gates of other memory cells are set to the power supply potential Vcc (-5V), and it is detected whether or not current flows in the selected memory cell. It is done by doing.
以上の動作説明から明らかなように、従来のNANDセ
ル型EEPROMでは、データ消去は、メモリセルアレ
イが形成されたp型ウェルに20V程度の高電圧を印加
して行われる。これにより同じp型ウェルに形成されて
いるメモリセルは全て消去される。このことは、メモリ
セルアレイの一部分を選択的に消去してデータ書き替え
を行うことができないことを意味する。As is clear from the above description of the operation, in the conventional NAND cell type EEPROM, data is erased by applying a high voltage of about 20 V to the p-type well in which the memory cell array is formed. As a result, all memory cells formed in the same p-type well are erased. This means that data cannot be rewritten by selectively erasing a portion of the memory cell array.
大容量EEPROMの将来の有望な応用分野として、磁
気記録媒体の置き換えがある。たとえば、フロッピーデ
ィスクやハードディスク等の置き換えである。これら磁
気ディスクでは、消去/書き込みの単位として、512
にバイトから1にバイトの範囲が設定されている。EE
PROMにおいても、従って1にバイト程度の消去単位
を持つことが望まれる。A promising future application field for large-capacity EEPROMs is the replacement of magnetic recording media. For example, replacing floppy disks and hard disks. In these magnetic disks, the erase/write unit is 512
The range of bytes is set from byte to 1. EE
Therefore, it is desirable for a PROM to have an erase unit of the order of a byte.
(発明が解決しようとする課題)
以上のように従来のEEFROMでは、一つのウェル内
に形成された複数のセルを複数の単位ブロックに分けて
データ消去することができないという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional EEFROM has a problem in that data cannot be erased by dividing a plurality of cells formed in one well into a plurality of unit blocks.
本発明はこの様な点に鑑みなされたもので、適当なメモ
リセルアレイ・ブロック単位毎のデータ消去を可能とし
た不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする
。The present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device that enables data erasure in units of appropriate memory cell array blocks.
[発明の構成コ
(課題を解決するための手段)
本発明は、第1導電型半導体基板に第2導電型ウェルが
形成され、前記第2導電型ウェル内に電荷蓄積層と制御
ゲートが積層された電気的書替え可能なMOS)ランジ
スタ構造のメモリセルを有するメモリセルアレイが形成
された不揮発性半導体記憶装置において、メモリセルア
レイが複数ブロックに分割され、各ブロック毎に前記第
2導電型ウェルの電位を設定するウェル電位設定用電極
が配設されていることを特徴とする。[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems) The present invention provides a method in which a second conductivity type well is formed in a first conductivity type semiconductor substrate, and a charge storage layer and a control gate are stacked in the second conductivity type well. In a non-volatile semiconductor memory device in which a memory cell array having electrically rewritable (MOS) transistor-structured memory cells is formed, the memory cell array is divided into a plurality of blocks, and the potential of the second conductivity type well is changed for each block. The well potential setting electrode is provided to set the well potential.
本発明において特に好ましくは、第2導電型ウェル内に
形成されたメモリセルアレイを基準電位配線となる第1
導電型拡散層によって取囲まれた複数ブロックに分割し
、各ブロック毎に前記第2導電型ウェルの電位を設定す
るウェル電位設定用電極を配設する構成とする。In the present invention, it is particularly preferable that the memory cell array formed in the second conductivity type well be connected to the first
The structure is divided into a plurality of blocks surrounded by conductivity type diffusion layers, and a well potential setting electrode for setting the potential of the second conductivity type well is disposed in each block.
(作 用)
本発明によれば、EEFROMの消去単位を適当な大き
さに設定することによって、フロッピーディスクやハー
ドディスクの置き換えが可能になり、EEFROMの応
用分野が拡大される。特に第2導電型ウェルをマスク上
で複数に分割することをせず、メモリセルアレイの基準
電位線となる第1導電型拡散層によって取囲まれた複数
ブロックに分割することにより、チップサイズを大きく
することなく消去単位を小さくすることができる。(Function) According to the present invention, by setting the erase unit of the EEFROM to an appropriate size, it becomes possible to replace a floppy disk or a hard disk, and the field of application of the EEFROM is expanded. In particular, the chip size can be increased by dividing the second conductivity type well into multiple blocks surrounded by the first conductivity type diffusion layer, which serves as the reference potential line of the memory cell array, without dividing the second conductivity type well into multiple parts on a mask. The erase unit can be made smaller without having to do so.
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、一実施例のNANDセル型
EEFROMのメモリセルアレイ部の平面図であり、第
2図はそのA−A’断面図、第3図は同じ(B−B’断
面図である。n型シリコン基板にp型ウェル2が形成さ
れ、このp型ウェル2内に複数のNANDセルからなる
メモリセルアレイが形成されている。一つのNANDセ
ルに着目して説明するとこの実施例では、8個のメモリ
セルM1〜M8が直列接続されて一つのNANDセルを
構成している。メモリセルはそれぞれ、p型ウェル2上
にゲート絶縁膜を介して積層形成された浮遊ゲート4
(4+ 、 42 、・・・、48)と制御ゲート5(
5,,5□、・・・、58)により構成されて、それら
のソース、ドレインであるn型拡散層6は隣接するもの
同士共用する形で、メモリセルが直列接続されている。FIG. 1 is a plan view of a memory cell array portion of a NAND cell type EEFROM according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA', and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B-B'. A p-type well 2 is formed in an n-type silicon substrate, and a memory cell array consisting of a plurality of NAND cells is formed within this p-type well 2.In this embodiment, a memory cell array consisting of a plurality of NAND cells is formed. Memory cells M1 to M8 are connected in series to form one NAND cell. Each memory cell has a floating gate 4 stacked on a p-type well 2 with a gate insulating film interposed therebetween.
(4+, 42,..., 48) and control gate 5 (
5, 5□, . . . , 58), and the memory cells are connected in series so that the n-type diffusion layers 6, which are the sources and drains, are shared by adjacent ones.
NANDセルのドレイン側。Drain side of NAND cell.
ソース側には夫々、選択ゲート51.52が設けられて
いる。NANDセルのドレイン側拡散層6には、CVD
酸化膜8上に配設されたビット線9がコンタクトしてい
る。行方向に並ΔNANDセルの制御ゲート4は共通に
制御ゲート線CG、。Selection gates 51 and 52 are provided on the source side, respectively. CVD is applied to the drain side diffusion layer 6 of the NAND cell.
Bit line 9 disposed on oxide film 8 is in contact with it. The control gates 4 of the ΔNAND cells arranged in the row direction have a common control gate line CG.
CG2.・・・、CCSとして配設されている。選択ゲ
ート5□、52もそれぞれ行方向に連続的に選択ゲート
制御線SDI、SSIとして配設されている。一方、列
方向には、二つのNANDセルがビット線コンタクト部
で折り返す形で配設されていて、列方向に走るビット線
9に共通接続されている。そしてNANDセルのソース
拡散層7は、ビット線コンタクト部で上下に折り返され
たメモリセルアレイ領域A、、A2を取り囲んで形成さ
れ、これらの領域A、、A2で一つの消去単位ブロック
を構成している。この実施例ではこの消去単位ブロック
毎に、ビット線9が形成された基板上にCVD酸化膜1
0を介してウェル電位設定用電極配線11がビット線9
と交差するように配設されている。このウェル電位設定
用電極配線11は、ビット線9のコンタクト位置に隣接
するフィールド領域の位置でp型ウェル2に形成された
p+型型数散層12コンタクトさせている。他の消去ブ
ロックについても同様に構成される。CG2. ..., are arranged as CCS. The selection gates 5□ and 52 are also arranged continuously in the row direction as selection gate control lines SDI and SSI, respectively. On the other hand, in the column direction, two NAND cells are arranged in a folded manner at a bit line contact portion, and are commonly connected to a bit line 9 running in the column direction. The source diffusion layer 7 of the NAND cell is formed to surround the memory cell array regions A, . There is. In this embodiment, for each erase unit block, a CVD oxide film 1 is formed on the substrate on which the bit line 9 is formed.
The well potential setting electrode wiring 11 is connected to the bit line 9 via the bit line 9.
It is arranged to intersect with the This well potential setting electrode wiring 11 is in contact with the p+ type scattering layer 12 formed in the p type well 2 at a position in the field region adjacent to the contact position of the bit line 9. The other erase blocks are configured similarly.
この様に構成されたEEFROMの書き込み。Writing to EEFROM configured in this way.
消去および読出しの動作を次に説明する。例えば、制御
ゲート線CG sに沿うメモリセルにデータ書込みを行
う場合、この制御ゲート線CG8に高電圧Vpp−20
Vを印加し、これよりビット線側の制御ゲート線CG、
〜CG7および選択ゲート線SI5+には中間電位(−
10V程度)を印加し、ビット線にはデータに応じてO
vまたは中間電位を与える。Ovが与えられたビット線
に沿う選択メモリセルでは、ドレインから浮遊ゲートに
電子注入が生じ、メモリセルのしきい値は正方向にシフ
トする。中間電位が与えられたビット線に沿うメモリセ
ルでは電子注入が起こらず、変化がない。Erasing and reading operations will be explained next. For example, when writing data to memory cells along the control gate line CGs, the high voltage Vpp-20 is applied to the control gate line CG8.
V is applied to the control gate line CG on the bit line side from this,
~CG7 and the selection gate line SI5+ have an intermediate potential (-
Approximately 10V) is applied to the bit line, and O is applied to the bit line according to the data.
v or give an intermediate potential. In the selected memory cell along the bit line to which Ov is applied, electron injection occurs from the drain to the floating gate, and the threshold value of the memory cell shifts in the positive direction. No electron injection occurs in the memory cells along the bit line to which the intermediate potential is applied, and there is no change.
同様の書き込み動作がビット線から離れたメモリセルか
ら順に行われる。A similar write operation is performed in order from memory cells distant from the bit line.
データ消去は、消去単位ブロック毎に行われる。Data erasure is performed for each erase unit block.
例えば第1図のメモリセルアレイ領域A1.A2からな
る単位ブロック内の消去は、この中のすべての制御ゲー
ト線9選択ゲート線をOv1ビット線を浮遊状態として
、n型基板1.ソース拡散層7およびウェル電位設定用
電極配線11に高電圧vppを与える。他の消去単位ブ
ロックについては、制御ゲート線1選択ゲート線および
ウェル電位固定用電極配線をOVに保つ。これにより、
選択された単位ブロック内の全てのメモリセルで浮遊ゲ
ートの電子がp型ウェルに放出され、しきい値は負方向
にシフトする。For example, the memory cell array area A1 in FIG. Erasing within a unit block consisting of A2 is performed by setting all the control gate lines 9 selection gate lines in this block to the Ov1 bit line in a floating state, and transferring them to the n-type substrate 1. A high voltage vpp is applied to the source diffusion layer 7 and the well potential setting electrode wiring 11. For other erase unit blocks, the control gate line 1 selection gate line and the well potential fixing electrode wiring are kept at OV. This results in
Electrons from the floating gates of all memory cells in the selected unit block are released into the p-type well, and the threshold voltage is shifted in the negative direction.
この消去動作の際、選択されたブロックと他のブロック
のp型ウェル領域は、選択された単位ブロックを取囲む
ソース拡散層7から伸びる空乏層によって実質的に分離
される。その様子を第5図に示す。第5図において、ブ
ロックAが消去のために選択されたセルアレイ・ブロッ
クであり、Bは非選択のセルアレイ・ブロックである。During this erase operation, the p-type well regions of the selected block and other blocks are substantially separated by a depletion layer extending from the source diffusion layer 7 surrounding the selected unit block. The situation is shown in FIG. In FIG. 5, block A is the cell array block selected for erasing, and B is the unselected cell array block.
選択されたブロックAのp型ウェル領域2Aには20V
が印加され、非選択ブロックBのp型ウェル領域2Bは
OVとされる。またソース拡散層7および基板1には2
0Vが印加される。したがって斜線で示すように空乏層
12が伸び、一つのp型ウェル2内で選択されたp型ウ
ェル領域2Aは他のp型ウェル領域28から電気的に分
離されて、選択されてブロック内でのみデータ消去が行
われることになる。20V is applied to the p-type well region 2A of the selected block A.
is applied, and the p-type well region 2B of the unselected block B is set to OV. In addition, the source diffusion layer 7 and the substrate 1 have 2
0V is applied. Therefore, the depletion layer 12 extends as shown by diagonal lines, and the p-type well region 2A selected within one p-type well 2 is electrically isolated from the other p-type well regions 28, and the selected p-type well region 2A within the block is Only data will be deleted.
なおこのデータ消去動作の際、各部の電位印加のタイミ
ングは第4図のようにすることが好ましい。すなわちn
型基板1とソース拡散層7に高電圧VpI)を印加し、
これに時間τの遅延を持たせて選択ブロックのウェル電
位設定用電極配線に高電圧vppを与える。消去動作終
了時には逆に、ウェル電位設定用電極配線に与えた高電
圧vppを先に0■に復帰させ、これに時間τだけ遅ら
せて他の高電圧Vl)pをOVに復帰させる。この様に
各部の高電圧vpp印加に一定の遅延を持たせることに
よって、全てのp型ウェルに同時に高電圧Vl)pが印
加されるという事態が防止され、確実に選択されたブロ
ックのデータ消去が行われる。 データ読出し動作は、
NANDセル内で選択された制御ゲート線をOVとし、
それ以外のメモリセルの制御ゲートおよび選択ゲートを
電源電位Vce(−5V)として、選択メモリセルで電
流が流れるか否かを検出することにより行われる。Note that during this data erasing operation, it is preferable that the timing of applying potentials to each part be as shown in FIG. That is, n
Applying a high voltage VpI to the mold substrate 1 and the source diffusion layer 7,
A high voltage vpp is applied to the well potential setting electrode wiring of the selected block with a delay of time τ. At the end of the erase operation, conversely, the high voltage vpp applied to the electrode wiring for setting the well potential is first returned to 0■, and after a delay of time τ, the other high voltage Vl)p is returned to OV. In this way, by providing a certain delay in applying the high voltage Vpp to each part, it is possible to prevent the situation in which the high voltage Vl)p is applied to all p-type wells at the same time, and ensure data erasure of the selected block. will be held. The data read operation is
The control gate line selected in the NAND cell is set as OV,
This is performed by setting the control gates and selection gates of the other memory cells to the power supply potential Vce (-5V) and detecting whether or not current flows in the selected memory cell.
以上のようにしてこの実施例によれば、p型つェル内の
メモリセルアレイを複数の消去単位ブロックに分けて、
そのブロック毎のデータ消去ができる。したがって、大
容量化したEEPROMによるフロッピーディスクやハ
ードディスクの置換が容易になる。p型ウェルそのもの
をマスク上で単位ブロックごとに分割すると、深いp型
ウェルの形成には大きい横方向拡散を伴うため、大きい
面積を消費することになるが、この実施例ではp型ウェ
ルそのものは分割しないから、面精の増大は問題になら
ない。As described above, according to this embodiment, the memory cell array in the p-type well is divided into a plurality of erase unit blocks,
Data can be erased for each block. Therefore, it becomes easy to replace a floppy disk or hard disk with a large-capacity EEPROM. If the p-type well itself is divided into unit blocks on a mask, a large area will be consumed because the formation of a deep p-type well involves large lateral diffusion, but in this example, the p-type well itself is divided into unit blocks. Since it is not divided, there is no problem with increasing number of men.
第6図は、別の実施例のNANDセル型EEPROMの
第2図に対応する断面図である。FIG. 6 is a sectional view corresponding to FIG. 2 of a NAND cell type EEPROM of another embodiment.
この実施例では、消去単位ブロックを囲むn型ソース拡
散層7の下のp型ウェル2と基板1の界面にn型埋込み
拡散層13を形成している。この様な埋込み拡散層13
を設ければ、ソース拡散層7の下のp型ウェルの幅は実
質的に小さくなり、p型ウェル2が深い場合にも消去時
の空乏層によるp型ウェル領域の分離が確実に行われる
。In this embodiment, an n-type buried diffusion layer 13 is formed at the interface between the p-type well 2 and the substrate 1 under the n-type source diffusion layer 7 surrounding the erase unit block. Such a buried diffusion layer 13
By providing this, the width of the p-type well below the source diffusion layer 7 becomes substantially smaller, and even if the p-type well 2 is deep, separation of the p-type well region by the depletion layer during erasing can be ensured. .
第7図はさらに別の実施例のNANDセル型EEPRO
Mの第2図に対応する断面図である。FIG. 7 shows yet another embodiment of a NAND cell type EEPRO.
FIG. 2 is a sectional view corresponding to FIG. 2 of M.
この実施例では、p型ウェル2のソース拡散層7の下の
領域14を浅く形成している。これはたとえば、p型ウ
ェル2を形成する際のイオン注入時に、ソース拡散層形
成領域にマスクを形成してイオン注入されないようにし
ておく。そうすると、p型中エル形成時の熱工程でソー
ス拡散層7の下にp型イオンが拡散してp型ウェル2は
形成されるものの浅いp型ウェル層となる。In this embodiment, the region 14 under the source diffusion layer 7 of the p-type well 2 is formed shallowly. For example, during ion implantation when forming the p-type well 2, a mask is formed in the source diffusion layer formation region to prevent ion implantation. Then, p-type ions are diffused under the source diffusion layer 7 during the thermal process during the formation of the p-type medium well, and although the p-type well 2 is formed, it becomes a shallow p-type well layer.
この実施例によっても、同様に単位消去ブロックのp型
ウェル領域は空乏層によって、他の単位消去ブロックの
p型ウェル領域からの分離が確実に行われる。In this embodiment as well, the p-type well region of a unit erase block is reliably separated from the p-type well regions of other unit erase blocks by the depletion layer.
また、ソース拡散層領域のp型つェル深さを実質的に浅
くすることは、ソース拡散層をメモリセルの他のソース
、ドレイン領域より深く形成することによっても可能で
ある。さらに以上の組み合わせによっても、単位消去ブ
ロックのp型ウェル領域を他の領域から空乏層によって
分離する事ができる。Further, the p-type well depth of the source diffusion layer region can be made substantially shallower by forming the source diffusion layer deeper than other source and drain regions of the memory cell. Furthermore, the above combination also allows the p-type well region of a unit erase block to be separated from other regions by a depletion layer.
第8図はさらに別の実施例のNANDセル型EEFRO
Mの第2図に対応する断面図である。FIG. 8 shows yet another embodiment of a NAND cell type EEFRO.
FIG. 2 is a sectional view corresponding to FIG. 2 of M.
この実施例においては、これまでの実施例と異なり、消
去単位ブロックを決めるソース拡散層7をp型ウェル2
より深くn型基板1に達する深さに形成している。これ
は実質的に消去単位ブロック毎にp型ウェルを形成した
と等価になっている。In this embodiment, unlike the previous embodiments, the source diffusion layer 7 that determines an erase unit block is replaced by a p-type well 2.
It is formed to a depth that reaches the n-type substrate 1. This is substantially equivalent to forming a p-type well for each erase unit block.
この実施例の場合、読出し動作は、ソース拡散層7とn
型基板1が接続されているため、n型基板1が接地なら
ば従来と同様である。ただし通常、n型基板を用いたC
MOSLSIの場合、n型基板にはVccを与える。こ
の場合には、ビット線を″Lルベルのフローティングに
しておいて、例えばメモリセルM2を読出す場合を例に
とると、制御ゲートCG12をOV、他の制御ゲートC
G 11゜CG13〜CG18を5V、選択ゲート線1
tsD1゜SSIともに5vとし、p型ウェル2をoV
に設定する。メモリセルM2が“0”プログラムされて
いれば、そのしきい値は負であるため、Vccであるソ
ース拡散層から従来とは逆にビット線に電流が流れる。In this embodiment, the read operation is carried out between the source diffusion layer 7 and n
Since the type substrate 1 is connected, if the n type substrate 1 is grounded, it is the same as the conventional case. However, normally, C
In the case of MOSLSI, Vcc is applied to the n-type substrate. In this case, for example, when reading out the memory cell M2 with the bit line floating at the "L" level, the control gate CG12 is set to OV, and the other control gates C
G 11゜CG13 to CG18 5V, selection gate line 1
Both tsD1゜SSI are set to 5V, and p-type well 2 is set to oV.
Set to . If the memory cell M2 is programmed to "0", its threshold value is negative, so a current flows from the source diffusion layer at Vcc to the bit line, contrary to the conventional case.
メモリセルM2が″11プログラムされていれば、その
しきい値は正で、ビット線には電流が流れない。この様
に従来とは電流を流す方向を逆にして読出すことができ
る。If the memory cell M2 is programmed to "11", its threshold value is positive and no current flows through the bit line.In this way, reading can be performed by reversing the direction in which current flows from the conventional one.
この実施例の場合、ソース拡散層7を深くする分その幅
が大きくなるが、p型ウェルをマスク上で分断する場合
に比べると面積増大は小さい。またソース拡散層7はメ
モリセルブロックの周りのみであるので、この点でも面
積増大は問題にならない。そしてこの実施例によれば、
これまでの実施例と異なり、消去単位ブロックはpn接
合分離される。In the case of this embodiment, the width increases as the source diffusion layer 7 becomes deeper, but the increase in area is smaller than when the p-type well is divided on a mask. Further, since the source diffusion layer 7 is only located around the memory cell block, an increase in area is not a problem in this respect as well. And according to this example,
Unlike the previous embodiments, the erase unit block is separated by pn junction.
第9図は、第8図の変形例であり、ソース拡散層7でp
型ウェル2を分断し易くするために、ソース拡散層7の
下でp型ウェル2をあらがじめ浅くしたものである。FIG. 9 is a modification of FIG. 8, in which the source diffusion layer 7
In order to make it easier to divide the type well 2, the p-type well 2 is made shallower under the source diffusion layer 7.
第9図の様な構造を得るための製造工程例を第10図(
a)〜Cd)に示す。n型シリコン基板1にp型ウェル
を形成するためのイオン注入工程において、ソース拡散
層形成領域にマスク21を形成しておく(第10図(a
))。その後の熱工程でp型ウェル2はマスク21の下
にもできるが、その部分の厚さは薄くなる(第10図(
b))。そしてマスク22を用いてソース拡散層形成の
イオン注入を行う(第10図(C))。このとき、消去
単位ブロックを取り囲むソース拡散層7となる領域のp
型層が十分に薄ければ、メモリセルのソース。Figure 10 shows an example of the manufacturing process to obtain the structure shown in Figure 9.
Shown in a) to Cd). In the ion implantation process for forming a p-type well in the n-type silicon substrate 1, a mask 21 is formed in the source diffusion layer formation region (see FIG. 10(a)).
)). In the subsequent thermal process, a p-type well 2 is formed under the mask 21, but the thickness of that part becomes thinner (see Fig. 10).
b)). Then, using the mask 22, ion implantation is performed to form a source diffusion layer (FIG. 10(C)). At this time, p of the region that will become the source diffusion layer 7 surrounding the erase unit block is
If the mold layer is thin enough, the source of the memory cell.
ドレイン拡散層と同時にこれを形成しても基板に達する
ようにすることができる。もちろんソース拡散層7を、
素子の他のソース、ドレイン拡散層とは別に深く形成し
てもよい。Even if it is formed at the same time as the drain diffusion layer, it can reach the substrate. Of course, the source diffusion layer 7
It may be formed deeply separately from other source and drain diffusion layers of the element.
第11図(a)〜(C)はさらに別の製造工程例である
。ソース拡散層領域はあらかじめ素子分離領域と同じ絶
縁膜31を形成しておく(第11図(a))。そして積
層構造のゲートを形成しく第11図(b) ) 、その
後選択的にソース拡散層領域の絶縁膜31をエツチング
除去して、ここに深いソース拡散層7を形成する(第1
1図(C))。これによっても第9図の実施例の構造が
得られる。FIGS. 11(a) to 11(C) show yet another manufacturing process example. In the source diffusion layer region, the same insulating film 31 as the element isolation region is formed in advance (FIG. 11(a)). Then, a gate with a stacked structure is formed (FIG. 11(b)), and then the insulating film 31 in the source diffusion layer region is selectively etched away to form a deep source diffusion layer 7 there (first step).
Figure 1 (C)). This also provides the structure of the embodiment shown in FIG.
以上の実施例ではNANDセル型EEPROMを説明し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、同様のメ
モリセル構造を有し、p型ウェルとメモリセルの電荷蓄
積層の間でトンネル電流を利用してデータ書き替えを行
う形式の他のEEFROMにも適用することができる。Although a NAND cell type EEPROM has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, but has a similar memory cell structure, and a tunnel current is generated between the p-type well and the charge storage layer of the memory cell. It can also be applied to other types of EEFROM in which data is rewritten using the above method.
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、データ消去単位を分
割して磁気ディスクの置き換えを可能としたEEFRO
Mを提供することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the EEFRO is capable of replacing the magnetic disk by dividing the unit of data erasure.
M can be provided.
第1図は本発明の一実施例のNANDセル型EEPRO
Mのメモリセルアレイを示す平面図、第2図はそのA−
A’断面図、
第3図はおなしくB−B’断面図、
第4図はデータ消去時の動作波形を示す図、第5図は消
去単位ブロックの電気的分離の様子を示す図、
第6図は他の実施例のEEFROMの第2図に対応する
断面図、
第7図はさらに他の実施例のEEFROMの第2図に対
応する断面図、
第8図はさらに他の実施例のEEFROMの第2図に対
応する断面図、
第9図はさらに他の実施例のEEFROMの第2図に対
応する断面図、
第10図(a)〜(d)は第9図の構造の製造工程例を
示す図、
第11図(a)〜(C)は他の製造工程例を示す図であ
る。
1・・・n型シリコン基板、2・・・p型ウェル、3・
・・浮遊ゲート、4・・・制御ゲート、6・・・ソース
、ドレイン拡散層、7・・・ソース拡散層、8゜10・
・・CVD酸化膜、9・・・ビット線、11・・・ウェ
ル電位設定用電極配線、12・・・p+型コンタクト部
、13・・・n型埋込み拡散層、14・・・浅い拡散層
部分、M、〜M8・・・メモリセル。FIG. 1 shows a NAND cell type EEPRO according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the memory cell array of M.
3 is a sectional view along line BB', FIG. 4 is a diagram showing operation waveforms during data erasing, FIG. 5 is a diagram showing electrical isolation of erase unit blocks, 6 is a sectional view of an EEFROM of another embodiment corresponding to FIG. 2, FIG. 7 is a sectional view of an EEFROM of another embodiment corresponding to FIG. 2, and FIG. 8 is a sectional view of an EEFROM of another embodiment. 9 is a sectional view corresponding to FIG. 2 of the EEFROM of another embodiment. FIGS. 10(a) to 10(d) are manufacturing steps of the structure shown in FIG. 9. Figures illustrating process examples: Figures 11(a) to 11(C) are diagrams illustrating other manufacturing process examples. 1... n-type silicon substrate, 2... p-type well, 3...
...Floating gate, 4... Control gate, 6... Source, drain diffusion layer, 7... Source diffusion layer, 8°10.
...CVD oxide film, 9...bit line, 11...well potential setting electrode wiring, 12...p+ type contact part, 13...n type buried diffusion layer, 14...shallow diffusion layer Part, M, ~M8...Memory cell.
Claims (8)
され、前記第2導電型ウェル内に電荷蓄積層と制御ゲー
トが積層された電気的書替え可能なMOSトランジスタ
構造のメモリセルを有するメモリセルアレイが形成され
た不揮発性半導体記憶装置において、 前記メモリセルアレイが複数ブロックに分割され、 前記複数ブロックのそれぞれに前記第2導電型ウェルの
電位を設定するウェル電位設定用電極が配設されている
、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。(1) A second conductivity type well is formed in a first conductivity type semiconductor substrate, and the memory cell has an electrically rewritable MOS transistor structure in which a charge storage layer and a control gate are stacked in the second conductivity type well. In a nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell array is formed, the memory cell array is divided into a plurality of blocks, and a well potential setting electrode for setting the potential of the second conductivity type well is provided in each of the plurality of blocks. A nonvolatile semiconductor memory device characterized by:
され、前記第2導電型ウェル内に、電荷蓄積層と制御ゲ
ートが積層されたMOSトランジスタ構造のメモリセル
を有するメモリセルアレイが形成された不揮発性半導体
記憶装置において、一つの第2導電型ウェル内に形成さ
れたメモリセルアレイが基準電位配線となる第1導電型
拡散層によって取囲まれて複数ブロックに分割され、前
記複数ブロックのそれぞれに前記第2導電型ウェルの電
位を設定するウェル電位設定用電極が配設されている、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。(2) A second conductivity type well is formed in the first conductivity type semiconductor substrate, and a memory cell array having memory cells having a MOS transistor structure in which a charge storage layer and a control gate are stacked is formed in the second conductivity type well. In a non-volatile semiconductor memory device, a memory cell array formed in one second conductivity type well is surrounded by a first conductivity type diffusion layer serving as a reference potential wiring and is divided into a plurality of blocks. A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that each well is provided with a well potential setting electrode for setting the potential of the second conductivity type well.
ル間のトンネル電流による電荷の授受によって電気的書
替えが行われるものであることを特徴とする請求項1ま
たは2記載の不揮発性半導体記憶装置。(3) The nonvolatile semiconductor according to claim 1 or 2, wherein the memory cell is electrically rewritten by transfer of charge by a tunnel current between the charge storage layer and the second conductivity type well. Storage device.
ル間のトンネル電流による電荷の授受によって電気的書
替えを可能としてものであって、複数個ずつ隣接するも
の同士でソース、ドレインを共用する形で直列接続され
てNANDセルが構成されている請求項1または2記載
の不揮発性半導体記憶装置。(4) The memory cells are capable of being electrically rewritten by transfer of charge through a tunnel current between the charge storage layer and the second conductivity type well, and a plurality of adjacent memory cells share a source and a drain. 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the NAND cells are connected in series in a manner such that a NAND cell is configured.
第2導電型ウェルを突き抜けて前記第1導電型半導体基
板に接続されていることを特徴とする請求項2記載の不
揮発性半導体記憶装置。(5) The nonvolatile material according to claim 2, wherein the first conductivity type diffusion layer serving as the reference potential line penetrates through the second conductivity type well and is connected to the first conductivity type semiconductor substrate. Semiconductor storage device.
され、前記第2導電型ウェル内に、浮遊ゲートと制御ゲ
ートが積層されたFETMOS構造のメモリセルが、そ
のソース、ドレインを隣接するもの同士で共用する形で
直列接続されてNANDセルを構成してマトリクス配列
されたメモリセルアレイを有し、各NANDセルの一端
部のドレインは選択ゲートを介して列方向に走るビット
線に接続され、各NANDセル内の制御ゲートは行方向
に並ぶNANDセルについて連続的に配設されてワード
線を構成する不揮発性半導体記憶装置において、 一つの第2導電型ウェル内に形成されたメモリセルアレ
イが基準電位配線となる第1導電型ソース拡散層によっ
て取囲まれて複数ブロックに分割され、 前記複数ブロックのそれぞれに前記第2導電型ウェルの
電位を設定するウェル電位設定用電極配線が前記ワード
線と同じ方向に配設され、かつビット線コンタクト位置
に隣接する位置で第2導電型ウェルにコンタクトしてい
る、 ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。(6) A second conductivity type well is formed in the first conductivity type semiconductor substrate, and in the second conductivity type well, a memory cell having a FETMOS structure in which a floating gate and a control gate are stacked has its source and drain adjacent to each other. It has a memory cell array that is connected in series to form NAND cells and is arranged in a matrix, and the drain at one end of each NAND cell is connected to a bit line running in the column direction via a selection gate. In a nonvolatile semiconductor memory device in which control gates in each NAND cell are arranged continuously for NAND cells arranged in a row direction to form a word line, a memory cell array formed in one second conductivity type well is surrounded by a first conductivity type source diffusion layer serving as a reference potential wiring and is divided into a plurality of blocks, and a well potential setting electrode wiring for setting the potential of the second conductivity type well in each of the plurality of blocks is connected to the word What is claimed is: 1. A nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that the well is arranged in the same direction as the bit line and is in contact with a second conductivity type well at a position adjacent to a bit line contact position.
とを特徴とする請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置
。(7) The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein the plurality of blocks are divided in the column direction.
、前記第2導電型ウェルを突き抜けて前記第1導電型半
導体基板に接続されていることを特徴とする請求項6記
載の不揮発性半導体記憶装置。(8) The nonvolatile nonvolatile material according to claim 6, wherein the first conductivity type source diffusion layer serving as the reference potential line penetrates through the second conductivity type well and is connected to the first conductivity type semiconductor substrate. semiconductor memory device.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8463990 | 1990-03-30 | ||
JP2-84639 | 1990-03-30 |
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JP (1) | JPH03290960A (en) |
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-
1990
- 1990-09-17 JP JP2243866A patent/JPH03290960A/en active Pending
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