JPH0330373A - Semiconductor non-volatile memory - Google Patents

Semiconductor non-volatile memory

Info

Publication number
JPH0330373A
JPH0330373A JP1164522A JP16452289A JPH0330373A JP H0330373 A JPH0330373 A JP H0330373A JP 1164522 A JP1164522 A JP 1164522A JP 16452289 A JP16452289 A JP 16452289A JP H0330373 A JPH0330373 A JP H0330373A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
electron injection
transistor
reading
memory device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1164522A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masataka Takebuchi
竹渕 政孝
Yukihiro Saeki
佐伯 幸弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1164522A priority Critical patent/JPH0330373A/en
Publication of JPH0330373A publication Critical patent/JPH0330373A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To avoid the soft write making rapid reading-out feasible by a method wherein an electron injection/extraction region is isolated from a reading-out region through the intermediary of a field region. CONSTITUTION:A memory transistor is divided into an electron injection/ extraction region A and a reading-out region B through the intermediary of a field region 22 then the former region A is formed into a capacitor structure while the latter region B is formed into a semiconductor volatile memory comprising a transistor. Next, the first gate electrodes 25 of a capacitor and the transistor are connected to each other through the intermediary of the field region 22. Through these procedures, the electron injection/extraction region A and the reading-out region B are divided into two independent regions later to avoid the soft write such as floating gate injection, etc., of hot electrons generated during the reading-out process. Furthermore, the memory transistor is divided into the said two regions to reduce the additional capacity to lines for accelerating the reading-out speed.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は半導体不揮発性記憶装置の構造に関するもので
、特に、電気的に書き換え可能な半導体不揮発性記憶装
置(Electrical 13’ IErasabl
ePI?OM略してE2 FROM)に使用されるもの
である。
Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to the structure of a semiconductor non-volatile memory device, and in particular to an electrically rewritable semiconductor non-volatile memory device (Electrical 13'). IErasable
ePI? It is used for OM (abbreviated as E2 FROM).

E従来の技術] 従来のE2 PROMセルは第6図のように一つのセル
が二つのトランジスタC,Dからなっている。このセル
の動作を説明する。
E. Prior Art] One conventional E2 PROM cell consists of two transistors C and D, as shown in FIG. The operation of this cell will be explained.

トランジスタCはデータ保持用の素子で、チャネル部分
の上方に、第1のゲート絶縁膜を介してフローティング
・ゲートと呼ばれる電気的に絶縁状態のポリシリコン層
を持っている。このフローティング脅ゲートの電位によ
り、トランジスタCをオン状態にするか、オフ状態にす
るかでデータの11」とrOJの記憶ができる。フロー
ティング・ゲートのさらに上方には、絶縁膜を介してコ
ントロール・ゲートと呼ばれるポリφシリコン層がある
。コントロール・ゲートはフローティング・ゲートへの
データの書き込みに際して重要な働きをする。
The transistor C is an element for holding data, and has an electrically insulating polysilicon layer called a floating gate above the channel portion with a first gate insulating film interposed therebetween. Depending on the potential of this floating gate, the data 11'' and rOJ can be stored depending on whether the transistor C is turned on or off. Further above the floating gate is a polysilicon layer called a control gate with an insulating film interposed therebetween. The control gate plays an important role in writing data to the floating gate.

トランジスタDは選択用のトランジスタで、セルがマト
リクス状に配置された場合、トランジスタDが選択され
たときのみオンし、トランジスタCの記憶データをドレ
インd2に出力し、それ以外のときはオフしていて、出
力端を高インピーダンスにする働きをする。
Transistor D is a selection transistor. When cells are arranged in a matrix, transistor D is turned on only when selected, outputs the data stored in transistor C to drain d2, and is turned off at other times. It works to make the output terminal high impedance.

上記セルへのデータの書き込み動作を説明する。The operation of writing data to the above cell will be explained.

フローティング・ゲートとドレインd1部分には、一部
、シリコン酸化膜の薄い部分があり(トンネル部)、こ
こを介して電子の移動を行わせると、例えば、フローテ
ィング・ゲートから電子を引き抜くと、同ゲートにはホ
ールが残り、電位が上がる。この電位がチャネル部分に
反転層を形成し、トランジスタCはオン状態となる。一
方、フローティング会ゲートに電子を注入すると、同ゲ
ートの電位は下がり、チャネル部分は蓄積状態となり、
トランジスタCはオフ状態となる。
There is a thin part of the silicon oxide film (tunnel part) in the floating gate and drain d1 parts, and if electrons are moved through this part, for example, if electrons are extracted from the floating gate, the same effect occurs. A hole remains in the gate, and the potential increases. This potential forms an inversion layer in the channel portion, and the transistor C is turned on. On the other hand, when electrons are injected into the floating gate, the potential of the gate decreases and the channel becomes in an accumulation state.
Transistor C is turned off.

フローティング・ゲートからの電子の放出、またはフロ
ーティング−ゲートへの電子注入は次のように行う。
Ejection of electrons from the floating gate or injection of electrons into the floating gate is performed as follows.

(電子放出)コントロール・ゲートCGをGND、(接
地)ドレインを高電位のVpp (例えば20V)とす
る。フローティング・ゲー!・はコントロール・ゲート
とドレインd、の電位差により中間の電位となる。した
がって、トンネル部に(トンネル部の酸化膜は薄いため
)局所的に高電界がかかり、ここを介して、フローティ
ング・ゲートからドレインdlへむかって電子が流れ出
る。
The (electron emission) control gate CG is set to GND, and the (grounded) drain is set to a high potential Vpp (for example, 20 V). Floating game! • has an intermediate potential due to the potential difference between the control gate and the drain d. Therefore, a high electric field is locally applied to the tunnel portion (because the oxide film in the tunnel portion is thin), and electrons flow from the floating gate toward the drain dl via this field.

(電子注入)電子放出と反対に、コントロール・ゲート
CGを高電位のvpp、  ドレインをGNDにする。
(Electron injection) Contrary to electron emission, the control gate CG is set to a high potential vpp and the drain is set to GND.

トンネル部にはやはり高電界がかかるが、電子放出とは
反対の方向であるから、ドレインからフローティング・
ゲートにむかって電子の移動が生じる。
Although a high electric field is still applied to the tunnel part, it is in the opposite direction to the electron emission, so there is a floating field from the drain.
Electron movement occurs towards the gate.

電子放出・注入いずれの場合にも選択用トランジスタD
はオン状態にしておかねばならない。
In both cases of electron emission and injection, the selection transistor D
must be left on.

このように、データの書き込みを終えた後、フローティ
ング・ゲートへの誤注入を防止するためコントロール・
ゲートCGはGNDレベルにする。
In this way, after writing data, the control
Gate CG is set to GND level.

このE2 PROMセルは基本的にソフト・ライト(誤
書き込み)の危険を内在している。
This E2 PROM cell basically has an inherent danger of soft writing (erroneous writing).

まず、ソフトやライトのメカニズムについて説明する。First, I will explain the mechanism of the software and lights.

リードやモードにおいては、セルのドレインd2を、あ
る電位レベルにバイアスする。選択されたセルの記憶デ
ータが「0」のときは、フローティング・ゲートが電子
注入状態であるから、データ保持用トランジスタCはオ
フであるため、ドレインのバイアス電位はそのままで変
化がない。
In read or mode, the drain d2 of the cell is biased to a certain potential level. When the stored data of the selected cell is "0", the floating gate is in an electron injection state and the data holding transistor C is off, so the bias potential of the drain remains unchanged.

一方、記憶データが「1」のときは、データ保持用トラ
ンジスタCはオンとなり、選択用トランジスタDを介し
てドレインd1の電位をソースS。
On the other hand, when the stored data is "1", the data holding transistor C is turned on, and the potential of the drain d1 is transferred to the source S via the selection transistor D.

の電位(GND)に引き込む。このとき、コントロール
・ゲートは前述のようにGNDレベルとしている。
(GND). At this time, the control gate is set to the GND level as described above.

ここで、「0」のセルをリードする場合に、ソフト串ラ
イトが生じる可能性があることを示そう。
Let us now show that a soft write may occur when reading a "0" cell.

セレクト−トランジスタDがオンすると、ド1ツインの
バイアス電位がトンネル部の下の拡散層に伝わる。メモ
リトランジスタCがオフ状態であるため、この電位は保
持されたまままとなる。このとき、フローティング脅ゲ
ートは電子が注入された状態であるため、電位が低く、
もし、ドレインのバイアス電位が十分高いと、トンネル
部を介して、フローティング・ゲートから電子を放出さ
せる。
When the select transistor D is turned on, the bias potential of the do1 twin is transmitted to the diffusion layer below the tunnel portion. Since the memory transistor C is in the off state, this potential remains held. At this time, the floating gate is in a state where electrons are injected, so the potential is low,
If the drain bias potential is high enough, electrons will be emitted from the floating gate through the tunnel.

長時間に渡ってリードを続けると、フローティング・ゲ
ートは73子が不足となり、最終的には、メモリトラン
ジスタCをオン状態にする。
If reading is continued for a long time, the floating gate will run out of 73 children, and eventually the memory transistor C will be turned on.

これは、まさに、「1」を書き込んだことに相当する。This is exactly equivalent to writing "1".

このように、リードをしている間に記憶データが変化す
る(ソフト・ライト)という不具合がある。
As described above, there is a problem in that the stored data changes while being read (soft write).

従来は、このソフト・ライトを防止するため、ドレイン
のバイアス値を1.0v以下に抑えている。
Conventionally, in order to prevent this soft write, the drain bias value is suppressed to 1.0 V or less.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように、ソフト中ライトを防ぐために、ビット・
ラインBLの電位を最大11口Vにすると、論理rlJ
、rOJの電位レベルはそれぞれ、最大1.0V 、お
よび、最少Ovとなり、二つの論理の電位差は最大でも
 1.OV L、かない。これでは、例えば電源Vdd
−5Vのとき、「0」のセルのドレイン電位を 1.O
vから5vに変換するレベル中シフタが必要である。実
際には、センス・アンプと呼ばれる高速の増幅回路が使
われるが、その回路は決して簡単なものではなく、設計
に当たっては、いつでも、多大の困難がつきまとってい
る。
(Problem to be solved by the invention) As described above, in order to prevent writes during software, bit
When the potential of the line BL is set to a maximum of 11 V, the logic rlJ
, rOJ are respectively maximum 1.0V and minimum Ov, and the potential difference between the two logics is 1.0V at maximum. OV L, Kanai. In this case, for example, the power supply Vdd
When the voltage is -5V, the drain potential of the "0" cell is 1. O
A level medium shifter is required to convert from v to 5v. In reality, high-speed amplification circuits called sense amplifiers are used, but these circuits are by no means simple, and their design is always fraught with great difficulties.

とくに、電源電圧Vddを、たとえば2■から6Vまで
変化させても、正しい動作を行うように設計することは
ほとんど不可能に近い。
In particular, even if the power supply voltage Vdd is varied from, for example, 2V to 6V, it is almost impossible to design the device to perform correct operation.

上記ソフト・ライトを防止し、さらに、ドレイン電位を
上げるための方法として、2−バス方式が使用されてい
る。これは、第7図に示したように、第6図のセルでメ
モリトランジスタのソース端子S1を共通バスFに接続
し、書き込みは従来通り、選択用トランジスタDのドレ
インを用い(このとき、バスFはGNDとする)、リー
ド時にはバスFからセルのデータを読む(このとき、バ
スGはGND)。
A 2-bus method is used to prevent the above-mentioned soft write and further increase the drain potential. As shown in FIG. 7, the source terminal S1 of the memory transistor in the cell shown in FIG. F is set to GND), and when reading, cell data is read from bus F (at this time, bus G is set to GND).

このようにすると、ソフト・ライトに関して改良される
のは次の理由による。セルの記憶データがrOJのとき
は、メモリトランジスタCがオフであるから、バスFは
所定のバイアス値となる。
In this way, the soft write is improved for the following reason. When the data stored in the cell is rOJ, the memory transistor C is off, so the bus F has a predetermined bias value.

このとき、そのバイアス値は、やはり、メモリトランジ
スタCがオフであるかからトンネル部には印加されない
。これにより、改良前のソフト・ライトは防止できる。
At this time, the bias value is not applied to the tunnel portion since the memory transistor C is off. This can prevent soft writes before improvement.

一方、記憶データがrlJのときは、メモリトランジス
タCがオンし、バスFはGND側に引かれる。この状態
は改良前のセルとほぼ同じである。
On the other hand, when the stored data is rlJ, the memory transistor C is turned on and the bus F is pulled to the GND side. This state is almost the same as the cell before improvement.

ところが、ソフト争ライトが防止できるということで、
バスFのバイアス値を上げると、選択用トランジスタD
がオンした直後、バスFからCに向かって大きな電流が
流れる。このとき、メモリ・トランジスタのチャネル部
分でホットエレクトロンが生じ、それが、トンネル部を
抜けて、フローティング・ゲートに飛び込む。フローテ
ィング・ゲートには多数のホールが存在しているため、
飛び込んできた電子と対消滅し、ホールの数は減少する
。結果として、フローティング・ゲートの電位は下がり
、トランジスタ特性が悪化する。この現象は、選択用ト
ランジスタDがオンし始めた直後のみに生じ(その後、
バスFの電位はさがるのでホット帝エレクトロンは出な
い)、−回のスイッチングで消滅するホールの数はわず
かなものである。が、繰り返しスイッチングさせると、
総計のホール消減数は非常に大きなものとなり、あたか
も「0」を書き込んだ状態となる。つまり、改良前のセ
ルとは別のソフトライトが起こったことになる。これは
逆に「1」記憶の場合に生じる問題である。
However, since software dispute writing can be prevented,
When the bias value of bus F is increased, selection transistor D
Immediately after turning on, a large current flows from bus F to bus C. At this time, hot electrons are generated in the channel portion of the memory transistor, pass through the tunnel portion, and jump into the floating gate. Since there are many holes in the floating gate,
They annihilate with the incoming electrons, and the number of holes decreases. As a result, the potential of the floating gate decreases and the transistor characteristics deteriorate. This phenomenon occurs only immediately after the selection transistor D starts to turn on (after that,
(Since the potential of the bus F decreases, no hot electrons are produced.) The number of holes that disappear in - times of switching is small. However, if you switch repeatedly,
The total number of holes erased becomes very large, and it becomes as if "0" has been written. In other words, a different soft write occurred than in the cell before the improvement. Conversely, this is a problem that occurs in the case of "1" storage.

さらに、この2−バス方式の欠点は、リード時のバスF
に付加される容量が大きいことである。
Furthermore, the disadvantage of this 2-bus method is that the bus F
The added capacity is large.

バスFに多数のセルが接続された場合、かつ、それらの
セルに全て「1」が書かれている場合には、1つのセル
を選択すると、他のセルのメモリトランジスタのチャネ
ル部分、および、ソース部分の容量が全てバスFに付加
されているため(第8図参照)スピードが著しく低下す
る。従来のセルでは、セレクト争ゲートDがビットφラ
インBL側に接続されていたため、この様な容量は無か
ったのである。第8図中11はローデコーダ、12はセ
ル、13はカラムプルアップ部、14はカレント−リミ
ッタ、15はセンスアンプ、16はラッ子回路である。
When a large number of cells are connected to bus F, and when "1" is written in all of those cells, when one cell is selected, the channel part of the memory transistor of the other cell and Since all the capacitance of the source portion is added to the bus F (see FIG. 8), the speed is significantly reduced. In the conventional cell, the select gate D was connected to the bit φ line BL side, so there was no such capacitance. In FIG. 8, 11 is a row decoder, 12 is a cell, 13 is a column pull-up section, 14 is a current limiter, 15 is a sense amplifier, and 16 is a latch circuit.

本発明の目的は、電気的に書き換え可能な不揮発性記憶
装置(R2FROM)の分野において、ソフトライトを
防止でき、しかも高速読み出し可能なR2FROMを提
供することである。
An object of the present invention, in the field of electrically rewritable nonvolatile memory devices (R2FROM), is to provide an R2FROM that can prevent soft writes and that can be read at high speed.

[発明の構成] (課逼を解決するための手段と作用) 本発明は、 (1)  電気的に書き換え可能な半導体不揮発性記憶
装置において、半導体基板上に形成された第1の絶縁膜
上で電気的に浮遊状態にある第1のゲート電極と、この
電極上の第2の絶縁膜上の第2のゲート電極とを有した
電子注入または引き抜き領域と;この領域とフィールド
領域を介して素子分離され、前記半導体基板の表面領域
に形成されたソース、ドレイン領域と、これら領域間に
形成されたチャネル領域と、このチャネル領域上に積層
された第1の絶縁膜上で電気的に浮遊状態にある第1の
ゲート電極と、この電極上の第2の絶縁膜上の第2のゲ
ート電極とを有した読み出し領域とを具備し;前記電子
注入または引き抜き領域の第1のゲート電極どうし及び
第2のゲート電極どうしはそれぞれ一体的に連結された
ことを特徴とする半導体不揮発性記憶装置である。また
本発明は、 (2)  前記電子注入または引き抜き領域の第1の絶
縁膜は、一部薄いトンネル領域を有することを特徴とす
る上記(1)項に記載の半導体不揮発性記憶装置である
。また本発明は、 (3)前記電子注入または引き抜きを、少くとも前記ト
ンネル領域下の半導体基板に形成された該基板とは逆導
電型の拡散層と第2のゲート電極とを用いて行なう構成
としたことを特徴とする上記(2)項に記載の半導体不
揮発性記憶装置である。また本発明は、 (4)前記読み出し領域はLDD  (Ligl+tl
y DopedDrain)構造のトランジスタを構成
することを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1
項記載の半導体不揮発性記憶装置である。
[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving Problems) The present invention provides: (1) In an electrically rewritable semiconductor nonvolatile memory device, a first insulating film formed on a semiconductor substrate; an electron injection or extraction region having a first gate electrode in an electrically floating state and a second gate electrode on a second insulating film on this electrode; via this region and a field region; Source and drain regions that are element-separated and formed on the surface region of the semiconductor substrate, a channel region formed between these regions, and a first insulating film laminated on the channel region, electrically floating. a readout region having a first gate electrode on a first gate electrode and a second gate electrode on a second insulating film above the readout region; the first gate electrodes of the electron injection or extraction region The semiconductor nonvolatile memory device is characterized in that the second gate electrodes and the second gate electrodes are integrally connected to each other. Further, the present invention provides the semiconductor nonvolatile memory device according to item (1), wherein (2) the first insulating film of the electron injection or extraction region has a partially thin tunnel region. Further, the present invention provides a configuration in which (3) the electron injection or extraction is performed using at least a diffusion layer formed in the semiconductor substrate under the tunnel region and having a conductivity type opposite to that of the substrate, and a second gate electrode. The semiconductor nonvolatile memory device according to item (2) above is characterized in that: Further, the present invention provides the following features: (4) The readout area is an LDD (Ligl+tl
Any one of (1) to (3) above, characterized in that it constitutes a transistor with a y DopedDrain structure.
The semiconductor non-volatile memory device described in 1.

即ち本発明は、二層ゲート構造からなる値E2 FRO
Mにおいて、メモリトランジスタを、電子の注入/引き
抜き領域と読み出し領域に、フィールド領域を介して分
離し、電子の注入/引き抜き領域はキャパシタ構造とし
、読み出し領域はトランジスタから成る半導体揮発性記
憶装置とし−たちのであり、上記のキャパシタ及びトラ
ンジスタの第1のゲート電極は、上記フィールド領域を
介して接続されている構造である。
That is, the present invention provides a value E2FRO consisting of a two-layer gate structure.
In M, the memory transistor is separated into an electron injection/extraction region and a readout region via a field region, the electron injection/extraction region has a capacitor structure, and the readout region is a semiconductor volatile memory device consisting of a transistor. The capacitor and the first gate electrode of the transistor are connected through the field region.

上記のように、従来の1バス方式の欠点であったソフト
会ライトは、電子のトンネル部となる電子注入/引き抜
き領域が、読み出し領域と切り離されるため解決される
。また従来の2バス方式の欠点であった浮遊ゲートへの
ホットエレクトロンの注入によるソフト・ライトの問題
は、読み出し領域のトランジスタがLDD構造とするこ
とで解決できる。またソース部の負荷容量から動作スピ
ードの低下がある問題は、読み出し領域が書き込み系と
は独立しているため、負荷容量が小さくなり、高速化が
実現できる。
As described above, the soft write, which is a drawback of the conventional one-bus system, is solved because the electron injection/extraction region, which serves as the electron tunnel section, is separated from the readout region. Furthermore, the soft write problem caused by injection of hot electrons into the floating gate, which is a drawback of the conventional two-bus system, can be solved by using an LDD structure for the transistor in the readout region. In addition, the problem of reduced operating speed due to the load capacitance of the source section is resolved because the read area is independent from the write system, so the load capacitance is reduced and higher speeds can be achieved.

(実施例) 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第1
図は同実施例を示すもので、ここでは二層ポリシリコン
構造のR2FROMのメモリセル部を示す。同図(0)
はパターン平面図、同図(a)は同図(o)のa−a’
線に沿う断面図、同図(b)は同b−b’線に沿う断面
図、同図(C)は同c−c’線に沿う断面図、第2図は
第1図の等価回路である。これら図においてAは電子注
入/引き抜き領域、Bは読み出し領域である。また21
はP型シリコン基板、22はフィールド領域(絶縁膜)
、23は第1絶縁膜、24はトンネル絶縁膜、25は第
1ポリシリコン電極(浮lnゲートFG) 、26は第
2はポリシリコン電極(制御ゲートCG) 、27は第
2絶縁膜、28は金属(Ag)配線、291はトンネル
膜下拡散層(N型)、292は低濃度拡散層(N−型)
、30は高濃度拡散層(N十型)、31のクロスハツチ
ング部は素子能動領域、32はトンネル窓、33はコン
タクト、WDは書き込み用ドレイン、R8は読み出し用
ソース、RDは読み出し用ドレインである。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure shows the same embodiment, and here shows a memory cell portion of an R2FROM having a two-layer polysilicon structure. Same figure (0)
is a pattern plan view, and figure (a) is a-a' of figure (o).
Figure 2 is a cross-sectional view along line bb', Figure 2 is a cross-sectional view taken along line c-c', Figure 2 is the equivalent circuit of Figure 1. It is. In these figures, A is an electron injection/extraction region, and B is a readout region. Also 21
is a P-type silicon substrate, 22 is a field region (insulating film)
, 23 is a first insulating film, 24 is a tunnel insulating film, 25 is a first polysilicon electrode (floating ln gate FG), 26 is a second polysilicon electrode (control gate CG), 27 is a second insulating film, 28 is a metal (Ag) wiring, 291 is a diffusion layer under the tunnel film (N type), 292 is a low concentration diffusion layer (N- type)
, 30 is a high concentration diffusion layer (N0 type), 31 is a cross-hatched area, 32 is a tunnel window, 33 is a contact, WD is a write drain, R8 is a read source, and RD is a read drain. It is.

本構成の主な特徴は次の如くである。The main features of this configuration are as follows.

(1)電子の注入/引き抜き6A域Aと読み出し領域B
がフィールド領域22を介して各々分離されている。
(1) Electron injection/extraction 6A area A and readout area B
are separated from each other by a field region 22.

(2)  上記トンネル窓をも含む電子の注入/引き抜
き領域Aは、トランジスタではなく、完全なキャパシタ
(4造になっており、読み出し領域Bがトランジスタと
なっている。
(2) The electron injection/extraction region A, which also includes the tunnel window, is not a transistor but a complete capacitor (4-structured), and the readout region B is a transistor.

次に本構成による半導体記憶装置について、電子注入、
電子引き抜き、読み出しの一連の動作を示す。
Next, regarding the semiconductor memory device with this configuration, electron injection,
It shows a series of electron extraction and readout operations.

(イ)電子注入(E2 FROMでは消去作用である)
:書きこみ用ドレインWDをOVとし、制御ゲート(C
G)1.:高電圧V¥)pc約20V)i、:バイアス
すると、電子がWDからトンネル酸化膜24下の拡散層
29.迄移動し、トンネル酸化膜を通過し、浮遊ゲート
FC中に注入される。こ0時トンネル酸化膜下はN型層
2つ1であるから、P型層である場合よりFGに電子を
注入しやすい(第3図参照) (ロ) 電子引き抜き(E2 FROMでは書き込み作
用である)二制御ゲートCGをOVとし、書き込み用ド
レインWDにvpp c約20v)をバイアスすること
で、電子注入と全く逆の経路をたどって浮遊ゲートFG
から書き込み用ドレインWDに抜ける。
(a) Electron injection (in E2 FROM, this is an erasing action)
: Write drain WD is set to OV, control gate (C
G)1. :High voltage V\)pc approx. 20V)i, :When biased, electrons are transferred from the WD to the diffusion layer 29. below the tunnel oxide film 24. It travels up to the point where it passes through the tunnel oxide film and is injected into the floating gate FC. At this time, there are two N-type layers under the tunnel oxide film, so it is easier to inject electrons into the FG than if it were a P-type layer (see Figure 3). By setting the second control gate CG to OV and biasing the write drain WD to vpp c (approximately 20V), the floating gate FG follows a path completely opposite to that of electron injection.
The write drain WD is connected to the write drain WD.

(ハ)読み出し:読み出しは先述した様に、従来方式と
は異なり、専用の読み出し経路を用いる。
(c) Readout: As mentioned above, unlike the conventional method, a dedicated readout path is used for readout.

つまり読み出し用ドレインRDをVcc  (約5y)
に、読み出し用ソースR8をOVとし、制御ゲートCG
をOVにして行う。
In other words, set the read drain RD to Vcc (approximately 5y)
In this case, the read source R8 is set to OV, and the control gate CG is set to OV.
Perform this with OV.

電子注入後の読み出しでは、浮遊ゲー) F G l:
l:電子が蓄積されている為、閾値が正方向にシフトし
ており、上記した読み出しでは電流が流れない。
In readout after electron injection, floating gate) FG l:
l: Since electrons are accumulated, the threshold value is shifted in the positive direction, and no current flows during the above readout.

一方、電子引き抜き後は浮遊ゲート中に電子が不足する
為、閾値は負方向にシフトし、上記の読み出し法では電
流が流れる。この電流量は浮遊ゲート中の電子が不足す
ればする程(−閾値が負方向にシフトすればする程)増
加するといった関係がある。又、読み出し時のVDSを
上げても同様の効果が得られる。
On the other hand, after electron extraction, there is a shortage of electrons in the floating gate, so the threshold shifts in the negative direction, and current flows in the above reading method. The amount of current increases as the number of electrons in the floating gate becomes insufficient (as the -threshold value shifts in the negative direction). Furthermore, the same effect can be obtained by increasing the VDS during reading.

次に、先述した本発明の特徴を従来技術の問題点と比べ
、考察してみる。従来技術の問題点として、■ドレイン
読み出しく1−バス方式)はソフI・ライト防止の為回
路設計の困難があるも、ドレイン電圧を1v以下にせざ
るを得ない事がある。
Next, the features of the present invention described above will be compared and considered with the problems of the prior art. Problems with the prior art include (1) Drain readout (1-bus method), which has difficulty in circuit design to prevent soft I/write, and requires the drain voltage to be lower than 1V.

一方、2−バス方式のセルに関しては■浮遊ゲートへの
ホットエレクトロンが注入される事、更に■ソース部の
負荷容量からスピードの低下がある事を示した。これに
対して本発明による半導体装置は上記■については、ソ
フトライトの原因であったトンネル部が読み出し領域を
、電子の注入/引き抜き領域と分離することで解決でき
た。■に関しては、読み出し用トランジスタが従来のメ
モリトランジスタの構造とは異なるL D D eM造
をしている事で、ソース、ドレイン間の電界が緩和され
て、チャネルホットエレクトロンの発生は著しく抑えら
れる。■については先述した様に書き込み系と分離して
読み出し系が独立している為、付加容量が小さくなり、
通常の高速ROMと同等のスピードは確保できる。
On the other hand, regarding the 2-bus type cell, it was shown that (1) hot electrons are injected into the floating gate, and (2) there is a decrease in speed due to the load capacitance of the source section. On the other hand, in the semiconductor device according to the present invention, the above-mentioned problem (2) can be solved by separating the readout region of the tunnel portion, which was the cause of soft write, from the electron injection/extraction region. Regarding (2), since the read transistor has an LDD eM structure different from the structure of conventional memory transistors, the electric field between the source and drain is relaxed, and the generation of channel hot electrons is significantly suppressed. As for (2), as mentioned earlier, the read system is separate from the write system, so the additional capacity is small.
It can maintain the same speed as normal high-speed ROM.

本発明の第1図の半導体記憶装置の実施例を実際のメモ
リセルのマトリクスとして配置する場合はドレインと制
御ゲートの間に選択ゲートDを設けた実施例を第4図に
示す。この選択ゲートDの役割は、書き込み/消去/読
み出しの際に、確実に番地の選択を行なわせる為のもの
である。いわゆる半選択(誤読み出しともいい、隣りの
デプレッション化された素子を介して、その素子のデー
タを読んでしまうこと)防止の効果がある。
When the embodiment of the semiconductor memory device of FIG. 1 of the present invention is arranged as an actual matrix of memory cells, an embodiment in which a selection gate D is provided between the drain and the control gate is shown in FIG. The role of this selection gate D is to ensure address selection during writing/erasing/reading. This has the effect of preventing so-called half-selection (also called erroneous reading, in which data of an element is read through an adjacent depressed element).

書き込み/消去/読み出し時の動作バイアス例を第5図
に示す。このように電子注入(消去の場合)に関しては
選択ゲートSG、制御ゲートCGにVpp (約20v
)を掛け、残りの端子は0・■とする。電子引き抜き(
書き込みの場合)については選択ゲートSG、書き込み
ドレインWDにVpp(k 20 V)を掛け、残りの
端子をOVにする。
FIG. 5 shows an example of operation bias during writing/erasing/reading. In this way, regarding electron injection (in the case of erasing), Vpp (approximately 20V) is applied to the selection gate SG and control gate CG.
), and the remaining terminals are set to 0・■. Electronic withdrawal (
In the case of writing), Vpp (k 20 V) is applied to the selection gate SG and write drain WD, and the remaining terminals are set to OV.

読み出しは読み出しドレインRD及び選択ゲートSGに
Vec’(5V)を掛け、残りの端子をOVにする。
For reading, Vec' (5V) is applied to the read drain RD and the selection gate SG, and the remaining terminals are set to OV.

なお本発明は上記実施例に限られず種々の応用が可能で
ある。例えば上記したポリシリコン膜から成る電極はポ
リサイド又はシリサイド等であってももちろんよい。ま
た読み出し領域Bの基板−浮遊ゲート間に存在する絶縁
膜23は同図、電子注入/引き抜き領域Aに存在する一
部薄い第1の絶縁膜と同じ膜厚のものを使用してもよい
し、また実施例では誤動作の原因となるホットエレクト
ロン防止にLDD構造を用いたが、同防止効果が得られ
るなら他の構造としてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied in various ways. For example, the electrode made of the polysilicon film mentioned above may of course be made of polycide or silicide. Further, the insulating film 23 existing between the substrate and the floating gate in the readout region B may have the same thickness as the partially thin first insulating film existing in the electron injection/extraction region A in the figure. Further, in the embodiment, an LDD structure is used to prevent hot electrons that cause malfunctions, but other structures may be used as long as the same preventive effect can be obtained.

[発明の効果] 以上説明した如く本発明によれば、ゲート多層構造から
成るE2 FROMにおいて、電子の注入/引き抜き領
域と読み出し領域を分離し、これら各々を独立させた本
発明による半導体記憶装置を用いることで、読み出し時
に生じたホットエレクトロンの浮遊ゲート注入等のソフ
トライトによる信頼性的問題を構造面から解決できた。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a semiconductor memory device according to the present invention is provided in which an electron injection/extraction region and a readout region are separated and each of them is made independent in an E2 FROM having a gate multilayer structure. By using this method, we were able to solve the reliability problem caused by soft write, such as floating gate injection of hot electrons during readout, from a structural perspective.

また上記両領域を分離したことにより、ライン付加容量
が減るため、動作スピードも向上するものである。
Furthermore, by separating the above two regions, the additional line capacitance is reduced, and the operation speed is also improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(0)は本発明の一実施例のパターン平面図、第
1図(a)ないしくc)は同断面図、第2図は同等価回
路図、第3図は同一部詳細図、第4図は同セルマトリク
スにするためのセル実施例のパターン平面図、第5図は
同バイアス例を示す図表、第6図ないし第8図は従来装
置の回路図である。 21・・・P型基板、22・・・フィールド領域、23
゜24.27・・・絶縁膜、291・・・トンネル膜下
N型拡散層、292・・・N−層、30・・・N十層、
A・・・電子注入/引き抜き領域、B・・・読み出し領
域。
Fig. 1 (0) is a pattern plan view of an embodiment of the present invention, Fig. 1 (a) to c) is a cross-sectional view of the same, Fig. 2 is an equivalent circuit diagram, and Fig. 3 is a detailed view of the same part. , FIG. 4 is a pattern plan view of a cell embodiment for forming the same cell matrix, FIG. 5 is a chart showing an example of the same bias, and FIGS. 6 to 8 are circuit diagrams of a conventional device. 21... P-type substrate, 22... Field region, 23
゜24.27... Insulating film, 291... N-type diffusion layer under tunnel film, 292... N- layer, 30... N ten layer,
A...electron injection/extraction region, B...readout region.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電気的に書き換え可能な半導体不揮発性記憶装置
において、半導体基板上に形成された第1の絶縁膜上で
電気的に浮遊状態にある第1のゲート電極と、この電極
上の第2の絶縁膜上の第2のゲート電極とを有した電子
注入または引き抜き領域と;この領域とフィールド領域
を介して素子分離され、前記半導体基板の表面領域に形
成されたソース、ドレイン領域と、これら領域間に形成
されたチャネル領域と、このチャネル領域上に積層され
た第1の絶縁膜上で電気的に浮遊状態にある第1のゲー
ト電極と、この電極上の第2の絶縁膜上の第2のゲート
電極とを有した読み出し領域とを具備し;前記電子注入
または引き抜き領域の第1のゲート電極どうし及び第2
のゲート電極どうしはそれぞれ一体的に連結されたこと
を特徴とする半導体不揮発性記憶装置。
(1) In an electrically rewritable semiconductor nonvolatile memory device, a first gate electrode is electrically floating on a first insulating film formed on a semiconductor substrate, and a second gate electrode on this electrode is an electron injection or extraction region having a second gate electrode on an insulating film; source and drain regions separated from this region via a field region and formed in the surface region of the semiconductor substrate; A channel region formed between the regions, a first gate electrode electrically floating on a first insulating film laminated on this channel region, and a second insulating film on this electrode. a readout region having a second gate electrode; a first gate electrode of the electron injection or extraction region;
A semiconductor nonvolatile memory device characterized in that gate electrodes of the two are integrally connected to each other.
(2)前記電子注入または引き抜き領域の第1の絶縁膜
は、一部薄いトンネル領域を有することを特徴とする請
求項1に記載の半導体不揮発性記憶装置。
(2) The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the first insulating film in the electron injection or extraction region has a partially thin tunnel region.
(3)前記電子注入または引き抜きを、少くとも前記ト
ンネル領域下の半導体基板に形成された該基板とは逆導
電型の拡散層と第2のゲート電極とを用いて行なう構成
としたことを特徴とする請求項2に記載の半導体不揮発
性記憶装置。
(3) The electron injection or extraction is performed using at least a diffusion layer formed in the semiconductor substrate under the tunnel region and having a conductivity type opposite to that of the substrate, and a second gate electrode. 3. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 2.
(4)前記読み出し領域はLDD(LightlyDo
ped Drain)構造のトランジスタを構成するこ
とを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の
半導体不揮発性記憶装置。
(4) The readout area is an LDD (Lightly Do
4. The semiconductor nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the semiconductor nonvolatile memory device comprises a transistor having a ped drain structure.
JP1164522A 1989-06-27 1989-06-27 Semiconductor non-volatile memory Pending JPH0330373A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1164522A JPH0330373A (en) 1989-06-27 1989-06-27 Semiconductor non-volatile memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1164522A JPH0330373A (en) 1989-06-27 1989-06-27 Semiconductor non-volatile memory

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0330373A true JPH0330373A (en) 1991-02-08

Family

ID=15794763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1164522A Pending JPH0330373A (en) 1989-06-27 1989-06-27 Semiconductor non-volatile memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0330373A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000200843A (en) * 1998-12-04 2000-07-18 Gatefield Corp Improved nonvolatile rewritable interconnect cell having writable buried bit line
JP4688175B2 (en) * 2005-07-21 2011-05-25 パイオニア株式会社 Class D power amplifier

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62139199A (en) * 1985-12-12 1987-06-22 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device
JPS62155568A (en) * 1985-12-27 1987-07-10 Nec Corp Nonvolatile semiconductor memory device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62139199A (en) * 1985-12-12 1987-06-22 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device
JPS62155568A (en) * 1985-12-27 1987-07-10 Nec Corp Nonvolatile semiconductor memory device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000200843A (en) * 1998-12-04 2000-07-18 Gatefield Corp Improved nonvolatile rewritable interconnect cell having writable buried bit line
JP4688175B2 (en) * 2005-07-21 2011-05-25 パイオニア株式会社 Class D power amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5300802A (en) Semiconductor integrated circuit device having single-element type non-volatile memory elements
US5412600A (en) Non-volatile semiconductor device with selecting transistor formed between adjacent memory transistors
KR100219331B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device and method for eraser and production thereof
US4989054A (en) Non-volatile semiconductor memory device using contact hole connection
JPH06334190A (en) Eeprom and logical lsi chip including such eeprom
JPS637031B2 (en)
JPH0451917B2 (en)
US4972371A (en) Semiconductor memory device
KR20020007369A (en) Semiconductor memory device
JPH09213094A (en) Semiconductor memory and information reading method for semiconductor memory
KR960000723B1 (en) Eeprom
KR20000011589A (en) A semiconductor memory device and a method of making thereof
JP2008508662A (en) Flash memory unit and flash memory device programming method
JP2825407B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US7728378B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device, manufacturing method thereof and method of programming information into the memory device
JPS6237477B2 (en)
US5604142A (en) Method of making an EPROM with peripheral transistor
JP2582412B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH0330373A (en) Semiconductor non-volatile memory
JP2732070B2 (en) Writing method for nonvolatile semiconductor memory device
EP0454051B1 (en) Program element for use in redundancy technique for semiconductor memory device, and method of fabricating a semiconductor memory device having the same
JPS6150372A (en) Method of producing semiconductor device
JPH06204487A (en) Semiconductor storage device
JPH05110113A (en) Semiconductor memory device and its method for reading out memory information
JP4544733B2 (en) CAM cell of flash memory device