JPH043470A - 半導体不揮発性記憶装置およびその書き込み方法 - Google Patents

半導体不揮発性記憶装置およびその書き込み方法

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JPH043470A
JPH043470A JP2102860A JP10286090A JPH043470A JP H043470 A JPH043470 A JP H043470A JP 2102860 A JP2102860 A JP 2102860A JP 10286090 A JP10286090 A JP 10286090A JP H043470 A JPH043470 A JP H043470A
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JP
Japan
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potential
substrate
impurity diffusion
drain
writing
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Pending
Application number
JP2102860A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Tsuchiya
達男 土屋
Takaaki Nozaki
孝明 野崎
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的に書き換え可能な半導体不揮発性記憶装
置とその書き込み方法に関するものである。
C従来技術およびその課題〕 電気的に書き換え可能な半導体不揮発性記憶素子として
MNOS (Me t a I −Ni t r 1d
e−Ox ide−8emiConduCtor)型の
不揮発性記憶素子およびこのMNOS型の不揮発性記憶
素子の第2層ゲート絶縁膜であるシリコン窒化膜上にシ
リコン酸化膜を形成したMONOS(Metal−Ox
ide−Ni t r 1de−Ox 1de−8em
iConduCtor)型の不揮発性記憶素子がある。
MNOS型の不揮発性記憶素子オヨびMONOS型の不
揮発性記憶素子を用いた従来のメモリセルの回路構成図
を第4図(alに示す。第4図fa)において、メモリ
セルはソース41、不揮発性記憶素子42.MIS素子
43、ドレイン44を順次直列に接続して構成される。
MIS素子46はメモリセルをマトリクス状に配列する
場合に任意のメモリセルを選択する素子である。
不揮発性記憶素子42としてMONO3型の不揮発性記
憶素子、MIS素子46としてMO8素子を用いた従来
のメモリセルの断面構造図を第4図(b)に示す。第4
図(b)はシリコン酸化膜45、シリコン窒化膜46、
シリコン酸化膜47の三層ゲート絶縁膜とポリシリコン
ゲート電極50とを有する不揮発性記憶素子42、およ
びポリシリコンゲート電極49を有しシリコン酸化膜4
8をゲート絶縁膜とするMIS素子46、ソース41、
ドレイン44、半導体基板40からなる。第4図(a)
の従来のメモリセルの書き込みはドレイン44を開放状
態、MIS素子43を導通状態、不揮発性記憶素子42
のゲートをプログラム電位、ソース41を基板電位にし
て行う。書き込み禁止はソース41をプログラム電位、
ドレイン44、MIS素子46、不揮発性記憶素子42
を前記書き込みと同じ状態にして行う。このため、メモ
リセルをマトリクス状に配列する場合、書き込みワード
線方向に隣接するメモリセルのソースおよびドレインを
それぞれ別々に配線する必要がある。従来のメモリセル
なマトリクス状に配列したメモリマトリクスの回路構成
図を第3図(a)、平面図を第3図(b)に示す。第3
図(a)および第3図(b)において、X30、X、2
は選択ワード線、W、1、W32は書き込みワード線、
B31、B3□はデータ出力線、831%S32はソー
ス線、31は不揮発性記憶素子、32はMIS素子、6
6はドレイン、64はソース、65はコンタクトホール
、66は素子分離領域である。第3固自)において、書
き込みワード線W、1、W、2方向に隣接するメモリセ
ルはソース64をそれぞれ別々にソース線S31 s 
332で配線し、ドレイン66もそれぞれ別々にデータ
出力線83B32で配線する。従って、第3図(b)の
ように従来のメモリセルをマトリクス状に配列したメモ
リマトリクスはデータ出力線B31 、B32 、ソー
ス線S31 、 S32を素子分離領域66に配線する
必要があり素子分離領域36が大きくなり半導体不揮発
性記憶装置の高集積化に不利である。
本発明の目的は、かかる欠点を除去し高集積度を有する
半導体不揮発性記憶装置およびその書き込み方法を提供
するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では前記の目的を達成するために、次のような半
導体不揮発性記憶装置およびその書き込み方法を提供す
る。(イ)一導電型の半導体基板の表面領域に該半導体
基板と逆導電型の第1の不純物拡散層とMONO3型の
不揮発性記憶素子とMIS素子と前記半導体基板と逆導
電型の第2の不純物拡散層とを順次直列に接続して設け
てなるメモリセルをマトリクス状に配列してなる半導体
不揮発性記憶装置において、前記第1の不純物拡散層を
ドレインとし、前記第2の不純物拡散層をソースとし、
かつ前記第2の不純物拡散層はすべての前記メモリセル
を接続してなることを特徴とする半導体不揮発性記憶装
置。(ロ)一導電型の半導体基板の表面領域に該半導体
基板と逆導電型の第1の不純物拡散層とMONOS型の
不揮発性記憶素子とMIS素子と前記半導体基板と逆導
電型の第2の不純物拡散層とを順次直列に接続して設け
てなるメモリセルをマトリクス状に配列してなる半導体
不揮発性記憶装置において、書き込みはMIS素子を非
導通状態にして行うことを特徴とする半導体不揮発性記
憶装置の書き込み方法である。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明におけるメモリマトリクス回路の一例で
ある。ここでは、2×2の最小マトリクス構造で説明を
行うが、大規模なマ) IJクス構造にまで拡張できる
ことは明白である。メモリセルMI+ハテータ出力線B
llに接続されたドレイン11、MONOS型ノ不揮型
性不揮発性記憶素子12素子13、ソース線Sllに接
続されたソース14を順次直列に接続してなる。メモリ
セルMll 、 M12 、M21 、 M22のソー
スはすべてノース線S11に接続する。第1図において
、X、、 、 X、、。
は選択ワード線、W、、 、W、□は書き込みワード線
、Bll  B+2はデータ出力線である。メモリセル
M1.の書き込み、消去、読み出しは、表1の電圧を各
端子に印加して行う。
表      1 表1において、X、1%X1□は選択ワード線、W、、
 。
W12は書き込みワード線%BII、B1□はデータ出
力線、Sl、はソース線、V ppは負電位のプログラ
ム電圧、V ccは電源電圧、0は■I1.電位でOV
SAはセンスアンプに接続されていることを表わす。M
ONOS型の不揮発性記憶素子の書き込みは、基板電位
をソースと同電位のV□とし不揮発性記憶素子のゲート
電位を基板電位に対して正電位(Vcc−V、、 ’)
にすることにより基板から電子をゲート絶縁膜へ注入し
て行う。メモリセルM11ト同一の書キ込みワード線上
のメモリセルM12は、ドレインがゲートと同電位でか
つMIS素子が非導通状態のため、ドレイン空乏層がチ
ャネル領域まで延び書き込みが禁止される。消去は、基
板電位をV ccとしゲート電位を基板に対して負電位
(V、、 −Vcc)にすることによりゲート絶縁膜か
ら電子を基板へ放出して行う。メモリセルM11の選択
的な消去を行う時の基板電位は、メモリセルM 、 1
、M2I、M22がV cc、メモリセルM 、 2が
V pPである。しかし、書き込みワード線方向に隣接
するメモリセルを同時に消去するページ消去方式および
すべてのメモリセルを同時に消去するチップ−括消去方
式では、消去時の基板電位は書き込み時の基板電位と同
様に全てのメモリセルについてソースと同電位(Vcc
)にすることができる。すなわち、本発明を用いるとす
べてのメモリセルのソースを接続でき、かつすべてのメ
モリセルの基板をソースに接続することも可能である。
MONOS型の不揮発性記憶素子は第3層ゲート絶縁膜
としゲート電極側からのキャリア注入を防ぐに十分なバ
リア高さを有するシリコン酸化膜を有するためにゲート
絶縁膜なlQnm以下に薄膜化することが可能であり、
IOV以下で書き換え可能である。表1のバイアス関係
で書き込みを行う場合のメモリセルM12、M2□のド
レインと基板間の電位差は基板と不揮発性記憶素子のゲ
ート電極間の電位差と同値となり、プログラム電圧の高
い不揮発性記憶素子を用いるとドレインを高耐圧構造に
する必要がある。MONOS型の不揮発性記憶素子は前
記のようにプログラム電圧が低いためドレインを高耐圧
構造にする必要がなく高集積化に有利である。
第2図は本発明におけるメモリマトリクスの平面図であ
る。第2図において、ドレイン21はコンタクトホール
22を介して、書き込みワード線W2菫、W22と選択
ワード線X28、X、2と直交するデータ出力線B21
に接続する。不純物拡散層によりすべてのメモリセルの
ソースを接続したソース26はコンタクトホール24を
介してソース線S2□に接続する。なお、書き込みワー
ド線W20、W22はMONOS型の不揮発性記憶素子
のゲートになり、選択ワード線X2I、X2□はMIS
素子のゲートになる。第2図において、B22はデータ
出力線、25は素子分離領域である。本発明におけるメ
モリマトリクスは、従来のメモリマトリクスと比較して
ソース線の配線数が減少し、かつデータ出力線を素子分
離領域25以外の領域に配線できるため素子分離領域2
5が減少しメモリマ) IJクス面積を縮小することが
可能である。
〔発明の効果〕
以上、本発明により従来に比較して半導体不揮発性記憶
装置におけるソース線の配線領域および素子分離領域を
減少することが可能となる。さらに1本発明の書き込み
方法により、すべてのメモリセルのソースを接続した半
導体不揮発性記憶装置において、メモリセルの選択的な
書き込みが可能となる。すなわち、高集積度を有する半
導体不揮発性記憶装置およびその書き込み方法が実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における半導体不揮発性記憶装置のメモ
リマ) IJクス回路図、第2図は本発明におけるメモ
リマトリクス平面図、第3図(alは従来の半導体不揮
発性記憶装置のメモリマトリクス回路図、第3図fb)
は従来のメモリマトリクス平面図、第4図fa)は従来
のメモリセル回路図、第4図(b)は従来のメモリセル
断面図である。 11・・・・・・ドレイン、 12・・・・・・不揮発性記憶素子、 16・・・・・・MIS素子、 14・・・・・・ソース、 Mll、M17、M、、 、M22・・・・・・メモリ
セル。 第3図 (Q) (b) 第1図 第2図 第4図 (G)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型の半導体基板の表面領域に該半導体基板
    と逆導電型の第1の不純物拡散層とMONOS型の不揮
    発性記憶素子とMIS素子と前記半導体基板と逆導電型
    の第2の不純物拡散層とを順次直列に接続して設けてな
    るメモリセルをマトリクス状に配列してなる半導体不揮
    発性記憶装置において、前記第1の不純物拡散層をドレ
    インとし、前記第2の不純物拡散層をソースとし、かつ
    前記第2の不純物拡散層はすべての前記メモリセルを接
    続してなることを特徴とする半導体不揮発性記憶装置。
  2. (2)一導電型の半導体基板の表面領域に該半導体基板
    と逆導電型の第1の不純物拡散層とMONOS型の不揮
    発性記憶素子とMIS素子と前記半導体基板と逆導電型
    の第2の不純物拡散層とを順次直列に接続して設けてな
    るメモリセルをマトリクス状に配列してなる半導体不揮
    発性記憶装置において、書き込みは前記MIS素子を非
    導通状態にして行うことを特徴とする半導体不揮発性記
    憶装置の書き込み方法。
JP2102860A 1990-04-20 1990-04-20 半導体不揮発性記憶装置およびその書き込み方法 Pending JPH043470A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006086286A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Renesas Technology Corp 半導体装置およびicカード

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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