JPH05243530A - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

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JPH05243530A
JPH05243530A JP4045815A JP4581592A JPH05243530A JP H05243530 A JPH05243530 A JP H05243530A JP 4045815 A JP4045815 A JP 4045815A JP 4581592 A JP4581592 A JP 4581592A JP H05243530 A JPH05243530 A JP H05243530A
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JP
Japan
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gate
drain
diffusion layer
line
source
Prior art date
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Application number
JP4045815A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ono
隆 小野
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH05243530A publication Critical patent/JPH05243530A/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/10Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the top-view layout
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a non-volatile semiconductor memory which has a small occupied area and makes it possible to realize a device of large capacity. CONSTITUTION:A memory has a cell including a drain diffusion layer, a source diffusion layer, a floating gate, a control gate and a select gate which are formed on an Si monocrystalline substrate. A word line 32 is formed by connecting the control gate crosswise. A select line 33 is formed by connecting the select gate lenghwise. A bit line 37 is formed by connecting the drain diffusion layer common to an adjacent two-bit cell between the lengthwise cells. In a memory cell array, the word line 32 and the select line 33 are mutually crossed. And a current flowing between the source and the drain of a cell flows parallel to the word line 32 and orthogonally to the bit line 37.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体メモリ
に関し、特に、消去用のセレクトゲートを有する不揮発
性半導体メモリに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory, and more particularly to a non-volatile semiconductor memory having an erasing select gate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気的にデータの書換え可能なR
OM(Read Only Memory)として、各種の所謂フラッシ
ュE2 PROM(Electrical Erasable and Programabl
e ROM)メモリセルが提案されている。なかでも、「I
DEM 1989 25.7.1 」p.603 〜606 に詳述されてい
るサイドウォール型フラッシュE2 PROMセルは、内
部での電圧昇圧回路は必要になるが、外部5V単一電源
でデータの書込み,消去ができるメモリーセルとして有
望な方式である。
2. Description of the Related Art Conventionally, R is an electrically rewritable data.
As an OM (Read Only Memory), various so-called flash E 2 PROMs (Electrical Erasable and Programabl) are used.
e ROM) memory cells have been proposed. Among them, "I
DEM 1989 25.7.1 "p. The side wall type flash E 2 PROM cells described in detail in 603 to 606 require an internal voltage boosting circuit, but are a promising method as a memory cell capable of writing and erasing data with an external 5V single power supply. Is.

【0003】このようなサイドウォール型フラッシュE
2 PROMセルの断面構造を図5に示している。同図に
示すE2 PROMセルは、Si単結晶基板11上に、膜
厚が50〜150Å程度のゲート酸化膜12を介して多
結晶シリコンからなるフローティングゲート13を設
け、さらにこの上に、絶縁膜14を介して容量結合する
ところの、例えば、多結晶シリコンからなるコントロー
ルゲート15が設けられている。
Such a sidewall flash E
The cross-sectional structure of the 2 PROM cell is shown in FIG. In the E 2 PROM cell shown in the figure, a floating gate 13 made of polycrystalline silicon is provided on a Si single crystal substrate 11 via a gate oxide film 12 having a film thickness of about 50 to 150 Å, and an insulating film is further formed on the floating gate 13. A control gate 15 made of, for example, polycrystalline silicon, which is capacitively coupled via the film 14, is provided.

【0004】そして、これらのゲート材料と同じ多結晶
シリコンからなるサイドウォール型セレクトゲート18
が絶縁膜16を介してSi単結晶基板11上に設けられ
る。このとき、セレクトゲート18は、絶縁膜17を介
して、前記フローティングゲート13,コントロールゲ
ート15の側方の一方だけに、フローティングゲート1
3およびコントロールゲート15に自己整合的に配置さ
れる。
The side wall type select gate 18 made of the same polycrystalline silicon as these gate materials is used.
Are provided on the Si single crystal substrate 11 via the insulating film 16. At this time, the select gate 18 is provided only on one side of the floating gate 13 and the control gate 15 with the floating gate 1 interposed via the insulating film 17.
3 and the control gate 15 in a self-aligned manner.

【0005】また、フローティングゲート13およびコ
ントロールゲート15の側下方に位置し、前記セレクト
ゲート18が存在しない側のSi単結晶基板11の表面
に、ドレイン拡散層19を配置するとともに、セレクト
ゲート18が存在する側のSi単結晶基板11の表面に
ソース拡散層20を配置する。
Further, the drain diffusion layer 19 is arranged on the surface of the Si single crystal substrate 11 on the side below the floating gate 13 and the control gate 15 and where the select gate 18 does not exist, and the select gate 18 is formed. The source diffusion layer 20 is arranged on the surface of the existing Si single crystal substrate 11.

【0006】以上の構造のサイドウォール型フラッシュ
2 PROMセルの電気的な動作の一例を、NMOSの
場合について以下に説明する。この構造におけるデータ
の書込みは、Si単結晶基板11を接地し、ソース拡散
層20のソースバイアス電圧Vsを0vとし、セレクト
ゲート18のセレクトバイアス電圧Vselを1.5v
とし、コントロールゲート15のコントロールバイアス
電圧VCGを17vとし、ドレイン拡散層19にドレイン
バイアス電圧VD として5vを印加する。
An example of electrical operation of the sidewall flash E 2 PROM cell having the above structure will be described below in the case of NMOS. In writing data in this structure, the Si single crystal substrate 11 is grounded, the source bias voltage Vs of the source diffusion layer 20 is set to 0 v, and the select bias voltage Vsel of the select gate 18 is set to 1.5 v.
Then, the control bias voltage V CG of the control gate 15 is set to 17 v, and 5 v is applied to the drain diffusion layer 19 as the drain bias voltage V D.

【0007】このようなバイアス下では、セレクトゲー
ト18とフローティングゲート13との境界付近の下方
のSi単結晶基板11表面でアバランシュ現象が起こ
り、ホットエレクトロン21が発生して、これがフロー
ティングゲート13に注入され、これにより書込み動作
が完了する。
Under such a bias, an avalanche phenomenon occurs on the surface of the Si single crystal substrate 11 below the boundary between the select gate 18 and the floating gate 13, and hot electrons 21 are generated and injected into the floating gate 13. Then, the write operation is completed.

【0008】データの消去は、例えば、前記VD として
14v、前記VCGとして0v、前記Vselとして0v
をそれぞれ印加し、Vsをオープン状態にする。このよ
うな電圧の印加条件下では、フローティングゲート13
とドレイン拡散層19との間に、ゲート酸化膜12を通
るファウラーノルドハイムトンネル電流22が流れ、フ
ローティングゲート13に蓄えられた電子の引抜きが起
こり、これによりデータの消去動作が行われる。
To erase data, for example, the V D is 14 v, the V CG is 0 v, and the Vsel is 0 v.
Are applied to bring Vs into an open state. Under such a voltage application condition, the floating gate 13
A Fowler-Nordheim tunnel current 22 that flows through the gate oxide film 12 flows between the drain diffusion layer 19 and the drain diffusion layer 19, and electrons stored in the floating gate 13 are extracted, thereby erasing data.

【0009】なお、前記データの書込み動作は、アバラ
ンシュ現象を利用したホットエレクトロンの注入で行わ
れる場合を例示したが、VCGに22vを印加し、VD
0v0印加することで、前記消去時と逆方向にゲート酸
化膜12を通るファウラーノルドハイムトンネル電流を
流すことによっても書込み動作を行える。
The case where the data write operation is performed by hot electron injection utilizing the avalanche phenomenon has been exemplified, but by applying 22v to V CG and 0v0 to V D , the erase The write operation can also be performed by flowing a Fowler-Nordheim tunnel current passing through the gate oxide film 12 in the opposite direction.

【0010】以上のサイドウォール型フラッシュE2
ROMセルを多数個並べて、実際のメモリセルアレイを
構成する際の平面状態が図6に示されている。同図で
は、前記コントロールゲート15を横方向に繋げてワー
ド線32を形成し、これに隣接して前記セレクトゲート
18も同じ方向に繋げてセレクト線33を形成してい
る。
The above sidewall flash E 2 P
FIG. 6 shows a planar state when a large number of ROM cells are arranged to form an actual memory cell array. In the figure, the control gate 15 is laterally connected to form a word line 32, and the select gate 18 is adjacently connected to the word line 32 in the same direction to form a select line 33.

【0011】前記ドレイン拡散層19は、隣接する2つ
のセルで共通とし、コンタクト35を介してAlなどの
金属配線に接続され、当該金属配線は、縦方向に多数の
セルを繋ぐようにして延び、ビット線31を形成する。
また、ソース拡散層20も同様に2つのセルで共通に
し、かつ、これらはいずれも横方向に繋がれている。
The drain diffusion layer 19 is shared by two adjacent cells and is connected to a metal wiring such as Al via a contact 35. The metal wiring extends in the vertical direction so as to connect a large number of cells. , Bit lines 31 are formed.
Similarly, the source diffusion layer 20 is also shared by the two cells, and both are connected in the lateral direction.

【0012】このように構成されたメモリセルアレイで
は、ワード線32,セレクト線33とビット線31の交
差する領域40(図6に点線で示す部分)が1ビットの
セルとなる。なお、図6では、斜線で囲んだ部分がフロ
ーティングゲート13であり、実線34で囲んだ部分は
素子分離領域である。
In the memory cell array thus constructed, the region 40 (the portion indicated by the dotted line in FIG. 6) where the word line 32, the select line 33 and the bit line 31 intersect becomes a 1-bit cell. In FIG. 6, the portion surrounded by the diagonal lines is the floating gate 13, and the portion surrounded by the solid lines 34 is the element isolation region.

【0013】以上のように構成されたサイドウォール型
フラッシュE2 PROMセルは、上述した利点以外に、
データの消去時に過剰消去になって、セルVT が負(デ
プレッション)になった場合でもセレクトゲート18を
OFF状態にすることでビット線31に電流が流れるこ
とを阻止できるため、セルVT を狭い範囲に制御すると
いう困難さなしに消去動作を行えるという利点がある。
The sidewall type flash E 2 PROM cell configured as described above has the following advantages in addition to the advantages described above.
Even when the cell V T becomes negative (depletion) due to over-erasure during data erasing, it is possible to prevent the current from flowing through the bit line 31 by turning off the select gate 18, so that the cell V T is There is an advantage that the erase operation can be performed without the difficulty of controlling to a narrow range.

【0014】しかしながら、このような従来のサイドウ
ォール型フラッシュE2 PROMセルには、特に、メモ
リセルアレイに構成したときに、以下に説明する技術的
課題があった。
However, such a conventional sidewall type flash E 2 PROM cell has the technical problems described below, particularly when it is formed into a memory cell array.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】すなわち、図6に示し
たメモリセルアレイでは、ドレイン−ソース間電流の流
れ方向に対して、ビット線31が平行に配置されている
関係から、コンタクト35が必要になり、1ビットのセ
ルの占有する面積は、同図の点線で囲まれた領域40と
なるが、セル1個に対して、コンタクト35が1/2個
必要になる。
That is, in the memory cell array shown in FIG. 6, the contact 35 is necessary because the bit line 31 is arranged in parallel to the flow direction of the drain-source current. The area occupied by a 1-bit cell is the area 40 surrounded by the dotted line in the figure, but 1/2 contact 35 is required for each cell.

【0016】このため、1/2個分のコンタクト35の
領域と、コンタクト35と前記ワード線32とのマスク
合わせをする際の余裕領域とを確保しなければならず、
占有面積が大きく、大容量メモリデバイスを構成するの
に適さないという問題があった。
For this reason, it is necessary to secure a region for 1/2 of the contacts 35 and a margin region for mask matching between the contacts 35 and the word lines 32.
There is a problem that it occupies a large area and is not suitable for constructing a large capacity memory device.

【0017】たとえば、0.5μmルールを採用した場
合に、1ビットのセル占有面積は、例えば、1.8×
2.5=4.5μm2 となり、16Mbitデバイスな
ら実現可能であるが、32Mbitデバイスでは、チッ
プサイズが150mm2 以上となり、実現することが不
可能であった。
For example, when the 0.5 μm rule is adopted, the 1-bit cell occupation area is, for example, 1.8 ×
2.5 = 4.5 μm 2 , which can be realized with a 16 Mbit device, but with a 32 Mbit device, the chip size was 150 mm 2 or more, which was impossible to realize.

【0018】この発明は、以上のような従来の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
占有面積が小さく、大容量デバイスの実現が可能になる
不揮発性半導体メモリを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and the object thereof is to:
An object is to provide a nonvolatile semiconductor memory that occupies a small area and can realize a large-capacity device.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、Si単結晶基板に形成されたドレイン拡
散層およびソース拡散層と、前記基板上に絶縁膜を介し
て形成されたフローティングゲートおよびコントロール
ゲートと、前記フローティングゲートの側方に形成され
たセレクトゲートとからなるセルを備えた不揮発性半導
体メモリにおいて、前記ドレイン拡散層は、ドレイン−
ソース間電流の流れ方向に直交する方向に沿って隣接す
るセル間で相互に繋がれ、多数のセルを集積したメモリ
セルアレイのビット線を構成するようにした。
In order to achieve the above object, the present invention provides a drain diffusion layer and a source diffusion layer formed on a Si single crystal substrate, and a floating layer formed on the substrate via an insulating film. In a nonvolatile semiconductor memory including a cell including a gate and a control gate, and a select gate formed on the side of the floating gate, the drain diffusion layer includes a drain-
The bit lines of the memory cell array, in which a large number of cells are integrated, are connected to each other by connecting adjacent cells along a direction orthogonal to the flow direction of the source-to-source current.

【0020】上記半導体メモリにおいては、前記コント
ロールゲートを、前記ドレイン−ソース間電流の流れ方
向に平行する方向に沿って隣接するセル間で相互に繋
ぎ、前記メモリセルアレイのワード線となし、前記ソー
ス拡散層を、前記ドレイン−ソース間電流の流れ方向に
直交する方向に沿って隣接するセル間で相互に繋ぎ、前
記メモリセルアレイのソース線となし、前記セレクトゲ
ートを、前記ドレイン−ソース間電流の流れ方向に直交
する方向に沿って隣接するセル間で相互に繋ぎ、前記メ
モリセルアレイのセレクト線となし、前記ワード線と前
記ソース線,セレクト線,ビット線とが相互に直交する
ように構成することができる。
In the above semiconductor memory, the control gate is connected to adjacent cells along a direction parallel to the flow direction of the drain-source current to form a word line of the memory cell array and the source. The diffusion layers are connected to each other between adjacent cells along a direction orthogonal to the flow direction of the drain-source current to form a source line of the memory cell array, and the select gate is connected to the drain-source current line. The cells are connected to each other adjacent to each other along a direction orthogonal to the flow direction, and are formed as select lines of the memory cell array, and the word lines and the source lines, select lines, and bit lines are orthogonal to each other. be able to.

【0021】[0021]

【作用】上記構成の不揮発性半導体メモリにおいては、
ビット線は、ドレイン−ソース間電流の流れ方向に直交
する方向に沿って隣接するセル間でドレイン拡散層を相
互に繋ぐことにより構成しているので、ドレイン拡散層
と金属配線との間を接続するコンタクトが不要になる。
In the nonvolatile semiconductor memory having the above structure,
Since the bit line is formed by connecting the drain diffusion layers to each other between adjacent cells along the direction orthogonal to the direction of the current flowing between the drain and the source, the drain diffusion layer and the metal wiring are connected to each other. No need for contacts.

【0022】[0022]

【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照にして詳細に説明する。なお、以下の説明におい
て前述した従来例と同一若しくは相当する部分には同一
符号を付している。図1は、本発明によるサイドウォー
ル型フラッシュE2 PROMセルの断面模式図である。
同図に示すセルは、Si単結晶基板11上に、膜厚が5
0〜150Å程度のゲート酸化膜12を介して多結晶シ
リコンからなるフローティングゲート13,が所定の間
隔をおいて設けられている。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the following description, parts that are the same as or correspond to those in the conventional example described above are given the same reference numerals. FIG. 1 is a schematic sectional view of a sidewall flash E 2 PROM cell according to the present invention.
The cell shown in the figure has a thickness of 5 on the Si single crystal substrate 11.
Floating gates 13 made of polycrystalline silicon are provided at a predetermined interval with a gate oxide film 12 of about 0 to 150 Å interposed.

【0023】そして、これらのゲート材料と同じ多結晶
シリコンからなるサイドウォール型セレクトゲート18
が絶縁膜16を介してSi単結晶基板11上に設けられ
る。このとき、セレクトゲート18は、絶縁膜17を介
して、前記フローティングゲート13の側方の一方だけ
に、フローティングゲート13に自己整合的に配置す
る。
Then, a sidewall type select gate 18 made of the same polycrystalline silicon as these gate materials is used.
Are provided on the Si single crystal substrate 11 via the insulating film 16. At this time, the select gate 18 is arranged in one side of the floating gate 13 via the insulating film 17 in a self-aligned manner with the floating gate 13.

【0024】また、前記フローティングゲート13およ
びセレクトゲート18の上方に絶縁膜14を介してコン
トロールゲート15が配置されている。さらに、フロー
ティングゲート13およびコントロールゲート15の側
下方に位置し、前記セレクトゲート18が存在しない側
のSi単結晶基板11の表面に、ドレイン拡散層19を
配置するとともに、セレクトゲート18が存在する側の
Si単結晶基板11の表面にソース拡散層20を配置す
る。
A control gate 15 is arranged above the floating gate 13 and the select gate 18 with an insulating film 14 interposed therebetween. Further, a drain diffusion layer 19 is disposed on the surface of the Si single crystal substrate 11 on the side below the floating gate 13 and the control gate 15 and on which the select gate 18 does not exist, and the side on which the select gate 18 exists. The source diffusion layer 20 is arranged on the surface of the Si single crystal substrate 11.

【0025】ここで、ドレイン拡散層19は、両側に配
置されている一対のソース拡散層20に対応するもので
ある。このような断面構造のサイドウォール型フラッシ
ュE2 PROMセルでメモリセルアレイを構成すると、
図2に示すような平面形状のものが可能になる。
Here, the drain diffusion layer 19 corresponds to the pair of source diffusion layers 20 arranged on both sides. When a memory cell array is composed of sidewall flash E 2 PROM cells having such a cross-sectional structure,
A planar shape as shown in FIG. 2 is possible.

【0026】図2に示すメモリセルアレイでは、多数の
コントロールゲート15を同図中の横方向に繋げること
により、ワード線32が形成されている。また、セレク
トゲート18を図2中の縦方向に多数繋げることによ
り、セレクト線33が形成されている。さらに、ドレイ
ン拡散層19は、図2中で横方向に隣接する2ビットの
セルで共通とし、かつ、同図中で縦方向に位置する多数
のセル間で繋げることにより、ビット線(ドレイン線)
37が形成されている。
In the memory cell array shown in FIG. 2, the word line 32 is formed by connecting a large number of control gates 15 in the horizontal direction in the figure. A select line 33 is formed by connecting a large number of select gates 18 in the vertical direction in FIG. Further, the drain diffusion layer 19 is shared by the two-bit cells that are adjacent to each other in the horizontal direction in FIG. 2 and is connected to a large number of cells that are located in the vertical direction in FIG. )
37 is formed.

【0027】また、ソース拡散層20も同様に、ドレイ
ン線37と平行に縦方向に繋ぐことによりソース線38
が形成されている。このように構成されたメモリセルア
レイでは、図2の点線で囲んだ領域41が1ビットのセ
ルを構成する。なお、図2中に斜線で示した部分がフロ
ーティングゲート13であり、34は素子分離領域であ
る。図2におけるA−A’断面が図1であり、同B−
B’断面が図3である。
Similarly, the source diffusion layer 20 is connected in the vertical direction in parallel with the drain line 37 so that the source line 38 is formed.
Are formed. In the memory cell array thus configured, the region 41 surrounded by the dotted line in FIG. 2 constitutes a 1-bit cell. The hatched portion in FIG. 2 is the floating gate 13, and 34 is an element isolation region. 2 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG.
The B ′ cross section is shown in FIG.

【0028】図2に示したメモリセルアレイでは、図5
に示した従来のメモリセルアレイで、ワード線32とセ
レクト線33とが平行かつ隣接して設けられていたのに
対して、これらが相互に直交している。また、セルのソ
ース,ドレイン間電流は、図5の場合には、ワード線3
2に直交する方向に流れるが、図2の例では、ワード線
32に対して平行に流れ、ビット線(ドレイン線)37
に対して直交する方向に流れる。
In the memory cell array shown in FIG.
In the conventional memory cell array shown in FIG. 1, the word line 32 and the select line 33 are provided in parallel and adjacent to each other, but these are orthogonal to each other. In the case of FIG. 5, the current between the source and drain of the cell is the word line 3
2 flows in a direction orthogonal to 2 but flows in parallel to the word line 32 in the example of FIG.
Flows in a direction orthogonal to.

【0029】次に、本発明のメモリセルの電気的動作を
NMOSを例にして説明する。この構造におけるデータ
の書込みは、Si単結晶基板11を接地し、ソース拡散
層20(ソース線38)のソースバイアス電圧Vsを0
vとし、セレクトゲート18(セレクト線33)のセレ
クトバイアス電圧Vselを1.5vとし、コントロー
ルゲート15(ワード線32)のコントロールバイアス
電圧VCGを17vとし、ドレイン拡散層19(ドレイン
線37)にドレインバイアス電圧VD として5vを印加
する。
Next, the electrical operation of the memory cell of the present invention will be described by taking an NMOS as an example. To write data in this structure, the Si single crystal substrate 11 is grounded and the source bias voltage Vs of the source diffusion layer 20 (source line 38) is set to 0.
v, the select bias voltage Vsel of the select gate 18 (select line 33) is 1.5 v, the control bias voltage V CG of the control gate 15 (word line 32) is 17 v, and the drain diffusion layer 19 (drain line 37) is 5 V is applied as the drain bias voltage V D.

【0030】このようなバイアス電圧の条件下では、セ
レクトゲート18とフローティングゲート13との境界
付近の下方のSi単結晶基板11表面でアバランシュ現
象が起こり、ホットエレクトロン21が発生して、これ
がフローティングゲート13に注入され、これにより書
込み動作が完了する。
Under such a bias voltage condition, an avalanche phenomenon occurs on the surface of the Si single crystal substrate 11 below the boundary between the select gate 18 and the floating gate 13, and hot electrons 21 are generated, which causes the floating gate. 13 to complete the write operation.

【0031】データの消去は、例えば、前記VD として
14v、前記VCGとして0v、前記Vselとして0v
をそれぞれ印加し、Vsをオープン状態にする。このよ
うな電圧の印加条件下では、フローティングゲート13
とドレイン拡散層19との間に、ゲート酸化膜12を通
るファウラーノルドハイムトンネル電流22が流れ、フ
ローティングゲート13に蓄えられた電子の引抜きが起
こり、これによりデータの消去動作が行われる。
Data is erased by, for example, 14 V as the V D , 0 v as the V CG , and 0 v as the Vsel.
Are applied to bring Vs into an open state. Under such a voltage application condition, the floating gate 13
A Fowler-Nordheim tunnel current 22 that flows through the gate oxide film 12 flows between the drain diffusion layer 19 and the drain diffusion layer 19, and electrons stored in the floating gate 13 are extracted, thereby erasing data.

【0032】なお、この場合、本発明においても、前述
した従来例と同じように、データの書込みをファウラー
ノルドハイムトンネル電流で行うことが可能である。図
4は図2に示したメモリセルアレイの電気的な等価回路
である。
In this case, also in the present invention, it is possible to write data by the Fowler-Nordheim tunnel current, as in the above-mentioned conventional example. FIG. 4 is an electrically equivalent circuit of the memory cell array shown in FIG.

【0033】いま、ワード線32とドレイン線37の交
差する1ビットのメモリセルを選択し、このセルに記憶
されている情報を読み出す場合には、ワード線32に5
v(VCG)、ドレイン線37に1v(VD )、ソース線
38に0v(Vs)、セレクト線33に5v(Vse
l)の電圧を印加する。
When a 1-bit memory cell where the word line 32 and the drain line 37 intersect is selected and the information stored in this cell is read out, the word line 32 has 5 bits.
v (V CG ), drain line 37 1 v (V D ), source line 38 0 v (Vs), select line 33 5 v (Vse)
The voltage of l) is applied.

【0034】このとき、フローティングゲート13中に
電子が蓄えられているか否かで、ソース線38とドレイ
ン線37との間に流れる電流が変わるので、これにより
データの”1”か”0”かが判断できる。
At this time, the current flowing between the source line 38 and the drain line 37 changes depending on whether or not electrons are stored in the floating gate 13, so that whether the data is "1" or "0". Can be judged.

【0035】なお、本発明においても従来例と同様に、
サイドウォール型のセレクトゲート18が存在するた
め、消去動作時に過剰消去になることをさける必要がな
い。
In the present invention, as in the conventional example,
Since the sidewall-type select gate 18 is present, it is not necessary to avoid overerasing during the erase operation.

【0036】さて、以上の構成のサイドウォール型フラ
ッシュE2 PROMセルでメモリセルアレイでは、ビッ
ト線37は、ドレイン−ソース間電流の流れ方向に直交
する方向に沿って隣接するセル間でドレイン拡散層19
を相互に繋ぐことにより構成しているので、ドレイン拡
散層19と金属配線との間を接続するコンタクトが不要
になる。
In the memory cell array of the sidewall flash E 2 PROM cell having the above structure, the bit line 37 has the drain diffusion layer between the cells adjacent to each other in the direction orthogonal to the flow direction of the drain-source current. 19
Since they are connected to each other, a contact for connecting the drain diffusion layer 19 and the metal wiring is unnecessary.

【0037】このため、コンタクト領域の面積が低減さ
れるとともに、コンタクトとワード線とのマスク合わせ
のための余裕領域も不要になり、1ビット当たりのセル
占有面積が非常に小さくなる。
For this reason, the area of the contact region is reduced, and a spare region for mask alignment between the contact and the word line is not required, and the cell occupying area per bit is very small.

【0038】ちなみに、0.5μmルールで実際にメモ
リセルアレイを構成した場合、1ビット当たりのセルの
占有面積は、1×2.5=2.5μm2 と従来の4.5
μm2 にくらべて約半分となり、従来法では0.5μm
ルールで実現不可能であった32Mbitのデバイスも
十分実現され、おなじサイズであれば、従来法の約2倍
の容量のフラッシュメモリが実現される。
By the way, when the memory cell array is actually constructed according to the 0.5 μm rule, the occupied area of the cell per bit is 1 × 2.5 = 2.5 μm 2, which is 4.5 as compared with the conventional case.
Approximately half compared to μm 2 and 0.5 μm in the conventional method
A 32 Mbit device, which could not be realized by the rule, is sufficiently realized, and if the size is the same, a flash memory having a capacity about twice that of the conventional method can be realized.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる不揮発性半導体メモリによれば、従来の
構成では必須であったコンタクトが不要になるので、コ
ンタクト領域の占有面積およびマスク合わせの余裕領域
が不要になり、メモリセルアレイの大容量化が達成され
る。
As described above in detail in the embodiments,
According to the non-volatile semiconductor memory of the present invention, the contact, which is indispensable in the conventional configuration, is unnecessary, so that the occupied area of the contact area and the margin area for mask alignment are unnecessary, and the capacity of the memory cell array can be increased. To be achieved.

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

【図1】本発明にかかる不揮発性半導体メモリのセルの
断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a cell of a nonvolatile semiconductor memory according to the present invention.

【図2】同セルを集積化したメモリセルアレイの平面図
である。
FIG. 2 is a plan view of a memory cell array in which the same cells are integrated.

【図3】図2のB−B’線断面図である。3 is a sectional view taken along line B-B ′ of FIG.

【図4】図2のメモリセルアレイの電気的等価回路であ
る。
FIG. 4 is an electrical equivalent circuit of the memory cell array of FIG.

【図5】従来の不揮発性半導体メモリのセルの断面模式
図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a cell of a conventional nonvolatile semiconductor memory.

【図6】図5のセルを集積化したメモリセルアレイの平
面図である。
6 is a plan view of a memory cell array in which the cells of FIG. 5 are integrated.

【符号の説明】 11 Si単結晶基板 12 ゲート酸化膜 13 フローティングゲート 15 コントロールゲート 18 セレクトゲート 19 ドレイン拡散層 20 ソース拡散層 31 ビット線 32 ワード線 33 セレクト線[Description of Reference Signs] 11 Si single crystal substrate 12 Gate oxide film 13 Floating gate 15 Control gate 18 Select gate 19 Drain diffusion layer 20 Source diffusion layer 31 Bit line 32 Word line 33 Select line

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si単結晶基板に形成されたドレイン拡
散層およびソース拡散層と、前記基板上に絶縁膜を介し
て形成されたフローティングゲートおよびコントロール
ゲートと、前記フローティングゲートの側方に形成され
たセレクトゲートとからなるセルを備えた不揮発性半導
体メモリにおいて、 前記ドレイン拡散層は、ドレイン−ソース間電流の流れ
方向に直交する方向に沿って隣接するセル間で相互に繋
がれ、多数のセルを集積したメモリセルアレイのビット
線を構成することを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
1. A drain diffusion layer and a source diffusion layer formed on a Si single crystal substrate, a floating gate and a control gate formed on the substrate via an insulating film, and formed on a side of the floating gate. In the nonvolatile semiconductor memory including a cell including a select gate, the drain diffusion layer is connected to adjacent cells along a direction orthogonal to a flow direction of a drain-source current, and a large number of cells are connected. A non-volatile semiconductor memory comprising: bit lines of a memory cell array in which the above are integrated.
【請求項2】 前記コントロールゲートは、前記ドレイ
ン−ソース間電流の流れ方向に平行する方向に沿って隣
接するセル間で相互に繋がれ、前記メモリセルアレイの
ワード線を構成し、 前記ソース拡散層は、前記ドレイン−ソース間電流の流
れ方向に直交する方向に沿って隣接するセル間で相互に
繋がれ、前記メモリセルアレイのソース線を構成し、 前記セレクトゲートは、前記ドレイン−ソース間電流の
流れ方向に直交する方向に沿って隣接するセル間で相互
に繋がれ、前記メモリセルアレイのセレクト線を構成
し、 前記ワード線と前記ソース線,セレクト線,ビット線と
が相互に直交することを特徴とする請求項1記載の不揮
発性半導体メモリ。
2. The control gate is connected to adjacent cells along a direction parallel to the flow direction of the drain-source current to form a word line of the memory cell array, and the source diffusion layer is formed. Are connected to each other between adjacent cells along a direction orthogonal to the flow direction of the drain-source current to form a source line of the memory cell array, and the select gate is connected to the drain-source current line. The word lines and the source lines, the select lines, and the bit lines are connected to each other along the direction orthogonal to the flow direction to form a select line of the memory cell array and are orthogonal to each other. The non-volatile semiconductor memory according to claim 1, which is characterized in that.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6917071B2 (en) 1999-12-10 2005-07-12 Nec Corporation Semiconductor device, nonvolatile semiconductor storage apparatus using the device, and manufacture method of the device

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Effective date: 20010403