JPH05291539A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH05291539A
JPH05291539A JP4088806A JP8880692A JPH05291539A JP H05291539 A JPH05291539 A JP H05291539A JP 4088806 A JP4088806 A JP 4088806A JP 8880692 A JP8880692 A JP 8880692A JP H05291539 A JPH05291539 A JP H05291539A
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bit line
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Tetsuya Yamaguchi
哲哉 山口
Riichiro Shirata
理一郎 白田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、微細かつ低コストの不揮発性半導
体記憶装置を得ることを目的とする。 【構成】 ソース側選択ゲートを1NANDセル当り1
/2本とし、第2導電型としてのソース拡散層を上記ソ
ース側選択ゲート直下に位置せしめ、さらにソースへの
電位転送線を上記ソース側選択ゲートと兼用するよう構
成した不揮発性半導体記憶装置である。 【効果】 本発明によれば、NANDセルの列方向のセ
ル長を著しく短縮することができ、さらにセル部配線の
簡略化を可能とし、高歩留まり、高信頼性かつ低コスト
の不揮発性半導体記憶装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷蓄積層と制御ゲー
トを有するMOSトランジスタ構造のメモリセルを用い
て構成された電気的書き換え可能な不揮発性半導体メモ
リ装置(EEPROM)に関する。
【0002】
【従来の技術】EEPROM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。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FETMOS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型ウェル内に集積形成される。NAN
D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。こ
のNANDセル型EEPROMの動作は次の通りであ
る。
【0003】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Vpp(=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0Vまたは中間電
位を与える。ビット線に0V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。
【0004】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0V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。
【0005】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0V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VPP(=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。
【0006】以上の動作説明から明らかなように、従来
のNAND型セルEEPROMでは、1NAND当たり
2本の選択ゲートを、ドレイン側部、ソース側部にそれ
ぞれ1本ずつ有し、さらにソース線として用いられる第
2導電型としてのソース拡散層はソース側選択セルの選
択ゲートから水平方向にずれた場所に位置していたが、
このソース側選択セルとソース拡散層の領域はセル面積
を著しく増加させてしまい、より微細なセル面積を持
ち、かつ低コストを実現することを目的とするメモリセ
ルの構成において、極めて大きな障害となっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、1NA
ND当たり1個のソース側選択セルと、ソース側選択セ
ルの選択ゲートから水平方向にずれた場所に位置された
第2導電型としてのソース拡散層とを有するNAND型
セルの構造には、セル面積を著しく増加させてしまうと
いう問題点があったが、本発明は、この問題を解決し
た、微細かつ低コストのEEPROMメモリセルの構造
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1導電型の
半導体基盤上に、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、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NA
ND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、ソース側選択ゲー
トを1NANDセル当たり1/2本とし、第2導電型と
してのソース拡散層を前記ソース側選択ゲート直下に位
置せしめ、さらにソースへの電位転送線を前記ソース側
選択ゲートと兼用することによって、列方向のセル長の
短縮化と、セル部配線の簡略化を可能とすることを特徴
とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、ソース側選択ゲートを1NA
NDセル当たり1/2本とし、同時に第2導電型として
のソース拡散層を前記ソース側選択ゲートの直下に位置
させているから、セルの列方向のセル長を著しく短縮す
ることができ、従ってセル面積の著しい縮小化を実現で
きる。
【0010】さらに、ソースへの電位転送線を前記ソー
ス側選択ゲートと兼用させることによって、セル部配線
の簡略化を可能とし、高歩留まり、高信頼性かつ低コス
トのNAND型不揮発性半導体装置(EEPROM)を
実現できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例のNANDセル
型EEPROMのメモリセルアレイの平面図である。図
2(a)(b)は、それぞれ図1のA―A′,B―B′
の断面図である。
【0013】n型シリコン基板1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M11〜M18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3
(31 ,32 ,…,38 )と制御ゲート4(41
2 ,…,48 )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5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。NANDセ
ルのドレイン側、ソース側にはそれぞれ、選択ゲート6
1 ,62 が設けられている。NANDセルのドレイン側
拡散層5には、CVD酸化膜7上に配設されたビット線
8がコンタクトしている。行方向に並ぶNANDセルの
制御ゲート4は共通に制御ゲート線CG11,CG12
…,CG18して配設されている。制御ゲート線CG11
CG12,…,CG18はそれぞれワード線WL11,W
12,…,WL18となる。選択ゲート61 ,62 もそれ
ぞれ行方向に連続的に選択ゲート制御線SG11,SG12
として配設されている。一方、列方向には、二つのNA
ND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8に共通接続されてい
る。そしてNANDセルのビット線コンタクト部から最
も遠いソース拡散層5は、ワード線方向に共通ソース線
として配設されているのではなく、Pウェル基盤上に島
状に形成されたn型拡散層として配設されている。なお
この実施例の場合、前記n型拡散層と通常コンタクトを
介して接続されるソース線が不要となり、前記n型拡散
層の真上に位置する選択ゲートが同時にソース線として
の機能をも兼用するようになっている。
【0014】この様に構成されたEEPROMの書き込
み、消去および読出しの動作について次に説明する。書
き込みおよび消去動作は従来と同様である。読出し動作
は、図1の選択ゲート(SGs )に例えばVcc電位(=
5V)を与えると、前記選択ゲート直下のPウェル表面
が反転しチャネルが形成され、その結果二つのNAND
間の折り返しソース部が導通状態となり、同時に前記ソ
ース部のn型拡散層に電位Vccが転送される。この状態
下において読出したい側のNANDセルのビット線に例
えばVccより小さい電位Vss(=0V)を与え、かつ読
出したい側のNANDセルのビット線側選択ゲート(S
D )のみをVcc電位に立ち上げ前記ビット線側選択セ
ルをON状態とすることにより、読出しモードを実現す
ることができる。
【0015】以上の実施例において、前記折り返しソー
ス部でPウェル基盤上に島状に形成されたn型拡散層
と、その真上に位置する選択ゲートとの間のコンタクト
形成プロセスの方法は、いくつかのケースが可能であっ
て、(1)浮遊ゲート下の酸化膜形成後、前記酸化膜に
コンタクトホールを開口してから、浮遊ゲート形成のた
めのポリシリコンをデポジションする方法、(2)浮遊
ゲート下の酸化膜を形成し、さらに浮遊ゲート形成のた
めのポリシリコンをデポジションした後、前記ポリシリ
コンと酸化膜とをエッチングしてコンタクトホールを開
口する方法、(3)浮遊ゲート下の酸化膜を形成し、浮
遊ゲート形成のためのポリシリコンをデポジションし、
さらに浮遊ゲート上の酸化膜を形成した後、前記浮遊ゲ
ート上の酸化膜と、ポリシリコンと、浮遊ゲート下の酸
化膜とをエッチングすることによってコンタクトホール
を開口する方法、(4)浮遊ゲート下の酸化膜を形成
し、浮遊ゲート形成のためのポリシリコンをデポジショ
ンし、浮遊ゲート上の酸化膜を形成し、さらに制御ゲー
ト形成のためのポリシリコンをデポジションした後、制
御ゲート用ポリシリコンと、浮遊ゲート上の酸化膜と、
浮遊ゲート用ポリシリコンと、浮遊ゲート下の酸化膜と
をエッチングすることによってコンタクトホールを開口
する方法等がある。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、NA
NDセルの列方向のセル長を著しく短縮することがで
き、さらに、セル部配線の簡略化を可能とし、高歩留ま
り、高信頼性かつ低コストのNAND型不揮発性半導体
装置(EEPROM)を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例のNANDセル型EEPR
OMのメモリセルアレイの平面図。
【図2】 図1のA′―A′およびB′―B′の断面
図。
【符号の説明】
1……n型シリコン基盤 2……p型ウェル 3……浮
遊ゲート 4……制御ゲート 5……ソース/ドレイン
拡散層 6……選択ゲート、 7……CVD酸化膜 8
……ビット線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基盤上に、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、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NA
    ND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、ソース側選択ゲートを1NANDセル当たり1
    /2本とし、第2導電型としてのソース拡散層を前記ソ
    ース側選択ゲート直下に位置せしめ、ソース拡散層とソ
    ース側選択ゲートとを電気的に導通させることにより、
    ソースへの電位転送線を前記ソース側選択ゲートと兼用
    して構成したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装
    置。
  2. 【請求項2】 メモリセルのデータの読出しは、ソース
    側拡散層電位をドレイン側ビット線電位よりも高くする
    ことによって行うことを特徴とする請求項1記載の不揮
    発性半導体記憶装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7515468B2 (en) 2005-11-17 2009-04-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Nonvolatile memory device

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US7515468B2 (en) 2005-11-17 2009-04-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Nonvolatile memory device
EP1983574A2 (en) 2007-04-19 2008-10-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Non-volatile memory devices and methods of operating the same
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