JPH0574183A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0574183A
JPH0574183A JP23328491A JP23328491A JPH0574183A JP H0574183 A JPH0574183 A JP H0574183A JP 23328491 A JP23328491 A JP 23328491A JP 23328491 A JP23328491 A JP 23328491A JP H0574183 A JPH0574183 A JP H0574183A
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JP
Japan
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memory device
memory cell
bias voltage
threshold voltage
semiconductor memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23328491A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Senda
哲也 千田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】EPROM等の半導体記憶装置に関し、スレッ
シュホールド電圧の変動を補正することを目的とする。 【構成】ソース・ドレイン路と対向して配され蓄積電荷
を介して情報が記憶されるフローティングゲートと、こ
のフローティングゲートを介して前記ソース・ドレイン
路と対向して配されアドレス信号を介して選択されるコ
ントロールゲートとを有するメモリセル・トランジスタ
をセル領域に複数配列して成る半導体記憶装置におい
て、セル領域にスレッシュホールド電圧の変動を補償す
るバイアス電圧が印加されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、更に詳しくは、消去可能・再書込み可能・読出し専
用メモリ(EPROM、EEPROM)等、フローティ
ング及びコントロールゲートを有するメモリセル・トラ
ンジスタを備える半導体記憶装置の改良に関する。
【0002】半導体記憶装置の代表的なデバイスとして
EPROM、EEPROMが知られている。これらEP
ROM等の各メモリセルは、メモリセル・トランジスタ
と呼ばれる一個のトランジスタから構成されている。例
えばEPROMでは、電気的に情報書込みが行われると
共にその情報消去が紫外線を照射することで行われるの
で、情報の書換えが何度でも可能な不揮発性メモリであ
る。
【0003】EPROMは、高集積化が可能であるこ
と、少量多品種の対応が容易であることから、各種のプ
ログラム格納用或いはデータ格納用メモリとして多用さ
れている。
【0004】
【従来の技術】従来のEPROMのメモリセルの一般的
な構造を図4(a)〜(c)に示す。同図において
(a)は平面図、(b)及び(c)は夫々、図(a)に
おけるA−A及びB−B矢視図である。例示した一つの
メモリセル1を含む各メモリセルは、このEPROM全
体のセル領域を成すp型基板11上に形成されている。
【0005】メモリセル・トランジスタ1は、Nチャネ
ルMOSトランジスタとして構成されており、そのソー
ス及びドレインを成すn型拡散領域12、13並びにこ
れらの間に配されるチャネル14上方には、SiO2から
成るゲート絶縁膜15及びフィールド絶縁膜16を介し
てフローティングゲート17が形成され、更にその上部
に形成されるSiO2絶縁膜18を介してコントロールゲ
ート19が配される。
【0006】フローティングゲート17は、例えばポリ
シリコンによって形成され、外部の信号線とは電気的に
接続されておらず、その動作に先立って、ドレイン13
とコントロールゲート19との間に印加される10〜2
0V程度の高電圧によってその内部に電荷が注入(蓄
積)されることで情報”0”が書き込まれ、或いは電荷
が注入されないことで情報”1”が記憶されている。
【0007】フローティングゲート17に電荷が注入さ
れているときには、当該メモリセル・トランジスタは、
コントロールゲート19におけるスレッシュホールド電
圧Vthが例えば7V程度となり、また、フローティング
ゲート17に電荷が注入されていないときには、前記ス
レッシュホールド電圧Vthが例えば1V程度となる。
【0008】読出しにあたり、コントロールゲート19
には例えば2V程度の電圧がそのドレイン13との間に
印加され、フローティングゲート17に電荷が蓄積され
ていない場合にはこのメモリセル・トランジスタ1は導
通し、また、フローティングゲート17に電荷が蓄積さ
れている場合には、メモリセル・トランジスタ1は導通
しない。この導通又は非導通が、コラムアドレスを介し
てメモリセル・トランジスタ1と直列に接続される図示
しない共通データ線の電流を検出することで、メモリセ
ルに記憶されている情報が読み出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】EPROMは近年大容
量化が進んでおり、1Mビットクラスの製品も出現して
いる。かかる大容量のEPROMでは、集積度を上げる
ためにメモリセル・トランジスタの小型化、微細化が避
けられず、そのチャネル長は必然的に短くなる。例えば
チャネル長が1μ程度のオーダーになれば、このメモリ
セル・トランジスタにおいてもショートチャネル効果が
生ずることは不可避であり、この場合、各メモリセル・
トランジスタのスレッシュホールド電圧Vthが低下する
ことが知られている。
【0010】前記の如く、フローティングゲートに電荷
が注入されていないEPROMのメモリセル・トランジ
スタでは、そのスレッシュホールド電圧が1V程度の低
い値になっているため、ショートチャネル効果が生ずる
と、その特性が期待できなくなるばかりか、スレッシュ
ホールド電圧の低下が例えば1V程度に達すると、コン
トロールゲートの制御電圧如何に拘らずメモリセル・ト
ランジスタが導通するため、コントロールゲートによる
制御が不能になる。
【0011】上記の場合、フローティングゲートの寸法
等を修正変更することで、コントロールゲートのスレッ
シュホールド電圧を上げて、メモリセル・トランジスタ
の導通制御を可能とするようにメモリセル・トランジス
タの設計を変更することもできるが、ポリシリコン等に
よって形成された微細化したフローティングゲートを更
に小さくすると、その寸法精度の維持が困難となり、所
望の性能精度が容易に得られないためEPROMの歩留
りの低下が生ずるという問題がある。
【0012】本発明は、上記従来のEPROMの高集積
化に伴う問題に鑑み、メモリセル・トランジスタが微細
化しても、その導通制御をコントロールゲートによって
行うことが容易であり、そのため歩留りの低下を生ずる
ことなく高集積化が可能なEPROM等の半導体記憶装
置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を達成するための手段】図1は、本発明の原理図
である。同図において、1はメモリセル・トランジス
タ、2はセル領域、3はバイアス電圧発生回路、10は
半導体記憶装置である。なお、バイアス電圧発生回路が
半導体記憶装置内に有るものとして示した。
【0014】前記目的を達成するため、本発明の半導体
記憶装置は、ソース・ドレイン路と対向して配され蓄積
電荷を介して情報が記憶されるフローティングゲート
と、該フローティングゲートを介して前記ソース・ドレ
イン路と対向して配されアドレス信号を介して選択され
るコントロールゲートとを有するメモリセル・トランジ
スタ1をセル領域2に複数配列して成る半導体記憶装置
において、前記セル領域2に、前記メモリセル・トラン
ジスタ1のスレッシュホールド電圧の変動を補償するバ
イアス電圧が印加されることを特徴とする半導体記憶装
置。
【0015】
【作用】セル領域2にバイアス電圧を印加することによ
り、メモリセル・トランジスタ1のスレッシュホールド
電圧の変動がこのバイアス電圧によって補償できるの
で、メモリセル・トランジスタの導通制御が容易であ
り、また、微細化したメモリセル・トランジスタのポリ
シリコン等から成るフローティングゲート等を更に小さ
くする必要がなく、その寸法精度及び性能精度の維持が
困難となる事態も生じないため、EPROMの歩留りの
低下を招くこともない。
【0016】
【実施例】図面を参照して本発明を更に詳しく説明す
る。図2は、本発明の一実施例の半導体記憶装置である
EPROMのブロック図である。同図において、各メモ
リセル・トランジスタ1を成すNチャネルトランジスタ
は、ロウ及びコラム毎に配列され、半導体記憶装置10
の周囲領域7に囲まれたセル領域2内に多数が配されて
いる。
【0017】メモリセル・トランジスタ1の各ロウ毎に
ワード線WL1〜WLnが配され、また、各コラム毎にビ
ット線BL1〜BLmが配されている。各ワード線WL1
〜WLnは、ロウアドレスを入力されるロウデコーダ4
によって選択されてそのうち一つが制御信号を伝達し、
また、各ビット線BL1〜BLmは、コラムアドレスが入
力されるコラムスイッチ回路5を介してその一つが選択
されて、出力抵抗R3を介して電源VCCと何れかの列の
メモリセル・トランジスタ1とを導通させる。
【0018】ビット線BL1〜BLmは、出力抵抗R3の
一方の端子において、この出力抵抗R3の端子電圧を成
す電圧信号をセンスアンプ6の一方の入力に与え、セン
スアンプ6の他方の入力には基準電圧VRが入力されて
いる。センスアンプの出力がこのEPROMにおける情
報の読出し信号となる。
【0019】バイアス電圧発生回路3は、セル領域2に
隣接する周囲領域7内に配され、拡散抵抗を成す抵抗R
1及びR2による電源VCCの分圧回路として構成されて
いる。抵抗R2は、マスクパターンによって形成される
配線を介して複数の抵抗値から一つが選択されるように
複数の端子T1〜T3を有している。この構成により、バ
イアス電圧発生回路3は、パターン配線による選択を介
して所望の電圧値を有するバイアス電圧を発生させるこ
とができる。
【0020】セル領域2と周囲領域7との間を分離する
ために双方の間に分離トレンチ8が設けられており、ロ
ウデコーダ4、コラムスイッチ回路5及びバイアス電圧
発生回路3等が形成される周囲領域7を除き、セル領域
2のみにバイアス電圧が印加されている。
【0021】なお、周囲領域7全体をn型領域として形
成してこの周囲領域7を電源ラインVCCに接続して、P
N接合面のバックバイアスを介して双方の領域2、7を
分離する構成を採用することもできる。
【0022】図3は、図2の半導体記憶装置の模式的断
面図である。同図において、このEPROMは基板がn
型基板21として構成され、その上部にエピタキシャル
成長によってp型のセル領域2及び周囲領域7が形成さ
れている。セル領域2と周囲領域7とは前述のごとく分
離トレンチ8を介して分離されている。
【0023】n型基板21は、高電位電源ラインVCCに
よって高電位に維持され、セル領域2は例えば1V程度
の僅かなバイアス電圧を介して正電位に維持される。ま
た、周囲領域7は低電位電源VSSに接続されてグランド
電位に維持されている。この電位構成によりn型基板2
1とセル領域2及び周囲領域7とは、バックバイアスを
介して相互に分離されている。
【0024】セル領域2上にはメモリセル・トランジス
タ1が形成されており、このメモリセル・トランジスタ
の構成は、従来の半導体記憶装置で説明したものと同様
であり、詳細な説明を省略する。
【0025】上記構成において、セル領域2にはバイア
ス電圧発生回路3を介してバイアス電圧Vbgが印加され
ており、このバイアス電圧Vbgは、特定の形式のEPR
OMにおいて選定可能である。例えば、ショートチャネ
ル効果等によるメモリセル・トランジスタのスレッシュ
ホールド電圧の変動が試作品のテストを介して測定され
た後、最適のバイアス電圧例えば1V程度が選定され、
これに従って、抵抗R2における複数の端子からその一
つがマスク配線を介して選択される。
【0026】なお、上記実施例においてバイアス電圧V
bgとして0Vが採用される場合には、従来のEPROM
と同様な動作が行われる。ショートチャネル効果等によ
ってメモリセル・トランジスタのスレッシュホールド電
圧が低下した場合には、それに従って前記の如くバイア
ス電圧が選定される。このように、バイアス電圧は、例
えば0〜2V程度の適当な値が選択によって採用され
る。
【0027】従って、微細化によりショートチャネル効
果がどのように生ずるかに拘らず試作品の製作が可能で
あり、また、このバイアス電圧の選定前の試作品からそ
の選定が成された完成品迄に要する工程は、単に配線マ
スクの製作及び該マスクを使用しての配線パターン形成
のみで足りるため、市場からの短納期の要請に応えるこ
とができる。
【0028】従来のEPROMでは、ショートチャネル
効果が発生すると、メモリセル・トランジスタのスレッ
シュホールド電圧の低下によってトランジスタ本来の特
性が維持できなくなるばかりか、場合によっては、ゲー
ト電圧を印加しなくともメモリセル・トランジスタが導
通することで、記憶情報の誤読を生ずるという致命的な
不良発生のおそれがあった。
【0029】しかし、上記実施例によれば、バックゲー
ト電圧を与えるバイアス電圧によってメモリセル・トラ
ンジスタのスレッシュホールド電圧Vthの引上げを行う
ことができ、このバイアス電圧の調整によって所望のス
レッシュホールド電圧を選定することができるので、メ
モリセル・トランジスタの特性を容易に維持又は制御で
き、バラツキのあるショートチャネル効果にも対応でき
ることとなり、EPROMの歩留りの向上に寄与するこ
とができる。
【0030】バイアス電圧発生回路3は、上記実施例の
ように半導体記憶装置内に設けるとすることも或いは半
導体記憶装置外に設けることもできる。後者の場合、半
導体記憶装置にはバイアス電圧印加用の外部端子のみが
設けられる。
【0031】なお、バイアス電圧は、セル領域の一箇所
以上任意の位置に印加することができ、また、上記実施
例のように各EPROMにおいてその電圧値を固定的に
設定する他に、例えば可変抵抗等を介してこれを調節可
能とすることもできる。
【0032】更に、前記実施例では、ショートチャネル
効果によるスレッシュホールド電圧の低下を例として説
明したが、本発明におけるスレッシュホールド電圧の変
動は必ずしもその低下の場合に限定されるものではな
く、製造プロセスの条件変動等によってスレッシュホー
ルド電圧の変動がその上昇として現れる場合には、本発
明に基づくバイアス電圧として負の値が採用される。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体記憶
装置によると、メモリセル・トランジスタにおいて微細
化等に際して生ずるスレッシュホールド電圧の変動を、
セル領域にバイアス電圧を印加することで容易に補正で
きるので、スレッシュホールド電圧の変動によって特性
が維持できないために不良品となるおそれが防止でき、
歩留りの向上が容易な半導体記憶装置を提供できたとい
う顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明の一実施例の半導体記憶装置であるEP
RAMのブロック図である。
【図3】図2の実施例のEPROMの断面図である。
【図4】従来のEPROMの一般的な構造を示す図で、
(a)は平面図、(b)はA−A矢視図、(c)はB−
B矢視図である。
【符号の説明】
1:メモリセル・トランジスタ 2:セル領域 3:バイアス電圧発生回路 4:ロウデコーダ 5:コラムスイッチ回路 6:センスアンプ 7:周囲領域 12:ソース 13:ドレイン 17:フローティングゲート 19:コントロールゲート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ソース・ドレイン路と対向して配され蓄積
    電荷を介して情報が記憶されるフローティングゲート
    と、該フローティングゲートを介して前記ソース・ドレ
    イン路と対向して配されアドレス信号を介して選択され
    るコントロールゲートとを有するメモリセル・トランジ
    スタ(1)をセル領域(2)に複数配列して成る半導体
    記憶装置において、 前記セル領域(2)に、前記メモリセル・トランジスタ
    (1)のスレッシュホールド電圧の変動を補償するバイ
    アス電圧が印加されることを特徴とする半導体記憶装
    置。
  2. 【請求項2】前記バイアス電圧が可変に設定可能である
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】前記メモリセル・トランジスタ(1)がシ
    ョートチャネル効果によりスレッシュホールド電圧が低
    下する短いチャネル長を有することを特徴とする請求項
    1または2記載の半導体記憶装置。
JP23328491A 1991-09-12 1991-09-12 半導体記憶装置 Withdrawn JPH0574183A (ja)

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Effective date: 19981203