JPH08125041A - Nonvolatile semiconductor memory and its method for reading/writing - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory and its method for reading/writing

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JPH08125041A
JPH08125041A JP25666294A JP25666294A JPH08125041A JP H08125041 A JPH08125041 A JP H08125041A JP 25666294 A JP25666294 A JP 25666294A JP 25666294 A JP25666294 A JP 25666294A JP H08125041 A JPH08125041 A JP H08125041A
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JP
Japan
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transistor
memory cell
semiconductor memory
memory device
common potential
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Pending
Application number
JP25666294A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP25666294A priority Critical patent/JPH08125041A/en
Publication of JPH08125041A publication Critical patent/JPH08125041A/en
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Abstract

PURPOSE: To separate common potential feed wiring from each memory cell without increasing an area occupied by the memory cell to enable electron to be implanted by FN tunneling from a channel. CONSTITUTION: A device comprises memory transistors 24 and 25 acting to accumulate electric charges between a control gate and a channel, a common potential feed wiring 26 supplying a common potential to a plurality of memory cell transistors 24 and 25, and transistors 27 and 28 for separation arranged between the memory transistors 24 and 25 and the common potential feed wiring 26. Gate electrodes 30 and 32 of the transistors 27 and 28 for separation are electrically connected to the common potential feed wiring 26.

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
装置およびその読み出し/書き込み方法に係り、さらに
詳しくは、メモリセルの回路およびトランジスタのレイ
アウト構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device and a read / write method thereof, and more particularly to a layout structure of a circuit of a memory cell and a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯用情報端末機器の普及発展に
伴って、その外部記憶装置として大容量EEPROMの
必要性が高まっている。外部記憶装置としてEEPRO
Mを使用する場合、書換え動作の低電圧化と信頼性向上
が必要とされる。そのためには、データの書き込みおよ
び消去におけるフローティングゲート等へのエレクトロ
ンの出し入れを、メモリ用トランジスタのチャネル全面
を使用したFMトンネリングで行う方法が有効であるこ
とが報告されている(たとえば日経マイクロデバイス1
992年5月号第33頁)。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread and development of portable information terminal equipment, the need for a large capacity EEPROM as an external storage device has been increasing. EEPRO as an external storage device
When M is used, it is necessary to lower the rewriting operation voltage and improve the reliability. For that purpose, it has been reported that a method of carrying out electrons in and out of a floating gate and the like in writing and erasing data by FM tunneling using the entire channel of a memory transistor is effective (for example, Nikkei Microdevice 1).
May 992, p. 33).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、チャネル全面
を使用してエレクトロンのFMトンネリング注入を行う
場合、以下に示すような問題があった。図7に示すよう
に、メモリ用トランジスタ4へのエレクトロン注入は、
そのコントロールゲート2を、例えば15Vの高電位
に、ビット線1を例えば0Vの低電圧にして行うが、一
方、エレクトロンを注入しないメモリ用トランジスタ5
のビット線3は、例えば15Vの高電位となって誤書き
込みを防止している。ところが、共通電位供給配線6が
メモリ用トランジスタ4に接続されていると、ビット線
1の低電位が共通電位供給配線6を介してトランジスタ
5の拡散層に印加され、トランジスタ5にもエレクトロ
ンが注入されてしまう。 さらにトランジスタ5がオン
(ON)してしまうため、異なる電位に設定されたビッ
ト線1,3間が導通してしまう。
However, when the FM tunneling injection of electrons is performed using the entire surface of the channel, there are the following problems. As shown in FIG. 7, the electron injection into the memory transistor 4 is
The control gate 2 is set to a high potential of, for example, 15 V, and the bit line 1 is set to a low voltage of, for example, 0 V, while the electron transistor is not injected.
The bit line 3 has a high potential of 15 V, for example, to prevent erroneous writing. However, when the common potential supply wiring 6 is connected to the memory transistor 4, the low potential of the bit line 1 is applied to the diffusion layer of the transistor 5 via the common potential supply wiring 6, and electrons are also injected into the transistor 5. Will be done. Further, since the transistor 5 is turned on, the bit lines 1 and 3 set to different potentials are electrically connected.

【0004】このような問題を解決する技術として、図
8に示すように、メモリトランジスタ4,5と、共通電
位供給配線6との間に、分離用トランジスタ7,8を設
ける方法がある。分離用トランジスタ7,8は、コント
ロールゲート9により制御される。
As a technique for solving such a problem, there is a method of providing isolation transistors 7 and 8 between the memory transistors 4 and 5 and the common potential supply wiring 6, as shown in FIG. The isolation transistors 7 and 8 are controlled by the control gate 9.

【0005】しかし、その場合、図9に示すレイアウト
図に示すように、メモリセルの占有面積、特に長辺Lを
著しく増大させる問題があった。なお、図9中、符号1
1は、図8に示すビット線1のためのコンタクト、符号
13は、図8に示すビット線3のためのコンタクトを示
す。
However, in this case, as shown in the layout diagram of FIG. 9, there is a problem that the occupied area of the memory cell, particularly the long side L, is significantly increased. In FIG. 9, reference numeral 1
Reference numeral 1 denotes a contact for the bit line 1 shown in FIG. 8, and reference numeral 13 denotes a contact for the bit line 3 shown in FIG.

【0006】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、メモリセルの占有面積を
増大させることなく、共通電位供給配線を各メモリセル
から分離させ、チャネルからのFNトンネリングによる
エレクトロンの注入を可能にする不揮発性半導体メモリ
装置およびその読み出し/書き込み方法を提供すること
を目的とする。
The present invention was devised in view of such conventional problems, and the common potential supply wiring is separated from each memory cell without increasing the occupied area of the memory cell, and the channel is formed. It is an object of the present invention to provide a non-volatile semiconductor memory device capable of injecting electrons by FN tunneling from a semiconductor device and a read / write method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、共通電位供給
配線と分離用トランジスタのゲートとを導通させて、分
離用トランジスタのゲートを、同一の共通電位供給配線
と接続する互いに隣接したメモリセル間で共有させるこ
とを、その解決方法としている。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, memory cells adjacent to each other are connected to each other so that a common potential supply line and a gate of a separation transistor are electrically connected to each other and the gate of the separation transistor is connected to the same common potential supply line. The solution is to let them share it.

【0008】具体的には、本発明に係る不揮発性半導体
メモリ装置は、コントロールゲートとチャネルとの間に
電荷を蓄積する作用を持つメモリセルトランジスタと、
複数のメモリセルトランジスタに共通電位を供給する共
通電位供給配線と、前記メモリセルトランジスタと前記
共通電位供給配線との間に配置された分離用トランジス
タとを有し、前記分離用トランジスタのゲート電極が前
記共通電位供給配線に電気的に接続してある。
Specifically, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a memory cell transistor having a function of accumulating charges between a control gate and a channel,
A common potential supply wiring for supplying a common potential to a plurality of memory cell transistors; and a separation transistor arranged between the memory cell transistor and the common potential supply wiring, wherein a gate electrode of the separation transistor is It is electrically connected to the common potential supply wiring.

【0009】前記メモリセルトランジスタのコントロー
ルゲートを選択ワード線として使用し、1メモリセルを
2トランジスタで構成することができる。前記メモリセ
ルトランジスタとビット線の間に選択用トランジスタを
設け、1メモリセルを3トランジスタで構成することも
できる。
The control gate of the memory cell transistor can be used as a selected word line, and one memory cell can be composed of two transistors. A selection transistor may be provided between the memory cell transistor and the bit line to configure one memory cell with three transistors.

【0010】前記分離用トランジスタのゲート電極を、
選択ワード線と並行に配置し、各メモリセルに共通電位
を供給する配線として使用することができる。前記分離
用トランジスタのゲート電極は、たとえばポリサイドで
形成することができる。
The gate electrode of the isolation transistor is
It can be arranged in parallel with the selected word line and can be used as a wiring for supplying a common potential to each memory cell. The gate electrode of the isolation transistor can be formed of polycide, for example.

【0011】前記分離用トランジスタのゲート電極の両
側の一部を、層間絶縁膜を介して、メモリセルトランジ
スタのコントロールゲートの一部と重なるように積層す
ることもできる。分離用トランジスタのゲート電極は、
メモリセルトランジスタのコントロールゲートの上部ま
たは下部に配置される。
A part of both sides of the gate electrode of the isolation transistor may be laminated so as to overlap a part of the control gate of the memory cell transistor with an interlayer insulating film interposed therebetween. The gate electrode of the isolation transistor is
It is arranged above or below the control gate of the memory cell transistor.

【0012】本発明に係る不揮発性半導体メモリ装置の
読み出し/書き込み方法は、分離用トランジスタを、N
型MOSトランジスタで構成し、読み出し時には、前記
共通電位供給配線および分離用トランジスタのゲート電
極が高レベルに、書き込み時には低レベルに設定される
ことを特徴とする。
According to the read / write method of the non-volatile semiconductor memory device of the present invention, the isolation transistor is
And a gate electrode of the common potential supply wiring and the isolation transistor is set to a high level at the time of reading and is set to a low level at the time of writing.

【0013】また、前記分離用トランジスタをP型MO
Sトランジスタで構成し、読み出し時には前記共通電位
供給配線および分離用トランジスタのゲート電極を低レ
ベルに、書き込み時には高レベルに設定するように構成
することもできる。
The separating transistor is a P-type MO.
It is also possible to use an S-transistor and set the common potential supply wiring and the gate electrode of the separation transistor to a low level during reading and to a high level during writing.

【0014】[0014]

【作用】本発明では、共通電位供給配線と分離用トラン
ジスタのゲート配線を導通させて動作させることで、分
離用トランジスタのゲートを、同一の共通電源配線と接
続する互いに隣接したメモリセル間で共有させるレイア
ウトを可能にし、従って従来方法に対しメモリセル面積
の大幅な縮小を可能にする。
According to the present invention, the common potential supply wiring and the gate wiring of the separation transistor are electrically connected to each other so that the gate of the separation transistor is shared between the memory cells adjacent to each other connected to the same common power supply wiring. This allows a layout to be performed, and thus a significant reduction in memory cell area as compared with the conventional method.

【0015】さらに、分離用トランジスタのゲートを共
通電源配線として使用できるので、その配線抵抗を下
げ、データの読み出し速度を高速化できる。さらにま
た、分離用トランジスタのゲート電極の両側の一部を、
層間絶縁膜を介して、メモリセルトランジスタのコント
ロールゲートの一部と重なるように積層することで、さ
らにメモリセル面積の縮小化を図り、高集積化が可能に
なる。
Furthermore, since the gate of the isolation transistor can be used as a common power supply wiring, the wiring resistance can be reduced and the data reading speed can be increased. Furthermore, a part of both sides of the gate electrode of the isolation transistor is
By stacking the interlayer insulating film so as to overlap a part of the control gate of the memory cell transistor, the area of the memory cell can be further reduced and high integration can be achieved.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明の一実施例に係る不揮発性半導
体メモリ装置の回路図である。図1に示すように、本実
施例に係る不揮発性半導体メモリ装置は、NOR型のメ
モリ装置であり、各メモリセルM1 ,M2 は、メモリセ
ルトランジスタ24,25と、分離用トランジスタ2
7,28とを有する。なお、図1では、二つのメモリセ
ルM1 ,M2 のみが図示してあるが、実際のメモリ装置
では、これらメモリセルがマトリックス状に多数配置し
てある。
1 is a circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the non-volatile semiconductor memory device according to the present embodiment is a NOR type memory device, and each memory cell M 1 and M 2 includes a memory cell transistor 24 and 25 and a separation transistor 2.
7 and 28. Although only two memory cells M 1 and M 2 are shown in FIG. 1, many memory cells are arranged in a matrix in an actual memory device.

【0017】メモリセルトランジスタ24,25は、コ
ントロールゲート22とチャネルとの間に電荷を蓄積す
る作用を持つトランジスタであれば、その構造は特に限
定されないが、本実施例では、フローティングゲートを
有するトランジスタを用いた場合を例として説明する。
The memory cell transistors 24 and 25 are not particularly limited in structure as long as they have a function of accumulating charges between the control gate 22 and the channel, but in the present embodiment, a transistor having a floating gate. Will be described as an example.

【0018】メモリセルトランジスタ24,25のゲー
トは、コントロールゲート22に接続してある。メモリ
セルトランジスタ24,25のドレインは、それぞれビ
ット線21,23に接続してある。メモリセルトランジ
スタ24,25のソースには、それぞれ分離用トランジ
スタ27,28の一方のソース・ドレインが接続してあ
り、分離用トランジスタ27,28の他方のソース・ド
レインは、共通電位供給配線26に接続してある。
The gates of the memory cell transistors 24 and 25 are connected to the control gate 22. The drains of the memory cell transistors 24 and 25 are connected to the bit lines 21 and 23, respectively. The sources of the memory cell transistors 24 and 25 are connected to one source / drain of the separating transistors 27 and 28, respectively, and the other source / drain of the separating transistors 27 and 28 are connected to the common potential supply wiring 26. It is connected.

【0019】本実施例では、分離用トランジスタ27,
28のゲート電極30,32が、共通電位供給配線26
と導通している。また、本実施例では、トランジスタ2
4,25,27,28は、N型MOSトランジスタで構
成してある。データ書き込みのため、一方のメモリトラ
ンジスタ24のフローティングゲートへエレクトロンを
注入する際は、共通電位供給配線26の電位をビット線
21の電位以下の低レベルに設定することで、同時にゲ
ート電極30を低レベルにし、分離用トランジスタをオ
フにして、メモリセルトランジスタ24を共通電位供給
配線26から分離する。例えば、共通電位供給配線26
とビット線21とを0Vに、コントロールゲート22を
15Vにすることで、ビット線21からチャネルを介し
てメモリトランジスタ24のフローティングゲートに電
子を注入できる。一方、エレクトロンを注入しないメモ
リ用トランジスタ25のビット線23は、例えば15V
の高電位となって誤書き込みを防止している。分離用ト
ランジスタ27,28の作用により、隣のメモリセルト
ランジスタ24の書き込み電圧が、書き込みを行わない
メモリセルトランジスタ25に対して悪影響を及ぼすこ
とはない。
In this embodiment, the isolation transistor 27,
The gate electrodes 30 and 32 of 28 are common potential supply wiring 26
It is conducting. In addition, in this embodiment, the transistor 2
Reference numerals 4, 25, 27 and 28 are N-type MOS transistors. When injecting electrons into the floating gate of one of the memory transistors 24 for data writing, the potential of the common potential supply wiring 26 is set to a low level equal to or lower than the potential of the bit line 21 to simultaneously lower the gate electrode 30. Then, the isolation transistor is turned off and the memory cell transistor 24 is isolated from the common potential supply wiring 26. For example, the common potential supply wiring 26
By setting the bit line 21 to 0 V and the control gate 22 to 15 V, electrons can be injected from the bit line 21 to the floating gate of the memory transistor 24 through the channel. On the other hand, the bit line 23 of the memory transistor 25 that does not inject electrons is, for example, 15V.
The high potential prevents the erroneous writing. Due to the action of the isolation transistors 27 and 28, the write voltage of the adjacent memory cell transistor 24 does not adversely affect the memory cell transistor 25 which is not written.

【0020】データの読み出し時は、共通電位供給配線
26を電源電圧にすることで、分離用トランジスタ2
7,28がオンとなり、各メモリセルM1 ,M2 には、
電源電圧から分離用トランジスタオ27,28のしきい
値を差し引いた電位が供給される。ワード線であるコン
トロールゲート22を高い電位にし、例えばビット線2
1,23を接地電位にしておいて、そこに流れ込む電流
を検出することで、メモリトランジスタ24,25に保
存されているデータを読み出せる。
At the time of reading data, the common potential supply wiring 26 is set to the power supply voltage to separate the transistor 2 for separation.
7, 28 are turned on, and each memory cell M 1 , M 2 has
A potential obtained by subtracting the thresholds of the isolation transistors 27 and 28 from the power supply voltage is supplied. The control gate 22 which is a word line is set to a high potential, and for example, the bit line 2
The data stored in the memory transistors 24 and 25 can be read by setting the potentials of 1 and 23 to the ground potential and detecting the current flowing therein.

【0021】また、メモリトランジスタ24,25およ
び分離用トランジスタ27,28としてPMOSを使用
する場合は、前述と裏返しの動作が必要である。すなわ
ち、データ書き込み時は共通電位供給配線26を高レベ
ルに、読み出し時は、共通電位供給配線26を低レベル
に設定する。
When the PMOS is used as the memory transistors 24 and 25 and the isolation transistors 27 and 28, the above-mentioned operation of turning over is necessary. That is, the common potential supply wiring 26 is set to a high level when writing data, and the common potential supply wiring 26 is set to a low level when reading data.

【0022】図2は図1に示す回路構成のメモリセルM
1 ,M2 の具体的レイアウト図を示す。図2に示すよう
に、半導体基板の表面に、所定のパターンで素子分離領
域(LOCOS)40が形成してある。LOCOS40
で囲まれた半導体基板の表面には、ソース・ドレイン領
域用不純物拡散層42,44と成る活性領域が形成して
あり、その上にゲート絶縁膜が形成してある。ゲート絶
縁膜およびLOCOS40の上に、コントロールゲート
22および共有配線26aが、略平行に、不純物拡散層
42、44と略直交する所定パターンで形成してある。
コントロールゲート22の下には、フローティングゲー
ト46,48が配置してある。
FIG. 2 shows a memory cell M having the circuit structure shown in FIG.
A specific layout diagram of 1 and M 2 is shown. As shown in FIG. 2, element isolation regions (LOCOS) 40 are formed in a predetermined pattern on the surface of the semiconductor substrate. LOCOS40
On the surface of the semiconductor substrate surrounded by, active regions to be the source / drain region impurity diffusion layers 42 and 44 are formed, and a gate insulating film is formed thereon. On the gate insulating film and the LOCOS 40, the control gate 22 and the shared wiring 26a are formed substantially parallel to each other in a predetermined pattern substantially orthogonal to the impurity diffusion layers 42 and 44.
Below the control gate 22, floating gates 46 and 48 are arranged.

【0023】本実施例では、図1に示す分離用トランジ
スタ27,28のゲート電極30,32と共通電位供給
配線26とは、図2に示す一本の共有配線26aにまと
められている。共有配線26aと、分離用トランジスタ
27,28のソース・ドレイン領域用拡散層とは、コン
タクトホール34において接続されている。
In this embodiment, the gate electrodes 30 and 32 of the isolation transistors 27 and 28 shown in FIG. 1 and the common potential supply wiring 26 are combined into a single shared wiring 26a shown in FIG. The shared wiring 26a and the source / drain region diffusion layers of the isolation transistors 27 and 28 are connected to each other through a contact hole 34.

【0024】本実施例に係る不揮発性半導体メモリ装置
では、メモリセルの長辺長さLが短くなり、これにより
セル面積の大幅な縮小が可能になった。また、本構造で
は、図9の従来構造に比べて共通電位供給配線が太くな
っている。さらに、共有配線26aにはポリサイド等が
採用できるので、データ読み出し時にメモリセルに電位
供給する際の寄生抵抗を低減でき、読み出し速度を高速
化できる。
In the non-volatile semiconductor memory device according to this embodiment, the long side length L of the memory cell is shortened, which makes it possible to greatly reduce the cell area. Further, in this structure, the common potential supply wiring is thicker than in the conventional structure of FIG. Furthermore, since polycide or the like can be used for the shared wiring 26a, it is possible to reduce the parasitic resistance when the potential is supplied to the memory cell at the time of reading data, and to increase the reading speed.

【0025】以上、メモリセルトランジスタのコントロ
ールゲートをワード選択線として使用する2トランジス
タ型セルを例に述べたが、本発明は、メモリセルトラン
ジスタとは別に選択トランジスタを有する3トランジス
タ型記憶素子にも適用することができる。
The two-transistor type cell in which the control gate of the memory cell transistor is used as a word selection line has been described above, but the present invention is also applicable to a three-transistor type storage element having a selection transistor in addition to the memory cell transistor. Can be applied.

【0026】図3は、3トランジスタを用いた第2の実
施例に係るメモリセルの回路を示す。メモリセルトラン
ジスタ24,25とは別に、その両側に、それぞれ分離
用トランジスタ27,28と、ワード選択用トランジス
タ50,52とが設けられている。ワード選択用トラン
ジスタ50,52のゲート電極は、ワード線54に接続
してあり、ワード線54により駆動制御される。
FIG. 3 shows a circuit of a memory cell according to the second embodiment using three transistors. In addition to the memory cell transistors 24 and 25, isolation transistors 27 and 28 and word selection transistors 50 and 52 are provided on both sides thereof. The gate electrodes of the word selection transistors 50 and 52 are connected to the word line 54, and are driven and controlled by the word line 54.

【0027】このような3トランジスタ構造では、例え
ば過剰消去によってメモリセルトランジスタ24がディ
プレッション化しても、非選択の際にはビット線21に
余分な電流が流れない。即ち、非選択セルを介した読み
出し時のリーク雑音を防止できる利点がある。また、非
選択セルとビット線の分離が容易なため、データ書き込
み時のゲートディスターブも受けにくい。
In such a three-transistor structure, even if the memory cell transistor 24 is depleted by, for example, over-erasing, no extra current flows through the bit line 21 when it is not selected. That is, there is an advantage that leakage noise at the time of reading through the non-selected cell can be prevented. Further, since the non-selected cell and the bit line can be easily separated, it is difficult to receive the gate disturb at the time of writing the data.

【0028】また、本発明は、メモリセルトランジスタ
のコントロールゲート下のフローティングゲートに電荷
を蓄積するフローティングゲート型メモリ素子に限ら
ず、SiNとSiO2 の界面に電荷を蓄積するMONO
S型、あるいはMNOS型にも同様に適用できる。さら
に、強誘電体セラミック膜を絶縁膜として用いたメモリ
セルトランジスタにも適用が可能である。
Further, the present invention is not limited to the floating gate type memory element in which charges are stored in the floating gate under the control gate of the memory cell transistor, and the MONO in which charges are stored in the interface between SiN and SiO 2.
The same applies to the S type or the MNOS type. Further, it can be applied to a memory cell transistor using a ferroelectric ceramic film as an insulating film.

【0029】また、分離用トランジスタとメモリセルト
ランジスタのゲート電極を積層構造にすることで、さら
にメモリセル面積の縮小が可能である。図4,5に、フ
ローティングゲート型トランジスタを用いた2トランジ
スタ型メモリセルの積層構造例を断面図で示す。図4に
示す実施例では、半導体基板56の上に、ゲート絶縁
膜、フローティングゲート46b,48b、中間絶縁
膜、コントロールゲート22b、層間絶縁膜58、共有
配線26b、層間絶縁膜58およびビット線23bが、
図4に示す断面構造で積層してある。
Further, by forming the gate electrodes of the isolation transistor and the memory cell transistor into a laminated structure, the memory cell area can be further reduced. 4 and 5 are sectional views showing an example of a laminated structure of a two-transistor type memory cell using a floating gate type transistor. In the embodiment shown in FIG. 4, a gate insulating film, floating gates 46b and 48b, an intermediate insulating film, a control gate 22b, an interlayer insulating film 58, a shared wiring 26b, an interlayer insulating film 58 and a bit line 23b are formed on a semiconductor substrate 56. But,
The layers are laminated in the sectional structure shown in FIG.

【0030】半導体基板56としては、たとえば単結晶
シリコン基板が用いられる。ゲート絶縁膜としては、酸
化シリコン膜が用いられる。フローティングゲート46
b,48bは、たとえばポリシリコン膜で構成される。
層間絶縁膜58は、たとえば酸化シリコン膜、PSG
膜、BPSG膜などで構成される。共有配線26bは、
たとえばポリシリコン膜とシリサイド膜との積層膜であ
るポリサイド膜で構成される。ビット線23bは、たと
えばアルミニウム合金などの金属配線層で構成される。
As the semiconductor substrate 56, for example, a single crystal silicon substrate is used. A silicon oxide film is used as the gate insulating film. Floating gate 46
b and 48b are formed of, for example, a polysilicon film.
The interlayer insulating film 58 is, for example, a silicon oxide film or PSG.
It is composed of a film, a BPSG film and the like. The shared wiring 26b is
For example, it is composed of a polycide film which is a laminated film of a polysilicon film and a silicide film. Bit line 23b is formed of a metal wiring layer such as an aluminum alloy.

【0031】半導体基板56の表層には、ソース・ドレ
イン領域用不純物拡散層44bが、コントロールゲート
22bに対して自己整合的に形成してある。フローティ
ングゲート48bとコントロールゲート22bとでメモ
リセルトランジスタ25bを構成する。フローティング
ゲート46bとコントロールゲート22bとで、隣接す
る他のメモリセルトランジスタ24bを構成する。共有
配線26bは、共通電位供給配線と、分離用トランジス
タ60のゲート電極とを兼ねる。ビット線23bは、層
間絶縁膜58に形成されたコンタクトホール38bを通
して、メモリセルトランジスタ25bの一方の拡散層4
4bに接続される。
On the surface layer of the semiconductor substrate 56, source / drain region impurity diffusion layers 44b are formed in self-alignment with the control gate 22b. The floating gate 48b and the control gate 22b form a memory cell transistor 25b. The floating gate 46b and the control gate 22b form another adjacent memory cell transistor 24b. The shared wiring 26b also serves as a common potential supply wiring and a gate electrode of the separation transistor 60. The bit line 23b passes through the contact hole 38b formed in the inter-layer insulating film 58, and the one diffusion layer 4 of the memory cell transistor 25b.
4b is connected.

【0032】本実施例では、共有配線26bの一部を、
メモリセルトランジスタ24b,25bのコントロール
ゲート22bの上に、層間絶縁膜58を介して積層させ
る構造を採用することにより、集積度の向上を図る。図
5に示す実施例では、半導体基板56の上に、ゲート絶
縁膜、共有配線26c、フローティングゲート46c,
48c、中間絶縁膜、コントロールゲート22c、層間
絶縁膜58c、およびビット線23cが、図5に示す断
面構造で積層してある。半導体基板56、ゲート絶縁
膜、共有配線26c、フローティングゲート46c,4
8c、中間絶縁膜、コントロールゲート22c、層間絶
縁膜58c、およびビット線23cの材質は、図4に示
す例と同様である。
In this embodiment, a part of the shared wiring 26b is
By adopting a structure in which the memory cell transistors 24b and 25b are stacked on the control gate 22b via the interlayer insulating film 58, the degree of integration is improved. In the embodiment shown in FIG. 5, on the semiconductor substrate 56, the gate insulating film, the shared wiring 26c, the floating gate 46c,
48c, the intermediate insulating film, the control gate 22c, the interlayer insulating film 58c, and the bit line 23c are laminated in the sectional structure shown in FIG. Semiconductor substrate 56, gate insulating film, shared wiring 26c, floating gates 46c, 4
Materials of 8c, the intermediate insulating film, the control gate 22c, the interlayer insulating film 58c, and the bit line 23c are the same as those in the example shown in FIG.

【0033】半導体基板56の表層には、ソース・ドレ
イン領域用不純物拡散層44cが、コントロールゲート
22cに対して自己整合的に形成してある。フローティ
ングゲート48cとコントロールゲート22cとでメモ
リセルトランジスタ25cを構成する。フローティング
ゲート46cとコントロールゲート22cとで、隣接す
る他のメモリセルトランジスタ24cを構成する。共有
配線26cは、共通電位供給配線と、分離用トランジス
タ60cのゲート電極とを兼ねる。ビット線23cは、
層間絶縁膜58cに形成されたコンタクトホール38c
を通して、メモリセルトランジスタ25cの一方の拡散
層44cに接続される。
On the surface layer of the semiconductor substrate 56, source / drain region impurity diffusion layers 44c are formed in self-alignment with the control gates 22c. The floating gate 48c and the control gate 22c form a memory cell transistor 25c. The floating gate 46c and the control gate 22c constitute another adjacent memory cell transistor 24c. The shared wiring 26c also serves as the common potential supply wiring and the gate electrode of the separation transistor 60c. The bit line 23c is
Contact hole 38c formed in the interlayer insulating film 58c
Through, it is connected to one diffusion layer 44c of the memory cell transistor 25c.

【0034】本実施例では、メモリセルトランジスタ2
4c,25cのフローティングゲート46c,48cお
よびコントロールゲート22cの一部を、共有配線26
cの上に、層間絶縁膜58cを介して積層させる構造を
採用することにより、集積度の向上を図る。
In this embodiment, the memory cell transistor 2
4c and 25c floating gates 46c and 48c and a part of the control gate 22c are connected to the shared wiring 26.
The degree of integration is improved by adopting a structure in which it is laminated on c through the interlayer insulating film 58c.

【0035】図6はMONOS型を用いた3トランジス
タ型メモリセルの積層構造例を示す。図6に示すよう
に、半導体基板56の上に、ゲート絶縁膜が形成され、
その上に、ワード選択用トランジスタ52dのワード線
54dと、共有配線26dとが形成してある。共有配線
26dは、分離用トランジスタ60dのゲート電極と共
通電位供給配線とを兼ねる。選択用トランジスタ52d
のワード線54dと、分離用トランジスタ60dのゲー
ト電極との間には、ONO膜62をゲート絶縁膜とし、
その上にコントロールゲート22dが積層されたメモリ
セルトランジスタ25dが配置してある。
FIG. 6 shows an example of a laminated structure of a three-transistor type memory cell using the MONOS type. As shown in FIG. 6, a gate insulating film is formed on the semiconductor substrate 56,
A word line 54d of the word selection transistor 52d and a shared wiring 26d are formed thereon. The shared wiring 26d serves both as the gate electrode of the separation transistor 60d and the common potential supply wiring. Selection transistor 52d
The ONO film 62 is used as a gate insulating film between the word line 54d and the gate electrode of the separation transistor 60d.
A memory cell transistor 25d having a control gate 22d laminated thereon is arranged thereon.

【0036】分離用トランジスタ60dのゲート電極を
兼ねる共有配線26dは、ワード線54dと同一のポリ
サイド層を用いて形成される。メモリトランジスタ25
dのコントロールゲート22dは、その上に積層されて
おり、そのゲート長は、ワード線54dと共有配線60
dとによって自己整合的に決定されている。ONO膜6
2は、SiO2 、SiN、SiO2 を順次積層した薄膜
であり、その中に電荷を蓄積することができる。
The shared wiring 26d which also serves as the gate electrode of the isolation transistor 60d is formed using the same polycide layer as the word line 54d. Memory transistor 25
The control gate 22d of d is laminated thereon, and its gate length is the same as that of the word line 54d and the shared wiring 60.
It is determined in a self-aligned manner with d. ONO film 6
Reference numeral 2 is a thin film in which SiO 2 , SiN, and SiO 2 are sequentially stacked, and charges can be stored in the thin film.

【0037】コントロールゲート22dの上には、層間
絶縁膜58dを介して、アルミニウム合金などの金属配
線層で構成されたビット線23dが積層してある。ビッ
ト線23dは、層間絶縁膜58dに形成されたコンタク
トホール38dを通して、選択用トランジスタ52dの
一方のソース・ドレイン領域用不純物拡散層44dに接
続してある。
On the control gate 22d, a bit line 23d made of a metal wiring layer such as an aluminum alloy is laminated via an interlayer insulating film 58d. The bit line 23d is connected to one of the source / drain region impurity diffusion layers 44d of the selection transistor 52d through a contact hole 38d formed in the interlayer insulating film 58d.

【0038】本実施例では、コントロールゲート22d
の両側部が、ワード線54dおよび共有配線26dの上
に、層間絶縁膜58dを介して一部重なるように構成し
てあるので、集積度の向上を図ることができる。なお、
本発明は、上述した実施例に限定されず、本発明の範囲
内で種々に改変することができる。
In this embodiment, the control gate 22d
Since both sides of the above are partially overlapped with the word line 54d and the shared wiring 26d with the interlayer insulating film 58d interposed therebetween, the degree of integration can be improved. In addition,
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、共通電位供給配線と分離用トランジスタのゲート配
線を導通させて動作させることで、分離用トランジスタ
のゲートを、同一の共通電源配線と接続する互いに隣接
したメモリセル間で共有させるレイアウトを可能にし、
従って従来方法に対しメモリセル面積の大幅な縮小を可
能にする。
As described above, according to the present invention, the common potential supply wiring and the gate wiring of the separation transistor are electrically connected to each other so that the gates of the separation transistors are connected to the same common power supply wiring. Enables a layout to be shared between adjacent memory cells connected to
Therefore, it is possible to significantly reduce the memory cell area as compared with the conventional method.

【0040】さらに、分離用トランジスタのゲートを共
通電源配線として使用できるので、その配線抵抗を下
げ、データの読み出し速度を高速化できる。さらにま
た、分離用トランジスタのゲート電極の両側の一部を、
層間絶縁膜を介して、メモリセルトランジスタのコント
ロールゲートの一部と重なるように積層することで、さ
らにメモリセル面積の縮小化を図り、高集積化が可能に
なる。
Furthermore, since the gate of the separation transistor can be used as a common power supply wiring, the wiring resistance can be reduced and the data reading speed can be increased. Furthermore, a part of both sides of the gate electrode of the isolation transistor is
By stacking the interlayer insulating film so as to overlap a part of the control gate of the memory cell transistor, the area of the memory cell can be further reduced and high integration can be achieved.

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

【図1】図1は本発明の一実施例に係る不揮発性半導体
メモリ装置の回路例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit example of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は図1に示す実施例に係る不揮発性半導体
メモリ装置のレイアウト構成の一例を示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing an example of the layout configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the embodiment shown in FIG.

【図3】図3は本発明の他の実施例に係る不揮発性半導
体メモリ装置の回路例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit example of a nonvolatile semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.

【図4】図4は本発明のその他の実施例に係る不揮発性
半導体メモリ装置の要部断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts of a nonvolatile semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.

【図5】図5は本発明のさらにその他の実施例に係る不
揮発性半導体メモリ装置の要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of essential parts of a nonvolatile semiconductor memory device according to still another embodiment of the present invention.

【図6】図6は本発明のさらにまたその他の実施例に係
る不揮発性半導体メモリ装置の要部断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of essential parts of a nonvolatile semiconductor memory device according to still another embodiment of the present invention.

【図7】図7は従来例に係る不揮発性半導体メモリ装置
の回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to a conventional example.

【図8】図8はその他の従来例に係る不揮発性半導体メ
モリ装置の回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a non-volatile semiconductor memory device according to another conventional example.

【図9】図9は図8に示す不揮発性半導体メモリ装置の
レイアウト構成を示す要部平面図である。
9 is a plan view of relevant parts showing a layout configuration of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,23… ビット線 22… コントロールゲート 24,25… メモリセルトランジスタ 26… 共通電位供給配線 27,28… 分離用トランジスタ 30,32… ゲート電極 34,36,38… コンタクトホール 40… LOCOS 42,44… ソース・ドレイン領域用不純物拡散層 46,48… フローティングゲート 50,52… ワード選択用トランジスタ 54… ワード線 56… 半導体基板 21, 23 ... Bit line 22 ... Control gate 24, 25 ... Memory cell transistor 26 ... Common potential supply wiring 27, 28 ... Separation transistor 30, 32 ... Gate electrode 34, 36, 38 ... Contact hole 40 ... LOCOS 42, 44 Source / drain region impurity diffusion layers 46, 48 ... Floating gates 50, 52 ... Word selection transistor 54 ... Word line 56 ... Semiconductor substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11C 16/02 H01L 21/76 21/8246 27/112 H01L 21/76 M 27/10 433 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G11C 16/02 H01L 21/76 21/8246 27/112 H01L 21/76 M 27/10 433

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コントロールゲートとチャネルとの間に
電荷を蓄積する作用を持つメモリセルトランジスタと、 複数のメモリセルトランジスタに共通電位を供給する共
通電位供給配線と、 前記メモリセルトランジスタと前記共通電位供給配線と
の間に配置された分離用トランジスタとを有し、 前記分離用トランジスタのゲート電極が前記共通電位供
給配線に電気的に接続してある不揮発性半導体メモリ装
置。
1. A memory cell transistor having a function of accumulating charges between a control gate and a channel, a common potential supply line for supplying a common potential to a plurality of memory cell transistors, the memory cell transistor and the common potential. A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a separation transistor disposed between a supply wiring and a gate electrode of the separation transistor electrically connected to the common potential supply wiring.
【請求項2】 請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ
装置のデータ読み出し/書き込み方法において、 前記分離用トランジスタを、N型MOSトランジスタで
構成し、読み出し時には、前記共通電位供給配線および
分離用トランジスタのゲート電極が高レベルに、書き込
み時には低レベルに設定されることを特徴とする不揮発
性半導体メモリ装置のデータ読み出し書き込み方法。
2. The data read / write method for a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the separation transistor is an N-type MOS transistor, and the common potential supply line and the separation transistor are used at the time of reading. The data read / write method of the non-volatile semiconductor memory device is characterized in that the gate electrode is set to a high level and set to a low level during writing.
【請求項3】 請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ
装置のデータ読み出し/書き込み方法において、 前記分離用トランジスタをP型MOSトランジスタで構
成し、読み出し時には前記共通電位供給配線および分離
用トランジスタのゲート電極を低レベルに、書き込み時
には高レベルに設定されることを特徴とする不揮発性半
導体メモリ装置のデータ読み出し/書き込み方法。
3. The data read / write method for a non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the separation transistor is a P-type MOS transistor, and the common potential supply wiring and the gate of the separation transistor are arranged at the time of reading. A data read / write method for a non-volatile semiconductor memory device, wherein the electrodes are set to a low level and the electrodes are set to a high level during writing.
【請求項4】 請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ
装置において、 前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートが選
択ワード線として使用され、1メモリセルが2トランジ
スタで構成される不揮発性半導体メモリ装置。
4. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control gate of the memory cell transistor is used as a selected word line, and one memory cell is composed of two transistors.
【請求項5】 請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ
装置において、 前記メモリセルトランジスタとビット線の間に選択用ト
ランジスタが設けられ、1メモリセルが3トランジスタ
で構成される不揮発性半導体メモリ装置。
5. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a selection transistor is provided between the memory cell transistor and a bit line, and one memory cell is composed of three transistors. .
【請求項6】 請求項1、4、5のいずれかに記載の不
揮発性半導体メモリ装置において、 前記分離用トランジスタのゲート電極が、選択ワード線
と並行に配置され、各メモリセルに共通電位を供給する
配線として使用される不揮発性半導体メモリ装置。
6. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a gate electrode of the isolation transistor is arranged in parallel with a selected word line, and a common potential is applied to each memory cell. A non-volatile semiconductor memory device used as a supply wiring.
【請求項7】 請求項6に記載の不揮発性半導体メモリ
装置において、 前記分離用トランジスタのゲート電極がポリサイドで形
成されている不揮発性半導体メモリ装置。
7. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein the gate electrode of the isolation transistor is formed of polycide.
【請求項8】 請求項1、4、5、6、7のいずれかに
記載の不揮発性半導体メモリ装置において、 前記分離用トランジスタのゲート電極の両側の一部が、
層間絶縁膜を介して、メモリセルトランジスタのコント
ロールゲートの一部と重なるように積層してある不揮発
性半導体メモリ装置。
8. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a part of both sides of the gate electrode of the isolation transistor is
A non-volatile semiconductor memory device, which is laminated so as to overlap a part of a control gate of a memory cell transistor via an interlayer insulating film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6657893B2 (en) 1997-12-10 2003-12-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device and method for driving the same

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