JPH09167497A - プログラム可能および変換可能不揮発性メモリアレイ - Google Patents
プログラム可能および変換可能不揮発性メモリアレイInfo
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Abstract
レイに関する。 【解決手段】 一つもしくはそれ以上の不揮発性プログ
ラム可能メモリセルを選択的に消去する方法において,
第1導電型半導体材料の半導体基板に集積回路を備え,
メモリアレイのセルを含み,各セルはセルをプログラム
するために電荷をチャージするためのフローティングゲ
ートとセルを読むための制御電極をもち,アレイは複数
の行ラインおよび複数の列ラインおよび複数の出力ライ
ンを持ち,該セルは該第1導電型半導体材料の第1ウェ
ルに形成され,該第1ウェルは第2半導体型半導体材料
の第2ウェルに形成され,該第1ウェルはひとつもしく
はそれ以上のグループのセルを含み,選択された一つも
しくはそれ以上の列ラインに高電圧源を印加し,選択さ
れた一つもしくはそれ以上の列ラインにゼロ電圧源を印
加し,および非選択の行ラインに高電圧源を印加する構
成をもつ。
Description
およびそのようにして製造される集積回路に関し,特
に,EPROM,EEPROMおよびフラッシュEPR
OMのような不揮発性メモリセルおよびそのアレイの製
造に関するものである。
発性セルが知られ,そして使用されている。消去可能プ
ログラム可能読み出し専用メモリ,即ちEPROMセル
は,アバランシェ注入を利用して電子により不揮発性基
板にチャージできるフローティングゲートを備える電界
効果トランジスタ,即ちFETを含むメモリセルであ
る。そのようにチャージされたフローティングゲートを
もつ装置は,制御ゲートに読み出しレベルの正電圧が印
加されても導電しないが,一方,そのようにチャージさ
れたフローティングゲートをもたないものは,そのよう
な電圧が制御電極に印加された時,導通する。そのた
め,そのようなセルのアレイは選択的にプログラム可能
である。
使用目的の間,永遠にフローティングゲートに残る。そ
のようなアレイは,そこに紫外線照射により消去され
る。電気的に消去可能プログラム可能読み出し専用メモ
リセル,即ちEEPROMは,アバランシェ注入を使用
して電子によりチャージできるフローティングゲートを
備える電解効果トランジスタ,即ちFETを含むEPR
OMに類似のメモリセルであるが,各セルは独立に電気
的消去可能である。EEPROMアレイは,EPROM
アレイより柔軟であるが,EPROMアレイより著しく
大きい。最後に,フラッシュEPROMは,しばしばフ
ラッシュメモリとして参照されるが,同様にアバランシ
ェ注入を使用してチャージすることのできるフローティ
ングゲートをもつ。しかし,フラッシュEPROMセル
は,フォーラ−ノルデンハイム トンネリング,アレイ
に光印加を不要にする電気的効果,を使用して消去可能
なものである。フラッシュEPROMアレイでは,EP
ROMと同様に,全アレイが消去されるが,EEPRO
Mではむしろ独立なセルである。
それらをプログラムするために,そしてEEPROMお
よびフラッシュメモリでは,それらを消去するためにか
なり高い電圧がセルに印加されなければならないことで
ある。これらの電圧は通常15ボルトのオーダである。
結果として,行と列の信号を得ることに関係する装置
は,この電圧に耐えるように大きく作られねばならな
い。2ミクロンのオーダのデバイス長が,そのような電
圧の大きさの場合,普通である。そのような装置は,対
照的に0.8ミクロンのオーダのチャネル長をもつ低電
力装置より大きいスペースをとるばかりでなく,低電力
装置よりより著しく遅いアクセスである。さらに,進歩
した半導体処理技術は装置サイズをより小さく,小さく
している。これは,与えられたサイズのチップに沢山の
装置を許容すると同時により速い装置を含むように利益
をもたらしている一方において,高電圧装置は,おおむ
ね低電圧装置の縮小ではない。これは,より小さい技術
においても必要とされるプログラムおよび消去電圧が同
じオーダであるからである。そのようなわけで,高電圧
装置は,これらのより小さい技術においてもおおよそ同
じサイズでなければならない。その結果として,装置の
大きさは技術の進歩とともに縮小されているが,NVP
Aアレイは,望ましい大きさに縮小できず,そして速度
の増大も同様に望むより小さい。
応用に生じる。例えば,埋め込まれたフラッシュメモリ
およびEPROMメモリは,これらの複雑なチップの開
発者により基本的にデジタル信号プロセッサ,即ちDS
Pおよびマイクロ制御ユニット,即ちMCUにおいてに
共通的に使用されている。埋め込まれたアレイがプログ
ラム情報のみを蓄積し,データでない応用場合,永久R
OM,すなわちマスクROM,チップバージョン,が大
製造量で低コストとなるように後に開発される。しか
し,これは,NVPAを完全に異なるROMアレイモジ
ュールで置き換える必要がある。転じて,これは,新し
いチップのルーティング,フロアプランニング,および
時間を消費し,高価である同様のことを必要とし,しば
しばNVPAモジュールより大きいROMモジュールを
使用する結果となるが,というのは通常のROMは,プ
ログラムコンタクトもしくはビアを持ち,NVPAより
大きいセルサイズであるからである。
て特有のことであって,これらのメモリのその消去は,
通常全アレイについてであることが上述されたが,多く
の応用において,非選択的セグメントのプログラムを保
持するようにアレイのセグメントを最小限に消去可能で
あることが望ましいということである。フラッシュメモ
リのセグメント化は知られている。しかし,これは,物
理的領域を各論理セクタで分離するためにアレイを分割
する必要があり,これは読み出しパスに遅れを加え,そ
してシリコン領域の損失を生じる。そのようなわけで,
上記の問題を克服するメモリセルの不揮発性プログラマ
ブルアレイの改良が必要である。本発明はこれ満たすも
のである。
は,一つもしくはそれ以上の集積回路の不揮発性プログ
ラム可能メモリセルを選択的に消去するために提供され
る。この方法は第1導電性半導体材料の半導体基板に製
造されたメモリセルのアレイに適用でき,各セルはセル
をプログラムするためのフローティングゲートおよびセ
ルを読み出すための制御ゲートを持ち,アレイは複数の
行ライン,複数の列ラインおよび複数の出力ラインをも
つ。セルは該第1導電型半導体材料の第1ウェルに形成
されるべきであり,第1ウェルは,第2導電型半導体材
料の第2ウェル中に形成され,第1ウェルは一つもしく
はそれ以上のグループのセルを含む。その方法は,高電
圧源を選択された一つもしくはそれ以上の行ラインに印
加し,ゼロ電圧源を選択された一つもしくはそれ以上の
行ラインに印加し,そして高電圧源を非選択の行ライン
に印加するステップを含む。その方法は,特に,フラッ
シュメモリに適切である。第1ウェルを分離したセルに
グループ化すること,およびそのようなグループに選択
的にその方法を適用することにより,消去がセクター化
される。本発明のこれらのおよび他の特徴が,発明の付
属の図面とどともになされる続く詳細な記述から技術に
熟達したものに明らかになる。
一つの分離したウェルのフローティングゲートセル,そ
のようなセルのライン,もしくはそのようなセルのアレ
イを製造することを含む。同時に,高電圧および低電圧
論理トランジスタが形成される。消去動作の間,消去さ
れるべき各メモリセルのソースは,制御ゲートが参照電
圧にある時に第1の正電圧にドライブされる。ここに開
示された発明の分離ウェルを使用することで,各セルの
ドレインおよびチャネルもまた,第1の正電圧に等しい
第2の正電圧に分離ウェルをドライブすることにより,
第1の正電圧に等しい電圧にドライブされ,フィールド
−プレート−ブレークダウン電圧の問題を取り除く。フ
ローティングゲートの下に拡散されたソース接合の消去
窓を必要としないので,各フローティングゼートセル
は,同じ技術を用いてなされる紫外線消去EPROMセ
ルとおおよそ同じ面積をもつ一個のトランジスタセルで
ある。ソース近くの分離トンネル領域に対する先行技術
の必要なしに,マスキングステップおよびリン注入が省
略できる。望ましい実施例は,紫外線消去可能EPRO
Mの小さいサイズを持ち,紫外線消去可能EPROMの
それよりわずかに大きい製造上の複雑さをもつX−セル
で実現される。マイクロコントローラの高電圧NとP−
チャネルトランジスタおよび低電圧NとP−チャネルト
ランジスタは,メモリセルが形成される時チップ上に形
成される。
れられ,P−ウェルは深いN−ウェルにいれられる。二
つのウェルはメモリアレイを集積回路基板および他の集
積回路から分離する。同時に,深いN−ウェルは不揮発
性メモリアレイに対して形成され,深いN−ウェルが論
理回路の高電圧P−チャネルトランジスタのために形成
される。同時に,P−ウェルが不揮発性メモリアレイに
対して形成され,P−ウェルは低電圧のN−チャネルト
ランジスタのために形成される。
より,深いN−ウェルは,消去の間に不揮発メモリのソ
ース/ドレイン拡散およびP−ウェルへおおよそ+16
Vの正電圧の印加を可能にする。これに対して,0Vの
基板により,より小さい正の消去電圧(おおよそ+10
V)がソース/ドレイン拡散およびP−ウェルに印加さ
れ,そして負の消去電圧(おおよそ−6V)制御ゲート
に印加される。これらの電圧の印加は,メモリアレイの
セルがソース/ドレイン拡散とp−ウェルの間のp−n
接合に電界−プレートストレス生じることなしに消去さ
れることを可能にする。
形成された比較的に大きい拡散領域を表す。そのような
拡散領域は,時により“ウェル”,“タンク”,もしく
は“桶”と呼ばれる。“ウェル”,“タンク”,もしく
は“桶”は一般的には,能動回路素子の拡散領域および
チャネルを含むように充分に大きい。
−タイプアレイのそれらに類似のサイズと構造をもつセ
ルの行と列をもつメモリアレイを結果的にもたらし,そ
して同一チップ上に高および低電圧論理回路を含む。最
終装置は,論理トランジスタと高密度フラッシュEPR
OM回路をもつメモリを結びつけ,双方に共に紫外線消
去可能EPROM構造に対する容易な製造方法で形成さ
れる。
をもつメモリ装置が示され,その各々は制御ゲート電極
11,ソース12およびドレイン13をもつ絶縁ゲート
電界効果トランジスタである。セル10は,制御ゲート
11とソース12とドレイン13間のチャネルとの間に
フローティングゲートを含む。
1組の列ライン15に接続される。行ライン15は,ラ
イン17の行アドレスに基づく行ライン15の一つを選
択するXアドレスデコーダ16に接続される。読み出し
動作において,選択されたライン15の一つはハイにな
り他はローにとどまる。
力ライン18に共通に接続される。ライン18は,Y出
力選択トランジスタ19を介して,Y出力ライン20に
接続される。トランジスタ19のゲートは,供給電圧レ
ベルVDD(約+3Vから+5V)をライン22のひとつ
に印加しそして他をライン23のアドレス入力に基づい
て接地を維持するライン22を介してYアドレスデコー
ダ21に接続される。
地ラインとして動作する列ライン25の他のセットに共
通に接続される。各ライン25は,列選択トランジスタ
27を介して接地される。これらのトランジスタ27の
あらゆるゲートは,最小の意味のあるアドレスビットA
0 およびその補数A0 _に従ってYアドレスデコーダ2
1から出力ライン22を受け取り,そしてある与えられ
たYアドレスに対するライン28の一つのみを活性化す
るように動作する接地セレクタ29にライン28を介し
て接続される。
ーダ16は,ライン17の行ラインアドレス信号および
マイクロプロセッサからの信号に応答して,VDDを選択
された行ラインXa(および、そのように選択された制
御ゲート11)に印加し,そして選択されない行ライン
15にグランドを印加するように動作する。行ラインX
aは行アドレスライン15の一つである。Yアドレスデ
コーダ21が動作し,ライン23の列アドレス信号に応
答して,ライン22aにVDDを印加することによりトラ
ンジスタ19aをターンオンし,DATA OUT端子
に接続されるセンスアンプリファイア(図示せず)があ
らかじめ選択された正電圧Vsen(約+1Vから+
1.5V)を選択されたドレイン−列ライン18aに印
加する。非選択のドレイン−列ライン18は,フロート
(トランジスタ19のハイインピーダンスに接続され
る)になることを許容し,センサアンプから接続をはず
される。接地選択回路29は,トランジスタ27aをタ
ーンオンするように動作し,特定のソース−列ライン2
5をグランドに接続する。他の全てのソース−列ライン
25はVxに接続され,それは,この関連するトランジ
スタ26を介してVSENと同じレベルにある。同時に,
ライン7aはトランジスタ26aをターンオフするよう
に働く。他の全てのトランジスタ26はこの時オンであ
り,全ての非選択のソース−列ライン25をVxにす
る。選択されたドレイン−列ライン18aおよび選択さ
れた行ラインXaに接続されるセル10aの導電性もし
くは非導電性状態は,DATA OUT端子に接続され
るセンスアンプリファイアにより検出される。
Xアドレスデコーダ16は,ライン17の行ラインアド
レス信号およびマイクロプロセッサからの信号に応答し
て,選択されたセル10aの制御ゲート導電体11を含
む選択された行ラインXaにあらかじめ選択された第1
プログラミング電圧VGG(約+11Vから+13V)を
置くように動作する。Yアドレスデコーダ21は,また
選択されたドレイン−列ライン18aおよびそのために
選択されたセル10aのドレイン領域13に第2プログ
ラミング電圧Vpp(約+5Vから+8Vに減少されたV
pp)を置くように動作する。非選択のドレイン−列ライ
ン18は浮遊である。選択されたソース−列ライン25
はトランジスタ27aを介してグランドに接続される。
非選択のソース−列ライン25は,フロートを許容され
る。非選択の行ラインは,接地される。これらのプログ
ラミング電圧は,結果的に,選択されたセル10aのチ
ャネルに高電流(ドレイン13からソース12へ)条件
を生成し,選択されセルのフローティングゲート14に
チャネル酸化物を横切って注入されるチャネルホット電
子および/もしくはアバランシェ−ブレークダウン電子
(ホットキャリア)をソースチャネル接合の近くに生成
する。プログラミング時間は,チャネル領域に関して約
−2Vから−6Vの負のプログラム電荷でフローティン
グゲート14をプログラムするように充分に長い。フロ
ーティングゲート14への電子注入は,オンして,選択
されたセル10aのフローティングゲート14の下のソ
ース−ドレインパスを非導電,“ゼロ”ビットとして読
まれる状態にする。プログラムされないセル10は,導
電性に残るフローティングゲートの下にソース−ドレイ
ンを持ち,そしてこれはのセル10は“1”ビットとし
て読まれる。
の間に,P−ウェル33およびN−ウェル31(図2参
照)に位置するセル10は,プログラムされ,そして0
VでP−ウェル33およびN−ウェル31により消去さ
れる。
される時,低電圧P−ウェル33にアレイを置くこと,
高電圧N−ウェル31とともにP−ウェル33を入れる
こと,Pタイプ基板30の全てが,アレイ1に対する新
しい電子消去方法を許容する。このモードにおいて,P
−ウェル33およびN−ウェル31はともに短絡され,
約+16Vの空間消去電圧VEEが使用される。しかし,
この電圧レベルをセルのウェルに印加することは,基板
に実行可能でない電圧を印加することを必要とするであ
ろう。
は,後の表1の欄に示される。ワードラインにゼロVも
しくはVEEを使用することを選択することを許容する間
に,この消去モードは,さらに,セクタの物理的分離を
要求することなく選択的消去のためのセクタ化を許容す
る。セクタ化は行による。選択された行は,フローティ
ングゲートを保護するためにVEEにある非選択行ライン
15とともにゼロVの行ライン15をもつ。
に使用されている語は入れ換え可能である。例えば,メ
モリセル10のソース領域12およびドレイン領域13
に印加される電圧は,上記の読み出し例において入れ換
えできる。便宜的に読み出しおよび書き込み電圧は下記
の表で与えられる。
図3−図13を参照して記述される。方法の記述は,セ
ル10のX−セルアレイの形成および同一チップ上の論
理回路の高電圧P−チャネルトランジスタHVPTおよ
び低電圧N−チャネルトランジスタLVNTの双方を形
成するためのプロセスにのみ関係する。論理回路は通常
高電圧N−チャネルトランジスタHVNTおよび低電圧
P−チャネルトランジスタLVPTを含む一方,N−チ
ャネルトランジスタHVNTおよび低電圧P−チャネル
トランジスタLVPTを形成するために使用される付加
的ステップは良く知られていて,そのため以下の議論に
含まれない。
p−epiであり,非常に小さい部分のみが図に示され
る。ウェハは,おおよそ直径20.32cm(8イン
チ)であり,図2に示される部分はそのウェハのごく小
さい部分である。約400オングストローム(Å)のパ
ッド酸化物POが表面に成長される。
を使用して深いN−ウェル31が基板30に形成され
る。深いN−ウェル31はフォトレジストPRでパター
ン化される。メモリセル10が形成されるべき領域の注
入領域の長さおよび幅は,大きさが,例えば,行のよう
なメモリアレイ1もしくはサブアレイを順番に入れるP
−ウェル33を入れるのに充分な大きさでなければなら
ない。高電圧P−チャネルトランジスタHVPTが形成
されるべき領域の各注入領域の長さと幅は,大きさがそ
のトランジスタHVPTの各々のソース12およびドレ
イン13を入れるのに充分に大きくなければならない。
N−ウェル31の注入は,それから,このましくは約
4.0×1012イオン/cm2 のドーズ量で約80Ke
VのエネルキーレベルのリンPを用いて導電体化され
る。フォトレジストがそれから取り去られる。N−ウェ
ル31のドーパントのアニールが,チッソガス中で高
温,およそ1200°C,700分間なされ,およそ7
μmの深さの接合形成をする。これは,深いN−ウェル
領域31の生成を完全にする。注入は,高電圧P−チャ
ネルトランジスタHVPTのチャネル領域を確定する。
ウェル33は,メモリが形成されそして低電圧N−チャ
ネルトランジスタLVNTが形成されるべき各N−ウェ
ル31に形成される。P−ウェル33は,フォトレジス
ト層PRによりパターン化され,おそらく約6.0×1
012イオン/cm2 のドーズ量および約40KeVのエ
ネルギーでボロンのP型注入がなされる。メモリアレイ
1が形成されるべき領域において,パターンの長さおよ
び幅はP−ウェル33が深いN−ウェル31により入れ
られることを可能にするために充分に小さくなければな
らないが,しかしメモリアレイ(即ちサブ−アレイ)を
いれるのに充分に大きくなければならない。P−ウェル
33の深さは,N−ウェル31の深さを越えてはならな
い。低電圧N−チャネルトランジスタLVNTが形成さ
れるべき領域の長さと幅は,大きさが各トランジスタL
VNTのソース12とドレイン13をいれるのに充分で
なければならない。注入は,メモリセル10および低電
圧トランジスタLVNTのチャネル領域Chを確定す
る。フォトレジスト層が除去される。P−ウェル33の
ドーパントのアニールが,おおよそ深さ2μmを形成す
るために,チッソ雰囲気中でおおよそ1100°Cの高
温で,約500分間なされる。
スが記述されている。慣用のチッソ/酸化物マスク層N
OMが堆積され(図7)そして酸化物領域41(図8)
を確定するためにパターン化される。酸化物領域41
は,約6300ないし7800オングストローム(以下
Å)の領域の厚さに(図7−図13の断面積の厚さはス
ケール通りではない)ローカル酸化(LOCOS)によ
り成長する。成長は,約900°Cで約600分間の蒸
気のような雰囲気の酸化の元に生じる。熱酸化は,マス
クのエッジの近傍に成長し,鋭い変形のかわりに“バー
ドビーク”を形成する。マスク層は,弗化水素酸浸漬,
続く燐酸エッチにより取り除かれる。
(図示せず)が約300Åの厚さに露出されたシリコン
表面に成長する。この点において,しきい値電圧調整注
入は,メモリセル10のチャネルChが位置されるべき
場所を含む活性領域において実行され,それらの領域は
フォトレジストを使用してパターン化される。例えば,
ボロンが,約1×1012のドーズ量および約40KeV
のエネルギーレベルでメモリセル領域に注入される。フ
ォトレジストが剥がされそして活性領域の上の酸化層が
剥がされる。
の厚さの相対的に薄いゲート絶縁層43を形成するため
に通常の技術を使用して構造の上に成長される。メモリ
セル10のフローティングゲートとなる厚さ約1500
Åの第1多結晶シリコン層(“ポリ1”)14が表面に
堆積され,そしてリンを使用したN+ になるようにドー
プされる。第1多結晶シリコン層14がフォトレジスト
を使用してパターン化され,そしてストリップがメモリ
セル10のフローティンクゲートとなるものを部分的に
形成するためにエッチされる。同時に,第1多結晶シリ
コン層14が,高電圧P−チャネルトランジスタHVP
Tおよび低電圧N−チャネルトランジスタLVNTのよ
うな論理トランジスタが形成されるべき領域を形成する
ために除去される。このステップはフォトレジスト除去
およびクリーンアップに続く。
45がメモリセル10が形成されるべき領域の構造の上
に形成される。内部レベル絶縁層45は約120Åに酸
化層を成長させることにより形成され,それから約15
0Åの厚さの窒化層を堆積する。内部レベル絶縁体の等
価的酸化物の厚さは約200Åである。ポリ1および内
部レヘル絶縁体がエッチされる。このステップのための
パターン化されたフォトレジストが除去される。
の第2多結晶シリコン層(“ポリ2”)が,それはメモ
リアレイ1の制御ゲート/行ラインおよび論理回路の高
電圧P−チャネルトランジスタHVPTのゲートおよび
低電圧N−チャネルトランジスタLVNTになるのであ
るが,ウェハの表面を覆って堆積され,N+ になるよう
にリンで高度にドープされる。
にフォトレジストでパターニングして,論理回路の高電
圧P−チャネルトランジスタHVPTおよび低電圧N−
チャネルトランジスタLVNTがチップの論理領域でエ
ッチされる。フォトレジストで再びパターンニングした
後に,(i)第2多結晶シリコン層11,15,(ii)
内部レベル絶縁層45,および(iii)第1多結晶ストリ
ップ14がチップのメモリ領域に形成される。このスタ
ックエッチは,複数の延長された制御ゲート11/行ラ
イン15を確定する。行ライン15はメモリセル10の
行を接続する。同じスタックエッチはフローティングゲ
ート14の残りのエッジを分離して確定する。
層PRが,全フラッシュアレイ1を覆うウィンドウを開
けるために堆積されてパターン化される。砒素の注入A
sがメモリセル10のソース12とドレイン13を作成
するために垂直にゼロ度で120KeVで約5×1015
イオン/cm2 のドーズ量で実行される。酸化物が,側
壁50を形成するために通常の方法で堆積されて除去さ
れ,約300Åの酸化物(図示せず)が表面全体に堆積
される。
20KeVで約3×1015イオン/cm2 のドーズ量で
実行され,図示されていないチップの領域を保護して低
電圧N−チャネルトランジスタLVNTのソース12お
よびドレイン13を作るためにフォトレジストPRを使
用し,そしてN+ 領域52がN−ウェル31に接続する
ために使用される。
が,20KeVで約4×1014イオン/cm2 で実行さ
れ,注入されないチップ領域を保護するため,および高
電圧P−チャネルトランジスタLVPTのソース12お
よびドレイン13を作るためにフォトレジストPRを使
用し,そしてP+ 領域54がP−ウェル33に接続する
ために使用される。
低電圧N−チャネルトランジスタLVNTおよび高電圧
P−チャネルトランジスタHVPTのドーパントが,ソ
ース12およびドレイン13の形成を完成するために2
0分間おおよそ900℃でアニールステップでドライブ
される。ボロンリンシリケートガラス(BPSG)層
(図示せず)がスライスの表面を覆ってそれから堆積さ
れる。BPSGの堆積に従って,基板30が,BPSG
を与えるためのアニーリング周囲で約1時間,約900
°Cで加熱され,注入損傷および接合プロファイルのド
ライブを回復する。列ライン18と25が,ソース12
およびドレイン13および他の接続が望まれるチップ上
の場所にホールをエッチングした後に層もしくはアルミ
ニュウムから形成される。列ライン18と25が形成さ
れると同時に,他の導電体が論理回路のために形成され
る。メモリと論理の双方のためのアレイを切り離すコン
タクトがBPSG層を介してマスクされてエッチされ
る。
ウェル抵抗である。高ウェル抵抗は,プログラミングの
間に重大な電圧低下を生じる。電圧低下は,P+ コンタ
クト領域54により減少され,それは取り除かれるべき
であるが,望ましくは各P−ウェル33の少なくとも一
つのサイドに沿って拡がる。
ソース12とドレイン13への金属ラインを形成するた
めに堆積され,マスクされそしてエッチされる。誘電体
および金属の付加的な層が堆積され,パターン化され,
内部接続として要求されるようにエッチされる。これ
に,保護オーバコートプロセスが続く。
ログラムする時に含まれる高電圧をデーコーディング回
路からあらゆるデコーディング論理を分離する新しいデ
コーダ回路を含み,それは,プロセスの改良でスケール
されるデコード速度と同じ程度により速いデコード可能
にし,そしてROMアレイへのNVPAの変換を容易に
するが,それは下記の説明によりあきらかにされる。
されるように内部接続された高電圧N−チャネル装置6
0,62と68および高電圧P−チャネル装置64,6
6から構成される先行技術のXアドレスデコーダの例が
示される。加えて,入力70が第1論理信号を受けるた
めに備えられ,入力72が第2論理信号を受けるために
備えられる,そして入力74が第3論理信号を受けるた
めに備えられる。第1論理信号は,第2論理信号の反転
である。供給レベル電圧Vddが入力76に印加され
る。高電圧VGGがポート78に備えられ,ポート80は
接地ラインに接続される。出力15は行ライン(図1参
照)である。プログラムの間および入力に読み出す間の
印加電圧,および行ライン15の結果の電圧は次の表2
に示される。
は,例示的であり,特定のデコードの例に本発明の原理
の適用を図示する目的のために単独で選択されることが
理解されるであろう。選択された特定の論理回路に特に
意味はない。
ムモードにおいてVGGを伝播させねばならないため,装
置60,62,64および68は全て高電圧装置であ
る。そのため,上記のように,この先行技術のデコーダ
は望むより遅い。
施例に従う新しいデコーダ16が示され,図14の回路
で埋め込まれたように同じ論理機能を埋め込む。この回
路において,一個のみの高電圧装置が必要であり,論理
機能をデコードする場合に,即ち,N−チャネル通過ゲ
ート装置82である。
低電圧n−チャネル装置88と90,全ての示されてい
る内部接続がこの回路に含まれる。入力92は電圧Vp
hを受けるために備えられ,それはプログラムモードに
おいてのみVddであり,読み出しモードの間には“ブ
ート”レベル電圧Vbbにあり,それはVddから導か
れるが,しかし,7もしくは8ボルトにポンプアップさ
れる。第3論理信号を受け取るために備えられ,入力9
6が第1論理信号を受け取るかめに備えられる。Vdd
がポート98に印加され,ポート100がグランドに接
続さる。すでにみたように、出力は行ライン15であ
る。
アレイ1の反対サイドの保持回路102に接続する。保
持回路102は高電圧P−チャネル装置104と106
および高電圧n−チャネル装置108を示されるように
内部接続して構成する。VGGがポート110に印加さ
れ,ポート112がグランドに接続される。
技術のデコーダと同じ論理機能を果たすことはあきらか
である。しかし,ただ一個の高電圧装置,パスゲート8
2が論理デコーダ部分に必要であり,実際の論理機能
は,低電圧装置84,86,88および90その他によ
り実行される。かくして,デコーダ回路16は,図14
に示される回路より著しく速く,そして,加えるに,こ
れらの低電圧装置により提供されるより速い動作は,回
路がより小さい回路に埋め込まれたのと同様のスケール
である。
モードの間,デコーダ回路16が行ライン15に対して
“選択”条件をデコードしている時,選択を指示し,ノ
ードNに現れる。パスゲート82はイネーブルされてい
るので,この電圧を行ライン15にパスしてVtにす
る。このライン15の選択信号は,保持回路102の装
置108のゲートに印加され,それをターンオンして装
置104のゲートをグランドに引っ張り,その装置10
4をターンオンする。装置104のソースはVGGに接続
されいているので,それがターンオンした時,それは,
行ライン15をV GGにプルアップし,それは,プログラ
ムモードに望ましい電圧である。最後に,行ライン15
がVGGに引っ張られるので,装置106はターンオフと
なり,それは,プログラムの行ライン15の選択の間に
装置108を介してグランドに短絡されることからVGG
を妨げる。デコード回路16がノードNをゼロにドライ
ブする時,行ライン15の選択解除を指示し,行ライン
15は装置108をターンオフし,そして装置106を
ターンオンする“0”に引っ張られる。装置106のオ
ンとともに,装置のゲート104はハイに引っ張られ,
装置104をターンオフする。かくて,保持回路のプル
アップ機能は終了し,行ライン15は論理レベル“0”
に留まる。行選択および非選択はリードモートにおいて
生じることを特に記す。プログラムがスタートする時,
ポート110はVddからVGGにスイッチされる。
スゲート82は,プログラムノードの間に低電力装置を
保護するように機能する。これは,保持回路102によ
り生成された高電圧がパスゲート82を介してフィード
バックすることを防止する。そのため,低電圧装置8
4,86,88および90は保護される。
に,Vtの電圧低下を恩恵的に除去して動作し,もしそ
うでなければ,リードモードの間にVbbに保持されて
いるゲートをもつことにより入力に印加されたデコード
された行ライン信号からとられる。この重要な機能は,
装置サイズが縮小し,そして対応的に論理レベルが減少
することを特徴的に目的とする。
分析され,そして,大量製造を開始することが望まれる
時,フラッシュメモリアレイ1は,後にROMアレイに
変換される。本質的に,セル10のフローティングゲー
ト(図1)は除かれ,永久ROM回路に対して必要とさ
れない高電圧回路はイネーブルにされない。ここに記載
された高電圧回路の供給のための新しい配列は,ここで
新たに説明されるように比較的に容易に高電圧回路を除
去する。フローティングゲートの除去は,図16,図1
7に図式的に示されいて,図16は4つのセルC0−C
3を含むアレイ部分を示し,そして図17は除去された
フローティングゲートをもつアレイの同じ部分を示す。
ルにされるかを示す。示されるように,パスゲート82
のゲートは,任意の回路線に非接続に残され,短絡11
4は,ソースとドレインの間に置かれ,回路のその機能
を有効に除去する。加えるに,行ライン15の他の端部
116は,保持回路102に非接続に残される。保持回
路それ自身は,内部的に接続された配線ではない。高電
圧回路を除去する先の手段の全ては,公知の技術を使用
したチップ配線に有効である。しかし,ただ配線マスク
のみがこうするために換えられる必要があり,配線マス
クのこのような変更は最小である。そのため,コスト的
に再配線ルートは避けられる。
ロセスステップの変更は,あらたには記述されない。図
19は,シリコン基板上に形成されることの処理におる
けアレイ1の断面上面図を示す。これは,図2のそれに
類似の図であるが,プロセスにおける初期のステージが
図9においては示されている。示されるように,チャネ
ルChが形成され,第1多結晶シリコン層14が形成さ
れている。第1多結晶シリコン層14は,続くステージ
において形成されるフローティングゲートのエッジを確
定するために上記に記載されたようにエッチング除去さ
れたストリップ118を有する。図20は,それらの個
々のセルにそれらの広がりを配置するストリップ118
をもち,フローティングゲートと制御ゲートを生成する
エッチの間,形成されたフローティングゲート14を示
す。ROMアレイを形成するために,それは,フローテ
ィングゲートの除去を含むが,該1の多結晶層14を堆
積するステップおよびストリップ118を形成するステ
ップが除去される。次の欄はフラッシュメモリ形成プロ
セスに続くROM形成プロセスのステップを示す。
の説明と関連して説明されたものに対応する。しかし,
明確にするため特に次を記す。ALIGN 0は通常の
初期アライメントステップである。HV NWELLは
高電圧p−チャネル装置のための深いN−ウェルの形成
のステップである。HV PWELLは高電圧n−チャ
ネル装置のためのP−ウェルの形成のステップであり,
それは,上記には記載されていないが,よく知られたプ
ロセスステップであることを思い起こさせるであろ。L
V NWELLは低電圧p−チャネル装置のためのN−
ウェル形成のステップであるが,また上記にないが,よ
く知られたプロセスのステップである。LV PWEL
Lは低電圧n−チャネル装置用p−ウェル33およびメ
モリアレイp−ウェルの形成のステップである。MOA
Tは,酸化物の分離領域41を生成するステップであ
る。C/Sは,チャネルストップの形成の停止である。
ARRAY VTはメモリアレイのしきい値電圧調整注
入のステップである。POLY1はメモリアレイの外の
第1多結晶シリコン層を確定するステップである。SL
ITは,フローティングゲートの終端確定するストリッ
プを除去するステップである。LVPVTは,低電圧p
−チャネル装置しきい値電圧が決定される注入である。
LVNVTは,低電圧n−チャネル装置しきい値電圧が
決定される注入ステップである。ROM VTはROM
アレイの選択されたビットに対するしきい値電圧が決定
されるパターン化された他の注入ステップである。PO
LY2は,第2多結晶シリコンを確定するステップであ
る。STACは制御電極およびフローティングゲートが
エッチングにより形成されるステップである。ARRA
Y SDはメモリアレイのソースとドレインが形成される
注入ステップである。NSDは,n−チャネルソースド
レイン領域が形成されるステップである。PSDは,p
−チャネルソースドレイン領域が形成されるステップで
ある。CONTはコンタクト形成のステップである。M
ETAL1は第1配線レベルのステップである。VIA
はMETAL1/MEATAL2内部接続を形成するた
めのビアである。MEATAL2は,第2配線レベルの
ステップである。そてPOはパッシベーションのステッ
プである。
れたが,さまざまな変更および修正が開始された特許請
求の範囲により定められる発明の精神と視野から離れる
ことなくここになされうる。
グラム可能メモリセルを選択的に消去する方法におい
て,第1導電型半導体材料の半導体基板に集積回路を備
え,メモリアレイのセルを含み,各セルはセルをプログ
ラムするために電荷をチャージするためのフローティン
グゲートとセルを読むための制御電極をもち,アレイは
複数の行ラインおよび複数の列ラインおよび複数の出力
ラインを持ち,該セルは該第1導電型半導体材料の第1
ウェルに形成され,該第1ウェルは第2半導体型半導体
材料の第2ウェルに形成され,該第1ウェルはひとつも
しくはそれ以上のグループのセルを含み,選択された一
つもしくはそれ以上の列ラインに高電圧源を印加し,選
択された一つもしくはそれ以上の列ラインにゼロ電圧源
を印加し,および非選択の行ラインに高電圧源を印加す
ることを特徴とする不揮発性プログラム可能メモリセル
の選択的に消去方法。
以上の不揮発性プログラム可能メモリセルを選択的に消
去する方法。該方法は,第1導電型半導体材料の半導体
基板30に形成されたメモリセル10のアレイ1に適用
可能である。各セルはセルをプログラムするためのフロ
ーティングゲート14およびセルを読むたの制御ゲート
11をもち,アレイは複数の行ライン15,複数の列ラ
イン25及び複数の出力ライン18を持つ。セルは該第
1導電型半導体材料の第1ウェル33に形成されるもの
であり,第1ウェルは,第2導電型半導体材料の第2ウ
ェルに形成され,第1ウェルはひとつもしくはそれ以上
のグループのセルを含む。方法は,選択されたひとつも
しくはそれ以上の列ラインに高電圧源を印加し,選択さ
れたひとつもしくはそれ以上のラインにゼロ電圧源を印
加し,非選択の行ラインに高電圧源を印加することを含
む。方法は,フラッシュメモリに実際上適切である。消
去は,第1ウェルの一つを分離したセルをグループ化す
ることによりセクター化され,そしてそのようなグルー
プに適切に方法を適用する。
す図である。
の部分の平面図である。
の断面の立面図である。
の断面の立面図である。
の断面の立面図である。
の断面の立面図である。
の断面の立面図である。
の断面の立面図である。
の断面の立面図である。
置の断面の立面図である。
置の断面の立面図である。
置の断面の立面図である。
置の断面の立面図である。
る本発明の望ましい実施例のデコーダ回路の図である。
アレイ1の望ましい実施例のアレイの小部分の回路図で
ある。
回路図である。
がアレイ1で使用される回路図である。
小部分の平面断面図である。
おける図19に示されたアレイ部分の平面図である。
続を示すアレイ1の小部分の回路図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 一つもしくはそれ以上の不揮発性プログ
ラム可能メモリセルを選択的に消去する方法において,
第1導電型半導体材料の半導体基板に集積回路を備え,
メモリアレイのセルを含み,各セルはセルをプログラム
するために電荷をチャージするためのフローティングゲ
ートとセルを読むための制御電極をもち,アレイは複数
の行ラインおよび複数の列ラインおよび複数の出力ライ
ンを持ち,該セルは該第1導電型半導体材料の第1ウェ
ルに形成され,該第1ウェルは第2半導体型半導体材料
の第2ウェルに形成され,該第1ウェルはひとつもしく
はそれ以上のグループのセルを含み,選択された一つも
しくはそれ以上の列ラインに高電圧源を印加し,選択さ
れた一つもしくはそれ以上の列ラインにゼロ電圧源を印
加し,および非選択の行ラインに高電圧源を印加するこ
とを特徴とする不揮発性プログラム可能メモリセルの選
択的に消去方法。
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