JPH09172099A - Single-layer poly-crystalline silicon split gate eeprom cellwith embedded control gate - Google Patents

Single-layer poly-crystalline silicon split gate eeprom cellwith embedded control gate

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JPH09172099A
JPH09172099A JP8220201A JP22020196A JPH09172099A JP H09172099 A JPH09172099 A JP H09172099A JP 8220201 A JP8220201 A JP 8220201A JP 22020196 A JP22020196 A JP 22020196A JP H09172099 A JPH09172099 A JP H09172099A
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JP
Japan
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region
memory cell
channel
drain
area
Prior art date
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Application number
JP8220201A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sety Rakesh
ラケシュ・セティ
Teing Uenchi
ウェンチ・ティング
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SAIPURESU SEMICONDUCTOR Inc
Cypress Semiconductor Corp
Original Assignee
SAIPURESU SEMICONDUCTOR Inc
Cypress Semiconductor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrically erasable/writable read-only memory (EEPROM) cell. SOLUTION: An electrically erasable/writable read-only memory cell has a split gate transistor 34 for read use and an N-type buried plate control gate 32. The split gate transistor 34 has drain and source regions 42 and 40 and a channel region 44 between both regions 42 and 40. A silicon dioxide layer covers the drain, channel and source regions 42, 44 and 40. The silicon dioxide layer, which is formed on one part of the channel region 44 and the drain region 42, is formed thicker than that of a silicon dioxide layer 62, which lies on the remaining channel region and the source region. A polycrystalline silicon single layer 36 is provided on the channel region 44. N-type buried plates are provided at intervals from the source, drain and channel regions to the lateral direction.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路記憶デバ
イス(メモリ素子)に係り、特に、埋込プレート式のコ
ントロールゲートを備える単層多結晶シリコンスプリッ
トゲートを有する電気的消去書込み可能な読出し専用メ
モリ(EEPROM)セルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated circuit memory device (memory element), and more particularly to an electrically erasable and writable read-only device having a single-layer polycrystalline silicon split gate having a buried plate type control gate. It relates to a memory (EEPROM) cell.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】超大規
模集積回路(VLSI)構造、特に不揮発性メモリデバ
イス(即ち、デバイスへの電源が切られた後も記憶デー
タを保持するタイプのメモリデバイス)において、デバ
イスの設置エリア(面積)及び記憶/検索(読み取り)
動作速度を一層効率的にすると共に、デバイスの構成及
び製造(これはコストに直結する)の一層の効率化・簡
素化を図ることは、最大の目標であり課題である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Very Large Scale Integrated Circuit (VLSI) structures, especially non-volatile memory devices (ie, memory devices of the type that retain stored data even after power to the device is turned off). In, device installation area (area) and memory / search (read)
It is the greatest goal and a challenge to make the operation speed more efficient and to further improve the efficiency and simplification of the device configuration and manufacturing (which is directly related to the cost).

【0003】特に、従来のEEPROMデバイスは複数
のメモリセルを有し、これらメモリセルの各々が、所謂
フローティングゲート(floating gate )付き記憶用ト
ランジスタを有する。このような記憶用トランジスタ
は、その特徴の1つとして、そこに書き込まれた情報を
EEPROMデバイス(素子)への電源が切られても維
持することができ、そのうえ、記憶トランジスタ内に記
憶されたデータを消去させることもできる。さらに具体
的に言うと、従来の所謂フラッシュEEPROMメモリ
セルの基本的な操作(動作)については、プログラミン
グのためにチャンネルホット電子注入を行うこと、及び
データ消去のためFowler-Nordhiem トンネリング(トン
ネル現象)を使用することは既知である。複数のセルか
らなる配列(アレイ)を有するフラッシュEEPROM
半導体装置において、各セルは独立してプログラム可能
であると共に独立して読み取り可能である。ところが、
各セルのサイズを縮小しようとする(これによりデバイ
ス当りの記憶容量を増加できるので)結果、選択用トラ
ンジスタ(select transistor)(このトランジスタによ
り各セルは独立して消去可能であった)がしばしば省略
された。従って、全てのセルが1つのブロックとして同
時に消去された。
In particular, a conventional EEPROM device has a plurality of memory cells, and each of these memory cells has a storage transistor with a so-called floating gate. One of the characteristics of such a memory transistor is that the information written therein can be maintained even when the power to the EEPROM device is cut off, and moreover, it can be stored in the memory transistor. You can also erase the data. More specifically, regarding the basic operation (operation) of a conventional so-called flash EEPROM memory cell, channel hot electron injection is performed for programming, and Fowler-Nordhiem tunneling (tunnel phenomenon) is performed for erasing data. Is known to be used. Flash EEPROM having an array of cells
In a semiconductor device, each cell is independently programmable and independently readable. However,
As a result of trying to reduce the size of each cell (which can increase the storage capacity per device), the select transistor (which each cell could be independently erased) is often omitted. Was done. Therefore, all cells were erased simultaneously as one block.

【0004】上記の構成から生じる問題は、当業者には
“過剰消去・オーバーイレース(over-erasure)”とし
て知られている。具体的に言うと、消去の間、消去され
ているブロック中のセルの幾つかが、他のセルが充分消
去される前に過剰消去されてしまうのである。“過剰消
去”されたセルのフローティングゲートはそれゆえ電子
を奪われた(空乏)状態となり、実効電荷がプラスにな
る。この正の実効電荷により、“過剰消去”されたセル
は、空乏形トランジスタ、即ち通常の操作電圧(動作電
圧)を印加してもターンオフ(turn off)できないトラン
ジスタとして機能してしまう。この条件の下、次の読み
取り操作において漏れ電流が発生し、この漏れ電流がメ
モリ装置の性能・一貫性(integrity ) に悪影響を及ぼ
す可能性がある。
The problem resulting from the above arrangement is known to those skilled in the art as "over-erasure". Specifically, during erase, some of the cells in the block being erased are overerased before other cells are fully erased. The floating gate of an "over-erased" cell is therefore deprived of electrons (depleted) and the net charge is positive. Due to this positive net charge, the "over-erased" cell functions as a depletion type transistor, that is, a transistor that cannot be turned off even when a normal operating voltage (operating voltage) is applied. Under this condition, a leakage current is generated in the next read operation, and this leakage current may adversely affect the performance and integrity of the memory device.

【0005】従来のEEPROMデバイスの上記“過剰
消去”問題を解決する1つの手段として、スプリットゲ
ート構造を設けることがある。従来のスプリットゲート
構造は、少なくとも2層の多結晶シリコンを用いて形成
されると共に、1つのフローティングゲートトランジス
タを有する。多結晶シリコンの第1の層がフローティン
グゲートを形成する。しかし、このフローティングゲー
トはソースとドレーンとの間のチャンネル域の一部分し
かカバーしない。チャンネル域の残りの部分は、多結晶
シリコンの第2の層(コントロールゲート)により直接
制御される。このコントロールゲートは、フローティン
グゲートの上にも設けられている。よって、従来のスプ
リットゲートメモリセルの構成は、直列に接続された絶
縁用トランジスタ及びフローティングゲートトランジス
タと同じものである。絶縁用トランジスタはフローティ
ングゲートの状態には影響されず、その(絶縁用トラン
ジスタの)コントロールゲートが活性化されていないと
きは(即ちメモリセルが選択されていないときは)、フ
ローティングゲートトランジスタが“過剰消去”され、
それゆえ導電状態にあるときでも、オフのままである。
それゆえ、上記の“過剰消去”の問題にも拘わらず、メ
モリ装置の一貫性が維持される。しかし、“過剰消去”
の問題に対するこの解決策では、多結晶シリコンの層が
2層必要であり、ゆえに構成が複雑になって製造コスト
が増加する。
As a means for solving the above-mentioned "over-erase" problem of the conventional EEPROM device, a split gate structure is provided. A conventional split gate structure is formed using at least two layers of polycrystalline silicon and has one floating gate transistor. The first layer of polycrystalline silicon forms the floating gate. However, this floating gate covers only a portion of the channel area between the source and drain. The rest of the channel area is directly controlled by the second layer of polycrystalline silicon (control gate). This control gate is also provided on the floating gate. Therefore, the conventional split gate memory cell has the same structure as the insulating transistor and the floating gate transistor connected in series. The isolation transistor is not affected by the state of the floating gate, and when its control gate (of the isolation transistor) is not activated (that is, when the memory cell is not selected), the floating gate transistor is "excessive". Erased,
Therefore, it remains off even when in the conducting state.
Therefore, despite the "over-erase" problem described above, memory device consistency is maintained. But “over-erasure”
This solution to the above problem requires two layers of polycrystalline silicon, thus complicating the construction and increasing manufacturing costs.

【0006】他の当業者により試みられたもう一つの解
決方法は、読取り通路において1つの絶縁用あるいはア
クセス用トランジスタを分離して用い、選択されていな
いセルに対する読取り操作の間、漏れ電流の発生を防止
することである。この手法については図1に示されてお
り、参照番号10は従来のEEPROMメモリセルであ
る。メモリセル10は、高電圧呼び出し用トランジスタ
12と、トンネル(シリコン)酸化物層14と、フロー
ティングゲート16と、埋込コントロールゲート18
と、低電圧呼び出し用トランジスタ20と、フローティ
ングゲート16を共有するフローティングゲートトラン
ジスタ22とを有する。当業者であれば、下記の表を参
照することによりセル10の操作について理解できよ
う。
Another solution attempted by other persons skilled in the art is to use one isolation or access transistor in the read path in isolation to generate leakage current during a read operation for an unselected cell. Is to prevent. This approach is shown in FIG. 1, where reference numeral 10 is a conventional EEPROM memory cell. The memory cell 10 includes a high voltage calling transistor 12, a tunnel (silicon) oxide layer 14, a floating gate 16, and a buried control gate 18.
And a low voltage calling transistor 20 and a floating gate transistor 22 sharing the floating gate 16. Those skilled in the art will understand the operation of cell 10 by referring to the table below.

【0007】[0007]

【表1】 [Table 1]

【0008】セル10により代表されている技術は、単
層の多結晶シリコン構成を有し、フローティングゲート
16のみが多結晶シリコン素材でできていることに注目
されたい。このメモリセルにおいては、その読取り通路
に、1つの絶縁用トランジスタ(アイソレーショントラ
ンジスタ)20が分離して設けられている。さらに、セ
ル10には、セル10が選択されていない場合トンネル
酸化物層14/フローティングゲート16を高電圧ビッ
ト線(HV BL)の高電圧から絶縁するべく、トラン
ジスタ12が設けられる。トランジスタ12には、HV
BLの従来の高電圧(例えば、15ボルト)に耐える
ため、ソースとドレーンが特殊な構成で連結・接合(ジ
ャンクション)している(例えば拡散ピッチの幅がずっ
と大きい等)。その結果、(それでなくとも)貴重なセ
ル内のスペースが、上記の特殊な構成により占拠されて
しまう。要するに、図1に示されている4.5トランジ
スタ構成は、かなり複雑であり、ゆえにメモリのセル密
度が小さくなると共にコストが増加し、競争力の低い製
品になる。
It should be noted that the technique represented by cell 10 has a single layer polycrystalline silicon construction, with only floating gate 16 made of polycrystalline silicon material. In this memory cell, one isolation transistor (isolation transistor) 20 is separately provided in the read passage. Further, the cell 10 is provided with a transistor 12 to isolate the tunnel oxide layer 14 / floating gate 16 from the high voltage of the high voltage bit line (HV BL) when the cell 10 is not selected. Transistor 12 has HV
In order to withstand the conventional high voltage of BL (for example, 15 V), the source and drain are connected and joined (junction) in a special configuration (for example, the diffusion pitch width is much larger). As a result, valuable (if not otherwise) space within the cell is occupied by the special configuration described above. In summary, the 4.5 transistor configuration shown in FIG. 1 is rather complex, thus resulting in lower memory cell density and increased cost, resulting in a less competitive product.

【0009】従って、上記の問題の少なくとも1つを軽
減もしくは排除でき、それゆえフラッシュEEPROM
デバイス等のメモリデバイスでの使用に適する改良され
たメモリ構成を提供する必要がある。
Accordingly, at least one of the above problems can be mitigated or eliminated, and therefore flash EEPROMs.
There is a need to provide improved memory configurations suitable for use in memory devices such as devices.

【0010】[0010]

【発明の概要】本発明の目的は、上記の“過剰消去(オ
ーバーイレース)”の問題に取り組むと共に、この問題
に対する従来の取り組みに付随する高コストや複雑な構
成を回避できるEEPROM装置を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an EEPROM device which addresses the above-mentioned "overerase" problem, while avoiding the high cost and complex construction associated with conventional approaches to this problem. That is.

【0011】本発明によるメモリセルにより、上記の目
的が達成されるだけでなく、従来のセル構成より小型の
セルが提供される。これらの改良は、埋込プレートコン
トロールゲートを有する単層多結晶シリコンフローティ
ングゲート構造により達成される。埋込コントロールゲ
ートは外部から印加された電位に反応して、セルのプロ
グラミング及び読取り操作を制御する。スプリットゲー
トトランジスタはフローティングゲート部分を有し、こ
のフローティングゲート部分は、埋込コントロールゲー
トに接続するよう操作可能である。スプリットゲートト
ランジスタと埋込コントロールゲートとを結合・接合す
ることにより、従来の技術における複雑な構造を克服で
きると共に、一般市場において要求される水準を満たす
機能性がもたらされる。
The memory cell according to the present invention not only achieves the above objects, but also provides a smaller cell than the conventional cell configuration. These improvements are achieved by a single layer polycrystalline silicon floating gate structure with a buried plate control gate. The embedded control gate is responsive to an externally applied potential to control the programming and reading operations of the cell. The split gate transistor has a floating gate portion that is operable to connect to a buried control gate. Combining and joining the split-gate transistor and the buried control gate overcomes the complex structure of the prior art and provides functionality that meets the standards required in the general market.

【0012】好適実施形態において、本発明による装置
は第1の導電性タイプの半導体基板(P型シリコンが望
ましい)を含む。第1の導電性タイプとは反対の第2の
導電性タイプ(n型のシリコンが望ましい)のソース域
及びドレーン域が上記の基板内に形成される。このソー
ス域及びドレーン域は互いに間隔を置いて設けられ、そ
の結果、その間にチャンネル域が形成される。チャンネ
ル域は第1の部分域を含み、第1の部分域はドレーン域
からソース域へ延びると共に選択用(あるいは絶縁用)
ゲートの一部を形成する。チャンネルは、第1の部分域
とソースとの間を延びる第2の部分域をさらに含み、こ
の第2の部分域は読取り用トランジスタの一部を形成す
る。埋込コントロールゲート域(n型のシリコンが望ま
しい)が基板内に形成され、この埋込コントロールゲー
ト域はソース域、ドレーン域及びチャンネルからは間隔
を置いて設けられる。誘電性を有する素材(シリコン酸
化物が望ましい)からなる単層が上記の基板を覆って形
成される。この層は、誘電性トンネル域を有し、誘電性
トンネル域は、チャンネルの(上述の)第2の部分域と
ソースの少なくとも一部分とにまたがって延びる。誘電
性トンネル域部分のシリコン酸化物層は、チャンネルの
残りの部分及びドレーン域の上に乗っているシリコン酸
化物層よりその厚さが薄い。
In a preferred embodiment, the device according to the invention comprises a semiconductor substrate of the first conductivity type, preferably P-type silicon. Source and drain regions of a second conductivity type (preferably n-type silicon) opposite the first conductivity type are formed in the substrate. The source and drain regions are spaced apart from each other so that a channel region is formed therebetween. The channel area includes a first sub-area, the first sub-area extending from the drain area to the source area and for selection (or isolation)
Form part of the gate. The channel further includes a second sub-region extending between the first sub-region and the source, the second sub-region forming part of the read transistor. A buried control gate region (preferably n-type silicon) is formed in the substrate, the buried control gate region being spaced from the source region, the drain region and the channel. A single layer of dielectric material (preferably silicon oxide) is formed over the substrate. This layer has a dielectric tunnel area, which extends over the second partial area of the channel (described above) and at least a portion of the source. The silicon oxide layer in the dielectric tunnel area portion is thinner than the silicon oxide layer overlying the rest of the channel and drain area.

【0013】フローティングゲート(多結晶シリコンが
望ましい)が上記のシリコン酸化物からなる層の上に位
置される。フローティングゲートは、チャンネルの上を
延びる第1の部分と、埋込コントロールゲートの上を延
びる第2の部分とを含む。選択用トランジスタがチャン
ネルの第1の部分域に形成され、選択用トランジスタ
は、メモリセルが選択されていない場合、既に生じてい
るフローティングゲートの“過剰消去”が望ましくない
ターンオン状態を引き起こすことを防止する(即ち、メ
モリセルが選択されていない場合、絶縁機能を発揮す
る)。読取り用トランジスタがチャンネルの第2の部分
域に形成され、読取り用トランジスタはメモリセルが選
択された場合、メモリの状態を決定する。選択用トラン
ジスタは閾電圧(Vt)を有し、この閾電圧(Vt)は
読取用トランジスタの電圧より高いが、これは、選択用
トランジスタのゲートのシリコン酸化物の層が、読取り
用トランジスタ部分のそれより厚いためである。この、
より高い閾電圧(Vt)により、選択(あるいは絶縁)
機能がもたらされる。プログラミングは、チャンネルホ
ット電子注入によりドレーン域で発生し、一方、消去
(即ち、フローティングゲートから電子を除去するこ
と)は、よく知られたFowler-Nordhiem トンネルリング
現象により、スプリットゲートトランジスタのソース域
付近の薄いシリコン酸化物(の層)を介して発生する。
A floating gate (preferably polycrystalline silicon) is located over the layer of silicon oxide described above. The floating gate includes a first portion extending above the channel and a second portion extending above the buried control gate. A select transistor is formed in the first subregion of the channel to prevent the "over-erase" of the floating gate that has already occurred, causing an undesired turn-on condition when the memory cell is not selected. (That is, the insulating function is exerted when the memory cell is not selected). A read transistor is formed in the second subregion of the channel, the read transistor determining the state of the memory when the memory cell is selected. The select transistor has a threshold voltage (Vt), which is higher than the voltage of the read transistor, because the silicon oxide layer at the gate of the select transistor is the same as that of the read transistor. This is because it is thicker than that. this,
Selection (or isolation) due to higher threshold voltage (Vt)
Function is brought. Programming occurs in the drain region by channel hot electron injection, while erasing (ie, removing electrons from the floating gate) occurs near the source region of the split-gate transistor due to the well-known Fowler-Nordhiem tunneling phenomenon. Generated through (a layer of) thin silicon oxide.

【0014】本発明の他の目的,特徴及び有利な点は、
以下の詳細な説明及び添付図面(本発明の特徴を具体的
な例で示すものであり何等制限をもたらすものでない)
を参照すれば、当業者には明らかであろう。
Other objects, features and advantages of the present invention include:
The following detailed description and accompanying drawings (features of the present invention are shown by way of specific examples and do not pose any limitation)
Will be apparent to those skilled in the art.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を説明するが、添付図面にあっては異なる
図においても同じ部品・要素には同一(同様)の参照符
号を付してある。図2は、本発明に係る好適なメモリセ
ル30の実施形態を示している。メモリセル30は、埋
込みコントロールゲート32と、フローティングゲート
部36を有するスプリットゲートトランジスタ34とか
ら成っている。コントロールゲート32は外部から供給
される電圧(ポテンシャル)に応じ、メモリセル30の
リーディング(読取り動作)やプログラミングを制御す
る。フローティングゲート36は、コントロールゲート
32に接続・連結することができ、スプリットゲートト
ランジスタ34の一部を構成する。フローティングゲー
ト36は第1部分36aと第2部分36bとを有してい
る(図3)。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same (similar) reference numerals are given to the same parts / elements in different drawings. I am doing it. FIG. 2 illustrates a preferred memory cell 30 embodiment according to the present invention. The memory cell 30 is composed of a buried control gate 32 and a split gate transistor 34 having a floating gate portion 36. The control gate 32 controls the reading (reading operation) and programming of the memory cell 30 according to the voltage (potential) supplied from the outside. The floating gate 36 can be connected / connected to the control gate 32 and constitutes a part of the split gate transistor 34. The floating gate 36 has a first portion 36a and a second portion 36b (FIG. 3).

【0016】次の略記号が図2において用いられてい
る。
The following abbreviations are used in FIG.

【0017】HV BLは、High Voltage
Bit Line(高圧ビット線)の略である。
HV BL is a high voltage
Abbreviation for Bit Line (high voltage bit line).

【0018】CGは、コントロールゲートの略である。CG is an abbreviation for control gate.

【0019】Vsourceは、スプリットゲートトラ
ンジスタ34の電源ターミナル(ソース側端子)の電圧
を示す記号である。
Vsource is a symbol indicating the voltage of the power supply terminal (source side terminal) of the split gate transistor 34.

【0020】メモリセル30は、他の多くの場合におけ
るのと同様に、2つの状態を取り得る2進値データを格
納・保存するのに適したものであり、且つ、EEPRO
Mセル構造で(に)用いるのに適したものである。従っ
て、図2に示された構造では、メモリセル30は、大き
なメモリセルアレイ(複数のメモリセル30の行列によ
り構成されるアレイ)の一部を構成すると考えることも
でき、この場合、各行のメモリセルは一本の共通のワー
ド線(word line )WLに接続されたコントロールゲー
トをそれぞれ有し、また、同じ列(各列)のメモリセル
3は一本の行ビット線(コラムビット線)に接続された
高圧ビット線(HV BL)をそれぞれ有する。このよ
うなメモリセル30の用い方は単なる例示にしかすぎな
い。即ち、メモリセル30は他の方法・方式・場合に用
いることも当然できる(例えば、プログラマブル論理装
置(PLD:programmable logic device にも用いるこ
とができる)。
The memory cell 30, as in many other cases, is suitable for storing and storing binary data, which can take two states, and EEPRO.
It is suitable for use in an M cell structure. Therefore, in the structure shown in FIG. 2, it can be considered that the memory cell 30 constitutes a part of a large memory cell array (an array formed by a matrix of a plurality of memory cells 30). Each cell has a control gate connected to one common word line WL, and the memory cells 3 in the same column (each column) are connected to one row bit line (column bit line). Each has a connected high voltage bit line (HV BL). The usage of such a memory cell 30 is merely an example. That is, the memory cell 30 can be used in other methods, methods, and cases (for example, it can also be used in a programmable logic device (PLD)).

【0021】好適な実施形態に係る装置の詳細な構造を
参照・考察することによって、本発明はより良く理解さ
れるであろう。従って、次に、図3−図6を参照・説明
する。
The invention will be better understood by reference to the detailed construction of the apparatus according to the preferred embodiment. Therefore, next, reference will be made to FIGS. 3 to 6.

【0022】図3は、好適な実施形態に係るメモリセル
(その概略は図2に示した)の平面レイアウト図であ
る。図3は、本発明に係る装置を当業者が製造し且つ使
用できるようにするために添付された図である。また、
図3は、後に説明する図4及び図5の関連性がよくわか
るようにするための案内図的なもの(説明図)として添
付された図である。以下において明らかにされる理由に
より、メモリセル30の面積は従来のものと比べてかな
り小さくなっている。図3に示されたメモリセル30に
より占められる面積は、5.25×5.6μm、また
は、約29平方ミクロン(0.65μm設計定規を用い
て)である。メモリセル30がより小さな設計定規を用
いて作られるならば、上記面積をさらに小さくすること
もできる(例えば、0.5μm定規を用いて18平方ミ
クロンとすることができる)。これと比較される従来の
設計・構造(作用・機能的には等価なもの)(例えば、
図1に示したメモリセル10の設計・構造)では、上記
面積は110平方ミクロンから220平方ミクロンある
いはそれ以上となる。このように面積が著しく小さくな
ることは、当業者には理解できるであろう種々の理由に
より、非常に重要なことである(例えば、ユニット価格
当たりの密度が高くなり、性能も良くなる等の理由)。
FIG. 3 is a plan layout view of a memory cell according to the preferred embodiment (the outline of which is shown in FIG. 2). FIG. 3 is a diagram attached to enable those skilled in the art to manufacture and use the device according to the present invention. Also,
FIG. 3 is a diagram attached as a guide diagram (explanatory diagram) for clarifying the relationship between FIGS. 4 and 5 described later. For reasons that will become apparent below, the area of the memory cell 30 is considerably smaller than that of the conventional one. The area occupied by the memory cell 30 shown in FIG. 3 is 5.25 × 5.6 μm, or about 29 square microns (using the 0.65 μm design ruler). If the memory cell 30 is made with a smaller design ruler, the area can be even smaller (eg, using a 0.5 μm ruler to be 18 square microns). A conventional design / structure to be compared with this (equivalent in function / function) (for example,
In the design / structure of the memory cell 10 shown in FIG. 1, the area is 110 square microns to 220 square microns or more. Such a significant reduction in area is very important for a variety of reasons that will be appreciated by those skilled in the art (eg, higher density per unit price, better performance, etc.). Reason).

【0023】メモリセル30は、第1伝導性型の半導体
基板38と、第1伝導性型とは反対の第2伝導性型を有
し基板38に形成されたソース域40と、第2伝導性型
を有し基板38に形成されたドレーン域42とを有して
いる。ここで、ソース域40とドレーン域42は隔てら
れて、これらの間にチャンネル域44が形成される。
The memory cell 30 includes a semiconductor substrate 38 of a first conductivity type, a source region 40 having a second conductivity type opposite to the first conductivity type and formed in the substrate 38, and a second conductivity type. And a drain region 42 formed on the substrate 38 having a proper shape. Here, the source region 40 and the drain region 42 are separated from each other, and a channel region 44 is formed therebetween.

【0024】図4はフローティングゲート部36に垂直
な面で切断した場合の断面図であると共に、図3の4−
4線に沿って切断した場合の断面図であり、且つ、図3
の矢印4の方向から見た図である。図4は、メモリセル
30のスプリットゲートトランジスタ部分34の一般的
な・概略的な構造を示している。基板38は好ましくは
P型シリコンである。通常のフィールド酸化物(膜)域
(conventional fieldoxide region )(図示せず)が
設けられ、同じ基板38上の他のメモリセル(30)の
他のスプリットゲートトランジスタ34からスプリット
ゲートトランジスタ(34)を分離している。また、こ
のオキサイド域(酸化物域)は、例えば約5000オン
グストロームの厚さの二酸化シリコン(二酸化珪素)材
料から成っている。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the floating gate portion 36, and also shown in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line 4 and FIG.
It is the figure seen from the direction of arrow 4. FIG. 4 shows a general and schematic structure of the split gate transistor portion 34 of the memory cell 30. Substrate 38 is preferably P-type silicon. A conventional field oxide region (not shown) is provided to separate the split gate transistor (34) from another split gate transistor (34) of another memory cell (30) on the same substrate (38). Separated. Further, the oxide region (oxide region) is made of, for example, a silicon dioxide (silicon dioxide) material having a thickness of about 5000 angstroms.

【0025】図4に最も良く示されているように、ソー
ス域40は大量・多量にドーピングされたN+オーム接
触域(ohmic contact region)46と、わずかに下に位
置して少量ドーピングされたN型域48とを有する。N
型域48は全体的には上記接触域46からドレーン域4
2に向かって延びている。同様に、ドレーン域42は、
多量ドーピングされたN+オーム接触域50と、わずか
に下に位置して少量ドーピングされたN型域52とを有
している。N型域52は全体的には、上記接触域50か
ら電源域40に向かって延びている。上記域46/48
及び50/52は、装置の突抜け特性・パンチスルー特
性(punchthrough characteristics)を改善・向上する
ために設けられたものである。即ち、ドレーン/ソース
がソース/ドレーンに対して十分高い電圧を有している
とき、空乏(depletion )域がチャンネルを超えて(横
切って)延びてしまい、その結果、電流がゲート電圧に
拘らず(つまり、ゲート電圧がゼロでも)流れてしま
う。この状態は、パンチスルー状態(突抜け現象)とし
て知られている。上記N+/N構造は、それぞれのドレ
ーン及びソース空乏域における電界・電場を減少させる
ために設けられたものである。オームN+接触域46と
50は、基板38におけるドーピング域から成り、1平
方センチメートル当たり1015−1016原子の平均濃度
のヒ素(好ましくは、1平方センチメートル当たり10
16原子の平均濃度のヒ素)を含む。同様に、N型域48
と52は1平方センチメートル当たり1014−1015
子の平均濃度(好ましくは、1平方センチメートル当た
り約1015原子の平均濃度)でドーピングされる。尚、
当業者であれば他のN種不純物(N-specie impurities
)を用いて上記ソース域40とドレーン域42の双方
を形成してもよいことは理解できるであろう。また同様
に、ドーピングはいくらか異なるものでもよく、その程
度の変形は本発明の技術的範囲内に入るものである。
As best shown in FIG. 4, the source region 40 comprises a heavily and heavily doped N + ohmic contact region 46 and a slightly lower, slightly lightly doped N region. And a mold area 48. N
The mold area 48 is generally the contact area 46 to the drain area 4
It extends toward 2. Similarly, the drain area 42
It has a heavily doped N + ohmic contact region 50 and a slightly lower, lightly doped N-type region 52. The N-type region 52 generally extends from the contact region 50 toward the power source region 40. Area 46/48 above
And 50/52 are provided for improving / improving the punch-through characteristics and punch-through characteristics of the apparatus. That is, when the drain / source has a sufficiently high voltage with respect to the source / drain, the depletion region extends beyond (crosses) the channel, resulting in current flow regardless of gate voltage. (That is, even if the gate voltage is zero). This state is known as a punch through state (a punch through phenomenon). The N + / N structure is provided to reduce the electric field / electric field in the drain and source depletion regions. The ohmic N + contact areas 46 and 50 consist of the doping areas in the substrate 38, with an average concentration of 10 15 -10 16 atoms of arsenic per square centimeter (preferably 10 per square centimeter).
Arsenic with an average concentration of 16 atoms). Similarly, N type region 48
And 52 are doped with an average concentration of 10 14 -10 15 atoms per square centimeter (preferably an average concentration of about 10 15 atoms per square centimeter). still,
Those of ordinary skill in the art will appreciate other N-specie impurities.
It will be appreciated that a) may be used to form both the source area 40 and the drain area 42. Also, the doping may likewise be somewhat different and variations to that extent are within the scope of the invention.

【0026】チャンネル44は基本的には2つの区域に
分けられる。第1の区域54はセレクト(select )
(用)又はアクセス(用)トランジスタを形成するため
のものであり、第2の区域56はフローティングゲート
又はリード(read :読取り・読出し)(用)トランジス
タを形成するためのものである。
The channel 44 is basically divided into two areas. The first area 54 is select
The second area 56 is for forming a floating gate or a read (read) transistor.

【0027】誘電性材料の層58(例えば、シリコンの
酸化物)が基板38上に形成される。この層58は、チ
ャンネル44の第1区域54上に形成された厚い酸化物
区域60と、第2区域56及び少なくともソース区域4
0の一部の上に延びる薄いトンネル酸化物(誘電性)区
域62とから成る。好ましくは、上記厚い酸化物の区域
60は、約145−300オングストロームの厚さを有
する二酸化シリコン材料である(特に好ましくはその厚
さは190オングストロームである)。また、上記薄い
酸化物の区域62は好ましくは約70−100オングス
トロームの厚さを有する二酸化シリコン材料である(特
に好ましくはその厚さは80オングストロームであ
る)。
A layer 58 of dielectric material (eg, oxide of silicon) is formed on the substrate 38. This layer 58 comprises a thick oxide area 60 formed on the first area 54 of the channel 44, a second area 56 and at least the source area 4.
Thin tunnel oxide (dielectric) areas 62 extending over a portion of the zeros. Preferably, the thick oxide region 60 is a silicon dioxide material having a thickness of about 145-300 angstroms (particularly preferably the thickness is 190 angstroms). Also, the thin oxide area 62 is preferably a silicon dioxide material having a thickness of about 70-100 angstroms (particularly preferably the thickness is 80 angstroms).

【0028】フローティングゲート36は好ましくは多
結晶シリコン材料(poly:ポリ)から成る。フローティ
ングゲート36は、1.0−2.0キロオングストロー
ムの厚さを有する(好適な実施例では2キロオングスト
ローム)。フローティングゲート36は好ましくはN+
に(で)ドーピングされ、約80−150オームパース
クエア(Ω/□)の面積抵抗率(sheet resistance)を
有するようにされる。上記抵抗値を得るための適切なド
ーパントの選択及びその量・大きさ(magnitude )の決
定は、半導体製造の分野における当業者が通常行う思索
・努力等以上のものを要求しない。第1部分36aは、
ほぼチャンネル44を覆って延び、一方、第2部分36
bはほぼ埋込みコントロールゲート32を覆って延びる
(図5)。
Floating gate 36 preferably comprises a polycrystalline silicon material (poly). Floating gate 36 has a thickness of 1.0-2.0 kiloangstroms (2 kiloangstroms in the preferred embodiment). The floating gate 36 is preferably N +
To have a sheet resistance of about 80-150 ohms per square (Ω / □). Selection of an appropriate dopant and determination of its amount and magnitude to obtain the above resistance value does not require more than the thought and effort normally performed by those skilled in the field of semiconductor manufacturing. The first portion 36a is
Extends substantially over the channel 44, while the second portion 36
b extends substantially over the buried control gate 32 (FIG. 5).

【0029】次に、図5を参照すると、ウエル区域(we
ll region )(例えば、Pウエル)63が基板38に形
成されている。埋込みコントロールゲート区域32は、
基板38とは反対の導電性・伝導性を有し、好ましくは
N型シリコンである。このようなN(型)プレートの形
成・作成手法(適切な不純物の選択及びその濃度の決定
を含む)は当該技術分野では良く知られている。埋込み
コントロールゲート32は接点部・接触子66によりコ
ントロールゲートシグナルに接続される。この接点部6
6は例えばメタルコンタクト(金属製接点)である。
Referring now to FIG. 5, the well area (we
ll region) (for example, P well) 63 is formed on the substrate 38. The buried control gate area 32 is
It has conductivity and conductivity opposite to that of the substrate 38, and is preferably N-type silicon. Techniques for forming and making such N (type) plates (including selecting appropriate impurities and determining their concentrations) are well known in the art. The embedded control gate 32 is connected to the control gate signal by a contact portion / contact 66. This contact point 6
6 is, for example, a metal contact (metal contact).

【0030】次に、図4及び図5を参照すると、説明の
都合上、コントロールゲート32は本明細書の「従来の
技術」に記載した従来の二重多結晶シリコン材料スプリ
ットゲート構造(double poly split gate structure)
のところで説明した多結晶シリコン材料の第2層の機能
・役割を果たす(即ち、コントロールゲート)。つま
り、静電結合・容量結合により接点部66に電圧供給す
ると(その結果、コントロールゲート32に電圧供給す
ることになる)、フローティングゲート36にポテンシ
ャルが誘発される。従って、正の電圧をコントロールゲ
ート32に印加すると、正の電圧をフローティングゲー
ト36に静電的に・容量的に(capacitively)結合する
ことになる。静的結合の程度・度合いについては当該技
術分野ですでに研究がなされており、例えば米国特許第
4,649,520 号(特許権者Eitan 。特許発行日1987年 3月
10日)に示されている。この米国特許の内容は本明細書
に記載されているものとする。
Referring now to FIGS. 4 and 5, for convenience of explanation, the control gate 32 is a conventional double poly-silicon material split gate structure (double poly) described in the "Prior Art" section of this specification. split gate structure)
It functions and plays the role of the second layer of the polycrystalline silicon material described above (that is, the control gate). That is, when a voltage is supplied to the contact portion 66 (as a result, a voltage is supplied to the control gate 32) by electrostatic coupling / capacitive coupling, a potential is induced in the floating gate 36. Therefore, applying a positive voltage to the control gate 32 will capacitively and capacitively couple the positive voltage to the floating gate 36. The degree and degree of static coupling have already been studied in this technical field, and for example, US Pat.
No. 4,649,520 (Patent holder Eitan. Patent issued date March 1987
10 days). The contents of this U.S. patent are hereby incorporated by reference.

【0031】特に図4を参照すると、図示されたスプリ
ットゲート構造は2つの直列接続されたトランジスタを
形成している。第1のトランジスタはセレクト又はアク
セストランジスタ68であり、第1区域54と、厚い酸
化物区域60と、フローティングゲート36とにより構
成されている。第2のトランジスタはリード(read)又
はフローティングゲートトランジスタ70であり、第2
区域56と、薄いトンネル酸化物区域62と、フローテ
ィングゲート36とにより構成されている。ドレーン区
域42はトランジスタ68のドレーンに接続され、ソー
ス区域40はトランジスタ70のソースに接続され、一
方、トランジスタ68と70はチャンネル44により接
続されている。
With particular reference to FIG. 4, the split gate structure shown forms two series connected transistors. The first transistor is the select or access transistor 68, which is composed of the first area 54, the thick oxide area 60, and the floating gate 36. The second transistor is a read or floating gate transistor 70,
Area 56, thin tunnel oxide area 62, and floating gate 36. Drain area 42 is connected to the drain of transistor 68, source area 40 is connected to the source of transistor 70, while transistors 68 and 70 are connected by channel 44.

【0032】トランジスタ68や70等の電界効果トラ
ンジスタの閾値電圧はゲートの酸化物の厚さの関数とし
て変化するというのが基本的原理である。これによれ
ば、酸化物60は酸化物62より厚いので、トランジス
タ68の閾値電圧はトランジスタ70の閾値電圧より高
くなる。トランジスタ68の閾値電圧がより高いので、
本明細書の「従来の技術」で説明した「オーバーイレー
ス(over-erase)」という問題点に対し、効果的に且つ
効率的に対処することができる(上記問題点を解決する
ことができる)。特に、メモリセル30のフローティン
グゲート36がオーバーイレースされた場合、トランジ
スタ70を導電状態に維持するのに十分な正味の正電荷
(net positive charge )が存在するであろう。(即
ち、空乏(depletion )形装置である。)このことは、
コントロールゲート32を介してコントロールゲートに
正電位が全く供給されなくても言える。しかし、厚い酸
化物60がトランジスタ68の閾値電圧を上げているの
で、製造許容誤差により生ずるオーバーイレースは、第
1区域54において周知の逆転・反転チャンネル(inver
sion channel)を誘発するのには不十分である。従っ
て、トランジスタ68は非伝導状態に維持される(真正
のエンハンスメント形装置)(truly enhancement-mode
device )。図6は、スプリットゲートトランジスタ3
4の電気等価回路を示している。
The basic principle is that the threshold voltage of field effect transistors, such as transistors 68 and 70, varies as a function of gate oxide thickness. According to this, since the oxide 60 is thicker than the oxide 62, the threshold voltage of the transistor 68 is higher than that of the transistor 70. Since the threshold voltage of transistor 68 is higher,
It is possible to effectively and efficiently deal with the problem of "over-erase" described in the "prior art" of the present specification (the above problems can be solved). . In particular, if the floating gate 36 of the memory cell 30 is overerased, there will be sufficient net positive charge to keep the transistor 70 conductive. (That is, a depletion type device.) This is
This is true even if no positive potential is supplied to the control gate through the control gate 32. However, since the thick oxide 60 raises the threshold voltage of the transistor 68, the overerasure caused by manufacturing tolerances will cause the well-known inverted / inverted channel in the first area 54.
It is not enough to induce a sion channel). Therefore, transistor 68 is maintained in a non-conducting state (a true enhancement mode device) (truly enhancement-mode).
device). FIG. 6 shows a split gate transistor 3
4 shows an electrical equivalent circuit of No. 4.

【0033】スプリットゲート構造34は好ましくは以
下のゲート長を有するように設計・作成される。L1
(図4)で示されたゲート長(即ち、トランジスタ68
のゲート長)は0.9ミクロンプラスLVに等しく、ゲ
ート長L2(即ち、リードトランジスタ70のゲート
長)は0.3ミクロンプラスLVに等しい。ここでLV
とは0.25ミクロンのリンチ値(Lynch Value )であ
る。上記ゲート長は、スプリットゲートトランジスタ3
4がプログラミング,イレージング(erasing )及びリ
ーディング(reading )に用いられるときに適用され
る。
Split gate structure 34 is preferably designed and constructed to have the following gate lengths: L1
The gate length shown in FIG. 4 (ie, transistor 68
Gate length) is equal to 0.9 microns plus LV, and gate length L2 (ie, the gate length of read transistor 70) is equal to 0.3 microns plus LV. Where LV
Is a Lynch Value of 0.25 micron. The gate length is the split gate transistor 3
4 applies when programming, erasing and reading.

【0034】次に、図3−図5を参照しながら、図2に
概略的に示された好適なメモリセル30の実施形態の作
用・動作を詳細に説明する。表2に示されたバイアス条
件をメモリセル30の動作モードであるプログラムモー
ド,イレースモード及びリードモードに適用する。
The operation and operation of the preferred memory cell 30 embodiment shown schematically in FIG. 2 will now be described in detail with reference to FIGS. The bias conditions shown in Table 2 are applied to the program mode, erase mode, and read mode, which are the operation modes of the memory cell 30.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】メモリセル30をプログラムするために、
表2に示されたバイアス条件をメモリセル30に適用す
る。特に、Vppは11.5V,Vccは5.0V、ま
たVtは1.3Vとされる。図4に最もはっきりと図示
されているように、フローティングゲート36はチャン
ネルホットエレクトロンプロミラング(Channel HotEle
ctron Programming)を用いてチャージされる。特に、
ソース40がアースされた状態で、且つ、プログラミン
グ電圧Vppが高圧ビット線HV BLに供給される
と、比較的大きなプログラミング電流がドレーンからソ
ースへ流れる。換言すると、電子がソースからドレーン
へ流れるように加速される。コントロールゲート32を
介して供給されるプログラミング(高)電圧はフローテ
ィングゲート36に結合される。従って、電子はシリコ
ン−二酸化シリコンのエネルギバリアをジャンプする
(飛び超える)のに十分なエネルギを獲得し、よって、
酸化物60を貫通し(ペネトレートし)、フローティン
グゲート36に流れる。フローティングゲート36自身
は酸化物に完全に囲まれている。注入された電子は、ト
ランジスタ68及び70の閾値電圧を所定値だけ上昇さ
せる。
To program the memory cell 30,
The bias conditions shown in Table 2 are applied to the memory cell 30. In particular, Vpp is 11.5V, Vcc is 5.0V, and Vt is 1.3V. As shown most clearly in FIG. 4, the floating gate 36 has a channel hot electron prolongation.
ctron Programming). Especially,
When the source 40 is grounded and the programming voltage Vpp is applied to the high voltage bit line HV BL, a relatively large programming current flows from the drain to the source. In other words, the electrons are accelerated to flow from the source to the drain. A programming (high) voltage provided via control gate 32 is coupled to floating gate 36. Thus, the electrons gain enough energy to jump (jump) the silicon-silicon dioxide energy barrier, and thus
The oxide 60 penetrates (penetrates) and flows to the floating gate 36. The floating gate 36 itself is completely surrounded by oxide. The injected electrons raise the threshold voltage of the transistors 68 and 70 by a predetermined value.

【0037】イレースモードの間、表2に示されたバイ
アス条件を適用すると、トンネル酸化物62を介してイ
レース(消去)(即ち、フローティングゲート36から
電荷を除去すること)が起こる。図4に最も良く示され
ているように、このイレースは、電子が薄いトンネル酸
化物62を介してフローティングゲート36からソース
40にトンネル移動することによって起こる現象であ
る。このトンネル現象はFowler−Nordhei
nのトンネル現象である。
During the erase mode, application of the bias conditions shown in Table 2 results in erase (ie, removal of charge from floating gate 36) through tunnel oxide 62. As best shown in FIG. 4, this erase is a phenomenon caused by electrons tunneling from floating gate 36 to source 40 through thin tunnel oxide 62. This tunnel phenomenon is due to Fowler-Nordhei
This is a tunnel phenomenon of n.

【0038】リードモードの間、表2のバイアス条件が
適用されると、メモリセル30はフローティングゲート
36に予め存在している電荷に応じて2つの所定のレス
ポンスのうちの1つをとる。フローティングゲート36
がプログラムされている(即ち、チャージされている)
のならば、トランジスタ68と70はいずれも、コント
ロールゲート32に供給されたVccに応じてONにな
ることはない。よって、スプリットゲートトランジスタ
34において電流は、ソースからドレーンへ流れない。
反対に、もしフローティングゲート36がプログラムさ
れていなければ(即ち、チャージされていなければ)、
トランジスタ68と70はいずれもONされ、読取り用
の電流(リード電流)Idsrがスプリットゲートトラ
ンジスタ34のソースターミナルから高圧ビット線HV
BLへ流れる。例えば、高圧ビット線HV BLは電
流検知アンプ(図示せず)に接続される。電流検知アン
プは上記ビット線の電流を連続的にモニタするアンプで
ある。この電流検知アンプは所定の閾値を有すように構
成されており、読取り用電流Idsrが上記所定の閾値
レベルを超えるとトリガされるようになっている。電流
検知アンプがトリガされると、その出力が状態を変える
(出力の状態が変化する)。電流検知アンプの出力状態
が、選択されたメモリセルの状態を示す。また、メモリ
セル30が選択されないと、そのメモリセルはセレクト
トランジスタ68により、ビット線へ電流を供給するこ
とができない。従って、選択されたメモリセルの状態の
読取りを妨げない。上述したように、もしフローティン
グゲート36がオーバーイレースされると、トランジス
タ70は空乏形装置の形式をとる(即ち、コントロール
ゲートに供給された通常の作動電圧の下で、ONに保持
される装置となる)。しかし、トランジスタ68はその
閾値電圧が高いので、フローティングゲートのオーバー
イレースの影響を受けない。特に、メモリセル30が選
択されないとき、コントロールゲート32はアースされ
ており(つまり、Vss)、従って、トランジスタ68
はONしない(セレクトトランジスタ68がなければト
ランジスタ70は電流を伝導したであろうが)。
During the read mode, when the bias conditions of Table 2 are applied, the memory cell 30 takes one of two predetermined responses depending on the pre-existing charge on the floating gate 36. Floating gate 36
Is programmed (ie charged)
If so, neither of the transistors 68 and 70 will be turned on in response to the Vcc supplied to the control gate 32. Therefore, no current flows in the split gate transistor 34 from the source to the drain.
Conversely, if floating gate 36 is not programmed (ie, not charged),
Both the transistors 68 and 70 are turned on, and the read current (read current) Idsr is supplied from the source terminal of the split gate transistor 34 to the high voltage bit line HV.
It flows to BL. For example, the high voltage bit line HVBL is connected to a current sense amplifier (not shown). The current detection amplifier is an amplifier that continuously monitors the current of the bit line. The current detection amplifier is configured to have a predetermined threshold value, and is triggered when the read current Idsr exceeds the predetermined threshold level. When the current sense amplifier is triggered, its output changes state (the state of the output changes). The output state of the current detection amplifier indicates the state of the selected memory cell. If the memory cell 30 is not selected, the memory cell cannot supply the current to the bit line by the select transistor 68. Therefore, it does not prevent reading the state of the selected memory cell. As noted above, if floating gate 36 is overerased, transistor 70 will take the form of a depletion type device (ie, a device that will be held ON under the normal operating voltage applied to the control gate). Become). However, since the transistor 68 has a high threshold voltage, it is not affected by floating gate overerase. In particular, when memory cell 30 is not selected, control gate 32 is grounded (ie, Vss), and therefore transistor 68
Does not turn on (though transistor 70 would have conducted current without select transistor 68).

【0039】要するに、トランジスタ34は、プログラ
ミング,イレース,リーディング及びアイソレーション
(絶縁)の各機能(もし選択されていなければ)を行
う。このように機能を高度に集積化・統合化することに
より、面積を大きく縮小・減少することが可能になる。
特に、メモリセル10(図1)に基づいて説明した従来
の技術・手法と比較して大きな面積減少を達成すること
ができる。
In summary, the transistor 34 performs programming, erase, reading and isolation functions (if not selected). By highly integrating and integrating the functions in this manner, the area can be greatly reduced or reduced.
In particular, a large area reduction can be achieved as compared with the conventional technique and method described based on the memory cell 10 (FIG. 1).

【0040】メモリセル30(特にスプリットゲートト
ランジスタ34に関連する構造)は、当業者に公知の従
来の方法(公知の方法は複数あるであろうが、そのいず
れの方法でもよい)により形成することができるが、好
ましくは、次のステップを含む方法によりメモリセル3
0を作る。まず、スプリットゲートトランジスタ34の
アクティブエリア54,56を形成する。次に、誘電性
二酸化シリコン約145オングストロームの層(即ち、
区域60)を基板38上に作る。そして、周囲・周部ゲ
ートマスク(periphery gate mask )を用いて、メモリ
コアの外側のアクティブエリアをはっきりさせる・露出
させる・準備する。当該技術分野では公知の酸化物ディ
ップ(dip :浸す、つける、浸せきコーティング)ステ
ップの後、薄いゲート酸化物(70−150オングスト
ローム)を周部・周囲に形成する。このステップによ
り、図4に示す様に、区域60の酸化物の全厚が約20
0−325オングストロームに増大する。次に、標準セ
ル閾値電圧Vt調整インプラント(adjust implant)及び
周囲閾値電圧Vt調整インプラントが行われる。その
後、トンネルマスクを用いて薄いトンネル酸化物62を
形作る(図3及び図4)。そして、このマスクを用いて
埋込みn+インプラントを作る。当該技術分野では周知
のレジストストリップステップ(resist strip step :
レジストを施した条片を設ける工程)の後、符号62で
示されたトンネルマスクエリアにはプレクリーン(prec
lean)ステップが施される。プレクリーンステップは当
該技術分野では周知のものであり、エリア60の酸化物
の厚さを約100−200オングストロームに減少する
ための工程である。このステップの後、上質の誘電体層
(厚さ70−100オングストローム)を形成する。こ
の上質誘電体層形成ステップにより、厚い酸化物区域6
0の厚さが170−300オングストロームに増加し、
一方、トンネル酸化物区域62の厚さは70−100オ
ングストロームになる。次に、ポリシリコン(polysili
con )層36が形成される。これに続き、標準の従来の
CMOS(相補型金属酸化膜半導体)プロセスを用いて
トランジスタ及び周辺デバイスが形成される。
The memory cell 30 (particularly the structure related to the split gate transistor 34) is formed by a conventional method known to those skilled in the art (there may be a plurality of known methods, but any of them may be used). However, the memory cell 3 is preferably formed by a method including the following steps.
Make 0. First, the active areas 54 and 56 of the split gate transistor 34 are formed. Next, a layer of dielectric silicon dioxide of about 145 Å (ie,
Area 60) is created on the substrate 38. Then, a peripheral / peripheral gate mask is used to define, expose, and prepare the active area outside the memory core. After the oxide dip step known in the art, a thin gate oxide (70-150 Å) is formed around the perimeter. This step results in a total oxide thickness of about 20 in area 60, as shown in FIG.
0-325 Angstroms. Next, a standard cell threshold voltage Vt adjust implant and a surrounding threshold voltage Vt adjustment implant are performed. Thereafter, a tunnel mask is used to shape the thin tunnel oxide 62 (FIGS. 3 and 4). Then, using this mask, an embedded n + implant is made. A resist strip step well known in the art:
After the step of providing the resist-coated strips), a pre-clean (prec
lean) step is given. The preclean step is well known in the art and is a process for reducing the oxide thickness in area 60 to about 100-200 Angstroms. After this step, a high quality dielectric layer (70-100 Å thick) is formed. This fine dielectric layer formation step results in a thick oxide area 6
0 thickness increased to 170-300 angstroms,
On the other hand, the thickness of the tunnel oxide area 62 will be 70-100 angstroms. Next, polysilicon (polysili
con) layer 36 is formed. Following this, transistors and peripheral devices are formed using standard conventional CMOS (complementary metal oxide semiconductor) processes.

【0041】次に図7を参照すると、図4に示されたス
プリットゲート構造の変形例が示されている。この変形
例に係るスプリットゲートトランジスタ34´は、半導
体基板38(好ましくはP型)と、ソース区域40´
と、ソース区域40´から離されたドレーン区域42´
とからなっている。ソース区域40´とドレーン区域4
2´の間には低閾値チャンネル区域44´が形成され
る。ソース区域40´は、多量にドーピングされたN+
オーム接触区域46´と、これの下に位置するP型ドー
ピング区域72とを含む。同様に、ドレーン区域42´
は、多量にドーピングされたN+オーム接触区域50´
と、これの下に位置するP型区域74とを含む。上記区
域72と74は、基板38よりも多量にドーピングされ
ている。スプリットゲートトランジスタ34´はさら
に、誘電体層58´を含んでいる。この誘電体層は、薄
いトンネル誘電体部分62´を含んでおり、好ましく
は、この部分は酸化シリコン材料から作られている。ま
た、その厚さは約70−100オングストロームである
(特に好ましくは約80オングストロームである)。ト
ランジスタ34´はさらに、フローティングゲート36
も含んでいる。
Referring now to FIG. 7, there is shown a modification of the split gate structure shown in FIG. The split gate transistor 34 'according to this modification includes a semiconductor substrate 38 (preferably P-type) and a source area 40'.
And a drain area 42 'separated from the source area 40'
It consists of Source area 40 'and drain area 4
A low threshold channel area 44 'is formed between 2'. Source area 40 'is heavily doped N +
It includes an ohmic contact area 46 'and an underlying P-type doping area 72. Similarly, the drain area 42 '
Is heavily doped N + ohmic contact area 50 '
And a P-type area 74 located below it. The areas 72 and 74 are more heavily doped than the substrate 38. Split gate transistor 34 'further includes a dielectric layer 58'. This dielectric layer includes a thin tunnel dielectric portion 62 ', which is preferably made of silicon oxide material. Also, its thickness is about 70-100 angstroms (particularly preferably about 80 angstroms). Transistor 34 'further includes floating gate 36
Also included.

【0042】スプリットゲートトランジスタ34´の作
用・動作・機能の背後に存在する原理・原則は、より多
量にドーピングされた区域72及び74が符号76及び
78で示される接合部を形成するということ、及びこれ
ら接合部が基板38と区域46´,50´との間に形成
されたpn接合部より高い閾値を有しているということ
である。従って、フローティングゲート36がたとえオ
ーバーイレースされていても、そこに存在する正味正電
荷はソース区域40´からドレーン区域42´へのチャ
ンネルを形成するのに不十分な電荷である。よって、ス
プリットゲートトランジスタ34´を含むメモリセルが
選択されないと、漏洩電流は全く流れない。表3に示さ
れたバイアス条件は、図4に示されたスプリットゲート
トランジスタ34の代わりにスプリットフローティング
ゲートトランジスタ34´が用いられる場合のメモリセ
ル30の3つの動作モード「プログラム」,「イレー
ス」及び「リード」に適用される。
The principle behind the operation, operation and function of split gate transistor 34 'is that the more heavily doped regions 72 and 74 form the junctions shown at 76 and 78, And that these junctions have a higher threshold than the pn junction formed between the substrate 38 and the areas 46 ', 50'. Therefore, even if floating gate 36 is overerased, the net positive charge present there is insufficient charge to form a channel from source area 40 'to drain area 42'. Therefore, if the memory cell including the split gate transistor 34 'is not selected, no leakage current flows. The bias conditions shown in Table 3 are the three operating modes of the memory cell 30 when a split floating gate transistor 34 'is used instead of the split gate transistor 34 shown in FIG. Applies to "lead".

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】トランジスタ34´が設けられた場合のメ
モリセル30の動作「プログラム」,「イレース」及び
「リード」の説明は、スプリットゲートトランジスタ3
4が設けられた場合のメモリセル30について上記にお
いてした説明と同じである。
Operation of Memory Cell 30 When Transistor 34 'is Provided The description of "program", "erase" and "read" is given in the split gate transistor 3
This is the same as the description given above regarding the memory cell 30 in which 4 is provided.

【0045】次に図8を参照すると、別の実施形態に係
るメモリセル80が示されている。このメモリセル80
は、埋込みコントロールゲート82と、スプリットゲー
トトランジスタ84(好ましくはスプリットゲートトラ
ンジスタ34の構造を採用したもの)と、フローティン
グゲート86と、イレースノード88とを有している。
フローティングゲート86は、第1部分86aと、第2
部分86bと、第3部分86cとから成る(図9)。図
8中の符号・略号の説明は以下の通りである。
Referring now to FIG. 8, a memory cell 80 according to another embodiment is shown. This memory cell 80
Has an embedded control gate 82, a split gate transistor 84 (preferably adopting the structure of the split gate transistor 34), a floating gate 86, and an erase node 88.
The floating gate 86 includes a first portion 86a and a second portion 86a.
It is composed of a portion 86b and a third portion 86c (FIG. 9). The explanation of the symbols and abbreviations in FIG. 8 is as follows.

【0046】LV BLは、低電圧ビット線 CG N+は、コントロールゲート ERLは、イレース線 Vsourceは、スプリットゲートトランジスタ84
のソースターミナルの電位。
LV BL is a low voltage bit line CG N +, a control gate ERL, an erase line Vsource is a split gate transistor 84.
Source terminal potential.

【0047】メモリセル80は、スプリットゲートトラ
ンジスタ84から隔てられた別個のイレースノード88
をさらに有していることを除いて、メモリセル30とほ
ぼ同一である。
Memory cell 80 includes a separate erase node 88 separated from split gate transistor 84.
The memory cell 30 is substantially the same as the memory cell 30 except that

【0048】次に、図9及び図10を参照すると、メモ
リセル80は、基板90(好ましくはP型シリコン)
と、全体的には非対称なソース区域及びドレーン区域
(即ち、ソース区域92とドレーン区域94)と、埋込
みP型ウエル区域97と、イレースノードコントロール
ゲートを形成する埋込みN型プレート98と、トンネル
誘電体100(好ましくはトンネル酸化物)とから成っ
ている。ドレーン区域94はソース区域92から隔てら
れ、これらの間にはチャンネル区域96が形成される。
上記トンネル酸化物は例えば、70−100オングスト
ローム(好ましくは80オングストローム)の厚さを有
する二酸化シリコン材料である。メモリセル80の作用
は当業者であれば表4を参照することにより理解できる
であろう。
Referring now to FIGS. 9 and 10, the memory cell 80 comprises a substrate 90 (preferably P-type silicon).
A generally asymmetric source and drain areas (ie, source area 92 and drain area 94), a buried P-well area 97, a buried N-type plate 98 forming an erase node control gate, and a tunnel dielectric. It consists of a body 100 (preferably a tunnel oxide). The drain area 94 is separated from the source area 92 and a channel area 96 is formed therebetween.
The tunnel oxide is, for example, a silicon dioxide material having a thickness of 70-100 Å (preferably 80 Å). The operation of the memory cell 80 will be understood by those skilled in the art by referring to Table 4.

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】上述したように、メモリセル80は、別個
のイレースノード88を含むという点を除けばセル30
と同一である。トンネル酸化物62ではなくイレースノ
ード88によりイレース(消去)が行われるので(スプ
リットゲートトランジスタ34を用いる場合)、ゲート
長さは低電圧ビット線接合部の低電圧という性質を反映
して(するために)短くされるかもしれない。特に、ス
プリットゲートトランジスタ34が用いられるときのメ
モリセル80については、以下のゲート長さが適用され
る。
As mentioned above, memory cell 80 includes cell 30 except that it includes a separate erase node 88.
Is the same as Since the erasing (erasing) is performed by the erasing node 88 instead of the tunnel oxide 62 (when the split gate transistor 34 is used), the gate length reflects the low voltage property of the low voltage bit line junction (to It may be shortened. In particular, the following gate length is applied to the memory cell 80 when the split gate transistor 34 is used.

【0051】トランジスタ68:0.2ミクロン トランジスタ70:0.4ミクロンプラスLV ここで、LVは0.25ミクロンのリンチ値(Lynch va
lue )に等しい。
Transistor 68: 0.2 micron Transistor 70: 0.4 micron plus LV where LV is the lynch value (Lynch va) of 0.25 micron.
lue).

【0052】表4を参照する。今、Vpp,Vcc及び
Vtが上述のような公称値(名目上の値)をとるとする
と、プログラミングはこの場合も、上記のような順序・
手法でチャンネルホットエレクトロンプログラミング
(Channel Hot Electron Programming)を用いて、トラ
ンジスタ68と70を介して行われる。
Reference is made to Table 4. Now, assuming that Vpp, Vcc, and Vt have the above-mentioned nominal values (nominal values), the programming is again performed in the above-described order.
By way of channel hot electron programming, by way of transistors 68 and 70.

【0053】しかしながら、表4に示したバイアス条件
が適用されるイレースモードの間は、イレースはイレー
スノード88を介して起きる(行われる)。特に、イレ
ースは、電子がフローティングゲート86(特に部分8
6c)からトンネル酸化物100を介してn+ プレート
98及びイレース線ERLへトンネル動作(Fowle
r−Nordheimのトンネル現象)することにより
起きる。
However, during the erase mode in which the bias conditions shown in Table 4 are applied, the erase occurs (is performed) via the erase node 88. In particular, in the erase, the electrons are floating gates 86 (particularly the part 8).
6c) tunnels through the tunnel oxide 100 to the n + plate 98 and the erase line ERL (Fowle).
r-Nordheim tunnel phenomenon).

【0054】メモリセル80のリード(読取り)は、メ
モリセル30の場合に説明したのと全く同様な順序・手
法で行われる。別個のイレースノードを用いているの
で、スプリットゲートトランジスタ84により占められ
るエリア(面積)を小さくすることができる。なぜなら
比較的低い電圧を低電圧ビット線LV BLに供給する
だけでよいからである。
The reading of the memory cell 80 is performed in the same sequence and method as described in the case of the memory cell 30. Since separate erase nodes are used, the area occupied by split gate transistor 84 can be reduced. This is because it is only necessary to supply a relatively low voltage to the low voltage bit line LV BL.

【0055】本発明に係る第4の実施形態は、図8に示
されたメモリセル80を用いると共に、図7に示された
スプリットゲートトランジスタ34´を採用する。スプ
リットゲートトランジスタ34´はスプリットゲートト
ランジスタ34の代わりに用いられるものである。この
実施形態の作用は当業者であれば表5を参照することに
より理解することができるであろう。
The fourth embodiment according to the present invention uses the memory cell 80 shown in FIG. 8 and employs the split gate transistor 34 'shown in FIG. The split gate transistor 34 ′ is used instead of the split gate transistor 34. The operation of this embodiment will be understood by those skilled in the art by referring to Table 5.

【0056】[0056]

【表5】 [Table 5]

【0057】スプリットゲートトランジスタ34´を備
えたメモリセル80の作用は、上記においてスプリット
ゲートトランジスタ34を備えたメモリセル80につい
て説明した作用と同じである。
The operation of the memory cell 80 having the split gate transistor 34 'is the same as the operation described above for the memory cell 80 having the split gate transistor 34.

【0058】上記において本発明は好適な実施形態を用
いて説明され図示されてきたが、当業者であれば上記実
施形態に対して本発明の範囲内で種々の変形・変更を行
い得るであろう。
Although the present invention has been described and illustrated using the preferred embodiments above, those skilled in the art will be able to make various modifications and changes to the above embodiments within the scope of the present invention. Let's do it.

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

【図1】従来技術に係る4.5トランジスタシングルポ
リEEPROMセルの簡略図である。
FIG. 1 is a simplified diagram of a 4.5 transistor single poly EEPROM cell according to the prior art.

【図2】本発明の好適なメモリセルの実施形態を示す簡
略図である。
FIG. 2 is a simplified diagram illustrating a preferred memory cell embodiment of the present invention.

【図3】図2に示された好適なメモリセルの実施形態に
対応(相当)する半導体構造の平面レイアウト図であ
る。
FIG. 3 is a plan layout diagram of a semiconductor structure corresponding (corresponding to) the preferred memory cell embodiment shown in FIG. 2;

【図4】図3の4−4線矢視断面図であって、簡略化且
つ拡大化された図である。この図は、厚い酸化物(膜)
と、本発明に係る薄い酸化物とを具備するシングルポリ
・スプリットゲート構造(single-poly split-gate str
ucture)を示している。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line 4-4 of FIG. 3 and is a simplified and enlarged view. This figure shows a thick oxide (film)
And a thin oxide according to the present invention (single-poly split-gate str).
ucture).

【図5】図3の5−5線矢視断面であって、簡略化且つ
拡大化された図である。この図は、本発明に係るコント
ロールゲートとして用いられる埋込プレートを示してい
る。
5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 3, which is a simplified and enlarged view. This figure shows a buried plate used as a control gate according to the present invention.

【図6】図2に概略的に示されているメモリセルの電気
等価回路を示す簡略図である。
FIG. 6 is a simplified diagram showing an electrical equivalent circuit of the memory cell schematically shown in FIG.

【図7】図4に示されたシングルポリ・スプリットフロ
ーティングゲート構造の変形例の簡略拡大断面図であ
る。
7 is a simplified enlarged cross-sectional view of a modification of the single poly split floating gate structure shown in FIG.

【図8】本発明に係る図2のメモリセルの変形例の簡略
図であり、セレクトトランジスタから分離した(離れ
た、隔てられた)イレースノード(erase node)を特に
含んでいる。
8 is a simplified diagram of a variation of the memory cell of FIG. 2 in accordance with the present invention, which specifically includes an erase node that is separate (separated) from the select transistor.

【図9】図8に示されたメモリセルの変形例に対応(相
当)する半導体構造の平面レイアウト図である。
9 is a plan layout view of a semiconductor structure corresponding (corresponding to) the modification of the memory cell shown in FIG. 8;

【図10】図9の10−10線矢視断面図であって簡略
化且つ拡大化された図である。この図は、図8に概略的
に示されたメモリセルの変形例のイレースノード構造の
一部を示している。
10 is a sectional view taken along the line 10-10 of FIG. 9 and is a simplified and enlarged view. This figure shows a part of the erase node structure of the modification of the memory cell schematically shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 メモリセル 32 埋込みコントロールゲート 34 スプリットゲートトランジスタ 36 フローティングゲート 38 基板 40 ソース区域 42 ドレーン区域 44 チャンネル区域 46,50 多量ドーピングN+オーム接触区域 48,52 少量ドーピングN型区域 54 チャンネル44の第1区域 56 チャンネル44の第2区域 58 誘電体材料の層 68,70 トランジスタ 80 メモリセル 88 イレースノード HV BL 高電圧ビット線 CG コントロールゲート LV BL 低電圧ビット線 ERL イレース線 30 memory cell 32 buried control gate 34 split gate transistor 36 floating gate 38 substrate 40 source area 42 drain area 44 channel area 46,50 heavily doped N + ohmic contact area 48,52 lightly doped N-type area 54 first area of channel 44 56 Second area of channel 44 58 layer of dielectric material 68, 70 transistor 80 memory cell 88 erase node HV BL high voltage bit line CG control gate LV BL low voltage bit line ERL erase line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596123420 3901 North First Stre et,San Jose,Califor nia, (72)発明者 ウェンチ・ティング アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ホゼ ラゴ・ヴィスタ・サークル 4837 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (71) Applicant 596 123 420 3901 North First Stret et San Jose, California, (72) Inventor Wench Ting San Jose Lago Vista Circle, CA 4837, USA

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 不揮発性メモリセルであって、 外部から印加された電位に反応して上記セルのプログラ
ミング及び検索(読取り)操作を制御する埋込コントロ
ールゲートと、 上記埋込コントロールゲートに接続するよう操作可能な
フローティングゲート部分を有するスプリットゲートト
ランジスタとを含むことを特徴とする不揮発性メモリセ
ル。
1. A non-volatile memory cell, which is connected to an embedded control gate for controlling programming and retrieval (reading) operation of the cell in response to an externally applied potential, and to the embedded control gate. And a split gate transistor having a floating gate portion operable as described above.
【請求項2】 上記スプリットゲートトランジスタが上
記不揮発性メモリセルを消去する消去ノード(erase no
de)部分をさらに有する請求項1記載の不揮発性メモリ
セル。
2. An erase node for erasing the non-volatile memory cell by the split gate transistor.
The non-volatile memory cell according to claim 1, further comprising a de) portion.
【請求項3】 上記不揮発性メモリセルを消去するため
上記スプリットゲートトランジスタから間隔を取って設
けられた消去ノードをさらに含む請求項1記載の不揮発
性メモリセル。
3. The non-volatile memory cell of claim 1, further comprising an erase node spaced from the split gate transistor to erase the non-volatile memory cell.
【請求項4】 上記スプリットゲートトランジスタが、 ソース域と、 ドレーン域と、 上記ソース域と上記ドレーン域との間に形成されたチャ
ンネルと、 上記ソース域、上記ドレーン域及び上記チャンネルの上
に配置された誘電性を有する素材からなる単層とをさら
に含み、 上記フローティングゲート部分が上記層の上に配置さ
れ、上記層が、上記ソース域及び上記ドレーン域の一方
と上記チャンネルの一部の上を延びる誘電性を有するト
ンネル域を含み、上記誘電性を有するトンネル域が、誘
電性を有する素材からなる上記層の残りの部分により薄
い請求項1記載の不揮発性メモリセル。
4. The split gate transistor is disposed on a source region, a drain region, a channel formed between the source region and the drain region, the source region, the drain region and the channel. A single layer of a dielectric material, the floating gate portion being disposed on the layer, the layer being on one of the source and drain regions and a portion of the channel. The non-volatile memory cell of claim 1 including a dielectric tunnel region extending through the dielectric tunnel region, the dielectric tunnel region being thinner than the remainder of the layer of dielectric material.
【請求項5】 上記スプリットゲートトランジスタが、 第1の導電性タイプの基板と、 上記第1の導電性タイプと反対の第2の導電性タイプの
第1の部分を含むソース域と、 上記第2の導電性タイプの第1の部分を有するドレーン
域とをさらに含み、 上記ソース域と上記ドレーン域が間隔を置いて設けられ
その間にチャンネルを形成し、 上記ソース域が上記第2の導電性タイプの第2の部分を
さらに含み、上記ソース域の上記第2の部分が上記ソー
ス域の上記第1の部分から上記ドレーン域へと延びて第
1の比較的高い閾値ジャンクションを形成し、 上記ドレーン域が、上記第2の導電性タイプを有する第
2の部分をさらに有し、上記ドレーン域の上記第2の部
分が上記ドレーン域の上記第1の部分から上記ソース域
へと延びて第2の比較的高い閾ジャンクションを形成す
る請求項1記載の不揮発性メモリセル。
5. The split gate transistor comprises a substrate of a first conductivity type, a source region including a first portion of a second conductivity type opposite the first conductivity type, and A drain region having a first portion of two conductivity types, the source region and the drain region being spaced apart to form a channel therebetween, the source region being the second conductive region. Further comprising a second portion of the type, the second portion of the source zone extending from the first portion of the source zone to the drain zone to form a first relatively high threshold junction, The drain area further comprises a second portion having the second conductivity type, the second portion of the drain area extending from the first portion of the drain area to the source area. Comparison of two The nonvolatile memory cell according to claim 1, wherein the nonvolatile memory cell forms an extremely high threshold junction.
【請求項6】 第1の導電性タイプの半導体基板を含む
電気的消去書込み可能な読出専用メモリ(EEPRO
M)セルであって、 上記基板内に形成された上記第1の導電性タイプとは反
対の性質を有する第2の導電性タイプのソース域と、 上記基板内に形成された上記第2の導電性タイプのドレ
ーン域とを含み、 上記ソース域と上記ドレーン域とが間隔を取って設けら
れその間にチャンネル域を形成し、上記チャンネル域
が、上記ドレーン域から上記ソース域へと延びる第1の
部分域と、上記第1の部分域と上記ソース域との間の第
2の部分域とを有し、 また、上記セルが、 上記ソース域、上記ドレーン域及び上記チャンネルから
間隔を取って上記基板内に形成されると共に、上記第2
の導電性タイプの埋込コントロールゲート域と、 上記基板を覆って形成された誘電性料材からなる単層
と、 上記誘電性料材からなる層の上に配置されたフローティ
ングゲートとをさらに含み、 上記層が、上記第2の部分域及び上記ソース域の少なく
とも一部分の上を延びる第1の誘電性を有するトンネル
域を有し、上記第1の誘電性を有するトンネル域の厚さ
が、上記チャンネルの上記第1の部分域及び上記ドレー
ン域の上に設けられた上記層の厚さより薄く、 上記フローティングゲートが、上記チャンネルの上を延
びる第1の部分と、上記埋込コントロールゲートの上を
延びる第2の部分とを含み、上記チャンネルの上記第1
の部分域を含んで選択用トランジスタが形成され、該選
択用トランジスタが、上記メモリセルが選択されない場
合に上記フローティングゲートの過剰消去がターンオン
を引き起こすのを防止し、上記チャンネルの上記第2の
部分域を含んで読取り用トランジスタが形成され、該読
取り用トランジスタが、上記メモリセルが選択される場
合にメモリの状態を決定することを特徴とする第1の導
電性タイプの半導体基板を含む電気的消去書込み可能な
読出専用メモリ(EEPROM)セル。
6. An electrically erasable and writable read-only memory (EEPRO) including a semiconductor substrate of a first conductivity type.
M) a cell, the source region of a second conductivity type having a property opposite to that of the first conductivity type formed in the substrate, and the second region of the second conductivity type formed in the substrate. A drain region of conductive type, the source region and the drain region being spaced apart to form a channel region therebetween, the channel region extending from the drain region to the source region; And a second sub-area between the first sub-area and the source area, wherein the cell is spaced from the source area, the drain area and the channel. It is formed in the substrate and the second
A conductive type buried control gate region, a single layer of dielectric material formed over the substrate, and a floating gate disposed over the layer of dielectric material. The layer has a first dielectric tunnel region extending over at least a portion of the second subregion and the source region, the thickness of the first dielectric tunnel region being: The floating gate has a thickness smaller than that of the layer provided on the first partial region and the drain region of the channel, and the floating gate extends above the channel and above the buried control gate. A second portion extending through the first channel of the channel.
A selection transistor is formed to include a subregion of the channel, the selection transistor preventing overerasing of the floating gate from causing turn-on when the memory cell is not selected, and the second portion of the channel. And a read transistor is formed to include a region, the read transistor determining a state of the memory when the memory cell is selected. Erase-writable read-only memory (EEPROM) cell.
【請求項7】 電子を上記誘電性を有する層を通して上
記フローティングゲートに注入可能にすることにより、
上記選択用トランジスタが上記メモリセルをプログラム
するために用いられ、又、電子を上記フローティングゲ
ートから上記誘電性を有する第1のトンネル域を通して
上記ソース域に除去可能にすることにより、上記誘電性
を有する第1のトンネル域が上記メモリセルを消去する
ために用いられる請求項6記載のメモリセル。
7. By allowing electrons to be injected into the floating gate through the dielectric layer,
The select transistor is used to program the memory cell, and electrons can be removed from the floating gate through the dielectric first tunnel region to the source region to improve the dielectric property. 7. The memory cell of claim 6, wherein the first tunnel area having is used to erase the memory cell.
【請求項8】 上記メモリセルが上記第2の導電性タイ
プの消去ノード域をさらに有し、上記消去ノード域が上
記基板中に形成されると共に上記埋込制御用ゲート域及
び上記ドレーン域及び上記ソース域から間隔を取って設
けられ、上記誘電性を有する層が上記消去ノード域の上
に配置された誘電性を有する第2のトンネル域をさらに
有し、上記フローティングゲートが上記誘電性を有する
第2のトンネル域の上を延びる第3の部分を含み、 電子を上記誘電性を有する層を通して上記フローティン
グゲートに注入可能にすることにより、上記選択用トラ
ンジスタが上記メモリセルをプログラムするために用い
られ、又、電子を上記フローティングゲートから上記誘
電性を有する第2のトンネル域を通して上記消去ノード
域に除去可能にすることにより、上記誘電性を有する第
2のトンネル域が上記メモリセルを消去するために用い
られる請求項6記載のメモリセル。
8. The memory cell further comprises an erase node region of the second conductivity type, the erase node region being formed in the substrate, the embedded control gate region and the drain region, The dielectric layer further comprises a dielectric second tunnel region disposed above the erase node region and spaced from the source region, and the floating gate includes the dielectric region. A select transistor for programming the memory cell by including a third portion extending over the second tunnel region having, allowing electrons to be injected into the floating gate through the dielectric layer. Used to enable electrons to be removed from the floating gate to the erase node region through the dielectric second tunnel region. The memory cell of claim 6, wherein used for the second tunnel area to erase the memory cell having the dielectric.
【請求項9】 上記第1の導電性タイプがp型のシリコ
ンであり、上記第2の導電性タイプがn型のシリコンで
ある請求項7記載のメモリセル。
9. The memory cell of claim 7, wherein the first conductivity type is p-type silicon and the second conductivity type is n-type silicon.
【請求項10】 上記第1の導電性タイプがp型のシリ
コンであり、上記第2の導電性タイプがn型のシリコン
である請求項8記載のメモリセル。
10. The memory cell of claim 8, wherein the first conductivity type is p-type silicon and the second conductivity type is n-type silicon.
【請求項11】 上記ソース域及び上記ドレーン域が各
々比較的重くドープされたn+ 部分と比較的軽くドープ
されたn部分とを有し、これにより突抜け現象における
特性が改良される請求項9記載のメモリセル。
11. The source region and the drain region each have a relatively heavily doped n + portion and a relatively lightly doped n portion, thereby improving punch-through properties. 9. The memory cell according to item 9.
【請求項12】 第1の導電性タイプの半導体基板を有
する電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ(EEP
ROM)セルであって、 上記第1の導電性タイプと反対の第2の導電性タイプの
第1の部分と上記第1の導電性タイプの第2の部分とを
有すると共に上記基板内に形成されるソース域と、 上記第2の導電性タイプの第1の部分と上記第1の導電
性タイプの第2の部分とを有すると共に上記基板内に形
成されるドレーン域とを含み、 上記ソース域の上記第2の部分が、上記ソース域の上記
第1の部分から上記ドレーン域に延びると共に上記基板
よりも重くドープされ、又、上記ドレーン域の上記第2
の部分が、上記ドレーン域の上記第1の部分から上記ソ
ース域へと延びると共に上記基板よりも重くドープさ
れ、上記ソース域及び上記ドレーン域が間隔を取って設
けられてその間にチャンネルを形成し、 上記メモリセルが、 上記基板内に形成され且つ上記ソース域及び上記ドレー
ン域及び上記チャンネルから間隔を取って設けられた上
記第2の導電性タイプの埋込コントロールゲート域と、 上記基板質の上に形成された誘電性を有する料材からな
る単層と、 上記誘電性を有する料材からなる単層の上に配置された
フローティングゲートとをさらに含み、 上記誘電性を有する素材の層が、上記ドレーン域及び上
記チャンネル域及び上記ソース域の上を延びる第1の部
分を有し、 上記フローティングゲートが、上記チャンネルの上を延
びる第1の部分と上記埋込コントロールゲートの上を延
びる第2の部分とを有し、上記ソース域の上記第1の部
分及び上記第2の部分と、上記ドレーン域の上記第1の
部分及び上記第2の部分とが、各々ジャンクションを形
成し、これらのジャンクション(接合部)に第1の閾値
が付随し、上記第1の閾値は上記チャンネルに付随した
第2の閾値よりもマグニチュードにおいて大きく、その
結果、上記メモリセルが選択されない場合に上記フロー
ティングゲートの過剰消去によるターンオン(turn on)
の発生が防止されることを特徴とする第1の導電性タイ
プの半導体基板を有する電気的消去書込み可能な読出し
専用メモリ(EEPROM)セル。
12. An electrically erasable and writable read-only memory (EEP) having a semiconductor substrate of a first conductivity type.
ROM cell having a first portion of a second conductivity type opposite the first conductivity type and a second portion of the first conductivity type and formed in the substrate. A source region, a drain region having a first portion of the second conductivity type and a second portion of the first conductivity type and formed in the substrate. The second portion of the region extends from the first portion of the source region to the drain region and is more heavily doped than the substrate; and the second portion of the drain region.
Part of the drain region extends from the first part of the drain region to the source region and is more heavily doped than the substrate, the source region and the drain region being spaced apart to form a channel therebetween. A buried control gate region of the second conductivity type formed in the substrate and spaced from the source region, the drain region and the channel; A layer of a dielectric material formed above and a floating gate disposed on the monolayer of the dielectric material, wherein the layer of the dielectric material is A first portion extending over the drain region, the channel region and the source region, the floating gate extending over the channel 1 portion and a second portion extending over the buried control gate, the first portion and the second portion of the source region and the first portion and the drain region of the drain region. The second portion and each of the junctions form a junction, and these junctions are associated with a first threshold value, which is greater in magnitude than the second threshold value associated with the channel, As a result, when the memory cell is not selected, the floating gate is turned on by over-erasing the floating gate.
An electrically erasable and writable read-only memory (EEPROM) cell having a semiconductor substrate of the first conductivity type.
【請求項13】 上記メモリセルが上記第2の導電性タ
イプの消去ノード域をさらに含み、上記消去ノード域が
上記基板内に形成されると共に上記埋込コントロールゲ
ート域及び上記ドレーン域及び上記ソース域から間隔を
取って設けられ、上記誘電性を有する素材の層が上記消
去ノード域の上を延びる第2の部分をさらに含み、上記
フローティングゲートが上記消去ノード域の上を延びる
第3の部分をさらに有し、電子を上記誘電性を有する素
材の層を通して上記フローティングゲートに注入可能に
することにより、上記誘電性を有する素材の層の上記第
1の部分が上記メモリセルをプログラムするのに用いら
れ、電子を上記フローティングゲートから上記誘電性を
有する素材の層の上記第2の部分を通して上記消去ノー
ド域に除去可能にすることにより、上記誘電性を有する
素材の層の上記第2の部分が上記メモリセルを消去する
ために用いられる請求項記載12のメモリセル。
13. The memory cell further comprises an erase node area of the second conductivity type, the erase node area being formed in the substrate and the buried control gate area, the drain area and the source. A third portion spaced apart from the region, the layer of dielectric material extending over the erase node region, and the floating gate extending over the erase node region. And allowing electrons to be injected into the floating gate through the layer of dielectric material so that the first portion of the layer of dielectric material programs the memory cell. Used to enable electrons to be removed from the floating gate through the second portion of the layer of dielectric material to the erase node area. 13. The memory cell of claim 12, wherein said second portion of said layer of dielectric material is used to erase said memory cell.
JP8220201A 1995-08-21 1996-08-21 Single-layer poly-crystalline silicon split gate eeprom cellwith embedded control gate Pending JPH09172099A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013191826A (en) * 2012-03-12 2013-09-26 Ememory Technology Inc Method of manufacturing erasable programmable single-poly nonvolatile memory

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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