JPS58194369A - 半導体不揮発性記憶装置 - Google Patents

半導体不揮発性記憶装置

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JPS58194369A
JPS58194369A JP57078828A JP7882882A JPS58194369A JP S58194369 A JPS58194369 A JP S58194369A JP 57078828 A JP57078828 A JP 57078828A JP 7882882 A JP7882882 A JP 7882882A JP S58194369 A JPS58194369 A JP S58194369A
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JP
Japan
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layer
semiconductor
impurity
tunnel
insulator
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Pending
Application number
JP57078828A
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English (en)
Inventor
Ryuichi Matsuo
龍一 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/792Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、M N OS (metal N1vr1
de OxideSemi−conduc′cor)構
造の電気的書き込み及び電気的消去が=T能な半導体不
揮発性記憶表if(以下1不揮発性メモリ」と呼ぶ)に
関するものである。
吐手、非常に注目を浴びている、電虱的蒼さ込み及び電
気的消去がT =tな不揮発性メモリとしてMNO8構
造のai g P k< OA (Wieclrica
ily rnrasable and Progra 
−mmable Read vnly bAemory
)がある。
従来の装置として第1図に示すものがあった。
第1図はMNO8構造のメモリ部側析面図である。
11)はN杉シリコン基愼、(2)idN杉シリコン基
板の一方の主商品に形成されたP杉不納物層(以ドIP
クエル」と呼ぶ) 、 (3)(4)けPフェル(2)
の一方の主商品に互いに所定jml隔をPいて形成され
たドレインn杉不純吻拡散層及びソースn杉不I14吻
拡敢l−(以ド[ドレイン及びソースj)、(5)はド
レインのE力からドレイン(3)とソースf、4) +
iのPフェル(2)の−EJjを廟ってソース(4)メ
上方に達するように埋設された導電体J−(以ド「メモ
リゲート」と呼ぶ) 、(6)はメモリゲート(51区
FKmするように形成された500 X程度の+1[+
を持った窒化シリコン漠(以F 「B13Na襖」と呼
ぶ) 、+7)は5isNn膜(7)とPフェル(2)
間に形成された2UX程度の厚みであるンリコン酸化膜
(以下「トンネル5in2膜」と呼ぶ)、(8)は絶縁
体である。
次にこの従来例の前作について説明する。
ここでトンネル8 i 02−417)とdi3N4膜
(6)の境界面近傍には、縄密度の電子捕獲中心があり
、ここに−子をトラップさせることを書き込与とぎい、
電子を放出することを消去とぎり。
まず、齋き込みは、メモリゲート(5)に正の高電圧を
印加しN形シリコン基板(1)とPフェル(2)を接地
することによりメモリゲート(5)とPフェル(2)間
に高電界が加わり既知のトンネル現象により゛電子がP
フェル(2)よりメモリゲート(5)の方向にトンネル
5iOz 、漠(7)を通り抜けて移動しトンネルSi
02g(7)と5isN4膜(6)の境界面近傍の電子
捕獲中心にトラップされ書き込みが終了する。
消去は、前記書き込みとは逆方向の屯がが加わるように
メモリゲート(5)を接地しPフェル12) vC正の
高電圧を印加することで既知のトンネル現象によりトン
ネル5102膜(7)と513N4膜(6)の境界面近
傍の・電子捕獲中心にトラップされている電子がトンネ
ル5102膜(7)を通り抜けPフェル(2)にもどり
消去が終了する。
読み出しは、ソース(4)とPシェル(2)を接地し、
トンネル5102膜(力と5iaN4膜(6)の境界面
近傍の電子捕獲中心の電荷の有無でメモリゲートのしさ
い1直題圧が異なるので、これによりドレイン(3)ト
ソース(4)間を流れる電流量が変わることを利用し、
この′4流電をセンスアンプで増幅して“0“1#の区
別をすることにより行われる。
−の場合、個々のメモリトランジスタの消去ヲ行うため
には、1固々のメモリトランジスタごとfcpクエル(
2)を分離しなくてはならず、チップ面積が膨大になる
ため、一般には、全メモリトランジスタのPシェル(2
)は共通であり、前記で説明した消去前作と同じくPフ
ェル(2)に高電圧を印加することにより全メモリトラ
ンジスタが消去されるという欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたものでn杉不納物拡散層に高電圧を印加す
ることにより電子捕獲中心にトラップされている電子を
既知のトンネル現象によりn杉不純m拡散ノーに到達さ
せることにより消去をoJ MUにし集積されているメ
モリトランジスタのうち所1のメモリトランジスタのみ
全消去でさること全可能にした不揮発性メモリ装置を提
供することを目的としている。
以下、この発明の実施例を図について説明する、第2図
は本発明のMNOS  構造のメモリ部111IJ 析
面図であるっ第1図の従来例と同一部分、又は相当部分
は同一符号としその説明は省略する。(9)はドレイン
(3)の上方に設けられた2051程度の厚みであるシ
リコン酸化膜である。(以下「ドレイン側トンネル81
02模」と呼ぶ) 次にこの動作について説明する。
まず、書き込みは、メモリゲート(5ンに正の高重圧を
印加しP杉シリコン基板(2)とドレイン(3)を接地
することによりメモリゲート問とP杉シリコン基板(2
)間に高電界が塀わり既矧のトンネル現象により電子が
P形シリコン基板(2)とドレイン(3)よりメモリゲ
ート(5)の方向にトンネル5i024(力とドレイン
側トンネル5102膜(9)を通り抜けて移−jしトン
ネル5102膜(7) (9)と813N4膜(6)の
境界面近傍の電子捕獲中心にトラップされ書き込みが終
了する。
消去eま、メモリゲート(5)とソース(4)とP杉シ
リフン基板(2)を接地し、ドレイン(3)に正の關電
圧を印加することで、前記蓬き込与とは逆方向の電界が
卯わり既刊のトンネル現象によりトンネルSiO2膜模
L7) (9)とSi3N4膜(6)の境界面近傍の4
子捕獲中心にトラップされている電子がドレイン頷リド
ンネル、:+10zd(9)を通り抜けてドレイン(3
)にもどり消去が終rする。
禮み出しは、ソース(4)とP杉シリコン基板(2)を
接地し、トンネルSiO2膜(7) (9ンと5LsN
4模(6)の境界面近傍の電子捕獲中心の電荷の有無で
メモリゲートのしきい値電圧が異なるので、これにより
ドレイン(3)とノース(4)間を流れる電流tが変わ
るとと全利用し、この電流、tをセンスアンプで増1@
シて sOuwVの区別をすることにより行われる。
この実施例のメモリセルでは、書き込み時にはトンネル
5102膜(7)とドレイン側トンネル5102膜(9
)を、また消去時にはドレイン1則トンネル51oz 
    II膜(9)を電子がトンネル現象によって通
り抜けるようにしたので、従来のPフェルを必安とせず
メモリトランジスタをマトリクス状に配列した集積装置
において、ドレイン(3)に尚電圧を印加することによ
り所望のメモリトランジスタのみを消去できうることを
qI能したという特徴がある。
なお、上記実施例では、Pフェルを除いてP形シリコン
基板(2)としたが、第3図のようにN杉ンリコン哉板
(1)にPフェル(2)を設けて、従来と同様なPフェ
ル(2)に正の高電圧を印加して消去を行う機能を付加
することもできる。この実施例のメモリトランジスタを
マトリクス状に配列した果偵回路装置においては、全メ
モリトランジスタを消去したい場合は、Pフェル(2)
に正の高電圧を印加することにより行え、所望のメモリ
トランジスタのみを消去する場合は、ドレイン(3)に
正の高電圧を印加することによって行われる。
また44図%5図のように、トンネル5102膜(7)
と5isN4膜(6)をソース(4)の上方に達しない
ように設けて、あってもよく上記実施例と同様の幼果を
奏するっ また第6図のように、メモリゲート(5)直Fでトンネ
ル5102膜(7)直下(以外でn杉不納物拡散層(3
) (4)以外のチャンネル内のP杉シリコン基根又は
Pフェル(10)にIIfJ記のP形よりも一度の譲い
不純物拡散層(11)を設けることは、メモリゲートの
しきい1直′龜圧を市す−するのに有功である。
また第7図のようにドレイン(3)とソース(4)の両
刀の上方にそれぞれドレイン側トンネル5i02.d(
9)とソース間トンネル5iOz襖(11)を設は蒼き
込み及び消去を行うことができる。
またWJ8図のように、トンネル5102模(7)直下
にドレイン(3)、ソース(4)の不純物濃度よりも薄
い一度のn形不納物拡散/m (12)を設けることは
、安定な消去を行うために有功であるっ 以上のように、この発明によれば、従来、基板からの高
゛題圧による高電界によって消去を行っていたのを、ド
レイン又はソースに尚゛電圧を印加することによる尚′
電界にても消去することを可能にしたつで所望のメモリ
トランジスタのみt rM去できつる舗集偵で低コスト
の不揮発性メモリが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のM tU OB g造のメモリ部側断
面図、粥2図は、本発明の一実施例でめるMN’O8構
造のメモリ部側断面図、fJ3.4.5.6゜7.8図
は本発明の他の実施例であるMNOBfJi造のメモリ
部側断面図である。 なお図中同一符号は同一、31−分又は相当部分をボす
。 (1) −N #、シリコン基板、(2)・・・Pフェ
ル又Tl′iP形シリコン基板、(3)・・・ドレイン
n杉不純物拡散層、(4)・・ソースn杉不純物、拡散
11、(5) メモリグー) 、 (6)・・5isN
4遍、(7)・・・トンネル5102遍、(8)絶縁体
、(9)・・・ドレイン側トンネル5iOz 4、(1
0)・・メモリゲート直下でトンネル5102模直F以
外のチギンネル内のP杉シリコン基板、又けPフェル、
(11)・・P形不納物拡散1−1(12)・・n杉不
純吻拡散層。 代 理 人  葛  野    信  −第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)第14′4形の半導体層と、この半導体ノーの主
    商品に互いに所定間隔をおいて形成された嘉24電形の
    粥1および第2半尋体不純mJ−と、前記第1半導体不
    純物層の上方を通って第2半導体不純吻ノーの上方に達
    するように埋設された第14電体ノーと、少なくとも第
    14電体層直下内に形成された第1絶縁体層と、少なく
    とも前記第1絶縁体噛直ド内に形成された第2絶縁体ノ
    ーと金有し、かつ前記第1導電形の半導体層と少、1 
    くとも前記fJ1、第2半導体不純物層の一方の領域と
    上記第1絶縁体ノー間の上記第2絶縁体層をそれぞれキ
    ャリアがトンネル現象によって通り抜は得る厚さのトン
    ネル絶縁体層として構成し書き込み時にはキャリアが前
    記第14電杉の半導体ノーと、少なくとも上記第1又は
    第2半導体不純物層の一方から前記トンネル絶縁体i−
    を曲り抜けて前記第1絶縁体層とトンネル絶縁体層(第
    2絶縁体層)との境界面近傍のキャリア捕獲中心に圧入
    されるようにし、消f14には、キャリアか上記キャリ
    ア捕獲中心よりトンネル絶縁体層を通り抜けて前記第1
    又は第2半導体不純勿盾の一方に達するようにし、絖与
    出し時には、上記キギリア情遭中心のキャリアの蓄偵の
    何無によって変化する前記第14′屯体ノーのしきい値
    峨圧に基つく前記第1半導体4く納物J−と第2半導体
    不純吻層との間の4通の有無によってcf。 理(g号が優られるようにしたことを特徴とする半導体
    不揮発性記憶装置f。 (2)第1絶縁体I−とトンネル絶縁体層が第1(又1
    ’f第2)半導体不純m層の上方を囲って第2(又はf
    Jl)半導体不純物層に達することのないように設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体不
    r4冗性記tJ!装置っ(3)      ’    
     ””’      −−%1導電体増直下でトンネル
    絶 縁体層直下以外で第1及び第2半導体不純物層以外の′
    第1伝4形の半導体層の主商品に前記半導体発性記憶装
    置。 (4)第1、第2半導体不純物層領域間でトンネル絶縁
    体層直下の第1伝導形の半導体ノーの主に都に前記vJ
    1、第2半導体不純物層よりも不純物a度の半導体不揮
    発性記憶装置。
JP57078828A 1982-05-08 1982-05-08 半導体不揮発性記憶装置 Pending JPS58194369A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5338954A (en) * 1991-10-31 1994-08-16 Rohm Co., Ltd. Semiconductor memory device having an insulating film and a trap film joined in a channel region
US5874761A (en) * 1991-10-30 1999-02-23 Rohm Co., Ltd. Semiconductor memory device with three-dimensional cluster distribution

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