JPS6139752B2 - - Google Patents

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JPS6139752B2
JPS6139752B2 JP55163931A JP16393180A JPS6139752B2 JP S6139752 B2 JPS6139752 B2 JP S6139752B2 JP 55163931 A JP55163931 A JP 55163931A JP 16393180 A JP16393180 A JP 16393180A JP S6139752 B2 JPS6139752 B2 JP S6139752B2
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JP
Japan
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gate
erase
insulating film
memory cell
floating gate
Prior art date
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Application number
JP55163931A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5787163A (en
Inventor
Fujio Masuoka
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to DE8181305349T priority patent/DE3175125D1/en
Priority to EP81305349A priority patent/EP0052982B1/en
Priority to US06/321,322 priority patent/US4803529A/en
Publication of JPS5787163A publication Critical patent/JPS5787163A/en
Publication of JPS6139752B2 publication Critical patent/JPS6139752B2/ja
Priority to US07/193,079 priority patent/US4910565A/en
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はデータの電気的消去が可能なプログ
ラマブルROMのメモリセルに好適な半導体記憶
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device suitable for a memory cell of a programmable ROM in which data can be electrically erased.

EP―POM(Erasable Programable―ROM)
は製造後にデータの書込みあるいは消去が可能で
あり、これを大きく別けると紫外線消去型のもの
と電気的消去型のものの2つになる。このうち紫
外線消去型のEP―ROMは1つのメモリセルを1
つのトランジスタで構成することができるために
高集積化が可能であり、現在までに32Kビツトお
よび64Kビツトの集積度を持つものが開発されて
いる。しかしながらこの紫外線消去型のものは紫
外線を通すパツケージを必要とするため、価格が
高価となる。一方、電気的消去型のものは(これ
を特にE2P―ROM(Electrically Erasable P―
ROM)と称する)、1つのメモリセルを最低2つ
のトランジスタで構成するために、集積度をあま
り高くすることはできず、現在までに16Kビツト
の集積度を持つものまでしか発表されていない。
しかしこの電気的消去型のものはパツケージとし
て安価なプラスチツクが使用可能なため、製造コ
ストを低くすることができるという利点をもつて
いる。
EP-POM (Erasable Programmable-ROM)
Data can be written or erased after manufacturing, and there are two main types: ultraviolet erasable type and electrically erased type. Among these, UV-erasable EP-ROM has one memory cell.
Since it can be configured with one transistor, it is possible to achieve high integration, and to date, devices with 32K bits and 64K bits of integration have been developed. However, this ultraviolet-erasable type requires a package that allows ultraviolet light to pass through, making it expensive. On the other hand, the electrically erasable type (especially E 2 P-ROM (Electrically Erasable P-ROM)
(referred to as ROM), one memory cell consists of at least two transistors, so the degree of integration cannot be increased very high, and so far only 16K bits of integration have been announced.
However, this electrically erasable type has the advantage of being able to use inexpensive plastic as a package, thereby reducing manufacturing costs.

このうち第1図は、1980年2月、ISSCCにお
いて発表された、1つのメモリセルを2つのトラ
ンジスタで構成した従来のE2P―ROMの1つの
メモリセル部分を示す構成図である。図において
1はデイジツト線、2は選択線、3はデータプロ
グラム線であり、デイジツト線1と接地電位点と
の間には、ビツト選択用のMOSトランジスタ4
とデータ記憶用でコントロールゲートとフローテ
イングゲートを持つ二重ゲート型のMOSトラン
ジスタ5とが直列接続されている。そして上記一
方のMOSトランジスタ4のゲートは上記選択線
2に接続され、他方のMOSトランジスタ5のコ
ントロールゲートは上記データプログラム線3に
接続される。
Of these, FIG. 1 is a configuration diagram showing one memory cell portion of a conventional E 2 P-ROM, which was announced at the ISSCC in February 1980, in which one memory cell is composed of two transistors. In the figure, 1 is a digit line, 2 is a selection line, and 3 is a data program line. Between the digit line 1 and the ground potential point is a MOS transistor 4 for bit selection.
and a double gate type MOS transistor 5 having a control gate and a floating gate for data storage are connected in series. The gate of the one MOS transistor 4 is connected to the selection line 2, and the control gate of the other MOS transistor 5 is connected to the data program line 3.

このような構成でなる従来のE2P―ROMには
次のような欠点がある。
The conventional E 2 P-ROM having such a configuration has the following drawbacks.

第1図から明らかなように、1つのメモリセ
ルを2つのトランジスタによつて構成している
ため、紫外線消去型のものに比較して素子数は
2倍、集積度は1/2となり、集積化するには不
利である。
As is clear from Figure 1, since one memory cell is made up of two transistors, the number of elements is twice as high as that of the ultraviolet erasable type, and the degree of integration is half. It is disadvantageous to become

データの書込みおよび消去の際に正負両極性
の電圧が必要であり、印刷配線板等に実装した
場合、電気的にデータの書き換えを行なうため
には、正負両極性の電源が必要である。
When writing and erasing data, voltages with both positive and negative polarities are required, and when mounted on a printed wiring board or the like, a power source with both positive and negative polarities is required to electrically rewrite data.

ワード単位、全ビツト単位で同時にデータを
消去するのが困難である。
It is difficult to erase data simultaneously in word units or all bit units.

短時間で全ビツトのデータを消去するのが困
難である。
It is difficult to erase all bits of data in a short time.

5ボルト単一電源でデータを消去することが
不可能である。
It is impossible to erase data with a single 5 volt power supply.

この発明は上記のような欠点を除去することが
できる半導体記憶装置を提供することを目的とす
る。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that can eliminate the above-mentioned drawbacks.

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。第2図aないしdはこの発明に係る半導体
記憶装置のメモリセル4ビツト分の構成を示すも
のであり、第2図aはパターン平面図、第2図b
は同図aの―′線に沿う構造断面図、第2図
cは同図aの―′線に沿う構造断面図、第2
図dは同図aの―′線に沿う構造断面図であ
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 2a to 2d show the configuration of 4-bit memory cells of a semiconductor memory device according to the present invention, FIG. 2a is a pattern plan view, and FIG. 2b is a pattern plan view.
is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, Figure 2 c is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, and
Figure d is a structural sectional view taken along the line -' in figure a.

第2図において11はP型シリコンからなる半
導体基板であり、この基板11の表面にはゲート
絶縁膜12a,12b,12c,12dが一定の
間隔でXYマトリクス状に配置形成されている。
さらに上記基板11の表面には、図中上下方向に
隣り合う各2個所のゲート絶縁膜12aと12
c,12bと12dを対とし、このゲート絶縁膜
対相互間にはフイールド絶縁膜13が形成されて
いる。またこのフイールド絶縁膜13上には、P
あるいはAsを含むポリシリコンからなる第1層
目の導電体層14が形成されている。さらに上記
各ゲート絶縁膜12a,12b,12c,12d
上には、ポリシリコンからなる第2層目の導電体
層15a,15b,15c,15dそれぞれが互
いに分離して形成されている。そして図中第1層
目の導電体層14に対して左側に位置している2
個所の第2層目の導電体層15a,15cの各右
側端部は、絶縁膜16を介して上記第1層目の導
電体層14の左側端部と重なり合つている。また
導電体層14に対して右側に位置している2個所
の第2層目の導電体層15b,15dの各左側端
部は、上記絶縁膜16を介して導電体層14の右
側端部と重なり合つている。さらにまた図中左右
の方向に隣り合う第2層目の導電体層15a,1
5b上には、これを覆うように絶縁膜17を介し
て、この両導電体層15a,15bとほぼ同じ幅
に設定されたポリシリコンからなる第3層目の導
電体層18Aが形成されると共に、これと同様に
図中左右の方向に隣り合う第2層目の導電体層1
5c,15d上にはこれを覆うように、上記絶縁
膜17を介して、この両導電体層15c,15d
とほぼ同じ幅に設定されたポリシリコンからなる
もう一つの第3層目の導電体層18Bが形成され
ている。そしてまた、図中上下方向に隣り合う2
個所のゲート絶縁膜12aと12cとの間の基板
11の表面領域には、N+型半導体層19Aが形
成され、これと同様に2個所のゲート絶縁膜12
bと12dとの間の基板11の表面領域には、
N+型半導体層19Bが形成されている。さらに
各ゲート絶縁膜12a,12b,12c,12d
に対して、上記N+型半導体層19Aあるいは1
9B形成側とは反対側の基板11の表面領域に
は、連続したN+型半導体層19Cが形成されて
いる。また上記第3層目の導電体層18A,18
B上には、絶縁膜20を介してAlからなる第4
層目の導電体層21A,21Bが形成されてい
て、このうち一方の導電体層21Aと前記N+
半導体層19Aとがコンタクト部分22Aによつ
て接続され、他方の導電体層21Bと前記N+
半導体層19Bとがもう1つのコンタクト部分2
2Bによつて接続されている。そして前記N+
半導体層19Cは基準電位点たとえば接地電位点
に接続されている。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of P-type silicon. On the surface of this substrate 11, gate insulating films 12a, 12b, 12c, and 12d are arranged at regular intervals in an XY matrix.
Further, on the surface of the substrate 11, two gate insulating films 12a and 12 are formed adjacent to each other in the vertical direction in the figure.
c, 12b and 12d are paired, and a field insulating film 13 is formed between the pair of gate insulating films. Moreover, on this field insulating film 13, P
Alternatively, a first conductor layer 14 made of polysilicon containing As is formed. Furthermore, each of the gate insulating films 12a, 12b, 12c, 12d
Above, second conductive layers 15a, 15b, 15c, and 15d made of polysilicon are formed separately from each other. 2 located on the left side of the first conductor layer 14 in the figure.
The right end portions of the second conductive layers 15a and 15c overlap the left end portions of the first conductive layer 14 with the insulating film 16 interposed therebetween. Further, the left end portions of the two second conductive layers 15b and 15d located on the right side with respect to the conductive layer 14 are connected to the right end portions of the conductive layer 14 via the insulating film 16. It overlaps with Furthermore, second conductor layers 15a and 1 adjacent in the left and right direction in the figure
A third conductor layer 18A made of polysilicon and having a width set to be approximately the same as both conductor layers 15a and 15b is formed on the conductor layer 5b via an insulating film 17 so as to cover it. Similarly, the second conductor layer 1 adjacent in the left and right direction in the figure
5c, 15d are covered with conductive layers 15c, 15d via the insulating film 17.
Another third conductor layer 18B made of polysilicon and having a width set to be approximately the same as that is formed. And also, 2 adjacent vertically in the figure
An N + type semiconductor layer 19A is formed in the surface region of the substrate 11 between the gate insulating films 12a and 12c at two locations, and similarly, the gate insulating film 12 at two locations
In the surface area of the substrate 11 between b and 12d,
An N + type semiconductor layer 19B is formed. Furthermore, each gate insulating film 12a, 12b, 12c, 12d
In contrast, the N + type semiconductor layer 19A or 1
A continuous N + type semiconductor layer 19C is formed in the surface region of the substrate 11 on the side opposite to the side where the layer 9B is formed. Further, the third conductive layer 18A, 18
A fourth layer made of Al is placed on B with an insulating film 20 interposed therebetween.
Conductive layers 21A and 21B are formed, one of which is connected to the N + type semiconductor layer 19A by a contact portion 22A, and the other conductive layer 21B is connected to the N + type semiconductor layer 19A by a contact portion 22A. Another contact portion 2 is the N + type semiconductor layer 19B.
2B. The N + type semiconductor layer 19C is connected to a reference potential point, for example, a ground potential point.

また第2図aにおいて記号ABCDを付して示す
破線で囲こまれた領域は、この半導体記憶装置の
1ビツト分のメモリセルを示し、このメモリセル
は第2図bから明らかなように、第2層目の導電
体層15をフローテイングゲート(浮遊ゲー
ト)、第3層目の導電体層18をコントロールゲ
ート(制御ゲート)、第1層目の導電体層14を
イレースゲート(消去ゲート)とするMOSトラ
ンジスタから構成され、さらに第2図bに示す2
ビツト分をみた場合、上記コントロールゲートと
イレースゲートはそれぞれ共通であり、イレース
ゲートに関して左右対称に構成された一対の
MOSトランジスタから構成されている。そして
上記コントロールゲートは絶縁膜を介して半導体
基板11上に設けられ、またフローテイングゲー
トとイレースゲートは上記コントロールゲートと
基板11によつて挾まれた絶縁膜内に並設された
構成となつている。またイレースゲートはフイー
ルド絶縁膜13上に形成されているため、各フロ
ーテイングゲートとイレースゲートとの重なり合
つている部分はフイールド領域内に存在すること
になる。さらに第2図bに示すように、上記重な
り合つている部分において、第2層目の導電体層
15すなわちフローテイングゲートが、第1層目
の導電体層14すなわちイレースゲートの上部に
位置し、基板11と導電体層14との間の距離が
基板11と導電体層15との間の距離よりも短か
くなつている。
Furthermore, in FIG. 2a, the area surrounded by broken lines and marked with the symbol ABCD indicates a memory cell for one bit of this semiconductor memory device, and as is clear from FIG. 2b, this memory cell is The second conductive layer 15 is a floating gate, the third conductive layer 18 is a control gate, and the first conductive layer 14 is an erase gate. ) as shown in Figure 2b.
When looking at the bits, the control gate and erase gate mentioned above are common, and a pair of symmetrical structures with respect to the erase gate are used.
It consists of MOS transistors. The control gate is provided on the semiconductor substrate 11 via an insulating film, and the floating gate and erase gate are arranged in parallel in the insulating film sandwiched between the control gate and the substrate 11. There is. Furthermore, since the erase gate is formed on the field insulating film 13, the overlapping portion of each floating gate and erase gate exists within the field region. Further, as shown in FIG. 2b, in the overlapping portion, the second conductor layer 15, ie, the floating gate, is located above the first conductor layer 14, ie, the erase gate. , the distance between the substrate 11 and the conductor layer 14 is shorter than the distance between the substrate 11 and the conductor layer 15.

第3図は上記第2図に示す半導体記憶装置の等
価回路図である。図において、31,32は前記
第4層目の導電体層21A,21Bからなるデイ
ジツト線、33,34は前記第1層目の導電体層
14が延長されて形成された消去線、35,36
は前記第3層目の導電体層18A,18Bが延長
されて形成された選択線である。またM1〜M4
はメモリセルであり、各メモリセルはコントロー
ルゲートCG,フローテイングゲートFG,イレー
スゲートEG,ドレインDおよびソースSから構
成され、メモリセルM1,M2のドレインDは上
記一方のデイジツト線31に、メモリセルM3,
M4のドレインDは他方のデイジツト線32に、
そしてすべてのメモリセルのソースSは接地電位
点にそれぞれ接続される。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device shown in FIG. 2 above. In the figure, 31 and 32 are digit lines made up of the fourth conductive layers 21A and 21B, 33 and 34 are erase lines formed by extending the first conductive layer 14, and 35, 36
is a selection line formed by extending the third conductor layers 18A and 18B. Also M1 to M4
is a memory cell, each memory cell is composed of a control gate CG, a floating gate FG, an erase gate EG, a drain D, and a source S. The drains D of the memory cells M1 and M2 are connected to one of the digit lines 31 and Cell M3,
The drain D of M4 is connected to the other digit line 32,
The sources S of all memory cells are respectively connected to the ground potential point.

次に上記第3図に示す等価回路を用いて、この
発明の半導体記憶装置の作用を説明する。いま第
3図中のメモリセルM1に注目すると、初期状態
ではこのメモリセルM1のフローテイングゲート
FGには電子が注入されておらず、そのしきい電
圧VTHは低い状態になつている。
Next, the operation of the semiconductor memory device of the present invention will be explained using the equivalent circuit shown in FIG. 3 above. Now paying attention to memory cell M1 in FIG. 3, in the initial state the floating gate of this memory cell M1 is
No electrons are injected into FG, and its threshold voltage V TH is in a low state.

このメモリセルM1にデータを書き込む場合に
は、選択線35に正極性の高電圧たとえば+20ボ
ルトを、デイジツト線31に正極性の高電圧たと
えば+20ボルトをそれぞれ印加することにより、
メモリセルM1のソースSからドレインDに向つ
て熱電子の流れが生じ、ソース・ドレイン間すな
わちチヤンネル領域からこの熱電子がフローテイ
ングゲートFGに注入される。これによつて、こ
のメモリセルM1のしきい電圧VTHが上昇する。
なおこのデータ書込みの時、消去線33には高電
圧たとえば+20ボルトのパルスを印加するかある
いは+5ボルト、0ボルトの直流電圧を印加して
もよいし、あるいは開放にしてもよい。
When writing data to this memory cell M1, by applying a positive high voltage, e.g., +20 volts, to the selection line 35 and a positive high voltage, e.g., +20 volts, to the digit line 31,
A flow of hot electrons occurs from the source S to the drain D of the memory cell M1, and these hot electrons are injected into the floating gate FG from between the source and drain, that is, from the channel region. This increases the threshold voltage V TH of this memory cell M1.
Note that during data writing, the erase line 33 may be applied with a pulse of a high voltage, for example, +20 volts, or may be applied with a DC voltage of +5 volts or 0 volts, or may be left open.

次にこのメモリセルM1からデータを読み出す
場合には、選択線35が選択されてメモリセルM
1のコントロールゲーCGに高レベル信号(+5
ボルト)が印加される。この高レベル信号が印加
された時、しきい電圧VTHが低くければ、このメ
モリセルM1はオンし、一方のデイジツト線31
からメモリセルM1を通り接地電位点に向つて電
流が流れる。一方、上記高レベル信号が印加され
た時、しきい電圧VTHが高ければ、このメモリセ
ルM1はオフとなり電流は流れない。この時、メ
モリセルM1を介して電流が流れる状態を論理
“1”レベル、電流が流れない状態を論理“0”
レベルとすれば、この装置は記憶装置として使用
することができる。またフローテイングゲート
FGは前記したように、その周囲を絶縁膜によつ
て取り囲こまれて他とは絶縁分離されているの
で、ここにいつたん注入された電子は通常の使用
状態においては外に逃げることができず、したが
つてデータ不揮発性の記憶装置として使用するこ
とができる。
Next, when reading data from this memory cell M1, the selection line 35 is selected and the memory cell M
High level signal (+5
voltage) is applied. When this high level signal is applied, if the threshold voltage V TH is low, this memory cell M1 is turned on and one digit line 31 is turned on.
A current flows from the memory cell M1 toward the ground potential point. On the other hand, if the threshold voltage V TH is high when the high level signal is applied, this memory cell M1 is turned off and no current flows. At this time, the state in which current flows through the memory cell M1 is a logic "1" level, and the state in which no current flows is a logic "0" level.
level, this device can be used as a storage device. Also floating gate
As mentioned above, the FG is surrounded by an insulating film and is isolated from other parts, so the electrons once injected here cannot escape during normal use. Therefore, it can be used as a non-volatile data storage device.

また一度書き込まれたデータを消去する場合に
は、選択線35およびデイジツト線31それぞれ
を0ボルトに設定し、消去線33に高電圧たとえ
ば+40ボルトのパルス電圧を印加する。このよう
な電圧を印加することにより、メモリセルM1の
フローテイングゲートFGとイレースゲートEGと
の間にフイールドエミツシヨン(電界放出)が生
じて、いままでフローテイングゲートFGに蓄積
されていた電子がイレースゲートEGおよび消去
線33を介して外部に流出される。この結果、こ
のメモリセルM1のしきい電圧VTHは、初期状態
と同様に低い状態に戻る。
Further, when erasing data that has been written once, the selection line 35 and the digit line 31 are each set to 0 volts, and a high voltage, for example, a pulse voltage of +40 volts, is applied to the erase line 33. By applying such a voltage, field emission occurs between the floating gate FG and the erase gate EG of the memory cell M1, and the electrons that had been accumulated in the floating gate FG are removed. is leaked to the outside via the erase gate EG and the erase line 33. As a result, the threshold voltage V TH of this memory cell M1 returns to a low state similar to the initial state.

このように上記実施例の半導体記憶装置では、
通常の二重ゲート型のMOSトランジスタのフロ
ーテイングゲートに対してイレースゲートを並設
して1ビツト分のメモリセルを構成するようにし
たので、次のような種々の効果を得ることができ
る。
In this way, in the semiconductor memory device of the above embodiment,
Since the erase gate is arranged in parallel to the floating gate of a normal double-gate type MOS transistor to form a memory cell for one bit, various effects such as those described below can be obtained.

1つのメモリセルを1つのトランジスタで構
成することができ、しかもデータの電気的消去
が行なえる。したがつて電気的消去型のEP―
ROMとして紫外線消去型の同程度の集積度を
もつものが実現できる。またパツケージとして
安価なプラスチツクのものが使用できるため低
コストである。
One memory cell can be composed of one transistor, and data can be electrically erased. Therefore, electrically erasable EP--
As a ROM, it is possible to realize an ultraviolet erasable ROM with the same degree of integration. Furthermore, since inexpensive plastic can be used as the package, the cost is low.

データの書き込み、消去および読み出しを単
一極性の電源で行なうことができる。すなわ
ち、書き込み時には+20ボルト、消去時には+
40ボルト、読み出し時には+5ボルトの正極性
の電源があればよく、また+5ボルトの電圧か
ら昇圧回路によつて+20ボルト、+40ボルトを
得るようにすれば電源は+5ボルトの一つで済
ませることもできる。したがつて印刷配線板等
に実装した状態でデータの書き込み、消去およ
び読み出しが可能である。
Writing, erasing, and reading data can be performed using a single polarity power supply. That is, +20 volts when writing and +20 volts when erasing.
When reading 40 volts, you only need a +5 volt positive power supply, and if you use a booster circuit to obtain +20 volts and +40 volts from the +5 volt voltage, you can use only one +5 volt power supply. can. Therefore, data can be written, erased, and read while mounted on a printed wiring board or the like.

ビツト選択用のトランジスタがないので、ワ
ード単位、全ビツト単位で同時にデータを消去
することができる。
Since there is no transistor for bit selection, data can be erased simultaneously in units of words and units of all bits.

データ消去の際フイールドエミツシヨンを利
用しているので、短時間で消去が可能である。
Since field emission is used to erase data, data can be erased in a short time.

3層のポリシリコン構造を形成するのみで他
のプロセスを必要としないので、通常のシリコ
ンゲートプロセスを用いて製品が可能である。
Since no other process is required except for forming a three-layer polysilicon structure, the product can be manufactured using a normal silicon gate process.

しかも上記実施例の記憶装置では、消去ゲート
を制御ゲートとは異なる平面に配置形成すること
により、消去ゲートを制御ゲートとを同じ平面に
配置形成した場合に比べ、メモリセルを複数個設
けて集積回路化する際に消去ゲートと制御ゲート
とを例えば第2図に示されるように互いに交差し
て設けることができるために、これら複数個のメ
モリセルを容易にマトリクス状に配列することが
できる。
Moreover, in the memory device of the above embodiment, by arranging and forming the erase gate on a plane different from that of the control gate, it is possible to integrate a plurality of memory cells, compared to the case where the erase gate and the control gate are arranged and formed on the same plane. Since the erase gate and the control gate can be provided to cross each other, as shown in FIG. 2, for example, when circuiting, a plurality of memory cells can be easily arranged in a matrix.

次に、第2図に示すこの発明に係る半導体記憶
装置を製造するための製造方法の一例を、第4図
aないしeに示すパターン平面図および第5図a
ないしeに示すそれらの―線に沿う断面図を
用いて説明する。まず、第4図aおよび第5図a
に示すように、P型シリコンからなる半導体基板
11の表面に光触刻法により絶縁膜を1μm成長
させてフイールド絶縁膜13,13′を形成し、
さらに第4図a中の斜線を付した領域にPあるい
はAsをインプランテーシヨン法あるいは拡散法
によつて拡散し、N型半導体層19C′を形成す
る。上記拡散終了後、上記フイールド絶縁膜1
3,13′形成領域以外の領域の基板11表面を
露出させた後、ここに熱酸化法によつて、前記ゲ
ート絶縁膜12を構成するための1000〜2000Åと
比較的膜厚の薄い熱酸化膜23を形成する。次に
基板11の全体に6000Åの厚みのポリシリコンを
成長させ、これにPあるいはAsをドーピングし
た後、光触刻法によつて第4図bの実線領域に第
1層目の導電体層14を形成する。ここで隣り合
うフイールド絶縁膜13′上には上記第1層目の
導電体層14を形成していない側を示している
が、これは必要に応じて形成してもよい。次に上
記第1層目の導電体層形成後、第4図cおよび第
5図cに示すように、熱酸化法よつて500Åの厚
さの絶縁膜16を成長させ、さらにこれに続いて
CVD法により5000Åの厚さのポリシリコン膜を
成長させ、これを光触刻法を適用してフローテイ
ングゲートとしての第2層目の導電体層15a,
15b,15c,15dを形成する。ここで第5
図cには、図から明らかなようにフローテイング
ゲートとなる導電体層15a,15bのフイール
ド絶縁膜13上に延在する一方側の端部のみが絶
縁膜16を介して第1層目の導電体層14と少な
くとも一部が重なり合う例を示した。そして導電
体層15a,15bの他端については導電体層1
4と重なり合つていない。フローテイングゲート
形成後、第4図dおよび第5図dに示すように、
熱酸化法によつて1000〜2000Åの厚さの絶縁膜1
7を形成し、その上にポリシリコンを堆積形成し
これに光触刻法を適用してコントロールゲートと
なる第3層目の導電体層18A,18Bを形成す
ると同時に第2層目の導電体層15a,15b,
15c,15dをセルフアラインにより形成す
る。次に第4図e中の斜線を付した領域にPある
いはAsを拡散してN+型半導体層19A,19
B,19Cを形成する。さらに第4図eおよび第
5図eに示すように、基板11全体に絶縁膜20
およびAl膜を連続して堆積形成し、このAl膜に
光触刻法を適用して第4層目の導電体層21A,
21Bを形成すると共に、コンタクト部分22
A,22Bによつて上記N+型半導体層19A,
19Bそれぞれと接続することによりこの半導体
記憶装置は完成する。
Next, an example of a manufacturing method for manufacturing the semiconductor memory device according to the present invention shown in FIG. 2 will be described with reference to pattern plan views shown in FIGS.
The explanation will be made using cross-sectional views taken along the lines ``-'' to ``e''. First, Figure 4a and Figure 5a
As shown in FIG. 2, field insulating films 13 and 13' are formed by growing an insulating film to a thickness of 1 μm on the surface of a semiconductor substrate 11 made of P-type silicon by photolithography.
Further, P or As is diffused into the shaded area in FIG. 4a by implantation or diffusion to form an N-type semiconductor layer 19C'. After the completion of the above diffusion, the above field insulating film 1
After exposing the surface of the substrate 11 in areas other than the forming areas 3 and 13', thermal oxidation is applied to this area using a thermal oxidation method to form a relatively thin film of 1000 to 2000 Å for forming the gate insulating film 12. A film 23 is formed. Next, polysilicon with a thickness of 6000 Å is grown on the entire substrate 11, and after doping it with P or As, a first conductor layer is formed in the solid line area in FIG. 4b by photolithography. Form 14. Here, a side is shown in which the first conductive layer 14 is not formed on the adjacent field insulating films 13', but this may be formed if necessary. Next, after forming the first conductive layer, as shown in FIG. 4c and FIG.
A polysilicon film with a thickness of 5000 Å was grown by the CVD method, and a second conductor layer 15a as a floating gate was grown by applying a photolithography method.
15b, 15c, and 15d are formed. Here the fifth
As is clear from the figure, in FIG. An example is shown in which at least a portion thereof overlaps with the conductor layer 14. Regarding the other ends of the conductor layers 15a and 15b, the conductor layer 1
It does not overlap with 4. After forming the floating gate, as shown in FIGS. 4d and 5d,
Insulating film 1 with a thickness of 1000 to 2000 Å by thermal oxidation method
7 is formed, polysilicon is deposited thereon, and a photolithography method is applied to this to form third conductor layers 18A and 18B which will become control gates, and at the same time, a second conductor layer is formed. layers 15a, 15b,
15c and 15d are formed by self-alignment. Next, P or As is diffused into the shaded areas in FIG .
B, 19C is formed. Further, as shown in FIGS. 4e and 5e, an insulating film 20 is formed over the entire substrate 11.
and an Al film are successively deposited, and a photolithography method is applied to this Al film to form a fourth conductor layer 21A,
21B and the contact portion 22
A, 22B makes the N + type semiconductor layer 19A,
This semiconductor memory device is completed by connecting each of 19B.

なおこの発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、たとえば第2層目の導電体層15の各右
側端部あるいは各左側端部のみが第1層目の導電
体層14の少なくとも一部と重なり合つている場
合について説明したが、これは導電体層15の各
両端部で重なり合うようにして構成してもよい。
また第1層目の導電体層14および第2層目の導
電体層15は共にポリシリコンによつて構成する
場合について説明したが、これはモリブデンを用
いてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, only the right end portion or the left end portion of the second conductive layer 15 is at least a portion of the first conductive layer 14. Although a case has been described in which the conductive layer 15 is overlapped with the conductor layer 15, the structure may be such that the conductor layer 15 overlaps each other at both ends thereof.
Further, although the first conductive layer 14 and the second conductive layer 15 are both made of polysilicon, molybdenum may be used instead.

以上説明したようにこの発明の半導体記憶装置
は、1つのメモリセルを1つのトランジスタで構
成することができ、しかもデータを電気的に消去
することができるため、E2P―ROMに採用すれ
ば極めて多くの効果を得ることができる。
As explained above, in the semiconductor memory device of the present invention, one memory cell can be configured with one transistor, and data can be electrically erased. Many effects can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のE2―P―ROMの1つのメモリ
セル部分の構成図、第2図aないしdはこの発明
に係る半導体記憶装置を示すものであり、第2図
aはパターン平面図、第2図bは同図aの―
′線に沿う構造断面図、第2図cは同図aの
―′線に沿う構造断面図、第2図dは同図aの
―′線に沿う構造断面図、第3図は第2図に
示す装置の等価回路図、第4図aないしeおよび
第5図aないしeはそれぞれ上記第2図に示す装
置を製造するための製造方法の一例を説明するた
めのもので、第4図aないしeはパターン平面
図、第5図aないしeは第4図aないしeの各
―′線に沿う断面図である。 11…半導体基板、12…ゲート絶縁膜、13
…フイールド絶縁膜、14…第1層目の導電体層
(イレースゲート)、15…第2層目の導電体層
(フローテイングゲート)、16,17,20…絶
縁膜、18…第3層目の導電体層(コントロール
ゲート)、19…N+型半導体層、21…第4層目
の導電体層、22…コンタクト部分、23…熱酸
化膜、31,32…デイジツト線、33,34…
消去線、35,36…選択線、M1,M2,M
3,M4…メモリセル、CG…コントロールゲー
ト(制御ゲート)、FG…フローテイングゲート
(浮遊ゲート)、EG…イレースゲート(消去ゲー
ト)、D…ドレイン、S…ソース。
FIG. 1 is a block diagram of one memory cell portion of a conventional E 2 -P-ROM, FIGS. 2 a to d show a semiconductor memory device according to the present invention, and FIG. 2 a is a pattern plan view. , Figure 2 b is the same figure as -
Figure 2c is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, Figure 2d is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, and Figure 3 is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a. The equivalent circuit diagrams of the apparatus shown in FIGS. 4a to 5e and 5a to 5e are for explaining an example of a manufacturing method for manufacturing the apparatus shown in FIG. Figures a to e are pattern plan views, and Figures 5a to 5e are sectional views taken along the lines -' of Figures 4a to 4e. 11... Semiconductor substrate, 12... Gate insulating film, 13
...Field insulating film, 14...First conductor layer (erase gate), 15...Second conductor layer (floating gate), 16, 17, 20...Insulating film, 18...Third layer Eye conductor layer (control gate), 19...N + type semiconductor layer, 21... Fourth conductor layer, 22... Contact portion, 23... Thermal oxide film, 31, 32... Digit line, 33, 34 …
Erasure line, 35, 36...selection line, M1, M2, M
3, M4...memory cell, CG...control gate, FG...floating gate, EG...erase gate, D...drain, S...source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基体と、この基体上に絶縁膜を介して
設けられる制御ゲートと、この制御ゲートと上記
基体によつて挟まれた上記絶縁膜内に並設される
浮遊ゲートおよび消去ゲートとを具備したことを
特徴とする半導体記憶装置。 2 前記浮遊ゲートと前記消去ゲートの一部が絶
縁膜を介して重なり合つている特許請求の範囲第
1項に記載の半導体記憶装置。 3 前記重なり部分がフイールド領域内にある特
許請求の範囲第2項に記載の半導体記憶装置。 4 前記浮遊ゲートと前記消去ゲートとの重なり
部分において、消去ゲートと前記基体との間の距
離が浮遊ゲートと前記基体との間の距離よりも短
く設定されている特許請求の範囲第2項に記載の
半導体記憶装置。 5 前記浮遊ゲートおよび前記消去ゲートが共に
ポリシリコンによつて構成されている特許請求の
範囲第1項に記載の半導体記憶装置。 6 前記浮遊ゲートおよび前記消去ゲートが共に
モリブデンによつて構成されている特許請求の範
囲第1項に記載の半導体記憶装置。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor substrate, a control gate provided on the substrate via an insulating film, a floating gate provided in parallel within the insulating film sandwiched between the control gate and the substrate, and What is claimed is: 1. A semiconductor memory device comprising: an erase gate; 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the floating gate and the erase gate partially overlap with each other with an insulating film interposed therebetween. 3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the overlapping portion is within a field region. 4. According to claim 2, the distance between the erase gate and the base body is set to be shorter than the distance between the floating gate and the base body in the overlapping portion of the floating gate and the erase gate. The semiconductor storage device described above. 5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein both the floating gate and the erase gate are made of polysilicon. 6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the floating gate and the erase gate are both made of molybdenum.
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