JPS6214473A - 半導体不揮発性記憶装置およびその書込み方法 - Google Patents

半導体不揮発性記憶装置およびその書込み方法

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JPS6214473A
JPS6214473A JP15218685A JP15218685A JPS6214473A JP S6214473 A JPS6214473 A JP S6214473A JP 15218685 A JP15218685 A JP 15218685A JP 15218685 A JP15218685 A JP 15218685A JP S6214473 A JPS6214473 A JP S6214473A
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豊 林
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早渕 一成
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達男 土屋
Seiichi Ishihara
石原 整一
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的に書換え可能な半導体不揮発性記憶装置
のセル構造に関するものである。
〔従来の技術〕
絶縁ゲート形電界効果トランジスタ構造を有する電気的
に書換え可能な半導体不揮発性記憶装置(以下E” F
ROMと称す)は、キャリアの捕獲に異種絶縁膜界面の
自然発生的捕獲中心を用いる。
MNO8%MAO8形E” FROMや、人為的ポテン
シャル井戸の形成を用いるフローティング型E” FR
OMが一般に知られている。
〔発明が解決しようiする問題点〕
この様なE” PROMはSi基板上に形成される絶縁
膜を介しての直接トンネルやFowler−Nordh
eim )ンネル電流を用いてキャリアの注入を行なう
ため、捕獲効率を考慮して書込み時には20V以上の高
電圧印加が行なわれる。従って上述のE” FROMが
マ) IJソックス状配列されたメモリーアレイでは、
書込(消去)時の鴬電圧印加による誤動作を避けるため
、アドレス用のMOSFETを別途追加するセル構造が
必要となり、メモリーセルの面積が制約され小面積化は
難しかった従来のメモリーセルを第2図に示す。第2図
から明らかな様に、アドレストランジスタ(a)とE2
PROM(b)の2トランジスタから構成されており、
ソース及びドレインとなる不純物層1.2に挾まれて不
純物層6を形成している。
従ってセル面積は不純物層6を必要とする事、重合せ精
度を考慮した冗長分を必要とする事から微細化設計は困
難であった。
さらにE” FROM部分のゲート絶縁膜は超薄膜絶縁
膜で構成されるため、書込み時の高電圧がドレイン領域
2に印加されるとドレイン近傍のゲート絶縁膜に損傷を
与え、書込み回数の制限や絶縁破壊が生じるという欠点
があった。
近年、VLSIの発展に伴ない、記憶素子の大容量化が
要求され、メモリーセルの微細化が余儀なくされている
。従って、E” FROMの低電圧駆動の要望が高まり
、各社活発に開発を行なっている。しかし、一般に低電
圧駆動はトランジスタ構造の超薄膜化を招き、E” F
ROMの書込(消去)時の電界による膜質ダメージやド
レイン降伏を起こし、素子の電気特性の不安定性や経時
変化の劣化を生じ、問題が太きかった。
又、E”PRO’Mは、上述の様にトンネル現象等の材
料固有の物理的現象を用いての書込(消去)を行なうた
め、回路的記憶手段を用いる場合に比較し書込速度が著
しく遅く、このため応用範囲も限定されるという欠点も
あった。
本発明はかかる欠点を除去し、メモリーセルの微細化、
耐圧向上、高速書込みを有する半導体不揮発性記憶装置
を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明では上記困難点を解決するために次の構成をとる
。すなわち、第1の導電性のゲート電極と、該第1のゲ
ート電極から絶縁されて設けられた、第2の導電性のゲ
ート電極と前記第1のゲート電極下に設けられた2層以
上の第1の絶縁膜と、前記第2のゲート電極下に設けら
れた少なくとも1層以上で、前記第1の絶縁膜のどの層
よりも厚い第2の絶縁膜と、上記第1及び第2のゲート
電極が、前記第1及び第2の絶縁膜を介して設けられた
半導体表面領域と、該半導体表面領域に設けられ、かつ
前記第2のゲート電極と絶縁膜を介して一部重なるごと
く設けられた情報読み出し書込み領域を少なくとも有す
るセルを用いる。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について説明する。
第1図Ca’)は所定の間隔をおいてシリコン基板11
上の半導体領域100表面に埋設された不純物層4.5
及び該不純物層4.5間のチャンネルに接して形成され
たアドレス部のゲート絶縁膜(例えばシリコン酸化膜)
Cのチャンネル上の一部分をカントし露出したシリコン
基板11上の半導体領域10の表面上に前記Cよりも薄
いシリコン酸化膜りを形成し、さらにC及びDの上部に
Cよりも薄いシリコン窒化膜E及びシリコン酸化膜Fを
形成し、前記シリコン酸化膜りの上方に、不純物層4,
5に重なることのない様にE2P ROM部のゲート電
極Gを配し、前記不純物層4の上部から絶縁体を介して
ゲート電極Gの上方を通って不純物層5の上部に達する
様にアドレス部のゲート電極■を形成した本発明の構造
断面図の一例である。
第1図(b)は所定の間隔をおいてシリコン基板表面上
の半導体領域10の表面に埋設された不純物層6.7間
のチャンネル上に該不純物層6.7に重なることのない
様にシリコン酸化膜J、シリコン窒化膜K、シリコン酸
化膜し、ゲート電極Mの順に積層構造としたE”PRO
M部と該E2FROM部ゲート電極とシリコン酸化膜N
を介して前記不純物層6の上部からE”PROM部ゲー
トの上方を通って不純物層7の上部に達する様に形成さ
れたゲート電極Oを有するアドレス部からなる本発明の
構造断面図の一例である。
第1図(C)はゲート電極Q、シリコン酸化膜P、及び
該シリコン酸化膜Pを介してゲート電極Qと一部重なる
ごとくシリコン基板表面上の半導体領域10の表面に埋
設された不純物層8.9からなるアドレス部の前記不純
物層8,9に挾まれたチャンネル上の一部分を開孔し、
シリコン基板上の半導体領域10を露出させた後、シリ
コン酸化膜R、シリコン窒化膜S、シリコン酸化膜T、
ゲート電極Uの順に積層構造を形成しE2FROM部と
した本発明の構造断面図の一例である。
以上の実施例では、トランジスタのチャンネルが形成さ
れる部分はシリコン基板上の半導体領域の表面であった
が1本構成は一般的に半導体表面領域、例えば基板上に
分離された領域、SO8基板のように異種基板上に形成
された半導体薄膜上にも本発明の構成を実施することが
できる。さらに上記実施例では、E2FROM部は酸化
膜−窒化膜一酸化膜の3層の絶縁膜から構成されていた
が。
ゲート側から酸化膜−CVD窒化膜−直接窒化した窒化
膜の構成でも、酸化膜−CVD窒化膜−オキシナイトラ
イド膜の構成でもよいし、さらに窒化膜−酸化膜等の2
層の構成でもよい。特に第1図(C)に示す実施例では
E”PROM部の絶縁膜が、アドレス部のゲート絶縁膜
より後工程で作られるので、窒化膜等のE”PROM部
の絶縁膜が高温にさらされる機会が少なく、2層構造で
良好な記憶特性を実現するのに好都合である。さらに不
純物領域4〜9は半導体領域10と逆導電形の不純物を
含んだ領域で半導体領域1oとPn接合を形成してもよ
いし、金属ないしはシリサイド層のよ5に半導体領域1
0と整流接合を形成する領域としてもよい。半導体領域
10が薄膜である場合は半導体領域とオーミック接触を
有する低抵抗領域で代えることもできる。これらの領域
は後述するように、情報の読み出し書込みに用いられる
ので、本発明では読み出し書込み領域と総称する。
次に本発明による構造での書込み方法を第1図(b)の
構造について説明する。
例えば第3図の様な2行2列のメモリーマトリック?構
成で(1,1)番地及び(2,2)番地に“1“を(1
,2)番地及び(2,1)番地に“0“を書込む場合を
考える。ここで“1′の状態とはEPROM部のシリコ
ン窒化膜に電子がトランプされたことをいう。第3図は
本発明の構造に用いたメモリーマトリックス図を示し、
第3図で斜線のある部分がE”PROM部で図の様に結
線される。第3図中、黒丸部分が電気的接点である。
表1のHW、H,L、LWのバイアスの大小関係は、l
−(W ) H) L ) L Wである。表1の■段
階は消去モードであり、全ビットにわたって一括消去す
るものである。■段階でり、線、D2線をL、D、線、
D、線をH,A2線をLとしてE2FROM部のゲート
端子を全ピットについてまとめたM線にHを印加してA
1のプリチャージが行われる。
この時(1,1)番地のE2FROM部のチャンネルに
は電子が供給されるが(1,2)番地のE2FROM部
のチャネルがらは電子が排出される。
(1,2)、(2,1)、(2,2)番地のアドレス部
は非導通のままである。■段階でA1線をLとし、(1
,1)、(1,2)番地のアドレス部を非導通とするが
、E2FROM部のゲートに印加されたHighレベル
の電圧Hにより電子は(1、l)番地のE”PROM部
のゲート絶縁膜下の半導体表面領域に保持される。E2
FROM部のゲート絶縁膜下以外のチャンネルにあった
電子は、不純物領域又はEPROM部下のチャンネルへ
移動する。■、■段階はA、のプリチャージであり(2
,2)番地のE”PROM部のゲート絶縁膜下に電子が
保持されるが、その機構は■、■段階と同様である。こ
のようにして、■段階までに“1“を書込みたい番地に
あるE”PROM部のゲート絶縁膜下にのみ電子が保持
され、■段階で全ピット同時にM線を通して書込み電圧
HWを印加することにより電子がE2FROM部のシリ
コン窒化膜にトラップされ、書込みが完了する。
次に読み出し方法について述べる。D、 、D。
線(あるいはり、、D、線)にLを印加して、D、 、
D、線(あるいはり、、D4線)にある電位を与える。
M線にはメモリーウィンドウ幅の中間の電位を与える。
読み出そうとするアドレス線。
例えばA1線にのみHな印加し、他のアドレス線にはL
を印加しておき、D、−D2、D、−D。
間の電流変化、もしくは電位変化を読みとる。
〔発明の効果〕
以上の様に本発明によれば、従来のメモリーセルにあっ
た不純物層が不用となり、かつ重合せ精度の冗長分も軽
減されるため、大幅なセル面積の縮小が実現できる。ま
た書込み時に高電圧がドレイン領域に印加されても、E
2FROM部の超薄膜ゲート絶縁膜は該E2FROM部
のゲート絶縁膜に比較して十分厚いアドレス部のゲート
絶縁膜によりドレイン領域から隔離されているため、絶
縁破壊等に対する耐圧を著しく向上させることができる
また各段階に要する時間は■〜■が数ナノ秒から数十ナ
ノ秒、■、■が数ミリ秒から数十ミリ秒である。従って
、例えば、8キロアドレスラインのメモリーマトリック
スの場合(1アドレスラインに8ピツトのメモリーが接
続されている場合は64にピット)■〜■段階が10ナ
ノ秒、■、■段階が10ミリ秒とすると。
10X10″x8x10’+10x10−3x2キ2.
8X10−〔秒〕となる。一方、従来の書込み方法では
1アドレスライン毎に10ミリ秒の書込み時間を要する
が、8キロアドレスラインでは、l0XIO+10X1
0−3X8X10’二80〔秒〕かかることになり本発
明による書込み方法はメモリーが大容量化すればする程
、有効であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a ) 、a第1図(b)、第1図(C)はそ
れぞれ本発明の実施例の構造断面図、第2図は従来のメ
モリーセルの構造断面図、第3図は本発明の構造を用い
たメモリーマトリックス回路図。 1.2.6.4.5.6.7.8.9・・・・・・n型
不純物拡散層、10・・・・・・Pウェル、a、■、O
19・・・・・・アドレス部のゲート、b、G、M、U
o、。 4.・E”PROM部のゲート、D、J、R・・・・・
・極薄シリコン酸化膜、F、L、T・・・・・・シリコ
ン酸化膜、H,N、P・・・・・・絶縁体、A、 、A
、・・・・・・アドレス線、D、、D2、D8、D、・
・・・・・データ線、M・・・・・・書込み線。 第1m (b) (C) 手続ネ巾正書(自発) 昭和60年8月9日 昭和60年 特 許 願 第152186号2、発明の
名称 半導体不揮発性記憶装置 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住所 東京都千代田区霞がOQI丁目311号名称 (
114)工業技術院長 等τ力 達 (他1名) 4、代理人 5、補正により増加する発明の数 なし 但し 第1図(a)は変更なし 第1図 (b) (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の導電性のゲート電極と、該第1のゲート電極から
    絶縁されて設けられた、第2の導電性のゲート電極と前
    記第1のゲート電極下に設けられた2層以上の第1の絶
    縁膜と、前記第2のゲート電極下に設けられた少なくと
    も1層以上で、前記第1の絶縁膜のどの層よりも厚い第
    2の絶縁膜と、上記第1及び第2のゲート電極が前記第
    1及び第2の絶縁膜を介して設けられた半導体表面領域
    と、該半導体表面領域に設けられ、かつ前記第2のゲー
    ト電極と絶縁膜を介して一部重なるごとく設けられた、
    情報読み出し書込み領域を少なくとも有することを特徴
    とする半導体不揮発性記憶装置。
JP15218685A 1985-07-12 1985-07-12 半導体不揮発性記憶装置およびその書込み方法 Granted JPS6214473A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995019047A1 (en) * 1991-08-29 1995-07-13 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. A self-aligned dual-bit split gate (dsg) flash eeprom cell
US6166409A (en) * 1996-09-13 2000-12-26 Alliance Semiconductor Corporation Flash EPROM memory cell having increased capacitive coupling

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995019047A1 (en) * 1991-08-29 1995-07-13 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. A self-aligned dual-bit split gate (dsg) flash eeprom cell
US6166409A (en) * 1996-09-13 2000-12-26 Alliance Semiconductor Corporation Flash EPROM memory cell having increased capacitive coupling
US6429076B2 (en) 1996-09-13 2002-08-06 Alliance Semiconductor Corporation Flash EPROM memory cell having increased capacitive coupling and method of manufacture thereof

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