JPS62183186A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPS62183186A
JPS62183186A JP2374186A JP2374186A JPS62183186A JP S62183186 A JPS62183186 A JP S62183186A JP 2374186 A JP2374186 A JP 2374186A JP 2374186 A JP2374186 A JP 2374186A JP S62183186 A JPS62183186 A JP S62183186A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
insulating film
memory cell
writing
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2374186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoko Ishii
石井 京子
Hiroshi Kawamoto
洋 川本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS62183186A publication Critical patent/JPS62183186A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable the charge to be inputted in a gate insulating film by a method wherein the field effect from a gate electrode to a substrate surface is abruptly changed in the changing part of gate insulating film of a MISFET as a memory cell. CONSTITUTION:n<+> type semiconductor regions 5 are formed by implanting n<+> type impurity e.g. phosphorus or arsenic using a gate electrode 10 as a mask to be used as a source region in writing-in data and as a drain region in reading-out the same. A channel region 1A covered with thick insulating film 9 below the gate electrode 10 is hardly affected by the electric field effect from the electrode 10. Resultantly, when the electrode 10 is impressed with high potential around 9V in writing-in data, a barrier to potential is formed against the region 1A while a channel region 1B is below the part coating the exposed silicon oxide film 6 of electrode 10 easily forming an inversion layer at low potential around 7V. Through these procedures, electrons can be injected by partially changing potential in the channel regions to lower the writing potential.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置に関するものであり、特
に、電気的に情報の書込みを行ない、紫外線によって情
報の消去を行う半導体記憶装置のメモリセルに関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and in particular to a memory of a semiconductor storage device in which information is electrically written and information is erased using ultraviolet light. It is related to cells.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

消去可能な不揮発性メモリの−っであるEPROM(且
1ectrically  Programma b 
l a  ROM)のメモリセルは、フローティングゲ
ート電極の上に薄い絶縁膜を介してコントロールゲート
電極を積層したM I S FETからなる。このメモ
リセルであるMISFETへの情報の書込みは、コント
ロールゲート電極に1例えば12.5V程度の高電圧を
印加して行う。EPROMに関しては、例えばサイエン
スフォーラム社発行、「超LSIデバイスハンドブック
」昭和58年11月28日発行、P54に記載されてい
る。
EPROM is a type of erasable non-volatile memory.
The memory cell of the 1a ROM consists of an M I S FET in which a control gate electrode is laminated on a floating gate electrode with a thin insulating film interposed therebetween. Information is written into the MISFET, which is a memory cell, by applying a high voltage of about 12.5 V, for example, to the control gate electrode. Regarding EPROM, for example, it is described in "Very LSI Device Handbook" published by Science Forum, November 28, 1980, page 54.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者は、前記メモリセルへの情報の書込みを検討し
た結果、書込み電圧を低くすることが極めて難しいこと
を見出した。これは、書込み時におけるフローティング
ゲート電極の電圧が、コントロールゲート電極の電圧を
コントロールゲート電極とフローティングゲート電極の
間の容量と、ブローティングゲート電極と基板の間の容
量との比に従って分割した値となるからである。
The inventor of the present invention investigated writing information into the memory cell and found that it is extremely difficult to lower the write voltage. This means that the voltage of the floating gate electrode during writing is the value obtained by dividing the voltage of the control gate electrode according to the ratio of the capacitance between the control gate electrode and the floating gate electrode and the capacitance between the blowing gate electrode and the substrate. Because it will be.

本発明の目的は、新しい構造の不揮発性記憶機能を備え
た半導体集積回路装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device with a new structure and a nonvolatile memory function.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【問題点を解決するための手段〕[Means to solve problems]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、メモリセルであるMISFETのゲート絶縁
膜を部分的に変化させることによって、変化した部分で
ゲート電極からの基板表面への電界効果を急激に変化さ
せ、チャネル領域にポテンシャルの障壁を生じるように
する。このポテンシャルの急激な変化を利用してゲート
絶縁膜中に電荷を注入する。
In other words, by partially changing the gate insulating film of the MISFET, which is a memory cell, the electric field effect from the gate electrode to the substrate surface changes rapidly in the changed area, creating a potential barrier in the channel region. do. This rapid change in potential is used to inject charges into the gate insulating film.

以下1本発明の構成について、実施例とともに説明する
The configuration of the present invention will be explained below along with examples.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例のメモリセルの断面図であり
、第2図のI−I切断線に沿う断面である。第2図は前
記メモリセルの平面図、第3図は半導体基板上の導電層
を除去して示す前記メモリセルの平面図である。なお、
第2図及び第3図は、メモリセルの構成を見易くするた
め、フィールド絶縁膜以外の絶a膜を図示していない。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a memory cell according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. FIG. 2 is a plan view of the memory cell, and FIG. 3 is a plan view of the memory cell with a conductive layer on the semiconductor substrate removed. In addition,
In FIG. 2 and FIG. 3, in order to make the structure of the memory cell easier to see, the insulation films other than the field insulating film are not shown.

第1図乃至第3図において、1はP−型m結晶シリコン
からなる半導体基板であり9表面に後述するメモリセル
のパターンを規定するように、酸化シリコン膜からなる
フィールド絶縁膜2が設けである。半導体基板1のフィ
ールド絶縁膜2の下の表面にはp型チャネルストッパ領
域3を設けている。
1 to 3, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate made of P-type m-crystalline silicon, and a field insulating film 2 made of a silicon oxide film is provided on the surface of 9 to define a memory cell pattern to be described later. be. A p-type channel stopper region 3 is provided on the surface of the semiconductor substrate 1 below the field insulating film 2.

本実施例のメモリセルは、第1図に示すように。The memory cell of this example is as shown in FIG.

半導体基板1の表面のソース領域またはドレイン領域で
あるn4型半導体領域4とn゛型半導体領域5、ゲート
絶a膜である酸化シリコン膜6と窒化シリコン膜7、窒
化シリコン膜7上の例えばCVDによる酸化シリコン膜
からなる絶縁膜9、酸化シリコンIEi6の露出した上
面と絶縁膜9の主に側面に被着している、例えば多結晶
シリコン層からなるゲート電極10とで構成している。
The n4 type semiconductor region 4 and the n' type semiconductor region 5 which are the source region or the drain region on the surface of the semiconductor substrate 1, the silicon oxide film 6 and the silicon nitride film 7 which are gate insulating films, and the CVD on the silicon nitride film 7, for example. The gate electrode 10 is made of, for example, a polycrystalline silicon layer and is deposited mainly on the exposed upper surface of the silicon oxide IEi6 and the side surfaces of the insulating film 9.

なお、第1図は2ビツトのメモリセルを示している。1
つのメモリセル領域は、第3図に一点鎖線で囲み符号M
を付して示したように、その平面パターンが矩形をして
おり、またメモリセル領域Mの間はフィールド絶縁膜2
及びその下のチャネルストッパ領域3によって電気的に
分難されている。メモリセルを構成するためのrt”型
半導体領域4は、ワード線WLが延在している方向にお
ける中心線を境にして、同一のデータ線13に接続され
るメモリセルのn”型半導体領域4が一体になっている
。また、r1°型゛16導体領域4は、ワード線WLが
延在している方向において隣接しているメモリセルのn
゛型半導体領域4が一体になっている。すなわち、ぎ型
半導体領域4は、ワード線WLが延在する方向において
、複数のメモリセルの間を接続するように、半導体基板
1の表面を直線的に延在している。11゛型半導体領域
4は、情報の書込み時にドレイン領域として使用され、
読み出し時にソース領域として使用される。ぎ型半導体
領域5は、半導体基板lの表面のそれぞれのメモリセル
領域Mにおける前記n゛型半導体領域4と反対側の端部
に設けである。ゲート絶m膜を構成するための酸化シリ
コン[6は半導体基板1のフィールド絶縁膜2から露出
している全表面に被着して設けである。ゲート絶縁膜を
構成するための窒化シリコン膜7は、n゛型半導体領域
4の上の部分の酸化シリコン1EiiG上をに型半導体
領域4より大きな幅で、nI型半導体領域4と同一方向
に延在している。したがって、窒化シリコン膜7は、メ
モリセル領域Mにおいては、前記酸化シリコン膜6のn
’型半導体領域4の上の部分の上面に被着して設けられ
、ワード線WLが延在している方向において隣接してい
るメモリセル領域Mの間では、酸化シリコン膜6とn1
型半導体領域4の両側部のフィールド絶縁膜2の上に設
けられている、窒化シリコン膜7のメモリセル領域Mに
おける幅は、後述する情報の書込み時にポテンシャルの
障壁が生じるチャネル領域IAの長さと同程度n゛型半
導体領域4より大きくなっている6したがって、酸化シ
リコン暎6は、ぎ型半導体領域4の上の部分及びチャネ
ル領域IAの上の部分では窒化シリコン膜7によって覆
われているが、@込み時にポテンシャルの障壁を生じる
ことがないチャネル領域IB及びぎ型半導体領域5の上
の部分では窒化シリコン膜7から露出している。
Note that FIG. 1 shows a 2-bit memory cell. 1
The two memory cell areas are enclosed by dashed lines in FIG.
As shown with , the plane pattern is rectangular, and between the memory cell regions M there is a field insulating film 2.
and is electrically divided by a channel stopper region 3 therebelow. The rt" type semiconductor region 4 for configuring the memory cell is the n" type semiconductor region of the memory cell connected to the same data line 13, with the center line in the direction in which the word line WL extends as a border. 4 are integrated. Further, the r1° type 16 conductor region 4 is connected to the n of the memory cell adjacent in the direction in which the word line WL extends.
The ゛-type semiconductor region 4 is integrated. That is, the square-shaped semiconductor region 4 extends linearly on the surface of the semiconductor substrate 1 in the direction in which the word line WL extends so as to connect a plurality of memory cells. The 11゜ type semiconductor region 4 is used as a drain region when writing information,
Used as a source area when reading. The n-type semiconductor region 5 is provided at the end of each memory cell region M on the surface of the semiconductor substrate l on the opposite side from the n-type semiconductor region 4. Silicon oxide [6] for forming the gate insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 exposed from the field insulating film 2. A silicon nitride film 7 for forming a gate insulating film extends over the silicon oxide 1EiiG above the n-type semiconductor region 4 with a width larger than that of the n-type semiconductor region 4 and in the same direction as the nI-type semiconductor region 4. There is. Therefore, in the memory cell region M, the silicon nitride film 7 is
The silicon oxide film 6 and the n1
The width of the silicon nitride film 7 provided on the field insulating film 2 on both sides of the type semiconductor region 4 in the memory cell region M is equal to the length of the channel region IA where a potential barrier occurs when writing information, which will be described later. Therefore, the silicon oxide film 6 is covered with the silicon nitride film 7 in the part above the n-type semiconductor region 4 and the part above the channel region IA. , @A portion above the channel region IB and the wedge-shaped semiconductor region 5 where no potential barrier is generated during implantation is exposed from the silicon nitride film 7.

窒化シリコン膜7の上に1例えばn型多結晶シリコン層
からなる導電層8をn°型半導体領域4と同一方向に延
在して設けている。導電層8は、メモリセルを構成する
上では必ずしも必要ではないが、導電層8を設けること
によって導電層8の側部の絶縁1漠9の膜厚の制御性が
良くなるので、チャネル領域IAの均一性を向上する上
では有効である。導電層8には書込み時に例えば9vの
高電位が印加され、読み出し時に回路の接地電位VsS
、例えばOVが印加される。導電M8を覆って例えばC
VDによる酸化シリコン膜からなる絶縁膜9を窒化シリ
コン膜7の上に設けている。絶縁膜9は導電層8とグー
1−ffl極1oを絶縁するためのものであり、また書
込み時にチャネル領域IAにポテンシャルの障壁が生じ
得るように、ゲート電極10とチャネル領域IAの間を
離隔するためのものである。ゲート電極10はn型多結
晶シリコン層からなり、ワード線WLと一体に形成され
る。ワード線WLはn+型半導体領域4上っまりとn゛
型半導体領域5の間をn゛型半導体領域4と同一方向に
延在している。グー1−電極1o及びワード線WLは、
メモリセル領域Mにおいて、酸化シリコン膜6のチャネ
ル領域IBの上の部分、すなわち酸化シリコン膜6の露
出している部分及び絶縁膜9の側面に被着し、フィール
ド絶aV!X2上において、フィールド絶縁膜2の上面
及び絶縁膜9の側面に被着している。ゲート電極10及
びワード線WLは、Mo、W、Ta、Ti等の高融点金
属膜またはその高融点金属のシリサイド膜によって構成
してもよい、さらに、多結晶シリコン層の上に前記高融
点金属膜またはシリサイド膜を積層した2層膜としても
よいan型半導体領域5は、半導体基板1のメモリセル
領域Mにおけるゲート電極10及びフィールド絶縁膜2
によって囲まれた表面に設けてあす、ゲート電極10と
対向している側の面がそのゲート電極10の側部10A
によって規定され、その他の側面がフィールド絶縁膜2
によって規定されているs n”型半導体領域5は、ゲ
ート電極10をイオン打込みのマスクとしたn型不純物
1例えばリン又はヒ素のイオン打込みによって形成した
ものである。ぎ型半導体領域5は、情報の書込み時にソ
ース領域として使用され、読み出し時にドレイン領域と
して使用する。
A conductive layer 8 made of, for example, an n-type polycrystalline silicon layer is provided on the silicon nitride film 7 so as to extend in the same direction as the n°-type semiconductor region 4 . Although the conductive layer 8 is not necessarily required when configuring the memory cell, the provision of the conductive layer 8 improves the controllability of the film thickness of the insulating layer 9 on the sides of the conductive layer 8, so that the channel region IA This is effective in improving the uniformity of A high potential of 9 V, for example, is applied to the conductive layer 8 during writing, and the circuit ground potential VsS is applied during reading.
, for example, OV is applied. For example, C
An insulating film 9 made of a silicon oxide film formed by VD is provided on the silicon nitride film 7. The insulating film 9 is for insulating the conductive layer 8 and the goo 1-ffl electrode 1o, and also for separating the gate electrode 10 and the channel region IA so that a potential barrier may be generated in the channel region IA during writing. It is for the purpose of Gate electrode 10 is made of an n-type polycrystalline silicon layer and is formed integrally with word line WL. The word line WL extends between the top of the n+ type semiconductor region 4 and the n' type semiconductor region 5 in the same direction as the n' type semiconductor region 4. Goo 1-electrode 1o and word line WL are:
In the memory cell region M, the silicon oxide film 6 is deposited on the upper part of the channel region IB, that is, on the exposed part of the silicon oxide film 6 and the side surface of the insulating film 9, and the field voltage is aV! It is deposited on the upper surface of the field insulating film 2 and the side surface of the insulating film 9 on X2. The gate electrode 10 and the word line WL may be formed of a high melting point metal film such as Mo, W, Ta, Ti, etc. or a silicide film of the high melting point metal. The an-type semiconductor region 5, which may be a two-layer film formed by laminating films or silicide films, is connected to the gate electrode 10 and the field insulating film 2 in the memory cell region M of the semiconductor substrate 1.
The surface facing the gate electrode 10 is provided on the surface surrounded by the side 10A of the gate electrode 10.
The other side is defined by the field insulating film 2.
The n'' type semiconductor region 5 defined by s is formed by ion implantation of an n type impurity 1 such as phosphorus or arsenic using the gate electrode 10 as a mask for ion implantation. It is used as a source region when writing and as a drain region when reading.

ゲート電極10の下のIA、lBはチャネル領域であり
、チャネル領域IAはその上に厚い絶縁vf49を有す
る領域である。このためチャネル領域1Aにはゲート電
極10からの電界が働き難くなっているので、領域IA
の上には実質的にゲート電極lOがないことと等価にな
り、情報の書込み時にゲートfli極10に9v程度の
高電位を印加するとチャネル領域IAにポテンシャルの
障壁を生じる。チャネル領域IBはゲート電極lOの露
出している酸化シリコン膜6に被着している部分の下の
領域であり、0.7v程度の低電圧で容易に反転層を生
じる領域である。
IA and IB below the gate electrode 10 are channel regions, and the channel region IA is a region having a thick insulation vf 49 thereon. For this reason, the electric field from the gate electrode 10 is difficult to act on the channel region 1A, so the region IA
This is equivalent to the fact that there is substantially no gate electrode lO above, and when a high potential of about 9V is applied to the gate fli electrode 10 during information writing, a potential barrier is created in the channel region IA. The channel region IB is a region under the exposed portion of the gate electrode 1O that adheres to the silicon oxide film 6, and is a region where an inversion layer is easily formed at a low voltage of about 0.7V.

11は例えばリンシリケートガラス(PSG)からなる
絶縁膜であり、半導体基板1上を覆っている。13は第
1fi目のアルミニウム層からなるデータ線DLであり
、ぎ型半導体領域5上の絶縁膜を11を選択的に除去し
てなる接続孔12を通してh°型半導体領域5の表面に
接続している。データ線13は、書込み時にrl’型半
導体領域5に回路の接地電位V s s 、例えばOv
を印加し、読み出し時にn3型半導体領域5に電源電位
Ve c、例えば5vを印加する。
Reference numeral 11 denotes an insulating film made of, for example, phosphosilicate glass (PSG), which covers the semiconductor substrate 1 . Reference numeral 13 denotes a data line DL made of the first fi-th aluminum layer, which is connected to the surface of the h°-shaped semiconductor region 5 through a connection hole 12 formed by selectively removing the insulating film 11 on the square-shaped semiconductor region 5. ing. The data line 13 is connected to the rl' type semiconductor region 5 at a circuit ground potential Vss, for example, Ov.
is applied, and a power supply potential Vec, for example 5V, is applied to the n3 type semiconductor region 5 during reading.

14は第1層目のアルミニウム層からなる導電層であり
、n4型半導体領域4の端部の上の部分の絶mrIJl
lを選択的に除去してなる接続孔15を通してn゛型半
導体領域4の表面に接続している。
Reference numeral 14 denotes a conductive layer made of a first aluminum layer, and the conductive layer 14 is a conductive layer made of a first aluminum layer.
It is connected to the surface of the n' type semiconductor region 4 through a contact hole 15 formed by selectively removing l.

導電層14は、書込み時にn゛型半導体領域4に9V程
度の高電位を印加し、読み出し時に回路の接地電位V 
s s、例えばOvを印加する。
The conductive layer 14 applies a high potential of about 9 V to the n-type semiconductor region 4 during writing, and applies a high potential of about 9 V to the circuit ground potential V during reading.
Apply s s, for example Ov.

次に、書込み原理を説明する。Next, the writing principle will be explained.

書込みにおいて、導電層14を通して、書込みがなされ
るメモリセルに接続されたn′″型半導体領域4に9V
程度の高電位を印加すると同時に、その上の導電層8に
9V程度の電位を印加する。これによって、確実に導電
層8下の基板1内に反転層を形成できる。従って、この
反転層とゲート電極10の書込み電圧によってチャネル
IBに生じる反転層との間の距離は、絶縁膜9によって
規定される。領域4に対するゲート電極lO及び絶縁r
r!X9の位置合せが容易になり、一方、書込みをどの
メモリセルでも確実に同一条件で行い得る。
In writing, 9V is applied to the n'' type semiconductor region 4 connected to the memory cell to be written through the conductive layer 14.
At the same time, a potential of about 9 V is applied to the conductive layer 8 thereon. Thereby, an inversion layer can be reliably formed in the substrate 1 under the conductive layer 8. Therefore, the distance between this inversion layer and the inversion layer generated in the channel IB by the write voltage of the gate electrode 10 is defined by the insulating film 9. Gate electrode lO and insulation r for region 4
r! The alignment of X9 becomes easy, while writing can be reliably performed in any memory cell under the same conditions.

書込みを行うメモリセルに接続された一本のワード線W
Lは1図示しないXデーコダによって選択される。選択
されたワードAIIWLには、9V程度の高電位(書込
み電圧)を印加する6非選択のワード線WLは1回路の
接地電位Vss(例えばOv)とされる。一方、書込み
を行うメモリセルに接続された一本のデータ線13は、
図示しないYデコーダによって選択される6選択された
データ線13が回路の接地電位Vssにされる。一方、
非選択のデータgDLには9V程度の書込み電圧が印加
される。これによって、選択された1bitのメモリセ
ルではソース、ドレイン間に電流が流れ、非選択のメモ
リセルでは、ワード線WLのロウレベル(Vsgレベル
)又はソースとドレインとの電圧が等しいことによって
、ソース、ドレイン間に電流が流れない。
One word line W connected to the memory cell to be written
L is selected by an X decoder (not shown). A high potential (write voltage) of about 9 V is applied to the selected word AIIWL, and the six unselected word lines WL are set to the ground potential Vss (for example, Ov) of one circuit. On the other hand, one data line 13 connected to the memory cell to be written is
Six selected data lines 13 selected by a Y decoder (not shown) are set to the ground potential Vss of the circuit. on the other hand,
A write voltage of about 9V is applied to the unselected data gDL. As a result, a current flows between the source and the drain in the selected 1-bit memory cell, and in the unselected memory cell, the low level (Vsg level) of the word line WL or the equal voltage between the source and the drain causes a current to flow between the source and the drain. No current flows between the drains.

書込みがなされるメモリセルでは、ぎ型半導体領域5(
ソース)からチャネル領域IB、チャネル領域IAをへ
てn゛型半導体領域4(ドレイン)へキャリア、すなわ
ち電子が流れる。このとき。
In a memory cell to which writing is performed, a square semiconductor region 5 (
Carriers, that is, electrons flow from the source (source) to the n'-type semiconductor region 4 (drain) through the channel region IB and channel region IA. At this time.

前記のように、チャネル領域IAにポテンシャルの障壁
ができるため、電子流のうちの一部の電子がチャネル領
域IAのポテンシャルの障壁によって散乱される。この
散乱された電子がチャネル領域IA上の酸化シリコン膜
6と窒化シリコン膜7の界面にトラップされて書込みが
なされる。
As described above, since a potential barrier is formed in the channel region IA, some of the electrons in the electron flow are scattered by the potential barrier in the channel region IA. These scattered electrons are trapped at the interface between silicon oxide film 6 and silicon nitride film 7 on channel region IA, and writing is performed.

以上のように、電子をチャネル領域IAのポテンシャル
の障壁によって散乱させて書込みを行うため、フローテ
ィングゲート電極を有するEPROMが書込みを行う場
合に要する書込み電位、例えば12.5Vより低い9V
程度又はそれ以下の電位で書込みを行うことができる。
As described above, since writing is performed by scattering electrons by the potential barrier of the channel region IA, the writing potential required for writing in an EPROM having a floating gate electrode is, for example, 9 V, which is lower than 12.5 V.
Writing can be performed at a potential of about 100 yen or less.

したがって、メモリセルのn″型半導体領域4のブレイ
クダウンが生じにくくなり、また書込み回路を構成して
いるM I S FETのゲート絶縁膜の絶縁破壊、ブ
レイクダウンが生じにくくなっている。すなわち。
Therefore, breakdown of the n'' type semiconductor region 4 of the memory cell is less likely to occur, and dielectric breakdown and breakdown of the gate insulating film of the MISFET forming the write circuit are also less likely to occur.

EFROMの電気的信頼性の向上が図られる。The electrical reliability of the EFROM can be improved.

次に、読み出し原理を説明する。Next, the readout principle will be explained.

読み出し時にソース領域となるn°型半導体領域4には
、導電層14を通して回路の接地電位VsSを印加する
。読み出し時にドレイン領域となるn”型半導体領域5
は、データ線13を通して電源電位Vcc、例えば5v
にプリチャージされる。
A circuit ground potential VsS is applied through the conductive layer 14 to the n° type semiconductor region 4 which becomes a source region during reading. n” type semiconductor region 5 which becomes a drain region during readout
is the power supply potential Vcc, for example 5V, through the data line 13.
will be precharged.

読み出されるメモリセルのゲート電極10に接続してい
るワード@WLをデコーダによって選択してそのワード
線WLに電源電位V c c 1例えば5Vを印加する
。読み出されるメモリセルのゲート電極10に接続して
いるワードmWL以外のワードMWLは、回路の接地電
位Vs s、例えばovとする。
A word @WL connected to the gate electrode 10 of the memory cell to be read is selected by a decoder, and a power supply potential V c c 1, for example 5V, is applied to the word line WL. The words MWL other than the word mWL connected to the gate electrode 10 of the memory cell to be read are set to the circuit ground potential Vss, for example ov.

選択されたメモリセルにおいて、そのメモリセルが書込
みがなされた、すなわち酸化シリコン膜6と窒化シリコ
ン膜7の間に電子がトラップされたものであれば、チャ
ネル領域IAのしきい値が高く相互コンダクタンスが低
く、シたがってデータ線13の電位低下は小さい。書込
みがなされていないメモリセルの場合には、書込みがな
されたメモリセルより相互コンダクタンスが大きく、シ
たがってデータ線13の電位低下は大きくなる。
In the selected memory cell, if the memory cell has been programmed, that is, if electrons have been trapped between the silicon oxide film 6 and the silicon nitride film 7, the threshold value of the channel region IA is high and the mutual conductance is high. Therefore, the potential drop of the data line 13 is small. In the case of a memory cell to which writing has not been performed, the mutual conductance is larger than that of a memory cell to which writing has been performed, and therefore, the potential drop of the data line 13 becomes larger.

本願によって開示された新規な技術によれば、次の効果
を得ることができる。
According to the new technology disclosed in this application, the following effects can be obtained.

(1)、メモリセルを構成しているM I S FET
のゲート絶縁膜の一部の膜厚を、書込み時に一方の半導
体領域側の近傍においてチャネル領域にポテンシャルの
障壁が生じる程度に厚くしたことにより、前記ポテンシ
ャルの障壁でキャリアが散乱されることによって書込み
がなされるので、低い書込み電位で書込みを行うことが
できる。
(1) MI S FET that constitutes the memory cell
By increasing the thickness of a portion of the gate insulating film to such an extent that a potential barrier is generated in the channel region near one semiconductor region during writing, the writing is performed by scattering carriers at the potential barrier. Therefore, writing can be performed with a low writing potential.

(2)、前記(1)により、書込み時におけるメモリセ
ルの半導体領域のブレイクダウン、書込み回路を構成し
ているM I S FETのゲート絶縁膜の絶縁破壊、
ブレイクダウン等が生じにくくなるので、EPROMの
電気的信頼性の向上を図ることができる。
(2) Due to (1) above, breakdown of the semiconductor region of the memory cell during writing, dielectric breakdown of the gate insulating film of the MI S FET forming the writing circuit,
Since breakdown and the like are less likely to occur, it is possible to improve the electrical reliability of the EPROM.

以上1本発明を実施例にもとずき具体的に説明したが、
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
いうまでもない。
The present invention has been specifically explained above based on examples, but
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願によって開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

チャネル領域のポテンシャルを部分的に変化させること
によって電子を注入するので、書込み電圧を低くするこ
とができる。
Since electrons are injected by partially changing the potential of the channel region, the write voltage can be lowered.

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

第1図は本発明の一実施例のEPROMのメモリセルの
断面図。 第2図は前記メモリセルの平面図、 第3図は前記メモリセルの主に半導体領域を示した平面
図である。 l・・・半導体基板、2・・・フィールド絶縁膜、3・
・・チャネルストッパ領域、4,5・・・メモリセルの
半導体領域、6(酸化シリコン膜)、7(窒化シリコン
膜)・・・メモリセルのゲート絶縁膜、8・・・導電層
(多結晶シリコン層)、10・・・ゲート電極(例えば
多結晶シリコンからなり、ワード線と一体に形成)、9
・・・絶縁膜(CVD酸化シリコン膜)、10A・・・
ゲート電極10の一方の側面、11・・・層間絶縁膜、
12.15・・・接続孔、13・・・アルミニウムから
なるデータ線、14・・・アルミニウムからなる導電層
(半導体領域4にVs s、あるいは9vを印加する)
、M・・・メモリセル領域。 代理人 弁理士 小川勝馬 ′  ゝ 第  1  図 第  2  図
FIG. 1 is a sectional view of a memory cell of an EPROM according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the memory cell, and FIG. 3 is a plan view mainly showing the semiconductor region of the memory cell. l...Semiconductor substrate, 2...Field insulating film, 3.
... Channel stopper region, 4, 5... Semiconductor region of memory cell, 6 (silicon oxide film), 7 (silicon nitride film)... Gate insulating film of memory cell, 8... Conductive layer (polycrystalline silicon layer), 10...gate electrode (for example, made of polycrystalline silicon, formed integrally with the word line), 9
...Insulating film (CVD silicon oxide film), 10A...
One side surface of the gate electrode 10, 11... interlayer insulating film,
12.15... Connection hole, 13... Data line made of aluminum, 14... Conductive layer made of aluminum (Vss or 9V is applied to the semiconductor region 4)
, M...Memory cell area. Agent Patent Attorney Katsuma Ogawa' ゝFigure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板表面に離隔して設けられた一対の半導体
領域と、半導体基板表面のゲート絶縁膜と、該ゲート絶
縁膜上のゲート電極を有する絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタからなるメモリセルを有し、前記ゲート絶縁膜
の一方の膜厚が、チャネル領域の所定部にポテンシャル
の障壁を生じる程度に、他方の膜厚より厚くなっている
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記ゲート絶縁膜の膜厚が厚い部分は、少なくとも
酸化シリコン膜の上に窒化シリコン膜を積層した2層膜
であり、膜厚が薄い部分は酸化シリコン膜のみからなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集
積回路装置。
[Claims] 1. From an insulated gate field effect transistor having a pair of semiconductor regions spaced apart from each other on the surface of a semiconductor substrate, a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate, and a gate electrode on the gate insulating film. 1. A semiconductor integrated circuit device comprising a memory cell, wherein one of the gate insulating films is thicker than the other to such an extent that a potential barrier is created in a predetermined portion of a channel region. . 2. The thicker part of the gate insulating film is a two-layer film in which a silicon nitride film is laminated on at least a silicon oxide film, and the thinner part is made of only a silicon oxide film. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008028410A (en) * 2007-08-27 2008-02-07 Renesas Technology Corp Method of manufacturing semiconductor device

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