JPS6254962A - Transistor - Google Patents

Transistor

Info

Publication number
JPS6254962A
JPS6254962A JP60196246A JP19624685A JPS6254962A JP S6254962 A JPS6254962 A JP S6254962A JP 60196246 A JP60196246 A JP 60196246A JP 19624685 A JP19624685 A JP 19624685A JP S6254962 A JPS6254962 A JP S6254962A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
transistor
floating gate
channel region
threshold voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60196246A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0577189B2 (en
Inventor
Shuichi Oya
大屋 秀市
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP60196246A priority Critical patent/JPS6254962A/en
Publication of JPS6254962A publication Critical patent/JPS6254962A/en
Publication of JPH0577189B2 publication Critical patent/JPH0577189B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a longitudinally stacked ROM structure by setting the threshold voltage of a channel region higher than one after writing at the low level of the channel having memory function, coated with a floating gate electrode and lower than one after writing at the high level. CONSTITUTION:Since a transistor which has written is charged sufficiently negatively at a floating gate electrode 6 when a control gate electrode 12 is set to 0V, a channel region 5 becomes nonconductive. A channel region 10 is nonconductive, and the entire transistor becomes of a nonconductivity state. When the electrode 12 is set to 5V, if the electrode 6 is charged sufficiently negatively, the region 5 becomes nonconductive, but the region 10 becomes of a conducting state. Since the channel region having memory function and the channel region having approx. 1V of threshold voltage without memory function are presented in parallel, the entire transistor does not become 1V or higher of threshold voltage irrespective of the electron amount implanted to the electrode 6. Thus, a longitudinally stacking ROM structure can be electrically rewritten.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトランジスタに関し、特に電気的に書換え可能
な不揮発性半導体メモリに用いるトランジスタに関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a transistor, and particularly to a transistor used in an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のトランジスタは、第4図に示すように1
ソース領域42とドレイン領域43との間のチャネル領
域を横切るように浮遊ゲート電極41t−設け、更に浮
遊ゲート電極41上に絶縁膜を介して浮遊ゲート電極4
1と容量結合する制御ゲート電極44を設けていた。
Conventionally, this type of transistor has one
A floating gate electrode 41t is provided across the channel region between the source region 42 and the drain region 43, and the floating gate electrode 41t is provided on the floating gate electrode 41 via an insulating film.
A control gate electrode 44 which is capacitively coupled to 1 is provided.

このトランジスタへの情報の書込みはホットキャリヤ注
入、或は、トンネル注入等の方法によって浮遊ゲート電
極41へ電荷を注入し、ソース領域42及びドレイン領
域43間のチャネル電導度を変化させることによシ行わ
れる。例えば、Nチャネル型のトランジスタの場合には
、浮遊ゲート電極41に電子を注入し負に帯電させるこ
とによってしきい電圧を上昇させて書込みを行い、正孔
を注入して正に帯電させることによってしきい電圧を低
下させて消去を行う。制御ゲート電極44に書込み後の
しきい電圧と、消去後のしきい電圧との中間の電圧を印
加することによって、チャネルが導通状態であれば低レ
ベルデータ(以下、データ″″0#と記す)、非導通状
態であれば高レベルデータ(以下、データ″″1”と記
す)として記憶情報を読出すことができる。
Information is written to this transistor by injecting charges into the floating gate electrode 41 by hot carrier injection or tunnel injection, and changing the channel conductivity between the source region 42 and drain region 43. It will be done. For example, in the case of an N-channel transistor, writing is performed by injecting electrons into the floating gate electrode 41 to charge it negatively, thereby increasing the threshold voltage, and by injecting holes to charge it positively. Erasing is performed by lowering the threshold voltage. By applying a voltage intermediate between the threshold voltage after writing and the threshold voltage after erasing to the control gate electrode 44, low level data (hereinafter referred to as data ``0#'') is generated when the channel is in a conductive state. ), the stored information can be read out as high level data (hereinafter referred to as data ""1") if it is in a non-conductive state.

このような、従来のトランジスタを集積化してメモリ装
置として用いる場合には、第5図に示すように、セレク
ト用のトランジスタQ1  とメモリ用のトランジスタ
Mlとを直列に接続し、2個のトランジスタで1メモリ
セルを構成する。この理由は、同一ビット線忙複数個の
メモリ用のトランジスタMat単独で接続すると、選択
し九トランジスタM、の情報を読出す時に1他にチャネ
ルの導通したメモリ用のトランジスタがあると、ピント
線からみれば常に導通経路が存在することになシ、選択
したメモリ用のトランジスタの導通、非導通を判別でき
なくなるからである。
When such conventional transistors are integrated and used as a memory device, the select transistor Q1 and the memory transistor Ml are connected in series, as shown in FIG. 1 memory cell is configured. The reason for this is that when multiple memory transistors Mat are connected alone on the same bit line, if there is another memory transistor whose channel is conductive when reading the information of the selected nine transistors M, the focus line This is because, from this point of view, there is always a conduction path, and it becomes impossible to determine whether the selected memory transistor is conductive or nonconductive.

上記したように、従来の電気的に書換え可能な浮遊ゲー
ト型不揮発性メモリにおいては% 1メモリセルを2個
のトランジスタで構成する必要があり、装置の小型化に
障害となっていた。
As described above, in the conventional electrically rewritable floating gate type nonvolatile memory, it is necessary to configure each %1 memory cell with two transistors, which has been an obstacle to miniaturization of the device.

一方、マスクROM(製造工程中で記憶情報が固定され
、書換え不可能なROM)においては、第6図に示すよ
う忙、1個のセレクト用のトランジスタQlに複数個の
メモリ用のトランジスタMl〜M、を直列接続し、トラ
ンジスタQl とトランジスタMl〜M1との全体に1
個のビット線Bと接続するドレインD及び1個のソース
Sを割当てるととKよって、全体の集積度を向上させる
セルアレイの構成方法(以後、縦積みROMと記す)が
実用化されている。
On the other hand, in a mask ROM (a ROM in which stored information is fixed during the manufacturing process and cannot be rewritten), one select transistor Ql and multiple memory transistors Ml~ M, are connected in series, and 1 is applied to the entire transistor Ql and transistors Ml to M1.
A method of configuring a cell array (hereinafter referred to as a vertically stacked ROM) has been put into practical use, which improves the overall degree of integration by allocating a drain D and one source S to be connected to two bit lines B.

次に、第6図を用いて縦積みROMの読出し方法を説明
する。理解し易いように、素子はすべてNチャネル型と
する。
Next, a reading method for a vertically stacked ROM will be explained using FIG. For ease of understanding, all elements are of N-channel type.

トランジスタMl−M、はそれぞれデータ″1”K対応
するものは、しきい電圧約1vのエンノ・ンスメント状
態に、データ″′0#に対応するものはデプレション状
態に形成されている。トランジスタMlのデータを読出
すには、ビット線Bi高電位に保ち、)ランジスタQt
のゲート電極GSi高電位に保って導通させ、選択され
たトランジスタM0のゲート電極GM1f:Ovに、ト
ランジスタM2〜Mlのゲート電極GM2〜GMIを5
vに保つ。このとき、トランジスタM2〜M、のチャネ
ルはデータ″′1”又はデータ″′0”にかかわらずす
べて導通となる。一方、選択されたトランジスタMlは
データ@0”であればデプレション状態であるから導通
し、データ11”であれば非導通である。こうして、ト
ランジスタM1〜M、の導通又は非導通は選択されたト
ランジスタMlの導通又は非導通によって決定できるか
ら、トランジスタM1の情報を読出すことができる。
Transistors Ml-M, those corresponding to data "1" K are formed in an enforcement state with a threshold voltage of about 1 V, and those corresponding to data "'0# are formed in a depletion state. Transistors Ml To read the data of ), keep the bit line Bi at a high potential, and
The gate electrode GSi of the selected transistor M0 is kept at a high potential and conductive, and the gate electrodes GM2 to GMI of the transistors M2 to Ml are connected to the gate electrode GM1f:Ov of the selected transistor M0.
Keep it at v. At this time, the channels of transistors M2 to M are all conductive regardless of data "'1" or data "'0". On the other hand, the selected transistor M1 is in a depletion state and conductive if the data is @0'', and is non-conductive if the data is 11''. In this way, the conduction or non-conduction of the transistors M1 to M can be determined by the conduction or non-conduction of the selected transistor M1, so that information on the transistor M1 can be read.

上記した縦積みROMの構成方法を、電気的に書換え可
能な不揮発性メモリ装置に適用できれば、従来装置に比
して、小型の不揮発性メモリ装置を実現できることKな
るが、従来のメモリ用のトランジスタでは、次に述べる
ような欠点があり実現が困難である。
If the method for configuring the vertically stacked ROM described above can be applied to an electrically rewritable nonvolatile memory device, it will be possible to realize a nonvolatile memory device that is smaller than the conventional device. However, it is difficult to realize this method due to the following drawbacks.

従来のトランジスタを、第6図に示すマスクROMのメ
モリ用のトランジスタの代りに配置したとする。なお、
トランジスタの浮遊ゲート電極への電荷注入方法は任意
のものでよい。前述したように、データ″′0”に対応
するトランジスタはデプレション状態とならなければな
らないが、これは、浮遊ゲート電極に正孔を注入すると
とにより容易に達成できる。一方、データ11#に対応
するトランジスタは、しきい電圧が読出し時にゲート電
極に印加される高電圧よりも低いエンハンスメント状態
でなければならない。(先の、マスクR,OMの例では
、読出し時の高電圧が5V、エンハンスメント状態のし
きい電圧が約1vであったQこれは、読出し時に、非選
択のメモリ用のトランジスタをデータ“1”又は0”に
かかわらず導通状態とするためである。
Assume that a conventional transistor is placed in place of the memory transistor of the mask ROM shown in FIG. In addition,
Any method may be used to inject charges into the floating gate electrode of the transistor. As mentioned above, the transistor corresponding to the data "'0" must be in a depletion state, which can be easily achieved by injecting holes into the floating gate electrode. On the other hand, the transistor corresponding to data 11# must be in an enhancement state in which the threshold voltage is lower than the high voltage applied to the gate electrode during reading. (In the previous example of masks R and OM, the high voltage during reading was 5V, and the threshold voltage in the enhancement state was approximately 1V.Q) This means that during reading, the transistors for unselected memories are This is to make it conductive regardless of whether it is "or 0".

しかしながら、通常のメモリ用のトランジスタにおいて
、書込み後、すなわち、電子注入後のしきい電圧を希望
する値にそろえることは非常に難しい。一般に、電子の
注入量は書込み条件(V込電圧、書込時間等)によって
大きく変化する。また、不揮発性の観点からも、書込デ
ータの信頼性を高めるために、充分な電子注入を行うの
が望ましい。従って、デーダ′1”に対応するトランジ
スタのしきい電圧を希望する値にそろえるために、浮遊
ゲート電極への電子注入量全制御することによって行う
ことは、困難であるばかりでなく望ましいことではない
However, in a normal memory transistor, it is very difficult to adjust the threshold voltage to a desired value after writing, that is, after electron injection. Generally, the amount of electrons injected varies greatly depending on write conditions (V voltage, write time, etc.). Furthermore, from the viewpoint of non-volatility, it is desirable to inject sufficient electrons in order to improve the reliability of written data. Therefore, it is not only difficult but also undesirable to fully control the amount of electrons injected into the floating gate electrode in order to align the threshold voltage of the transistor corresponding to data '1' to the desired value. .

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

上述した従来のトランジスタは、電子注入後のしきい電
圧を希望する値にそろえることが困難であり、高集積化
に適し九縦積みROM構造を実現できないという欠点が
ある。
The above-described conventional transistor has the disadvantage that it is difficult to align the threshold voltage after electron injection to a desired value, and that a nine-vertical ROM structure suitable for high integration cannot be realized.

本発明の目的は、縦積みROM構造を実現するのに適し
たトランジスタを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a transistor suitable for realizing a vertically stacked ROM structure.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、−導電型の半導体基板と、該半導体基板上に
設ける前記半導体基板と通導/it型を有するソース領
域及びドレイン領域と、該ソース領域とドレイン領域と
の間のチャネル領域上に設けられたゲート絶縁膜と、前
記ソース領域から前記ドレイン領域にわたって延在し前
記ゲート絶縁膜の一部を覆うように設けられた浮遊ゲー
ト電極と、該浮遊ゲート電極上及び前記浮遊ゲート電極
に覆われていない前記チャネル領域上に絶縁膜を介して
設けられた制御ゲート電極とを有するトランジスタにお
いて、前記浮遊ゲート電極に覆われておらずメモリ機能
を持たない前記チャネル領域のしきい電圧が前記浮遊ゲ
ート電極に覆われたメモリ機能金有する前記チャネル領
域の低レベル書込後のしきい電圧よりも高くかつ高レベ
ル書込後のしきい電圧よりも低く設定されるように前記
浮遊ゲート電極を設けて構成される。
The present invention provides a -conductivity type semiconductor substrate, a source region and a drain region having conduction/it type with the semiconductor substrate provided on the semiconductor substrate, and a channel region between the source region and the drain region. a floating gate electrode extending from the source region to the drain region and covering a part of the gate insulating film; and a floating gate electrode provided on and over the floating gate electrode. In a transistor having a control gate electrode provided through an insulating film over the channel region, which is not covered by the floating gate electrode, the threshold voltage of the channel region, which is not covered by the floating gate electrode and does not have a memory function, is The floating gate electrode is provided so as to be set higher than the threshold voltage after low level writing and lower than the threshold voltage after high level writing of the channel region having the memory function metal covered with the gate electrode. It consists of

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図は第1図に
示すトランジスタのA−A’il断面図である。本実施
例は、本発明を三層多結晶シリコン構造のNチャネル型
メモリ用のトランジスタに適用したものである。
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A'il of the transistor shown in FIG. In this embodiment, the present invention is applied to a transistor for an N-channel memory having a three-layer polycrystalline silicon structure.

第1図及び第2図に示すように、P型車結晶シリコン基
板1上にN型領域であるソース領域2及びドレイン領域
3と、第1のゲート酸化膜4と、ソース領域2からドレ
イン領域3にわたってチャネル領域の一部5を覆うよう
に第2層の多結晶シリコンから成る浮遊ゲート電極6が
形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a source region 2 and a drain region 3, which are N-type regions, are formed on a P-type wheel crystal silicon substrate 1, a first gate oxide film 4, and a region from the source region 2 to the drain region. A floating gate electrode 6 made of a second layer of polycrystalline silicon is formed so as to cover part 5 of the channel region.

また、浮遊ゲート電極6は厚いフィールド酸化膜7上で
第1層の多結晶シリコンからなる書込み電極8上に延在
し、書込み電極8と浮遊ゲート電極6とは薄いトンネル
酸化膜9で絶縁されている。
Furthermore, the floating gate electrode 6 extends on the thick field oxide film 7 and onto the write electrode 8 made of the first layer of polycrystalline silicon, and the write electrode 8 and the floating gate electrode 6 are insulated by a thin tunnel oxide film 9. ing.

さらに、浮遊ゲート電極6及び浮遊ゲート電極6に覆わ
れていないチャネル領域lo上には、第2のゲート酸化
膜11′fc介して、第3層の多結晶シリコンから成る
制御ゲート電極12が設けられる。
Further, on the floating gate electrode 6 and the channel region lo not covered by the floating gate electrode 6, a control gate electrode 12 made of a third layer of polycrystalline silicon is provided with a second gate oxide film 11'fc interposed therebetween. It will be done.

チャネル領域に、P型であるホウ素をイオン打込みする
ことによって、浮遊ゲート電極6に覆われていない領域
10のしき込電圧は約1vに設定される。また、浮遊ゲ
ート電極6下のチャネル領域5にも同時にホウ素全イオ
ン打込みしているが、チャネル領域5は浮遊ゲート電極
6の帯電状態によって、任意のしきい電圧となり得る。
By implanting P-type boron ions into the channel region, the injected voltage in the region 10 not covered by the floating gate electrode 6 is set to about 1V. Further, all boron ions are implanted into the channel region 5 under the floating gate electrode 6 at the same time, but the channel region 5 can have an arbitrary threshold voltage depending on the charging state of the floating gate electrode 6.

このトランジスタに書込みすなわち電子注入を行うには
、書込電極8を低電位に保ち、制御ゲート電極12に正
の高電圧を印加する。制御ゲート電極12と容量結合さ
れた浮遊ゲート電極6は正の高電位となり、書込電極8
からトンネル酸化膜9を通って電子が浮遊ゲート電極6
に注入される。
To write or inject electrons into this transistor, write electrode 8 is kept at a low potential and a high positive voltage is applied to control gate electrode 12. The floating gate electrode 6 capacitively coupled to the control gate electrode 12 has a positive high potential, and the write electrode 8
Electrons pass from the tunnel oxide film 9 to the floating gate electrode 6
is injected into.

消去、すなわち、正孔注入を行うには、制御ゲート電極
12を低電位に保ち書込電極8に正の高電圧を印加する
。この電界によって、浮遊ゲート電極6から書込電極8
に電子が注入され、実効的に浮遊ゲート電極6に正孔が
注入されることになる。上記のような、書込み又は消去
動作を行った後に、本実施例のメモリ用のトランジスタ
は次のような読出し特性を有する。
To perform erasing, that is, hole injection, the control gate electrode 12 is kept at a low potential and a high positive voltage is applied to the write electrode 8. This electric field causes the floating gate electrode 6 to
Electrons are injected into the floating gate electrode 6, and holes are effectively injected into the floating gate electrode 6. After performing the write or erase operation as described above, the memory transistor of this embodiment has the following read characteristics.

消去されたトランジスタは制御ゲート電極12をOvに
設定したときに、浮遊ゲート電極6が充分に正に帯電し
ているから浮遊ゲート電極6下のチャネル領域5は導通
状態となる。一方、制御ゲート電極12下のチャネル領
域10はしきい電圧的1■のエンハンスメント状態であ
るから非導通である。トランジスタ全体としては、デプ
レション状態トエンハンスメント状態の2個のトランジ
スタが並列に接続され友ものと等価になり、ソース・ド
レイン間は制御ゲート電圧Ovで導通状態となる。
In the erased transistor, when the control gate electrode 12 is set to Ov, since the floating gate electrode 6 is sufficiently positively charged, the channel region 5 under the floating gate electrode 6 becomes conductive. On the other hand, the channel region 10 under the control gate electrode 12 is in an enhancement state of 1 in terms of threshold voltage and is therefore non-conductive. As for the transistor as a whole, two transistors in a depletion state and an enhancement state are connected in parallel and are equivalent to each other, and the source and drain are brought into conduction state by the control gate voltage Ov.

書込みの行われ友トランジスタは、制御ゲート電極12
kOVに設定したときに、浮遊ゲート電極6が充分に負
に帯電しているから浮遊ゲート電極6下のチャネル領域
5は非導通となる。また、制御ゲート電極12下のチャ
ネル領域10も非導通であり、トランジスタ全体として
は非導通状態である。一方、制御ゲート電極121−5
Vに設定したときは、浮遊ゲート電極6が充分に負に帯
電している場合には浮遊ゲート電極6下のチャネル領域
5は非導通となるが、制御ゲート電極12下のチャネル
領域10は導通状態となる。メモリ機能を有するチャネ
ル領域と、メモリ機能のないしきい電圧的1■のチャネ
ル領域とが並列に存在するから、トランジスタ全体とし
ては、浮遊ゲート電極6に注入される電子量にかかわら
ずしきい電圧がIV以上になることはない。すなわち、
書込み後のしきい電圧を浮遊ゲート電極6に注入される
電子の量ではなく、制御ゲート電極12下のメモリ機能
を有しないチャネル領域10のしきい電圧の制御によっ
て行える。
The friend transistor to which writing is performed is connected to the control gate electrode 12.
When set to kOV, since the floating gate electrode 6 is sufficiently negatively charged, the channel region 5 under the floating gate electrode 6 becomes non-conductive. Furthermore, the channel region 10 under the control gate electrode 12 is also non-conductive, and the transistor as a whole is in a non-conductive state. On the other hand, the control gate electrode 121-5
When set to V, if the floating gate electrode 6 is sufficiently negatively charged, the channel region 5 under the floating gate electrode 6 becomes non-conductive, but the channel region 10 under the control gate electrode 12 becomes conductive. state. Since a channel region with a memory function and a channel region with a threshold voltage of 12 without a memory function exist in parallel, the threshold voltage of the transistor as a whole remains constant regardless of the amount of electrons injected into the floating gate electrode 6. It will never go above IV. That is,
The threshold voltage after writing can be controlled not by the amount of electrons injected into the floating gate electrode 6, but by controlling the threshold voltage of the channel region 10, which does not have a memory function, under the control gate electrode 12.

第3図は第1図に示すトランジスタを用いて縦積みRO
M構造としたセルアレイの平面図である。
Figure 3 shows a vertically stacked RO using the transistors shown in Figure 1.
FIG. 2 is a plan view of a cell array having an M structure.

第3図に示すように、1個のセレクト用のトランジスタ
QIK3個のメモリ用のトランジスタMl〜M3が直列
接続される。
As shown in FIG. 3, one select transistor QIK and three memory transistors M1 to M3 are connected in series.

第3図において、書込電極8ftO■に保ちトランジス
タMl−M3の制御ゲート電極GM1〜GM3に20V
e印加すると、前述したように、)ンネル酸化膜9全通
して浮遊ゲート電極に電子が注入される。この操作によ
ってトランジスタMl−M3の浮遊ゲート電極6下のチ
ャネル領域5のしきい電圧は5■以上となり、記憶デー
タはデータ″′1″′となる。
In FIG. 3, the write electrode is kept at 8ftO■ and the control gate electrodes GM1 to GM3 of transistors Ml-M3 are applied with 20V.
When e is applied, electrons are injected into the floating gate electrode through the entire tunnel oxide film 9, as described above. As a result of this operation, the threshold voltage of the channel region 5 under the floating gate electrode 6 of the transistors M1-M3 becomes 5.times. or higher, and the stored data becomes data "1".

次に、例えば、トランジスタMlに選択的にデータ″′
0″″を書込む(すなわち、消去する)には、トランジ
スタMlの制御ゲート電極GMlにOvを、他の非選択
トランジスタM2.M30制御ゲ一ト電極GM2.GM
3にIOVの中間電位を印加し、かつ、書込電極8に2
0Vi印加する。選択されたトランジスタM1のトンネ
ル酸化膜9にハ、書込電圧によって大きな電界が発生し
、浮遊ゲート電極6中の電子がトンネル現象拠よって書
込電極8に放出される。その結果、浮遊ゲート電極6は
正に帯電し、デプレション状態となシデータ″′0″が
書込まれる。この操作の間、他の非選択のトランジスタ
M2.M3においては、制御ゲート電極GM2゜GMa
KiOVの中間電位が印加されているために、トンネル
酸化膜9に電子放出が起きるのに必要な電界が印加され
ず、電荷の移動は生じない。
Next, for example, data "'" is selectively applied to the transistor Ml.
To write (that is, erase) 0″″, Ov is applied to the control gate electrode GMl of the transistor Ml, and the other non-selected transistors M2 . M30 control gate electrode GM2. GM
Apply an intermediate potential of IOV to the write electrode 8, and apply the intermediate potential of IOV to the write electrode 8.
Apply 0Vi. A large electric field is generated in the tunnel oxide film 9 of the selected transistor M1 by the write voltage, and electrons in the floating gate electrode 6 are emitted to the write electrode 8 due to the tunneling phenomenon. As a result, the floating gate electrode 6 is positively charged, and the depletion state data "'0" is written. During this operation, the other unselected transistors M2. In M3, the control gate electrode GM2°GMa
Since the intermediate potential of KiOV is applied, an electric field necessary for electron emission to occur in the tunnel oxide film 9 is not applied, and no charge movement occurs.

従って、任意のメモリ用のトランジスタにデータ″o”
1書込むことが可能になる。
Therefore, the data "o" in any memory transistor
1 can be written.

次に、読出しについては、従来の縦積みROMと全く同
一の動作が可能である。読出し時に書込電極8は0■に
保つ。トランジスタMlのデータを読出すには、ビット
線B″f:高電位に保ちトランジスタQlの制御ゲート
電極GSを高電位に保って導通させ、トランジスタM1
の制御ゲート電極GMlを0■に他のトランジスタM2
.M3の制御ゲート電極GM2.GM3を5■に保つ。
Next, regarding reading, it is possible to perform exactly the same operation as a conventional vertically stacked ROM. During reading, the write electrode 8 is kept at 0■. To read the data of the transistor Ml, the bit line B″f: is kept at a high potential, the control gate electrode GS of the transistor Ql is kept at a high potential and made conductive, and the transistor M1
The control gate electrode GMl of the other transistor M2 is set to 0■
.. M3 control gate electrode GM2. Keep GM3 at 5■.

このとき、トランジスタM2.M3はデータ″0#であ
ればデプレション状態であるから導通となり、ま九デー
タ″′1”であっても、メモリ機能を有しないチャネル
領域lOが導通し、常に導通状態となる。
At this time, transistor M2. If the data is "0#", M3 is in a depletion state and is therefore conductive. Even if the data is "'1", the channel region 1O having no memory function is conductive and is always in a conductive state.

一方、選択されたトランジスタM、は、データ″″O”
であればデプレション状態であるから導通し、データ″
′1#であれげしきい電圧が1vのエンハンスメント状
態であるから非導通となる。こうして、選択したトラン
ジスタM1のみの導通又は非導通全判別できる。
On the other hand, the selected transistor M has data ""O"
If so, it is in a depletion state, so it is conductive and the data is
'1# is an enhancement state where the threshold voltage is 1V, so it becomes non-conductive. In this way, it is possible to determine whether only the selected transistor M1 is conductive or completely non-conductive.

以上実施例に基づいて、本発明を説明したが、本発明は
上述の実施例に限定されるものではない。
Although the present invention has been described above based on the examples, the present invention is not limited to the above-mentioned examples.

特に、書込み方法に関し、本実施例では、書込電極とし
ての多結晶シリコン上のトンネル酸化膜を通してのトン
ネル現象を利用したが、シリコン基板上のトンネル酸化
膜全利用した書込み、アバランシェ或はチャネル注入等
のホットキャリヤ注入書込みも当然利用しうる。
In particular, regarding the writing method, in this example, a tunnel phenomenon through a tunnel oxide film on polycrystalline silicon as a write electrode was used, but writing using the entire tunnel oxide film on a silicon substrate, avalanche or channel injection may also be used. Naturally, hot carrier injection writing such as the above can also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明のトランジスタは、ソース・
ドレイン間にメモリ機能全有するチャネル領域と、メモ
リ機能を有しないチャネル領域とを並列に設けることに
よって、メモリ用のトランジスタのエンハンスメント状
態でのしきい電圧を浮遊ゲート電極への電子の注入量に
よらず、メモリ機能を有しないチャネル領域のしきい電
圧によって決定できるので、縦積みROM構造の電気的
に書換え可能な不揮発性メモリセルアレイ全容易に構成
でき、高集積化が可能になるという効果がある。
As explained above, the transistor of the present invention has a source
By providing a channel region with a full memory function and a channel region without a memory function in parallel between the drains, the threshold voltage in the enhancement state of the memory transistor can be controlled by the amount of electrons injected into the floating gate electrode. First, since it can be determined by the threshold voltage of a channel region that does not have a memory function, it is possible to easily configure an electrically rewritable nonvolatile memory cell array with a vertically stacked ROM structure, which has the effect of enabling high integration. .

【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平面図、第2図は第1図に
示すトランジスタのA−A’線断面図、第3図は第1図
に示すトランジスタを用いて縦積みROM構造としたメ
モリセルアレイの平面図、第4図は従来のトランジスタ
の一例の平面図、第5図は第4図に示すトランジスタを
用いたメモリセルの回路図、第6図は縦積みROM構造
のマスクROMの回路図である。 1・・・・・・P型巣結晶シリコン基板、2・・・・・
・ソース頭載、3・・・・・・ドレイン領域、4・・・
・・・第1のゲート酸化膜、5・・・・・・チャネル領
域、6・・・・・・浮遊ゲート電極、7・・・・・・フ
ィールド酸化膜、8・・・・・・書込電極、9・・・・
・・トンネル酸化膜、10・・・・・・チャネル領域、
11・・・・・・第2のゲート酸化膜、12・・・・・
・制御ゲート電極。 代理人 弁理士  内 原   晋 華 l 図 茅3 閃 禿4 凹 第5 図 茅lI!I
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A' of the transistor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a vertically stacked ROM structure using the transistors shown in FIG. 4 is a plan view of an example of a conventional transistor, FIG. 5 is a circuit diagram of a memory cell using the transistor shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a mask of a vertically stacked ROM structure. It is a circuit diagram of ROM. 1... P-type nest crystal silicon substrate, 2...
・Source head, 3...Drain region, 4...
...First gate oxide film, 5...Channel region, 6...Floating gate electrode, 7...Field oxide film, 8...Write Including electrode, 9...
...Tunnel oxide film, 10...Channel region,
11... Second gate oxide film, 12...
・Control gate electrode. Agent Patent Attorney Shinka Uchihara l Figure 3 Senka 4 Concave 5 Figure 1 I! I

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 一導電型の半導体基板と、該半導体基板上に設ける前記
半導体基板と逆導電型を有するソース領域及びドレイン
領域と、該ソース領域とドレイン領域との間のチャネル
領域上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ソース領域か
ら前記ドレイン領域にわたって延在し前記ゲート絶縁膜
の一部を覆うように設けられた浮遊ゲート電極と、該浮
遊ゲート電極上及び前記浮遊ゲート電極に覆われていな
い前記チャネル領域上に絶縁膜を介して設けられた制御
ゲート電極とを有するトランジスタにおいて、前記浮遊
ゲート電極に覆われておらずメモリ機能を持たない前記
チャネル領域のしきい電圧が前記浮遊ゲート電極に覆わ
れたメモリ機能を有する前記チャネル領域の低レベル書
込後のしきい電圧よりも高くかつ高レベル書込後のしき
い電圧よりも低く設定されるように前記浮遊ゲート電極
を設けることを特徴とするトランジスタ。
A semiconductor substrate of one conductivity type, a source region and a drain region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate provided on the semiconductor substrate, and a gate insulating film provided on a channel region between the source region and the drain region. a floating gate electrode extending from the source region to the drain region and covering a part of the gate insulating film; and the channel region not covered by the floating gate electrode and above the floating gate electrode. In a transistor having a control gate electrode provided thereon through an insulating film, a threshold voltage of the channel region not covered by the floating gate electrode and having no memory function is covered by the floating gate electrode. A transistor characterized in that the floating gate electrode is provided so as to be set higher than a threshold voltage after low level writing and lower than a threshold voltage after high level writing of the channel region having a memory function. .
JP60196246A 1985-09-04 1985-09-04 Transistor Granted JPS6254962A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60196246A JPS6254962A (en) 1985-09-04 1985-09-04 Transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60196246A JPS6254962A (en) 1985-09-04 1985-09-04 Transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6254962A true JPS6254962A (en) 1987-03-10
JPH0577189B2 JPH0577189B2 (en) 1993-10-26

Family

ID=16354615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60196246A Granted JPS6254962A (en) 1985-09-04 1985-09-04 Transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6254962A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63268194A (en) * 1987-04-24 1988-11-04 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory
JPS6421970A (en) * 1987-07-16 1989-01-25 Nec Corp Nonvolatile semiconductor memory device
JPS6450298A (en) * 1987-08-21 1989-02-27 Toshiba Corp Non-volatile semiconductor memory
JPH01119069A (en) * 1987-10-30 1989-05-11 Nec Corp Non-volatile semiconductor memory device
EP0472241A2 (en) * 1990-08-21 1992-02-26 Philips Patentverwaltung GmbH Electrically programmable and erasable semiconductor memory and its operation method
JPH04233768A (en) * 1990-08-21 1992-08-21 Philips Gloeilampenfab:Nv Semiconductor memory and its operating method
US5323039A (en) * 1988-10-21 1994-06-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory and method of manufacturing the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63268194A (en) * 1987-04-24 1988-11-04 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory
JPS6421970A (en) * 1987-07-16 1989-01-25 Nec Corp Nonvolatile semiconductor memory device
JPS6450298A (en) * 1987-08-21 1989-02-27 Toshiba Corp Non-volatile semiconductor memory
JPH01119069A (en) * 1987-10-30 1989-05-11 Nec Corp Non-volatile semiconductor memory device
US5323039A (en) * 1988-10-21 1994-06-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory and method of manufacturing the same
EP0639860A1 (en) * 1988-10-21 1995-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory
US5824583A (en) * 1988-10-21 1998-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-volatile semiconductor memory and method of manufacturing the same
EP0472241A2 (en) * 1990-08-21 1992-02-26 Philips Patentverwaltung GmbH Electrically programmable and erasable semiconductor memory and its operation method
JPH04233768A (en) * 1990-08-21 1992-08-21 Philips Gloeilampenfab:Nv Semiconductor memory and its operating method
JPH04233769A (en) * 1990-08-21 1992-08-21 Philips Gloeilampenfab:Nv Semiconductor memory and its operating method
EP0472241B1 (en) * 1990-08-21 1998-05-06 Philips Patentverwaltung GmbH Electrically programmable and erasable semiconductor memory and its operation method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0577189B2 (en) 1993-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3378879B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and driving method thereof
JP2937805B2 (en) Nonvolatile memory having multi-bit-adaptive cell having two-layer floating gate structure and method of programming / erasing / reading the same
US4209849A (en) Non-volatile memory which can be erased word by word constructed in the floating gate technique
KR960016106B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
JP2005184029A (en) Nonvolatile storage element and semiconductor integrated circuit device
JPH06291332A (en) Semiconductor memory device and use thereof
JPH04151877A (en) Semiconductor nonvolatile storage device
JPS6254962A (en) Transistor
JPS59500342A (en) Electrically Modifiable Nonvolatile Floating Gate Storage Device
JPH04105368A (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JPH0436467B2 (en)
JPS63226966A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2732070B2 (en) Writing method for nonvolatile semiconductor memory device
JP2005184028A (en) Nonvolatile storage element
JP3069607B2 (en) Operating method of semiconductor nonvolatile memory
JP2959066B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and driving method thereof
JP2885412B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2723247B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3146522B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH05275659A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JP3104978B2 (en) Control method for nonvolatile semiconductor memory device
KR100521430B1 (en) Method for programming by the flash memory
JP2725086B2 (en) Erase method for nonvolatile semiconductor memory device
JP2648099B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and data erasing method thereof
JPH04233768A (en) Semiconductor memory and its operating method