WO2010137169A1 - Nonvolatile semiconductor storage device, and method for writing thereof - Google Patents

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WO2010137169A1
WO2010137169A1 PCT/JP2009/059900 JP2009059900W WO2010137169A1 WO 2010137169 A1 WO2010137169 A1 WO 2010137169A1 JP 2009059900 W JP2009059900 W JP 2009059900W WO 2010137169 A1 WO2010137169 A1 WO 2010137169A1
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PCT/JP2009/059900
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智史 鳥井
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富士通セミコンダクター株式会社
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    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
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    • G11C16/0433Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors comprising cells containing a single floating gate transistor and one or more separate select transistors
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    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
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    • H10B41/41Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region of a memory region comprising a cell select transistor, e.g. NAND

Definitions

  • the present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a writing method thereof.
  • nonvolatile semiconductor memory devices have been used. Since the nonvolatile semiconductor memory device does not need a refresh process for rewriting the written information at a constant cycle, unlike the volatile semiconductor memory device, even if power is not supplied to the nonvolatile semiconductor memory device, The written state is maintained.
  • FIG. 1 shows a memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a conventional example.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining writing to the nonvolatile semiconductor memory device of FIG.
  • a plurality of memory cells MC each having a memory cell transistor MT and a selection transistor ST are arranged in a matrix.
  • the memory cell transistor MT and the selection transistor ST are NMOS transistors.
  • the memory cell transistor MT is formed by sequentially stacking a tunnel insulating film TI, a floating gate FG, and a control gate CG on the substrate SUB.
  • the select transistor ST is formed by stacking a gate insulating film GI and a select gate SG on the substrate SUB.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show the voltage of each signal line when writing is performed to the selected cell MC (SELECT) in the erased state in the memory cell array.
  • the write selection voltage 6V is applied to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) by the first word line WL1.
  • the voltage Vcc is applied to the select gate SG of the select transistor ST of the selected cell MC (SELECT) by the second word line WL2.
  • a voltage of 5.5 V is applied to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) through the source line SL.
  • the drain of the selection transistor ST of the selection cell MC (SELECT) is grounded by the bit line BL.
  • a source line SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) and a non-selected cell MC (SL) whose sources are commonly connected are arranged.
  • the non-selected cell MC (SL) is in a write state
  • the floating gate FG of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) is in a state where electrons are injected.
  • control gate CG of the memory cell transistor MT of the unselected cell MC is commonly connected to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT). Absent.
  • the control gate CG of the non-selected cell MC (SL) is connected to the first word line WL1 different from the line connected to the selected cell MC (SELECT) .
  • the select gate SG of the selection transistor ST of the non-selected cell MC is connected to a second word line WL2 different from the line connected to the selected cell MC (SELECT) .
  • the control gate CG of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) is grounded by the first word line WL1.
  • the select gate SG of the select transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is grounded by the second word line WL2. Further, the drain of the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is grounded by the bit line BL.
  • the voltage Vcc is applied to the bit line BL of the memory cell in the column adjacent to the selected cell MC (SELECT) .
  • the memory cell transistor MT of the unselected cell MC (SL) commonly connected to the source line SL has the control gate CG grounded, and the source is positively connected by the source line SL. A voltage of 5.5V is applied.
  • a high negative voltage is applied to the surface of the substrate SUB near the gate by the floating gate FG into which electrons e ⁇ are injected.
  • a high positive voltage is applied to the surface of the substrate SUB near the source by the source line SL.
  • the potential of the source diffusion layer is sufficiently higher than the gate potential.
  • the expansion of the depletion layer that tends to extend from the source diffusion layer is suppressed by the gate potential.
  • electron e ⁇ / hole h + pairs may be generated. Then, as shown in FIG. 3, some holes h + with sufficient energy may become hot holes and be trapped by the tunnel insulating film TI across the potential energy barrier.
  • a defect may occur in which the unselected cell MC (SL) changes from the erased state to the written state.
  • a technique for preventing a failure from occurring in the storage state of an unselected cell is disclosed.
  • a nonvolatile semiconductor memory device including a memory cell having a memory cell transistor and a selection transistor a method for preventing the storage state of a non-selected cell from changing at the time of writing to the selected cell is still disclosed.
  • a selection transistor that is an NMOS transistor and a memory cell transistor that is an NMOS transistor connected to the selection transistor are provided.
  • a memory cell array having a plurality of memory cells arranged in a matrix, and a first word line extending in the row direction commonly connecting the control gates of the plurality of memory cell transistors existing in the same row, A second word line extending in the row direction commonly connecting select gates of the plurality of selection transistors existing in a row, and sources of the plurality of memory cell transistors existing in two adjacent rows or two columns.
  • the source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell is connected in common, and the source of the memory cell transistor of the selected memory cell is connected.
  • a positive voltage is applied to the control gates of the memory cell transistors of the memory cells that are not commonly connected to the first word line connected to the control gate.
  • a selection transistor that is an NMOS transistor and a memory cell that is an NMOS transistor connected to the selection transistor
  • a second word line extending in the row direction commonly connecting select gates of the plurality of selection transistors present in the same row, and a plurality of the memory cell transistors existing in two rows or two columns adjacent to each other
  • the source line and the source to be connected are connected in common, and the first word line connected to the control gate of the memory transistor of the selected memory cell is not commonly connected to the control gate.
  • a positive voltage is applied to the control
  • a change in the storage state of the non-selected cell is prevented when writing to the selected cell.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining writing to the memory cell array of FIG. 1. It is a figure from which an electron escapes from the floating gate of a non-selected cell. It is a figure by which an electron is inject
  • 1 is a circuit diagram illustrating a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment.
  • FIG. It is a figure explaining a 1st row decoder. It is a figure explaining a positive voltage generation circuit.
  • 1 is a plan view showing a memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view showing a memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
  • 3 is a time chart illustrating a writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment. It is a circuit diagram which shows the non-volatile semiconductor memory device of 2nd Embodiment.
  • FIG. 6 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment; FIG.
  • FIG. 6 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment
  • FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment
  • FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 4) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment
  • FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 5) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a process cross-sectional view (No. 6) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment.
  • a memory cell MC is formed by a select transistor ST and a memory cell transistor MT connected to the select transistor ST.
  • the source of the selection transistor ST is connected to the drain of the memory cell transistor MT. More specifically, the source of the selection transistor ST and the drain of the memory cell transistor MT are integrally formed by one impurity diffusion layer.
  • the memory cell transistor MT and the selection transistor ST are NMOS transistors.
  • the plurality of memory cells MC are arranged in a matrix.
  • a memory cell array 10 is formed by a plurality of memory cells MC arranged in a matrix.
  • the memory cell array 10 has a first word line WL1 extending in the row direction commonly connecting control gates of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same row.
  • the first word line WL1 is connected to the first row decoder Dr1.
  • the first row decoder Dr1 is for controlling the potentials of the plurality of first word lines WL1 that commonly connect the control gates of the memory cell transistors MT.
  • the memory cell array 10 includes a second word line WL2 extending in the row direction for commonly connecting select gates of a plurality of select transistors ST existing in the same row.
  • the memory cell array 10 has a bit line BL extending in the column direction commonly connecting the drains of a plurality of select transistors ST present in the same column.
  • the first word line WL1 and the second word line WL2 are provided so as to intersect the bit line BL.
  • the first word line WL1 and the second word line WL2 are provided in parallel.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment includes a plurality of sets of the first word lines WL1 and the second word lines WL2 extending in the row direction and a plurality of bit lines BL extending in the column direction.
  • the memory cell MC is disposed at the intersection of each set of the first word line WL1 and the second word line WL2 and the bit line BL.
  • the memory cell array 10 has a source line SL for commonly connecting the sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in two adjacent rows.
  • the source line SL extends in the row direction by commonly connecting the sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same row.
  • a plurality of memory cells MCn are arranged in the nth row of the memory cell array 10.
  • a plurality of memory cells MCn + 1 are arranged in the n + 1th row of the memory cell array 10.
  • a plurality of memory cells MC n + 2 are arranged in the ( n + 2) th row of the memory cell array 10.
  • a plurality of memory cells MC n + 3 are arranged in the ( n + 3) th row of the memory cell array 10.
  • a plurality of memory cells MC n + m are arranged in the ( n + m) th row of the memory cell array 10.
  • the source of the memory cell transistor MT of the n- th row memory cell MC n and the source of the memory cell transistor MT of the n + 1-th row memory cell MC n + 1 are connected by a common source line SL.
  • the source of the memory cell transistor MT of the memory cell MC n + 2 in the n + 2 row and the source of the memory cell transistor MT of the memory cell MC n + 3 in the n + 3 row are connected by a common source line SL. Yes.
  • the source line SL and the bit line BL are provided so as to intersect.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment prevents a change in the storage state of a non-selected cell that is not selected for writing when writing to a memory cell selected for writing.
  • the memory cell MC (SELECT) is selected as the memory cell to be written.
  • the memory cell MC (SELECT) selected for writing is hereinafter also referred to as a selected cell MC (SELECT) .
  • the source line SL connected to the source of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT)
  • the write voltage Vsl is applied.
  • non-selected cells MC SL
  • non-selected cells MC that are not selected for writing are connected as source cells SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT).
  • SELECT the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC
  • ADJACENT There is a selected cell MC (ADJACENT) .
  • the memory cell transistor MT of the non-selected cells MC (SL), the first word line WL1 and the control gate to be connected to the control gate of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT) is not commonly connected.
  • the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC is commonly connected to the first word line WL1 connected to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) .
  • a write selection voltage which is a positive voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) , and the memory cell transistor MT is turned on. .
  • the write selection voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) by the same first word line WL1.
  • the source line SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) connected in common are connected. Similarly, changes in the memory state are prevented.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a positive voltage generation circuit ViG for applying a positive voltage Vi to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) .
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a control circuit CC to which the positive voltage Vi generated by the positive voltage generation circuit ViG is supplied.
  • the positive voltage generation circuit ViG supplies the generated positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 via the control circuit CC.
  • the timing at which the positive voltage Vi is supplied to the first row decoder Dr1 by the positive voltage generation circuit ViG is controlled by the control circuit CC.
  • the first row decoder Dr1 applies the positive voltage Vi supplied from the positive voltage generation circuit ViG to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) via the first word line WL1. .
  • the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is turned off.
  • the selection transistor ST even if the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) to which the positive voltage Vi is applied is turned on, writing to the memory cell transistor MT is prevented. .
  • the positive voltage Vi applied to the control gate of the memory cell transistor MT which is an NMOS transistor is a voltage in a direction in which an inversion layer is generated on the silicon surface below the control gate with respect to the well (see reference numeral 26 in FIG. 9).
  • the value of the positive voltage Vi when not less than the threshold value for the memory cell transistors MT of the memory cells MC in the erased state to the ON state, the selected cell MC (SELECT) is written, the non-selected cells MC (SL) Is preferable for sufficiently preventing the generation of electron e--hole h + pairs due to band-to-band tunneling.
  • the value of the positive voltage Vi may be the value of the power supply voltage Vcc.
  • the power supply voltage Vcc is supplied to the control circuit CC without using the positive voltage generation circuit, and the power supply voltage Vcc is supplied from the control circuit CC to the first row decoder Dr1.
  • the value of the positive voltage Vi may be a value of a verification voltage used for verifying the write state of the memory cell transistor MT in which the write has been performed.
  • the potential of the first word line WL1 is set to the verification voltage (verification voltage) by the first row decoder Dr1 without using the positive voltage generation circuit and the control circuit CC.
  • the first row decoder Dr1 has a multi-stage inverter.
  • the final-stage inverter Inv-F is connected to the first word line WL1.
  • FIG. 6 shows only the final-stage inverter Inv-F connected to one first word line WL1, but actually, the final-stage inverter Inv-F connected to each first word line WL1 is shown.
  • An inverter Inv-F is arranged.
  • the write selection voltage Vpp is applied to one end of the final stage inverter Inv-F. Further, the positive voltage Vi or 0 V (ground) is applied to the other end of the inverter Inv-F at the final stage by the control circuit CC.
  • the control circuit CC supplies a positive voltage Vi or 0 V to the other end of each final stage inverter Inv-F.
  • the final-stage inverter Inv-F is connected to the final-stage inverter Inv-F via the node A.
  • the inverter Inv-preF outputs a low-level signal via the node A to the final-stage inverter Inv-F connected to the selected cell MC selected for writing.
  • the inverter Inv-preF outputs a high-level signal via the node A to the final-stage inverter Inv-F connected to the unselected cell MC that is not selected for writing.
  • the final-stage inverter Inv-F to which a low level signal is input from the node A, sets the potential of the first word line WL1 to be connected to the write selection voltage Vpp.
  • the final-stage inverter Inv-F that receives a high-level signal from the node A sets the potential of the first word line WL1 to be connected to the positive voltage Vi or 0 V (ground).
  • the inverter Inv-F in the final stage switches the potential of the first word line WL1 to the write selection voltage Vpp, the positive voltage Vi, or 0V.
  • the write selection voltage Vpp is applied to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the selected cell MC selected for writing.
  • a positive voltage Vi or 0 V is applied to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the unselected cell MC that is not selected for writing.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the positive voltage generation circuit ViG.
  • the positive voltage generation circuit ViG includes resistors R1 and R2 that divide the input write selection voltage Vpp, PMOS transistors MP1 and MP2, and NMOS transistors MN1 to MN3.
  • the positive voltage generation circuit ViG outputs a positive voltage Vi.
  • the input write selection voltage Vpp is divided by the dividing resistors R1 and R2, and the reference potential Vdiv is determined.
  • the reference potential Vdiv determines the gate voltage Vgs (MP1) of the PMOS transistor MP1.
  • the PMOS transistor MP1 supplies a drain current Ids (MP1) corresponding to the gate voltage Vgs (MP1) to the NMOS transistors MN1 and MN2.
  • the NMOS transistors MN1 and MN2 generate the gate voltage Vgs (MN3) of the NMOS transistor MN3 determined by the drain current Ids (MP1).
  • the NMOS transistor MN3 is supplied with the drain current Ids (MN3) determined by the gate voltage Vgs (MN3) from the PMOS transistor MP2.
  • the PMOS transistor MP2 outputs its gate voltage Vgs (MP2) determined by the drain current Ids (MN3) as a positive voltage Vi.
  • the positive voltage Vi generated by the positive voltage generation circuit ViG is supplied to the first row decoder Dr1 via the control circuit CC.
  • control circuit CC will be described in further detail below.
  • the value of the voltage supplied to the first row decoder Dr1 at the time of writing to the selected cell differs depending on the type of the memory cell MC connected to the inverter Inv-F at the final stage for supplying power.
  • the control circuit CC supplies the positive voltage Vi to the final-stage inverter Inv-F.
  • control circuit CC supplies the positive voltage Vi to the final stage inverter Inv-F.
  • control circuit CC supplies 0 V to the final stage inverter Inv-F.
  • the first row decoder Dr1 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit).
  • a high voltage circuit is a circuit having a relatively low operating speed and a relatively high breakdown voltage.
  • a gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the high voltage circuit is formed relatively thick in order to ensure a sufficient breakdown voltage. For this reason, the operation speed of the transistor of the high voltage circuit is lower than that of the transistor of the low voltage circuit.
  • the high voltage circuit is used for the first row decoder Dr1 because the first word decoder 1 is used when information is written in the memory cell transistor MT or when information written in the memory cell transistor MT is erased. This is because a high voltage needs to be applied to the line WL1.
  • the plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST are connected to the second row decoder Dr2.
  • the second row decoder Dr2 is for controlling the potentials of the plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST.
  • the second row decoder Dr2 is formed by a low voltage circuit (low withstand voltage circuit). The reason why the low voltage circuit is used for the second row decoder Dr2 in this embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the select gate of the select transistor ST, but it is important to operate the select transistor ST at high speed. This is because of this. In the present embodiment, since a low voltage circuit is used for the second row decoder 18, the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and thus a non-volatile semiconductor memory device having a high read speed is provided. Is possible.
  • a plurality of bit lines BL commonly connecting the drains of the selection transistors ST are connected to the column decoder Dc.
  • the column decoder Dc is for controlling the potentials of a plurality of bit lines BL that commonly connect the drains of the selection transistors ST.
  • a sense amplifier SA for detecting a current flowing through the bit line BL is connected to the column decoder Dc.
  • the column decoder Dc is formed by a low voltage circuit that operates at a relatively low voltage.
  • the low voltage circuit is a circuit that can operate at high speed while having a relatively low withstand voltage.
  • a gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the low voltage circuit is formed relatively thin.
  • the transistors of the low voltage circuit used in the column decoder Dc can operate at a relatively high speed.
  • the reason why the low voltage circuit is used for the column decoder Dc in the present embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the drain of the selection transistor ST, while the selection transistor is read when information written in the memory cell transistor MT is read. This is because it is necessary to operate the ST at high speed.
  • the select transistor ST since a low voltage circuit is used for the column decoder Dc, the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and as a result, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device with a high read speed. Become.
  • a plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT are connected to the third row decoder Dr3.
  • the third row decoder Dr3 is for controlling the potentials of the plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT.
  • the third row decoder Dr3 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit). The reason why the high voltage circuit is used for the third row decoder Dr3 in the present embodiment is that a high voltage needs to be applied to the source line SL when information is written to the memory cell transistor MT. As will be described later, when reading information written in the memory cell transistor MT, the source line SL is always grounded.
  • FIG. 8 is a plan view of the memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
  • FIG. 11 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
  • An element isolation region 22 that defines an element region 21 is formed in the semiconductor substrate 20.
  • the semiconductor substrate 20 for example, a P-type silicon substrate is used.
  • the element isolation region 22 is formed by, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method.
  • N-type buried diffusion layer 24 is formed in the semiconductor substrate 20 on which the element isolation region 22 is formed.
  • the upper portion of the N type buried diffusion layer 24 is a P type well 26.
  • a floating gate 30a is formed on the semiconductor substrate 20 via a tunnel insulating film 28a.
  • the floating gate 30 a is electrically isolated for each element region 21.
  • a control gate 34a is formed on the floating gate 30a via an insulating film 32a.
  • the control gates 34a of the memory cell transistors MT existing in the same row are commonly connected.
  • the first word line WL1 that commonly connects the control gates 34a via the insulating film 32 is formed on the floating gate 30.
  • a select gate 30b of the select transistor ST is formed on the semiconductor substrate 20 in parallel with the floating gate 30a.
  • the select gates 30b of the select transistors ST existing in the same row are connected in common.
  • the second word line WL2 that commonly connects the select gates 30b is formed on the semiconductor substrate 20 via the gate insulating film 28b.
  • the thickness of the gate insulating film 28b of the selection transistor ST is equal to the thickness of the tunnel insulating film 28a of the memory cell transistor MT.
  • a polysilicon layer 34b is formed on the select gate 30b via an insulating film 32b.
  • N-type impurity diffusion layers 36a, 36b, and 36c are formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the floating gate 30a and in the semiconductor substrate 20 on both sides of the select gate 30b.
  • the impurity diffusion layer 36b that forms the drain of the memory cell transistor MT and the impurity diffusion layer 36b that forms the source of the selection transistor ST are formed of the same impurity diffusion layer 36b.
  • a sidewall insulating film 37 is formed on the side wall portion of the stacked body having the floating gate 30a and the control gate 34a.
  • a sidewall insulating film 37 is formed on the side wall portion of the stacked body having the select gate 30b and the polysilicon layer 34b.
  • silicide layers 38a to 38d made of, for example, cobalt silicide are respectively provided. Is formed.
  • the silicide layer 38a on the source electrode 36a functions as a source electrode.
  • the silicide layer 38c on the drain electrode 36c functions as a drain electrode.
  • the memory cell transistor MT having the floating gate 30a, the control gate 34a, and the source / drain diffusion layers 36a and 36b is formed.
  • a select transistor ST having a select gate 30b and source / drain diffusion layers 36b and 36c is formed.
  • the selection transistor ST is an NMOS transistor.
  • an NMOS transistor having a higher operation speed than the PMOS transistor is used as the selection transistor, which can contribute to an improvement in the operation speed.
  • an interlayer insulating film 40 formed of a silicon nitride film (not shown) and a silicon oxide film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 20 on which the memory cell transistor MT and the select transistor ST are formed.
  • contact holes 42 reaching the source electrode 38a and the drain electrode 38b are formed.
  • a conductor plug 44 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 42.
  • a wiring (first metal wiring layer) 46 is formed on the interlayer insulating film 40 in which the conductor plugs 44 are embedded.
  • An interlayer insulating film 48 is formed on the interlayer insulating film 40 on which the wiring 46 is formed.
  • a contact hole 50 reaching the wiring 46 is formed in the interlayer insulating film 48.
  • a conductor plug 52 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 50.
  • a wiring (second metal wiring layer) 54 is formed on the interlayer insulating film 48 in which the conductor plug 52 is embedded.
  • An interlayer insulating film 56 is formed on the interlayer insulating film 48 on which the wiring 54 is formed.
  • a conductor plug 60 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 58.
  • a wiring (third metal wiring layer) 62 is formed on the interlayer insulating film 56 in which the conductor plug 60 is embedded.
  • the memory cell array 10 (see FIG. 5) of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is formed.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a writing method, a reading method, and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
  • F indicates floating.
  • the parentheses indicate the potential of the non-selected line.
  • the address of the memory cell (selected cell) MC (SELECT) to be selected is determined.
  • the potential of the second word line WL2 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT ) is set to Vcc (first potential) by the second row decoder Dr2.
  • the potential of the second word line WL2 other than the selected second word line WL2 (SELECT) is set to 0 V (grounded) by the second row decoder Dr2. ).
  • the potential of the selected bit line BL (SELECT) connected to the drain of the selection transistor ST of the selected cell MC (SELECT) is set to 0 V (ground) by the column decoder Dc.
  • the potentials of the non-selected bit lines BL other than the selected bit line BL are set to Vcc (second potential) by the column decoder Dc.
  • the potential of the first word line WL1 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to the positive voltage Vi by the first row decoder Dr1. Further, the potential of the first word line WL1 (ADJACENT) (adjacent WL1) connected to the non-selected cell MC (SL) is set to the positive voltage Vi by the first row decoder Dr1.
  • the final next stage inverter Inv-preF in the first row decoder Dr1 in the write selection standby state always outputs a high level signal to the final stage inverter Inv-F via the node A. Therefore, when the control circuit CC outputs the positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 in the write selection standby state, the final-stage inverter Inv-F causes the first word lines WL1 (SELECT) and WL1 (ADJACENT ) Is a positive voltage Vi.
  • the positive voltage Vi is applied by the first row decoder Dr1 to the control gates of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) .
  • the potential of the first word line WL1 connected to the other non-selected cells MC is set to 0 V by the first row decoder Dr1.
  • the potential of the first word line WL1 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT ) is set to the write selection voltage Vpp (third potential) by the first row decoder Dr1.
  • Vpp write selection voltage
  • the potential of the selected first word line WL1 (SELECT) is higher than the potential of a selected source line SL (SELECT) described later.
  • the potential of the first word line WL1 (ADJACENT) connected to the non-selected cell MC (SL) remains the positive voltage Vi.
  • the potential of the source line SL (SELECT) connected to the selected cell MC is set to the write voltage Vsl by the third row decoder Dr3.
  • the write voltage Vsl can be set to, for example, 5.5V.
  • the potentials of the source lines SL other than the selected source line SL (SELECT) that is, the potentials of the unselected source lines SL are set to 0 V (ground).
  • the write voltage Vsl is applied to the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT) Is written.
  • the positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) for at least a predetermined time by the first row decoder Dr1.
  • the positive voltage Vi is applied at least 10 nsec before the application of the write voltage Vsl.
  • the selected cell MC (SELECT) When the selected cell MC (SELECT) is written, the memory state of the non-selected cell MC (SL) changes. It is preferable to prevent this. In this way, even when the write voltage Vsl rises, hot holes are reliably prevented from being captured by the tunnel insulating film TI with respect to the non-selected cell MC (SL) .
  • the time T1 between the start time of application of the positive voltage Vi and the start time of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 ⁇ sec.
  • the positive voltage Vi may be applied for at least 10 nsec after the end of application of the write voltage Vsl.
  • the positive voltage Vi is applied between the bands in the unselected cell MC (SL) . This is preferable for preventing generation of electron e ⁇ / hole h + pairs due to tunneling. In this way, even when the write voltage Vsl falls, hot holes are reliably prevented from being trapped by the tunnel insulating film TI with respect to the non-selected cells MC (SL) .
  • the time T2 between the end of application of the positive voltage Vi and the end of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 ⁇ sec.
  • the memory state is prevented from changing for the selected source line SL (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) whose sources are connected in common. .
  • a positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) .
  • the memory cell transistor MT may be turned on.
  • the second word line WL2 potential of the non-selected and 0V since the selection transistors ST of the non-selected cells MC (SL) is in the off state, the memory cell transistor MT of the non-selected cells MC (SL) Is prevented from being written to.
  • each memory cell MC existing in the same row as the non-selected cells MC n and MC n + 1 not selected for writing, the potential of the source line SL to be connected is set to 0 V and the first connected memory cell MC is connected.
  • the potential of one word line WL1 is also set to 0V. Therefore, in these non-selected cells, there is no possibility of generating electron e--hole h + pairs due to band-to-band tunneling when writing to the selected cell MC (SELECT) . There is no fear of being captured by
  • the potential of each part is set as follows. That is, the potential of the bit line BL connected to the memory cell MCn to be selected is set to Vcc. On the other hand, the potentials of the bit lines BL other than the selected bit line are set to 0V. The potentials of the source lines SL are all 0V. The potential of the first word line WL1 is always Vcc during read standby. The potential of the second word line WL2 connected to the memory cell MCn to be selected is set to Vcc. On the other hand, the potentials of the second word lines WL2 other than the selected second word line WL2 are set to 0V. The potentials of the well Well (see reference numeral 26 in FIG.
  • the potential of the bit line BL is Information written in the memory cell transistor MT can be read only by controlling the potential of the second word line WL2.
  • the column decoder Dc for controlling the potential of the bit line BL is formed by the low voltage circuit as described above, the bit line BL is controlled at high speed.
  • the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 is formed by the low voltage circuit as described above, the second word line WL2 is controlled at high speed. Therefore, according to the present embodiment, information written in the memory cell transistor MT can be read at high speed.
  • the potential of each part is set as follows. That is, the potentials of the bit lines BL are all floating. The potentials of the source lines SL are all floating.
  • the potential of the first word line WL1 is set to, for example, ⁇ 9 V by the first row decoder Dr1.
  • the potential of the second word line WL2 is all floated by the second row decoder Dr2.
  • the potential of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) is, for example, + 9V.
  • nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment it is possible to reliably prevent the storage state of the non-selected cell MC (SL) from changing when the selected cell MC (SELECT) is written.
  • the column decoder Dc for controlling the potential of the bit line BL that commonly connects the drains 36c of the selection transistors ST is formed by a low voltage circuit capable of high-speed operation.
  • the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 that commonly connects the select gates 30b of the select transistors ST is formed by a low voltage circuit capable of high speed operation.
  • the source line SL commonly connecting the sources 36a of the memory cell transistors MT is controlled by the column decoder Dc.
  • the bit line BL, the second word line WL2, and the source line can be controlled at high speed. That is, the information written in the memory cell transistor MT can be read at high speed.
  • the selection transistor ST is formed of an NMOS transistor, it is possible to contribute to an increase in operation speed as compared with the case where the selection transistor is formed of a PMOS transistor.
  • the areas of the memory cell array 10 can be reduced, and the nonvolatile semiconductor This can contribute to downsizing of the storage device.
  • the structure of the third row decoder Dr3 is simplified.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment.
  • a memory cell MC is formed by a select transistor ST and a memory cell transistor MT connected to the select transistor ST.
  • the source of the selection transistor ST is connected to the drain of the memory cell transistor MT. More specifically, the source of the selection transistor ST and the drain of the memory cell transistor MT are integrally formed by one impurity diffusion layer.
  • the memory cell transistor MT and the selection transistor ST are NMOS transistors.
  • the plurality of memory cells MC are arranged in a matrix.
  • a memory cell array 10 is formed by a plurality of memory cells MC arranged in a matrix.
  • the memory cell array 10 has a first word line WL1 extending in the row direction commonly connecting control gates of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same row.
  • the first word line WL1 is connected to the first row decoder Dr1.
  • the first row decoder Dr1 is for controlling the potentials of the plurality of first word lines WL1 that commonly connect the control gates of the memory cell transistors MT.
  • the memory cell array 10 includes a second word line WL2 extending in the row direction for commonly connecting select gates of a plurality of select transistors ST existing in the same row.
  • the memory cell array 10 has a bit line BL extending in the column direction commonly connecting the drains of a plurality of select transistors ST present in two adjacent columns. Further, the bit line BL commonly connects the drains of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same column.
  • the memory cell array 10 has a source line SL that commonly connects sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in two adjacent rows.
  • the source line SL extends in the column direction by commonly connecting sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in two adjacent columns.
  • the source line SL commonly connects the sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same column.
  • the source line SL and the bit line BL are alternately provided.
  • the source line SL and the bit line BL are provided in parallel.
  • the first word line WL1 and the second word line WL2 are provided so as to intersect the source line SL and the bit line BL.
  • the first word line WL1 and the second word line WL2 are provided in parallel.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment includes a plurality of sets of first word lines WL1 and second word lines WL2 extending in the row direction, a plurality of bit lines BL extending in the column direction, and a plurality of bit lines BL.
  • the memory cell MC is disposed at the intersection of each set of the first word line WL1 and the second word line WL2 and the bit line BL.
  • the structure of the memory cell array 10 of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is the same as the structure shown in FIGS.
  • FIGS. 8 to 11 are appropriately referred to.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment prevents a change in the storage state of a non-selected cell that is not selected for writing when writing to a memory cell selected for writing.
  • the memory cell MC (SELECT) is selected as the memory cell to be written.
  • the memory cell MC (SELECT) selected for writing is hereinafter also referred to as a selected cell MC (SELECT) .
  • the source line SL connected to the source of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT)
  • the write voltage Vsl is applied.
  • non-selected cells MC SL
  • non-selected cells MC SELECT
  • source cells SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT).
  • SELECT source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC
  • the memory cell transistor MT of the unselected cell MC (SL) is not commonly connected to the first word line WL1 connected to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) .
  • the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC is commonly connected to the first word line WL1 connected to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) .
  • a write selection voltage which is a positive voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) , and the memory cell transistor MT is turned on. Become.
  • the write selection voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) by the same first word line WL1.
  • the source line SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) connected in common are connected. Similarly, changes in the memory state are prevented.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a positive voltage generation circuit ViG for applying a positive voltage Vi to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) .
  • the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a control circuit CC to which the positive voltage Vi generated by the positive voltage generation circuit ViG is supplied.
  • the positive voltage generation circuit ViG and the control circuit CC are the same as those in the first embodiment described above.
  • the positive voltage generation circuit ViG supplies the generated positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 via the control circuit CC.
  • the timing at which the positive voltage Vi is supplied to the first row decoder Dr1 by the positive voltage generation circuit ViG is controlled by the control circuit CC.
  • the first row decoder Dr1 applies the positive voltage Vi supplied from the positive voltage generation circuit ViG to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) via the first word line WL1. .
  • the potential of the source diffusion layer becomes higher than the gate potential so that the electron e ⁇ / hole h + pair is generated by the band-to-band tunneling. It is prevented. Accordingly, generation of electron e ⁇ / hole h + pairs due to band-to-band tunneling is suppressed, and hot holes are prevented from being trapped in the tunnel insulating film TI. Therefore, compared to the case where 0 V is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the unselected cell MC (SL) as described in the description of the prior art, in this embodiment, the well (see reference numeral 26 in FIG. 9). As a result, the reverse bias voltage of the control gate of the non-selected cell MC (SL) increases.
  • the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is turned off.
  • the selection transistor ST even if the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) to which the positive voltage Vi is applied is turned on, writing to the memory cell transistor MT is prevented. .
  • the positive voltage Vi applied to the control gate of the memory cell transistor MT which is an NMOS transistor is a voltage in a direction in which an inversion layer is generated on the silicon surface below the control gate with respect to the well (see reference numeral 26 in FIG. 9).
  • the value of the positive voltage Vi when not less than the threshold value for the memory cell transistors MT of the memory cells MC in the erased state to the ON state, the selected cell MC (SELECT) is written, the non-selected cells MC (SL) This is preferable for reliably preventing the memory state from changing.
  • the value of the positive voltage Vi is the value of the power supply voltage Vcc or the value of the verification voltage used for verifying the writing state of the memory cell transistor MT in which writing has been performed, as in the first embodiment described above. There may be.
  • the first row decoder Dr1 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit).
  • a high voltage circuit is a circuit having a relatively low operating speed and a relatively high breakdown voltage.
  • a gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the high voltage circuit is formed relatively thick in order to ensure a sufficient breakdown voltage. For this reason, the operation speed of the transistor of the high voltage circuit is lower than that of the transistor of the low voltage circuit.
  • the high voltage circuit is used for the first row decoder Dr1 because the first word decoder 1 is used when information is written in the memory cell transistor MT or when information written in the memory cell transistor MT is erased. This is because a high voltage needs to be applied to the line WL1.
  • the plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST are connected to the second row decoder Dr2.
  • the second row decoder Dr2 is for controlling the potentials of the plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST.
  • the second row decoder Dr2 is formed by a low voltage circuit (low withstand voltage circuit). The reason why the low voltage circuit is used for the second row decoder Dr2 in this embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the select gate of the select transistor ST, but it is important to operate the select transistor ST at high speed. This is because of this. In the present embodiment, since a low voltage circuit is used for the second row decoder 18, the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and thus a non-volatile semiconductor memory device having a high read speed is provided. Is possible.
  • the plurality of bit lines BL commonly connecting the drains of the selection transistors ST are connected to the first column decoder Dc1.
  • the column decoder Dc1 is for controlling the potentials of a plurality of bit lines BL that commonly connect the drains of the selection transistors ST.
  • the column decoder Dc1 also controls the potentials of the plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT when reading the information written in the memory cell transistors MT.
  • a sense amplifier SA for detecting a current flowing through the bit line BL is connected to the column decoder Dc1.
  • the column decoder Dc1 is formed by a low voltage circuit (low withstand voltage circuit) that operates at a relatively low voltage.
  • the low voltage circuit is a circuit that can operate at high speed while having a relatively low withstand voltage.
  • a gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the low voltage circuit is formed relatively thin. For this reason, the transistors of the low voltage circuit used in the column decoder Dc1 can operate at a relatively high speed.
  • the reason why the low voltage circuit is used for the column decoder Dc1 in this embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the drain of the selection transistor ST, while the selection transistor is read when information written in the memory cell transistor MT is read. This is because it is necessary to operate the ST at high speed.
  • the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and as a result, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device with a high read speed. Become.
  • the plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT are connected to both the first column decoder Dc1 and the second column decoder Dc2.
  • the second column decoder Dc2 is for controlling the potentials of the plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT when writing information to the memory cell transistors MT.
  • the source line SL is controlled by the first column decoder Dc1.
  • the second column decoder Dc2 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit).
  • the reason why the high voltage circuit is used for the second column decoder Dc2 in this embodiment is that it is necessary to apply a high voltage to the source line SL when writing information to the memory cell transistor MT. As described above, when reading information written in the memory cell transistor MT, the source line SL is controlled by the first column decoder Dc1.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a writing method, a reading method, and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
  • the parenthesis indicates the potential of the non-selected line.
  • F indicates floating.
  • FIG. 16 is a circuit diagram illustrating the writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a time chart illustrating the writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
  • the address of the memory cell (selected cell) MC (SELECT) to be selected is determined.
  • the second word line WL2 connected to the selected cell MC (SELECT) (SELECT)
  • Vcc fourth potential
  • the potential of the second word line WL2 other than the selected second word line WL2 (SELECT)
  • the potential of the unselected second word line WL2 is set to 0 V (grounded) by the second row decoder Dr2. ).
  • the potential of the selected bit line BL (SELECT) connected to the drain of the selection transistor ST of the selected cell MC (SELECT) is set to 0 V by the first column decoder Dc1.
  • bit line (adjacent bit line) BL (ADJACENT) connected to the drain of the selection transistor ST of the adjacent cell MC (ADJACENT) adjacent to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the first column decoder Dc1. Set to (fifth potential).
  • adjacent bit line BL ADJACENT
  • to the selected bit line BL SELECT
  • the selected cell MC SELECT
  • memory cell transistors connected to the source source line of MT of (selected source line) SL (SELECT) It is located on the first side and is adjacent to the selected source line SL (SELECT) .
  • the selected source line SL (SELECT) is located on the first side of the selected bit line BL (SELECT), is adjacent to the selected bit line BL (SELECT). Further, the potentials of the bit lines BL other than the selected bit line BL (SELECT) and the adjacent bit line BL (ADJACENT) are set to 0 V (ground) by the first column decoder Dc1.
  • the potentials of all the first word lines WL1 are set to the positive voltage Vi by the first row decoder Dr1.
  • the final next stage inverter Inv-preF in the first row decoder Dr1 in the write selection standby state always outputs a high level signal to the final stage inverter Inv-F via the node A. Therefore, when the control circuit CC outputs the positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 in the write selection standby state, all final stage inverters Inv-F set the potentials of all the first word lines WL1.
  • the positive voltage Vi is the positive voltage Vi.
  • the positive voltage Vi is applied by the first row decoder Dr1 to the control gates of the memory cell transistors MT of the non-selected cell MC (SL) and the non-selected cell MC (ADJACENT) .
  • the positive voltage Vi is also applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) by the first row decoder Dr1.
  • the potential of the first word line WL1 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is changed by the first row decoder Dr1 to the write selection voltage Vpp (sixth potential) which is a positive potential.
  • Vpp sixteenth potential
  • the write selection voltage Vpp can be set to 9V, for example.
  • the potential of the selected first word line WL1 (SELECT) is higher than the potential of a selected source line SL (SELECT) described later.
  • the potential of the first word line WL1 other than the selected first word line WL1 (SELECT) that is, the potential of the unselected first word line WL1 remains the positive voltage Vi.
  • the positive voltage Vi is applied to the control gates of the memory cell transistors MT of all unselected cells MC (SL) . Therefore, the first row recorder Dr1 sets the potentials of all the first word lines WL1 other than the selected first word line WL1 (SELECT) to the positive voltage Vi. That is, the positive voltage Vi is applied to the control gates of all the select transistors ST not connected to the selected first word line WL1 (SELECT) , including memory cells other than the non-selected cells MC (SL). .
  • the potential of the source line SL (SELECT) connected to the memory cell MC to be selected is set to the write voltage Vsl by the second column decoder Dc2.
  • the write voltage Vsl can be set to, for example, 5.5V.
  • the potential of the source line SL other than the selected source line SL (SELECT) is set as the floating F.
  • the write voltage Vsl is applied to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) for a predetermined time, and the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) is applied. Is written.
  • the positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) for at least a predetermined time by the first row decoder Dr1.
  • the positive voltage Vi is applied at least 10 nsec before the application of the write voltage Vsl.
  • the selected cell MC SELECT
  • the memory state of the non-selected cell MC SL
  • the time T1 between the start time of application of the positive voltage Vi and the start time of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 ⁇ sec.
  • the positive voltage Vi can be applied for at least 10 nsec after the end of application of the write voltage Vsl.
  • the selected cell MC SELECT
  • the electrons e ⁇ / holes due to interband tunneling are applied. It is preferable for preventing the generation of h + pairs. In this way, even when the write voltage Vsl falls, generation of electron e ⁇ / hole h + pairs due to band-to-band tunneling is suppressed, and hot holes are surely captured by the tunnel insulating film TI. Is prevented.
  • the time T2 between the end of application of the positive voltage Vi and the end of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 ⁇ sec.
  • the memory state is prevented from changing for the selected source line SL (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) whose sources are connected in common. .
  • a positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) .
  • the memory cell transistor MT may be turned on.
  • the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is in the off state by setting the potential of the non-selected second word line WL2 to 0 V, the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) Is prevented from being written to.
  • the potential of the adjacent bit line BL (ADJACENT) is set to Vcc for the following reason.
  • the potential of the connected source line SL is floating, and the potential of the connected first word line WL1 is a positive potential.
  • Vpp or positive voltage Vi is set.
  • FIG. 18 is a circuit diagram illustrating the read method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
  • FIG. 19 is a time chart illustrating the read method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
  • the address of the memory cell (selected cell) MC (SELECT) to be selected is determined.
  • the potential of the bit line (selected bit line) BL (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the first column decoder Dc1.
  • the potentials of the bit lines BL other than the selected bit line BL (SELECT) are made floating.
  • the potential of the source line (selected source line) SL (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to 0 V (ground) by the first column decoder Dc1. Note that the selected source line SL (SELECT) is located on the first side with respect to the selected bit line BL (SELECT) .
  • the potential of the source line (adjacent source line) SL (ADJACENT) connected to the memory cell (adjacent cell) MC (ADJACENT) adjacent to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the first column decoder Dc1. .
  • the adjacent source line SL (ADJACENT) is located on the second side opposite to the first side with respect to the selected bit line BL (SELECT) .
  • the drain of the selection transistor ST of the selected cell MC (SELECT) and the drain of the selection transistor ST of the adjacent cell MC (ADJACENT) are commonly connected by a selected bit line BL (SELECT) .
  • the potentials of the other source lines SL that is, the potentials of the source lines SL excluding the selected source line SL (SELECT) and the adjacent source line SL (SELECT) are floating. Further, the potentials of all the first word lines WL1 are always set to Vcc by the first row decoder Dr1 during the read standby. The potentials of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) are all 0V.
  • the selected bit line BL (SELECT) is connected to the sense amplifier SA.
  • the potential of the second word line WL2 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the second row decoder Dr2.
  • the potentials of the plurality of second word lines WL2 excluding the selected second word line WL2 (SELECT) are set to 0 V by the second row decoder Dr2.
  • the memory cell transistors information MT of the selected cell MC (SELECT) is written, that is, in the case of the selected cell MC (SELECT) information of the memory cell transistor MT is "0"
  • the floating of the memory cell transistor MT Charges are accumulated in the gate 30a.
  • no current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, and the selected bit line (selected bit line) BL (SELECT) Current does not flow.
  • the potential of the selected bit line BL (SELECT) remains at Vcc.
  • the potential of the selected bit line BL (SELECT) is detected by the sense amplifier SA.
  • the potential of the selected bit line BL (SELECT) remains at Vcc, it is determined that the information of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) is “0” (see FIG. 19).
  • the potential of the first word line WL1 is always set to Vcc during read standby, the potential of the source line SL, the potential of the bit line BL, and the potential of the second word line WL2 are controlled. As a result, information written in the memory cell transistor MT can be read.
  • the first column decoder Dc1 for controlling the potential of the bit line BL is formed by the low voltage circuit as described above, the bit line BL is controlled at high speed. Further, when reading information written in the memory cell transistor MT, the potential of the source line SL is controlled by the first column decoder Dc1, and therefore the source line SL is also controlled at high speed.
  • the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 is formed by the low voltage circuit as described above, the second word line WL2 is also controlled at high speed. Therefore, according to the present embodiment, information written in the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) can be read at high speed.
  • the source diffusion of the memory cell transistor MT is performed in the adjacent cell MC (ADJACENT) even though the adjacent cell MC (ADJACENT) is not selected.
  • An unintended current may flow between the layer 36a and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST.
  • the selected cell MC regardless of whether or not current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, the selected bit line BL ( Current will flow through ( SELECT) .
  • the memory cell In the selected cell MC (SELECT) , even though no current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, in the adjacent cell MC (ADJACENT) , the memory cell When a current flows between the source diffusion layer 36a of the transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, information on the memory cell transistor MT of the selection cell MC (SELECT) is erroneously determined.
  • the potential of the adjacent source line SL (ADJACENT) is set to Vcc.
  • an unintended current does not flow between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST.
  • the potential of each part is set as follows. That is, the potentials of the bit lines BL are all floating. The potentials of the source lines SL are all floating.
  • the potential of the first word line WL1 is set to, for example, ⁇ 9 V by the first row decoder Dr1.
  • the potential of the second word line WL2 is all floated by the second row decoder Dr2.
  • the potential of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) is, for example, + 9V.
  • nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment it is possible to reliably prevent the storage state of the non-selected cell MC (SL) from changing when the selected cell MC (SELECT) is written.
  • the first column decoder Dc1 that controls the potential of the bit line BL that commonly connects the drains 36c of the selection transistors ST is formed by a low-voltage circuit capable of high-speed operation.
  • the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 that commonly connects the select gates 30b of the select transistors ST is formed by a low voltage circuit capable of high speed operation.
  • the source line SL commonly connecting the sources 36a of the memory cell transistors MT is controlled by the first column decoder Dc1.
  • the bit line BL, the second word line WL2, and the source line can be controlled at high speed. That is, the information written in the memory cell transistor MT can be read at high speed.
  • the selection transistor ST is formed of an NMOS transistor, it is possible to contribute to an increase in operating speed as compared with the case where the selection transistor is formed of a PMOS transistor.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of each embodiment described above can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • the above-described writing method of the nonvolatile semiconductor memory device is an example. If a positive voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected memory cell (SL) along with the application of the write voltage Vsl, the order of operation of the potentials of other signal lines such as the first word line WL1. The writing may be performed by changing.
  • the nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment can be manufactured in the same manner.
  • FIGS. 29A, 29A, 30, 32, and 34 show the memory cell array region (core region) 2.
  • FIGS. 29A, 29A, 30, 32, and 34 correspond to the CC ′ cross section of FIG. 20 (a), 21 (a), 22 (a), 23 (a), 24 (a), 25 (a), 26 (a), 27 (a), and 28.
  • FIG. 29A, FIG. 29A, FIG. 30, FIG. 32 and FIG. 34 corresponds to the AA 'cross section of FIG. 20 (b), 21 (b), 22 (b), 23 (b), 24 (b), 25 (b), 26 (b), 27 (b), 28 FIG. 29B, FIG. 31, FIG. 33, and FIG. 35 show the peripheral circuit region 4.
  • 20 (b), 21 (b), 22 (b), 23 (b), 24 (b), 25 (b), 26 (b), 27 (b), 28 (B), FIG. 29 (b), FIG. 31, FIG. 33 and FIG. 35 the left side of the drawing shows the region 6 where the high voltage transistor is formed.
  • the left side of the region 6 where the high breakdown voltage transistor is formed shows the region 6N where the high breakdown voltage N channel transistor is formed, and the right side of the region 6 where the high breakdown voltage transistor is formed is the high breakdown voltage P channel.
  • a region 6P where a transistor is formed is shown. 20 (b), 21 (b), 22 (b), 23 (b), 24 (b), 25 (b), 26 (b), 27 (b), 28 (B), FIG. 29 (b), FIG. 31, FIG. 33, and FIG.
  • the left side of the paper 8 in the region 8 where the low voltage transistor is formed shows the region 8N where the low voltage N channel transistor is formed, and the right side of the paper 8 in the region 8 where the low voltage transistor is formed is the low voltage P channel.
  • a region 8P where a transistor is formed is shown.
  • the semiconductor substrate 20 is prepared.
  • a P-type silicon substrate is prepared as the semiconductor substrate 20.
  • thermal oxide film 64 having a film thickness of 15 nm is formed on the entire surface by, eg, thermal oxidation.
  • a silicon nitride film 66 having a thickness of 150 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by, eg, spin coating.
  • an opening (not shown) is formed in the photoresist film by using a photolithography technique.
  • the opening is for patterning the silicon nitride film 66.
  • the silicon nitride film 66 is patterned using the photoresist film as a mask. Thereby, a hard mask 66 made of a silicon nitride film is formed.
  • the semiconductor substrate 20 is etched by dry etching using the hard mask 66 as a mask. As a result, a groove 68 is formed in the semiconductor substrate 20 (see FIG. 20).
  • the depth of the groove 68 formed in the semiconductor substrate 20 is, for example, 400 nm from the surface of the semiconductor substrate 20.
  • the exposed portion of the semiconductor substrate 20 is oxidized by a thermal oxidation method. As a result, a silicon oxide film (not shown) is formed on the exposed portion of the semiconductor substrate 20.
  • a 700 nm-thickness silicon oxide film 22 is formed on the entire surface by high-density plasma CVD.
  • the silicon oxide film 22 is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) until the surface of the silicon nitride film 66 is exposed.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the heat treatment conditions are, for example, 900 ° C. and 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
  • the silicon nitride film 66 is removed by wet etching.
  • a sacrificial oxide film 69 is grown on the surface of the semiconductor substrate 20 by a thermal oxidation method.
  • an N type buried diffusion layer 24 is formed by deeply implanting an N type dopant impurity into the memory cell array region 2.
  • the upper part of the buried diffusion layer 24 becomes a P-type well 26.
  • an N-type buried diffusion layer 24 is formed also by deeply implanting an N-type dopant impurity in the region 6N where the high breakdown voltage N-channel transistor is formed.
  • an N-type buried diffusion layer 70 is formed in a frame shape in the region 6N where the high breakdown voltage N-channel transistor is formed.
  • the frame-shaped buried diffusion layer 70 is formed so as to extend from the surface of the semiconductor substrate 20 to the peripheral portion of the buried diffusion layer 24.
  • a region surrounded by the buried diffusion layer 24 and the buried diffusion layer 70 is a P-type well 72P.
  • an N-type well 72N is formed by introducing an N-type dopant impurity into the region 6P where the high breakdown voltage P-channel transistor is formed.
  • channel doping is performed on the region 6N where the high breakdown voltage N-channel transistor is formed and the region 6P where the high breakdown voltage P-channel transistor is formed (not shown).
  • the sacrificial oxide film 69 present on the surface of the semiconductor substrate 20 is removed by etching.
  • a 10 nm thick tunnel insulating film 28 is formed on the entire surface by thermal oxidation.
  • a 90 nm-thickness polysilicon film 30 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • a polysilicon film doped with impurities is formed.
  • the polysilicon film 30 existing in the peripheral circuit region 4 is removed by etching.
  • an insulating film (ONO film) 32 formed by sequentially laminating a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film is formed on the entire surface.
  • the insulating film 32 is for insulating the floating gate 30a and the control gate 34a.
  • a P-type well 74P is formed by introducing a P-type dopant impurity into a region 8N where a low-voltage N-channel transistor is to be formed.
  • an N-type well 74N is formed by introducing an N-type dopant impurity into the region 8P where the low-voltage P-channel transistor is formed.
  • channel doping is performed on the region 8N where the low voltage N-channel transistor is formed and the region 8P where the low voltage P-channel transistor is formed (not shown).
  • the insulating film (ONO film) 32 existing in the peripheral circuit region 4 is removed by etching.
  • a gate insulating film 76 of, eg, a 15 nm-thickness is formed on the entire surface by thermal oxidation.
  • the gate insulating film 76 present in the region 8 where the low voltage transistor is formed is removed by wet etching.
  • a gate insulating film 78 of, eg, a 3 nm-thickness is formed on the entire surface by thermal oxidation.
  • a gate insulating film having a film thickness of 3 nm is formed in the region 8 where the low voltage transistor is formed.
  • the thickness of the gate insulating film 76 is, for example, about 16 nm.
  • a polysilicon film 34 of, eg, a 180 nm-thickness is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • an antireflection film 80 is formed on the entire surface.
  • the antireflection film 80, the polysilicon film 34, the insulating film 32, and the polysilicon film 30 are dry-etched using a photolithography technique.
  • a stacked body including the floating gate 30a formed of polysilicon and the control gate 34a formed of polysilicon is formed in the memory cell array region 2.
  • a stacked body having a select gate 30b made of polysilicon and a polysilicon film 34b is formed in the memory cell array region 2.
  • the polysilicon film 34b is removed by etching (not shown).
  • a silicon oxide film (FIG. 27) is formed on the sidewall portion of the floating gate 30a, the sidewall portion of the control gate 34a, the sidewall portion of the select gate 30b, and the sidewall portion of the polysilicon film 34b by thermal oxidation. (Not shown).
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the memory cell array region 2 is formed in the photoresist film.
  • N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask.
  • impurity diffusion layers 36a to 36c are formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the floating gate 30a and in the semiconductor substrate 20 on both sides of the select gate 30b. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • the memory cell transistor MT having the floating gate 30a, the control gate 34a, and the source / drain diffusion layers 36a and 36b is formed. Further, the selection transistor ST having the control gate 30b and the source / drain diffusion layers 36b and 36c is formed.
  • a silicon oxide film 82 is formed on the sidewall portion of the floating gate 30a, the sidewall portion of the control gate 34b, the sidewall portion of the select gate 30b, and the sidewall portion of the polysilicon film 34b by thermal oxidation.
  • a 50 nm-thickness silicon nitride film 84 is formed by, eg, CVD.
  • the sidewall insulating film 84 formed from the silicon nitride film is formed by anisotropically etching the silicon nitride film 84 by dry etching. At this time, the antireflection film 80 is removed by etching.
  • the polysilicon film 34 in the region 6 where the high voltage transistor is formed and the region 8 where the low voltage transistor is formed are patterned.
  • the gate electrode 34c of the high breakdown voltage transistor formed of the polysilicon film 34 is formed.
  • the gate electrode 34d of the low voltage transistor formed of the polysilicon 34 is formed.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 6N where the high voltage N channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask.
  • an N-type low-concentration diffusion layer 86 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage N-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 6P where the high voltage P channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20.
  • a P-type low-concentration diffusion layer 88 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage P-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 8N where the low-voltage N-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask.
  • an N-type low-concentration diffusion layer 90 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low-voltage N-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 8P where the low voltage P-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20.
  • a P-type low-concentration diffusion layer 92 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low-voltage P-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a 100 nm-thickness silicon oxide film 93 is formed by, eg, CVD.
  • the silicon oxide film 93 is anisotropically etched by dry etching.
  • a sidewall insulating film 93 formed of a silicon oxide film is formed on the sidewall portion of the stacked body having the floating gate 30a and the control gate 34a (see FIG. 28).
  • a sidewall insulating film 93 made of a silicon oxide film is formed on the side wall portion of the stacked body having the select gate 30b and the polysilicon film 34b.
  • a sidewall insulating film 93 formed of a silicon oxide film is formed on the side wall portion of the gate electrode 34c.
  • a sidewall insulating film 93 formed of a silicon oxide film is formed on the side wall portion of the gate electrode 34d.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 6N where the high voltage N channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask.
  • an N-type high concentration diffusion layer 94 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage N-channel transistor.
  • the N-type low-concentration diffusion layer 86 and the N-type high-concentration diffusion layer 94 form an N-type source / drain diffusion layer 96 having an LDD structure.
  • a high breakdown voltage N-channel transistor 110N having the gate electrode 34c and the source / drain diffusion layer 96 is formed.
  • the high breakdown voltage N-channel transistor 110N is used in a high voltage circuit (high breakdown voltage circuit). Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 6P where the high voltage P channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20.
  • a P-type high concentration diffusion layer 98 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage P-channel transistor.
  • the P-type low-concentration diffusion layer 88 and the P-type high-concentration diffusion layer 98 form a P-type source / drain diffusion layer 100 having an LDD structure.
  • a high breakdown voltage P-channel transistor 110P having the gate electrode 34c and the source / drain diffusion layer 100 is formed.
  • the high breakdown voltage P-channel transistor 110P is used in a high voltage circuit (high breakdown voltage circuit). Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 8N where the low-voltage N-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask.
  • an N-type high concentration diffusion layer 102 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low-voltage N-channel transistor.
  • An N-type source / drain diffusion layer 104 having an LDD structure is formed by the N-type low-concentration diffusion layer 90 and the N-type high-concentration diffusion layer 102.
  • the low voltage N-channel transistor 112N having the gate electrode 34d and the source / drain diffusion layer 104 is formed.
  • the low voltage N-channel transistor 112N is used in a low voltage circuit. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
  • an opening (not shown) exposing the region 8P where the low voltage P-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
  • a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20.
  • a P-type high concentration diffusion layer 106 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low voltage P-channel transistor.
  • the P-type low-concentration diffusion layer 92 and the P-type high-concentration diffusion layer 106 form a P-type source / drain diffusion layer 108 having an LDD structure.
  • the low voltage P-channel transistor 112P having the gate electrode 34d and the source / drain diffusion layer 108 is formed.
  • the low voltage P-channel transistor 112P is used in a low voltage circuit. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
  • a cobalt film having a thickness of 10 nm is formed on the entire surface by, eg, sputtering.
  • heat treatment is performed to react silicon atoms on the surface of the semiconductor substrate 20 with cobalt atoms in the cobalt film. Further, the silicon atoms on the surface of the control gate 34a are reacted with the cobalt atoms in the cobalt film. Further, the silicon atoms on the surface of the polysilicon film 34b are reacted with the cobalt atoms in the cobalt film. Further, silicon atoms on the surfaces of the gate electrodes 34c and 34d are reacted with cobalt atoms in the cobalt film.
  • cobalt silicide films 38a and 38b are formed on the source / drain diffusion layers 36a and 36c (see FIG. 29).
  • a cobalt silicide film 38c is formed on the control gate 34a.
  • a cobalt silicide film 38d is formed on the polysilicon film 34b.
  • a cobalt silicide film 38e is formed on the source / drain diffusion layers 96, 100, 104, and 108.
  • a cobalt silicide film 38f is formed on the gate electrodes 34c and 34d.
  • the unreacted cobalt film is removed by etching.
  • the cobalt silicide film 38b formed on the drain diffusion layer 36c of the select transistor ST functions as a drain electrode.
  • the cobalt silicide film 38a formed on the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT functions as a source electrode.
  • the cobalt silicide film 38e formed on the source / drain diffusion layers 96, 100 of the high voltage transistors 110N, 110P functions as a source / drain electrode.
  • the cobalt silicide film 38e formed on the source / drain diffusion layers 104 and 108 of the low voltage transistors 112N and 112P functions as a source / drain electrode.
  • a 100 nm-thickness silicon nitride film 114 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • the silicon nitride film 114 functions as an etching stopper.
  • a 1.6 ⁇ m thick silicon oxide film 116 is formed on the entire surface by CVD.
  • the interlayer insulating film 40 formed of the silicon nitride film 114 and the silicon oxide film 116 is formed.
  • the surface of the interlayer insulating film 40 is planarized by CMP.
  • a contact hole 42 reaching the source / drain electrodes 38a and 38b, a contact hole 42 reaching the source / drain diffusion layer 38e, and a contact hole 42 reaching the cobalt silicide film 38f are formed by using a photolithography technique (FIG. 32, see FIG. 33).
  • a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
  • a 300 nm-thickness tungsten film 44 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • the tungsten film 44 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 40 is exposed.
  • the conductor plug 44 made of, for example, tungsten is buried in the contact hole 42.
  • a laminated film 46 formed by sequentially laminating a Ti film, a TiN film, an Al film, a Ti film, and a TiN film is formed on the interlayer insulating film 40 in which the conductor plugs 44 are embedded, for example, by sputtering. .
  • the laminated film 46 is patterned using a photolithography technique. As a result, a wiring (first metal wiring layer) 46 formed from the laminated film is formed.
  • a 700 nm-thickness silicon oxide film 118 is formed by, for example, a high-density plasma CVD method.
  • a silicon oxide film 120 is formed by TEOSCVD.
  • the silicon oxide film 118 and the silicon oxide film 120 form an interlayer insulating film 48.
  • a contact hole 50 reaching the wiring 46 is formed in the interlayer insulating film 48 by using a photolithography technique.
  • a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
  • a 300 nm-thickness tungsten film 52 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • the tungsten film 52 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 48 is exposed.
  • the conductor plug 52 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 50.
  • a laminated film 54 formed by sequentially laminating a Ti film, a TiN film, an Al film, a Ti film, and a TiN film is formed on the interlayer insulating film 48 in which the conductor plugs 52 are embedded, for example, by sputtering. .
  • the laminated film 54 is patterned by using a photolithography technique. As a result, a wiring (second metal wiring layer) 54 formed from the laminated film is formed.
  • a silicon oxide film 122 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
  • a silicon oxide film 124 is formed by TEOSCVD.
  • An interlayer insulating film 56 is formed by the silicon oxide film 122 and the silicon oxide film 124.
  • a contact hole 58 reaching the wiring 54 is formed in the interlayer insulating film 56 by using a photolithography technique.
  • a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
  • a 300 nm-thickness tungsten film 60 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • the tungsten film 60 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 56 is exposed.
  • a conductor plug 60 made of tungsten, for example, is buried in the contact hole 58.
  • a laminated film 62 is formed on the interlayer insulating film 56 in which the conductor plugs 60 are embedded, for example, by sputtering.
  • the laminated film 62 is patterned by using a photolithography technique. Thereby, a wiring (third metal wiring layer) 62 formed of the laminated film is formed.
  • a silicon oxide film 126 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
  • a silicon oxide film 128 is formed by TEOSCVD.
  • An interlayer insulating film 130 is formed by the silicon oxide film 126 and the silicon oxide film 128.
  • a contact hole 132 reaching the wiring 62 is formed in the interlayer insulating film 130 using a photolithography technique.
  • a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
  • a 300 nm-thickness tungsten film 134 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • the tungsten film 134 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 130 is exposed.
  • a conductor plug (not shown) 134 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 132.
  • a laminated film 136 is formed on the interlayer insulating film 130 in which the conductor plugs 134 are embedded, for example, by sputtering.
  • the laminated film 136 is patterned using a photolithography technique. Thereby, a wiring (fourth metal wiring layer) 136 formed from the laminated film is formed.
  • a silicon oxide film 138 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
  • a silicon oxide film 140 is formed by TEOSCVD.
  • the silicon oxide film 138 and the silicon oxide film 140 form an interlayer insulating film 142.
  • a contact hole 143 reaching the wiring 136 is formed in the interlayer insulating film 142 using a photolithography technique.
  • a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
  • a 300 nm-thickness tungsten film 146 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
  • the tungsten film 146 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 142 is exposed.
  • the conductor plug 144 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 143.
  • a laminated film 145 is formed on the interlayer insulating film 142 in which the conductor plugs 144 are embedded, for example, by sputtering.
  • the laminated film 145 is patterned using a photolithography technique. Thereby, a wiring (fifth metal wiring layer) 145 formed from the laminated film is formed.
  • a silicon oxide film 146 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
  • a silicon nitride film 148 having a thickness of 1 ⁇ m is formed by plasma CVD.
  • the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is manufactured.
  • Memory cell array region 4 Peripheral circuit region 6 Region where high breakdown voltage transistor is formed 6N Region where high breakdown voltage N-channel transistor is formed 6P Region where high breakdown voltage P-channel transistor is formed 8 Region where low voltage transistor is formed 8N Low 8P region where voltage N channel transistor is formed 8P region where low voltage P channel transistor is formed 10 memory cell array 20 semiconductor substrate 21 element region 22 element isolation region 24 buried diffusion layer 26 well 28 tunnel insulating film 28a tunnel insulating film 28b gate insulating Film 30a floating gate 30b select gate 32a, 32b insulating film 34a control gate 34b polysilicon film 34c, 34d gate electrode 35 impurity diffusion layer 36a impurity diffusion layer, Source diffusion layer 36b impurity diffusion layer 36c impurity diffusion layer, drain diffusion layer 37 sidewall insulating film 38a silicide layer, source electrode 38b silicide layer, drain electrode 38c-38f silicide layer 40 interlayer insulating film 42 contact hole 44 conductor plug 46 wiring 48 Interlayer insulating film 50 Contact hole 52 Conductor plug 54 Wir

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Abstract

A nonvolatile semiconductor storage device comprises a memory cell array (10) formed by arraying in matrix a plurality of memory cells (MC) each comprising a selection transistor (ST) serving as an NMOS transistor and a memory cell transistor (MT) serving as an NMOS transistor connected to the selection transistor (ST), first word lines (WL1) each connecting in common the gates of a plurality of transistors (MT) included in an identical row, second word lines (WL2) each connecting in common the gates of a plurality of selection transistors (ST) included in an identical row, and source lines (SL) each connecting in common the sources of the transistors (MT) included in two rows or two columns adjacent to each other. When writing into the transistor (MT) of a selected cell (MC), positive voltage is applied to the gate of the transistor (MT) of a memory cell (MC) which is connected in common with a source line (SL) connecting with the source of the transistor (MT) of the selected cell (MC) and not connected in common with a first word line (WL1) connecting with the gate of the transistor (MT) of the selected cell (MC).

Description

不揮発性半導体記憶装置及びその書き込み方法Nonvolatile semiconductor memory device and writing method thereof
 本発明は、不揮発性半導体記憶装置及びその書き込み方法に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a writing method thereof.
 従来、不揮発性半導体記憶装置が用いられている。不揮発性半導体記憶装置は、揮発性半導体記憶装置のように、書き込まれた情報を一定の周期で再書き込みするリフレッシュ処理が不要であるため、不揮発性半導体記憶装置に電力を供給しなくても、書き込まれた状態が維持される。 Conventionally, nonvolatile semiconductor memory devices have been used. Since the nonvolatile semiconductor memory device does not need a refresh process for rewriting the written information at a constant cycle, unlike the volatile semiconductor memory device, even if power is not supplied to the nonvolatile semiconductor memory device, The written state is maintained.
 しかし、不揮発性半導体記憶装置は、選択されたメモリセルへの書き込みの際に、選択されていないメモリセルの記憶状態が変化する不良が発生する場合がある。 However, in the nonvolatile semiconductor memory device, when writing to the selected memory cell, a defect in which the memory state of the unselected memory cell changes may occur.
 図1は、従来の例による不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す。また、図2は、図1の不揮発性半導体記憶装置への書き込みを説明する図を示す。 FIG. 1 shows a memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a conventional example. FIG. 2 is a diagram for explaining writing to the nonvolatile semiconductor memory device of FIG.
 図1に示すように、メモリセルアレイには、メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタSTを有するメモリセルMCが、マトリクス状に複数配列される。メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタSTは、NMOSトランジスタである。 As shown in FIG. 1, in the memory cell array, a plurality of memory cells MC each having a memory cell transistor MT and a selection transistor ST are arranged in a matrix. The memory cell transistor MT and the selection transistor ST are NMOS transistors.
 図2に示すように、メモリセルトランジスタMTは、基板SUB上に、トンネル絶縁膜TIと、フローティングゲートFGと、コントロールゲートCGとが順次積層して形成される。また、選択トランジスタSTは、基板SUB上に、ゲート絶縁膜GIと、セレクトゲートSGとが積層されて形成される。 As shown in FIG. 2, the memory cell transistor MT is formed by sequentially stacking a tunnel insulating film TI, a floating gate FG, and a control gate CG on the substrate SUB. The select transistor ST is formed by stacking a gate insulating film GI and a select gate SG on the substrate SUB.
 図1及び図2には、メモリセルアレイにおいて、消去状態にある選択セルMC(SELECT)に書き込みが行われる際の各信号線の電圧が示されている。 FIG. 1 and FIG. 2 show the voltage of each signal line when writing is performed to the selected cell MC (SELECT) in the erased state in the memory cell array.
 図1及び図2に示すように、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートCGには、第1のワード線WL1によって書き込み選択電圧6Vが印加される。また、選択セルMC(SELECT)の選択トランジスタSTのセレクトゲートSGには、第2のワード線WL2によって電圧Vccが印加される。また、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースには、ソース線SLによって電圧5.5Vが印加される。また、選択セルMC(SELECT)の選択トランジスタSTのドレインは、ビット線BLによって接地される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the write selection voltage 6V is applied to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) by the first word line WL1. The voltage Vcc is applied to the select gate SG of the select transistor ST of the selected cell MC (SELECT) by the second word line WL2. A voltage of 5.5 V is applied to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) through the source line SL. The drain of the selection transistor ST of the selection cell MC (SELECT) is grounded by the bit line BL.
 また、図1及び図2には、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースと接続するソース線SLと、ソースが共通接続された非選択セルMC(SL)が配置される。ここで、非選択セルMC(SL)は書き込み状態にあり、この非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのフローティングゲートFGは、電子がe-が注入された状態にある。 1 and 2, a source line SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) and a non-selected cell MC (SL) whose sources are commonly connected are arranged. Here, the non-selected cell MC (SL) is in a write state, and the floating gate FG of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) is in a state where electrons are injected.
 図1及び図2に示すように、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートCGは、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートCGとは、共通接続されていない。非選択セルMC(SL)のコントロールゲートCGは、選択セルMC(SELECT)に接続される線とは異なる第1のワード線WL1に接続される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the control gate CG of the memory cell transistor MT of the unselected cell MC (SL) is commonly connected to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT). Absent. The control gate CG of the non-selected cell MC (SL) is connected to the first word line WL1 different from the line connected to the selected cell MC (SELECT) .
 同様に、非選択セルMC(SL)の選択トランジスタSTのセレクトゲートSGは、選択セルMC(SELECT)に接続される線とは異なる第2のワード線WL2に接続される。 Similarly, the select gate SG of the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is connected to a second word line WL2 different from the line connected to the selected cell MC (SELECT) .
 非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートCGは、第1のワード線WL1によって接地される。非選択セルMC(SL)の選択トランジスタSTのセレクトゲートSGは、第2のワード線WL2によって接地される。また、非選択セルMC(SL)の選択トランジスタSTのドレインは、ビット線BLによって接地される。 The control gate CG of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) is grounded by the first word line WL1. The select gate SG of the select transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is grounded by the second word line WL2. Further, the drain of the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is grounded by the bit line BL.
 また、図1に示すように、選択セルMC(SELECT)に隣接する列のメモリセルのビット線BLには、電圧Vccが印加される。 As shown in FIG. 1, the voltage Vcc is applied to the bit line BL of the memory cell in the column adjacent to the selected cell MC (SELECT) .
 そして、図2に示すように、書き込みの際の選択セルMC(SELECT)では、電子e-が、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲートFGに注入されて、メモリセルトランジスタMTは書き込み状態に変化する。 As shown in FIG. 2, in the selected cell MC (SELECT) at the time of writing, electrons e− are injected into the floating gate FG of the memory cell transistor MT, and the memory cell transistor MT changes to the written state.
特開2006-157050号公報JP 2006-157050 A
 選択セルMC(SELECT)への書き込みの際、ソース線SLに共通接続される非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTは、コントロールゲートCGが接地され、且つソースにはソース線SLによって正の電圧5.5Vが印加される。 When writing to the selected cell MC (SELECT) , the memory cell transistor MT of the unselected cell MC (SL) commonly connected to the source line SL has the control gate CG grounded, and the source is positively connected by the source line SL. A voltage of 5.5V is applied.
 そして、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTでは、ゲート付近の基板SUBの表面において、電子e-が注入されたフローティングゲートFGによって高い負電圧が印加されている。一方、ソース付近の基板SUBの表面においては、ソース線SLによって高い正電圧が印加されている。 In the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL), a high negative voltage is applied to the surface of the substrate SUB near the gate by the floating gate FG into which electrons e− are injected. On the other hand, a high positive voltage is applied to the surface of the substrate SUB near the source by the source line SL.
 このように、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTでは、ゲート電位に対してソース拡散層の電位が十分に高い状態となる。一方、ゲート電位によって、ソース拡散層から延びようとする空乏層の膨張は抑えられた状態となる。このような状態の基板SUB側では、価電子帯から伝導帯に電子e-がバンド間トンネリングする結果、電子e-・正孔h+対が発生する場合がある。そして、図3に示すように、十分なエネルギーを得た一部の正孔h+がホットホールとなって、ポテンシャルエネルギー障壁を越えてトンネル絶縁膜TIに捕獲される場合がある。 Thus, in the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) , the potential of the source diffusion layer is sufficiently higher than the gate potential. On the other hand, the expansion of the depletion layer that tends to extend from the source diffusion layer is suppressed by the gate potential. On the substrate SUB side in such a state, as a result of interband tunneling of electrons e− from the valence band to the conduction band, electron e− / hole h + pairs may be generated. Then, as shown in FIG. 3, some holes h + with sufficient energy may become hot holes and be trapped by the tunnel insulating film TI across the potential energy barrier.
 更に、ホットホールとなった正孔h+がトンネル絶縁膜TIに捕獲された結果、トンネル絶縁膜TIのポテンシャルエネルギーが低下して、電子e-が、低下した障壁を越えてフローティングゲートFGから基板SUBへ抜け出す場合がある。 Further, as a result of the holes h + that have become hot holes being trapped in the tunnel insulating film TI, the potential energy of the tunnel insulating film TI is lowered, and the electrons e− cross the lowered barrier from the floating gate FG to the substrate SUB. There is a case to get out.
 このようにして、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、非選択セルMC(SL)が書き込み状態から消去状態へと変化する不良が発生する。 In this way, when writing to the selected cell MC (SELECT) , a defect occurs in which the non-selected cell MC (SL) changes from the written state to the erased state.
 一方、非選択セルMC(SL)が消去状態にあった場合には、図4に示すように、電子e-が、基板SUBからフローティングゲートFGへ、トンネル絶縁膜TIを通って、注入される場合もある。 On the other hand, when the non-selected cell MC (SL) is in the erased state, as shown in FIG. 4, electrons e − are injected from the substrate SUB to the floating gate FG through the tunnel insulating film TI. In some cases.
 このように、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、非選択セルMC(SL)が消去状態から書き込み状態へと変化する不良が発生することもある。 As described above, when writing to the selected cell MC (SELECT) , a defect may occur in which the unselected cell MC (SL) changes from the erased state to the written state.
 メモリセルが選択トランジスタを有さない不揮発性半導体記憶装置に関しては、非選択セルの記憶状態に不良が発生することを防止する手法が開示されている。しかし、メモリセルトランジスタ及び選択トランジスタを有するメモリセルを備えた不揮発性半導体記憶装置に関しては、選択セルへの書き込みの際に非選択セルの記憶状態が変化することを防止する手法は、未だ開示されていない。 Regarding a nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell does not have a selection transistor, a technique for preventing a failure from occurring in the storage state of an unselected cell is disclosed. However, regarding a nonvolatile semiconductor memory device including a memory cell having a memory cell transistor and a selection transistor, a method for preventing the storage state of a non-selected cell from changing at the time of writing to the selected cell is still disclosed. Not.
 本明細書は、選択セルへの書き込みの際に非選択セルの記憶状態の変化が防止される不揮発性半導体記憶装置及びその書き込み方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present specification to provide a nonvolatile semiconductor memory device and a writing method thereof in which a change in storage state of a non-selected cell is prevented when writing to a selected cell.
 上記課題を解決するために、本明細書で開示する不揮発性半導体記憶装置の一形態によれば、NMOSトランジスタである選択トランジスタと、上記選択トランジスタに接続されたNMOSトランジスタであるメモリセルトランジスタとを有するメモリセルが、マトリクス状に複数配列されて形成されるメモリセルアレイと、同一の行に存在する複数の上記メモリセルトランジスタのコントロールゲートを共通接続する行方向に延びる第1のワード線と、同一の行に存在する複数の上記選択トランジスタのセレクトゲートを共通接続する行方向に延びる第2のワード線と、互いに隣接する2つの行又は2つの列に存在する複数の上記メモリセルトランジスタのソースを共通接続するソース線と、を有し、選択された上記メモリセルの上記メモリセルトランジスタへの書き込みが行なわれる際に、選択された上記メモリセルの上記メモリセルトランジスタのソースと接続する上記ソース線とソースが共通接続され、且つ選択された上記メモリセルの上記メモリセルトランジスタのコントロールゲートと接続する上記第1のワード線とはコントロールゲートが共通接続されていない上記メモリセルの上記メモリセルトランジスタのコントロールゲートに正電圧が印加される。 In order to solve the above problems, according to one embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device disclosed in this specification, a selection transistor that is an NMOS transistor and a memory cell transistor that is an NMOS transistor connected to the selection transistor are provided. A memory cell array having a plurality of memory cells arranged in a matrix, and a first word line extending in the row direction commonly connecting the control gates of the plurality of memory cell transistors existing in the same row, A second word line extending in the row direction commonly connecting select gates of the plurality of selection transistors existing in a row, and sources of the plurality of memory cell transistors existing in two adjacent rows or two columns. A common connection source line, and the memory cell of the selected memory cell. When writing to the recell transistor, the source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell is connected in common, and the source of the memory cell transistor of the selected memory cell is connected. A positive voltage is applied to the control gates of the memory cell transistors of the memory cells that are not commonly connected to the first word line connected to the control gate.
 上記課題を解決するために、本明細書で開示する不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法の一形態によれば、NMOSトランジスタである選択トランジスタと、上記選択トランジスタに接続されたNMOSトランジスタであるメモリセルトランジスタとを有するメモリセルが、マトリクス状に複数配列されて形成されるメモリセルアレイと、同一の行に存在する複数の上記メモリセルトランジスタのコントロールゲートを共通接続する行方向に延びる第1のワード線と、同一の行に存在する複数の上記選択トランジスタのセレクトゲートを共通接続する行方向に延びる第2のワード線と、互いに隣接する2つの行又は2つの列に存在する複数の上記メモリセルトランジスタのソースを共通接続するソース線と、を有する不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法であって、書き込まれる上記メモリセルを選択し、選択された上記メモリセルの上記メモリセルトランジスタへの書き込みを行なう際に、選択された上記メモリセルの上記メモリセルトランジスタのソースと接続する上記ソース線とソースが共通接続され、且つ選択された上記メモリセルの上記メモリトランジスタのコントロールゲートと接続する上記第1のワード線とはコントロールゲートが共通接続されていない上記メモリセルの上記メモリセルトランジスタのコントロールゲートに正電圧を印加する。 In order to solve the above problems, according to one mode of a writing method of a nonvolatile semiconductor memory device disclosed in this specification, a selection transistor that is an NMOS transistor and a memory cell that is an NMOS transistor connected to the selection transistor A first word line extending in the row direction commonly connecting a memory cell array having a plurality of memory cells arranged in a matrix and control gates of the plurality of memory cell transistors existing in the same row A second word line extending in the row direction commonly connecting select gates of the plurality of selection transistors present in the same row, and a plurality of the memory cell transistors existing in two rows or two columns adjacent to each other A nonvolatile semiconductor memory having a source line commonly connected And selecting the memory cell to be written, and writing the selected memory cell to the memory cell transistor with the source of the memory cell transistor of the selected memory cell The source line and the source to be connected are connected in common, and the first word line connected to the control gate of the memory transistor of the selected memory cell is not commonly connected to the control gate. A positive voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor.
 上述した不揮発性半導体記憶装置及びその書き込み方法の一形態によれば、選択セルへの書き込みの際に非選択セルの記憶状態の変化が防止される。 According to one aspect of the nonvolatile semiconductor memory device and the writing method thereof described above, a change in the storage state of the non-selected cell is prevented when writing to the selected cell.
 本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。 The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
 前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、クレームされている本発明を制限するものではない。 Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed.
従来の例による不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す図である。It is a figure which shows the memory cell array of the non-volatile semiconductor memory device by a prior art example. 図1のメモリセルアレイへの書き込みを説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining writing to the memory cell array of FIG. 1. 非選択セルのフローティングゲートから電子が抜け出る図である。It is a figure from which an electron escapes from the floating gate of a non-selected cell. 非選択セルのフローティングゲートへ電子が注入される図である。It is a figure by which an electron is inject | poured into the floating gate of a non-selection cell. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment. FIG. 第1の行デコーダを説明する図である。It is a figure explaining a 1st row decoder. 正電圧発生回路を説明する図である。It is a figure explaining a positive voltage generation circuit. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す平面図である。1 is a plan view showing a memory cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment. 図8のA-A′断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 図8のB-B′断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 図8のC-C′断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法、読み出し方法及び消去方法を示す図である。It is a figure which shows the writing method, the reading method, and the erasing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を示すタイムチャートである。3 is a time chart illustrating a writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment. 第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the non-volatile semiconductor memory device of 2nd Embodiment. 第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法、読み出し方法及び消去方法を示す図である。It is a figure which shows the writing method of the non-volatile semiconductor memory device of 2nd Embodiment, the reading method, and the erasing method. 第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the write-in method of the non-volatile semiconductor memory device of 2nd Embodiment. 第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing a writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. 第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の読み出し方法を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the read-out method of the non-volatile semiconductor memory device of 2nd Embodiment. 第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置の読み出し方法を示すタイムチャートである。6 is a time chart illustrating a reading method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。FIG. 6 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment; 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 6 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment; 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment; 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 4) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment; 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その5)である。FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 5) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment; 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その6)である。FIG. 6 is a process cross-sectional view (No. 6) illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device in the first embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その7)である。It is process sectional drawing (the 7) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その8)である。It is process sectional drawing (the 8) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その9)である。It is process sectional drawing (the 9) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その10)である。It is process sectional drawing (the 10) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その11)である。It is process sectional drawing (the 11) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その12)である。It is process sectional drawing (the 12) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その13)である。It is process sectional drawing (the 13) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その14)である。It is process sectional drawing (the 14) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その15)である。It is process sectional drawing (the 15) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment. 第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図(その16)である。It is process sectional drawing (the 16) which shows the manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of 1st Embodiment.
 以下、本明細書で開示する不揮発性半導体記憶装置の好ましい実施形態を、図5~13を用いて説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 Hereinafter, a preferred embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device disclosed in this specification will be described with reference to FIGS. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
 図5は、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置を示す回路図である。 FIG. 5 is a circuit diagram showing the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment.
 図5に示すように、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置は、選択トランジスタSTと、選択トランジスタSTに接続されたメモリセルトランジスタMTとによりメモリセルMCが形成されている。選択トランジスタSTのソースは、メモリセルトランジスタMTのドレインに接続されている。より具体的には、選択トランジスタSTのソースとメモリセルトランジスタMTのドレインとは、1つの不純物拡散層により一体に形成されている。メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタSTは、NMOSトランジスタである。 As shown in FIG. 5, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment, a memory cell MC is formed by a select transistor ST and a memory cell transistor MT connected to the select transistor ST. The source of the selection transistor ST is connected to the drain of the memory cell transistor MT. More specifically, the source of the selection transistor ST and the drain of the memory cell transistor MT are integrally formed by one impurity diffusion layer. The memory cell transistor MT and the selection transistor ST are NMOS transistors.
 複数のメモリセルMCは、マトリクス状に配列されている。マトリクス状に配列された複数のメモリセルMCにより、メモリセルアレイ10が形成されている。 The plurality of memory cells MC are arranged in a matrix. A memory cell array 10 is formed by a plurality of memory cells MC arranged in a matrix.
 メモリセルアレイ10は、同一の行に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートを共通接続する行方向に延びる第1のワード線WL1を有している。第1のワード線WL1は、第1の行デコーダDr1に接続されている。第1の行デコーダDr1は、メモリセルトランジスタMTのコントロールゲートを共通接続する複数の第1のワード線WL1の電位を制御するためのものである。 The memory cell array 10 has a first word line WL1 extending in the row direction commonly connecting control gates of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same row. The first word line WL1 is connected to the first row decoder Dr1. The first row decoder Dr1 is for controlling the potentials of the plurality of first word lines WL1 that commonly connect the control gates of the memory cell transistors MT.
 メモリセルアレイ10は、同一の行に存在する複数の選択トランジスタSTのセレクトゲートを共通接続する行方向に延びる第2のワード線WL2を有している。 The memory cell array 10 includes a second word line WL2 extending in the row direction for commonly connecting select gates of a plurality of select transistors ST existing in the same row.
 メモリセルアレイ10は、同一の列に存在する複数の選択トランジスタSTのドレインを共通接続する列方向に延びるビット線BLを有している。 The memory cell array 10 has a bit line BL extending in the column direction commonly connecting the drains of a plurality of select transistors ST present in the same column.
 第1のワード線WL1及び第2のワード線WL2は、ビット線BLに交差するように設けられている。また、第1のワード線WL1と第2のワード線WL2とは並行するように設けられている。 The first word line WL1 and the second word line WL2 are provided so as to intersect the bit line BL. The first word line WL1 and the second word line WL2 are provided in parallel.
 このように、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、行方向に延びる第1のワード線WL1及び第2のワード線WL2の複数の組と、列方向に延びる複数のビット線BLと、を有する。メモリセルMCは、第1のワード線WL1及び第2のワード線WL2の各組とビット線BLの交差部に配置されている。 As described above, the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment includes a plurality of sets of the first word lines WL1 and the second word lines WL2 extending in the row direction and a plurality of bit lines BL extending in the column direction. Have. The memory cell MC is disposed at the intersection of each set of the first word line WL1 and the second word line WL2 and the bit line BL.
 また、メモリセルアレイ10は、互いに隣接する2つの行に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのソースを共通接続するソース線SLを有している。また、このソース線SLは、同一の行に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのソースを共通接続して行方向に延びている。 The memory cell array 10 has a source line SL for commonly connecting the sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in two adjacent rows. The source line SL extends in the row direction by commonly connecting the sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same row.
 図5に示すように、メモリセルアレイ10のn行目には、複数のメモリセルMCnが配列されている。また、メモリセルアレイ10のn+1行目には、複数のメモリセルMCn+1が配列されている。また、メモリセルアレイ10のn+2行目には、複数のメモリセルMCn+2が配列されている。また、メモリセルアレイ10のn+3行目には、複数のメモリセルMCn+3が配列されている。なお、同様にして、メモリセルアレイ10のn+m行目には、複数のメモリセルMCn+mが配列されている。 As shown in FIG. 5, in the nth row of the memory cell array 10, a plurality of memory cells MCn are arranged. In the n + 1th row of the memory cell array 10, a plurality of memory cells MCn + 1 are arranged. A plurality of memory cells MC n + 2 are arranged in the ( n + 2) th row of the memory cell array 10. A plurality of memory cells MC n + 3 are arranged in the ( n + 3) th row of the memory cell array 10. Similarly, a plurality of memory cells MC n + m are arranged in the ( n + m) th row of the memory cell array 10.
 n行目のメモリセルMCnのメモリセルトランジスタMTのソースと、n+1行目のメモリセルMCn+1のメモリセルトランジスタMTのソースとは、共通のソース線SLにより接続されている。 The source of the memory cell transistor MT of the n- th row memory cell MC n and the source of the memory cell transistor MT of the n + 1-th row memory cell MC n + 1 are connected by a common source line SL.
 また、n+2行目のメモリセルMCn+2のメモリセルトランジスタMTのソースと、n+3行目のメモリセルMCn+3のメモリセルトランジスタMTのソースとは、共通のソース線SLにより接続されている。 The source of the memory cell transistor MT of the memory cell MC n + 2 in the n + 2 row and the source of the memory cell transistor MT of the memory cell MC n + 3 in the n + 3 row are connected by a common source line SL. Yes.
 ソース線SLとビット線BLとは交差するように設けられている。 The source line SL and the bit line BL are provided so as to intersect.
 本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、書き込みが選択されたメモリセルへの書き込みの際に、書き込みが選択されない非選択セルの記憶状態が変化することを防止する。 The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment prevents a change in the storage state of a non-selected cell that is not selected for writing when writing to a memory cell selected for writing.
 図5において、書き込まれるメモリセルとして、メモリセルMC(SELECT)が選択されている。この書き込みが選択されたメモリセルMC(SELECT)を、以下選択セルMC(SELECT)ともいう。 In FIG. 5, the memory cell MC (SELECT) is selected as the memory cell to be written. The memory cell MC (SELECT) selected for writing is hereinafter also referred to as a selected cell MC (SELECT) .
 選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースに接続するソース線SLには、書き込み電圧Vslが印加される。 When writing to the selected cell MC (SELECT), the source line SL connected to the source of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT), the write voltage Vsl is applied.
 図5に示すように、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースと接続するソース線SLとソースが共通接続されるメモリセルとして、書き込みが選択されない非選択セルMC(SL)及び非選択セルMC(ADJACENT)がある。 As shown in FIG. 5, non-selected cells MC (SL) and non-selected cells that are not selected for writing are connected as source cells SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT). There is a selected cell MC (ADJACENT) .
 この内、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTは、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートと接続する第1のワード線WL1とコントロールゲートが共通接続されていない。 Among them, the memory cell transistor MT of the non-selected cells MC (SL), the first word line WL1 and the control gate to be connected to the control gate of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT) is not commonly connected.
 一方、非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTは、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートと接続する第1のワード線WL1とコントロールゲートが共通接続されている。 On the other hand, the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) is commonly connected to the first word line WL1 connected to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) .
 選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートには、正電圧である書き込み選択電圧が印加されて、メモリセルトランジスタMTはオン状態になる。同様に、非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートにも、同じ第1のワード線WL1によって書き込み選択電圧が印加される。その結果、非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTでは、ゲート電位に対してソース拡散層の電位が高い状態となることが抑制される。従って、非選択セルMC(ADJACENT)では、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールがトンネル絶縁膜TIに捕獲されることが防止される。 When the selected cell MC (SELECT) is written, a write selection voltage which is a positive voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) , and the memory cell transistor MT is turned on. . Similarly, the write selection voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) by the same first word line WL1. As a result, in the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) , it is suppressed that the potential of the source diffusion layer is higher than the gate potential. Therefore, in the non-selected cell MC (ADJACENT) , generation of electron e− / hole h + pairs due to band-to-band tunneling is suppressed, and hot holes are prevented from being trapped in the tunnel insulating film TI.
 従って、従来技術の説明で述べたように非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに0Vを印加した場合と比べて、本実施形態では、ウェル(図9の符号26参照)に対して、非選択セルMC(SL)のコントロールゲートの逆バイアス電圧が増加する。 Therefore, compared to the case where 0 V is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) as described in the description of the prior art, in this embodiment, the well (see reference numeral 26 in FIG. 9). On the other hand, the reverse bias voltage of the control gate of the non-selected cell MC (SL) increases.
 なお、詳しくは後述するが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際には、非選択セルMC(ADJACENT)の選択トランジスタSTに接続するビット線BLに電圧を印加して、選択トランジスタSTをオフ状態にする。選択トランジスタSTをオフ状態にすることより、書き込み選択電圧が印加された非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTがオン状態となっても、メモリセルトランジスタMTへの書き込みが防止される。 As will be described in detail later, when the selected cell MC (SELECT) is written, a voltage is applied to the bit line BL connected to the selection transistor ST of the non-selected cell MC (ADJACENT) to turn off the selection transistor ST. Put it in a state. By turning off the select transistor ST, writing to the memory cell transistor MT is prevented even when the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) to which the write selection voltage is applied is turned on.
 このように、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(ADJACENT)の記憶状態が変化することが防止される。 As described above, when the selected cell MC (SELECT) is written, the storage state of the non-selected cell MC (ADJACENT) is prevented from changing.
 本実施形態では、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースと接続するソース線SLとソースが共通接続される非選択セルMC(SL)も、同様に記憶状態の変化が防止される。 In the present embodiment, when the selected cell MC (SELECT) is written, the source line SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) connected in common are connected. Similarly, changes in the memory state are prevented.
 次に、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)に対してバンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることを防止する本実施形態の構成を以下に説明する。 Next, when the selected cell MC (SELECT) is written, the generation of the electron e− / hole h + pair due to the band-to-band tunneling is suppressed with respect to the non-selected cell MC (SL) , and the hot hole is tunnel-insulated. The configuration of this embodiment that prevents the film TI from being captured will be described below.
 本実施形態では、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートにも、正電圧Viを印加して、非選択セルMC(SL)に対してバンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生を抑制する。 In the present embodiment, when the selected cell MC (SELECT) is written, also the control gates of the memory cell transistor MT of the non-selected cells MC (SL), by applying a positive voltage Vi, the non-selected cells MC (SL) In contrast, the generation of electron e− / hole h + pairs due to interband tunneling is suppressed.
 本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに正電圧Viを印加するための正電圧発生回路ViGを有している。また、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、正電圧発生回路ViGが発生した正電圧Viが供給される制御回路CCを有している。 The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a positive voltage generation circuit ViG for applying a positive voltage Vi to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) . In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a control circuit CC to which the positive voltage Vi generated by the positive voltage generation circuit ViG is supplied.
 正電圧発生回路ViGは、制御回路CCを介して、発生した正電圧Viを第1の行デコーダDr1へ供給する。正電圧Viが、正電圧発生回路ViGによって第1の行デコーダDr1へ供給されるタイミングは、制御回路CCによって制御される。 The positive voltage generation circuit ViG supplies the generated positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 via the control circuit CC. The timing at which the positive voltage Vi is supplied to the first row decoder Dr1 by the positive voltage generation circuit ViG is controlled by the control circuit CC.
 第1の行デコーダDr1は、正電圧発生回路ViGから供給された正電圧Viを、第1のワード線WL1を介して、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに印加する。 The first row decoder Dr1 applies the positive voltage Vi supplied from the positive voltage generation circuit ViG to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) via the first word line WL1. .
 その結果、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTでは、バンド間トンネリングにより電子e-・正孔h+対が発生する程に、ソース拡散層の電位がゲート電位に対して高い状態となることが抑制される。従って、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが防止される。 As a result, in the memory cell transistor MT of the non-selected cells MC (SL), by interband tunneling enough electrons e- · holes h + pairs are generated, the potential of the source diffusion layer becomes a high state relative to the gate potential It is suppressed. Accordingly, the hot holes are prevented from being captured by the tunnel insulating film TI.
 詳しくは後述するが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際には、非選択セルMC(SL)の選択トランジスタSTをオフ状態にする。選択トランジスタSTをオフ状態にすることより、正電圧Viが印加された非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTがオン状態となっても、メモリセルトランジスタMTに書き込まれることが防止される。 As will be described in detail later, when the selected cell MC (SELECT) is written, the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is turned off. By turning off the selection transistor ST, even if the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) to which the positive voltage Vi is applied is turned on, writing to the memory cell transistor MT is prevented. .
 このようにして、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)に対してバンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが防止される。 In this way, when the selected cell MC (SELECT) is written, the generation of the electron e− / hole h + pair due to the band-to-band tunneling with respect to the non-selected cell MC (SL) is suppressed, Captured by the tunnel insulating film TI is prevented.
 従って、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、書き込み状態にある非選択セルMC(SL)が、書き込み状態から消去状態へと変化する不良の発生が防止される。同様に、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、消去状態にある非選択セルMC(SL)が、消去状態から書き込み状態へと変化する不良の発生が防止される。また、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、書き込み状態にあった非選択セルMC(SL)が、その後のデータ書き換えによって消去状態となった場合に、消去状態から書き込み状態へと変化する不良の発生が防止される。 Therefore, when writing to the selected cell MC (SELECT) , it is possible to prevent a non-selected cell MC (SL) that is in a writing state from generating a defect that changes from a writing state to an erasing state. Similarly, when writing to the selected cell MC (SELECT) , it is possible to prevent a non-selected cell MC (SL) in the erased state from generating a defect that changes from the erased state to the written state. In addition, when writing to the selected cell MC (SELECT) , when the non-selected cell MC (SL) that has been in the written state becomes an erased state by subsequent data rewrite, the state changes from the erased state to the written state. The occurrence of defects is prevented.
 次に、正電圧Viについて、以下に詳述する。 Next, the positive voltage Vi will be described in detail below.
 NMOSトランジスタであるメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに印加される正電圧Viは、ウェル(図9の符号26参照)に対してコントロールゲートの下のシリコン表面に反転層を生じる方向の電圧となる。 The positive voltage Vi applied to the control gate of the memory cell transistor MT which is an NMOS transistor is a voltage in a direction in which an inversion layer is generated on the silicon surface below the control gate with respect to the well (see reference numeral 26 in FIG. 9).
 正電圧Viの値は、消去状態にあるメモリセルMCのメモリセルトランジスタMTをオン状態にさせる閾値以上であることが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)においてバンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生を十分防止する上で好ましい。 The value of the positive voltage Vi, when not less than the threshold value for the memory cell transistors MT of the memory cells MC in the erased state to the ON state, the selected cell MC (SELECT) is written, the non-selected cells MC (SL) Is preferable for sufficiently preventing the generation of electron e--hole h + pairs due to band-to-band tunneling.
 また、正電圧Viの値は、電源電圧Vccの値であっても良い。この場合には、正電圧発生回路は用いずに、制御回路CCに対して電源電圧Vccが供給されて、制御回路CCから電源電圧Vccが第1の行デコーダDr1に対して供給される。 Further, the value of the positive voltage Vi may be the value of the power supply voltage Vcc. In this case, the power supply voltage Vcc is supplied to the control circuit CC without using the positive voltage generation circuit, and the power supply voltage Vcc is supplied from the control circuit CC to the first row decoder Dr1.
 また、正電圧Viの値は、書き込みが行われたメモリセルトランジスタMTの書き込み状態を検証するために用いる検証電圧の値であっても良い。この場合には、正電圧発生回路及び制御回路CCを用いずに、第1のワード線WL1の電位が、第1の行デコーダDr1によって、検証電圧(ベリファイ電圧)にされる。 Further, the value of the positive voltage Vi may be a value of a verification voltage used for verifying the write state of the memory cell transistor MT in which the write has been performed. In this case, the potential of the first word line WL1 is set to the verification voltage (verification voltage) by the first row decoder Dr1 without using the positive voltage generation circuit and the control circuit CC.
 次に、第1の行デコーダDr1について、以下に更に詳述する。 Next, the first row decoder Dr1 will be described in further detail below.
 図6に示すように、第1の行デコーダDr1は、多段のインバータを有する。最終段のインバータInv-Fは、第1のワード線WL1と接続される。図6には、一つの第1のワード線WL1と接続される最終段のインバータInv-Fのみが示されているが、実際には、各第1のワード線WL1に接続される最終段のインバータInv-Fが配置される。 As shown in FIG. 6, the first row decoder Dr1 has a multi-stage inverter. The final-stage inverter Inv-F is connected to the first word line WL1. FIG. 6 shows only the final-stage inverter Inv-F connected to one first word line WL1, but actually, the final-stage inverter Inv-F connected to each first word line WL1 is shown. An inverter Inv-F is arranged.
 最終段のインバータInv-Fの一端には、書き込み選択電圧Vppが印加される。また、最終段のインバータInv-Fの他端は、制御回路CCによって正電圧Vi又は0V(接地)が印加される。制御回路CCは、各最終段のインバータInv-Fの他端に正電圧Vi又は0Vを供給する。 The write selection voltage Vpp is applied to one end of the final stage inverter Inv-F. Further, the positive voltage Vi or 0 V (ground) is applied to the other end of the inverter Inv-F at the final stage by the control circuit CC. The control circuit CC supplies a positive voltage Vi or 0 V to the other end of each final stage inverter Inv-F.
 最終段のインバータInv-Fには、ノードAを介して、最終次段のインバータInv-preFが接続される。インバータInv-preFは、書き込みが選択された選択セルMCに接続される最終段のインバータInv-Fに対して、ノードAを介してロウレベルの信号を出力する。また、インバータInv-preFは、書き込みが選択されない非選択セルMCに接続される最終段のインバータInv-Fに対して、ノードAを介してハイレベルの信号を出力する。 The final-stage inverter Inv-F is connected to the final-stage inverter Inv-F via the node A. The inverter Inv-preF outputs a low-level signal via the node A to the final-stage inverter Inv-F connected to the selected cell MC selected for writing. The inverter Inv-preF outputs a high-level signal via the node A to the final-stage inverter Inv-F connected to the unselected cell MC that is not selected for writing.
 ノードAからロウレベルの信号を入力した最終段のインバータInv-Fは、接続する第1のワード線WL1の電位を、書き込み選択電圧Vppとする。また、ノードAからハイレベルの信号を入力した最終段のインバータInv-Fは、接続する第1のワード線WL1の電位を、正電圧Vi又は0V(接地)とする。このように、最終段のインバータInv-Fは、第1のワード線WL1の電位を、書き込み選択電圧Vpp、又は正電圧Vi又は、0Vに切り替える。 The final-stage inverter Inv-F, to which a low level signal is input from the node A, sets the potential of the first word line WL1 to be connected to the write selection voltage Vpp. In addition, the final-stage inverter Inv-F that receives a high-level signal from the node A sets the potential of the first word line WL1 to be connected to the positive voltage Vi or 0 V (ground). As described above, the inverter Inv-F in the final stage switches the potential of the first word line WL1 to the write selection voltage Vpp, the positive voltage Vi, or 0V.
 そして、書き込みが選択された選択セルMCのメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートCGに対しては、書き込み選択電圧Vppが印加される。一方、書き込みが選択されない非選択セルMCのメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートCGに対しては、正電圧Vi又は0Vが印加される。 The write selection voltage Vpp is applied to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the selected cell MC selected for writing. On the other hand, a positive voltage Vi or 0 V is applied to the control gate CG of the memory cell transistor MT of the unselected cell MC that is not selected for writing.
 次に、正電圧発生回路ViGについて、以下に更に詳述する。図7は、正電圧発生回路ViGを説明する図である。 Next, the positive voltage generation circuit ViG will be described in further detail below. FIG. 7 is a diagram for explaining the positive voltage generation circuit ViG.
 図7に示すように、正電圧発生回路ViGは、入力した書き込み選択電圧Vppを分割する抵抗R1,R2と、PMOSトランジスタMP1,MP2と、NMOSトランジスタMN1~MN3と、を有する。正電圧発生回路ViGは、正電圧Viを出力する。 As shown in FIG. 7, the positive voltage generation circuit ViG includes resistors R1 and R2 that divide the input write selection voltage Vpp, PMOS transistors MP1 and MP2, and NMOS transistors MN1 to MN3. The positive voltage generation circuit ViG outputs a positive voltage Vi.
 次に、正電圧発生回路ViGの動作を以下に説明する。入力した書き込み選択電圧Vppは、分割抵抗R1,R2によって分割されて基準電位Vdivが決定される。基準電位Vdivは、PMOSトランジスタMP1のゲート電圧Vgs(MP1)を決定する。PMOSトランジスタMP1は、ゲート電圧Vgs(MP1)に対応したドレイン電流Ids(MP1)をNMOSトランジスタMN1,MN2に供給する。NMOSトランジスタMN1,MN2は、ドレイン電流Ids(MP1)によって決定されるNMOSトランジスタMN3のゲート電圧Vgs(MN3)を発生する。NMOSトランジスタMN3はゲート電圧Vgs(MN3)によって決定されるドレイン電流Ids(MN3)をPMOSトランジスタMP2より供給される。PMOSトランジスタMP2は、ドレイン電流Ids(MN3)によって決定されるそのゲート電圧Vgs(MP2)を正電圧Viとして出力する。正電圧発生回路ViGが発生した正電圧Viは、制御回路CCを介して、第1の行デコーダDr1に供給される。 Next, the operation of the positive voltage generation circuit ViG will be described below. The input write selection voltage Vpp is divided by the dividing resistors R1 and R2, and the reference potential Vdiv is determined. The reference potential Vdiv determines the gate voltage Vgs (MP1) of the PMOS transistor MP1. The PMOS transistor MP1 supplies a drain current Ids (MP1) corresponding to the gate voltage Vgs (MP1) to the NMOS transistors MN1 and MN2. The NMOS transistors MN1 and MN2 generate the gate voltage Vgs (MN3) of the NMOS transistor MN3 determined by the drain current Ids (MP1). The NMOS transistor MN3 is supplied with the drain current Ids (MN3) determined by the gate voltage Vgs (MN3) from the PMOS transistor MP2. The PMOS transistor MP2 outputs its gate voltage Vgs (MP2) determined by the drain current Ids (MN3) as a positive voltage Vi. The positive voltage Vi generated by the positive voltage generation circuit ViG is supplied to the first row decoder Dr1 via the control circuit CC.
 次に、制御回路CCについて、以下に更に詳述する。 Next, the control circuit CC will be described in further detail below.
 制御回路CCは、電力を供給する最終段のインバータInv-Fに接続するメモリセルMCの種類によって、選択セルへの書き込みの際に第1の行デコーダDr1に供給する電圧の値が異なる。 In the control circuit CC, the value of the voltage supplied to the first row decoder Dr1 at the time of writing to the selected cell differs depending on the type of the memory cell MC connected to the inverter Inv-F at the final stage for supplying power.
 最終段のインバータInv-Fに書き込みが選択された選択セルMC(SELECT)が接続される場合には、制御回路CCは、正電圧Viを最終段のインバータInv-Fに供給する。 When the selected cell MC (SELECT) selected for writing is connected to the final-stage inverter Inv-F, the control circuit CC supplies the positive voltage Vi to the final-stage inverter Inv-F.
 また、最終段のインバータInv-Fに非選択セルMC(SL)が接続される場合にも、制御回路CCは、正電圧Viを最終段のインバータInv-Fに供給する。 Even when the non-selected cell MC (SL) is connected to the final stage inverter Inv-F, the control circuit CC supplies the positive voltage Vi to the final stage inverter Inv-F.
 最終段のインバータInv-Fに選択セルMC(SELECT)又は非選択セルMC(SL)が接続されない場合には、制御回路CCは、0Vを最終段のインバータInv-Fに供給する。 When the selected cell MC (SELECT) or the non-selected cell MC (SL) is not connected to the final stage inverter Inv-F, the control circuit CC supplies 0 V to the final stage inverter Inv-F.
 また、第1の行デコーダDr1は、高電圧回路(高耐圧回路)により形成されている。高電圧回路は、動作速度が比較的遅い一方、耐圧が比較的高い回路である。高電圧回路のトランジスタ(図示せず)のゲート絶縁膜(図示せず)は、十分な耐圧を確保すべく、比較的厚く形成されている。このため、高電圧回路のトランジスタは、低電圧回路のトランジスタと比較して、動作速度が遅い。本実施形態において第1の行デコーダDr1に高電圧回路を用いているのは、メモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際やメモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を消去する際に、第1のワード線WL1に高電圧を印加する必要があるためである。なお、後述するように、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、第1のワード線WL1に電源電圧Vccを常に印加しておく。このため、第1の行デコーダDr1に用いられている高電圧回路の動作速度が比較的遅くても、特段の問題はない。 The first row decoder Dr1 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit). A high voltage circuit is a circuit having a relatively low operating speed and a relatively high breakdown voltage. A gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the high voltage circuit is formed relatively thick in order to ensure a sufficient breakdown voltage. For this reason, the operation speed of the transistor of the high voltage circuit is lower than that of the transistor of the low voltage circuit. In the present embodiment, the high voltage circuit is used for the first row decoder Dr1 because the first word decoder 1 is used when information is written in the memory cell transistor MT or when information written in the memory cell transistor MT is erased. This is because a high voltage needs to be applied to the line WL1. As will be described later, when reading information written in the memory cell transistor MT, the power supply voltage Vcc is always applied to the first word line WL1. For this reason, even if the operation speed of the high voltage circuit used in the first row decoder Dr1 is relatively slow, there is no particular problem.
 選択トランジスタSTのセレクトゲートを共通接続する複数の第2のワード線WL2は、第2の行デコーダDr2に接続されている。第2の行デコーダDr2は、選択トランジスタSTのセレクトゲートを共通接続する複数の第2のワード線WL2の電位を制御するためのものである。第2の行デコーダDr2は、低電圧回路(低耐圧回路)により形成されている。本実施形態において第2の行デコーダDr2に低電圧回路を用いているのは、選択トランジスタSTのセレクトゲートには高電圧を印加する必要がない一方、選択トランジスタSTを高速で動作させることが重要なためである。本実施形態では、第2の行デコーダ18に低電圧回路が用いられているため、選択トランジスタSTを比較的高速で動作させることができ、ひいては読み出し速度の速い不揮発性半導体記憶装置を提供することが可能となる。 The plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST are connected to the second row decoder Dr2. The second row decoder Dr2 is for controlling the potentials of the plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST. The second row decoder Dr2 is formed by a low voltage circuit (low withstand voltage circuit). The reason why the low voltage circuit is used for the second row decoder Dr2 in this embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the select gate of the select transistor ST, but it is important to operate the select transistor ST at high speed. This is because of this. In the present embodiment, since a low voltage circuit is used for the second row decoder 18, the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and thus a non-volatile semiconductor memory device having a high read speed is provided. Is possible.
 選択トランジスタSTのドレインを共通接続する複数のビット線BLは、列デコーダDcに接続されている。列デコーダDcは、選択トランジスタSTのドレインを共通接続する複数のビット線BLの電位を制御するためのものである。列デコーダDcには、ビット線BLに流れる電流を検出するためのセンスアンプSAが接続されている。列デコーダDcは、比較的低い電圧で動作する低電圧回路により形成されている。低電圧回路は、耐圧が比較的低い一方、高速で動作し得る回路である。低電圧回路のトランジスタ(図示せず)のゲート絶縁膜(図示せず)は、比較的薄く形成されている。このため、列デコーダDcに用いられている低電圧回路のトランジスタは比較的高速で動作し得る。本実施形態において列デコーダDcに低電圧回路を用いているのは、選択トランジスタSTのドレインには高電圧を印加する必要がない一方、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際に選択トランジスタSTを高速で動作させることが必要なためである。本実施形態では、列デコーダDcに低電圧回路が用いられているため、選択トランジスタSTを比較的高速で動作させることができ、ひいては読み出し速度の速い不揮発性半導体記憶装置を提供することが可能となる。 A plurality of bit lines BL commonly connecting the drains of the selection transistors ST are connected to the column decoder Dc. The column decoder Dc is for controlling the potentials of a plurality of bit lines BL that commonly connect the drains of the selection transistors ST. A sense amplifier SA for detecting a current flowing through the bit line BL is connected to the column decoder Dc. The column decoder Dc is formed by a low voltage circuit that operates at a relatively low voltage. The low voltage circuit is a circuit that can operate at high speed while having a relatively low withstand voltage. A gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the low voltage circuit is formed relatively thin. For this reason, the transistors of the low voltage circuit used in the column decoder Dc can operate at a relatively high speed. The reason why the low voltage circuit is used for the column decoder Dc in the present embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the drain of the selection transistor ST, while the selection transistor is read when information written in the memory cell transistor MT is read. This is because it is necessary to operate the ST at high speed. In this embodiment, since a low voltage circuit is used for the column decoder Dc, the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and as a result, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device with a high read speed. Become.
 メモリセルトランジスタMTのソースを共通接続する複数のソース線SLは、第3の行デコーダDr3に接続されている。第3の行デコーダDr3は、メモリセルトランジスタMTのソースを共通接続する複数のソース線SLの電位を制御するためのものである。第3の行デコーダDr3は、高電圧回路(高耐圧回路)により形成されている。本実施形態において第3の行デコーダDr3に高電圧回路を用いているのは、メモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際に、ソース線SLに高電圧を印加する必要があるためである。なお、後述するように、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、ソース線SLは常に接地されている。 A plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT are connected to the third row decoder Dr3. The third row decoder Dr3 is for controlling the potentials of the plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT. The third row decoder Dr3 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit). The reason why the high voltage circuit is used for the third row decoder Dr3 in the present embodiment is that a high voltage needs to be applied to the source line SL when information is written to the memory cell transistor MT. As will be described later, when reading information written in the memory cell transistor MT, the source line SL is always grounded.
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイの構造を図8~図11を用いて説明する。図8は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイを示す平面図である。図9は、図8のA-A′断面図である。図10は、図8のB-B′断面図である。図11は、図8のC-C′断面図である。 Next, the structure of the memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 8 is a plan view of the memory cell array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. FIG. 11 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
 半導体基板20には、素子領域21を画定する素子分離領域22が形成されている。半導体基板20としては、例えばP型のシリコン基板が用いられている。素子分離領域22は、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法により形成されている。 An element isolation region 22 that defines an element region 21 is formed in the semiconductor substrate 20. As the semiconductor substrate 20, for example, a P-type silicon substrate is used. The element isolation region 22 is formed by, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method.
 素子分離領域22が形成された半導体基板20内には、N型の埋め込み拡散層24が形成されている。N型の埋め込み拡散層24の上側の部分は、P型ウェル26となっている。 An N-type buried diffusion layer 24 is formed in the semiconductor substrate 20 on which the element isolation region 22 is formed. The upper portion of the N type buried diffusion layer 24 is a P type well 26.
 半導体基板20上には、トンネル絶縁膜28aを介してフローティングゲート30aが形成されている。フローティングゲート30aは、各々の素子領域21毎に電気的に分離されている。 A floating gate 30a is formed on the semiconductor substrate 20 via a tunnel insulating film 28a. The floating gate 30 a is electrically isolated for each element region 21.
 フローティングゲート30a上には、絶縁膜32aを介してコントロールゲート34aが形成されている。同一の行に存在するメモリセルトランジスタMTのコントロールゲート34aは、共通接続されている。換言すれば、フローティングゲート30上には、絶縁膜32を介して、コントロールゲート34aを共通接続する第1のワード線WL1が形成されている。 A control gate 34a is formed on the floating gate 30a via an insulating film 32a. The control gates 34a of the memory cell transistors MT existing in the same row are commonly connected. In other words, the first word line WL1 that commonly connects the control gates 34a via the insulating film 32 is formed on the floating gate 30.
 半導体基板20上には、フローティングゲート30aと並行して、選択トランジスタSTのセレクトゲート30bが形成されている。同一の行に存在する選択トランジスタSTのセレクトゲート30bは、共通接続されている。換言すれば、半導体基板20上には、ゲート絶縁膜28bを介して、セレクトゲート30bを共通接続する第2のワード線WL2が形成されている。選択トランジスタSTのゲート絶縁膜28bの膜厚は、メモリセルトランジスタMTのトンネル絶縁膜28aの膜厚と等しくなっている。 A select gate 30b of the select transistor ST is formed on the semiconductor substrate 20 in parallel with the floating gate 30a. The select gates 30b of the select transistors ST existing in the same row are connected in common. In other words, the second word line WL2 that commonly connects the select gates 30b is formed on the semiconductor substrate 20 via the gate insulating film 28b. The thickness of the gate insulating film 28b of the selection transistor ST is equal to the thickness of the tunnel insulating film 28a of the memory cell transistor MT.
 セレクトゲート30b上には、絶縁膜32bを介して、ポリシリコン層34bが形成されている。 A polysilicon layer 34b is formed on the select gate 30b via an insulating film 32b.
 フローティングゲート30aの両側の半導体基板20内、及び、セレクトゲート30bの両側の半導体基板20内には、N型の不純物拡散層36a、36b、36cが形成されている。 N-type impurity diffusion layers 36a, 36b, and 36c are formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the floating gate 30a and in the semiconductor substrate 20 on both sides of the select gate 30b.
 メモリセルトランジスタMTのドレインを形成する不純物拡散層36bと選択トランジスタSTのソースを形成する不純物拡散層36bとは、同一の不純物拡散層36bにより形成されている。 The impurity diffusion layer 36b that forms the drain of the memory cell transistor MT and the impurity diffusion layer 36b that forms the source of the selection transistor ST are formed of the same impurity diffusion layer 36b.
 フローティングゲート30aとコントロールゲート34aとを有する積層体の側壁部分には、サイドウォール絶縁膜37が形成されている。 A sidewall insulating film 37 is formed on the side wall portion of the stacked body having the floating gate 30a and the control gate 34a.
 また、セレクトゲート30bとポリシリコン層34bとを有する積層体の側壁部分には、サイドウォール絶縁膜37が形成されている。 Further, a sidewall insulating film 37 is formed on the side wall portion of the stacked body having the select gate 30b and the polysilicon layer 34b.
 メモリセルトランジスタMTのソース領域36a上、選択トランジスタSTのドレイン領域36c上、コントロールゲート34aの上部、及び、ポリシリコン層34bの上部には、例えばコバルトシリサイドより形成されるシリサイド層38a~38dがそれぞれ形成されている。ソース電極36a上のシリサイド層38aは、ソース電極として機能する。ドレイン電極36c上のシリサイド層38cは、ドレイン電極として機能する。 On the source region 36a of the memory cell transistor MT, the drain region 36c of the selection transistor ST, the upper part of the control gate 34a, and the upper part of the polysilicon layer 34b, silicide layers 38a to 38d made of, for example, cobalt silicide are respectively provided. Is formed. The silicide layer 38a on the source electrode 36a functions as a source electrode. The silicide layer 38c on the drain electrode 36c functions as a drain electrode.
 こうして、フローティングゲート30aとコントロールゲート34aとソース/ドレイン拡散層36a、36bとを有するメモリセルトランジスタMTが形成されている。 Thus, the memory cell transistor MT having the floating gate 30a, the control gate 34a, and the source / drain diffusion layers 36a and 36b is formed.
 また、セレクトゲート30bとソース/ドレイン拡散層36b、36cとを有する選択トランジスタSTが形成されている。選択トランジスタSTは、NMOSトランジスタである。本実施形態では、選択トランジスタとして、PMOSトランジスタより動作速度が速いNMOSトランジスタが用いられているため、動作速度の向上に寄与することができる。 Further, a select transistor ST having a select gate 30b and source / drain diffusion layers 36b and 36c is formed. The selection transistor ST is an NMOS transistor. In the present embodiment, an NMOS transistor having a higher operation speed than the PMOS transistor is used as the selection transistor, which can contribute to an improvement in the operation speed.
 メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタSTが形成された半導体基板20上には、シリコン窒化膜(図示せず)とシリコン酸化膜(図示せず)とから形成される層間絶縁膜40が形成されている。 On the semiconductor substrate 20 on which the memory cell transistor MT and the select transistor ST are formed, an interlayer insulating film 40 formed of a silicon nitride film (not shown) and a silicon oxide film (not shown) is formed. .
 層間絶縁膜40には、ソース電極38a、ドレイン電極38bにそれぞれ達するコンタクトホール42が形成されている。 In the interlayer insulating film 40, contact holes 42 reaching the source electrode 38a and the drain electrode 38b are formed.
 コンタクトホール42内には、例えばタングステンより形成される導体プラグ44が埋め込まれている。 A conductor plug 44 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 42.
 導体プラグ44が埋め込まれた層間絶縁膜40上には、配線(第1金属配線層)46が形成されている。 A wiring (first metal wiring layer) 46 is formed on the interlayer insulating film 40 in which the conductor plugs 44 are embedded.
 配線46が形成された層間絶縁膜40上には、層間絶縁膜48が形成されている。 An interlayer insulating film 48 is formed on the interlayer insulating film 40 on which the wiring 46 is formed.
 層間絶縁膜48には、配線46に達するコンタクトホール50が形成されている。 A contact hole 50 reaching the wiring 46 is formed in the interlayer insulating film 48.
 コンタクトホール50内には、例えばタングステンより形成される導体プラグ52が埋め込まれている。 In the contact hole 50, a conductor plug 52 made of, for example, tungsten is embedded.
 導体プラグ52が埋め込まれた層間絶縁膜48上には、配線(第2金属配線層)54が形成されている。 A wiring (second metal wiring layer) 54 is formed on the interlayer insulating film 48 in which the conductor plug 52 is embedded.
 配線54が形成された層間絶縁膜48上には、層間絶縁膜56が形成されている。 An interlayer insulating film 56 is formed on the interlayer insulating film 48 on which the wiring 54 is formed.
 層間絶縁膜56には、配線54に達するコンタクトホール58が形成されている。 In the interlayer insulating film 56, a contact hole 58 reaching the wiring 54 is formed.
 コンタクトホール58内には、例えばタングステンより形成される導体プラグ60が埋め込まれている。 In the contact hole 58, a conductor plug 60 made of, for example, tungsten is embedded.
 導体プラグ60が埋め込まれた層間絶縁膜56上には、配線(第3金属配線層)62が形成されている。 A wiring (third metal wiring layer) 62 is formed on the interlayer insulating film 56 in which the conductor plug 60 is embedded.
 こうして、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイ10(図5参照)が形成されている。 Thus, the memory cell array 10 (see FIG. 5) of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is formed.
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の動作方法を図12及び図13を用いて以下に説明する。図12は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法、読み出し方法及び消去方法を示す図である。図12においてFはフローティングを示している。図13において括弧内は非選択線の電位を示している。 Next, the operation method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram illustrating a writing method, a reading method, and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. In FIG. 12, F indicates floating. In FIG. 13, the parentheses indicate the potential of the non-selected line.
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を図5,図12及び図13を用いて説明する。 Next, the writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.
 メモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際には、図13に示すタイムチャートに従い、各部の電位を図12に示すように設定する。 When writing information into the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as shown in FIG. 12 according to the time chart shown in FIG.
 まず、選択すべきメモリセル(選択セル)MC(SELECT)のアドレスを確定する。 First, the address of the memory cell (selected cell) MC (SELECT) to be selected is determined.
 次に、選択セルMC(SELECT)に接続された第2のワード線WL2(SELECT)の電位を、第2の行デコーダDr2によってVcc(第1の電位)に設定する。一方、選択された第2のワード線WL2(SELECT)以外の第2のワード線WL2の電位、即ち、非選択の第2のワード線WL2の電位を、第2の行デコーダDr2によって0V(接地)とする。 Next, the potential of the second word line WL2 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT ) is set to Vcc (first potential) by the second row decoder Dr2. On the other hand, the potential of the second word line WL2 other than the selected second word line WL2 (SELECT) , that is, the potential of the unselected second word line WL2 is set to 0 V (grounded) by the second row decoder Dr2. ).
 次に、選択セルMC(SELECT)の選択トランジスタSTのドレインに接続された選択ビット線BL(SELECT)の電位を、列デコーダDcによって0V(接地)とする。以上の操作によって、選択トランジスタSTをオン状態にする準備が整うので、書き込まれる選択セルMC(SELECT)の選択が確定する。一方、選択されたビット線BL以外の非選択のビット線BLの電位を、列デコーダDcによってVcc(第2の電位)に設定する。 Next, the potential of the selected bit line BL (SELECT) connected to the drain of the selection transistor ST of the selected cell MC (SELECT) is set to 0 V (ground) by the column decoder Dc. With the above operation, preparation for turning on the selection transistor ST is completed, and selection of the selection cell MC (SELECT) to be written is determined. On the other hand, the potentials of the non-selected bit lines BL other than the selected bit line BL are set to Vcc (second potential) by the column decoder Dc.
 次に、選択セルMC(SELECT)に接続する第1のワード線WL1(SELECT)の電位を、第1の行デコーダDr1によって、正電圧Viに設定する。また、非選択セルMC(SL)に接続する第1のワード線WL1(ADJACENT)(隣接WL1)の電位を、第1の行デコーダDr1によって、正電圧Viに設定する。 Next, the potential of the first word line WL1 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to the positive voltage Vi by the first row decoder Dr1. Further, the potential of the first word line WL1 (ADJACENT) (adjacent WL1) connected to the non-selected cell MC (SL) is set to the positive voltage Vi by the first row decoder Dr1.
 書き込み選択待機状態にある第1の行デコーダDr1における最終次段のインバータInv-preFは、常にハイレベルの信号を、ノードAを介して最終段のインバータInv-Fに対して出力している。従って、制御回路CCが、正電圧Viを、書き込み選択待機状態にある第1の行デコーダDr1に出力すると、最終段のインバータInv-Fは、第1のワード線WL1(SELECT)、WL1(ADJACENT)の電位を、正電圧Viとする。 The final next stage inverter Inv-preF in the first row decoder Dr1 in the write selection standby state always outputs a high level signal to the final stage inverter Inv-F via the node A. Therefore, when the control circuit CC outputs the positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 in the write selection standby state, the final-stage inverter Inv-F causes the first word lines WL1 (SELECT) and WL1 (ADJACENT ) Is a positive voltage Vi.
 従って、選択セルMC(SELECT)及び非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに、第1の行デコーダDr1により正電圧Viが印加される。 Therefore, the positive voltage Vi is applied by the first row decoder Dr1 to the control gates of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) .
 一方、その他の非選択セルMCに接続する第1のワード線WL1の電位を、第1の行デコーダDr1によって0Vとする。 On the other hand, the potential of the first word line WL1 connected to the other non-selected cells MC is set to 0 V by the first row decoder Dr1.
 次に、選択セルMC(SELECT)に接続されている第1のワード線WL1(SELECT)の電位を、第1の行デコーダDr1によって書き込み選択電圧Vpp(第3の電位)に設定する。これは、第1の行デコーダDr1において、最終次段のインバータInv-preFが、選択セルMC(SELECT)に接続される最終段のインバータInv-Fに対して、ノードAを介してロウレベルの信号を出力することにより行われる。書き込み選択電圧Vppは、例えば9Vとすることができる。選択された第1のワード線WL1(SELECT)の電位は、後述する選択されたソース線SL(SELECT)の電位より高い電位とする。一方、非選択セルMC(SL)に接続する第1のワード線WL1(ADJACENT)の電位は、正電圧Viのままである。 Next, the potential of the first word line WL1 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT ) is set to the write selection voltage Vpp (third potential) by the first row decoder Dr1. This is because, in the first row decoder Dr1, the final next-stage inverter Inv-preF sends a low-level signal via the node A to the final-stage inverter Inv-F connected to the selected cell MC (SELECT). This is done by outputting The write selection voltage Vpp can be set to 9V, for example. The potential of the selected first word line WL1 (SELECT) is higher than the potential of a selected source line SL (SELECT) described later. On the other hand, the potential of the first word line WL1 (ADJACENT) connected to the non-selected cell MC (SL) remains the positive voltage Vi.
 次に、選択セルMCに接続されているソース線SL(SELECT)の電位を、第3の行デコーダDr3によって、書き込み電圧Vslに設定する。書き込み電圧Vslは、例えば5.5Vとすることができる。一方、選択されたソース線SL(SELECT)以外のソース線SLの電位、即ち、非選択のソース線SLの電位を0V(接地)とする。 Next, the potential of the source line SL (SELECT) connected to the selected cell MC is set to the write voltage Vsl by the third row decoder Dr3. The write voltage Vsl can be set to, for example, 5.5V. On the other hand, the potentials of the source lines SL other than the selected source line SL (SELECT) , that is, the potentials of the unselected source lines SL are set to 0 V (ground).
 図13に示すように、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースに対して、所定の時間の間、書き込み電圧Vslが印加されて、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTへの書き込みが行われる。書き込み電圧Vslの印加と共に、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートにも、正電圧Viが、第1の行デコーダDr1によって、少なくとも所定の時間の間、印加される。 As shown in FIG. 13, to the source of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT), a predetermined period of time, the write voltage Vsl is applied to the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT) Is written. Along with the application of the write voltage Vsl, the positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) for at least a predetermined time by the first row decoder Dr1.
 正電圧Viは、書き込み電圧Vslの印加の開始時点よりも、少なくとも10nsec前に印加されることが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)の記憶状態が変化することを防止する上で好ましい。このようにして、書き込み電圧Vslの立ち上がり時においても、非選択セルMC(SL)に対して、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが確実に防止される。 The positive voltage Vi is applied at least 10 nsec before the application of the write voltage Vsl. When the selected cell MC (SELECT) is written, the memory state of the non-selected cell MC (SL) changes. It is preferable to prevent this. In this way, even when the write voltage Vsl rises, hot holes are reliably prevented from being captured by the tunnel insulating film TI with respect to the non-selected cell MC (SL) .
 具体的には、正電圧Viの印加の開始時点と書き込み電圧Vslの印加の開始時点との間の時間T1は、10nsec~1μsecとすることが好ましい。 Specifically, the time T1 between the start time of application of the positive voltage Vi and the start time of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 μsec.
 また、正電圧Viは、書き込み電圧Vslの印加の終了時点の後も、少なくとも10nsecの間印加することが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)においてバンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生を防止する上で好ましい。このようにして、書き込み電圧Vslの立ち下がり時においても、非選択セルMC(SL)に対して、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが確実に防止される。 The positive voltage Vi may be applied for at least 10 nsec after the end of application of the write voltage Vsl. When the selected cell MC (SELECT) is written, the positive voltage Vi is applied between the bands in the unselected cell MC (SL) . This is preferable for preventing generation of electron e− / hole h + pairs due to tunneling. In this way, even when the write voltage Vsl falls, hot holes are reliably prevented from being trapped by the tunnel insulating film TI with respect to the non-selected cells MC (SL) .
 具体的には、正電圧Viの印加の終了時点と書き込み電圧Vslの印加の終了時点との間の時間T2は、10nsec~1μsecとすることが好ましい。 Specifically, the time T2 between the end of application of the positive voltage Vi and the end of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 μsec.
 なお、ウェルWell(図9の符号26参照)の電位は常に0V(接地)とする。 Note that the potential of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) is always 0 V (ground).
 各部の電位を上記のように設定すると、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電子が流れ、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30a内に電子が導入される。これにより、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aに電荷が蓄積され、メモリセルトランジスタMTに情報が書き込まれることとなる。 When the potential of each part is set as described above, electrons flow between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, and electrons are introduced into the floating gate 30a of the memory cell transistor MT. Is done. As a result, charges are accumulated in the floating gate 30a of the memory cell transistor MT, and information is written into the memory cell transistor MT.
 また、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、選択されたソース線SL(SELECT)とソースが共通接続される非選択セルMC(SL)に対して、記憶状態の変化が防止される。 In addition, when writing to the selected cell MC (SELECT) , the memory state is prevented from changing for the selected source line SL (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) whose sources are connected in common. .
 選択セルMC(SELECT)への書き込みの際には、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートには、正電圧Viが印加される。この正電圧Viの大きさによっては、メモリセルトランジスタMTがオン状態になる場合もある。しかし、非選択の第2のワード線WL2の電位を0Vとすることにより、非選択セルMC(SL)の選択トランジスタSTはオフ状態にあるので、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTに書き込まれることが防止される。 When writing to the selected cell MC (SELECT) , a positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) . Depending on the magnitude of the positive voltage Vi, the memory cell transistor MT may be turned on. However, by the second word line WL2 potential of the non-selected and 0V, since the selection transistors ST of the non-selected cells MC (SL) is in the off state, the memory cell transistor MT of the non-selected cells MC (SL) Is prevented from being written to.
 また、書き込みが選択されていない非選択セルMCn及びMCn+1と同一の行に存在する各メモリセルMCは、接続されるソース線SLの電位が0Vに設定され、且つ接続される第1のワード線WL1の電位も0Vに設定される。従って、これらの非選択セルでは、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対が発生するおそれがないので、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されるおそれもない。 Further, in each memory cell MC existing in the same row as the non-selected cells MC n and MC n + 1 not selected for writing, the potential of the source line SL to be connected is set to 0 V and the first connected memory cell MC is connected. The potential of one word line WL1 is also set to 0V. Therefore, in these non-selected cells, there is no possibility of generating electron e--hole h + pairs due to band-to-band tunneling when writing to the selected cell MC (SELECT) . There is no fear of being captured by
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の読み出し方法を図5及び図12を用いて以下に説明する。 Next, the reading method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained below with reference to FIGS.
 メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、各部の電位を以下のように設定する。即ち、選択すべきメモリセルMCnに接続されているビット線BLの電位をVccとする。一方、選択されたビット線以外のビット線BLの電位を0Vとする。ソース線SLの電位は、いずれも0Vとする。第1のワード線WL1の電位は、読み出し待機時において、いずれも常時Vccとする。選択すべきメモリセルMCnに接続されている第2のワード線WL2の電位をVccとする。一方、選択された第2のワード線WL2以外の第2のワード線WL2の電位を0Vとする。ウェルWell(図9の符号26参照)の電位はいずれも0Vとする。本実施形態では、ソース線SLの電位が読み出し待機時において0Vに設定されており、第1のワード線WL1の電位が読み出し待機時において常時Vccに設定されているため、ビット線BLの電位と第2のワード線WL2の電位とを制御するだけで、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出すことが可能である。本実施形態では、ビット線BLの電位を制御する列デコーダDcが上述したように低電圧回路により形成されているため、ビット線BLが高速で制御される。また、第2のワード線WL2の電位を制御する第2の行デコーダDr2が上述したように低電圧回路により形成されているため、第2のワード線WL2が高速で制御される。このため、本実施形態によれば、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を高速で読み出すことができる。 When reading the information written in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as follows. That is, the potential of the bit line BL connected to the memory cell MCn to be selected is set to Vcc. On the other hand, the potentials of the bit lines BL other than the selected bit line are set to 0V. The potentials of the source lines SL are all 0V. The potential of the first word line WL1 is always Vcc during read standby. The potential of the second word line WL2 connected to the memory cell MCn to be selected is set to Vcc. On the other hand, the potentials of the second word lines WL2 other than the selected second word line WL2 are set to 0V. The potentials of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) are all 0V. In the present embodiment, since the potential of the source line SL is set to 0 V during the read standby and the potential of the first word line WL1 is always set to Vcc during the read standby, the potential of the bit line BL is Information written in the memory cell transistor MT can be read only by controlling the potential of the second word line WL2. In this embodiment, since the column decoder Dc for controlling the potential of the bit line BL is formed by the low voltage circuit as described above, the bit line BL is controlled at high speed. Further, since the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 is formed by the low voltage circuit as described above, the second word line WL2 is controlled at high speed. Therefore, according to the present embodiment, information written in the memory cell transistor MT can be read at high speed.
 メモリセルトランジスタMTに情報が書き込まれている場合、即ち、メモリセルトランジスタMTの情報が“0”の場合には、メモリセルトランジスタMTに電荷が蓄積されている。この場合には、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電流が流れず、選択された一のビット線BLには電流が流れない。この場合には、メモリセルトランジスタMTの情報は“0”であると判断される。 When information is written in the memory cell transistor MT, that is, when the information of the memory cell transistor MT is “0”, charges are accumulated in the memory cell transistor MT. In this case, no current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, and no current flows through the selected one bit line BL. In this case, it is determined that the information of the memory cell transistor MT is “0”.
 一方、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報が消去されている場合、即ち、メモリセルの情報が“1”の場合には、メモリセルトランジスタMTに電荷が蓄積されていない。この場合には、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電流が流れ、選択された一のビット線BLに電流が流れる。選択された一のビット線BLに流れる電流は、センスアンプ13により検出される。この場合には、メモリセルトランジスタMTの情報が“1”であると判断される。 On the other hand, when the information written in the memory cell transistor MT is erased, that is, when the information of the memory cell is “1”, no charge is accumulated in the memory cell transistor MT. In this case, a current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, and a current flows through one selected bit line BL. The current flowing through the selected bit line BL is detected by the sense amplifier 13. In this case, it is determined that the information of the memory cell transistor MT is “1”.
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の消去方法を図5及び図12を用いて以下に説明する。 Next, the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained below with reference to FIGS.
 メモリセルアレイ10に書き込まれた情報を消去する際には、各部の電位を以下のように設定する。即ち、ビット線BLの電位はいずれもフローティングとする。ソース線SLの電位はいずれもフローティングとする。第1のワード線WL1の電位は、第1の行デコーダDr1によって、いずれも例えば-9Vとする。第2のワード線WL2の電位は、第2の行デコーダDr2によって、いずれもフローティングとする。ウェルWell(図9の符号26参照)の電位は、いずれも例えば+9Vとする。 When erasing the information written in the memory cell array 10, the potential of each part is set as follows. That is, the potentials of the bit lines BL are all floating. The potentials of the source lines SL are all floating. The potential of the first word line WL1 is set to, for example, −9 V by the first row decoder Dr1. The potential of the second word line WL2 is all floated by the second row decoder Dr2. The potential of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) is, for example, + 9V.
 各部の電位を上記のように設定すると、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aから電荷が引き抜かれる。これにより、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aに電荷が蓄積されていない状態となり、メモリセルトランジスタMTの情報が消去されることとなる。 When the potential of each part is set as described above, charges are extracted from the floating gate 30a of the memory cell transistor MT. As a result, no charge is accumulated in the floating gate 30a of the memory cell transistor MT, and information in the memory cell transistor MT is erased.
 上述した本実施形態の不揮発性半導体記憶装置によれば、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)の記憶状態が変化することが確実に防止される。 According to the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment described above, it is possible to reliably prevent the storage state of the non-selected cell MC (SL) from changing when the selected cell MC (SELECT) is written.
 また、本実施形態によれば、選択トランジスタSTのドレイン36cを共通接続するビット線BLの電位を制御する列デコーダDcが、高速動作が可能な低電圧回路により形成されている。また、選択トランジスタSTのセレクトゲート30bを共通接続する第2のワード線WL2の電位を制御する第2の行デコーダDr2が、高速動作が可能な低電圧回路により形成されている。また、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、メモリセルトランジスタMTのソース36aを共通接続するソース線SLが列デコーダDcにより制御される。従って、本実施形態によれば、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際に、ビット線BLと第2のワード線WL2とソース線とが高速で制御され得る。即ち、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を高速で読み出し得る。 Further, according to the present embodiment, the column decoder Dc for controlling the potential of the bit line BL that commonly connects the drains 36c of the selection transistors ST is formed by a low voltage circuit capable of high-speed operation. Further, the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 that commonly connects the select gates 30b of the select transistors ST is formed by a low voltage circuit capable of high speed operation. Further, when reading the information written in the memory cell transistor MT, the source line SL commonly connecting the sources 36a of the memory cell transistors MT is controlled by the column decoder Dc. Therefore, according to the present embodiment, when the information written in the memory cell transistor MT is read, the bit line BL, the second word line WL2, and the source line can be controlled at high speed. That is, the information written in the memory cell transistor MT can be read at high speed.
 また、本実施形態によれば、選択トランジスタSTがNMOSトランジスタにより形成されているため、PMOSトランジスタにより選択トランジスタを形成する場合と比較して、動作速度の高速化に寄与することができる。 Further, according to the present embodiment, since the selection transistor ST is formed of an NMOS transistor, it is possible to contribute to an increase in operation speed as compared with the case where the selection transistor is formed of a PMOS transistor.
 また、本実施形態によれば、互いに隣接する行に存在するメモリセルトランジスタMTのソースが共通のソース線SLにより接続されているため、メモリセルアレイ10の面積を小さくすることができ、不揮発性半導体記憶装置の小型化に寄与することができる。 Further, according to the present embodiment, since the sources of the memory cell transistors MT existing in adjacent rows are connected by the common source line SL, the area of the memory cell array 10 can be reduced, and the nonvolatile semiconductor This can contribute to downsizing of the storage device.
 更に、本実施形態によれば、第3の行デコーダDr3により制御すべきソース線SLの本数を少なくすることができるため、第3の行デコーダDr3の構造が簡素化される。 Furthermore, according to this embodiment, since the number of source lines SL to be controlled by the third row decoder Dr3 can be reduced, the structure of the third row decoder Dr3 is simplified.
 次に、本明細書に開示する第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置を、図14~図19を用いて、以下に説明する。 Next, the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment disclosed in this specification will be described below with reference to FIGS.
 図14は、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置を示す回路図である。 FIG. 14 is a circuit diagram showing the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment.
 図14に示すように、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置は、選択トランジスタSTと、選択トランジスタSTに接続されたメモリセルトランジスタMTとによりメモリセルMCが形成されている。選択トランジスタSTのソースは、メモリセルトランジスタMTのドレインに接続されている。より具体的には、選択トランジスタSTのソースとメモリセルトランジスタMTのドレインとは、1つの不純物拡散層により一体に形成されている。メモリセルトランジスタMT及び選択トランジスタSTは、NMOSトランジスタである。 As shown in FIG. 14, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment, a memory cell MC is formed by a select transistor ST and a memory cell transistor MT connected to the select transistor ST. The source of the selection transistor ST is connected to the drain of the memory cell transistor MT. More specifically, the source of the selection transistor ST and the drain of the memory cell transistor MT are integrally formed by one impurity diffusion layer. The memory cell transistor MT and the selection transistor ST are NMOS transistors.
 複数のメモリセルMCは、マトリクス状に配列されている。マトリクス状に配列された複数のメモリセルMCにより、メモリセルアレイ10が形成されている。 The plurality of memory cells MC are arranged in a matrix. A memory cell array 10 is formed by a plurality of memory cells MC arranged in a matrix.
 メモリセルアレイ10は、同一の行に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートを共通接続する行方向に延びる第1のワード線WL1を有している。第1のワード線WL1は、第1の行デコーダDr1に接続されている。第1の行デコーダDr1は、メモリセルトランジスタMTのコントロールゲートを共通接続する複数の第1のワード線WL1の電位を制御するためのものである。 The memory cell array 10 has a first word line WL1 extending in the row direction commonly connecting control gates of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same row. The first word line WL1 is connected to the first row decoder Dr1. The first row decoder Dr1 is for controlling the potentials of the plurality of first word lines WL1 that commonly connect the control gates of the memory cell transistors MT.
 メモリセルアレイ10は、同一の行に存在する複数の選択トランジスタSTのセレクトゲートを共通接続する行方向に延びる第2のワード線WL2を有している。 The memory cell array 10 includes a second word line WL2 extending in the row direction for commonly connecting select gates of a plurality of select transistors ST existing in the same row.
 メモリセルアレイ10は、互いに隣接する2つの列に存在する複数の選択トランジスタSTのドレインを共通接続する列方向に延びるビット線BLを有している。また、ビット線BLは、同一の列に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのドレインを共通接続している。 The memory cell array 10 has a bit line BL extending in the column direction commonly connecting the drains of a plurality of select transistors ST present in two adjacent columns. Further, the bit line BL commonly connects the drains of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same column.
 メモリセルアレイ10は、互いに隣接する2つの行に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのソースを共通接続するソース線SLを有している。 The memory cell array 10 has a source line SL that commonly connects sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in two adjacent rows.
 また、このソース線SLは、互いに隣接する2つの列に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのソースを共通接続して列方向に延びている。ソース線SLは、同一の列に存在する複数のメモリセルトランジスタMTのソースを共通接続している。 Further, the source line SL extends in the column direction by commonly connecting sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in two adjacent columns. The source line SL commonly connects the sources of a plurality of memory cell transistors MT existing in the same column.
 ソース線SLとビット線BLとは交互に設けられている。ソース線SLとビット線BLとは並行するように設けられている。 The source line SL and the bit line BL are alternately provided. The source line SL and the bit line BL are provided in parallel.
 第1のワード線WL1と第2のワード線WL2とは、ソース線SL及びビット線BLに交差するように設けられている。また、第1のワード線WL1と第2のワード線WL2とは並行するように設けられている。 The first word line WL1 and the second word line WL2 are provided so as to intersect the source line SL and the bit line BL. The first word line WL1 and the second word line WL2 are provided in parallel.
 このように、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、行方向に延びる第1のワード線WL1及び第2のワード線WL2の複数の組と、列方向に延びる複数のビット線BL及び複数のソース線SLと、を有する。メモリセルMCは、第1のワード線WL1及び第2のワード線WL2の各組とビット線BLの交差部に配置されている。 As described above, the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment includes a plurality of sets of first word lines WL1 and second word lines WL2 extending in the row direction, a plurality of bit lines BL extending in the column direction, and a plurality of bit lines BL. A source line SL. The memory cell MC is disposed at the intersection of each set of the first word line WL1 and the second word line WL2 and the bit line BL.
 本実施形態による不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレイ10の構造は、図8~図11に示す構造と同様である。本実施形態に関する以下の説明において、メモリセルアレイ10の構造に関しては、図8~図11を適宜参照する。 The structure of the memory cell array 10 of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is the same as the structure shown in FIGS. In the following description regarding the present embodiment, regarding the structure of the memory cell array 10, FIGS. 8 to 11 are appropriately referred to.
 本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、書き込みが選択されたメモリセルへの書き込みの際に、書き込みが選択されない非選択セルの記憶状態が変化することを防止する。 The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment prevents a change in the storage state of a non-selected cell that is not selected for writing when writing to a memory cell selected for writing.
 図14において、書き込まれるメモリセルとして、メモリセルMC(SELECT)が選択されている。この書き込みが選択されたメモリセルMC(SELECT)を、以下選択セルMC(SELECT)ともいう。 In FIG. 14, the memory cell MC (SELECT) is selected as the memory cell to be written. The memory cell MC (SELECT) selected for writing is hereinafter also referred to as a selected cell MC (SELECT) .
 選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースに接続するソース線SLには、書き込み電圧Vslが印加される。 When writing to the selected cell MC (SELECT), the source line SL connected to the source of the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT), the write voltage Vsl is applied.
 図14に示すように、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースと接続するソース線SLとソースが共通接続されるメモリセルとして、書き込みが選択されない非選択セルMC(SL)及び非選択セルMC(ADJACENT)がある。 As shown in FIG. 14, non-selected cells MC (SL) and non-selected cells that are not selected for writing are connected as source cells SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT). there is a selected cell MC (ADJACENT).
 この内、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTは、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートと接続する第1のワード線WL1とコントロールゲートが共通接続されていない。 Among these, the memory cell transistor MT of the unselected cell MC (SL) is not commonly connected to the first word line WL1 connected to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) .
 一方、非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTは、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートと接続する第1のワード線WL1とコントロールゲートが共通接続されている。 On the other hand, the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) is commonly connected to the first word line WL1 connected to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) .
 選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートには、正の電圧である書き込み選択電圧が印加されて、メモリセルトランジスタMTはオン状態になる。同様に、非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートにも、同じ第1のワード線WL1によって書き込み選択電圧が印加される。その結果、非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTでは、ゲート電位に対してソース拡散層の電位が高い状態となることが抑制される。従って、非選択セルMC(ADJACENT)では、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールがトンネル絶縁膜TIに捕獲されることが防止される。 When the selected cell MC (SELECT) is written, a write selection voltage which is a positive voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) , and the memory cell transistor MT is turned on. Become. Similarly, the write selection voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) by the same first word line WL1. As a result, in the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) , it is suppressed that the potential of the source diffusion layer is higher than the gate potential. Therefore, in the non-selected cell MC (ADJACENT) , generation of electron e− / hole h + pairs due to band-to-band tunneling is suppressed, and hot holes are prevented from being trapped in the tunnel insulating film TI.
 なお、詳しくは後述するが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際には、非選択セルMC(ADJACENT)の選択トランジスタSTに接続するビット線BLに電圧を印加して、選択トランジスタSTをオフ状態にする。選択トランジスタSTをオフ状態にすることより、書き込み選択電圧が印加された非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTがオン状態となっても、メモリセルトランジスタMTへの書き込みが防止される。 As will be described in detail later, when the selected cell MC (SELECT) is written, a voltage is applied to the bit line BL connected to the selection transistor ST of the non-selected cell MC (ADJACENT) to turn off the selection transistor ST. Put it in a state. By turning off the select transistor ST, writing to the memory cell transistor MT is prevented even when the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (ADJACENT) to which the write selection voltage is applied is turned on.
 このように、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(ADJACENT)の記憶状態が変化することが防止される。 As described above, when the selected cell MC (SELECT) is written, the storage state of the non-selected cell MC (ADJACENT) is prevented from changing.
 本実施形態では、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースと接続するソース線SLとソースが共通接続される非選択セルMC(SL)も、同様に記憶状態の変化が防止される。 In the present embodiment, when the selected cell MC (SELECT) is written, the source line SL connected to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) connected in common are connected. Similarly, changes in the memory state are prevented.
 次に、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)に対してバンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが防止される本実施形態の構成を以下に説明する。 Next, when the selected cell MC (SELECT) is written, the generation of the electron e− / hole h + pair due to the band-to-band tunneling is suppressed with respect to the non-selected cell MC (SL) , and the hot hole is tunnel-insulated. The configuration of the present embodiment that is prevented from being captured by the film TI will be described below.
 本実施形態では、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートにも、正電圧Viを印加して、非選択セルMC(SL)の記憶状態が変化することを防止する。 In the present embodiment, when the selected cell MC (SELECT) is written, also the control gates of the memory cell transistor MT of the non-selected cells MC (SL), by applying a positive voltage Vi, the non-selected cells MC (SL) This prevents the memory state from changing.
 本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに正電圧Viを印加するための正電圧発生回路ViGを有している。また、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、正電圧発生回路ViGが発生した正電圧Viが供給される制御回路CCを有している。正電圧発生回路ViG及び制御回路CCは、上述した第1実施形態のものと同様である。 The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a positive voltage generation circuit ViG for applying a positive voltage Vi to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) . In addition, the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has a control circuit CC to which the positive voltage Vi generated by the positive voltage generation circuit ViG is supplied. The positive voltage generation circuit ViG and the control circuit CC are the same as those in the first embodiment described above.
 正電圧発生回路ViGは、制御回路CCを介して、発生した正電圧Viを第1の行デコーダDr1へ供給する。正電圧Viが、正電圧発生回路ViGによって第1の行デコーダDr1へ供給されるタイミングは、制御回路CCによって制御される。 The positive voltage generation circuit ViG supplies the generated positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 via the control circuit CC. The timing at which the positive voltage Vi is supplied to the first row decoder Dr1 by the positive voltage generation circuit ViG is controlled by the control circuit CC.
 第1の行デコーダDr1は、正電圧発生回路ViGから供給された正電圧Viを、第1のワード線WL1を介して、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに印加する。 The first row decoder Dr1 applies the positive voltage Vi supplied from the positive voltage generation circuit ViG to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) via the first word line WL1. .
 その結果、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTでは、バンド間トンネリングにより電子e-・正孔h+対が発生する程に、ソース拡散層の電位がゲート電位に対して高い状態となることが防止される。従って、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが防止される。従って、従来技術の説明で述べたように非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに0Vを印加した場合と比べて、本実施形態では、ウェル(図9の符号26参照)に対する非選択セルMC(SL)のコントロールゲートの逆バイアス電圧が増加する。 As a result, in the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) , the potential of the source diffusion layer becomes higher than the gate potential so that the electron e− / hole h + pair is generated by the band-to-band tunneling. It is prevented. Accordingly, generation of electron e− / hole h + pairs due to band-to-band tunneling is suppressed, and hot holes are prevented from being trapped in the tunnel insulating film TI. Therefore, compared to the case where 0 V is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the unselected cell MC (SL) as described in the description of the prior art, in this embodiment, the well (see reference numeral 26 in FIG. 9). As a result, the reverse bias voltage of the control gate of the non-selected cell MC (SL) increases.
 詳しくは後述するが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際には、非選択セルMC(SL)の選択トランジスタSTをオフ状態にする。選択トランジスタSTをオフ状態にすることより、正電圧Viが印加された非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTがオン状態となっても、メモリセルトランジスタMTに書き込まれることが防止される。 As will be described in detail later, when the selected cell MC (SELECT) is written, the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is turned off. By turning off the selection transistor ST, even if the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) to which the positive voltage Vi is applied is turned on, writing to the memory cell transistor MT is prevented. .
 このようにして、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)の記憶状態が変化することが防止される。 In this way, when the selected cell MC (SELECT) is written, the storage state of the non-selected cell MC (SL) is prevented from changing.
 従って、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、書き込み状態にある非選択セルMC(SL)が、書き込み状態から消去状態へと変化する不良の発生が防止される。同様に、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、消去状態にある非選択セルMC(SL)が、消去状態から書き込み状態へと変化する不良の発生が防止される。 Therefore, when writing to the selected cell MC (SELECT) , it is possible to prevent a non-selected cell MC (SL) that is in a writing state from generating a defect that changes from a writing state to an erasing state. Similarly, when writing to the selected cell MC (SELECT) , it is possible to prevent a non-selected cell MC (SL) in the erased state from generating a defect that changes from the erased state to the written state.
 次に、正電圧Viについて、以下に詳述する。 Next, the positive voltage Vi will be described in detail below.
 NMOSトランジスタであるメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに印加される正電圧Viは、ウェル(図9の符号26参照)に対してコントロールゲートの下のシリコン表面に反転層を生じる方向の電圧となる。 The positive voltage Vi applied to the control gate of the memory cell transistor MT which is an NMOS transistor is a voltage in a direction in which an inversion layer is generated on the silicon surface below the control gate with respect to the well (see reference numeral 26 in FIG. 9).
 正電圧Viの値は、消去状態にあるメモリセルMCのメモリセルトランジスタMTをオン状態にさせる閾値以上であることが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)の記憶状態が変化することを確実に防止する上で好ましい。 The value of the positive voltage Vi, when not less than the threshold value for the memory cell transistors MT of the memory cells MC in the erased state to the ON state, the selected cell MC (SELECT) is written, the non-selected cells MC (SL) This is preferable for reliably preventing the memory state from changing.
 また、正電圧Viの値は、上述した第1実施形態と同様に、電源電圧Vccの値、又は、書き込みが行われたメモリセルトランジスタMTの書き込み状態を検証するために用いる検証電圧の値であっても良い。 Further, the value of the positive voltage Vi is the value of the power supply voltage Vcc or the value of the verification voltage used for verifying the writing state of the memory cell transistor MT in which writing has been performed, as in the first embodiment described above. There may be.
 第1の行デコーダDr1は、高電圧回路(高耐圧回路)により形成されている。高電圧回路は、動作速度が比較的遅い一方、耐圧が比較的高い回路である。高電圧回路のトランジスタ(図示せず)のゲート絶縁膜(図示せず)は、十分な耐圧を確保すべく、比較的厚く形成されている。このため、高電圧回路のトランジスタは、低電圧回路のトランジスタと比較して、動作速度が遅い。本実施形態において第1の行デコーダDr1に高電圧回路を用いているのは、メモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際やメモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を消去する際に、第1のワード線WL1に高電圧を印加する必要があるためである。なお、後述するように、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、第1のワード線WL1に電源電圧Vccを常に印加しておく。このため、第1の行デコーダDr1に用いられている高電圧回路の動作速度が比較的遅くても、特段の問題はない。 The first row decoder Dr1 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit). A high voltage circuit is a circuit having a relatively low operating speed and a relatively high breakdown voltage. A gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the high voltage circuit is formed relatively thick in order to ensure a sufficient breakdown voltage. For this reason, the operation speed of the transistor of the high voltage circuit is lower than that of the transistor of the low voltage circuit. In the present embodiment, the high voltage circuit is used for the first row decoder Dr1 because the first word decoder 1 is used when information is written in the memory cell transistor MT or when information written in the memory cell transistor MT is erased. This is because a high voltage needs to be applied to the line WL1. As will be described later, when reading information written in the memory cell transistor MT, the power supply voltage Vcc is always applied to the first word line WL1. For this reason, even if the operation speed of the high voltage circuit used in the first row decoder Dr1 is relatively slow, there is no particular problem.
 選択トランジスタSTのセレクトゲートを共通接続する複数の第2のワード線WL2は、第2の行デコーダDr2に接続されている。第2の行デコーダDr2は、選択トランジスタSTのセレクトゲートを共通接続する複数の第2のワード線WL2の電位を制御するためのものである。第2の行デコーダDr2は、低電圧回路(低耐圧回路)により形成されている。本実施形態において第2の行デコーダDr2に低電圧回路を用いているのは、選択トランジスタSTのセレクトゲートには高電圧を印加する必要がない一方、選択トランジスタSTを高速で動作させることが重要なためである。本実施形態では、第2の行デコーダ18に低電圧回路が用いられているため、選択トランジスタSTを比較的高速で動作させることができ、ひいては読み出し速度の速い不揮発性半導体記憶装置を提供することが可能となる。 The plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST are connected to the second row decoder Dr2. The second row decoder Dr2 is for controlling the potentials of the plurality of second word lines WL2 that commonly connect the select gates of the select transistors ST. The second row decoder Dr2 is formed by a low voltage circuit (low withstand voltage circuit). The reason why the low voltage circuit is used for the second row decoder Dr2 in this embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the select gate of the select transistor ST, but it is important to operate the select transistor ST at high speed. This is because of this. In the present embodiment, since a low voltage circuit is used for the second row decoder 18, the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and thus a non-volatile semiconductor memory device having a high read speed is provided. Is possible.
 選択トランジスタSTのドレインを共通接続する複数のビット線BLは、第1の列デコーダDc1に接続されている。列デコーダDc1は、選択トランジスタSTのドレインを共通接続する複数のビット線BLの電位を制御するためのものである。また、列デコーダDc1は、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、メモリセルトランジスタMTのソースを共通接続する複数のソース線SLの電位をも制御する。列デコーダDc1には、ビット線BLに流れる電流を検出するためのセンスアンプSAが接続されている。列デコーダDc1は、比較的低い電圧で動作する低電圧回路(低耐圧回路)により形成されている。低電圧回路は、耐圧が比較的低い一方、高速で動作し得る回路である。低電圧回路のトランジスタ(図示せず)のゲート絶縁膜(図示せず)は、比較的薄く形成されている。このため、列デコーダDc1に用いられている低電圧回路のトランジスタは比較的高速で動作し得る。本実施形態において列デコーダDc1に低電圧回路を用いているのは、選択トランジスタSTのドレインには高電圧を印加する必要がない一方、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際に選択トランジスタSTを高速で動作させることが必要なためである。本実施形態では、列デコーダDc1に低電圧回路が用いられているため、選択トランジスタSTを比較的高速で動作させることができ、ひいては読み出し速度の速い不揮発性半導体記憶装置を提供することが可能となる。 The plurality of bit lines BL commonly connecting the drains of the selection transistors ST are connected to the first column decoder Dc1. The column decoder Dc1 is for controlling the potentials of a plurality of bit lines BL that commonly connect the drains of the selection transistors ST. The column decoder Dc1 also controls the potentials of the plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT when reading the information written in the memory cell transistors MT. A sense amplifier SA for detecting a current flowing through the bit line BL is connected to the column decoder Dc1. The column decoder Dc1 is formed by a low voltage circuit (low withstand voltage circuit) that operates at a relatively low voltage. The low voltage circuit is a circuit that can operate at high speed while having a relatively low withstand voltage. A gate insulating film (not shown) of a transistor (not shown) of the low voltage circuit is formed relatively thin. For this reason, the transistors of the low voltage circuit used in the column decoder Dc1 can operate at a relatively high speed. The reason why the low voltage circuit is used for the column decoder Dc1 in this embodiment is that it is not necessary to apply a high voltage to the drain of the selection transistor ST, while the selection transistor is read when information written in the memory cell transistor MT is read. This is because it is necessary to operate the ST at high speed. In this embodiment, since a low voltage circuit is used for the column decoder Dc1, the select transistor ST can be operated at a relatively high speed, and as a result, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device with a high read speed. Become.
 メモリセルトランジスタMTのソースを共通接続する複数のソース線SLは、第1の列デコーダDc1と第2の列デコーダDc2の両方に接続されている。第2の列デコーダDc2は、メモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際に、メモリセルトランジスタMTのソースを共通接続する複数のソース線SLの電位を制御するためのものである。 The plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT are connected to both the first column decoder Dc1 and the second column decoder Dc2. The second column decoder Dc2 is for controlling the potentials of the plurality of source lines SL that commonly connect the sources of the memory cell transistors MT when writing information to the memory cell transistors MT.
 なお、上述したように、メモリセルMCに書き込まれた情報を読み出す際には、ソース線SLは第1の列デコーダDc1により制御される。 As described above, when reading the information written in the memory cell MC, the source line SL is controlled by the first column decoder Dc1.
 第2の列デコーダDc2は、高電圧回路(高耐圧回路)により形成されている。本実施形態において第2の列デコーダDc2に高電圧回路を用いているのは、メモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際に、ソース線SLに高電圧を印加する必要があるためである。なお、上述したように、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、ソース線SLは第1の列デコーダDc1により制御される。 The second column decoder Dc2 is formed by a high voltage circuit (high voltage circuit). The reason why the high voltage circuit is used for the second column decoder Dc2 in this embodiment is that it is necessary to apply a high voltage to the source line SL when writing information to the memory cell transistor MT. As described above, when reading information written in the memory cell transistor MT, the source line SL is controlled by the first column decoder Dc1.
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の動作方法を図15~図19を用いて説明する。図15は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法、読み出し方法及び消去方法を示す図である。図15において括弧内は非選択線の電位を示している。また、図15においてFはフローティングを示している。 Next, the operation method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 15 is a diagram illustrating a writing method, a reading method, and an erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. In FIG. 15, the parenthesis indicates the potential of the non-selected line. In FIG. 15, F indicates floating.
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を図15~17を用いて説明する。図16は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を示す回路図である。図17は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法を示すタイムチャートである。 Next, the writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 16 is a circuit diagram illustrating the writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG. 17 is a time chart illustrating the writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
 メモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際には、図17に示すタイムチャートに従い、各部の電位を図15及び図16に示すように設定する。 When writing information to the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as shown in FIGS. 15 and 16 according to the time chart shown in FIG.
 まず、選択すべきメモリセル(選択セル)MC(SELECT)のアドレスを確定する。 First, the address of the memory cell (selected cell) MC (SELECT) to be selected is determined.
 次に、選択セルMC(SELECT)に接続された第2のワード線WL2(SELECT)の電位を、第2の行デコーダDr2によってVcc(第4の電位)に設定する。一方、選択された第2のワード線WL2(SELECT)以外の第2のワード線WL2の電位、即ち、非選択の第2のワード線WL2の電位を、第2の行デコーダDr2によって0V(接地)とする。 Then, it sets the potential of the second word line WL2 connected to the selected cell MC (SELECT) (SELECT), by the second row decoder Dr2 to Vcc (fourth potential). On the other hand, the potential of the second word line WL2 other than the selected second word line WL2 (SELECT) , that is, the potential of the unselected second word line WL2 is set to 0 V (grounded) by the second row decoder Dr2. ).
 次に、選択セルMC(SELECT)の選択トランジスタSTのドレインに接続された選択ビット線BL(SELECT)の電位を、第1の列デコーダDc1によって0Vとする。以上の操作によって、選択トランジスタSTをオン状態にする準備が整うので、書き込まれる選択セルMC(SELECT)の選択が確定する。 Next, the potential of the selected bit line BL (SELECT) connected to the drain of the selection transistor ST of the selected cell MC (SELECT) is set to 0 V by the first column decoder Dc1. By the above operation, since the ready to the selection transistors ST to the on state, selection of the selected cell MC (SELECT) is determined to be written.
 また、選択セルMC(SELECT)に隣接する隣接セルMC(ADJACENT)の選択トランジスタSTのドレインに接続されたビット線(隣接ビット線)BL(ADJACENT)の電位を、第1の列デコーダDc1によってVcc(第5の電位)に設定する。なお、隣接ビット線BL(ADJACENT)は、選択ビット線BL(SELECT)及び選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースに接続されたソース線(選択ソース線)SL(SELECT)に対して第1の側に位置しており、選択ソース線SL(SELECT)に隣接している。また、選択ソース線SL(SELECT)は、選択ビット線BL(SELECT)に対して第1の側に位置しており、選択ビット線BL(SELECT)に隣接している。また、選択ビット線BL(SELECT)及び隣接ビット線BL(ADJACENT)を除く他のビット線BLの電位を、第1の列デコーダDc1によって0V(接地)とする。 Further, the potential of the bit line (adjacent bit line) BL (ADJACENT) connected to the drain of the selection transistor ST of the adjacent cell MC (ADJACENT) adjacent to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the first column decoder Dc1. Set to (fifth potential). Incidentally, adjacent bit line BL (ADJACENT), to the selected bit line BL (SELECT) and the selected cell MC (SELECT) memory cell transistors connected to the source source line of MT of (selected source line) SL (SELECT) It is located on the first side and is adjacent to the selected source line SL (SELECT) . Also, the selected source line SL (SELECT) is located on the first side of the selected bit line BL (SELECT), is adjacent to the selected bit line BL (SELECT). Further, the potentials of the bit lines BL other than the selected bit line BL (SELECT) and the adjacent bit line BL (ADJACENT) are set to 0 V (ground) by the first column decoder Dc1.
 次に、全ての第1のワード線WL1の電位を、第1の行デコーダDr1によって、正電圧Viとする。書き込み選択待機状態にある第1の行デコーダDr1における最終次段のインバータInv-preFは、常にハイレベルの信号を、ノードAを介して最終段のインバータInv-Fに対して出力している。従って、制御回路CCが、正電圧Viを、書き込み選択待機状態にある第1の行デコーダDr1に出力すると、全ての最終段のインバータInv-Fは、全ての第1のワード線WL1の電位を、正電圧Viとする。 Next, the potentials of all the first word lines WL1 are set to the positive voltage Vi by the first row decoder Dr1. The final next stage inverter Inv-preF in the first row decoder Dr1 in the write selection standby state always outputs a high level signal to the final stage inverter Inv-F via the node A. Therefore, when the control circuit CC outputs the positive voltage Vi to the first row decoder Dr1 in the write selection standby state, all final stage inverters Inv-F set the potentials of all the first word lines WL1. The positive voltage Vi.
 従って、非選択セルMC(SL)及び非選択セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに、第1の行デコーダDr1により正電圧Viが印加される。また、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートにも、第1の行デコーダDr1により正電圧Viが印加される。 Accordingly, the positive voltage Vi is applied by the first row decoder Dr1 to the control gates of the memory cell transistors MT of the non-selected cell MC (SL) and the non-selected cell MC (ADJACENT) . The positive voltage Vi is also applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) by the first row decoder Dr1.
 次に、選択セルMC(SELECT)に接続されている第1のワード線WL1(SELECT)の電位を、第1の行デコーダDr1によって、正の電位である書き込み選択電圧Vpp(第6の電位)に設定する。これは、第1の行デコーダDr1において、最終次段のインバータInv-preFが、選択セルMC(SELECT)に接続される最終段のインバータInv-Fに対して、ノードAを介してロウレベルの信号を出力することにより行われる。書き込み選択電圧Vppは、例えば9Vとすることができる。選択された第1のワード線WL1(SELECT)の電位は、後述する選択されたソース線SL(SELECT)の電位より高い電位とする。一方、選択された第1のワード線WL1(SELECT)以外の第1のワード線WL1の電位、即ち、非選択の第1のワード線WL1の電位は、正電圧Viのままである。 Next, the potential of the first word line WL1 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is changed by the first row decoder Dr1 to the write selection voltage Vpp (sixth potential) which is a positive potential. Set to. This is because, in the first row decoder Dr1, the final next-stage inverter Inv-preF sends a low-level signal via the node A to the final-stage inverter Inv-F connected to the selected cell MC (SELECT). This is done by outputting The write selection voltage Vpp can be set to 9V, for example. The potential of the selected first word line WL1 (SELECT) is higher than the potential of a selected source line SL (SELECT) described later. On the other hand, the potential of the first word line WL1 other than the selected first word line WL1 (SELECT) , that is, the potential of the unselected first word line WL1 remains the positive voltage Vi.
 本実施形態では、全ての非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに対して、正電圧Viが印加される。従って、第1の行レコーダDr1は、選択された第1のワード線WL1(SELECT)以外の全ての第1のワード線WL1の電位を、正電圧Viにする。即ち、選択された第1のワード線WL1(SELECT)に接続されない全ての選択トランジスタSTのコントロールゲートには、非選択セルMC(SL)以外のメモリセルを含めて、正電圧Viが印加される。 In the present embodiment, the positive voltage Vi is applied to the control gates of the memory cell transistors MT of all unselected cells MC (SL) . Therefore, the first row recorder Dr1 sets the potentials of all the first word lines WL1 other than the selected first word line WL1 (SELECT) to the positive voltage Vi. That is, the positive voltage Vi is applied to the control gates of all the select transistors ST not connected to the selected first word line WL1 (SELECT) , including memory cells other than the non-selected cells MC (SL). .
 次に、選択すべきメモリセルMCに接続されているソース線SL(SELECT)の電位を、第2の列デコーダDc2によって、書き込み電圧Vslに設定する。書き込み電圧Vslは、例えば5.5Vとすることができる。一方、選択されたソース線SL(SELECT)以外のソース線SLの電位、即ち、非選択のソース線SLの電位をフローティングFとする。 Next, the potential of the source line SL (SELECT) connected to the memory cell MC to be selected is set to the write voltage Vsl by the second column decoder Dc2. The write voltage Vsl can be set to, for example, 5.5V. On the other hand, the potential of the source line SL other than the selected source line SL (SELECT) , that is, the potential of the unselected source line SL is set as the floating F.
 図17に示すように、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTのソースに対して、所定の時間の間、書き込み電圧Vslが印加されて、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTへの書き込みが行われる。書き込み電圧Vslの印加と共に、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートにも、正電圧Viが、第1の行デコーダDr1によって、少なくとも所定の時間の間、印加される。 As shown in FIG. 17, the write voltage Vsl is applied to the source of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) for a predetermined time, and the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) is applied. Is written. Along with the application of the write voltage Vsl, the positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) for at least a predetermined time by the first row decoder Dr1.
 正電圧Viは、書き込み電圧Vslの印加の開始時点よりも、少なくとも10nsec前に印加されることが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)の記憶状態が変化することを防止する上で好ましい。このようにして、書き込み電圧Vslの立ち上がり時においても、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが確実に防止される。 The positive voltage Vi is applied at least 10 nsec before the application of the write voltage Vsl. When the selected cell MC (SELECT) is written, the memory state of the non-selected cell MC (SL) changes. It is preferable to prevent this. In this way, even when the write voltage Vsl rises, generation of electron e− / hole h + pairs due to band-to-band tunneling is suppressed, and hot holes are reliably prevented from being captured by the tunnel insulating film TI. Is done.
 具体的には、正電圧Viの印加の開始時点と書き込み電圧Vslの印加の開始時点との間の時間T1は、10nsec~1μsecとすることが好ましい。 Specifically, the time T1 between the start time of application of the positive voltage Vi and the start time of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 μsec.
 また、正電圧Viは、書き込み電圧Vslの印加の終了時点の後も、少なくとも10nsecの間印加することが、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生を防止する上で好ましい。このようにして、書き込み電圧Vslの立ち下がり時においても、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対の発生が抑制されて、ホットホールが、トンネル絶縁膜TIに捕獲されることが確実に防止される。 The positive voltage Vi can be applied for at least 10 nsec after the end of application of the write voltage Vsl. When the selected cell MC (SELECT) is written, the electrons e− / holes due to interband tunneling are applied. It is preferable for preventing the generation of h + pairs. In this way, even when the write voltage Vsl falls, generation of electron e− / hole h + pairs due to band-to-band tunneling is suppressed, and hot holes are surely captured by the tunnel insulating film TI. Is prevented.
 具体的には、正電圧Viの印加の終了時点と書き込み電圧Vslの印加の終了時点との間の時間T2は、10nsec~1μsecとすることが好ましい。 Specifically, the time T2 between the end of application of the positive voltage Vi and the end of application of the write voltage Vsl is preferably 10 nsec to 1 μsec.
 なお、ウェルWell(図9の符号26参照)の電位は常に0V(接地)とする。 Note that the potential of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) is always 0 V (ground).
 各部の電位を上記のように設定すると、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電子が流れ、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30a内に電子が導入される。これにより、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aに電荷が蓄積され、メモリセルトランジスタMTに情報が書き込まれることとなる。 When the potential of each part is set as described above, electrons flow between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, and electrons are introduced into the floating gate 30a of the memory cell transistor MT. Is done. As a result, charges are accumulated in the floating gate 30a of the memory cell transistor MT, and information is written into the memory cell transistor MT.
 また、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、選択されたソース線SL(SELECT)とソースが共通接続される非選択セルMC(SL)に対して、記憶状態の変化が防止される。 In addition, when writing to the selected cell MC (SELECT) , the memory state is prevented from changing for the selected source line SL (SELECT) and the non-selected cell MC (SL) whose sources are connected in common. .
 選択セルMC(SELECT)への書き込みの際には、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートには、正電圧Viが印加される。この正電圧Viの大きさによっては、メモリセルトランジスタMTがオン状態になる場合もある。しかし、非選択の第2のワード線WL2の電位を0Vとすることにより、非選択セルMC(SL)の選択トランジスタSTはオフ状態にあるので、非選択セルMC(SL)のメモリセルトランジスタMTに書き込まれることが防止される。 When writing to the selected cell MC (SELECT) , a positive voltage Vi is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) . Depending on the magnitude of the positive voltage Vi, the memory cell transistor MT may be turned on. However, since the selection transistor ST of the non-selected cell MC (SL) is in the off state by setting the potential of the non-selected second word line WL2 to 0 V, the memory cell transistor MT of the non-selected cell MC (SL) Is prevented from being written to.
 なお、本実施形態において、隣接ビット線BL(ADJACENT)の電位をVccとするのは、以下のような理由によるものである。 In the present embodiment, the potential of the adjacent bit line BL (ADJACENT) is set to Vcc for the following reason.
 即ち、隣接ビット線BL(ADJACENT)の電位を0V(接地)とした場合には、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際に、選択セルMC(SELECT)の選択トランジスタSTがオン状態になるのみならず、隣接セルMC(ADJACENT)の選択トランジスタSTまでもがオン状態となってしまう。そうすると、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTに情報が書き込まれるのみならず、隣接セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTにも情報が誤って書き込まれてしまう。 That is, when the potential of the adjacent bit line BL (ADJACENT) was 0V (ground), when information is written into the memory cell transistors MT of the selected cell MC (SELECT), selection transistors ST of the selected cell MC (SELECT) Not only is turned on, but also the selection transistor ST of the adjacent cell MC (ADJACENT) is turned on. Then, not only information is written in the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) but also information is erroneously written in the memory cell transistor MT of the adjacent cell MC (ADJACENT) .
 これに対し、本実施形態では、隣接ビット線BL(ADJACENT)の電位をVccとするため、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTに情報を書き込む際に、隣接セルMC(ADJACENT)の選択トランジスタSTがオフ状態となる。このため、本実施形態によれば、隣接セルMC(ADJACENT)のメモリセルトランジスタMTに情報が誤って書き込まれてしまうのを防止することができる。 On the other hand, in this embodiment, since the potential of the adjacent bit line BL (ADJACENT) is set to Vcc, when information is written to the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) , the selection of the adjacent cell MC (ADJACENT) is performed. The transistor ST is turned off. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent information from being erroneously written in the memory cell transistor MT of the adjacent cell MC (ADJACENT) .
 また、書き込みが選択されていないその他の非選択セルMCでは、接続されるソース線SLの電位がフローティングとされ、且つ接続される第1のワード線WL1の電位が正の電位である書き込み選択電圧Vpp又は正電圧Viに設定される。従って、これらの非選択セルでは、選択セルMC(SELECT)への書き込みの際に、バンド間トンネリングによる電子e-・正孔h+対が発生するおそれがないので、記憶状態が変化するおそれもない。 In the other non-selected cells MC that are not selected for writing, the potential of the connected source line SL is floating, and the potential of the connected first word line WL1 is a positive potential. Vpp or positive voltage Vi is set. Thus, in these non-selected cells, when writing to the selected cell MC (SELECT), the electron e- · holes h + pairs by interband tunneling there is no possibility of occurring, storage state there is no risk that changes .
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の読み出し方法を図15、図18及び19を用いて説明する。図18は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の読み出し方法を示す回路図である。図19は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の読み出し方法を示すタイムチャートである。 Next, the reading method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. FIG. 18 is a circuit diagram illustrating the read method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG. 19 is a time chart illustrating the read method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment.
 メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、図19に示すタイムチャートに従い、各部の電位を図15及び図18に示すように設定する。 When reading the information written in the memory cell transistor MT, the potential of each part is set as shown in FIGS. 15 and 18 according to the time chart shown in FIG.
 まず、選択すべきメモリセル(選択セル)MC(SELECT)のアドレスを確定する。 First, the address of the memory cell (selected cell) MC (SELECT) to be selected is determined.
 次に、選択セルMC(SELECT)に接続されているビット線(選択ビット線)BL(SELECT)の電位を、第1の列デコーダDc1によってVccとする。一方、選択ビット線BL(SELECT)以外のビット線BLの電位をフローティングとする。また、選択セルMC(SELECT)に接続されているソース線(選択ソース線)SL(SELECT)の電位を、第1の列デコーダDc1によって0V(接地)とする。なお、選択ソース線SL(SELECT)は、選択ビット線BL(SELECT)に対して第1の側に位置している。また、選択セルMC(SELECT)に隣接するメモリセル(隣接セル)MC(ADJACENT)に接続されたソース線(隣接ソース線)SL(ADJACENT)の電位を、第1の列デコーダDc1によってVccとする。なお、隣接ソース線SL(ADJACENT)は、選択ビット線BL(SELECT)に対して、第1の側と反対側の第2の側に位置している。また、選択セルMC(SELECT)の選択トランジスタSTのドレインと隣接セルMC(ADJACENT)の選択トランジスタSTのドレインとは、選択ビット線BL(SELECT)により共通接続されている。また、その他のソース線SLの電位、即ち、選択ソース線SL(SELECT)及び隣接ソース線SL(SELECT)を除くソース線SLの電位は、フローティングとする。また、すべての第1のワード線WL1の電位は、読み出し待機時において、第1の行デコーダDr1によって常にVccとする。ウェルWell(図9の符号26参照)の電位はいずれも0Vとする。 Next, the potential of the bit line (selected bit line) BL (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the first column decoder Dc1. On the other hand, the potentials of the bit lines BL other than the selected bit line BL (SELECT) are made floating. Further, the potential of the source line (selected source line) SL (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to 0 V (ground) by the first column decoder Dc1. Note that the selected source line SL (SELECT) is located on the first side with respect to the selected bit line BL (SELECT) . Further, the potential of the source line (adjacent source line) SL (ADJACENT) connected to the memory cell (adjacent cell) MC (ADJACENT) adjacent to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the first column decoder Dc1. . The adjacent source line SL (ADJACENT) is located on the second side opposite to the first side with respect to the selected bit line BL (SELECT) . Further, the drain of the selection transistor ST of the selected cell MC (SELECT) and the drain of the selection transistor ST of the adjacent cell MC (ADJACENT) are commonly connected by a selected bit line BL (SELECT) . Further, the potentials of the other source lines SL, that is, the potentials of the source lines SL excluding the selected source line SL (SELECT) and the adjacent source line SL (SELECT) are floating. Further, the potentials of all the first word lines WL1 are always set to Vcc by the first row decoder Dr1 during the read standby. The potentials of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) are all 0V.
 次に、選択ビット線BL(SELECT)をセンスアンプSAに接続する。 Next, the selected bit line BL (SELECT) is connected to the sense amplifier SA.
 次に、選択セルMC(SELECT)に接続されている第2のワード線WL2(SELECT)の電位を、第2の行デコーダDr2によってVccとする。一方、選択された第2のワード線WL2(SELECT)を除く複数の第2のワード線WL2の電位を、第2の行デコーダDr2によって0Vとする。 Next, the potential of the second word line WL2 (SELECT) connected to the selected cell MC (SELECT) is set to Vcc by the second row decoder Dr2. On the other hand, the potentials of the plurality of second word lines WL2 excluding the selected second word line WL2 (SELECT) are set to 0 V by the second row decoder Dr2.
 選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTに情報が書き込まれている場合、即ち、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTの情報が“0”の場合には、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aに電荷が蓄積されている。この場合には、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電流が流れず、選択された一のビット線(選択ビット線)BL(SELECT)には電流が流れない。このため、選択ビット線BL(SELECT)の電位はVccのままとなる。選択ビット線BL(SELECT)の電位はセンスアンプSAにより検出される。選択ビット線BL(SELECT)の電位がVccのままの場合には、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTの情報は“0”であると判断される(図19参照)。 If the memory cell transistors information MT of the selected cell MC (SELECT) is written, that is, in the case of the selected cell MC (SELECT) information of the memory cell transistor MT is "0", the floating of the memory cell transistor MT Charges are accumulated in the gate 30a. In this case, no current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, and the selected bit line (selected bit line) BL (SELECT) Current does not flow. For this reason, the potential of the selected bit line BL (SELECT) remains at Vcc. The potential of the selected bit line BL (SELECT) is detected by the sense amplifier SA. When the potential of the selected bit line BL (SELECT) remains at Vcc, it is determined that the information of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) is “0” (see FIG. 19).
 一方、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報が消去されている場合、即ち、選択セルMC(SELECT)のメモリセルの情報が“1”の場合には、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aに電荷が蓄積されていない。この場合には、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電流が流れ、選択された一のビット線BLに電流が流れる。このため、選択ビット線BL(SELECT)の電位は徐々に低下し、やがて0Vとなる。選択ビット線BL(SELECT)の電位がVccより低くなった場合には、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTの情報が“1”であると判断される(図19参照)。 On the other hand, when the information written in the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) is erased, that is, when the information of the memory cell of the selected cell MC (SELECT) is “1”, the memory cell transistor No charge is accumulated in the floating gate 30a of the MT. In this case, a current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, and a current flows through one selected bit line BL. For this reason, the potential of the selected bit line BL (SELECT) gradually decreases and eventually becomes 0V. When the potential of the selected bit line BL (SELECT) becomes lower than Vcc, it is determined that the information of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) is “1” (see FIG. 19).
 こうして、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報が読み出される。 Thus, the information written in the memory cell transistor MT is read out.
 本実施形態では、第1のワード線WL1の電位が読み出し待機時において常にVccに設定されているため、ソース線SLの電位とビット線BLの電位と第2のワード線WL2の電位とを制御することにより、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出すことが可能である。本実施形態では、ビット線BLの電位を制御する第1の列デコーダDc1が上述したように低電圧回路により形成されているため、ビット線BLが高速で制御される。また、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、ソース線SLの電位は第1の列デコーダDc1により制御されるため、ソース線SLも高速で制御される。また、第2のワード線WL2の電位を制御する第2の行デコーダDr2が上述したように低電圧回路により形成されているため、第2のワード線WL2も高速で制御される。このため、本実施形態によれば、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を高速で読み出すことができる。 In the present embodiment, since the potential of the first word line WL1 is always set to Vcc during read standby, the potential of the source line SL, the potential of the bit line BL, and the potential of the second word line WL2 are controlled. As a result, information written in the memory cell transistor MT can be read. In the present embodiment, since the first column decoder Dc1 for controlling the potential of the bit line BL is formed by the low voltage circuit as described above, the bit line BL is controlled at high speed. Further, when reading information written in the memory cell transistor MT, the potential of the source line SL is controlled by the first column decoder Dc1, and therefore the source line SL is also controlled at high speed. Further, since the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 is formed by the low voltage circuit as described above, the second word line WL2 is also controlled at high speed. Therefore, according to the present embodiment, information written in the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) can be read at high speed.
 なお、本実施形態において、隣接ソース線SL(ADJACENT)の電位をVccとするのは、以下のような理由によるものである。 In the present embodiment, to the potential of the adjacent source line SL (ADJACENT) and Vcc is the following reason.
 即ち、隣接ソース線SL(ADJACENT)の電位をフローティングとした場合には、隣接セルMC(ADJACENT)を選択していないにもかかわらず、隣接セルMC(ADJACENT)において、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に意図しない電流が流れてしまうおそれがある。この場合には、選択セルMC(SELECT)において、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電流が流れるか否かにかかわらず、選択ビット線BL(SELECT)に電流が流れることとなる。選択セルMC(SELECT)において、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電流が流れていないにもかかわらず、隣接セルMC(ADJACENT)において、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に電流が流れた場合には、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTの情報が誤って判断されてしまう。 That is, when the potential of the adjacent source line SL (ADJACENT) is set to the floating state, the source diffusion of the memory cell transistor MT is performed in the adjacent cell MC (ADJACENT) even though the adjacent cell MC (ADJACENT) is not selected. An unintended current may flow between the layer 36a and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST. In this case, in the selected cell MC (SELECT) , regardless of whether or not current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, the selected bit line BL ( Current will flow through ( SELECT) . In the selected cell MC (SELECT) , even though no current flows between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, in the adjacent cell MC (ADJACENT) , the memory cell When a current flows between the source diffusion layer 36a of the transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST, information on the memory cell transistor MT of the selection cell MC (SELECT) is erroneously determined.
 これに対し、本実施形態では、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、隣接ソース線SL(ADJACENT)の電位をVccとする。このため、本実施形態では、隣接セルMC(ADJACENT)において、メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36aと選択トランジスタSTのドレイン拡散層36cとの間に意図しない電流が流れてしまうことがない。このため、本実施形態によれば、選択セルMC(SELECT)のメモリセルトランジスタMTの情報が誤って判断されるのを防止することが可能となる。 On the other hand, in this embodiment, when reading the information written in the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) , the potential of the adjacent source line SL (ADJACENT) is set to Vcc. For this reason, in this embodiment, in the adjacent cell MC (ADJACENT) , an unintended current does not flow between the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT and the drain diffusion layer 36c of the selection transistor ST. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to prevent the information of the memory cell transistor MT of the selected cell MC (SELECT) from being erroneously determined.
 次に、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の消去方法を図15を用いて説明する。 Next, the erasing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG.
 メモリセルアレイ10に書き込まれた情報を消去する際には、各部の電位を以下のように設定する。即ち、ビット線BLの電位はいずれもフローティングとする。ソース線SLの電位はいずれもフローティングとする。第1のワード線WL1の電位は、第1の行デコーダDr1によって、いずれも例えば-9Vとする。第2のワード線WL2の電位は、第2の行デコーダDr2によって、いずれもフローティングとする。ウェルWell(図9の符号26参照)の電位は、いずれも例えば+9Vとする。 When erasing the information written in the memory cell array 10, the potential of each part is set as follows. That is, the potentials of the bit lines BL are all floating. The potentials of the source lines SL are all floating. The potential of the first word line WL1 is set to, for example, −9 V by the first row decoder Dr1. The potential of the second word line WL2 is all floated by the second row decoder Dr2. The potential of the well Well (see reference numeral 26 in FIG. 9) is, for example, + 9V.
 各部の電位を上記のように設定すると、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aから電荷が引き抜かれる。これにより、メモリセルトランジスタMTのフローティングゲート30aに電荷が蓄積されていない状態となり、メモリセルトランジスタMTの情報が消去されることとなる。 When the potential of each part is set as described above, charges are extracted from the floating gate 30a of the memory cell transistor MT. As a result, no charge is accumulated in the floating gate 30a of the memory cell transistor MT, and information in the memory cell transistor MT is erased.
 上述した本実施形態の不揮発性半導体記憶装置によれば、選択セルMC(SELECT)が書き込まれる際に、非選択セルMC(SL)の記憶状態が変化することが確実に防止される。 According to the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment described above, it is possible to reliably prevent the storage state of the non-selected cell MC (SL) from changing when the selected cell MC (SELECT) is written.
 また、本実施形態によれば、選択トランジスタSTのドレイン36cを共通接続するビット線BLの電位を制御する第1の列デコーダDc1が、高速動作が可能な低電圧回路により形成されている。また、選択トランジスタSTのセレクトゲート30bを共通接続する第2のワード線WL2の電位を制御する第2の行デコーダDr2が、高速動作が可能な低電圧回路により形成されている。また、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際には、メモリセルトランジスタMTのソース36aを共通接続するソース線SLが第1の列デコーダDc1により制御される。従って、本実施形態によれば、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を読み出す際に、ビット線BLと第2のワード線WL2とソース線とが高速で制御され得る。即ち、メモリセルトランジスタMTに書き込まれた情報を高速で読み出し得る。 In addition, according to the present embodiment, the first column decoder Dc1 that controls the potential of the bit line BL that commonly connects the drains 36c of the selection transistors ST is formed by a low-voltage circuit capable of high-speed operation. Further, the second row decoder Dr2 for controlling the potential of the second word line WL2 that commonly connects the select gates 30b of the select transistors ST is formed by a low voltage circuit capable of high speed operation. Further, when reading information written in the memory cell transistor MT, the source line SL commonly connecting the sources 36a of the memory cell transistors MT is controlled by the first column decoder Dc1. Therefore, according to the present embodiment, when the information written in the memory cell transistor MT is read, the bit line BL, the second word line WL2, and the source line can be controlled at high speed. That is, the information written in the memory cell transistor MT can be read at high speed.
 また、本実施形態では、選択トランジスタSTがNMOSトランジスタにより形成されているため、PMOSトランジスタにより選択トランジスタを形成する場合と比較して、動作速度の高速化に寄与することができる。 In this embodiment, since the selection transistor ST is formed of an NMOS transistor, it is possible to contribute to an increase in operating speed as compared with the case where the selection transistor is formed of a PMOS transistor.
 本発明では、上述した各実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
 例えば、上述した不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法は一例である。書き込み電圧Vslの印加と共に、非選択メモリセル(SL)のメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートに正電圧を印加していれば、第1のワード線WL1等の他の信号線の電位の操作の順番を変えて書き込みを行っても良い。
In the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device of each embodiment described above can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
For example, the above-described writing method of the nonvolatile semiconductor memory device is an example. If a positive voltage is applied to the control gate of the memory cell transistor MT of the non-selected memory cell (SL) along with the application of the write voltage Vsl, the order of operation of the potentials of other signal lines such as the first word line WL1. The writing may be performed by changing.
 次に、上述した第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を、図20~図35を用いて以下に説明する。第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置も同様にして製造できる。 Next, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment described above will be described below with reference to FIGS. The nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment can be manufactured in the same manner.
 図20~図35は、本実施形態による不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す工程断面図である。図20(a)、図21(a)、図22(a)、図23(a)、図24(a)、図25(a)、図26(a)、図27(a)、図28(a)及び図29(a)、図30、図32及び図34は、メモリセルアレイ領域(コア領域)2を示している。図20(a)、図21(a)、図22(a)、図23(a)、図24(a)、図25(a)、図26(a)、図27(a)、図28(a)、図29(a)、図30、図32及び図34の紙面左側の図は、図8のC-C′断面に対応している。図20(a)、図21(a)、図22(a)、図23(a)、図24(a)、図25(a)、図26(a)、図27(a)、図28(a)、図29(a)、図30、図32及び図34の紙面右側は、図8のA-A′断面に対応している。図20(b)、図21(b)、図22(b)、図23(b)、図24(b)、図25(b)、図26(b)、図27(b)、図28(b)、図29(b)、図31、図33及び図35は、周辺回路領域4を示している。図20(b)、図21(b)、図22(b)、図23(b)、図24(b)、図25(b)、図26(b)、図27(b)、図28(b)、図29(b)、図31、図33及び図35の紙面左側は、高耐圧トランジスタが形成される領域6を示している。高耐圧トランジスタが形成される領域6のうちの紙面左側は高耐圧Nチャネルトランジスタが形成される領域6Nを示しており、高耐圧トランジスタが形成される領域6のうちの紙面右側は高耐圧Pチャネルトランジスタが形成される領域6Pを示している。図20(b)、図21(b)、図22(b)、図23(b)、図24(b)、図25(b)、図26(b)、図27(b)、図28(b)、図29(b)、図31、図33及び図35の紙面右側は、低電圧トランジスタが形成される領域8を示している。低電圧トランジスタが形成される領域8のうちの紙面左側は低電圧Nチャネルトランジスタが形成される領域8Nを示しており、低電圧トランジスタが形成される領域8のうちの紙面右側は低電圧Pチャネルトランジスタが形成される領域8Pを示している。 20 to 35 are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment. 20 (a), 21 (a), 22 (a), 23 (a), 24 (a), 25 (a), 26 (a), 27 (a), and 28. FIGS. 29A, 29A, 30, 32, and 34 show the memory cell array region (core region) 2. FIG. 20 (a), 21 (a), 22 (a), 23 (a), 24 (a), 25 (a), 26 (a), 27 (a), and 28. FIGS. 29A, 29A, 30, 32, and 34 correspond to the CC ′ cross section of FIG. 20 (a), 21 (a), 22 (a), 23 (a), 24 (a), 25 (a), 26 (a), 27 (a), and 28. The right side of FIG. 29A, FIG. 29A, FIG. 30, FIG. 32 and FIG. 34 corresponds to the AA 'cross section of FIG. 20 (b), 21 (b), 22 (b), 23 (b), 24 (b), 25 (b), 26 (b), 27 (b), 28 FIG. 29B, FIG. 31, FIG. 33, and FIG. 35 show the peripheral circuit region 4. 20 (b), 21 (b), 22 (b), 23 (b), 24 (b), 25 (b), 26 (b), 27 (b), 28 (B), FIG. 29 (b), FIG. 31, FIG. 33 and FIG. 35, the left side of the drawing shows the region 6 where the high voltage transistor is formed. The left side of the region 6 where the high breakdown voltage transistor is formed shows the region 6N where the high breakdown voltage N channel transistor is formed, and the right side of the region 6 where the high breakdown voltage transistor is formed is the high breakdown voltage P channel. A region 6P where a transistor is formed is shown. 20 (b), 21 (b), 22 (b), 23 (b), 24 (b), 25 (b), 26 (b), 27 (b), 28 (B), FIG. 29 (b), FIG. 31, FIG. 33, and FIG. The left side of the paper 8 in the region 8 where the low voltage transistor is formed shows the region 8N where the low voltage N channel transistor is formed, and the right side of the paper 8 in the region 8 where the low voltage transistor is formed is the low voltage P channel. A region 8P where a transistor is formed is shown.
 まず、半導体基板20を用意する。かかる半導体基板20としては、例えばP型のシリコン基板を用意する。 First, the semiconductor substrate 20 is prepared. For example, a P-type silicon substrate is prepared as the semiconductor substrate 20.
 次に、全面に、例えば熱酸化法により、膜厚15nmの熱酸化膜64を形成する。 Next, a thermal oxide film 64 having a film thickness of 15 nm is formed on the entire surface by, eg, thermal oxidation.
 次に、全面に、例えばCVD法により、膜厚150nmのシリコン窒化膜66を形成す。 Next, a silicon nitride film 66 having a thickness of 150 nm is formed on the entire surface by, eg, CVD.
 次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by, eg, spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜に開口部(図示せず)を形成する。かかる開口部は、シリコン窒化膜66をパターニングするためのものである。 Next, an opening (not shown) is formed in the photoresist film by using a photolithography technique. The opening is for patterning the silicon nitride film 66.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、シリコン窒化膜66をパターニングする。これにより、シリコン窒化膜より形成されるハードマスク66が形成される。 Next, the silicon nitride film 66 is patterned using the photoresist film as a mask. Thereby, a hard mask 66 made of a silicon nitride film is formed.
 次に、ドライエッチングにより、ハードマスク66をマスクとして、半導体基板20をエッチングする。これにより、半導体基板20に溝68が形成される(図20参照)。半導体基板20に形成する溝68の深さは、半導体基板20の表面から例えば400nmとする。 Next, the semiconductor substrate 20 is etched by dry etching using the hard mask 66 as a mask. As a result, a groove 68 is formed in the semiconductor substrate 20 (see FIG. 20). The depth of the groove 68 formed in the semiconductor substrate 20 is, for example, 400 nm from the surface of the semiconductor substrate 20.
 次に、熱酸化法により、半導体基板20のうちの露出している部分を酸化する。これにより、半導体基板20のうちの露出している部分にシリコン酸化膜(図示せず)が形成される。 Next, the exposed portion of the semiconductor substrate 20 is oxidized by a thermal oxidation method. As a result, a silicon oxide film (not shown) is formed on the exposed portion of the semiconductor substrate 20.
 次に、図21に示すように、全面に、高密度プラズマCVD法により、膜厚700nmのシリコン酸化膜22を形成する。 Next, as shown in FIG. 21, a 700 nm-thickness silicon oxide film 22 is formed on the entire surface by high-density plasma CVD.
 次に、図22に示すように、CMP(Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨)法により、シリコン窒化膜66の表面が露出するまでシリコン酸化膜22を研磨する。こうして、シリコン酸化膜より形成される素子分離領域22が形成される。 Next, as shown in FIG. 22, the silicon oxide film 22 is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) until the surface of the silicon nitride film 66 is exposed. Thus, an element isolation region 22 formed from the silicon oxide film is formed.
 次に、素子分離領域22を硬化させるための熱処理を行う。熱処理条件は、例えば窒素雰囲気中で900℃、30分とする。 Next, a heat treatment for curing the element isolation region 22 is performed. The heat treatment conditions are, for example, 900 ° C. and 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
 次に、ウエットエッチングにより、シリコン窒化膜66を除去する。 Next, the silicon nitride film 66 is removed by wet etching.
 次に、図23に示すように、熱酸化法により、半導体基板20の表面に犠牲酸化膜69を成長する。 Next, as shown in FIG. 23, a sacrificial oxide film 69 is grown on the surface of the semiconductor substrate 20 by a thermal oxidation method.
 次に、図24に示すように、メモリセルアレイ領域2に、N型のドーパント不純物を深く注入することにより、N型の埋め込み拡散層24を形成する。埋め込み拡散層24の上部は、P型のウェル26となる。この際、高耐圧Nチャネルトランジスタが形成される領域6Nにも、N型のドーパント不純物を深く注入することにより、N型の埋め込み拡散層24を形成する。 Next, as shown in FIG. 24, an N type buried diffusion layer 24 is formed by deeply implanting an N type dopant impurity into the memory cell array region 2. The upper part of the buried diffusion layer 24 becomes a P-type well 26. At this time, an N-type buried diffusion layer 24 is formed also by deeply implanting an N-type dopant impurity in the region 6N where the high breakdown voltage N-channel transistor is formed.
 次に、高耐圧Nチャネルトランジスタが形成される領域6Nに、N型の埋め込み拡散層70を枠状に形成する。かかる枠状の埋め込み拡散層70は、半導体基板20の表面から埋め込み拡散層24の周縁部に至るように形成する。埋め込み拡散層24と埋め込み拡散層70とにより囲まれた領域は、P型のウェル72Pとなる。 Next, an N-type buried diffusion layer 70 is formed in a frame shape in the region 6N where the high breakdown voltage N-channel transistor is formed. The frame-shaped buried diffusion layer 70 is formed so as to extend from the surface of the semiconductor substrate 20 to the peripheral portion of the buried diffusion layer 24. A region surrounded by the buried diffusion layer 24 and the buried diffusion layer 70 is a P-type well 72P.
 次に、高耐圧Pチャネルトランジスタが形成される領域6Pに、N型のドーパント不純物を導入することにより、N型のウェル72Nを形成する。 Next, an N-type well 72N is formed by introducing an N-type dopant impurity into the region 6P where the high breakdown voltage P-channel transistor is formed.
 次に、高耐圧Nチャネルトランジスタが形成される領域6Nと、高耐圧Pチャネルトランジスタが形成される領域6Pとに、チャネルドーピングを行う(図示せず)。 Next, channel doping is performed on the region 6N where the high breakdown voltage N-channel transistor is formed and the region 6P where the high breakdown voltage P-channel transistor is formed (not shown).
 次に、半導体基板20の表面に存在する犠牲酸化膜69をエッチング除去する。 Next, the sacrificial oxide film 69 present on the surface of the semiconductor substrate 20 is removed by etching.
 次に、全面に、熱酸化法により、膜厚10nmのトンネル絶縁膜28を形成する。 Next, a 10 nm thick tunnel insulating film 28 is formed on the entire surface by thermal oxidation.
 次に、全面に、例えばCVD法により、膜厚90nmのポリシリコン膜30を形成する。かかるポリシリコン膜30としては、不純物がドープされたポリシリコン膜を形成する。 Next, a 90 nm-thickness polysilicon film 30 is formed on the entire surface by, eg, CVD. As the polysilicon film 30, a polysilicon film doped with impurities is formed.
 次に、周辺回路領域4に存在するポリシリコン膜30をエッチング除去する。 Next, the polysilicon film 30 existing in the peripheral circuit region 4 is removed by etching.
 次に、全面に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とを順次積層して形成される絶縁膜(ONO膜)32を形成する。かかる絶縁膜32は、フローティングゲート30aとコントロールゲート34aとを絶縁するためのものである。 Next, an insulating film (ONO film) 32 formed by sequentially laminating a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film is formed on the entire surface. The insulating film 32 is for insulating the floating gate 30a and the control gate 34a.
 次に、図25に示すように、低電圧Nチャネルトランジスタが形成される領域8Nに、P型のドーパント不純物を導入することにより、P型のウェル74Pを形成する。 Next, as shown in FIG. 25, a P-type well 74P is formed by introducing a P-type dopant impurity into a region 8N where a low-voltage N-channel transistor is to be formed.
 次に、低電圧Pチャネルトランジスタが形成される領域8Pに、N型のドーパント不純物を導入することにより、N型のウェル74Nを形成する。 Next, an N-type well 74N is formed by introducing an N-type dopant impurity into the region 8P where the low-voltage P-channel transistor is formed.
 次に、低電圧Nチャネルトランジスタが形成される領域8Nと、低電圧Pチャネルトランジスタが形成される領域8Pとに、チャネルドーピングを行う(図示せず)。 Next, channel doping is performed on the region 8N where the low voltage N-channel transistor is formed and the region 8P where the low voltage P-channel transistor is formed (not shown).
 次に、周辺回路領域4に存在する絶縁膜(ONO膜)32をエッチング除去する。 Next, the insulating film (ONO film) 32 existing in the peripheral circuit region 4 is removed by etching.
 次に、全面に、熱酸化法により、例えば膜厚15nmのゲート絶縁膜76を形成する。 Next, a gate insulating film 76 of, eg, a 15 nm-thickness is formed on the entire surface by thermal oxidation.
 次に、ウエットエッチングにより、低電圧トランジスタが形成される領域8に存在するゲート絶縁膜76を除去する。 Next, the gate insulating film 76 present in the region 8 where the low voltage transistor is formed is removed by wet etching.
 次に、全面に、熱酸化法により、例えば膜厚3nmのゲート絶縁膜78を形成する。これにより、低電圧トランジスタが形成される領域8においては、例えば膜厚3nmのゲート絶縁膜が形成される。一方、高耐圧トランジスタが形成される領域6においては、ゲート絶縁膜76の膜厚は例えば16nm程度となる。 Next, a gate insulating film 78 of, eg, a 3 nm-thickness is formed on the entire surface by thermal oxidation. Thereby, in the region 8 where the low voltage transistor is formed, for example, a gate insulating film having a film thickness of 3 nm is formed. On the other hand, in the region 6 where the high breakdown voltage transistor is formed, the thickness of the gate insulating film 76 is, for example, about 16 nm.
 次に、全面に、例えばCVD法により、例えば膜厚180nmのポリシリコン膜34を形成する。 Next, a polysilicon film 34 of, eg, a 180 nm-thickness is formed on the entire surface by, eg, CVD.
 次に、全面に、反射防止膜80を形成する。 Next, an antireflection film 80 is formed on the entire surface.
 次に、図26に示すように、フォトリソグラフィ技術を用い、反射防止膜80、ポリシリコン膜34、絶縁膜32及びポリシリコン膜30をドライエッチングする。これにより、ポリシリコンより形成されるフローティングゲート30aと、ポリシリコンより形成されるコントロールゲート34aとを有する積層体が、メモリセルアレイ領域2内に形成される。また、ポリシリコンより形成されるセレクトゲート30bと、ポリシリコン膜34bとを有する積層体がメモリセルアレイ領域2内に形成される。 Next, as shown in FIG. 26, the antireflection film 80, the polysilicon film 34, the insulating film 32, and the polysilicon film 30 are dry-etched using a photolithography technique. As a result, a stacked body including the floating gate 30a formed of polysilicon and the control gate 34a formed of polysilicon is formed in the memory cell array region 2. A stacked body having a select gate 30b made of polysilicon and a polysilicon film 34b is formed in the memory cell array region 2.
 次に、配線(第1金属配線)46とセレクトゲート30bとを接続すべき領域において、ポリシリコン膜34bをエッチング除去する(図示せず)。 Next, in the region where the wiring (first metal wiring) 46 and the select gate 30b are to be connected, the polysilicon film 34b is removed by etching (not shown).
 次に、図27に示すように、熱酸化法により、フローティングゲート30aの側壁部分、コントロールゲート34aの側壁部分、セレクトゲート30bの側壁部分及びポリシリコン膜34bの側壁部分に、シリコン酸化膜(図示せず)を形成する。 Next, as shown in FIG. 27, a silicon oxide film (FIG. 27) is formed on the sidewall portion of the floating gate 30a, the sidewall portion of the control gate 34a, the sidewall portion of the select gate 30b, and the sidewall portion of the polysilicon film 34b by thermal oxidation. (Not shown).
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、メモリセルアレイ領域2を露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the memory cell array region 2 is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、N型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、フローティングゲート30aの両側の半導体基板20内、及び、セレクトゲート30bの両側の半導体基板20内に、不純物拡散層36a~36cが形成される。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask. Thus, impurity diffusion layers 36a to 36c are formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the floating gate 30a and in the semiconductor substrate 20 on both sides of the select gate 30b. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 こうして、フローティングゲート30aとコントロールゲート34aとソース/ドレイン拡散層36a、36bとを有するメモリセルトランジスタMTが形成される。また、コントロールゲート30bとソース/ドレイン拡散層36b、36cとを有する選択トランジスタSTが形成される。 Thus, the memory cell transistor MT having the floating gate 30a, the control gate 34a, and the source / drain diffusion layers 36a and 36b is formed. Further, the selection transistor ST having the control gate 30b and the source / drain diffusion layers 36b and 36c is formed.
 次に、熱酸化法により、フローティングゲート30aの側壁部分、コントロールゲート34bの側壁部分、セレクトゲート30bの側壁部分及びポリシリコン膜34bの側壁部分に、シリコン酸化膜82を形成する。 Next, a silicon oxide film 82 is formed on the sidewall portion of the floating gate 30a, the sidewall portion of the control gate 34b, the sidewall portion of the select gate 30b, and the sidewall portion of the polysilicon film 34b by thermal oxidation.
 次に、例えばCVD法により、膜厚50nmのシリコン窒化膜84を形成する。 Next, a 50 nm-thickness silicon nitride film 84 is formed by, eg, CVD.
 次に、ドライエッチングにより、シリコン窒化膜84を異方性エッチングすることにより、シリコン窒化膜より形成されるサイドウォール絶縁膜84を形成する。この際、反射防止膜80がエッチング除去されることとなる。 Next, the sidewall insulating film 84 formed from the silicon nitride film is formed by anisotropically etching the silicon nitride film 84 by dry etching. At this time, the antireflection film 80 is removed by etching.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、高耐圧トランジスタが形成される領域6と低電圧トランジスタが形成される領域8のポリシリコン膜34をパターニングする。これにより、ポリシリコン膜34より形成される高耐圧トランジスタのゲート電極34cが形成される。また、ポリシリコン34より形成される低電圧トランジスタのゲート電極34dが形成される。 Next, using a photolithography technique, the polysilicon film 34 in the region 6 where the high voltage transistor is formed and the region 8 where the low voltage transistor is formed are patterned. As a result, the gate electrode 34c of the high breakdown voltage transistor formed of the polysilicon film 34 is formed. Further, the gate electrode 34d of the low voltage transistor formed of the polysilicon 34 is formed.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、高耐圧Nチャネルトランジスタが形成される領域6Nを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 6N where the high voltage N channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、N型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、高耐圧Nチャネルトランジスタのゲート電極34cの両側の半導体基板20内に、N型の低濃度拡散層86が形成される。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask. As a result, an N-type low-concentration diffusion layer 86 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage N-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、高耐圧Pチャネルトランジスタが形成される領域6Pを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 6P where the high voltage P channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、P型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、高耐圧Pチャネルトランジスタのゲート電極34cの両側の半導体基板20内に、P型の低濃度拡散層88が形成される。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20. As a result, a P-type low-concentration diffusion layer 88 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage P-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、低電圧Nチャネルトランジスタが形成される領域8Nを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 8N where the low-voltage N-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、N型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、低電圧Nチャネルトランジスタのゲート電極34dの両側の半導体基板20内に、N型の低濃度拡散層90が形成される。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask. As a result, an N-type low-concentration diffusion layer 90 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low-voltage N-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、低電圧Pチャネルトランジスタが形成される領域8Pを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 8P where the low voltage P-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、P型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、低電圧Pチャネルトランジスタのゲート電極34dの両側の半導体基板20内に、P型の低濃度拡散層92が形成される。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20. As a result, a P-type low-concentration diffusion layer 92 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low-voltage P-channel transistor. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、例えばCVD法により、膜厚100nmのシリコン酸化膜93を形成する。 Next, a 100 nm-thickness silicon oxide film 93 is formed by, eg, CVD.
 次に、ドライエッチングにより、シリコン酸化膜93を異方性エッチングする。これにより、フローティングゲート30aとコントロールゲート34aとを有する積層体の側壁部分に、シリコン酸化膜より形成されるサイドウォール絶縁膜93が形成される(図28参照)。また、セレクトゲート30bとポリシリコン膜34bとを有する積層体の側壁部分に、シリコン酸化膜より形成されるサイドウォール絶縁膜93が形成される。また、ゲート電極34cの側壁部分にシリコン酸化膜より形成されるサイドウォール絶縁膜93が形成される。また、ゲート電極34dの側壁部分にシリコン酸化膜より形成されるサイドウォール絶縁膜93が形成される。 Next, the silicon oxide film 93 is anisotropically etched by dry etching. As a result, a sidewall insulating film 93 formed of a silicon oxide film is formed on the sidewall portion of the stacked body having the floating gate 30a and the control gate 34a (see FIG. 28). A sidewall insulating film 93 made of a silicon oxide film is formed on the side wall portion of the stacked body having the select gate 30b and the polysilicon film 34b. Further, a sidewall insulating film 93 formed of a silicon oxide film is formed on the side wall portion of the gate electrode 34c. Further, a sidewall insulating film 93 formed of a silicon oxide film is formed on the side wall portion of the gate electrode 34d.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、高耐圧Nチャネルトランジスタが形成される領域6Nを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 6N where the high voltage N channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、N型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、高耐圧Nチャネルトランジスタのゲート電極34cの両側の半導体基板20内に、N型の高濃度拡散層94が形成される。N型の低濃度拡散層86とN型の高濃度拡散層94とにより、LDD構造のN型のソース/ドレイン拡散層96が形成される。こうして、ゲート電極34cとソース/ドレイン拡散層96とを有する高耐圧Nチャネルトランジスタ110Nが形成される。高耐圧Nチャネルトランジスタ110Nは、高電圧回路(高耐圧回路)に用いられる。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask. Thereby, an N-type high concentration diffusion layer 94 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage N-channel transistor. The N-type low-concentration diffusion layer 86 and the N-type high-concentration diffusion layer 94 form an N-type source / drain diffusion layer 96 having an LDD structure. Thus, a high breakdown voltage N-channel transistor 110N having the gate electrode 34c and the source / drain diffusion layer 96 is formed. The high breakdown voltage N-channel transistor 110N is used in a high voltage circuit (high breakdown voltage circuit). Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、高耐圧Pチャネルトランジスタが形成される領域6Pを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 6P where the high voltage P channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、P型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、高耐圧Pチャネルトランジスタのゲート電極34cの両側の半導体基板20内に、P型の高濃度拡散層98が形成される。P型の低濃度拡散層88とP型の高濃度拡散層98とにより、LDD構造のP型のソース/ドレイン拡散層100が形成される。こうして、ゲート電極34cとソース/ドレイン拡散層100とを有する高耐圧Pチャネルトランジスタ110Pが形成される。高耐圧Pチャネルトランジスタ110Pは、高電圧回路(高耐圧回路)に用いられる。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20. As a result, a P-type high concentration diffusion layer 98 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34c of the high breakdown voltage P-channel transistor. The P-type low-concentration diffusion layer 88 and the P-type high-concentration diffusion layer 98 form a P-type source / drain diffusion layer 100 having an LDD structure. Thus, a high breakdown voltage P-channel transistor 110P having the gate electrode 34c and the source / drain diffusion layer 100 is formed. The high breakdown voltage P-channel transistor 110P is used in a high voltage circuit (high breakdown voltage circuit). Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、低電圧Nチャネルトランジスタが形成される領域8Nを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 8N where the low-voltage N-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、N型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、低電圧Nチャネルトランジスタのゲート電極34dの両側の半導体基板20内に、N型の高濃度拡散層102が形成される。N型の低濃度拡散層90とN型の高濃度拡散層102とにより、LDD構造のN型のソース/ドレイン拡散層104が形成される。こうして、ゲート電極34dとソース/ドレイン拡散層104とを有する低電圧Nチャネルトランジスタ112Nが形成される。低電圧Nチャネルトランジスタ112Nは、低電圧回路に用いられる。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, N-type dopant impurities are introduced into the semiconductor substrate 20 using the photoresist film as a mask. As a result, an N-type high concentration diffusion layer 102 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low-voltage N-channel transistor. An N-type source / drain diffusion layer 104 having an LDD structure is formed by the N-type low-concentration diffusion layer 90 and the N-type high-concentration diffusion layer 102. Thus, the low voltage N-channel transistor 112N having the gate electrode 34d and the source / drain diffusion layer 104 is formed. The low voltage N-channel transistor 112N is used in a low voltage circuit. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)を形成する。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、低電圧Pチャネルトランジスタが形成される領域8Pを露出する開口部(図示せず)をフォトレジスト膜に形成する。 Next, using a photolithography technique, an opening (not shown) exposing the region 8P where the low voltage P-channel transistor is to be formed is formed in the photoresist film.
 次に、フォトレジスト膜をマスクとして、P型のドーパント不純物を半導体基板20内に導入する。これにより、低電圧Pチャネルトランジスタのゲート電極34dの両側の半導体基板20内に、P型の高濃度拡散層106が形成される。P型の低濃度拡散層92とP型の高濃度拡散層106とにより、LDD構造のP型のソース/ドレイン拡散層108が形成される。こうして、ゲート電極34dとソース/ドレイン拡散層108とを有する低電圧Pチャネルトランジスタ112Pが形成される。低電圧Pチャネルトランジスタ112Pは、低電圧回路に用いられる。この後、フォトレジスト膜を剥離する。 Next, using the photoresist film as a mask, a P-type dopant impurity is introduced into the semiconductor substrate 20. As a result, a P-type high concentration diffusion layer 106 is formed in the semiconductor substrate 20 on both sides of the gate electrode 34d of the low voltage P-channel transistor. The P-type low-concentration diffusion layer 92 and the P-type high-concentration diffusion layer 106 form a P-type source / drain diffusion layer 108 having an LDD structure. Thus, the low voltage P-channel transistor 112P having the gate electrode 34d and the source / drain diffusion layer 108 is formed. The low voltage P-channel transistor 112P is used in a low voltage circuit. Thereafter, the photoresist film is peeled off.
 次に、例えばスパッタリング法により、全面に、膜厚10nmのコバルト膜を形成する。 Next, a cobalt film having a thickness of 10 nm is formed on the entire surface by, eg, sputtering.
 次に、熱処理を行うことにより、半導体基板20の表面のシリコン原子とコバルト膜中のコバルト原子とを反応させる。また、コントロールゲート34aの表面のシリコン原子とコバルト膜中のコバルト原子とを反応させる。また、ポリシリコン膜34bの表面のシリコン原子とコバルト膜中のコバルト原子とを反応させる。また、ゲート電極34c、34dの表面のシリコン原子とコバルト膜中のコバルト原子とを反応させる。こうして、ソース/ドレイン拡散層36a、36c上にコバルトシリサイド膜38a、38bが形成される(図29参照)。また、コントロールゲート34a上にコバルトシリサイド膜38cが形成される。また、ポリシリコン膜34b上にコバルトシリサイド膜38dが形成される。また、ソース/ドレイン拡散層96、100、104、108上にコバルトシリサイド膜38eが形成される。また、ゲート電極34c、34d上にコバルトシリサイド膜38fが形成される。 Next, heat treatment is performed to react silicon atoms on the surface of the semiconductor substrate 20 with cobalt atoms in the cobalt film. Further, the silicon atoms on the surface of the control gate 34a are reacted with the cobalt atoms in the cobalt film. Further, the silicon atoms on the surface of the polysilicon film 34b are reacted with the cobalt atoms in the cobalt film. Further, silicon atoms on the surfaces of the gate electrodes 34c and 34d are reacted with cobalt atoms in the cobalt film. Thus, cobalt silicide films 38a and 38b are formed on the source / drain diffusion layers 36a and 36c (see FIG. 29). A cobalt silicide film 38c is formed on the control gate 34a. A cobalt silicide film 38d is formed on the polysilicon film 34b. A cobalt silicide film 38e is formed on the source / drain diffusion layers 96, 100, 104, and 108. A cobalt silicide film 38f is formed on the gate electrodes 34c and 34d.
 次に、未反応のコバルト膜をエッチング除去する。 Next, the unreacted cobalt film is removed by etching.
 選択トランジスタSTのドレイン拡散層36c上に形成されたコバルトシリサイド膜38bは、ドレイン電極として機能する。 The cobalt silicide film 38b formed on the drain diffusion layer 36c of the select transistor ST functions as a drain electrode.
 メモリセルトランジスタMTのソース拡散層36a上に形成されたコバルトシリサイド膜38aは、ソース電極として機能する。 The cobalt silicide film 38a formed on the source diffusion layer 36a of the memory cell transistor MT functions as a source electrode.
 高耐圧トランジスタ110N、110Pのソース/ドレイン拡散層96、100上に形成されたコバルトシリサイド膜38eは、ソース/ドレイン電極として機能する。 The cobalt silicide film 38e formed on the source / drain diffusion layers 96, 100 of the high voltage transistors 110N, 110P functions as a source / drain electrode.
 低電圧トランジスタ112N、112Pのソース/ドレイン拡散層104、108上に形成されたコバルトシリサイド膜38eは、ソース/ドレイン電極として機能する。 The cobalt silicide film 38e formed on the source / drain diffusion layers 104 and 108 of the low voltage transistors 112N and 112P functions as a source / drain electrode.
 次に、図30及び図31に示すように、全面に、例えばCVD法により、膜厚100nmのシリコン窒化膜114を形成する。シリコン窒化膜114は、エッチングストッパとして機能するものである。 Next, as shown in FIGS. 30 and 31, a 100 nm-thickness silicon nitride film 114 is formed on the entire surface by, eg, CVD. The silicon nitride film 114 functions as an etching stopper.
 次に、全面に、CVD法により、膜厚1.6μmのシリコン酸化膜116を形成する。こうして、シリコン窒化膜114とシリコン酸化膜116とから形成される層間絶縁膜40が形成される。 Next, a 1.6 μm thick silicon oxide film 116 is formed on the entire surface by CVD. Thus, the interlayer insulating film 40 formed of the silicon nitride film 114 and the silicon oxide film 116 is formed.
 次に、CMP法により、層間絶縁膜40の表面を平坦化する。 Next, the surface of the interlayer insulating film 40 is planarized by CMP.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ソース/ドレイン電極38a、38bに達するコンタクトホール42、ソース/ドレイン拡散層38eに達するコンタクトホール42、及び、コバルトシリサイド膜38fに達するコンタクトホール42を形成する(図32、図33参照)。 Next, a contact hole 42 reaching the source / drain electrodes 38a and 38b, a contact hole 42 reaching the source / drain diffusion layer 38e, and a contact hole 42 reaching the cobalt silicide film 38f are formed by using a photolithography technique (FIG. 32, see FIG. 33).
 次に、全面に、スパッタリング法により、Ti膜とTiN膜とから形成されるバリア層(図示せず)を全面に形成する。 Next, a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
 次に、全面に、例えばCVD法により、膜厚300nmのタングステン膜44を形成する。 Next, a 300 nm-thickness tungsten film 44 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
 次に、CMP法により、層間絶縁膜40の表面が露出するまでタングステン膜44及びバリア膜を研磨する。こうして、コンタクトホール42内に、例えばタングステンより形成される導体プラグ44が埋め込まれる。 Next, the tungsten film 44 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 40 is exposed. Thus, the conductor plug 44 made of, for example, tungsten is buried in the contact hole 42.
 次に、例えばスパッタリング法により、導体プラグ44が埋め込まれた層間絶縁膜40上に、Ti膜、TiN膜、Al膜、Ti膜及びTiN膜を順次積層して形成される積層膜46を形成する。 Next, a laminated film 46 formed by sequentially laminating a Ti film, a TiN film, an Al film, a Ti film, and a TiN film is formed on the interlayer insulating film 40 in which the conductor plugs 44 are embedded, for example, by sputtering. .
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、積層膜46をパターニングする。これにより、積層膜より形成される配線(第1金属配線層)46が形成される。 Next, the laminated film 46 is patterned using a photolithography technique. As a result, a wiring (first metal wiring layer) 46 formed from the laminated film is formed.
 次に、図34及び図35に示すように、例えば高密度プラズマCVD法により、膜厚700nmのシリコン酸化膜118を形成する。 Next, as shown in FIGS. 34 and 35, a 700 nm-thickness silicon oxide film 118 is formed by, for example, a high-density plasma CVD method.
 次に、TEOSCVD法により、シリコン酸化膜120を形成する。シリコン酸化膜118とシリコン酸化膜120とにより層間絶縁膜48が形成される。 Next, a silicon oxide film 120 is formed by TEOSCVD. The silicon oxide film 118 and the silicon oxide film 120 form an interlayer insulating film 48.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線46に達するコンタクトホール50を層間絶縁膜48に形成する。 Next, a contact hole 50 reaching the wiring 46 is formed in the interlayer insulating film 48 by using a photolithography technique.
 次に、全面に、スパッタリング法により、Ti膜とTiN膜とから形成されるバリア層(図示せず)を全面に形成する。 Next, a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
 次に、全面に、例えばCVD法により、膜厚300nmのタングステン膜52を形成する。 Next, a 300 nm-thickness tungsten film 52 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
 次に、CMP法により、層間絶縁膜48の表面が露出するまでタングステン膜52及びバリア膜を研磨する。こうして、コンタクトホール50内に、例えばタングステンより形成される導体プラグ52が埋め込まれる。 Next, the tungsten film 52 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 48 is exposed. Thus, the conductor plug 52 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 50.
 次に、例えばスパッタリング法により、導体プラグ52が埋め込まれた層間絶縁膜48上に、Ti膜、TiN膜、Al膜、Ti膜及びTiN膜を順次積層して形成される積層膜54を形成する。 Next, a laminated film 54 formed by sequentially laminating a Ti film, a TiN film, an Al film, a Ti film, and a TiN film is formed on the interlayer insulating film 48 in which the conductor plugs 52 are embedded, for example, by sputtering. .
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、積層膜54をパターニングする。これにより、積層膜より形成される配線(第2金属配線層)54が形成される。 Next, the laminated film 54 is patterned by using a photolithography technique. As a result, a wiring (second metal wiring layer) 54 formed from the laminated film is formed.
 次に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜122を形成する。 Next, a silicon oxide film 122 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
 次に、TEOSCVD法により、シリコン酸化膜124を形成する。シリコン酸化膜122とシリコン酸化膜124とにより層間絶縁膜56が形成される。 Next, a silicon oxide film 124 is formed by TEOSCVD. An interlayer insulating film 56 is formed by the silicon oxide film 122 and the silicon oxide film 124.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線54に達するコンタクトホール58を層間絶縁膜56に形成する。 Next, a contact hole 58 reaching the wiring 54 is formed in the interlayer insulating film 56 by using a photolithography technique.
 次に、全面に、スパッタリング法により、Ti膜とTiN膜とから形成されるバリア層(図示せず)を全面に形成する。 Next, a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
 次に、全面に、例えばCVD法により、膜厚300nmのタングステン膜60を形成する。 Next, a 300 nm-thickness tungsten film 60 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
 次に、CMP法により、層間絶縁膜56の表面が露出するまでタングステン膜60及びバリア膜を研磨する。こうして、コンタクトホール58内に、例えばタングステンより形成される導体プラグ60(図35参照)が埋め込まれる。 Next, the tungsten film 60 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 56 is exposed. Thus, a conductor plug 60 (see FIG. 35) made of tungsten, for example, is buried in the contact hole 58.
 次に、例えばスパッタリング法により、導体プラグ60が埋め込まれた層間絶縁膜56上に、積層膜62を形成する。 Next, a laminated film 62 is formed on the interlayer insulating film 56 in which the conductor plugs 60 are embedded, for example, by sputtering.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、積層膜62をパターニングする。これにより、積層膜より形成される配線(第3金属配線層)62が形成される。 Next, the laminated film 62 is patterned by using a photolithography technique. Thereby, a wiring (third metal wiring layer) 62 formed of the laminated film is formed.
 次に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜126を形成する。 Next, a silicon oxide film 126 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
 次に、TEOSCVD法により、シリコン酸化膜128を形成する。シリコン酸化膜126とシリコン酸化膜128とにより層間絶縁膜130が形成される。 Next, a silicon oxide film 128 is formed by TEOSCVD. An interlayer insulating film 130 is formed by the silicon oxide film 126 and the silicon oxide film 128.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線62に達するコンタクトホール132を層間絶縁膜130に形成する。 Next, a contact hole 132 reaching the wiring 62 is formed in the interlayer insulating film 130 using a photolithography technique.
 次に、全面に、スパッタリング法により、Ti膜とTiN膜とから形成されるバリア層(図示せず)を全面に形成する。 Next, a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
 次に、全面に、例えばCVD法により、膜厚300nmのタングステン膜134を形成する。 Next, a 300 nm-thickness tungsten film 134 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
 次に、CMP法により、層間絶縁膜130の表面が露出するまでタングステン膜134及びバリア膜を研磨する。こうして、コンタクトホール132内に、例えばタングステンより形成される導体プラグ(図示せず)134が埋め込まれる。 Next, the tungsten film 134 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 130 is exposed. Thus, a conductor plug (not shown) 134 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 132.
 次に、例えばスパッタリング法により、導体プラグ134が埋め込まれた層間絶縁膜130上に、積層膜136を形成する。 Next, a laminated film 136 is formed on the interlayer insulating film 130 in which the conductor plugs 134 are embedded, for example, by sputtering.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、積層膜136をパターニングする。これにより、積層膜より形成される配線(第4金属配線層)136が形成される。 Next, the laminated film 136 is patterned using a photolithography technique. Thereby, a wiring (fourth metal wiring layer) 136 formed from the laminated film is formed.
 次に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜138を形成する。 Next, a silicon oxide film 138 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
 次に、TEOSCVD法により、シリコン酸化膜140を形成する。シリコン酸化膜138とシリコン酸化膜140とにより層間絶縁膜142が形成される。 Next, a silicon oxide film 140 is formed by TEOSCVD. The silicon oxide film 138 and the silicon oxide film 140 form an interlayer insulating film 142.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線136に達するコンタクトホール143を層間絶縁膜142に形成する。 Next, a contact hole 143 reaching the wiring 136 is formed in the interlayer insulating film 142 using a photolithography technique.
 次に、全面に、スパッタリング法により、Ti膜とTiN膜とから形成されるバリア層(図示せず)を全面に形成する。 Next, a barrier layer (not shown) formed of a Ti film and a TiN film is formed on the entire surface by sputtering.
 次に、全面に、例えばCVD法により、膜厚300nmのタングステン膜146を形成する。 Next, a 300 nm-thickness tungsten film 146 is formed on the entire surface by, eg, CVD.
 次に、CMP法により、層間絶縁膜142の表面が露出するまでタングステン膜146及びバリア膜を研磨する。こうして、コンタクトホール143内に、例えばタングステンより形成される導体プラグ144が埋め込まれる。 Next, the tungsten film 146 and the barrier film are polished by CMP until the surface of the interlayer insulating film 142 is exposed. Thus, the conductor plug 144 made of, for example, tungsten is embedded in the contact hole 143.
 次に、例えばスパッタリング法により、導体プラグ144が埋め込まれた層間絶縁膜142上に、積層膜145を形成する。 Next, a laminated film 145 is formed on the interlayer insulating film 142 in which the conductor plugs 144 are embedded, for example, by sputtering.
 次に、フォトリソグラフィ技術を用い、積層膜145をパターニングする。これにより、積層膜より形成される配線(第5金属配線層)145が形成される。 Next, the laminated film 145 is patterned using a photolithography technique. Thereby, a wiring (fifth metal wiring layer) 145 formed from the laminated film is formed.
 次に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜146を形成する。 Next, a silicon oxide film 146 is formed by, for example, a high density plasma CVD method.
 次に、プラズマCVD法により、膜厚1μmのシリコン窒化膜148を形成する。 Next, a silicon nitride film 148 having a thickness of 1 μm is formed by plasma CVD.
 こうして本実施形態による不揮発性半導体記憶装置が製造される。 Thus, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is manufactured.
 ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。 All examples and conditional words mentioned here are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be interpreted without being limited to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
 2  メモリセルアレイ領域
 4  周辺回路領域
 6  高耐圧トランジスタが形成される領域
 6N  高耐圧Nチャネルトランジスタが形成される領域
 6P  高耐圧Pチャネルトランジスタが形成される領域
 8  低電圧トランジスタが形成される領域
 8N  低電圧Nチャネルトランジスタが形成される領域
 8P  低電圧Pチャネルトランジスタが形成される領域
 10  メモリセルアレイ
 20  半導体基板
 21  素子領域
 22  素子分離領域
 24  埋め込み拡散層
 26  ウェル
 28  トンネル絶縁膜
 28a  トンネル絶縁膜
 28b  ゲート絶縁膜
 30a  フローティングゲート
 30b  セレクトゲート
 32a、32b  絶縁膜
 34a  コントロールゲート
 34b  ポリシリコン膜
 34c、34d  ゲート電極
 35  不純物拡散層
 36a  不純物拡散層、ソース拡散層
 36b  不純物拡散層
 36c  不純物拡散層、ドレイン拡散層
 37  サイドウォール絶縁膜
 38a  シリサイド層、ソース電極
 38b  シリサイド層、ドレイン電極
 38c~38f  シリサイド層
 40  層間絶縁膜
 42  コンタクトホール
 44  導体プラグ
 46  配線
 48  層間絶縁膜
 50  コンタクトホール
 52  導体プラグ
 54  配線
 56  層間絶縁膜
 58  コンタクトホール
 60  導体プラグ
 62  配線(第3金属配線層)
 64  熱酸化膜
 66  シリコン窒化膜
 68  溝
 69  犠牲酸化膜
 70  埋め込み拡散層
 72P  P型ウェル
 72N  N型ウェル
 74P  P型ウェル
 74N  N型ウェル
 76  ゲート絶縁膜
 78  ゲート絶縁膜
 80  反射防止膜
 82  シリコン酸化膜
 84  シリコン窒化膜、サイドウォール絶縁膜
 86  低濃度拡散層
 88  低濃度拡散層
 90  低濃度拡散層
 92  低濃度拡散層
 93  シリコン酸化膜、サイドウォール絶縁膜
 94  高濃度拡散層
 96  ソース/ドレイン拡散層
 98  高濃度拡散層
 100  ソース/ドレイン拡散層
 102  高濃度拡散層
 104  ソース/ドレイン拡散層
 106  高濃度拡散層
 108  ソース/ドレイン拡散層
 110N  高耐圧Nチャネルトランジスタ
 110P  高耐圧Pチャネルトランジスタ
 112N  低電圧Nチャネルトランジスタ
 112P  低電圧Pチャネルトランジスタ
 114  シリコン窒化膜
 116  シリコン酸化膜
 118  シリコン酸化膜
 120  シリコン酸化膜
 122  シリコン酸化膜
 124  シリコン酸化膜
 126  シリコン酸化膜
 128  シリコン酸化膜
 130  層間絶縁膜
 132  コンタクトホール
 134  導体プラグ
 136  配線
 138  シリコン酸化膜
 140  シリコン酸化膜
 142  層間絶縁膜
 143  コンタクトホール
 144  導体プラグ
 145  配線
 146  シリコン酸化膜
 148  シリコン窒化膜
 150  第1の保護トランジスタ
 151  第2の保護トランジスタ
 152  第3の保護トランジスタ
 154  制御回路
 ST  選択トランジスタ
 MT  メモリセルトランジスタ
 MC  メモリセル
 BL  ビット線
 WL1  第1のワード線
 WL2  第2のワード線
 Dc1  第1の列デコーダ
 SA  センスアンプ
 Dc2  第2の列デコーダ
 Dr1  第1の行デコーダ
 Dr2  第2の行デコーダ
 ViG  正電圧発生回路
 CC  制御回路
 Vpp  書き込み選択電圧
 Vsl  書き込み電圧
 Vi  正電圧
2 Memory cell array region 4 Peripheral circuit region 6 Region where high breakdown voltage transistor is formed 6N Region where high breakdown voltage N-channel transistor is formed 6P Region where high breakdown voltage P-channel transistor is formed 8 Region where low voltage transistor is formed 8N Low 8P region where voltage N channel transistor is formed 8P region where low voltage P channel transistor is formed 10 memory cell array 20 semiconductor substrate 21 element region 22 element isolation region 24 buried diffusion layer 26 well 28 tunnel insulating film 28a tunnel insulating film 28b gate insulating Film 30a floating gate 30b select gate 32a, 32b insulating film 34a control gate 34b polysilicon film 34c, 34d gate electrode 35 impurity diffusion layer 36a impurity diffusion layer, Source diffusion layer 36b impurity diffusion layer 36c impurity diffusion layer, drain diffusion layer 37 sidewall insulating film 38a silicide layer, source electrode 38b silicide layer, drain electrode 38c-38f silicide layer 40 interlayer insulating film 42 contact hole 44 conductor plug 46 wiring 48 Interlayer insulating film 50 Contact hole 52 Conductor plug 54 Wiring 56 Interlayer insulating film 58 Contact hole 60 Conductor plug 62 Wiring (third metal wiring layer)
64 thermal oxide film 66 silicon nitride film 68 trench 69 sacrificial oxide film 70 buried diffusion layer 72P P-type well 72N N-type well 74P P-type well 74N N-type well 76 gate insulating film 78 gate insulating film 80 antireflection film 82 silicon oxide film 84 Silicon nitride film, sidewall insulating film 86 Low concentration diffusion layer 88 Low concentration diffusion layer 90 Low concentration diffusion layer 92 Low concentration diffusion layer 93 Silicon oxide film, sidewall insulating film 94 High concentration diffusion layer 96 Source / drain diffusion layer 98 High concentration diffusion layer 100 Source / drain diffusion layer 102 High concentration diffusion layer 104 Source / drain diffusion layer 106 High concentration diffusion layer 108 Source / drain diffusion layer 110N High breakdown voltage N channel transistor 110P High breakdown voltage P channel transistor 112N Low voltage N Channel transistor 112P Low voltage P channel transistor 114 Silicon nitride film 116 Silicon oxide film 118 Silicon oxide film 120 Silicon oxide film 122 Silicon oxide film 124 Silicon oxide film 126 Silicon oxide film 128 Silicon oxide film 130 Interlayer insulating film 132 Contact hole 134 Conductor Plug 136 Wiring 138 Silicon oxide film 140 Silicon oxide film 142 Interlayer insulating film 143 Contact hole 144 Conductor plug 145 Wiring 146 Silicon oxide film 148 Silicon nitride film 150 First protection transistor 151 Second protection transistor 152 Third protection transistor 154 Control circuit ST Select transistor MT Memory cell transistor MC Memory cell BL Bit line WL1 First word Word line WL2 second word line Dc1 first column decoder SA sense amplifier Dc2 second column decoder Dr1 first row decoder Dr2 second row decoder ViG positive voltage generation circuit CC control circuit Vpp write selection voltage Vsl write Voltage Vi Positive voltage

Claims (19)

  1.  NMOSトランジスタである選択トランジスタと、前記選択トランジスタに接続されたNMOSトランジスタであるメモリセルトランジスタとを有するメモリセルが、マトリクス状に複数配列されて形成されるメモリセルアレイと、
     同一の行に存在する複数の前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートを共通接続する行方向に延びる第1のワード線と、
     同一の行に存在する複数の前記選択トランジスタのセレクトゲートを共通接続する行方向に延びる第2のワード線と、
     互いに隣接する2つの行又は2つの列に存在する複数の前記メモリセルトランジスタのソースを共通接続するソース線と、
    を有し、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みが行なわれる際に、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースと接続する前記ソース線とソースが共通接続され、且つ選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートと接続する前記第1のワード線とはコントロールゲートが共通接続されていない前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートに正電圧が印加される不揮発性半導体記憶装置。
    A memory cell array in which a plurality of memory cells each including a selection transistor that is an NMOS transistor and a memory cell transistor that is an NMOS transistor connected to the selection transistor are arranged in a matrix;
    A first word line extending in the row direction commonly connecting the control gates of the plurality of memory cell transistors existing in the same row;
    A second word line extending in the row direction commonly connecting select gates of the plurality of selection transistors existing in the same row;
    A source line commonly connecting the sources of the plurality of memory cell transistors present in two adjacent rows or two columns;
    Have
    When writing to the memory cell transistor of the selected memory cell is performed,
    The source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell and the source are connected in common, and the first word line connected to the control gate of the memory cell transistor of the selected memory cell Is a nonvolatile semiconductor memory device in which a positive voltage is applied to the control gates of the memory cell transistors of the memory cells that are not commonly connected to the control gate.
  2.  選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みが行なわれる際に、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースと接続する前記ソース線とソースが共通接続され、且つ選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートと接続する前記第1のワード線とコントロールゲートが共通接続されていない前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタに接続された前記選択トランジスタをオフ状態にする、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    When writing to the memory cell transistor of the selected memory cell is performed,
    The source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell and the source are connected in common, and the first word line connected to the control gate of the memory cell transistor of the selected memory cell 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the selection transistor connected to the memory cell transistor of the memory cells not commonly connected to the control gate is turned off.
  3.  前記正電圧の値は、消去状態にある前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタをオン状態にさせる閾値以上である請求項1又は2に記載の不揮発性半導体記憶装置。 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the value of the positive voltage is equal to or greater than a threshold value for turning on the memory cell transistor of the memory cell in the erased state.
  4.  選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースに対して、所定の時間の間、書き込み電圧が印加されて、選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みが行われ、
     前記正電圧は、前記書き込み電圧の印加と共に、少なくとも前記所定の時間の間、印加される請求項1から3の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    A write voltage is applied to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell for a predetermined time, and writing to the memory cell transistor of the selected memory cell is performed,
    4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the positive voltage is applied for at least the predetermined time together with the application of the write voltage. 5.
  5.  前記ソース線は、互いに隣接する2つの行に存在する複数の前記メモリセルトランジスタのソースを共通接続して行方向に延びており、
     更に、
     同一の列に存在する複数の前記選択トランジスタのドレインを共通接続する列方向に延びるビット線と、
     複数の前記ビット線に接続され、複数の前記ビット線の電位を制御する列デコーダと、
     複数の前記第1のワード線に接続され、複数の前記第1のワード線の電位を制御する第1の行デコーダと、
     複数の前記第2のワード線に接続され、複数の前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダと、
     複数の前記ソース線に接続され、複数の前記ソース線の電位を制御する第3の行デコーダと、
    を有する請求項4に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    The source line extends in the row direction by commonly connecting the sources of the plurality of memory cell transistors present in two adjacent rows.
    Furthermore,
    A bit line extending in the column direction commonly connecting the drains of the plurality of selection transistors present in the same column;
    A column decoder connected to the plurality of bit lines and controlling the potentials of the plurality of bit lines;
    A first row decoder connected to the plurality of first word lines and controlling the potentials of the plurality of first word lines;
    A second row decoder connected to the plurality of second word lines and controlling the potentials of the plurality of second word lines;
    A third row decoder connected to the plurality of source lines and controlling the potentials of the plurality of source lines;
    The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, comprising:
  6.  選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みが行なわれる際に、
     選択された前記メモリセルに接続された前記第2のワード線の電位が、前記第2の行デコーダによって第1の電位に設定され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記第2のワード線以外の前記第2のワード線の電位が、前記第2の行デコーダによって接地され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記ビット線の電位が、前記列デコーダによって接地され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記ビット線以外の前記ビット線の電位が、前記列デコーダによって第2の電位に設定され、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースと接続する前記ソース線と共通接続され、且つ選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートと接続する前記第1のワード線とは共通接続されていない前記メモリセルに接続された前記第1のワード線の電位が、前記第1の行デコーダによって、前記正電圧に設定され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記第1のワード線の電位が、前記第1の行デコーダによって第3の電位に設定され、
     それ以外の前記メモリセルに接続された前記第1のワード線の電位が、前記第1の行デコーダによって接地され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記ソース線の電位が、前記第3の行デコーダによって、前記書き込み電圧に設定され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記ソース線以外の前記ソース線の電位が、前記第3の行デコーダによって接地される請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    When writing to the memory cell transistor of the selected memory cell is performed,
    A potential of the second word line connected to the selected memory cell is set to a first potential by the second row decoder;
    A potential of the second word line other than the second word line connected to the selected memory cell is grounded by the second row decoder;
    The potential of the bit line connected to the selected memory cell is grounded by the column decoder,
    The potential of the bit line other than the bit line connected to the selected memory cell is set to a second potential by the column decoder,
    The first word line connected in common to the source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell and connected to the control gate of the memory cell transistor of the selected memory cell The potential of the first word line connected to the memory cells that are not commonly connected is set to the positive voltage by the first row decoder,
    A potential of the first word line connected to the selected memory cell is set to a third potential by the first row decoder;
    The potential of the first word line connected to the other memory cells is grounded by the first row decoder,
    The potential of the source line connected to the selected memory cell is set to the write voltage by the third row decoder,
    6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the potential of the source line other than the source line connected to the selected memory cell is grounded by the third row decoder.
  7.  前記ソース線は、互いに隣接する2つの列に存在する複数の前記メモリセルトランジスタのソースを共通接続して列方向に延びており、
     更に、
     互いに隣接する2つの列に存在する複数の前記選択トランジスタのドレインを共通接続する列方向に延びるビット線と、
     複数の前記ビット線及び複数の前記ソース線に接続され、複数の前記ビット線及び複数の前記ソース線の電位を制御する第1の列デコーダと、
     複数の前記第1のワード線に接続され、複数の前記第1のワード線の電位を制御する第1の行デコーダと、
     複数の前記第2のワード線に接続され、複数の前記第2のワード線の電位を制御する第2の行デコーダと、
     複数の前記ソース線に接続され、複数の前記ソース線の電位を制御する第2の列デコーダと、
    を有する請求項4に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    The source line extends in the column direction by commonly connecting the sources of the plurality of memory cell transistors existing in two adjacent columns,
    Furthermore,
    A bit line extending in a column direction commonly connecting drains of the plurality of selection transistors existing in two columns adjacent to each other;
    A first column decoder connected to the plurality of bit lines and the plurality of source lines to control potentials of the plurality of bit lines and the plurality of source lines;
    A first row decoder connected to the plurality of first word lines and controlling the potentials of the plurality of first word lines;
    A second row decoder connected to the plurality of second word lines and controlling the potentials of the plurality of second word lines;
    A second column decoder connected to the plurality of source lines and controlling the potentials of the plurality of source lines;
    The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, comprising:
  8.  選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みが行なわれる際に、
     選択された前記メモリセルに接続された前記第2のワード線の電位が、前記第2の行デコーダによって第4の電位に設定され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記第2のワード線以外の前記第2のワード線の電位が、前記第2の行デコーダによって接地され、
     選択された前記メモリセルに接続された一の前記ビット線の電位が、前記第1の列デコーダによって接地され、
     前記一のビット線に対して第1の側に位置し、且つ選択された前記メモリセルに接続された一の前記ソース線に対しても前記第1の側に位置し、且つ前記一のソース線に隣接する、前記ビット線の電位が、前記第1の列デコーダによって第5の電圧に設定され、
     それ以外の前記ビット線の電位が、前記第1の列デコーダによって接地され、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースと接続する前記ソース線と共通接続され、且つ選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートと接続する前記第1のワード線とは共通接続されていない前記メモリセルに接続された前記第1のワード線の電位が、前記第1の行デコーダによって、前記正電圧に設定され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記第1のワード線の電位が、前記第1の行デコーダによって第6の電位に設定され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記一のソース線の電位が、前記第2の列デコーダによって、前記書き込み電圧に設定され、
     選択された前記メモリセルに接続された前記一のソース線以外の前記ソース線の電位が、前記第2の列デコーダによってフローティングとされる請求項7に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    When writing to the memory cell transistor of the selected memory cell is performed,
    A potential of the second word line connected to the selected memory cell is set to a fourth potential by the second row decoder;
    A potential of the second word line other than the second word line connected to the selected memory cell is grounded by the second row decoder;
    The potential of one bit line connected to the selected memory cell is grounded by the first column decoder,
    Located on the first side with respect to the one bit line and also on the first side with respect to the one source line connected to the selected memory cell, and the one source The bit line potential adjacent to the line is set to a fifth voltage by the first column decoder;
    The other potential of the bit line is grounded by the first column decoder,
    The first word line connected in common to the source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell and connected to the control gate of the memory cell transistor of the selected memory cell The potential of the first word line connected to the memory cells not commonly connected is set to the positive voltage by the first row decoder,
    A potential of the first word line connected to the selected memory cell is set to a sixth potential by the first row decoder;
    The potential of the one source line connected to the selected memory cell is set to the write voltage by the second column decoder,
    The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein the potential of the source lines other than the one source line connected to the selected memory cell is floated by the second column decoder.
  9.  前記正電圧を発生する正電圧発生回路を有し、
     前記正電圧発生回路によって発生された前記正電圧は、前記第1の行デコーダに供給され、
     前記第1の行デコーダによって、前記正電圧が印加される請求項5から8の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    A positive voltage generating circuit for generating the positive voltage;
    The positive voltage generated by the positive voltage generation circuit is supplied to the first row decoder;
    The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the positive voltage is applied by the first row decoder.
  10.  電源電圧の値は、消去状態にある前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタをオン状態にさせる閾値以上であり、
     前記正電圧の値は、前記電源電圧の値である請求項1から9の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    The value of the power supply voltage is equal to or higher than a threshold value for turning on the memory cell transistor of the memory cell in the erased state,
    The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the value of the positive voltage is a value of the power supply voltage.
  11.  書き込みが行われた前記メモリセルトランジスタの書き込み状態を検証するために用いる検証電圧の値は、消去状態にある前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタをオン状態にさせる閾値以上であり、
     前記正電圧の値は、前記検証電圧の値である請求項1から9の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置。
    The value of the verification voltage used for verifying the writing state of the memory cell transistor in which writing has been performed is equal to or higher than a threshold value for turning on the memory cell transistor of the memory cell in the erased state.
    The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the positive voltage value is a value of the verification voltage.
  12.  NMOSトランジスタである選択トランジスタと、前記選択トランジスタに接続されたNMOSトランジスタであるメモリセルトランジスタとを有するメモリセルが、マトリクス状に複数配列されて形成されるメモリセルアレイと、同一の行に存在する複数の前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートを共通接続する行方向に延びる第1のワード線と、同一の行に存在する複数の前記選択トランジスタのセレクトゲートを共通接続する行方向に延びる第2のワード線と、互いに隣接する2つの行又は2つの列に存在する複数の前記メモリセルトランジスタのソースを共通接続するソース線と、を有する不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法であって、
     書き込まれる前記メモリセルを選択し、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みを行なう際に、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースと接続する前記ソース線とソースが共通接続され、且つ選択された前記メモリセルの前記メモリトランジスタのコントロールゲートと接続する前記第1のワード線とはコントロールゲートが共通接続されていない前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートに正電圧を印加する、不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
    A memory cell array in which a plurality of memory cells each having a selection transistor that is an NMOS transistor and a memory cell transistor that is an NMOS transistor connected to the selection transistor are arranged in a matrix, and a plurality of memory cells that exist in the same row A first word line extending in the row direction commonly connecting the control gates of the memory cell transistors, and a second word line extending in the row direction commonly connecting the select gates of the plurality of selection transistors existing in the same row And a source line for commonly connecting the sources of the plurality of memory cell transistors present in two adjacent rows or two columns, and a writing method for a nonvolatile semiconductor memory device,
    Select the memory cell to be written;
    When writing to the memory cell transistor of the selected memory cell,
    The source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell and the source are commonly connected, and the first word line connected to the control gate of the memory transistor of the selected memory cell; A method for writing to a nonvolatile semiconductor memory device, wherein a positive voltage is applied to the control gates of the memory cell transistors of the memory cells not commonly connected to the control gate.
  13.  選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みを行う際に、
     選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースと接続する前記ソース線とソースが共通接続され、且つ選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのコントロールゲートと接続する前記第1のワード線とコントロールゲートが共通接続されていない前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタに接続された前記選択トランジスタをオフ状態にする、請求項12に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
    When writing to the memory cell transistor of the selected memory cell,
    The source line connected to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell and the source are connected in common, and the first word line connected to the control gate of the memory cell transistor of the selected memory cell The write method of the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein the selection transistor connected to the memory cell transistor of the memory cell that is not commonly connected to the control gate is turned off.
  14.  選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタのソースに対して、所定の時間の間、書き込み電圧を印加して、選択された前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタへの書き込みを行い、
     前記正電圧を、前記書き込み電圧の印加と共に、少なくとも前記所定の時間の間、印加する、請求項12又は13に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
    A write voltage is applied to the source of the memory cell transistor of the selected memory cell for a predetermined time to perform writing to the memory cell transistor of the selected memory cell,
    14. The writing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein the positive voltage is applied together with the writing voltage for at least the predetermined time.
  15.  前記正電圧を、前記書き込み電圧の印加の開始時点よりも、10nsec前に印加する請求項12から14の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置。 The nonvolatile semiconductor memory device according to any one of claims 12 to 14, wherein the positive voltage is applied 10 nsec before the application voltage is applied.
  16.  前記正電圧は、前記書き込み電圧の印加の終了時点の後も、10nsecの間印加する請求項12から15の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置。 16. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein the positive voltage is applied for 10 nsec even after the end of application of the write voltage.
  17.  前記正電圧の値は、消去状態にある前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタを導通状態にさせる閾値以上である請求項12から16の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。 17. The method for writing into a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein the value of the positive voltage is equal to or greater than a threshold value for bringing the memory cell transistor of the memory cell in an erased state into a conductive state.
  18.  電源電圧の値は、消去状態にある前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタをオン状態にさせる閾値以上であり、
     前記正電圧の値は、前記電源電圧の値である請求項12から17の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
    The value of the power supply voltage is equal to or higher than a threshold value for turning on the memory cell transistor of the memory cell in the erased state,
    18. The method of writing into a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein the value of the positive voltage is a value of the power supply voltage.
  19.  書き込みが行われた前記メモリセルトランジスタの書き込み状態を検証するために用いる検証電圧の値は、消去状態にある前記メモリセルの前記メモリセルトランジスタをオン状態にさせる閾値以上であり、
     前記正電圧の値は、前記検証電圧の値である請求項12から17の何れか一項に記載の不揮発性半導体記憶装置の書き込み方法。
    The value of the verification voltage used for verifying the writing state of the memory cell transistor in which writing has been performed is equal to or higher than a threshold value for turning on the memory cell transistor of the memory cell in the erased state.
    18. The method of writing into a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 12, wherein the value of the positive voltage is the value of the verification voltage.
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