JPH02246165A - 浮遊ゲートトランジスタのプログラム方法及び製造方法とスタガースプリットゲート浮遊ゲートメモリアレイと浮遊ゲートトランジスタを含む構造 - Google Patents
浮遊ゲートトランジスタのプログラム方法及び製造方法とスタガースプリットゲート浮遊ゲートメモリアレイと浮遊ゲートトランジスタを含む構造Info
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- JPH02246165A JPH02246165A JP1320426A JP32042689A JPH02246165A JP H02246165 A JPH02246165 A JP H02246165A JP 1320426 A JP1320426 A JP 1320426A JP 32042689 A JP32042689 A JP 32042689A JP H02246165 A JPH02246165 A JP H02246165A
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/10—Programming or data input circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/04—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
- G11C16/0408—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors
- G11C16/0425—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors comprising cells containing a merged floating gate and select transistor
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- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/30—Power supply circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
〈産業上の利用分野〉
本発明は、浮遊ゲートメモリデバイスとこのデバイスを
プログラムする方法に関する。
プログラムする方法に関する。
〈従来の技術〉
この分野では、多数の浮遊ゲートメモリデバイスが知ら
れている。成る型式の浮遊ゲートメモリは、電子トンネ
ル効果のメカニズムによってプログラムされかつ消去さ
れる浮遊ゲートトランジス夕のアレイからなる。このよ
うなデバイスの1例が、1980年のI EEEインタ
ーナショナルφソリッド・ステートΦサーキツツ嗜カン
ファレンス(International 5o11d
5tate C1rcuits Conf’eren
ce )に於て発行されたジョンソン(Johnson
)他による論文「ア・16Kb・エレクトリカリ会イ
レイサブル・ノンボラタイル・メモリ」(A16 K
b Electrically Erasabl
e Nonvolatile Meg+ory )
の第150〜153頁に記載されている。
れている。成る型式の浮遊ゲートメモリは、電子トンネ
ル効果のメカニズムによってプログラムされかつ消去さ
れる浮遊ゲートトランジス夕のアレイからなる。このよ
うなデバイスの1例が、1980年のI EEEインタ
ーナショナルφソリッド・ステートΦサーキツツ嗜カン
ファレンス(International 5o11d
5tate C1rcuits Conf’eren
ce )に於て発行されたジョンソン(Johnson
)他による論文「ア・16Kb・エレクトリカリ会イ
レイサブル・ノンボラタイル・メモリ」(A16 K
b Electrically Erasabl
e Nonvolatile Meg+ory )
の第150〜153頁に記載されている。
このジョンソンのデバイスでは約25Vのプログラム・
消去電圧が使用される。デジタル電子システムの大部分
が5V電源を有するが25V電源を有しないにもかかわ
らず、トンネル効果に必要な電流の大きさが1nA程度
であるので、従来の電荷ポンプによって5V電源から2
5Vの電圧をチップ上に発生させることができる。しか
しながら、トンネル効果によってプログラムされかつ消
去されるメモリセルは大きくなりがちであり、かつその
ために高価になるという不都合がある。
消去電圧が使用される。デジタル電子システムの大部分
が5V電源を有するが25V電源を有しないにもかかわ
らず、トンネル効果に必要な電流の大きさが1nA程度
であるので、従来の電荷ポンプによって5V電源から2
5Vの電圧をチップ上に発生させることができる。しか
しながら、トンネル効果によってプログラムされかつ消
去されるメモリセルは大きくなりがちであり、かつその
ために高価になるという不都合がある。
別の型の浮遊ゲートメモリは、熱い電子の注入によって
プログラムされ、かつ紫外光への露出によって消去され
るEFROMである。EPROMセルは小型でありかつ
比較的廉価にEPROMセルを組み立てることができる
が、EFROMに記憶されるデータは、EFROMをシ
ステムから取り外して再プログラムする前に紫外光に露
出させない限り再プログラムすることができない。更に
、このようなデバイスは、5Vを超える電圧(例えば約
12v)及び高プログラミング電流を必要とする高温電
子注入によってプログラムされる。このようなプログラ
ミング電流は大き過ぎて電荷ポンプで発生させることが
できない。従って、EPROMを含むシステムをプログ
ラムする場合には、特別の電源を備える必要があり、そ
れによって費用の負担が増えるので好ましくない。
プログラムされ、かつ紫外光への露出によって消去され
るEFROMである。EPROMセルは小型でありかつ
比較的廉価にEPROMセルを組み立てることができる
が、EFROMに記憶されるデータは、EFROMをシ
ステムから取り外して再プログラムする前に紫外光に露
出させない限り再プログラムすることができない。更に
、このようなデバイスは、5Vを超える電圧(例えば約
12v)及び高プログラミング電流を必要とする高温電
子注入によってプログラムされる。このようなプログラ
ミング電流は大き過ぎて電荷ポンプで発生させることが
できない。従って、EPROMを含むシステムをプログ
ラムする場合には、特別の電源を備える必要があり、そ
れによって費用の負担が増えるので好ましくない。
更に別の型式の浮遊ゲートメモリは、高温電子注入によ
ってプログラムされかつトンネル効果によって消去され
るフラッシュEPROMである。
ってプログラムされかつトンネル効果によって消去され
るフラッシュEPROMである。
このような装置が、1988年のI EEEインターナ
ショナル・ソリッド・ステート・サーキツツ・カンファ
レンスで発行されたキネット(Kynett)他による
論文[アン・インシステム・リプログラマブル(An
IIn−8yste Reprograwmable
) 256K CMO8フラッシュ・メモリ(Fla
ssh MeIIory ) Jの第132〜133頁
に記載されている。
ショナル・ソリッド・ステート・サーキツツ・カンファ
レンスで発行されたキネット(Kynett)他による
論文[アン・インシステム・リプログラマブル(An
IIn−8yste Reprograwmable
) 256K CMO8フラッシュ・メモリ(Fla
ssh MeIIory ) Jの第132〜133頁
に記載されている。
フラッシュEPROMは小型のメモリセルを有し、かつ
従って比較的廉価であるので有利である。しかしながら
、上述したキネットの論文に記載されるような型式のフ
ラッシュEFROMは、浮遊ゲートとドレインとの間ま
たは浮遊ゲートとソースとの間の電子トンネル効果によ
って消去されるので、ドレイン/基板接合部またはソー
ス/基板接合部を横切る帯域対帯域トンネル効果によっ
て電気的消去の際に大きな電流が流れる。
従って比較的廉価であるので有利である。しかしながら
、上述したキネットの論文に記載されるような型式のフ
ラッシュEFROMは、浮遊ゲートとドレインとの間ま
たは浮遊ゲートとソースとの間の電子トンネル効果によ
って消去されるので、ドレイン/基板接合部またはソー
ス/基板接合部を横切る帯域対帯域トンネル効果によっ
て電気的消去の際に大きな電流が流れる。
また、フラッシュEFROMには他の多くの欠点がある
。例えば、フラッシュEFROMは高温電子によりプロ
グラムされるので、セル毎に約1μAのプログラミング
電流について5V以上(−般に8〜12v)のプログラ
ミング電圧が必要である。このような高電流と高プログ
ラミング電圧との組合せをチップ上の電荷ポンプから経
済的に発生させることはできない。(フラッシュEFR
OMは、特に125℃等の高い操作温度で単に5V電源
をドレインに接続するだけで効率的にプログラムするこ
とができない。また、公称5Vの電源の出力電力がプラ
スまたはマイナス10%の範囲で変化し、4.5Vまで
低下し得るので、このような理由によっても5V電源を
ドレインに接続することによってプログラムを効果的に
実行することができない。) 上述したフラッシュEPROMに関する別の制限は、過
剰消去を防止するために、即ち消去回路が浮遊ゲートに
大きな正の電荷を残さないようにするために消去電圧を
厳しく制御する必要があることである。(キネットによ
れば、浮遊ゲートがソースからドレインに延長している
ので、キネットのトランジスタは制御ゲートの状態と無
関係に正に荷電された浮遊ゲートによってオン状態のま
まにおかれる。) 〈発明が解決しようとする課題〉 従って、以下の特徴を兼ね備えた浮遊ゲートメモリデバ
イスを提供することが望ましい。即ち、(1)フラッシ
ュEPROMのセルの大きさが小さいこと、 (2)EFROMの消去可能性、即ち消去電圧が単一の
5V電源から電荷ポンプによって発生するようなシステ
ム内で消去可能なデバイスであること、及び (3)単一の5V電源によるシステム内プログラム可能
性である。
。例えば、フラッシュEFROMは高温電子によりプロ
グラムされるので、セル毎に約1μAのプログラミング
電流について5V以上(−般に8〜12v)のプログラ
ミング電圧が必要である。このような高電流と高プログ
ラミング電圧との組合せをチップ上の電荷ポンプから経
済的に発生させることはできない。(フラッシュEFR
OMは、特に125℃等の高い操作温度で単に5V電源
をドレインに接続するだけで効率的にプログラムするこ
とができない。また、公称5Vの電源の出力電力がプラ
スまたはマイナス10%の範囲で変化し、4.5Vまで
低下し得るので、このような理由によっても5V電源を
ドレインに接続することによってプログラムを効果的に
実行することができない。) 上述したフラッシュEPROMに関する別の制限は、過
剰消去を防止するために、即ち消去回路が浮遊ゲートに
大きな正の電荷を残さないようにするために消去電圧を
厳しく制御する必要があることである。(キネットによ
れば、浮遊ゲートがソースからドレインに延長している
ので、キネットのトランジスタは制御ゲートの状態と無
関係に正に荷電された浮遊ゲートによってオン状態のま
まにおかれる。) 〈発明が解決しようとする課題〉 従って、以下の特徴を兼ね備えた浮遊ゲートメモリデバ
イスを提供することが望ましい。即ち、(1)フラッシ
ュEPROMのセルの大きさが小さいこと、 (2)EFROMの消去可能性、即ち消去電圧が単一の
5V電源から電荷ポンプによって発生するようなシステ
ム内で消去可能なデバイスであること、及び (3)単一の5V電源によるシステム内プログラム可能
性である。
これらの目標は、数μA以上のドレイン電流を必要とす
ることな(フラッシュEFROMをプログラムする方法
があれば、達成することができる。
ることな(フラッシュEFROMをプログラムする方法
があれば、達成することができる。
[発明の構成]
〈課題を解決するための手段及び作用〉本発明の実施例
に従って構成される消去可能な浮遊ゲートメモリデバイ
スは、セルの大きさが小さいフラッシュEPROMを有
し、単一の5V電源を用いてプログラムしかつ消去する
ことができる。重要なことは、プログラミング電圧及び
消去電圧が5V電源から例えば電荷ポンプを用いてチッ
プ上で発生することである。
に従って構成される消去可能な浮遊ゲートメモリデバイ
スは、セルの大きさが小さいフラッシュEPROMを有
し、単一の5V電源を用いてプログラムしかつ消去する
ことができる。重要なことは、プログラミング電圧及び
消去電圧が5V電源から例えば電荷ポンプを用いてチッ
プ上で発生することである。
本発明の1実施例は、プログラムする際にドレインを流
れることが可能な電流の量を制限する手段を備える。こ
のために、プログラミングドレイン電圧を電荷ポンプか
ら発生させることができ、かつメモリデバイスをプログ
ラムするために追加の電源を設ける必要がない。
れることが可能な電流の量を制限する手段を備える。こ
のために、プログラミングドレイン電圧を電荷ポンプか
ら発生させることができ、かつメモリデバイスをプログ
ラムするために追加の電源を設ける必要がない。
本発明の第1実施例では、プログラムする際に、浮遊ゲ
ートメモリデバイスの制御ゲート電圧が第1電圧(例え
ば接地電圧)からプログラミング電圧(例えば5〜8V
)に直線状に変化する。このために、プログラミングド
レイン電流は1msの間にゆっくりと直線的に増加し、
熱い電子が1mSの間に連続的に浮遊ゲートに注入され
、トランジスタの閾値電圧が一様に増加し、かつドレイ
ン電流が電荷ポンプによって与えられ得る値より大きな
値を超えるような時間は無い。
ートメモリデバイスの制御ゲート電圧が第1電圧(例え
ば接地電圧)からプログラミング電圧(例えば5〜8V
)に直線状に変化する。このために、プログラミングド
レイン電流は1msの間にゆっくりと直線的に増加し、
熱い電子が1mSの間に連続的に浮遊ゲートに注入され
、トランジスタの閾値電圧が一様に増加し、かつドレイ
ン電流が電荷ポンプによって与えられ得る値より大きな
値を超えるような時間は無い。
本発明の第2実施例では、プログラムする際に、プログ
ラミングドレイン電圧がドレイン領域に印加されるのに
対して、制御ゲートの電圧がトランジスタの閾値電圧よ
り僅かに高い値まで上昇する。
ラミングドレイン電圧がドレイン領域に印加されるのに
対して、制御ゲートの電圧がトランジスタの閾値電圧よ
り僅かに高い値まで上昇する。
これによって、トランジスタを流れるドレイン電流が電
荷ポンプによって与えられ得る大きさを有することが保
証される。メモリデバイスは、一般にスプリットゲート
アーキテクチュアに組み込まれ、即ち浮遊ゲートがチャ
ネルの第2部分ではなく第1部分を被覆する。制御ゲー
トはチャネルの第2部分及び浮遊ゲートの一部分を被覆
する。従って、制御ゲートは、浮遊ゲートが正に荷電さ
れている場合であっても、チャネルを流れることが可能
な電流の量を制御する。
荷ポンプによって与えられ得る大きさを有することが保
証される。メモリデバイスは、一般にスプリットゲート
アーキテクチュアに組み込まれ、即ち浮遊ゲートがチャ
ネルの第2部分ではなく第1部分を被覆する。制御ゲー
トはチャネルの第2部分及び浮遊ゲートの一部分を被覆
する。従って、制御ゲートは、浮遊ゲートが正に荷電さ
れている場合であっても、チャネルを流れることが可能
な電流の量を制御する。
この実施例では、メモリデバイスが、容量的に浮遊ゲー
トに結合された消去ゲートを備える。プログラムする際
に、メモリデバイスのプログラミング効率を向上させる
ために、消去ゲート電圧を例えば約10vまで増加させ
ることによって浮遊ゲートに於ける電位を増加させる。
トに結合された消去ゲートを備える。プログラムする際
に、メモリデバイスのプログラミング効率を向上させる
ために、消去ゲート電圧を例えば約10vまで増加させ
ることによって浮遊ゲートに於ける電位を増加させる。
このように、消去ゲートがプログラミング効率を向上さ
せるのに対して、制御ゲートを用いてプログラミング電
流の量が制御されることが分かる。
せるのに対して、制御ゲートを用いてプログラミング電
流の量が制御されることが分かる。
本発明の別の実施例では、プログラムする際にソースが
電流制限要素を介して大地に接続される。
電流制限要素を介して大地に接続される。
電流制限要素によってソース電流が1〜5μAの範囲内
の値に制限される。このような要素の例としてIMΩの
抵抗器がある。このために、プログラムする際にソース
電圧が上昇し、それによってバックバイアス効果により
トランジスタの閾値電圧が増加し、プログラムする際に
許容されるドレイン電流の量が減少する。この閾値電圧
の増加のために、ソースとドレインの間を流れることが
可能なプログラミング電流が、電荷ポンプによって発生
させ得る値に制限される。この実施例では、ソースと大
地との間に電流制限要素を結合することに加えて、トラ
ンジスタの消去ゲート電圧を例えば約10vまで増加さ
せる。これは、浮遊ゲートが消去ゲートに容量的に結合
されているので、浮遊ゲート電圧を増加させかつプログ
ラミング効率を向上させる効果を有する。しかしながら
他の実施例では、プログラムする際に消去ゲートが接地
される。
の値に制限される。このような要素の例としてIMΩの
抵抗器がある。このために、プログラムする際にソース
電圧が上昇し、それによってバックバイアス効果により
トランジスタの閾値電圧が増加し、プログラムする際に
許容されるドレイン電流の量が減少する。この閾値電圧
の増加のために、ソースとドレインの間を流れることが
可能なプログラミング電流が、電荷ポンプによって発生
させ得る値に制限される。この実施例では、ソースと大
地との間に電流制限要素を結合することに加えて、トラ
ンジスタの消去ゲート電圧を例えば約10vまで増加さ
せる。これは、浮遊ゲートが消去ゲートに容量的に結合
されているので、浮遊ゲート電圧を増加させかつプログ
ラミング効率を向上させる効果を有する。しかしながら
他の実施例では、プログラムする際に消去ゲートが接地
される。
更に別の実施例では、制御ゲートに周期的にパルスが印
加されるのに対して、電荷ポンプがトランジスタのドレ
イン領域に結合される。制御ゲート電圧が低いとき、ド
レイン電圧が約8vまで上昇する。制御ゲートにパルス
が印加されるとき、ドレインが浮遊ゲートトランジスタ
を介して放電し、かつ制御ゲート電圧が再び低くなると
き、ドレイン領域は8vまで荷電することができる。以
下に詳述するように、制御ゲートに繰り返しパルスを印
加することによって、電荷ポンプが2.3μA以上の電
流を供給できない場合でも、電荷ポンプを用いて浮遊ゲ
ートトランジスタをプログラムすることができる。この
プログラミング技術は、プログラミング効率を向上させ
るために消去ゲート電圧を増加させる限りまたは接地消
去ゲートと共に使用することができる。
加されるのに対して、電荷ポンプがトランジスタのドレ
イン領域に結合される。制御ゲート電圧が低いとき、ド
レイン電圧が約8vまで上昇する。制御ゲートにパルス
が印加されるとき、ドレインが浮遊ゲートトランジスタ
を介して放電し、かつ制御ゲート電圧が再び低くなると
き、ドレイン領域は8vまで荷電することができる。以
下に詳述するように、制御ゲートに繰り返しパルスを印
加することによって、電荷ポンプが2.3μA以上の電
流を供給できない場合でも、電荷ポンプを用いて浮遊ゲ
ートトランジスタをプログラムすることができる。この
プログラミング技術は、プログラミング効率を向上させ
るために消去ゲート電圧を増加させる限りまたは接地消
去ゲートと共に使用することができる。
本発明の1実施例では、メモリデバイスがスプリットゲ
ート浮遊ゲートゲートメモリセルのスタガー仮想接地ア
レイからなる。このアレイは、1組の細長いソース/ド
レイン領域と複数の浮遊ゲート列を有し、各浮遊ゲート
列はソース/ドレイン領域の対の間に形成される。浮遊
ゲートは、所定の列に於て、1個おきに前記対内の第1
のソース/ドレイン領域に近接し、かつ前記列の他方の
浮遊ゲートが前記対の第2のソース/ドレイン領域に近
接するように配置される。このために、前記アレイが組
み立てられる表面積は、所定の列の全浮遊ゲートを同じ
ソース/ドレイン領域に近接させた場合より小さくする
ことができる。
ート浮遊ゲートゲートメモリセルのスタガー仮想接地ア
レイからなる。このアレイは、1組の細長いソース/ド
レイン領域と複数の浮遊ゲート列を有し、各浮遊ゲート
列はソース/ドレイン領域の対の間に形成される。浮遊
ゲートは、所定の列に於て、1個おきに前記対内の第1
のソース/ドレイン領域に近接し、かつ前記列の他方の
浮遊ゲートが前記対の第2のソース/ドレイン領域に近
接するように配置される。このために、前記アレイが組
み立てられる表面積は、所定の列の全浮遊ゲートを同じ
ソース/ドレイン領域に近接させた場合より小さくする
ことができる。
成る実施例では、各セルが関連するソース/ドレイン領
域の対の間にチャネル領域を有する。このチャネル領域
は、高濃度にドープされた浮遊ゲートの下側の(及び前
記対の一方のソース/ドレイン領域に近接する)第1部
分と、より低濃度にドープされた他方のソース/ドレイ
ン領域に近接する第2部分とを有する。チャネルの第1
部分によってセルのプログラミング効率が向上するのに
対して、チャネルの第2部分のドーパント濃度が低いこ
とによってチャネルの第2部分が低い閾値電圧を示す。
域の対の間にチャネル領域を有する。このチャネル領域
は、高濃度にドープされた浮遊ゲートの下側の(及び前
記対の一方のソース/ドレイン領域に近接する)第1部
分と、より低濃度にドープされた他方のソース/ドレイ
ン領域に近接する第2部分とを有する。チャネルの第1
部分によってセルのプログラミング効率が向上するのに
対して、チャネルの第2部分のドーパント濃度が低いこ
とによってチャネルの第2部分が低い閾値電圧を示す。
本願発明者は、チャネルの第1及び第2部分が浮遊ゲー
トの縁部に自己整合するようにチャネルをドープするた
めの新規な方法を見い出した。これは、(1)全チャネ
ル領域を高濃度にドープし、(2)浮遊ゲートを形成し
、かつ(3)浮遊ゲートをマスクとして用いて該浮遊ゲ
ートの下側にないチャネルの部分を部分的にカウンタド
ープすることによって行われる。この技術によって、チ
ャネルの第1及び第2部分をトランジスタの他の部分に
関して誤って整合させることがないので、歩留まりが向
上する。
トの縁部に自己整合するようにチャネルをドープするた
めの新規な方法を見い出した。これは、(1)全チャネ
ル領域を高濃度にドープし、(2)浮遊ゲートを形成し
、かつ(3)浮遊ゲートをマスクとして用いて該浮遊ゲ
ートの下側にないチャネルの部分を部分的にカウンタド
ープすることによって行われる。この技術によって、チ
ャネルの第1及び第2部分をトランジスタの他の部分に
関して誤って整合させることがないので、歩留まりが向
上する。
本発明の上述した及び他の特徴については、実施例を用
いて以下に記載した詳細な説明により明かにする。
いて以下に記載した詳細な説明により明かにする。
〈実施例〉
第1図は、プログラミング回路に接続されたフラッシュ
EPROMl0の断面を示している。第1図に於て、ト
ランジスタ10はN+ソース12とN+ドレイン14と
制御ゲート16と浮遊ゲート18とを有する。トランジ
スタ10は、そのプログラミング効率を向上させるため
にP十領域20内に形成される。P−領域21がチャネ
ル領域の部分22内に形成されて該部分22の有効閾値
電圧を低減させる。また、トランジスタ10は、浮遊ゲ
ート18の上側に延在しかつ該ゲート18から絶縁され
た消去ゲート24を有する。消去ゲート24は第1図の
断面図より外に位置し、第1a図の平面図に示されてい
る。消去ゲート24の下側に延在する浮遊ゲート18の
部分がフィールド酸化膜領域26の上に形成されている
。
EPROMl0の断面を示している。第1図に於て、ト
ランジスタ10はN+ソース12とN+ドレイン14と
制御ゲート16と浮遊ゲート18とを有する。トランジ
スタ10は、そのプログラミング効率を向上させるため
にP十領域20内に形成される。P−領域21がチャネ
ル領域の部分22内に形成されて該部分22の有効閾値
電圧を低減させる。また、トランジスタ10は、浮遊ゲ
ート18の上側に延在しかつ該ゲート18から絶縁され
た消去ゲート24を有する。消去ゲート24は第1図の
断面図より外に位置し、第1a図の平面図に示されてい
る。消去ゲート24の下側に延在する浮遊ゲート18の
部分がフィールド酸化膜領域26の上に形成されている
。
制御ゲート電圧及びドレイン電圧をプログラミング電圧
(例えば約8/12V)まで増加させることによってト
ランジスタ10をプログラムしようとする場合には、ド
レイン電圧が増加するに連れてドレイン電流が最初に数
百μAまで上昇する。
(例えば約8/12V)まで増加させることによってト
ランジスタ10をプログラムしようとする場合には、ド
レイン電圧が増加するに連れてドレイン電流が最初に数
百μAまで上昇する。
このトランジスタ10の「ワンショット」ドレイン電流
対ドレイン電圧特性曲線が第2図に示されている。第2
図の曲線1は、電流が最初に増加しく部分1a)、かつ
その後に浮遊ゲート18がプログラムされるに連れて低
下する状態を示している。ドレイン電圧が増加し続ける
場合には、ドレイン14とP十領域20との間の注入誘
導放電によって電流が再び上昇する(部分1b)。電荷
ポンプでは、曲線1の部分1aを超えるために必要な数
百μAの電流を経済的に得ることができない。
対ドレイン電圧特性曲線が第2図に示されている。第2
図の曲線1は、電流が最初に増加しく部分1a)、かつ
その後に浮遊ゲート18がプログラムされるに連れて低
下する状態を示している。ドレイン電圧が増加し続ける
場合には、ドレイン14とP十領域20との間の注入誘
導放電によって電流が再び上昇する(部分1b)。電荷
ポンプでは、曲線1の部分1aを超えるために必要な数
百μAの電流を経済的に得ることができない。
しかしながら、本願発明者は、このような大きなドレイ
ン電流を供給することなくトランジスタ10をプログラ
ムするための方法を見い出した。
ン電流を供給することなくトランジスタ10をプログラ
ムするための方法を見い出した。
本発明の1実施例によれば、第3b図に示されるような
波形の制御ゲート電圧が回路27によって制御ゲート1
6に印加されるのに対して、第3a図の波形を有する電
圧が回路28によってドレイン14に印加される。図示
されるように、約8Vのプログラミングドレイン電圧が
ドレイン14に印加される時刻T1またはその後に於て
、制御ゲート16に於ける電圧が一定の時間(一般に0
゜1〜10m5゛、好適には1m5)でOvから8vへ
直線的に上昇する。この1 m sの時間の第1部分P
1に於ては、制御ゲート電圧VCGは決して2.3v以
上にならず、かつ1μA以上のドレイン電流を引き込む
ことが必要になるような条件は存在しない。しかしなが
ら、第1部分P1に於て、電子がゆっくりと浮遊ゲート
18に注入されて、閾値電圧VDがゆっくりと増加し始
める(第3c図参照)。
波形の制御ゲート電圧が回路27によって制御ゲート1
6に印加されるのに対して、第3a図の波形を有する電
圧が回路28によってドレイン14に印加される。図示
されるように、約8Vのプログラミングドレイン電圧が
ドレイン14に印加される時刻T1またはその後に於て
、制御ゲート16に於ける電圧が一定の時間(一般に0
゜1〜10m5゛、好適には1m5)でOvから8vへ
直線的に上昇する。この1 m sの時間の第1部分P
1に於ては、制御ゲート電圧VCGは決して2.3v以
上にならず、かつ1μA以上のドレイン電流を引き込む
ことが必要になるような条件は存在しない。しかしなが
ら、第1部分P1に於て、電子がゆっくりと浮遊ゲート
18に注入されて、閾値電圧VDがゆっくりと増加し始
める(第3c図参照)。
第1部分P1の後、制御ゲート電圧VCGは8Vまで増
加し続ける。しかしながら、閾値電圧VTが増加し続け
ているので、トランジスタ12は未だ1μA以上の電流
を引き込まず、かつ大きなドレイン電流が流れ得るよう
な条件は決して発生しない。制御ゲート電圧VCGが8
Vに達する時までに閾値電圧VTが約8vに達して、ト
ランジスタ10が1μA以上のドレイン電流を決して必
要とすることなくプログラムされる。
加し続ける。しかしながら、閾値電圧VTが増加し続け
ているので、トランジスタ12は未だ1μA以上の電流
を引き込まず、かつ大きなドレイン電流が流れ得るよう
な条件は決して発生しない。制御ゲート電圧VCGが8
Vに達する時までに閾値電圧VTが約8vに達して、ト
ランジスタ10が1μA以上のドレイン電流を決して必
要とすることなくプログラムされる。
当業者にとって、第3a図及び第3b図の波形を有する
電圧を発生させ得る回路27.28を形成する方法は明
らかである。従って、回路27.28によって制御ゲー
ト16及びドレイン14に印加される電圧が電荷ポンプ
からのものであるという点を除いて、回路27.28に
関する詳細な説明は省略する。第1図のトランジスタ1
0には8Vの電圧が印加されるが、この値は単なる例示
であって、他の値の電圧をトランジスタ10に印加する
ことができる。
電圧を発生させ得る回路27.28を形成する方法は明
らかである。従って、回路27.28によって制御ゲー
ト16及びドレイン14に印加される電圧が電荷ポンプ
からのものであるという点を除いて、回路27.28に
関する詳細な説明は省略する。第1図のトランジスタ1
0には8Vの電圧が印加されるが、この値は単なる例示
であって、他の値の電圧をトランジスタ10に印加する
ことができる。
トランジスタ10は従来の手法により、例えば制御ゲー
ト16に於ける電圧を約5Vに増加させ、ドレイン14
に於ける電圧を1.5Vに増加させ、ソース12と消去
ゲート24とを接地し、かつトランジスタ10に電流が
流れているかどうかを検知することによって読み取られ
る。トランジスタ10は、制御ゲート16、ドレイン1
4及びソース12を接地しかつ消去ゲート電圧を約25
Vに増加させ、それにより電子を浮遊ゲート18から消
去ゲート24ヘトンネル効果により通り抜けさせること
によって消去される。これにより、浮遊ゲート18は正
の荷電状態のままである。
ト16に於ける電圧を約5Vに増加させ、ドレイン14
に於ける電圧を1.5Vに増加させ、ソース12と消去
ゲート24とを接地し、かつトランジスタ10に電流が
流れているかどうかを検知することによって読み取られ
る。トランジスタ10は、制御ゲート16、ドレイン1
4及びソース12を接地しかつ消去ゲート電圧を約25
Vに増加させ、それにより電子を浮遊ゲート18から消
去ゲート24ヘトンネル効果により通り抜けさせること
によって消去される。これにより、浮遊ゲート18は正
の荷電状態のままである。
上述した実施例は本発明の技術的範囲内に含まれかつ充
分な機能を発揮するが、いくつかの欠点を有する。例え
ば、アレイ内の異なるトランジスタが異なる速度でプロ
グラムされる。例えば、熱い電子がアレイ内のいずれか
のトランジスタの浮遊ゲートに低い速度で到達する場合
を仮定する。
分な機能を発揮するが、いくつかの欠点を有する。例え
ば、アレイ内の異なるトランジスタが異なる速度でプロ
グラムされる。例えば、熱い電子がアレイ内のいずれか
のトランジスタの浮遊ゲートに低い速度で到達する場合
を仮定する。
そのトランジスタの制御ゲート電圧の増加が急過ぎる場
合には、電荷がその浮遊ゲートに注入される前に、トラ
ンジスタが大きな電流(例えば100μA以上)を引き
込み始める。従って、ドレイン電圧Vdが低下し始め、
プログラミングが終わる。従って、ランプ速度は、アレ
イ内の最も遅いトランジスタのプログラミング速度に対
応するようにゆっくりと上昇するように選択しなければ
ならない。(ランプ速度が遅過ぎる場合には、プログラ
ミングが長過ぎることになる。)第4図は、本発明の別
の実施例を示している。
合には、電荷がその浮遊ゲートに注入される前に、トラ
ンジスタが大きな電流(例えば100μA以上)を引き
込み始める。従って、ドレイン電圧Vdが低下し始め、
プログラミングが終わる。従って、ランプ速度は、アレ
イ内の最も遅いトランジスタのプログラミング速度に対
応するようにゆっくりと上昇するように選択しなければ
ならない。(ランプ速度が遅過ぎる場合には、プログラ
ミングが長過ぎることになる。)第4図は、本発明の別
の実施例を示している。
第4図に於て、プログラムする際に、約8Vの電圧がド
レイン14に印加されるのに対して、制御ゲートには電
圧VT十Δが印加される。ここで、VTは、制御ゲート
16に印加された場合に、1μAまでの電流がトランジ
スタのチャネル30の部分22を流れることを許容する
閾値電圧である。
レイン14に印加されるのに対して、制御ゲートには電
圧VT十Δが印加される。ここで、VTは、制御ゲート
16に印加された場合に、1μAまでの電流がトランジ
スタのチャネル30の部分22を流れることを許容する
閾値電圧である。
Δは増分電圧であり、VT+Δの電圧が制御ゲ−ト16
に印加された場合に、数μAの電流が部分22を流れる
ことができる。(VTは一般に約1゜Ovであり、かつ
Δは約0.2Vである。)このように、制御ゲート電圧
がVT+Δ以下である限り、ドレイン電流は数μA以下
であり、従って従来の電荷ポンプを用いて第4図のトラ
ンジスタをプログラムできることが分かる。
に印加された場合に、数μAの電流が部分22を流れる
ことができる。(VTは一般に約1゜Ovであり、かつ
Δは約0.2Vである。)このように、制御ゲート電圧
がVT+Δ以下である限り、ドレイン電流は数μA以下
であり、従って従来の電荷ポンプを用いて第4図のトラ
ンジスタをプログラムできることが分かる。
当業者にとって良く知られているように、浮遊ゲート1
8に於ける電位が高くなるとトランジスタ10のプログ
ラミング効率が向上する。成る実施例では、浮遊ゲート
18の電位が消去ゲート24の電圧を増加させることに
よって高くなる。消去ゲート24と浮遊ゲート18とが
容量的に結合されていることから、例えば約10Vまで
の消去ゲート電圧の増加によってトランジスタ10のプ
ログラムが向上する。当然ながら消去ゲート電圧を例え
ば20V以上の過大な電圧まで増加させることはできず
、そうした場合には電子が浮遊ゲート18を通り抜けて
消去ゲート24に移動する。
8に於ける電位が高くなるとトランジスタ10のプログ
ラミング効率が向上する。成る実施例では、浮遊ゲート
18の電位が消去ゲート24の電圧を増加させることに
よって高くなる。消去ゲート24と浮遊ゲート18とが
容量的に結合されていることから、例えば約10Vまで
の消去ゲート電圧の増加によってトランジスタ10のプ
ログラムが向上する。当然ながら消去ゲート電圧を例え
ば20V以上の過大な電圧まで増加させることはできず
、そうした場合には電子が浮遊ゲート18を通り抜けて
消去ゲート24に移動する。
チャネル30の部分22が電流を2.3μA以下に制限
するように制御ゲート16がバイアスされているにも拘
らず、ドレイン14に8vの電圧が印加された場合でも
部分22に於ける電圧降下が2〜3vの範囲内に過ぎな
い点に注意を要する。
するように制御ゲート16がバイアスされているにも拘
らず、ドレイン14に8vの電圧が印加された場合でも
部分22に於ける電圧降下が2〜3vの範囲内に過ぎな
い点に注意を要する。
この理由は、トランジスタ10が2個のトランジスタと
考えられるからである。即ち、そのソースがソース12
で、そのチャネルがチャネル部分22であり、かつその
ドレインがチャネル部分22と34との間の点32であ
る第1トランジスタQl (第4a図)と、そのドレイ
ン、チャネル及びソースがそれぞれドレイン14、チャ
ネル部分34及び点32である第2トランジスタQ2と
である。
考えられるからである。即ち、そのソースがソース12
で、そのチャネルがチャネル部分22であり、かつその
ドレインがチャネル部分22と34との間の点32であ
る第1トランジスタQl (第4a図)と、そのドレイ
ン、チャネル及びソースがそれぞれドレイン14、チャ
ネル部分34及び点32である第2トランジスタQ2と
である。
点32がP十領域22に関してバイアスされているので
、第2トランジスタQ2のバックバイアス効果(ボディ
効果として周知)によって第2トランジスタQ2の有効
閾値電圧が増加し、それによってドレイン14と点32
との間で大きな電圧降下が保証される。(トランジスタ
のソース−基板電圧とドレイン電流との関係が第5図に
示されている。)この電圧降下が熱い電子を浮遊ゲート
18へ加速する。P十領域20に於ける高いドーパント
濃度によって、第2トランジスタQ2により発揮される
バックバイアス効果が増大する。
、第2トランジスタQ2のバックバイアス効果(ボディ
効果として周知)によって第2トランジスタQ2の有効
閾値電圧が増加し、それによってドレイン14と点32
との間で大きな電圧降下が保証される。(トランジスタ
のソース−基板電圧とドレイン電流との関係が第5図に
示されている。)この電圧降下が熱い電子を浮遊ゲート
18へ加速する。P十領域20に於ける高いドーパント
濃度によって、第2トランジスタQ2により発揮される
バックバイアス効果が増大する。
(バックバイアス効果については、1973年にジョン
・ワイリーφアンド・サンズ(John Wlleya
nd 5ons )から出版されたボール・リッチマン
(Paul Rlchman)のrMO8フィールドー
イフエクトΦトランジスターズ拳アンド・インチグレイ
テッド・サーキッツ(Fleld−Effect Tr
anslst。
・ワイリーφアンド・サンズ(John Wlleya
nd 5ons )から出版されたボール・リッチマン
(Paul Rlchman)のrMO8フィールドー
イフエクトΦトランジスターズ拳アンド・インチグレイ
テッド・サーキッツ(Fleld−Effect Tr
anslst。
rs and Integrated C1rcu1t
s) Jの第32〜43頁に記載されている。)このよ
うに、第4図のトランジスタは大きなドレイン電流を必
要とすることなくプログラムされることが分かる。
s) Jの第32〜43頁に記載されている。)このよ
うに、第4図のトランジスタは大きなドレイン電流を必
要とすることなくプログラムされることが分かる。
第4図の実施例は本発明の技術的範囲を充足しかつ充分
に機能するものではあるが、いくつかの欠点を有する。
に機能するものではあるが、いくつかの欠点を有する。
例えば、ドーパント濃度、酸化膜の厚さ及び他のパラメ
ータがウェハ表面に於て変化するので、アレイの異なる
トランジスタの閾値電圧が変化し、かつ過大なドレイン
電流が流れないようにしながら許容し得る速度で異なる
フラッシュEFROM)ランジスタのプログラミングを
許容する消去ゲート電圧VT+Δを発生させ、それによ
ってドレイン電圧を降下させることが困難である。
ータがウェハ表面に於て変化するので、アレイの異なる
トランジスタの閾値電圧が変化し、かつ過大なドレイン
電流が流れないようにしながら許容し得る速度で異なる
フラッシュEFROM)ランジスタのプログラミングを
許容する消去ゲート電圧VT+Δを発生させ、それによ
ってドレイン電圧を降下させることが困難である。
別の実施例では、ドレイン14に約8■の電圧を印加し
かつ制御ゲート16に電圧VT+Δを印加する代わりに
、ドレイン14に約6vの電圧を印加しかつ約2.5〜
3.5Vの範囲内の電圧を制御ゲート16に印加する。
かつ制御ゲート16に電圧VT+Δを印加する代わりに
、ドレイン14に約6vの電圧を印加しかつ約2.5〜
3.5Vの範囲内の電圧を制御ゲート16に印加する。
これによって約50μA〜100μAの範囲内のプログ
ラミングドレイン電流が流れる。5V±10%の供給電
源から8vの電圧を発生させる電荷ポンプによって約1
00μAの電流を経済的に発生させることが困難である
のに対して、5V±10%の電源から6vの電圧を発生
させる電荷ポンプによって100μAの電流を経済的に
発生させることができる点が注目される。
ラミングドレイン電流が流れる。5V±10%の供給電
源から8vの電圧を発生させる電荷ポンプによって約1
00μAの電流を経済的に発生させることが困難である
のに対して、5V±10%の電源から6vの電圧を発生
させる電荷ポンプによって100μAの電流を経済的に
発生させることができる点が注目される。
この実施例では、50〜100μAの範囲内の電流がト
ランジスタを流れることが許容されるので、本実施例に
於ける点32の電圧は、制御ゲート16に電圧VT+Δ
を印加した実施例の場合より低くなる。浮遊ゲート18
に到達するように充分なエネルギを電子に与えるのがド
レイン14と点32との間の電圧差であることから、本
実施例のより小さいドレイン電圧は点32のより低い電
圧によってオフセットされる。
ランジスタを流れることが許容されるので、本実施例に
於ける点32の電圧は、制御ゲート16に電圧VT+Δ
を印加した実施例の場合より低くなる。浮遊ゲート18
に到達するように充分なエネルギを電子に与えるのがド
レイン14と点32との間の電圧差であることから、本
実施例のより小さいドレイン電圧は点32のより低い電
圧によってオフセットされる。
本実施例では、制御ゲート電圧が、制御ゲート16に電
圧VT+Δが印加される条件程厳しく調整する必要が無
いことに注意すべきである。また、この実施例では、消
去ゲート電圧が例えば一般に15V以下で、好適には約
10Vの電圧まで増加される。
圧VT+Δが印加される条件程厳しく調整する必要が無
いことに注意すべきである。また、この実施例では、消
去ゲート電圧が例えば一般に15V以下で、好適には約
10Vの電圧まで増加される。
第6図は、非常に厳しい規制内で制御ゲート電圧を発生
させることを必要とせずに自動的にプログラミングドレ
イン電流が1μA以下に維持されるような本発明の別の
実施例を示している。第6図に於て、8vの電圧がドレ
イン14に印加され、約4vが制御ゲート16に印加さ
れ、かつ電流制限器36がプログラムの際にソース12
と第との間に接続される。(読み取り時及び消去時には
ソース12が大地に直接接続される。)電流制限器36
は、一般にトランジスタ10を流れ得る電流の量を制限
するIMΩの抵抗器である。電流がトランジスタ10を
流れると、電流制限器36は、前記抵抗器に於ける抵抗
電圧降下によって上述したバックバイアス効果を発生さ
せるように基板38に関してソース12をバイアスする
効果を有する。
させることを必要とせずに自動的にプログラミングドレ
イン電流が1μA以下に維持されるような本発明の別の
実施例を示している。第6図に於て、8vの電圧がドレ
イン14に印加され、約4vが制御ゲート16に印加さ
れ、かつ電流制限器36がプログラムの際にソース12
と第との間に接続される。(読み取り時及び消去時には
ソース12が大地に直接接続される。)電流制限器36
は、一般にトランジスタ10を流れ得る電流の量を制限
するIMΩの抵抗器である。電流がトランジスタ10を
流れると、電流制限器36は、前記抵抗器に於ける抵抗
電圧降下によって上述したバックバイアス効果を発生さ
せるように基板38に関してソース12をバイアスする
効果を有する。
ソース12に於ける電圧が約1vに達すると、第1トラ
ンジスタQ1のバックバイアス効果によってプログラミ
ング電流が約1μAに低下する。
ンジスタQ1のバックバイアス効果によってプログラミ
ング電流が約1μAに低下する。
これによって、点32に於ける電圧が例えば2〜3vの
範囲内の値に増加し、それによって第2トランジスタQ
2のバックバイアス効果が増大する。
範囲内の値に増加し、それによって第2トランジスタQ
2のバックバイアス効果が増大する。
このために、第2トランジスタQ2がドレイン14を流
れるドレイン電流を制限し、それによって点32は熱い
電子を浮遊ゲート18に加速させるに充分な電圧降下が
ドレイン14と点32との間で生じるような電圧を有す
ることが確実になる。
れるドレイン電流を制限し、それによって点32は熱い
電子を浮遊ゲート18に加速させるに充分な電圧降下が
ドレイン14と点32との間で生じるような電圧を有す
ることが確実になる。
(チャネル部分34の高いドーパント濃度のために、第
2トランジスタQ2のドレイン電流は第1トランジスタ
Qlよりそのソース電圧に対してより敏感である。P十
領域20は接地基板38への電気接続部を介して接地さ
れている。)電子が浮遊ゲート18に向けて加速される
と、第2トランジスタQ2の閾値電圧が増加し、かつ点
32に於ける電圧が減少し始め、それによって第2トラ
ンジスタQ2のソース及びドレインを横切る電圧が増加
する。この電圧の増加によって、熱い電子がより容易に
浮遊ゲート18に注入される。
2トランジスタQ2のドレイン電流は第1トランジスタ
Qlよりそのソース電圧に対してより敏感である。P十
領域20は接地基板38への電気接続部を介して接地さ
れている。)電子が浮遊ゲート18に向けて加速される
と、第2トランジスタQ2の閾値電圧が増加し、かつ点
32に於ける電圧が減少し始め、それによって第2トラ
ンジスタQ2のソース及びドレインを横切る電圧が増加
する。この電圧の増加によって、熱い電子がより容易に
浮遊ゲート18に注入される。
第4図に関して上述した実施例の場合と同様に、消去ゲ
ート電圧は、一般にプログラムする際に例えば約10v
まで増加されてプログラミング効率を向上させる。
ート電圧は、一般にプログラムする際に例えば約10v
まで増加されてプログラミング効率を向上させる。
電気的消去の後に、浮遊ゲート18は一般に正に荷電さ
れる。また、この正の荷電によって、浮遊ゲートの電位
が効果的に上昇してプログラミング効率がより向上する
。
れる。また、この正の荷電によって、浮遊ゲートの電位
が効果的に上昇してプログラミング効率がより向上する
。
上述したように、プログラムする際に約4vが制御ゲー
ト16に印加されるだけである。この理由は、第6図の
実施例によるトランジスタは、−般に第6a図の列40
のようなトランジスタ列の部分だからである。この列は
複数のソース/ドレイン領域43〜48を有し、かつ各
ソース/ドレイン領域とP十領域との接合部がコンデン
サを形成する。列40のトランジスタ42をプログラム
しようとして制御ゲート16を6vを超える電圧まで増
加させ、かつ列40の全浮遊ゲート18を正に荷電した
場合には、全ソース/ドレイン領域43〜45がソース
/ドレイン領域46に有効に接続されることになる。(
ソース/ドレイン領域46はトランジスタ42のソース
として機能する。
ト16に印加されるだけである。この理由は、第6図の
実施例によるトランジスタは、−般に第6a図の列40
のようなトランジスタ列の部分だからである。この列は
複数のソース/ドレイン領域43〜48を有し、かつ各
ソース/ドレイン領域とP十領域との接合部がコンデン
サを形成する。列40のトランジスタ42をプログラム
しようとして制御ゲート16を6vを超える電圧まで増
加させ、かつ列40の全浮遊ゲート18を正に荷電した
場合には、全ソース/ドレイン領域43〜45がソース
/ドレイン領域46に有効に接続されることになる。(
ソース/ドレイン領域46はトランジスタ42のソース
として機能する。
)これは、非常に大きな寄生容量をソース/ドレイン領
域46に接続することと等価であり、領域46の電圧を
増加させかつトランジスタ42をプログラムするために
許容し難い長大な時間を要することになる。制御ゲート
電圧を単に4vに増加させることのみによって、ソース
/ドレイン領域46とトランジスタ42の左側の他のソ
ース/ドレイン領域との間に抵抗が形成されて上述した
寄生容量の効果が低減する。(第6a図の実施例では、
P−領域30aをP+十基板30b上のエピタキシャル
層とすることができる。) 第6図のトランジスタ10はスプリットゲートフラッシ
ュEFROMであり、浮遊ゲート18がチャネル30の
部分22ではなく部分34を被覆することを意味する。
域46に接続することと等価であり、領域46の電圧を
増加させかつトランジスタ42をプログラムするために
許容し難い長大な時間を要することになる。制御ゲート
電圧を単に4vに増加させることのみによって、ソース
/ドレイン領域46とトランジスタ42の左側の他のソ
ース/ドレイン領域との間に抵抗が形成されて上述した
寄生容量の効果が低減する。(第6a図の実施例では、
P−領域30aをP+十基板30b上のエピタキシャル
層とすることができる。) 第6図のトランジスタ10はスプリットゲートフラッシ
ュEFROMであり、浮遊ゲート18がチャネル30の
部分22ではなく部分34を被覆することを意味する。
上述したように、これは第4a図のトランジスタQl
、Q2の対と等価である。しかしながら、スプリットゲ
ートトランジスタ10は、EPROMセルが実際に2個
のトランジスタとして構成される第12図の実施例に対
して2つの利点を有する。第1に、第6図(及び第1図
及び第4図)のトランジスタは第12図のトランジスタ
Ql 、Q2より小さい。第2に、第6図に於ては、電
子がソース12から点32に向けて移動する間にエネル
ギを獲得し、かつこれら電子の少なくとも1部分につい
ては、このエネルギが、電子がチャネル部分34の中を
移動する際に獲得するエネルギに付加されてプログラム
効率を向上させることができる。第12図の実施例では
、トランジスタQ1のチャネルの中を移動する電子によ
って得られたエネルギを、電子がN十領域50の中を移
動する際に完全に失われ、かつこの失われたエネルギが
プログラム効率の向上に使用できないことである。
、Q2の対と等価である。しかしながら、スプリットゲ
ートトランジスタ10は、EPROMセルが実際に2個
のトランジスタとして構成される第12図の実施例に対
して2つの利点を有する。第1に、第6図(及び第1図
及び第4図)のトランジスタは第12図のトランジスタ
Ql 、Q2より小さい。第2に、第6図に於ては、電
子がソース12から点32に向けて移動する間にエネル
ギを獲得し、かつこれら電子の少なくとも1部分につい
ては、このエネルギが、電子がチャネル部分34の中を
移動する際に獲得するエネルギに付加されてプログラム
効率を向上させることができる。第12図の実施例では
、トランジスタQ1のチャネルの中を移動する電子によ
って得られたエネルギを、電子がN十領域50の中を移
動する際に完全に失われ、かつこの失われたエネルギが
プログラム効率の向上に使用できないことである。
第6図のトランジスタの大きな利点の1つは、(1)2
.3μA以上のドレイン電流を引き込むことなく、かつ
(2)制御ゲート電圧、消去ゲート電圧またはドレイン
電圧を正確に調整することを必要とせずに、トランジス
タがプログラムされることである。上述したように、ラ
ンプ電圧が制御ゲートに印加される実施例及び電圧VT
+Δが制御ゲートに印加される実施例に於ては、制御ゲ
ート電圧を正確に制御して過大なドレイン電流を引き込
むことなくプログラムするようにする必要がある。第6
図では、プログラムが制御ゲート電圧を厳しく調整する
ことを必要とせずに実行される。
.3μA以上のドレイン電流を引き込むことなく、かつ
(2)制御ゲート電圧、消去ゲート電圧またはドレイン
電圧を正確に調整することを必要とせずに、トランジス
タがプログラムされることである。上述したように、ラ
ンプ電圧が制御ゲートに印加される実施例及び電圧VT
+Δが制御ゲートに印加される実施例に於ては、制御ゲ
ート電圧を正確に制御して過大なドレイン電流を引き込
むことなくプログラムするようにする必要がある。第6
図では、プログラムが制御ゲート電圧を厳しく調整する
ことを必要とせずに実行される。
抵抗器を電流制限器36として使用する代わりに、対称
的な電流ミラー形に結合された第1M08FETQ3と
第1M08FETQ4とからなる回路51によって抵抗
器と等価のMOSが提供される(第7図)。抵抗器Rが
VCCとトランジスタQ3のドレインとの間に接続され
る。トランジスタQ4のソースとドレインの間に於ける
有効抵抗REQは次式で表される。
的な電流ミラー形に結合された第1M08FETQ3と
第1M08FETQ4とからなる回路51によって抵抗
器と等価のMOSが提供される(第7図)。抵抗器Rが
VCCとトランジスタQ3のドレインとの間に接続され
る。トランジスタQ4のソースとドレインの間に於ける
有効抵抗REQは次式で表される。
REQ=RI X (W3 /L!l ) / (W4
/L4 ’)ここで、W3L8、W4、R4はそれぞ
れトランジスタQ3のチャネル幅、トランジスタQ3の
チャネル長さ、トランジスタQ4のチャネル幅、トラン
ジスタQ4のチャネル長さであり、かつR1は抵抗器R
の抵抗である。W3、R3、W4及びR4はトランジス
タQ4が所望の大きさの抵抗を有するように選択される
。この有効抵抗RIEQは一般に10OKΩ〜2MΩの
範囲内にあり、かつ好適にはIMΩであって、約10μ
A以下のドレイン電流が浮遊ゲートトランジスタ10を
流れるようにする。
/L4 ’)ここで、W3L8、W4、R4はそれぞ
れトランジスタQ3のチャネル幅、トランジスタQ3の
チャネル長さ、トランジスタQ4のチャネル幅、トラン
ジスタQ4のチャネル長さであり、かつR1は抵抗器R
の抵抗である。W3、R3、W4及びR4はトランジス
タQ4が所望の大きさの抵抗を有するように選択される
。この有効抵抗RIEQは一般に10OKΩ〜2MΩの
範囲内にあり、かつ好適にはIMΩであって、約10μ
A以下のドレイン電流が浮遊ゲートトランジスタ10を
流れるようにする。
本発明の更に別の実施例によれば、ドレイン14が電荷
ポンプ52に接続されているのに対して、制御ゲート1
6がパルス発生源54に接続されている(第8図)。パ
ルス発生源54によって、約5Vの振幅(VCC)で0
.1μsのオン時間と0.9μsのオフ時間とを有する
一連のパルスが供給される。(パルス発生源54によっ
て供給される波形が第9a図に示されている。)重要な
ことは、制御ゲートが接地されているとトランジスタ1
0がオフであり、かつドレインが約8Vまで荷電される
ことである。制御ゲート16にパルスが印加されると、
ドレイン14はトランジスタ10を介して放電し、かつ
制御ゲート16が再び接地されるとドレイン14が再び
約8vに荷電される。第9b図は、電荷ポンプ52をド
レインに接続しかつ制御ゲート16にパルスを印加する
ことによって得られるドレイン電圧の波形を示している
。
ポンプ52に接続されているのに対して、制御ゲート1
6がパルス発生源54に接続されている(第8図)。パ
ルス発生源54によって、約5Vの振幅(VCC)で0
.1μsのオン時間と0.9μsのオフ時間とを有する
一連のパルスが供給される。(パルス発生源54によっ
て供給される波形が第9a図に示されている。)重要な
ことは、制御ゲートが接地されているとトランジスタ1
0がオフであり、かつドレインが約8Vまで荷電される
ことである。制御ゲート16にパルスが印加されると、
ドレイン14はトランジスタ10を介して放電し、かつ
制御ゲート16が再び接地されるとドレイン14が再び
約8vに荷電される。第9b図は、電荷ポンプ52をド
レインに接続しかつ制御ゲート16にパルスを印加する
ことによって得られるドレイン電圧の波形を示している
。
第9a図及び第9b図の波形の電圧を約1 m sの時
間に亘って繰り返し制御ゲート16及びドレイン14に
印加することは、トランジスタ10をプログラムするに
充分である。それは、少なくとも時間P2に於て、電圧
条件が熱い電子を浮遊ゲート18に加速するのに適当だ
からである。(制御ゲート16にパルスが印加されない
場合には、ドレイン14に接続された電荷ポンプが大き
な出力電流を供給し得ないのでドレイン14は低い電圧
に維持され、かつ高温電子注入に必要な条件が存在しな
いことになる。) 上述したプログラム技術を用いて第10d図に示される
フラッシュEPROMl0Iを形成するための新規な技
術を以下に説明する。
間に亘って繰り返し制御ゲート16及びドレイン14に
印加することは、トランジスタ10をプログラムするに
充分である。それは、少なくとも時間P2に於て、電圧
条件が熱い電子を浮遊ゲート18に加速するのに適当だ
からである。(制御ゲート16にパルスが印加されない
場合には、ドレイン14に接続された電荷ポンプが大き
な出力電流を供給し得ないのでドレイン14は低い電圧
に維持され、かつ高温電子注入に必要な条件が存在しな
いことになる。) 上述したプログラム技術を用いて第10d図に示される
フラッシュEPROMl0Iを形成するための新規な技
術を以下に説明する。
先ず、P−シリコン基板100にP型不純物を注入して
約0.8ミクロンの厚さと1017〜1018/cn1
3の範囲内のドーパント濃度を有するP+層102を形
成する(第10a図)。絶縁層104(一般に熱成長し
た二酸化硅素(8102) )をウェハ上に形成し、か
つ高濃度にドープしたポリシリコン浮遊ゲート105を
従来の手法で絶縁層104上に形成する。(浮遊ゲート
1o5の形成時に、浮遊ゲート105’ 105’
のような他の浮遊ゲートが表面上の他の場所に形成され
る。
約0.8ミクロンの厚さと1017〜1018/cn1
3の範囲内のドーパント濃度を有するP+層102を形
成する(第10a図)。絶縁層104(一般に熱成長し
た二酸化硅素(8102) )をウェハ上に形成し、か
つ高濃度にドープしたポリシリコン浮遊ゲート105を
従来の手法で絶縁層104上に形成する。(浮遊ゲート
1o5の形成時に、浮遊ゲート105’ 105’
のような他の浮遊ゲートが表面上の他の場所に形成され
る。
ここではトランジスタ101内の構造についてのみ説明
しているが、フラッシュEPROMアレイの他の部分を
構成する同様の構造がウェハ上の他の部分に形成される
ことは当然である。)次に、フォトレジスト層106を
ウェハ上に形成してパターン形成する。
しているが、フラッシュEPROMアレイの他の部分を
構成する同様の構造がウェハ上の他の部分に形成される
ことは当然である。)次に、フォトレジスト層106を
ウェハ上に形成してパターン形成する。
第10b図に於ては、次にウェハにN型イオン注入が行
われてN+ソース108とドレイン110とが形成され
る。ソース108の一縁部108aとドレイン110の
一縁部110aとがフォトレジスト層106によって郭
定されるのに対して、ソース108の地縁部108bと
ドレイン110の地縁部110bとがそれぞれ浮遊ゲー
ト105.105の縁部105a’ 105aによっ
て郭定される。これは、ポアズ・エイタン(Boaz
EItan、)の米国特許箱4,639,893号明細
書に記載された理由に基づいて行われる。
われてN+ソース108とドレイン110とが形成され
る。ソース108の一縁部108aとドレイン110の
一縁部110aとがフォトレジスト層106によって郭
定されるのに対して、ソース108の地縁部108bと
ドレイン110の地縁部110bとがそれぞれ浮遊ゲー
ト105.105の縁部105a’ 105aによっ
て郭定される。これは、ポアズ・エイタン(Boaz
EItan、)の米国特許箱4,639,893号明細
書に記載された理由に基づいて行われる。
フォトレジスト層106が除去されて、ウェハに拡散工
程が行われる。次に、ウェハについてブランケットN型
イオン注入工程を行ってP土層102の部分114を部
分的にカウンタドープすることによって、部分114が
P−材料になる(第10c図参照)。この工程が終了す
ると、トランジスタのチャネルにP−材料からなる第1
区域A1とP生材料からなる第2区域A2とが含まれる
ことが分かる。P生材料の第2区域A2がトランジスタ
のプログラミング効率を向上させるように作用するのに
対して、第1区域AtはP−材料からなることによって
その有効閾値電圧が約1vである。重要なことは、両区
域Al 、A2の横方向の範囲が他のトランジスタの構
造に自己整合することである。従って、両区域Al、A
2の横方向の範囲が誤って整合したり製造上歩留まりが
低下する可能性はない。
程が行われる。次に、ウェハについてブランケットN型
イオン注入工程を行ってP土層102の部分114を部
分的にカウンタドープすることによって、部分114が
P−材料になる(第10c図参照)。この工程が終了す
ると、トランジスタのチャネルにP−材料からなる第1
区域A1とP生材料からなる第2区域A2とが含まれる
ことが分かる。P生材料の第2区域A2がトランジスタ
のプログラミング効率を向上させるように作用するのに
対して、第1区域AtはP−材料からなることによって
その有効閾値電圧が約1vである。重要なことは、両区
域Al 、A2の横方向の範囲が他のトランジスタの構
造に自己整合することである。従って、両区域Al、A
2の横方向の範囲が誤って整合したり製造上歩留まりが
低下する可能性はない。
次に、ウェハに酸化膜エツチング工程(例えばHF酸を
使用)を行って絶縁層104の露出部分を除去する。次
に、追加の絶縁層116をウェハ上に(例えば熱酸化に
よって)形成する。トランジスタ101は、従来の手法
を用いてウェハ上に制御ゲート120を形成することに
よって完成する(第10d図参照)。
使用)を行って絶縁層104の露出部分を除去する。次
に、追加の絶縁層116をウェハ上に(例えば熱酸化に
よって)形成する。トランジスタ101は、従来の手法
を用いてウェハ上に制御ゲート120を形成することに
よって完成する(第10d図参照)。
浮遊ゲート105が電気的に中性である時の区域A2の
閾値電圧は、チャネルのドープ濃度が高いので約3〜5
Vである。しかしながら、トランジスタ101はフラッ
シュEPROMである。使用する前に、消去ゲートを用
いて浮遊ゲート1゜5から電荷を除去する。(第10a
図乃至第1゜d図には図示されていないが以下に説明す
る。)これによって、区域A2の閾値電圧がOv以下に
低下する。(これによって制御ゲート120に於ける電
圧と無関係に浮遊ゲート105の下側に反転領域が形成
されることになるにも拘らず、制御ゲート120に高電
圧が印加されると区域Alは導通するだけであるので問
題は生じない。)このような環境下でトランジスタ10
1は0を記憶する。次に、浮遊ゲート105をプログラ
ムして区域A2の閾値電圧を増加させ、かつそれによっ
てトランジスタ101に1を記憶させることができる。
閾値電圧は、チャネルのドープ濃度が高いので約3〜5
Vである。しかしながら、トランジスタ101はフラッ
シュEPROMである。使用する前に、消去ゲートを用
いて浮遊ゲート1゜5から電荷を除去する。(第10a
図乃至第1゜d図には図示されていないが以下に説明す
る。)これによって、区域A2の閾値電圧がOv以下に
低下する。(これによって制御ゲート120に於ける電
圧と無関係に浮遊ゲート105の下側に反転領域が形成
されることになるにも拘らず、制御ゲート120に高電
圧が印加されると区域Alは導通するだけであるので問
題は生じない。)このような環境下でトランジスタ10
1は0を記憶する。次に、浮遊ゲート105をプログラ
ムして区域A2の閾値電圧を増加させ、かつそれによっ
てトランジスタ101に1を記憶させることができる。
制御ゲート120を形成する過程に於て、第10a図乃
至第10d図に図示されない消去ゲートが浮遊ゲート1
05の上に、一般に第10a図乃至第10d図の断面の
外に形成される。その結果形成されるセルは、エイタン
(Eltan )他による発明の名称rEPROM・ウ
ィズφインブルーブト・イレースφストラクチュア(W
IT■IMPROVEDERASE 5TRIJCTU
RE ) Jの1988年5月3日付米国特許出願第0
7/189,879号に記載されたレイアウトを有する
。
至第10d図に図示されない消去ゲートが浮遊ゲート1
05の上に、一般に第10a図乃至第10d図の断面の
外に形成される。その結果形成されるセルは、エイタン
(Eltan )他による発明の名称rEPROM・ウ
ィズφインブルーブト・イレースφストラクチュア(W
IT■IMPROVEDERASE 5TRIJCTU
RE ) Jの1988年5月3日付米国特許出願第0
7/189,879号に記載されたレイアウトを有する
。
第11図は、本発明の変形実施例に従って構成されたフ
ラッシュEFROMセルのアレイ200のレイアウトを
部分的に示している。図示されるように、アレイ200
は浮遊ゲー)202a〜202h1ソース/ドレイン領
域204a 〜204c1制御ゲート206a 〜20
6d、)ンネル消去ゲート208a、208b及びフィ
ールド酸化膜領域209のアレイを有する。アレイ20
0はスタガー仮想接地アーキテクチュアを用いて形成さ
れる。浮遊ゲート202aまたは202bを読み取りま
たはプログラムしようとする場合には、ソース/ドレイ
ン領域202aがドレインとして機能するのに対して、
ソース/ドレイン領域204bがソースとして機能する
。浮遊ゲート202Cまたは202dを読み取りまたは
プログラムしようとする場合には、ソース/ドレイン領
域204bがドレインとして機能するのに対して、ソー
ス/ドレイン領域204aがソースとして機能する。ソ
ース/ドレイン領域204b、204cは同様にいずれ
かの浮遊ゲート202e〜202hを読み取りまたはプ
ログラムするためにソースまたはドレインとして機能す
る。制御ゲート206は、浮遊ゲート202a、202
eからなる行内の浮遊ゲートを読み取りまたはプログラ
ムするために使用される。他の制御ゲートは、他の関連
する浮遊ゲートの行内の浮遊ゲートを読み取りまたはプ
ログラムするために使用される。消去ゲート208aが
浮遊ゲート202a、202c、202e、202gを
消去するために使用されるのに対して、消去ゲート20
8bが浮遊ゲート202b、202d、202f、20
2hを消去するために使用される。
ラッシュEFROMセルのアレイ200のレイアウトを
部分的に示している。図示されるように、アレイ200
は浮遊ゲー)202a〜202h1ソース/ドレイン領
域204a 〜204c1制御ゲート206a 〜20
6d、)ンネル消去ゲート208a、208b及びフィ
ールド酸化膜領域209のアレイを有する。アレイ20
0はスタガー仮想接地アーキテクチュアを用いて形成さ
れる。浮遊ゲート202aまたは202bを読み取りま
たはプログラムしようとする場合には、ソース/ドレイ
ン領域202aがドレインとして機能するのに対して、
ソース/ドレイン領域204bがソースとして機能する
。浮遊ゲート202Cまたは202dを読み取りまたは
プログラムしようとする場合には、ソース/ドレイン領
域204bがドレインとして機能するのに対して、ソー
ス/ドレイン領域204aがソースとして機能する。ソ
ース/ドレイン領域204b、204cは同様にいずれ
かの浮遊ゲート202e〜202hを読み取りまたはプ
ログラムするためにソースまたはドレインとして機能す
る。制御ゲート206は、浮遊ゲート202a、202
eからなる行内の浮遊ゲートを読み取りまたはプログラ
ムするために使用される。他の制御ゲートは、他の関連
する浮遊ゲートの行内の浮遊ゲートを読み取りまたはプ
ログラムするために使用される。消去ゲート208aが
浮遊ゲート202a、202c、202e、202gを
消去するために使用されるのに対して、消去ゲート20
8bが浮遊ゲート202b、202d、202f、20
2hを消去するために使用される。
第11図のアレイに於ては、浮遊ゲートが互いに相対的
にスタガー即ち交互に配置される。即ち、浮遊ゲート2
02aがソース/ドレイン領域204aに対向して形成
されるのに対して、隣接する浮遊ゲート202Cがソー
ス/ドレイン領域204bに対向して形成される。浮遊
ゲート202a、202Cの双方がソース/ドレイン領
域204aに対向して形成される場合には、両浮遊ゲー
ト202a、202cが消去ゲート208aの下に延在
するようにセルの寸法を増大させる必要がある。
にスタガー即ち交互に配置される。即ち、浮遊ゲート2
02aがソース/ドレイン領域204aに対向して形成
されるのに対して、隣接する浮遊ゲート202Cがソー
ス/ドレイン領域204bに対向して形成される。浮遊
ゲート202a、202Cの双方がソース/ドレイン領
域204aに対向して形成される場合には、両浮遊ゲー
ト202a、202cが消去ゲート208aの下に延在
するようにセルの寸法を増大させる必要がある。
このように、浮遊ゲートを交互に配置することによって
フラッシュEPROMアレイを小さな表面積に形成する
ことができる。
フラッシュEPROMアレイを小さな表面積に形成する
ことができる。
第11図のアレイに使用するのに適したアドレスレコー
ダがサイド−アリ(Syde A11)の1988年1
0月17日付米国特許出願第07/258゜926号に
記載されている。また、エイタン等の1988年10月
17日付米国特許出願第07/258.952号も参照
することができる。
ダがサイド−アリ(Syde A11)の1988年1
0月17日付米国特許出願第07/258゜926号に
記載されている。また、エイタン等の1988年10月
17日付米国特許出願第07/258.952号も参照
することができる。
以上、本発明を特定の実施例に基づいて説明したが、当
業者にとって明らかなように、本発明はその技術的範囲
内に於て上述の実施例に様々な変形・変更を加えて実施
することができる。
業者にとって明らかなように、本発明はその技術的範囲
内に於て上述の実施例に様々な変形・変更を加えて実施
することができる。
第1図は、本発明の第1実施例によるフラッシュEPR
OMとそれをプログラムするための回路を概略的に示す
断面図である。 第1a図は、第1図示のフラッシュEPROMの平面図
である。 第2図は、一定の制御ゲート電圧に対する第1図示のト
ランジスタのドレイン電流対ドレイン電圧特性曲線を示
す線図である。 第3a図乃至第3C図は、それぞれ第1図示のトランジ
スタをプログラムする際のドレイン電圧、制御ゲート電
圧及び閾値電圧の波形を示す線図である。 第4図は、本発明の第2実施例による方法を用いてプロ
グラムされる浮遊ゲートトランジスタを示す断面図であ
る。 第4a図は、第4図に示される浮遊ゲートトランジスタ
と同等の回路を概略的に示す回路図である。 第5図は、ソースバイアス電圧のドレイン電流への影響
を示す線図である。 第6図は、電流制限回路要素によってプログラムされる
際に基板に関してソースがバイアスされる浮遊ゲートト
ランジスタを示す断面図である。 第6a図は、第6図示の実施例に従って形成されるトラ
ンジスタの列を示す断面図である。 第7図は、第6図示の電流制限回路要素として使用され
る抵抗器と等価のMOS)ランジスタを提供する回路を
示す回路図である。 第8図は、ドレインが電荷ポンプに直接接続され、かつ
制御ゲートがパルス発生源に接続されたトランジスタを
示す回路図である。 第9a図及び第9b図は、それぞれ第8図示の浮遊ゲー
トトランジスタに印加される制御ゲート電圧及びドレイ
ン電圧の波形を示す線図である。 第10a図乃至第10d図は、それぞれ本発明による浮
遊ゲートトランジスタの製造方法の各過程を示す断面図
である。 第11図は、本発明により形成されるフラッシュEPR
OMアレイを示す平面図である。 第12図は、単一ゲートのトランジスタに接続された浮
遊ゲートトランジスタを示す断面図である。 1・・・曲線 1 a s 1 b・・・部
分10・・・フラッシュEPROM)ランジスタ12・
・・N+ソース 14・・・N+ドレイン16・・・
制御ゲート 18・・・浮遊ゲート20・・・P十領
域 21・・・P−領域22・・・部分
24・・・消去ゲート26・・・フィールド酸化膜領域 27.28・・・回路 30・・・チャネル32・・
・点 34・・・チャネル部分36・・・電
流制限器 38・・・基板40・・・列
42・・・トランジスタ43〜48・・・ソース/ドレ
イン領域50・・・N十領域 51・・・回路52
・・・電荷ポンプ54・・・パルス発生源100・・・
P−シリコン基板 101・・・フラッシュEPROM)ラーンジスタ10
2・・・P土層 104・・・絶縁層105・・・
浮遊ゲート 106・・・フォトレジスト層108・N
+ソース 108a、108b−・・縁部110・・・
ドレイン 110a、110b・・・縁部114・・
・部分 116・・・絶縁層120・・・制御ゲ
ート 200・・・アレイ202a 〜202h・・・
浮遊ゲート204〜204C・・・ソース/ドレイン領
域06a〜206d・・・制御ゲート 208a、208b−・・消去ゲート 209・・・フィールド酸化膜領域 (以下余白) b評eta 図面の浄書(内容に変更なし) VD(V) Figure 3c T o I Figure 10a Figure 10c 手続補正書(j5 カ 平成2年4月2日 平成1年特許願第320426号 2、発明の名称 浮遊ゲートトランジスタのプログラム方法及び製造方法
とスタガースプリットゲート浮遊ゲートメモリアレイと
浮遊ゲートトランジスタを含む構造 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 ウェイファースケール・インチブレイショ
ン−インコーホレイテッド 4、代理人 居 所 〒 102 東京都千代田区飯田橋1
−8−6渋澤ビル 電話 282−1761 暗日 平成2年3月27日)
OMとそれをプログラムするための回路を概略的に示す
断面図である。 第1a図は、第1図示のフラッシュEPROMの平面図
である。 第2図は、一定の制御ゲート電圧に対する第1図示のト
ランジスタのドレイン電流対ドレイン電圧特性曲線を示
す線図である。 第3a図乃至第3C図は、それぞれ第1図示のトランジ
スタをプログラムする際のドレイン電圧、制御ゲート電
圧及び閾値電圧の波形を示す線図である。 第4図は、本発明の第2実施例による方法を用いてプロ
グラムされる浮遊ゲートトランジスタを示す断面図であ
る。 第4a図は、第4図に示される浮遊ゲートトランジスタ
と同等の回路を概略的に示す回路図である。 第5図は、ソースバイアス電圧のドレイン電流への影響
を示す線図である。 第6図は、電流制限回路要素によってプログラムされる
際に基板に関してソースがバイアスされる浮遊ゲートト
ランジスタを示す断面図である。 第6a図は、第6図示の実施例に従って形成されるトラ
ンジスタの列を示す断面図である。 第7図は、第6図示の電流制限回路要素として使用され
る抵抗器と等価のMOS)ランジスタを提供する回路を
示す回路図である。 第8図は、ドレインが電荷ポンプに直接接続され、かつ
制御ゲートがパルス発生源に接続されたトランジスタを
示す回路図である。 第9a図及び第9b図は、それぞれ第8図示の浮遊ゲー
トトランジスタに印加される制御ゲート電圧及びドレイ
ン電圧の波形を示す線図である。 第10a図乃至第10d図は、それぞれ本発明による浮
遊ゲートトランジスタの製造方法の各過程を示す断面図
である。 第11図は、本発明により形成されるフラッシュEPR
OMアレイを示す平面図である。 第12図は、単一ゲートのトランジスタに接続された浮
遊ゲートトランジスタを示す断面図である。 1・・・曲線 1 a s 1 b・・・部
分10・・・フラッシュEPROM)ランジスタ12・
・・N+ソース 14・・・N+ドレイン16・・・
制御ゲート 18・・・浮遊ゲート20・・・P十領
域 21・・・P−領域22・・・部分
24・・・消去ゲート26・・・フィールド酸化膜領域 27.28・・・回路 30・・・チャネル32・・
・点 34・・・チャネル部分36・・・電
流制限器 38・・・基板40・・・列
42・・・トランジスタ43〜48・・・ソース/ドレ
イン領域50・・・N十領域 51・・・回路52
・・・電荷ポンプ54・・・パルス発生源100・・・
P−シリコン基板 101・・・フラッシュEPROM)ラーンジスタ10
2・・・P土層 104・・・絶縁層105・・・
浮遊ゲート 106・・・フォトレジスト層108・N
+ソース 108a、108b−・・縁部110・・・
ドレイン 110a、110b・・・縁部114・・
・部分 116・・・絶縁層120・・・制御ゲ
ート 200・・・アレイ202a 〜202h・・・
浮遊ゲート204〜204C・・・ソース/ドレイン領
域06a〜206d・・・制御ゲート 208a、208b−・・消去ゲート 209・・・フィールド酸化膜領域 (以下余白) b評eta 図面の浄書(内容に変更なし) VD(V) Figure 3c T o I Figure 10a Figure 10c 手続補正書(j5 カ 平成2年4月2日 平成1年特許願第320426号 2、発明の名称 浮遊ゲートトランジスタのプログラム方法及び製造方法
とスタガースプリットゲート浮遊ゲートメモリアレイと
浮遊ゲートトランジスタを含む構造 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 ウェイファースケール・インチブレイショ
ン−インコーホレイテッド 4、代理人 居 所 〒 102 東京都千代田区飯田橋1
−8−6渋澤ビル 電話 282−1761 暗日 平成2年3月27日)
Claims (23)
- (1)ソースと、前記ソースから離隔されたドレインと
、前記ソースと前記ドレインとの間に延在するチャネル
と、少くとも前記チャネルの一部分の上に延在する浮遊
ゲートと、前記浮遊ゲートの上に延在する制御ゲートと
を有し、かつ、前記ソースと前記ドレインとが、第1の
種類の導電率を有すると共に第2の種類の導電率を有す
る半導体領域内に形成された浮遊ゲートトランジスタを
プログラムする方法であって、 前記ドレイン及び制御ゲートにプログラミング電圧を印
加する過程と、 プログラミングドレイン電流が所定の値より小さいよう
に保証する過程とからなることを特徴とする浮遊ゲート
トランジスタのプログラム方法。 - (2)前記所定の値が約150μA以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載の浮遊ゲートトラ
ンジスタのプログラム方法。 - (3)前記所定の値が約10μA以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載の浮遊ゲートトラン
ジスタのプログラム方法。 - (4)前記プログラミングドレイン電圧が電荷ポンプに
よって供給され、かつ前記電荷ポンプが前記プログラミ
ングドレイン電流を供給し得る程度の低い値に前記プロ
グラミングドレイン電流が維持されることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の浮遊ゲートトランジスタ
のプログラム方法。 - (5)第1の値から第2の値へ上昇する電圧を前記制御
ゲートに印加することによって、前記制御ゲートに於け
る前記電圧が上昇する時間に、プログラムする際に前記
トランジスタが前記所定の値を超えるドレイン電流を引
き込まないことを保証するような割合で前記トランジス
タの閾値電圧が増加するように、電子を前記浮遊ゲート
に注入する過程を有することを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の浮遊ゲートトランジスタのプログラム
方法。 - (6)前記制御ゲートの前記電圧が0.1msで前記第
1の値から前記第2の値に上昇することを特徴とする特
許請求の範囲第5項に記載の浮遊ゲートトランジスタの
プログラム方法。 - (7)前記保証過程が、前記制御ゲートに電圧を印加し
て前記ドレイン電流を前記所定の値以下に維持すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の浮遊ゲート
トランジスタのプログラム方法。 - (8)前記浮遊ゲートトランジスタが容量的に前記浮遊
ゲートに結合された消去ゲートを有し、かつ前記消去ゲ
ートに於ける電圧を上昇させる過程を更に含むことを特
徴とする特許請求の範囲第7項に記載の浮遊ゲートトラ
ンジスタのプログラム方法。 - (9)前記保証過程が、前記ソースと大地との間に電気
的抵抗を設ける過程からなり、かつ前記半導体領域が接
地されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の浮遊ゲートトランジスタのプログラム方法。 - (10)前記浮遊ゲートトランジスタが容量的に前記浮
遊ゲートに結合された消去ゲートとを有し、かつ前記消
去ゲートに於ける電圧を上昇させる過程を更に含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の浮遊ゲート
トランジスタのプログラム方法。 - (11)前記消去ゲートに於ける電圧がプログラムする
際に5V以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
10項に記載の浮遊ゲートトランジスタのプログラム方
法。 - (12)前記消去ゲートに於ける電圧がプログラムする
際に20Vより小さいことを特徴とする特許請求の範囲
第10項に記載の浮遊ゲートトランジスタのプログラム
方法。 - (13)前記浮遊ゲートトランジスタがプログラムする
際に接地される消去ゲートを有することを特徴とする特
許請求の範囲第9項に記載の浮遊ゲートトランジスタの
プログラム方法。 - (14)ソースと、ドレインと、前記ソースと前記ドレ
インとの間に延在するチャネルと、少くとも前記チャネ
ルの一部分の上に延在する浮遊ゲートと、少なくとも前
記浮遊ゲートの一部分の上に延在する制御ゲートとを有
する浮遊ゲートトランジスタをプログラムする方法であ
って、 前記ドレインにプログラミング電圧発生機を結合する過
程と、 パルスを前記制御ゲートに繰り返し印加する過程とから
なることを特徴とする浮遊ゲートトランジスタのプログ
ラム方法。 - (15)前記プログラミング電圧発生機が電荷ポンプで
あることを特徴とする特許請求の範囲第14項に記載の
浮遊ゲートトランジスタのプログラム方法。 - (16)前記浮遊ゲートトランジスタが前記浮遊ゲート
に容量的に結合された消去ゲートを有し、かつ前記消去
ゲートの電圧を増加させる過程を更に含むことを特徴と
する特許請求の範囲第14項に記載の浮遊ゲートトラン
ジスタのプログラム方法。 - (17)前記浮遊ゲートトランジスタがプログラムする
際に接地される消去ゲートを有することを特徴とする特
許請求の範囲第14項に記載の浮遊ゲートのトランジス
タブログラム方法。 - (18)(イ)前記浮遊ゲートがプログラムされていな
いこと、(ロ)前記プログラミングドレイン電圧が前記
ドレインに印加されたこと、及び(ハ)前記パルスの振
幅と等しいプログラミング制御ゲート電圧が前記制御ゲ
ートに印加されたことを条件に、前記浮遊ゲートトラン
ジスタが通常伝導する出力電流を、前記プログラミング
電圧発生機が発生できないことを特徴とする特許請求の
範囲第14項に記載の浮遊ゲートトランジスタのプログ
ラム方法。 - (19)浮遊ゲートトランジスタを製造する方法であっ
て、 第1の種類の導電率と第1のドーパント濃度とを有する
半導体材料からなる第1領域と、前記第1領域の部分の
上に該部分から絶縁して形成される浮遊ゲートとを有す
る構造を提供する過程と、第2の種類の導電率を有する
ソースと、該ソースとの間にチャネルが延在しかつ浮遊
ゲートが前記チャネルの第1部分の上に延在して前記チ
ャネルの第2部分の上に存在しないように前記ソースか
ら離隔される前記第2の種類の導電率を有するドレイン
とを前記第1領域内に形成する過程と、前記第2の種類
の導電率を有するドーパントを前記チャネルの前記第2
部分内に注入して該第2部分を部分的にカウンタドープ
し、それによって前記第1ドーパント濃度より低い純ド
ーパント濃度を有する半導体材料の第2領域を形成する
過程と、 前記浮遊ゲート及び前記第2部分の上に制御ゲートを形
成する過程とからなることを特徴とする浮遊ゲートトラ
ンジスタの製造方法。 - (20)前記ドーパント注入過程が、前記第2領域が前
記浮遊ゲートに自己整合するように行われることを特徴
とする特許請求の範囲第19項に記載の浮遊ゲートトラ
ンジスタの製造方法。 - (21)第1の種類の導電率を有する半導体材料からな
る領域と、 前記半導体材料の領域内に互いに平行に形成された第2
の種類の導電率を有する複数の細長いソース/ドレイン
領域と、 それぞれに関連するソース/ドレイン領域の対の間に形
成される複数の浮遊ゲート群とを有し、前記各浮遊ゲー
ト群内の第1の浮遊ゲートの組が前記ソース/ドレイン
領域の対内の第1の前記ソース/ドレイン領域に近接す
るが前記対内の第2の前記ソース/ドレイン領域まで延
長しないように形成され、かつ前記各浮遊ゲート群内の
第2の浮遊ゲートの組が前記第2ソース/ドレイン領域
に近接するが前記第1ソース/ドレイン領域まで延長し
ないように形成され、かつ 前記ソース/ドレイン領域と直交する向きに延在し、関
連する浮遊ゲートの縦行の第1部分の上に延在して前記
浮遊ゲートの縦行の第2部分の上には存在しない複数の
制御ゲートと、 それぞれに前記浮遊ゲートの関連する縦行の対の前記第
2部分の上に前記制御ゲートと平行な方向に延在する複
数の消去ゲートとを有することを特徴とするスタガース
プリットゲート浮遊ゲートメモリアレイ。 - (22)ソースと、前記ソースから離隔されたドレイン
と、前記ソースと前記ドレインとの間に延在するチャネ
ルと、少くとも前記チャネルの一部分の上に延在する浮
遊ゲートと、前記浮遊ゲートの上に延在する制御ゲート
とを有し、かつ、前記ソースと前記ドレインとが、第1
の種類の導電率を有すると共に第2の種類の導電率を有
する半導体領域内に形成された浮遊ゲートトランジスタ
を含む構造であって、 前記ドレイン及び制御ゲートにプログラミング電圧を印
加する手段と、 プログラミングドレイン電流が所定の値より小さいよう
に保証する手段とを有することを特徴とする構造。 - (23)ソースと、ドレインと、前記ソースと前記ドレ
インとの間に延在するチャネルと、少くとも前記チャネ
ルの一部分の上に延在する浮遊ゲートと、少なくとも前
記浮遊ゲートの一部分の上に延在する制御ゲートとを有
する浮遊ゲートトランジスタを含む構造であって、 前記ドレインに結合されたプログラミング電圧発生機と
、 パルスを前記制御ゲートに繰り返し印加する手段とを有
することを特徴とする構造。
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| US282,788 | 1988-12-09 | ||
| US07/282,788 US5042009A (en) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | Method for programming a floating gate memory device |
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