JPH04298079A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Publication number
JPH04298079A
JPH04298079A JP3087689A JP8768991A JPH04298079A JP H04298079 A JPH04298079 A JP H04298079A JP 3087689 A JP3087689 A JP 3087689A JP 8768991 A JP8768991 A JP 8768991A JP H04298079 A JPH04298079 A JP H04298079A
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JP
Japan
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memory
transistor
selection
gate electrodes
voltage
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Pending
Application number
JP3087689A
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English (en)
Inventor
Hiroyasu Yamada
裕康 山田
Shingo Yamauchi
愼吾 山内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04298079A publication Critical patent/JPH04298079A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は選択用トランジスタとメ
モリ用トランジスタよりなる半導体記憶装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図14は従来の半導体記憶装置を示す。 即ち、nチャネル形MNOS素子よりなるメモリ用トラ
ンジスタMTRとMOS素子よりなるスイッチング用ト
ランジスタSTRが直列に接続されてメモリセルが構成
され、このメモリセルがマトリクス状に接続されてメモ
リアレイが構成される。而して、メモリ用トランジスタ
MTRのゲートおよびスイッチング用トランジスタST
Rのゲートに接続されたゲート線GLにゲート電圧を印
加し、メモリセルのソースおよびドレインに接続された
データ線にデータ信号を印加して所定のメモリセルのメ
モリ用トランジスタMTRに書込み/消去を行っていた
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体記憶装置では、メモリセルとして1個のメモリ用
トランジスタMTRに直列に接続された1個のスイッチ
ング用トランジスタSTRを必要とするため、面積が大
きくなり、高集積化した大容量の半導体記憶装置には適
さなかった。
【0004】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、面積を縮小でき、大容量化、高集積化に適した半導
体記憶装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、選択用トランジスタとメモリ用トランジス
タとを並列に結合してなるメモリセルを複数個直列に接
続し、両側にスイッチング素子を設けたことを特徴とす
るものである。
【0006】
【作用】上記手段により、選択用トランジスタをメモリ
用トランジスタと並列に結合してメモリセルを構成する
ことにより、選択時のメモリセルは選択用トランジスタ
を介して電流が流れる。また、メモリセルの読出し時は
メモリ用トランジスタのゲートを接地レベルにしておく
ことにより、非選択時にメモリ用トランジスタが消去状
態ならメモリ用トランジスタのチャネルを通って電流が
流れ、非選択時にメモリ用トランジスタが書込み状態な
ら電流が流れない。従って、多数のメモリセルに対して
1対のスイッチング素子のみで半導体記憶素子を形成で
きるため、面積の縮小化を図ることができる。
【0007】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
【0008】図1は本発明の一実施例で、MNS素子よ
りなる4ビット/セルNAND型のEEPROMを示す
。すなわち、例えばガラス等の絶縁基板11上には例え
ばAl等よりなる4個のメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3,MG4が形成され、この4個のメモリゲー
ト電極MG1,MG2,MG3,MG4および前記絶縁
基板11上にはSi/N比が化学量論比(0.75)よ
りも大きい、例えば0.85〜1.1の窒化シリコンよ
りなる第1の絶縁層12が形成される。前記第1の絶縁
層12上には例えばポリシリコン等よりなり、厚さ50
0〜1500オングストロームの半導体層13が形成さ
れている。この半導体層13にはn+ 高濃度領域14
1,142,143,144,145,146,147
及びチャネル領域151,152,153,154,1
55,156が形成される。前記半導体層13および第
1の絶縁層12上には例えばSiO2 等の第2の絶縁
層16が形成され、この第2の絶縁層16上には4個の
選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4および
2個の制御ゲート電極SG1,SG2が形成される。こ
の4個の選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG
4,2個の制御ゲート電極SG1,SG2および第2の
絶縁層16上には例えばSiO2 等の第3の絶縁層1
7が形成され、この第3の絶縁層17上には例えばAl
等よりなるドレイン電極Dおよびソース電極Sが両端の
n+ 高濃度領域141,147にそれぞれ対応して接
続されて形成される。前記4個のメモリゲート電極MG
1,MG2,MG3,MG4,前記4個の選択ゲート電
極CG1,CG2,CG3,CG4,及び2個の制御ゲ
ート電極SG1,SG2はそれぞれチャネル領域151
,152,153,154,155,156に対応して
形成される。前記4個のメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3,MG4,n+ 高濃度領域142,143
,144,145,146,チャネル領域152,15
3,154,155および第1の絶縁層12より4個の
メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,
MTR4が構成される。この場合、Si/N比が化学量
論比よりも大きい窒化シリコンより形成された絶縁層1
2は電子または正孔を捕獲してVGS−IDS特性がヒ
ステリシス特性を示すメモリ機能を有する。前記4個の
選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4,n+
 高濃度領域142,143,144,145,146
,チャネル領域152,153,154,155および
第2の絶縁層16より選択用トランジスタCTR1,C
TR2,CTR3,CTR4が構成される。前記2個の
制御ゲート電極SG1,SG2,n+ 高濃度領域14
1,142,146,147,チャネル領域151,1
56および第2の絶縁層16より制御用トランジスタ(
スイッチング素子)STR1,STR2が構成される。 したがって、n+ 高濃度領域141〜147およびチ
ャネル領域151〜156を有する半導体層13はメモ
リ用トランジスタMTR1〜MTR4、選択用トランジ
スタCTR1〜CTR4および制御用トランジスタST
R1,STR2に共有できるため、メモリセル面積を縮
小でき、大容量化、高集積化ができる。
【0009】図2は図1の回路図である。すなわち、ド
レイン電極Dには制御用トランジスタSTR1のドレイ
ンが接続され、この制御用トランジスタSTR1のソー
スは選択用トランジスタCTR1のドレインに接続され
ると共にメモリ用トランジスタMTR1のドレインに接
続される。この選択用トランジスタCTR1のソースお
よびメモリ用トランジスタMTR1のソースは共通にし
て選択用トランジスタCTR2のドレインに接続される
と共にメモリ用トランジスタMTR2のドレインに接続
され、この選択用トランジスタCTR2のソースおよび
メモリ用トランジスタMTR2のソースは共通にして選
択用トランジスタCTR3のドレインに接続されると共
にメモリ用トランジスタMTR3のドレインに接続され
る。この選択用トランジスタCTR3のソースおよびメ
モリ用トランジスタMTR3のソースは共通にして選択
用トランジスタCTR4のドレインに接続されると共に
メモリ用トランジスタMTR4のドレインに接続され、
この選択用トランジスタCTR4のソースおよびメモリ
用トランジスタMTR4のソースは共通にして制御用ト
ランジスタSTR2のドレインが接続され、この制御用
トランジスタSTR2のソースはソース電極Sに接続さ
れる。
【0010】図3(a)は図1、図2のメモリ用トラン
ジスタMTR1,MTR2,MTR3,MTR4のメモ
リゲート電圧VMG−ドレイン電流Id特性図である。 すなわち、メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,
MTR3,MTR4のメモリゲート電圧VMGに正電圧
VP が印加されると書込みが行なわれ出力特性Aを示
し、負電圧−VP が印加されると消去が行なわれ出力
特性Bを示す。読出しの場合はメモリゲート電圧VMG
を0Vとすることにより、メモリ用トランジスタMTR
1〜MTR4が消去状態Aならメモリ用トランジスタM
TR1〜MTR4の各チャネルを通ってドレイン電流が
ION以上流れ、メモリ用トランジスタMTR1〜MT
R4が書込み状態Bならドレイン電流がIOFF 以下
しか流れない。 今、仮に図1、図2において、選択用トランジスタCT
R1,CTR2,CTR3,CTR4がない場合を考え
ると、メモリ用トランジスタMTR2の書込み状態Bあ
るいは消去状態Aを読出すためには、制御用トランジス
タST1,ST2のゲートに電圧V′ONを印加してオ
ンすると共に、他のメモリ用トランジスタMTR1,M
TR3,MTR4のゲートに電圧V′ONを印加してオ
ンし、メモリ用トランジスタMTR2のゲートを接地す
る必要がある。この場合、メモリ用トランジスタMTR
2が消去状態Aならメモリ用トランジスタMTR2のチ
ャネルを通ってドレイン電流がION以上流れ、メモリ
用トランジスタMTR2が書込み状態Bならドレイン電
流がIOFF 以下しか流れない。しかしながら、1個
のメモリ用トランジスタの特性として、読出し時におい
て非選択の場合には書込み状態Bまたは消去状態Aのい
ずれでもドレイン電流がION以上流れ、また読出し時
において選択の場合には書込み状態Bではドレイン電流
がIOFF 以下しか流れず、消去状態Aではドレイン
電流がION以上流れることが必要であり、メモリ用ト
ランジスタの特性として動作マージンが非常に狭く、ま
た、読出し時において非選択の場合にはメモリ用トラン
ジスタのゲートに電圧V′ONを印加するため、メモリ
用トランジスタの書込み状態Bあるいは消去状態Aが変
動し易いという欠点があった。尚、ION,IOFF 
とは、システムから要求されるメモリセル中の1ビット
としての電流値の最大値と最小値で、NANDの論理「
1」,「0」を識別するためのものである。
【0011】図3(b)は図1、図2の選択用トランジ
スタCTR1,CTR2,CTR3,CTR4の選択ゲ
ート電圧VCG−ドレイン電流Id特性図である。即ち
、選択用トランジスタCTR1,CTR2,CTR3,
CTR4に選択ゲート電圧VONを印加すると、ドレイ
ン電流がION流れる。
【0012】図3(c)は図1、図2のメモリ用トラン
ジスタMTR1,MTR2,MTR3,MTR4と選択
用トランジスタCTR1,CTR2,CTR3,CTR
4を並列接続した回路の選択ゲート電圧VCG(メモリ
ゲート電圧VMG)−ドレイン電流Id特性図である。 このように、メモリ用トランジスタMTR1,MTR2
,MTR3,MTR4と選択用トランジスタCTR1,
CTR2,CTR3,CTR4を並列接続した回路では
、1個のメモリ用トランジスタの特性として、読出し時
において非選択の場合にはドレイン電流をION以上流
す必要がなく、読出し時において選択の場合に書込み状
態Bでドレイン電流をIOFF 以下流し、消去状態A
でドレイン電流をION以上流せばよいため、メモリ用
トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,MTR4
の動作設定が容易である。また、読出し時において非選
択の場合にもメモリ用トランジスタのゲートは接地して
おけばよいため、メモリ用トランジスタの書込み状態B
あるいは消去状態Aが変動することはない。
【0013】図4は図2の4ビットメモリセルの一括消
去動作を説明するための回路図である。図4では図2の
4ビットメモリセルが2個並列に接続されて2本のビッ
トラインBL1,BL2が構成されている。すなわち、
各ビットラインBL1,BL2の制御用トランジスタS
TR1,STR2の制御ゲート電極SG1,SG2及び
各ビットラインBL1,BL2の選択用トランジスタC
TR1,CTR2,CTR3,CTR4の選択ゲート電
極CG1,CG2,CG3,CG4にVONを印加し、
各ビットラインBL1,BL2のドレイン側及びソース
側に電圧VP を印加し、各ビットラインBL1,BL
2のメモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR
3,MTR4のメモリゲート電極MG1,MG2,MG
3,MG4を接地することにより、各ビットラインBL
1,BL2のメモリ用トランジスタMTR1,MTR2
,MTR3,MTR4は、ドレイン及びソースが電圧V
P となり、ゲート電極が0Vとなってメモリゲート−
ドレイン/ソース間電圧VMGが−VP となって、消
去が行われる。
【0014】図5は図4の回路で第1のビットラインB
L1のメモリ用トランジスタMTR4に書込みを行う場
合の回路図である。すなわち、各ビットラインBL1,
BL2の制御用トランジスタSTR1,STR2の制御
ゲート電極SG1,SG2及び各ビットラインBL1,
BL2の選択用トランジスタCTR1,CTR2,CT
R3の選択ゲート電極CG1,CG2,CG3にVON
を印加すると共に各ビットラインBL1,BL2の選択
用トランジスタCTR4の選択ゲート電極CG4に電圧
VOFF を印加し、第1のビットラインBL1のドレ
イン側に0Vを印加し、第1のビットラインBL1のソ
ース側,第2のビットラインBL2のドレイン側及びソ
ース側に電圧VP を印加し、各ビットラインBL1,
BL2のメモリ用トランジスタMTR1,MTR2,M
TR3のメモリゲート電極MG1,MG2,MG3を接
地すると共にメモリ用トランジスタMTR4のメモリゲ
ート電極MG4に電圧VP を印加することにより、第
1のビットラインBL1のメモリ用トランジスタMTR
4は、メモリゲート電極MG4が電圧VP となり、ド
レインが0V,ソースが電圧VP となって、メモリゲ
ート−ドレイン間電圧VMGがVP となって書込みが
行われる。この場合、第1のビットラインBL1のメモ
リ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3は、メ
モリゲート電極MG1,MG2,MG3及びドレイン/
ソースが0Vとなって消去状態が保持される。又、第2
のビットラインBL2のメモリ用トランジスタMTR1
,MTR2,MTR3は、ドレイン及びソースが電圧V
P となり、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3
が0Vとなってメモリゲート−ドレイン/ソース間電圧
VMGが−VP となって消去状態が保持される。更に
、第2のビットラインBL2のメモリ用トランジスタM
TR4は、ドレイン及びソースが電圧VP となり、メ
モリゲート電極MG4が電圧VP となって消去状態が
保持される。
【0015】図6は図4の回路で第1のビットラインB
L1のメモリ用トランジスタMTR4の書込み状態を保
持する場合の回路図である。すなわち、各ビットライン
BL1,BL2の制御用トランジスタSTR1,STR
2の制御ゲート電極SG1,SG2及び各ビットライン
BL1,BL2の選択用トランジスタCTR1,CTR
2,CTR4の選択ゲート電極CG1,CG2,CG4
にVONを印加すると共に各ビットラインBL1,BL
2の選択用トランジスタCTR3の選択ゲート電極CG
3に電圧VOFF を印加し、各ビットラインBL1,
BL2のドレイン側,ソース側に電圧VP を印加し、
各ビットラインBL1,BL2のメモリ用トランジスタ
MTR1,MTR2のメモリゲート電極MG1,MG2
を接地すると共にメモリ用トランジスタMTR3,MT
R4のメモリゲート電極MG3,MG4に電圧VP を
印加することにより、第1のビットラインBL1のメモ
リ用トランジスタMTR4は、メモリゲート電極MG4
が電圧VP となり、ドレイン及びソースが電圧VP 
となって書込み状態が保持される。この場合、第1のビ
ットラインBL1のメモリ用トランジスタMTR3及び
第2のビットラインBL2のメモリ用トランジスタMT
R3,MTR4は、メモリゲート電極MG3,MG4及
びドレイン/ソースが電圧VP となって消去状態が保
持される。又、各ビットラインBL1,BL2のメモリ
用トランジスタMTR1,MTR2は、ドレイン及びソ
ースが電圧VP となり、メモリゲート電極MG1,M
G2が0Vとなってメモリゲート−ドレイン/ソース間
電圧VMGが−VP となって消去状態が保持される。
【0016】図7は図4の回路で第1のビットラインB
L1のメモリ用トランジスタMTR4の書込み状態を保
持する場合の回路図である。すなわち、各ビットライン
BL1,BL2の制御用トランジスタSTR1の制御ゲ
ート電極SG1に電圧VOFF を印加すると共に各ビ
ットラインBL1,BL2の制御用トランジスタSTR
2の制御ゲート電極SG2及び各ビットラインBL1,
BL2の選択用トランジスタCTR1,CTR2,CT
R3,CTR4の選択ゲート電極CG1,CG2,CG
3,CG4にVONを印加し、各ビットラインBL1,
BL2のドレイン側及びソース側に電圧VP を印加し
、各ビットラインBL1,BL2のメモリ用トランジス
タMTR1,MTR2,MTR3,MTR4のメモリゲ
ート電極MG1,MG2,MG3,MG4に電圧VP 
を印加することにより、第1のビットラインBL1のメ
モリ用トランジスタMTR4は、メモリゲート電極MG
4が電圧VP となり、ドレイン及びソースが電圧VP
 となって書込み状態が保持される。この場合、第2の
ビットラインBL2のメモリ用トランジスタMTR4及
び各ビットラインBL1,BL2のメモリ用トランジス
タMTR1,MTR2,MTR3は、ドレイン及びソー
スが電圧VP となり、メモリゲート電極MG1,MG
2,MG3が電圧VP となって消去状態が保持される
。尚、各ビットラインBL1,BL2の制御用トランジ
スタSTR1の制御ゲート電極SG1に電圧VOFF 
を印加することにより、各ビットラインBL1,BL2
のドレイン側に0Vを印加しても動作上の影響はない。
【0017】図8は図4の回路で第1のビットラインB
L1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。す
なわち、制御用トランジスタSTR1,STR2の制御
ゲート電極SG1,SG2及び選択用トランジスタCT
R1,CTR2,CTR3,CTR4の選択ゲート電極
CG1,CG2,CG3,CG4にVONを印加し、ド
レイン電極D及びソース電極Sに電圧VP を印加し、
メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,
MTR4のメモリゲート電極MG1,MG2,MG3,
MG4を接地することにより、制御ゲート電極SG1,
SG2及び選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,C
G4にそれぞれ対応した半導体層13にはチャネルCH
ができる。又、メモリ用トランジスタMTR1,MTR
2,MTR3,MTR4は消去状態になるため、メモリ
ゲート電極MG1,MG2,MG3,MG4にそれぞれ
対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
【0018】図9は図5の回路で第1のビットラインB
L1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。す
なわち、制御用トランジスタSTR1,STR2の制御
ゲート電極SG1,SG2及び選択用トランジスタCT
R1,CTR2,CTR3の選択ゲート電極CG1,C
G2,CG3にVONを印加すると共に選択用トランジ
スタCTR4の選択ゲート電極CG4に電圧VOFFを
印加し、ドレイン電極Dに0Vを印加し、ソース電極S
に電圧VP を印加し、メモリ用トランジスタMTR1
,MTR2,MTR3のメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3を接地すると共にメモリ用トランジスタMT
R4のメモリゲート電極MG4に電圧VP を印加する
ことにより、選択ゲート電極CG4に対応した半導体層
13にはチャネルができないと共に、メモリ用トランジ
スタMTR4は書込み状態であるのでメモリゲート電極
MG4に対応した半導体層13にはチャネルができない
。又、制御ゲート電極SG1,SG2及び選択ゲート電
極CG1,CG2,CG3にそれぞれ対応した半導体層
13にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタ
MTR1,MTR2,MTR3は消去状態が保持される
ため、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3にそれ
ぞれ対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
【0019】図10は図6の回路で第1のビットライン
BL1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。 すなわち、制御用トランジスタSTR1,STR2の制
御ゲート電極SG1,SG2及び選択用トランジスタC
TR1,CTR2,CTR4の選択ゲート電極CG1,
CG2,CG4にVONを印加すると共に選択用トラン
ジスタCTR3の選択ゲート電極CG3に電圧VOFF
 を印加し、ドレイン電極D及びソース電極Sに電圧V
P を印加し、メモリ用トランジスタMTR1,MTR
2のメモリゲート電極MG1,MG2を接地すると共に
メモリ用トランジスタMTR3,MTR4のメモリゲー
ト電極MG3,MG4に電圧VP を印加することによ
り、選択ゲート電極CG3に対応した半導体層13には
チャネルができないと共に、メモリ用トランジスタMT
R4は書込み状態を保持するのでメモリゲート電極MG
4に対応した半導体層13にはチャネルができない。又
、制御ゲート電極SG1,SG2及び選択ゲート電極C
G1,CG2,CG4にそれぞれ対応した半導体層13
にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタMT
R1,MTR2,MTR3は消去状態が保持されるため
、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3にそれぞれ
対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
【0020】図11は図7の回路で第1のビットライン
BL1を構成する半導体層13のチャネル状態を示す。 すなわち、制御用トランジスタSTR1の制御ゲート電
極SG1に電圧VOFF を印加すると共に制御用トラ
ンジスタSTR2の制御ゲート電極SG2及び選択用ト
ランジスタCTR1,CTR2,CTR3,CTR4の
選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4にVO
Nを印加し、ドレイン電極D及びソース電極Sに電圧V
P を印加し、メモリ用トランジスタMTR1,MTR
2,MTR3,MTR4のメモリゲート電極MG1,M
G2,MG3,MG4に電圧VP を印加することによ
り、制御ゲート電極SG1に対応した半導体層13には
チャネルができないと共に、メモリ用トランジスタMT
R4は書込み状態を保持するのでメモリゲート電極MG
4に対応した半導体層13にはチャネルができない。又
、制御ゲート電極SG2及び選択ゲート電極CG1,C
G2,CG3,CG4にそれぞれ対応した半導体層13
にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタMT
R1,MTR2,MTR3は消去状態が保持されるため
、メモリゲート電極MG1,MG2,MG3にそれぞれ
対応した半導体層13にはチャネルCHができる。
【0021】図12は図7の回路状態から読出す場合の
第1のビットラインBL1を構成する半導体層13のチ
ャネル状態を示す。すなわち、制御用トランジスタST
R1,STR2の制御ゲート電極SG1,SG2及び選
択用トランジスタCTR1,CTR2,CTR4の選択
ゲート電極CG1,CG2,CG4にVONを印加する
と共に選択用トランジスタCTR3の選択ゲート電極C
G3に電圧VOFF を印加し、メモリ用トランジスタ
ST1,ST2,MTR3,MTR4のメモリゲート電
極MG1,MG2、MG3,MG4を接地し、ドレイン
電極DにVd を印加し、ソース電極Sを接地すること
により、選択ゲート電極CG3に対応した半導体層13
にはチャネルができないと共に、メモリ用トランジスタ
MTR4は書込み状態であるのでメモリゲート電極MG
4に対応した半導体層13にはチャネルができない。又
、制御ゲート電極SG1,SG2及び選択ゲート電極C
G1,CG2,CG4にそれぞれ対応した半導体層13
にはチャネルCHができる。メモリ用トランジスタMT
R1,MTR2,MTR3は消去状態であるので、メモ
リゲート電極MG1,MG2,MG3にそれぞれ対応し
た半導体層13にはチャネルCHができる。このように
、読出し時において、読出しビットの選択用トランジス
タのみをオフとし、他の選択用トランジスタをオンとす
るので、NAND論理を満足している。
【0022】図13は本発明の他の実施例で、MNS素
子よりなる4ビット/セルNAND型のEEPROMを
単結晶半導体装置とTFTで形成した例を示す。すなわ
ち、単結晶シリコン基板21にはn+ 高濃度領域22
1,222,223,224,225,226,227
が形成され、このn+ 高濃度領域221と222との
間,226と227との間のそれぞれ上には例えばSi
O2 等の絶縁層INSを介して制御ゲート電極SG1
,SG2が形成される。前記+ 高濃度領域222と2
23との間,223と224との間,224と225と
の間,225と226との間のそれぞれ上には例えばS
iO2 等の絶縁層INSを介して選択ゲート電極CG
1,CG2,CG3,CG4が形成され、この選択ゲー
ト電極CG1,CG2,CG3,CG4の上には例えば
SiO2 等の絶縁層INSを介して例えばポリシリコ
ン等の半導体層23が形成される。この半導体層23に
はn+ 高濃度領域241,242,243,244,
245及びチャネル領域251,252,253,25
4が形成される。このn+ 高濃度領域241,242
,243,244,245は前記n+ 高濃度領域22
2,223,224,225,226に電気的に接続さ
れる。前記チャネル領域251,252,253,25
4の上には例えば電荷捕獲機能を有する窒化シリコン等
の絶縁層INSを介してメモリゲート電極MG1,MG
2,MG3,MG4が形成される。前記n+ 高濃度領
域221,227にそれぞれ接続されて例えばAl等よ
りなるドレイン電極Dおよびソース電極Sが例えばSi
O2 等の絶縁層INSを介して形成される。前記単結
晶シリコン基板21,n+ 高濃度領域221,222
,226,227,絶縁層INS,及び制御ゲート電極
SG1,SG2より制御用トランジスタSTR1,ST
R2が構成される。 前記単結晶シリコン基板21,n+ 高濃度領域222
,223,224,225,226,絶縁層INS,及
び選択ゲート電極CG1,CG2,CG3,CG4より
選択用トランジスタCTR1,CTR2,CTR3,C
TR4が構成される。前記半導体層23,例えば窒化シ
リコン等の絶縁層INS,及びメモリゲート電極MG1
,MG2,MG3,MG4よりメモリ用トランジスタM
TR1,MTR2,MTR3,MTR4が構成される。
【0023】このように、単結晶半導体装置とTFTを
組み合わせることにより、単結晶半導体技術を用いるこ
とができる。尚、図13では制御用トランジスタSTR
1,STR2及び選択用トランジスタCTR1,CTR
2,CTR3,CTR4を単結晶半導体装置で構成し、
メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR3,
MTR4をTFTで構成するようにしたが、これに限ら
ず、メモリ用トランジスタMTR1,MTR2,MTR
3,MTR4を単結晶半導体装置で構成し、制御用トラ
ンジスタSTR1,STR2及び選択用トランジスタC
TR1,CTR2,CTR3,CTR4をTFTで構成
するようにしてもよい。また、メモリ用トランジスタM
TRはMNS  FETの場合で説明したが、MNOS
FET、MONOS  FET等も適用可能である。半
導体層はアモルファスシリコンでもよく、また、1セル
のビット数も4ビットに限らず、8ビット、16ビット
とすることも可能である。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、選択
用トランジスタとメモリ用トランジスタとを並列に結合
してなるメモリセルを複数個直列に接続し、両側にスイ
ッチング素子を設けて半導体記憶装置を構成することに
より、面積を縮小でき、大容量化、高集積化に好適する
。又、選択時のメモリセルは選択用トランジスタに電流
を流すため、メモリの動作マージンが広く特性設計がし
易くなる。更に、読出し時のメモリ用トランジスタのメ
モリゲートは接地するだけでよいため、メモリ用トラン
ジスタのデータ保持特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1の回路図である。
【図3】本発明に係る選択用トランジスタとメモリ用ト
ランジスタのゲート電圧−ドレイン電流特性の一例を示
す特性図である。
【図4】本発明半導体記憶装置の一括消去動作を説明す
るための回路図である。
【図5】本発明半導体記憶装置の第1の書込み動作を説
明するための回路図である。
【図6】本発明半導体記憶装置の第2の書込み動作を説
明するための回路図である。
【図7】本発明半導体記憶装置の第3の書込み動作を説
明するための回路図である。
【図8】図4の動作における半導体層のチャネル状態を
示す断面説明図である。
【図9】図5の動作における半導体層のチャネル状態を
示す断面説明図である。
【図10】図6の動作における半導体層のチャネル状態
を示す断面説明図である。
【図11】図7の動作における半導体層のチャネル状態
を示す断面説明図である。
【図12】本発明半導体記憶装置の読出し動作における
半導体層のチャネル状態を示す断面説明図である。
【図13】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図14】従来の半導体記憶装置を説明するための回路
図である。
【符号の説明】
11…絶縁基板、12…第1の絶縁層、13…半導体層
、141,142,143,144,145,146,
147…n+ 高濃度領域,151,152,153,
154,155,156…チャネル領域、16…第2の
絶縁層,17…第3の絶縁層,MG1,MG2,MG3
,MG4…メモリゲート電極,CG1,CG2,CG3
,CG4…選択ゲート電極,SG1,SG2…制御ゲー
ト電極,MTR1,MTR2,MTR3,MTR4…メ
モリ用トランジスタ,CTR1,CTR2,CTR3,
CTR4…選択用トランジスタ,STR1,STR2…
制御用トランジスタ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  選択用トランジスタとメモリ用トラン
    ジスタとを並列に結合してなるメモリセルを複数個直列
    に接続し、両側にスイッチング素子を設けたことを特徴
    とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】  選択用トランジスタとメモリ用トラン
    ジスタの一方は単結晶半導体層により形成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】  メモリ用トランジスタは電気的に消去
    可能な不揮発性半導体よりなるメモリ用トランジスタで
    あることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】  選択用トランジスタとメモリ用トラン
    ジスタはポリシリコン半導体層により形成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】  ポリシリコン半導体層は選択用トラン
    ジスタとメモリ用トランジスタの中間部に配設されてお
    り、選択用トランジスタとメモリ用トランジスタのソー
    ス領域とドレイン領域を共有するものであることを特徴
    とする請求項4記載の半導体記憶装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002050704A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Sony Corp メモリ素子およびその製造方法並びに集積回路
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JP2006190940A (ja) * 2004-12-29 2006-07-20 Hynix Semiconductor Inc チャージトラップインシュレータメモリ装置

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