JPH0451917B2 - - Google Patents

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JPH0451917B2
JPH0451917B2 JP9569185A JP9569185A JPH0451917B2 JP H0451917 B2 JPH0451917 B2 JP H0451917B2 JP 9569185 A JP9569185 A JP 9569185A JP 9569185 A JP9569185 A JP 9569185A JP H0451917 B2 JPH0451917 B2 JP H0451917B2
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memory
memory cell
bit line
transistor
injector
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JP9569185A
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Gyuntaa Adamu Furitsutsu
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TDK Micronas GmbH
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Deutsche ITT Industries GmbH
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Publication date
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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
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、電荷インジエクタによつて再充電
可能であり、メモリマトリツクスの第1のビツト
線と第2のビツト線との間に選択トランジスタの
ソース・ドレイン路の直列に接続されたソース・
ドレイン路を有するメモリトランジスタのチヤン
ネル領域にわたつて延在している電気的にフロー
テイングのゲートを備え、このフローテイングゲ
ートはメモリマトリツクスのプログラム線に接続
されたプログラムゲートと容量的に結合され、選
択トランジスタのゲート電極はメモリマトリツク
スのワード線と接続されている半導体メモリセル
に関する。
[発明の技術的背景] 電気的に再プログラム可能な絶縁ゲート電界効
果メモリトランジスタを有するメモリ(蓄積)セ
ルよりなるメモリ(蓄積)マトリツクスの製造に
おいてはメモリセルが全部故障のないものばかり
であるメモリマトリツクスしか原理的に使用でき
ないために製造の歩留りに関して重要な問題が生
じて来る。例えば国際特許出願WO 83/02847号
明細書によれば冗長コラムンを設けることによつ
てこの問題を解決することが試みられている。そ
れはプログラム可能な冗長デコーダを使用してコ
ラムン中の1以上の故障セルを検出したとき故障
のあるコラムンと切替えられる。またヨーロツパ
特許0098079号明細書にもそのようなプログラム
可能な冗長デコーダを有するメモリマトリツクス
を備えたものが記載されており、その冗長デコー
ダはそのプログラムに従つて選択によつて故障の
メモリセルを故障のないメモリセルで置換する。
しかしながら、前述の問題を解決するそのよう
な方法は追加の周辺回路装置を必要とし、また故
障のない冗長セルによつて故障セルを置換するた
めにメモリマトリツクスの測定および回路手段の
プログラムを必要とする。
これらの欠点を克服するために、この発明は内
部冗長を有するセルを設ける考えから出発してい
る。すなわち、メモリセルは、周辺の冗長デコー
ダを設ける必要がなく、故障したメモリセルを故
障のない冗長セルによつて置換するための再アド
レスもせずに蓄積媒体を囲む絶縁層の故障、特に
半導体基体とフローテイングゲートとの間のイン
ジエクタ酸化物の故障の発生においてその蓄積特
性を維持することができる。そのようなメモリセ
ルは機能的メモリマトリツクスの歩留りを向上さ
せるだけでなく、その耐久力を改善する。何故な
らばセル中の局部的故障が動作時間中に発生した
ときにもセルの蓄積容量が維持されるからであ
る。
この発明は、電荷インジエクタによつて再充電
可能であり、メモリマトリツクスの第1のビツト
線と第2のビツト線との間に選択トランジスタの
ソース・ドレイン路と直列に接続されたソース・
ドレイン路を有するメモリトランジスタのチヤン
ネル領域にわたつて延在している電気的にフロー
テイングのゲートを備え、このフローテイングゲ
ートはメモリマトリツクスのプログラム線に接続
されたプログラムゲートと容量的に結合され、選
択トランジスタのゲート電極はメモリマトリツク
スのワード線と接続されている半導体メモリセル
に関する。
このような形式のメモリセルは例えば雑誌エレ
クトロニクス(Electronics)1982年2月10比号
121および122頁およびIBMテクニカル デイス
クロージヤ ブレテン23/2(1980年7月)661〜
663頁に記載されている。
[発明の概要] この発明の目的は、そのようなメモリセルを使
用する集積メモリマトリツクスの歩留りおよび耐
久性を改善することである。
この目的は、前記の半導体メモリセルにおい
て、第1のビツト線と第2のビツト線との間にメ
モリトランジスタのソース・ドレイン路と直列に
それぞれ自分のインジエクタによつて再充電可能
なそれぞれのフローテイング・ゲートを備えた1
個以上の別のメモリトランジスタのソース・ドレ
イン路が配置され、それらのメモリトランジスタ
はデプレツシヨン型のものであり、それらのメモ
リトランジスタのプログラムゲートは互いに結合
されて共通のプログラム線の一部を形成するよう
に構成したことを特徴とする。
したがつて、この発明による半導体フローテイ
ングゲートメモリセルは従来のメモリセルに比較
して、まず何よりも個々のメモリトランジスタの
代わりにプログラミングゲートがプログラム線に
接続されているそのようなメモリトランジスタの
ソース・ドレイン路の直列配置が設けられる点で
相違している。メモリトランジスタのソース・ド
レイン領域対間のチヤンネル領域は、メモリトラ
ンジスタがデプレツシヨン型であるとき例えばマ
クスを使用したイオン注入によつてそれらの領域
と同じ導電型の不純物原子でドープされる。この
ようにしてインジエクタ酸化物中の絶縁破壊のた
めに1個のメモリトランジスタの故障が起こつた
場合にこのメモリトランジスタがもはやプログラ
ムされるのではなく、導通状態に留まり、それ故
各メモリセルは全体として変化しないプログラム
に保持される。
この発明のメモリセルの好ましい1実施態様に
おいては、メモリセルのインジエクタはインジエ
クタ選択トランジスタのソース・ドレイン路を介
してのみ選択可能である。他のものに比較して、
これはメモリセルのフローテイングゲートに蓄積
された電荷の擾乱が読取りサイクル中除外される
利点がある。何故ならばインジエクタと第1のビ
ツト線との間に接続が存在しないからである。イ
ンジエクタ選択トランジスタのゲート電極は同様
に半導体フローテイングゲートメモリセルのワー
ド線に接続されることが好ましい。
[発明の実施例] 以下、添附図面を参照に実施例によつてこの発
明およびその利点を説明する。
第3図は通常の形式の半導体メモリセルの回路
図を示す。そのセルは第1のビツト線Xと第2の
ビツト線Yとの間にソース・ドレイン路が直列に
配置されたメモリトランジスタTs1と選択トラ
ンジスタTaとを有している。選択トランジスタ
Taのゲート電極Gaはワード線zに接続され、そ
れを介してメモリマトリツクスの1行(row)の
選択トランジスタTaは選択されることができ、
それによつてビツト線XおよびYの適当な電圧に
接続され個々のメモリセルの読取り、書込み或い
は消去を行なうことができる。メモリトランジス
タTs1は電気的にフローテイングのメモリゲー
トFg1を有し、それはインジエクタ電極I1に
よつて充電または放電されることができる。フロ
ーテイングメモリゲートFg1とインジエクタ電
極I1との間に第3図に斜線で示したゲート酸化
物が配置され、その厚さは約50〜150Åの範囲で
あり、それ故それは電子がトンネル効果で通り抜
けることができる。フローテイングメモリゲート
Fg1は書込みまたは消去のいずれかを行なうた
めにプログラム電極Pgを介して容量的に選択さ
れることができる。必要な電位はプログラム線P
に供給される。
第4図は第3図に示した従来のメモリセルのSi
ゲートの設計を示す。それは多結晶シリコンの2
つの導体レベルを使用していることが特徴であ
る。P−Iで示されたワード線Zおよび同様にP
−Iで示された電極Fg1はこの多結晶シリコン
からエツチングによつて形成される。しかしなが
ら、実際の製造プロセスは第1のマスクのSDG
(ソース、ドレイン、ゲート)領域の外側のフイ
ールド酸化物で覆われたフイールド区域を形成す
る処理によつて開始され、その第1のマスクの
SDG領域の範囲内でまず半導体表面が露出され
る。その後露出された半導体基体表面はゲート酸
化物を生成するために酸化される。次に、トンネ
ル酸化物区域を有する第2のマスクM2を使用し
て第4図に斜線で示すような区域が露出され、イ
ンジエクタI1のトンネル酸化物が必要な厚さに
生成される。その後フローテイングゲートFg1
のワード線Zの限定による前述のP−Iプロセス
が行われる。その後多結晶シリコンで覆われない
区域のゲート酸化物は除去されれ、それ故次のイ
オン注入および、または拡散工程においてドープ
されたソース領域およびドレイン領域がそれぞれ
形成される。酸化された多結晶シリコンおよびフ
イールド酸化物で行われたベース材料上に第2の
多結晶シリコン層が付着され、P−で示された
マスクを使用してプログラム線Pがエツチングに
より形成される。第4図に示されるように、この
プログラム線PはフローテイングゲートFg1を
覆いそれによつて必要な容量結合を与える。さら
に第4図は各領域と共にSDGマスクの成形のた
めに第1のビツト線Xが拡散され、それは点Cに
おいて選択トランジスタTaの領域と接続され、
したがつてアルミニウム導体線A1の形態で接続
されていることを示している。実際、第4図から
明らかなように第2のビツト線Yはメモリマトリ
ツクス中の全てのワード線Zおよびプログラム線
Pを横切つて延在している。以上説明した製造方
法は第6図および第2図に示す構成に対しても適
用可能である。
第5図は別の従来の形式の半導体メモリセルの
回路図を示し、それは前記エレクトロニクス1982
年2月10日号に記載されているような電気的にフ
ローテイングなゲートを備えている。このメモリ
セルでは、インジエクタI1のトンネル酸化物
は、読取り中約2Vが供給される第1のビツト線
Xから電気的に分離されている。ゼロ電位が第2
のビツト線ならびにワード線Zに同時に供給され
ているから、選択されないメモリセルのトンネル
酸化物は読取りサイクル中負荷されることはな
い。
従来のシリコンゲート技術により設計されたメ
モリマトリツクス中の第5図に示したようなメモ
リセルの構成は第6図によつて行われる。この場
合にはメモリセルは対称線Spに関して対称に配
置されている。
以上のように第5図および第6図に示すような
半導体メモリセルについての説明から開始した
が、今度はこの発明の好ましい実施例について、
第1図および第2図を参照に説明する。これらの
図面においてはメモリマトリツクスの一部として
この発明による2個のメモリセルが示されてい
る。まず第1図の等価回路について、次に第2図
の構成について説明する。
第2図から明らかなように、この発明のメモリ
セルによれば特にスペースを節減することができ
る。何故ならばインジエクタI1,I2,I3は
互いに平行に延在する2本の帯状区域の一部を占
めているに過ぎないからである。それらの帯状区
域はSDGマスキングに続いて行われた露出され
た半導体表面のドープによつて生成される。第1
のビツト線Xまで連続しているこれらの平行な区
域はSDGマスキングの外側の区域を占めるフイ
ールド酸化物によつてその長手側部で制限されて
いる。
第1図および第2図に示された実施例のものは
トリプルメモリセルと呼ばれ、2個のメモリトラ
ンジスタは冗長である。各メモリトランジスタ
Ts1,Ts2およびTs3およびそれらに隣接して
それぞれ位置しているインジエクタI1,I2,
I3は全部に共通した特別のフローテイングゲー
トを有している。もちろんん、2個の冗長トラン
ジスタの代わりに任意の数、例えば関係するイン
ジエクタを有するただ1個或いは3個以上の冗長
メモリトランジスタが設けられてもよい。信頼性
に関するスペース的な要求は考慮されなければな
らない。しかしながら、冗長メモリトランジスタ
のこの追加的なスペースの要求はそれ程重要なも
のではない。何故ならば、従来の技術によつて必
要とされていた冗長デコーダを含む追加の制御導
線および制御論理装置は必要ないからである。
この発明による半導体メモリセルの動作モード
は次のようなものである。すなわち、インジエク
タ酸化物中の絶縁破壊のためにメモリセルの特定
のセルの故障によつて各部分セルのフローテイン
グゲートFg1,Fg2,またはFg3は第2のビツ
ト線と短絡され、そのため部分セルはもはやプロ
グラム可能でなくなる。しかしながら、関係する
メモリトランジスタTs1,Ts2またはTs3は、
この発明によつて全部のメモリトランジスタTs
1,Ts2,Ts3がデプレツシヨン型であるため
導通状態のままである。この目的で、メモリトラ
ンジスタのゲート区域中へ、ソース、ドレイン領
域の導電型のドープ物質がマスクイオン注入によ
つて導入される。したがつて、この発明による記
憶セルの適切な機能のためには、直列に配置され
た部分セルの少なくとも1個が故障しないで残れ
ば、すなわちプログラム可能であれば充分であ
る。これは機能的メモリの歩留りを大きく増加す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の1実施例の2個の半導体
フローテイングゲートメモリセルをマトリツクス
の一部として示しており、第2図は、第1図に示
すメモリマトリツクスの一部分のレイアウトを示
す。第3図は、従来の形式の半導体フローテイン
グゲートメモリセルの回路図であり、第4図はそ
のレイアウトを示す。第5図は、別の従来の形式
の半導体フローテイングゲートメモリセルの回路
図であり、第6図はそのレイアウトを示す。 Ts1,Ts2,Ts3…メモリトランジスタ、
Ta…選択トランジスタ、X,Y…ビツト線、Z
…ワード線、Fg1,Fg2,Fg3…フローテイン
グゲート。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電荷インジエクタによつて再充電可能であ
    り、メモリマトリツクスの第1のビツト線と第2
    のビツト線との間に選択トランジスタのソース・
    ドレイン路と直列に接続されたソース・ドレイン
    路を有するメモリトランジスタのチヤンネル領域
    にわたつて延在している電気的にフローテイング
    のゲートを備え、このフローテイングゲートはメ
    モリマトリツクスのプログラム線に接続されたプ
    ログラムゲートと容量的に結合され、選択トラン
    ジスタのゲート電極はメモリマトリツクスのワー
    ド線と接続されている半導体メモリセルにおい
    て、 第1のビツト線と第2のビツト線との間にメモ
    リトランジスタのソース・ドレイン路と直列にそ
    れぞれ自分のインジエクタによつて再充電可能な
    それぞれのフローテイングゲートを備えた1個以
    上の別のメモリトランジスタのソース・ドレイン
    路が配置され、 それらのメモリトランジスタはデプレツシヨン
    型のものであり、 それらのメモリトランジスタのプログラムゲー
    トは互いに結合されて共通のプログラム線の一部
    を形成していることを特徴とする半導体メモリセ
    ル。 2 メモリセルのインジエクタI1,I2…Inが
    インジエクタ選択トランジスタTaiのソース・ド
    レイン路を介して選択可能に構成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
    メモリセル。 3 インジエクタ選択トランジスタTaiのゲート
    電極がワード線Zに接続されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載の半導体メモリセ
    ル。 4 インジエクタI1,I2…Inが直列に配置さ
    れ、フイールド酸化物の狭い条帯によつてメモリ
    トランジスタTs1…Tsnの直列装置から分離さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第3項
    記載の半導体メモリセル。
JP60095691A 1984-05-07 1985-05-07 半導体フローテイングゲートメモリセル Granted JPS60246099A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP84105116,2 1984-05-07
EP84105116A EP0160720B1 (de) 1984-05-07 1984-05-07 Halbleiterspeicherzelle mit einem potentialmässig schwebenden Speichergate

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Publication Number Publication Date
JPS60246099A JPS60246099A (ja) 1985-12-05
JPH0451917B2 true JPH0451917B2 (ja) 1992-08-20

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ID=8191928

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US (1) US4580247A (ja)
EP (1) EP0160720B1 (ja)
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AU (1) AU4171085A (ja)
DE (1) DE3468592D1 (ja)

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