JPH065822A - ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置とその書き込み方法 - Google Patents

ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置とその書き込み方法

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JPH065822A
JPH065822A JP4180602A JP18060292A JPH065822A JP H065822 A JPH065822 A JP H065822A JP 4180602 A JP4180602 A JP 4180602A JP 18060292 A JP18060292 A JP 18060292A JP H065822 A JPH065822 A JP H065822A
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JP
Japan
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memory device
nonvolatile memory
volatile memory
block
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4180602A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Tsuchiya
達男 土屋
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 書き込み速度が遅いが記憶保持寿命が長い第
1の半導体不揮発性記憶装置12からなる第1のブロッ
ク14と、書き込み速度が速いが記憶保持寿命が短い第
2の半導体不揮発性記憶装置13からなる第2のブロッ
ク15とで、構成するウェハスケール半導体不揮発性記
憶装置およびその書き込み方法。 【効果】 ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置にお
ける書き込み速度を速くすることと、記憶保持寿命を長
くすることとを達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の半導体不揮発性
記憶装置からなるウェハスケール半導体不揮発性記憶装
置とその書き込み方法とに関し、とくにウェハスケール
半導体不揮発性記憶装置の書き込み時間および記憶保持
性の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体不揮発性記憶装置は、ウェ
ハ上に複数の半導体不揮発性記憶装置を形成し、これを
切断分離することにより製造されている。
【0003】近年、半導体不揮発性記憶装置において、
大容量化するために、ウェハ上に形成した複数の半導体
不揮発性記憶装置を切断分離することなく、ウェハの状
態のまま使用することが行なわれている。このような半
導体不揮発性記憶装置をウェハスケール半導体不揮発性
記憶装置と称する。
【0004】従来技術におけるウェハスケール半導体不
揮発性記憶装置を図3に示す。
【0005】図3に示すように、従来のウェハスケール
半導体不揮発性記憶装置は、シリコンウェハ31に同一
の半導体不揮発性記憶装置32を複数個形成してなる。
したがって、ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置の
書き込み速度および記憶保持性は、半導体不揮発性記憶
装置32と同じである。
【0006】なお、記憶保持性とは、半導体不揮発性記
憶装置の記憶データの保持能力であり、記憶保持性が劣
るとデータの記憶寿命が短くなる。
【0007】また、従来のウェハスケール半導体不揮発
性記憶装置のアドレス線とデータ線(いずれも図示せ
ず)は、端子数を少なくするため、すべての半導体不揮
発性記憶装置32に接続されている。そこで、ウェハス
ケール半導体不揮発性記憶装置では、図3に示すよう
に、半導体不揮発性記憶装置32を選択するために、半
導体不揮発性記憶装置32のチップ選択パッド33に接
続したチップ選択端子34が、半導体不揮発性記憶装置
32の数だけ必要となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のウェハスケール
半導体不揮発性記憶装置は書き込み速度が遅い。これは
ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置を構成する半導
体不揮発性記憶装置の書き込み速度が遅いためである。
半導体不揮発性記憶装置は、内蔵する不揮発性記憶素子
が充分な記憶保持性を有するものは書き込み速度が遅い
ために、書き込み速度が遅くなる。
【0009】電気的に書き換え可能な不揮発性記憶素子
としては、MNOS(Metal−Nitride−O
xide−Semiconductor)型や、たとえ
ば、特開平2−103966号公報に記載されている、
MONOS(Metal−Oxide−Nitride
−Oxide−Semiconductor)型の不揮
発性記憶素子が知られている。
【0010】このMONOS型の不揮発性記憶素子は、
MNOS型の不揮発性記憶素子の第2層のゲート絶縁膜
であるシリコン窒化膜の表面を熱酸化して、酸化シリコ
ン膜を形成し、ゲート電極側からのキャリアの注入を防
ぐのに充分なバリア高さを持つ第3層のゲート絶縁膜を
有する。
【0011】MNOS型の不揮発性記憶素子や、MON
OS型の不揮発性記憶素子の書き込みは、シリコン基板
に形成する第1層のゲート絶縁膜であるシリコン酸化膜
におけるキャリアのトンネリングにより行なうため、こ
のシリコン酸化膜の膜厚を薄くすると書き込み速度は速
くなる。しかし、シリコン酸化膜の膜厚が薄い場合、記
憶保持性は悪くなる。
【0012】したがって、書き込み速度が速い半導体不
揮発性記憶装置は、記憶保持性が劣る。すなわち、高速
書き込みと、長期間の記憶保持とを、ともに達成するこ
とは困難である。
【0013】本発明の目的は、かかる課題を除去し、書
き込み時間が短く、さらに記憶保持寿命が長いウェハス
ケール半導体不揮発性記憶装置、およびその書き込み方
法を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するために次のようなウェハスケール半導体不揮
発性記憶装置、およびその書き換え方法を採用する。
【0015】本発明のウェハスケール半導体不揮発性記
憶装置は、第1の半導体不揮発性記憶装置からなる第1
のブロックと、この第1の半導体不揮発性記憶装置より
書き込み速度が速く記憶保持性が劣る第2の半導体不揮
発性記憶装置からなる第2のブロックとを有する。
【0016】本発明のウェハスケール半導体不揮発性記
憶装置の書き込み方法は、第1の半導体不揮発性記憶装
置からなる第1のブロックと、この第1の半導体不揮発
性記憶装置より書き込み速度が速く記憶保持性が劣る第
2の半導体不揮発性記憶装置からなる第2のブロック
と、ブロック選択端子とを有し、このブロック選択端子
への信号で第1のブロックと第2のブロックとを選択す
ることにより行なう。
【0017】
【作用】本発明におけるウェハスケール半導体不揮発性
記憶装置は、ウェハ内に書き込み速度と記憶保持性とが
異なる2種類の半導体不揮発性記憶装置を有することに
より、高速書き込みの場合は、書き込み速度の速い半導
体不揮発性記憶装置を用い、長期間記憶保持が必要な場
合は、記憶保持性が優れた半導体不揮発性記憶装置を選
択することにより、高速書き換えと長期間記憶保持と
を、ともに達成できるようにしている。
【0018】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は、本発明におけるウェハスケール半導体不揮
発性記憶装置の一実施例を示す図面である。
【0019】図1に示すように、本発明のウェハスケー
ル半導体不揮発性記憶装置は、シリコンウェハ11内
に、第1の半導体不揮発性記憶装置12からなる第1の
ブロック14と、第2の半導体不揮発性記憶装置13か
らなる第2のブロック15とを有する。
【0020】第2の半導体不揮発性記憶装置13を構成
する不揮発性記憶素子は、第1の半導体不揮発性記憶装
置12を構成する不揮発性記憶素子より、書き込み速度
が速く記憶保持性が劣る特性を有する。したがって、第
2の半導体不揮発性記憶装置13は、第1の半導体不揮
発性記憶装置12より書き込み速度が速く記憶保持性が
劣る。
【0021】MONOS型あるいはMNOS型の不揮発
性記憶素子の場合、書き込み速度および記憶保持性の異
なる素子を同一のシリコンウェハ11内に実現すること
は容易なことである。
【0022】すなわち、すでに述べたように、第2の半
導体不揮発性記憶装置13を構成するMONOS型ある
いはMNOS型の不揮発性記憶素子の第1層のゲート絶
縁膜であるシリコン酸化膜の膜厚を薄くすれば良い。こ
のように、キャリアのトンネリングを行なうシリコン酸
化膜の膜厚を調整することにより、書き込み速度および
記憶保持性の異なる不揮発性記憶素子を同一のシリコン
ウェハ11内に実現できる。
【0023】図4の断面図に、同一のシリコンウェハ内
に書き込み速度および記憶保持性の異なる不揮発性記憶
素子を作製する方法の一例を示す。図4は、不揮発性記
憶素子としてMONOS型の製造方法を示す。
【0024】図4(a)から(d)は、第1のシリコン
酸化膜43を有する第1の不揮発性記憶素子41と、第
1のシリコン酸化膜43より膜厚が薄い第2のシリコン
酸化膜45を有する第2の不揮発性記憶素子42とを、
同一のシリコンウェハ49に形成する方法である。
【0025】まず、図4(a)に示すように、シリコン
ウェハ49を酸化処理して、第1層のゲート絶縁膜であ
る第1のシリコン酸化膜43を形成する。
【0026】次に図4(b)に示すように、レジスト4
4をマスクとして第1のシリコン酸化膜43をエッチン
グして、第2のシリコン酸化膜45を形成する。
【0027】次に図4(c)に示すように、レジスト4
4を除去し、第2層のゲート絶縁膜であるシリコン窒化
膜46と、第3層のゲート絶縁膜である酸化シリコン膜
47と、ゲート電極となるポリシリコン48とを形成す
る。
【0028】次に図4(d)に示すように、ポリシリコ
ン48、およびそれぞれのゲート絶縁膜を所定のパター
ン形状にエッチングする。その結果、膜厚の異なる第1
のシリコン酸化膜43と第2のシリコン酸化膜45とを
備える、第1の不揮発性記憶素子41と第2の不揮発性
記憶素子42とを形成する。
【0029】以上図4においては、不揮発性記憶素子と
してMONOS型の製造方法を示したが、MNOS型に
おいては、第3層のゲート絶縁膜である酸化シリコン膜
47の形成を省略すれば良い。
【0030】従来、ウェハスケール半導体不揮発性記憶
装置は、充分な記憶保持性が必要であるとされていた。
しかし、用途によっては、記憶寿命が短くてもよいが、
高速書き込みが必要な場合がある。本発明のウェハスケ
ール半導体不揮発性記憶装置は、高速書き込み領域と長
記憶寿命領域とを有するため、用途によって高速書き込
みと長記憶寿命とを選択することができる。
【0031】すなわち、本発明により、ウェハスケール
半導体不揮発性記憶装置の書き込み速度を速くするこ
と、および記憶保持寿命を長くすることが、ともに達成
することができる。
【0032】つぎに本発明のウェハスケール半導体不揮
発性記憶装置の書き込み方法を、図2を用いて説明す
る。図2は本発明のウェハスケール半導体不揮発性記憶
装置の配線図の一例である。なおアドレス線とデータ線
とは、従来の半導体不揮発性記憶装置と同じ構成なの
で、図示は省略してある。
【0033】図2に示すように、ウェハスケール半導体
不揮発性記憶装置は、シリコンウェハ21に形成した、
ブロック選択パッド24とチップ選択パッド25とを有
する第1の半導体不揮発性記憶装置22と第2の半導体
不揮発性記憶装置23と、ブロック選択パッド24に接
続するブロック選択端子26と、1個の第1の半導体不
揮発性記憶装置22と1個の第2の半導体不揮発性記憶
装置23とのチップ選択パッド25を共通接続するチッ
プ選択端子27とからなる。
【0034】第1の半導体不揮発性記憶装置22と第2
の半導体不揮発性記憶装置23との書き込みは、ブロッ
ク選択端子26への信号で、第1の半導体不揮発性記憶
装置22と第2の半導体不揮発性記憶装置23とのいず
れかを選択し、かつチップ選択端子27への信号によ
り、第1の半導体不揮発性記憶装置22と第2の半導体
不揮発性記憶装置23とのうち1個を選択した後、所定
のアドレスと、書き込みデータと、書き込み信号とを入
力することにより行なう。
【0035】したがって、本発明のウェハスケール半導
体不揮発性記憶装置の書き込み方法を用いれば、ブロッ
ク選択端子26への信号だけでブロックの選択が可能と
なるため、希望するブロックへの書き込みが簡単にな
る。
【0036】さらに、図2と図3とから明かなように、
従来より、チップ選択端子数を少なくすることができる
ため、製造が容易となり、かつ製品の信頼性を高める効
果がある。
【0037】
【発明の効果】以上、本発明により従来に比較して、ウ
ェハスケール半導体不揮発性記憶装置における書き込み
速度を速くすることと、記憶保持寿命を長くすることと
が可能となる。さらに、本発明の書き込み方法により、
ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置の書き込みが簡
単になり、かつ端子数を少なくすることが可能となる。
すなわち、高信頼性で、高速書き込みかつ長記憶寿命の
ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるウェハスケール半導
体不揮発性記憶装置を示す平面図である。
【図2】本発明の一実施例におけるウェハスケール半導
体不揮発性記憶装置を示す回路図である。
【図3】従来例におけるウェハスケール半導体不揮発性
記憶装置を示す回路図である。
【図4】本発明のウェハスケール半導体不揮発性記憶装
置に書き込み速度と記憶保持性とが異なる不揮発性記憶
素子を作製する一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
12 第1の半導体不揮発性記憶装置 13 第2の半導体不揮発性記憶装置 14 第1のブロック 15 第2のブロック 26 ブロック選択端子 27 チップ選択端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の半導体不揮発性記憶装置からなる
    ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置において、第1
    の半導体不揮発性記憶装置からなる第1のブロックと、
    第1の半導体不揮発性記憶装置より書き込み速度が速く
    記憶保持性が劣る第2の半導体不揮発性記憶装置からな
    る第2のブロックとを有することを特徴とするウェハス
    ケール半導体不揮発性記憶装置。
  2. 【請求項2】 第1の半導体不揮発性記憶装置からなる
    第1のブロックと、第1の半導体不揮発性記憶装置より
    書き込み速度が速く記憶保持性が劣る第2の半導体不揮
    発性記憶装置からなる第2のブロックと、第1のブロッ
    クと第2のブロックとを選択するブロック選択端子とを
    有することを特徴とするウェハスケール半導体不揮発性
    記憶装置。
  3. 【請求項3】 第1の半導体不揮発性記憶装置からなる
    第1のブロックと、第1の半導体不揮発性記憶装置より
    書き込み速度が速く記憶保持性が劣る第2の半導体不揮
    発性記憶装置からなる第2のブロックと、第1のブロッ
    クと第2のブロックとを選択するブロック選択端子とを
    有し、第1のブロックと第2のブロックの書き込みは、
    ブロック選択端子への信号で第1のブロックと第2のブ
    ロックとを選択することにより行なうことを特徴とする
    ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置の書き込み方
    法。
JP4180602A 1992-06-16 1992-06-16 ウェハスケール半導体不揮発性記憶装置とその書き込み方法 Pending JPH065822A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216706A (ja) * 1993-01-18 1994-08-05 Nec Corp トランスバーサルフィルタ
US7276760B2 (en) * 2005-02-25 2007-10-02 Micron Technology, Inc. Low power memory subsystem with progressive non-volatility

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