JPH07161845A - 半導体不揮発性記憶装置 - Google Patents

半導体不揮発性記憶装置

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JPH07161845A
JPH07161845A JP5302577A JP30257793A JPH07161845A JP H07161845 A JPH07161845 A JP H07161845A JP 5302577 A JP5302577 A JP 5302577A JP 30257793 A JP30257793 A JP 30257793A JP H07161845 A JPH07161845 A JP H07161845A
Authority
JP
Japan
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groove
blocks
insulating film
substrate
erasing
Prior art date
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Pending
Application number
JP5302577A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Saito
賢治 斎藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to US08/353,235 priority patent/US5502669A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/14Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits
    • G11C16/16Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits for erasing blocks, e.g. arrays, words, groups
    • 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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  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電気的一括消去型の半導体不揮発
性記憶装置に関し、一括消去される範囲を効率的に画定
することを目的としている。 【構成】 メモリセルが形成されている半導体基板1内
のウェル7,8を、ウェルより深い溝15を半導体基板
に形成し、溝に絶縁物を埋設することにより、ウェルを
他の分割されたウェルから電気的に分離し、これにより
複数配列されたメモリセルを複数のブロックに分割しブ
ロックを電気的一括消去の際の消去単位とする。これに
より消去後のしきい値のばらつきを小さく抑える効果が
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に電気的一括消去型の半導体不揮発性記憶装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図4(a),(b)は従来のスタックゲ
ート構造を有するフラッシュEEPROM(Elect
ricaly erasable PROM)の断面図
である。図4(a)はワード線と平行,図4(b)はデ
ジット線と平行に切った場合の断面図である。図中の1
はP型Si基板、2はSiO2 ゲート絶縁膜、3はSi
2 フィールド絶縁膜、4は外部から電気的に接続され
ていないフローティングゲート、5はSiO2 絶縁膜、
6はポリシリコンからなりフローティングゲート4と容
量的に結合しているコントロールゲート、7,8は基板
内のメモリセルの形成される領域に形成されたツインウ
ェルで7がP型,8がN型であり、N型ウェル8がP型
ウェル7を囲んでいる。9はドレイン、10はソース、
11は層間膜、12は配線層、13は周辺ゲート、14
は周辺SiO2 ゲート絶縁膜、16はサブデコーダであ
る。なお、SiO2 絶縁膜5の厚さは約200オングス
トローム、SiO2 ゲート絶縁膜2の厚さは約100オ
ングストローム、フィールド絶縁膜3の厚さは約800
0オングストロームである。このフィールド絶縁膜が約
8000オングストロームと厚いため分離幅を小さくで
きない。そこで特開平3−209766号公報に記載の
技術では溝分離とからめて分離幅を小さくしている。
【0003】次にこのフラッシュEEPROMの動作を
説明する。
【0004】書き込み時にはコントロールゲート6とド
レイン9に高電圧を印加し、ソース10とSi基板1を
接地する。この高電圧で高エネルギーを得た電子の一部
がフローティングゲート4に蓄えられる。
【0005】消去時にはP型のウェル7とN型のウェル
8に5Vを印加し、コントロールゲート6に−14V程
度印加して、ソース10とドレイン9をオープンとす
る。これによりフローティングゲート4からSi基板1
にファウラー・ノルドハイム(Fowler−Nord
heim)のトンネリングを利用して電子が引き抜かれ
消去される。コントロールゲート6を負電圧にすること
により消去しているので、消去を行う単位はワード線方
向で分割する際には図5に示すようにコントロールゲー
ト6をサブデコーダで分離してコントロールゲート6が
負電圧になる範囲を限定し消去を行う単位の消去ブロッ
クを形成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の構造では電気的に一括消去する際の消去単位を決
めるのに、図5に示すようにサブデコーダを使ってコン
トロールゲートを分離して消去ブロックを形成している
が、サブデコーダを使うと面積が大きくなり、それにと
もないチップ面積が大きくなってしまうという問題があ
る。特に消去後のしきい値の分布を小さく抑えるために
は消去ブロックをなるべく細かく分ける必要があるが、
これにはたくさんのサブデコーダが必要であり、また設
計が複雑になるという問題点があった。
【0007】またワード線と平行な方向で消去ブロック
を分けたとすると、ウェルが共通なのでコントロールゲ
ートを分けて電圧を加えたとしても消去されないセルの
ウェルにも5Vが印加されることになり誤消去が起こる
という問題点があった。
【0008】本発明の目的は、電気的一括消去型の半導
体不揮発性記憶装置において、一括消去される範囲を効
率的に画定することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体不揮
発性記憶装置によれば、メモリセルの形成される領域に
形成されたツインウェルを、Si基板に溝を形成し前記
溝にシリコン酸化膜を埋設することにより分割されたツ
インウェルを電気的に分離しメモリセルの複数配列を複
数のブロックに分け、前記ブロックを電気的一括消去の
際の消去単位とする。
【0010】
【実施例】実施例1 図1及び図2を参照して本発明の第1の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例のスタックゲート型フラッ
シュEEPROMのメモリセルが複数配列されてなる半
導体不揮発性記憶装置のワード線と平行方向の断面図で
ある。図中の1はP型Si基板、2はSiO2 ゲート絶
縁膜、3はSiO2 フィールド絶縁膜、4は外部から電
気的に接続されていないフローティングゲート、5はS
iO2 絶縁膜、6はポリシリコンからなりフローティン
グゲート4と容量的に結合しているコントロールゲー
ト、7,8は基板内のメモリセルの形成される領域に形
成されたツインウェルで7がP型,8がN型であり、N
型ウェル8がP型ウェル7を囲んでいる。11は層間
膜、12は配線層、13は周辺ゲート、14は周辺Si
2 ゲート絶縁膜、15は基板内に形成された溝であ
る。溝内にはSiO2 絶縁膜が埋設されている。なお、
SiO2 絶縁膜5の厚さは約200オングストローム、
SiO2 ゲート絶縁膜2の厚さは約100オングストロ
ーム、フィールド絶縁膜3の厚さは約8000オングス
トロームである。
【0011】このような半導体不揮発性記憶装置は、P
型Si基板1の所定の領域にツインウェル7,8を形成
後、SiO2 フィールド絶縁膜3を形成し、その後、前
記ツインウェル7,8を複数個のブロックに分離する溝
15を形成する。次に、この溝15にSiO2 絶縁物を
埋設する。この溝15はツインウェル7,8を電気的に
絶縁するようツインウェル7,8より深く掘られてい
る。これにより図2に示すようにツインウェル7,8が
ワード線と直交する方向で溝分離により分離され消去の
単位となるブロックを形成している。
【0012】次に、このフラッシュEEPROMの動作
を説明する。
【0013】書き込み時にはコントロールゲート6とド
レインに高電圧を印加し、ソースとSi基板1を接地す
る。この高電圧で高エネルギーを得た電子の一部がフロ
ーティングゲート4に蓄えられる。
【0014】消去時には選択された消去ブロックのP型
ウェル7とN型ウェル8に5Vを印加し、コントロール
ゲート6に−14V程度印加し、ソースとドレインをオ
ープンとする。これによりフローティングゲート4から
Si基板1にファウラー・ノルドハイムのトンネリング
を利用して電子を引き抜き消去している。消去を行う単
位は、溝により電気的に分離された消去ブロックとな
る。この時、消去されない非選択のブロックのツインウ
ェルは誤消去,誤書き込みを避けるため消去時のコント
ロールゲートの電圧(〜14V)に設定されている。
【0015】実施例2 図3を参照して本発明の第2の実施例を説明する。図3
は本発明の一実施例のスタックゲート型フラッシュEE
PROMのメモリセルが複数配列されてなる半導体不揮
発性記憶装置のビット線と平行方向の断面図である。図
中の1はP型Si基板、2はSiO2 ゲート絶縁膜、4
は外部から電気的に接続されていないフローティングゲ
ート、5はSiO2 絶縁膜、6はポリシリコンからなり
フローティングゲート4と容量的に結合しているコント
ロールゲート、7,8は基板内のメモリセルの形成され
る領域に形成されたツインウェルで7がP型,8がN型
でありN型ウェル8がP型ウェル7を囲んでいる。9は
ドレイン、10はソース、11は層間膜、12は配線
層、15は基板内に形成された溝である。溝はワード線
と平行方向に形成されている。溝内にはSiO2 絶縁膜
が埋設されている。なお、SiO2 絶縁膜5の厚さは約
200オングストローム、SiO2 ゲート絶縁膜2は約
100オングストロームである。
【0016】このような半導体不揮発性記憶装置は、P
型Si基板1の所定の領域にツインウェル7,8を形成
後、SiO2 フィールド絶縁膜を形成し、その後、前記
ツインウェル7,8を複数個のブロックに分離する溝1
5を形成する。次に、この溝15にSiO2 絶縁物を埋
設する。この溝15はツインウェル7,8を電気的に絶
縁するようツインウェル7,8より深く掘られている。
その後、SiO2 ゲート絶縁膜2、フローティングゲー
ト4、SiO2 絶縁膜5、コントロールゲート6が順次
形成されて、イオン注入工程によりドレイン9,ソース
10が形成される。これによりツインウェルのP型ウェ
ル7,N型ウェル8がワード線と平行する方向で溝によ
り分離され消去の単位となるブロックを形成している。
【0017】次に、このフラッシュEEPROMの動作
を説明する。
【0018】書き込み時にはコントロールゲート6とド
レイン9に高電圧を印加し、ソース10とSi基板1を
接地する。この高電圧で高エネルギーを得た電子の一部
がフローティングゲート4に蓄えられる。
【0019】消去時には選択された消去ブロックのP型
ウェル7とN型ウェル8に5Vを印加し、コントロール
ゲート6に−14V程度印加し、ソース10とドレイン
9をオープンとする。これによりフローティングゲート
4からSi基板1にファウラー・ノルドハイムのトンネ
リングを利用して電子を引き抜き消去している。消去を
行う単位は、溝により電気的に分離された消去ブロック
となる。この時、消去されない非選択のブロックのツイ
ンウェルは誤消去,誤書き込みを避けるため非選択のコ
ントロールゲートと同電位に設定する。
【0020】
【発明の効果】以上説明したようにメモリセルのウェル
を溝を用いて分離することにより消去の単位である消去
ブロックの分離にかかる面積を小さくできるという効果
がある。また消去単位を小さくできることから、電気的
な一括消去の際、消去ブロック内のしきい値のばらつき
を小さく抑えることができる。また、消去ブロックの分
離のため面積が減少したことによりチップ面積が減少す
る。これにより従来消去ブロックの分割に5μm程度の
幅が必要だったのが1μm以下で分離できる。また消去
されないセルのウェルにも5Vが印加されて誤消去が起
こるという問題も解決される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の平面図である。
【図3】本発明の第2の実施例の断面図である。
【図4】従来技術で形成された半導体不揮発性記憶装置
の断面図である。
【図5】従来技術で形成された半導体不揮発性記憶装置
の平面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 SiO2 ゲート絶縁膜 3 SiO2 フィールド絶縁膜 4 フローティングゲート 5 SiO2 絶縁膜 6 コントロールゲート 7 P型ウェル 8 N型ウェル 9 ドレイン 10 ソース 11 層間膜 12 配線層 13 周辺ゲート 14 周辺SiO2 ゲート絶縁膜 15 溝 16 サブデコーダ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリセルの形成される領域に形成された
    ツインウェルを、基板に溝を形成し前記溝に絶縁膜を埋
    設することにより分割されたツインウェルを電気的に分
    離し、メモリセルの複数配列を複数のブロックに分け、
    前記ブロックを電気的一括消去の際の消去単位としたこ
    とを特徴とする半導体不揮発性記憶装置。
  2. 【請求項2】前記基板はSi基板であり、前記絶縁膜は
    シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項1記載の
    半導体不揮発性記憶装置。
  3. 【請求項3】第1導電型の半導体基板上に絶縁物を介し
    て外部から電気的に接続されていないフローティングゲ
    ートが形成され、さらに絶縁物を介して前記フローティ
    ングゲートと容量結合するコントロールゲートが形成さ
    れ、さらに前記フローティングゲートを挟んで対向する
    前記第1導電型とは逆導電型のソースとドレインが形成
    されたスタックゲート型フラッシュEEPROMのメモ
    リセルが複数配列されてなる半導体不揮発性記憶装置に
    おいて、メモリセルが形成されている前記半導体基板内
    のウェルを、前記ウェルより深い溝を前記半導体基板に
    形成し前記溝に絶縁物を埋設することにより前記ウェル
    を他の分割されたウェルから電気的に分離し、これによ
    り複数配列された前記メモリセルを複数のブロックに分
    割し、前記ブロックを電気的一括消去の際の消去単位と
    することを特徴とする半導体不揮発性記憶装置。
JP5302577A 1993-12-02 1993-12-02 半導体不揮発性記憶装置 Pending JPH07161845A (ja)

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JP5302577A JPH07161845A (ja) 1993-12-02 1993-12-02 半導体不揮発性記憶装置
US08/353,235 US5502669A (en) 1993-12-02 1994-12-02 Electrically erasable and programmable read only memory device having selectively erasable sectors

Applications Claiming Priority (1)

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JP5302577A JPH07161845A (ja) 1993-12-02 1993-12-02 半導体不揮発性記憶装置

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