JPH0846159A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPH0846159A JPH0846159A JP17672594A JP17672594A JPH0846159A JP H0846159 A JPH0846159 A JP H0846159A JP 17672594 A JP17672594 A JP 17672594A JP 17672594 A JP17672594 A JP 17672594A JP H0846159 A JPH0846159 A JP H0846159A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-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
ることができるNANDセル型EEPROMを提供する
こと。 【構成】 4個のメモリセルMを直列接続したNAND
セルと、このNANDセルを選択的にビット線BLと接
続するための選択トランジスタS1,2から構成される
メモリセルユニットが、マトリクス状に配置されたメモ
リセルアレイと、2本のビット線BLに対して1本ずつ
設けられた選択ビット信号線と、2本のビット線BLを
選択的に選択ビット信号線に接続するため、ビット線B
Lの同一端にメモリセルユニットに隣接して設けられた
ビット線選択トランジスタQn2,3とを備えたNAN
Dセル型EEPROMにおいて、ビット線選択トランジ
スタQn2,3を、選択トランジスタS1とほぼ同一形
状に同時に形成し、かつ選択トランジスタS1をビット
線方向に平行移動した位置に配置したことを特徴とす
る。
Description
り、特に電気的書き替え可能な不揮発性半導体記憶装置
(EEPROM)に関し、またトンネル電流によりメモ
リセルに対して書き込み/消去を行うEEPROMに関
する。
可能なNANDセル型EEPROMが知られている。こ
れは、複数のメモリセルをそれらのソース,ドレインを
隣接するもの同士で共用する形で直列接続し、これを1
単位としてビット線に接続するものである。メモリセル
は通常、電荷蓄積層(浮遊ゲート)と制御ゲートが積層
されたFETMOS構造を有する。メモリセルアレイ
は、p型基板又はn型基板に形成されたp型ウェル内に
集積形成される。NANDセルのドレイン側は選択ゲー
トを介してビット線に接続され、ソース側はやはり選択
ゲートを介して共通ソース線に接続される。メモリセル
の制御ゲートは、行方向に連続的に配設されてワード線
となる。
は、次の通りである。データ書き込みは、ビット線から
最も離れた位置のメモリセルから順に行う。選択された
メモリセルの制御ゲートには高電圧Vpp(=20V程
度)を印加し、それよりビット線側にあるメモリセルの
制御ゲート及びドレイン側の選択ゲートには中間電圧V
m(=10V程度)を印加し、ビット線にはデータに応
じて0V又は中間電圧Vmb(=8V程度)を与える。
は選択メモリセルのドレインまで転送されて、電荷蓄積
層に電子注入が生じる。これにより、選択されたメモリ
セルのしきい値は正方向にシフトする。この状態を例え
ば“0”とする。ビット線にVmbが与えられた時は電子
注入が実質的に起こらず、従ってしきい値は変化せず、
負に止まる。この状態は消去状態で“1”とする。な
お、データ書き込みは、制御ゲートを共有するメモリセ
ルに対して同時に行われる。
の全てのメモリセルに対して同時に行われる。即ち、選
択されたNANDセル内の全ての制御ゲートを0Vと
し、p型ウェルを20Vとする。このとき、p型ウェル
に印加される高電圧に対して選択ゲート,ビット線,ソ
ース線も20Vにされる。これにより、選択されたNA
NDセル内の全てのメモリセルで電荷蓄積層の電子がp
型ウェルに放出され、しきい値は負方向にシフトする。
消去しないNANDセル内のメモリセルの全制御ゲート
は20Vにされる。
の制御ゲートを0Vとし、それ以外のメモリセルの制御
ゲート及び選択ゲートを電源電圧Vcc(例えば5V)と
し、選択トランジスタで電流が流れるか否かを検出する
ことにより行われる。
は、書き込み/読み出しは数バイト(〜512バイト)
同時に行うために、ビット線毎にデータラッチ兼センス
アンプ回路が設けられる。
が狭くなり、1本のビット線毎にデータラッチ兼センス
アンプ回路を配置するのが難しくなり、2本のビット線
に1つのデータラッチ兼センスアンプ回路を設けること
になる。これは、メモリセルアレイ内の規則正しい形状
では配線層やコンタクト穴を加工するのはできても、周
辺回路内のように非定型形状部では加工が難しくなるた
めである。ところが、ビット線を選択してデータラッチ
兼センスアンプ回路に接続するためのビット線選択トラ
ンジスタは、やはり1本のビット線毎に設けなければな
らず、加工し難いという問題があった。
の高電圧が印加されるため、p型ウェル表面に形成され
るn型拡散層を介してビット線も20V程度になり、こ
のためビット線選択トランジスタは20V程度の高電圧
に耐えられるような、高耐圧トランジスタでなければな
らない。この高耐圧トランジスタは、パンチスルー耐圧
を高めるためゲート長が長いなどトランジスタ寸法が大
きく、回路面積を大きくするという問題があった。
ANDセル型EEPROMでは、2本のビット線に対し
てデータラッチ兼センスアンプを1つにして、周辺回路
内の最小加工寸法を緩めようとしても、ビット線毎に設
けなければならないビット線選択トランジスタの加工領
域では、最小加工寸法は緩められないという問題があっ
た。また、1本のビット線毎に高耐圧トランジスタを設
けなければならず、これが回路面積を大きくする要因に
なるという問題があった。
ので、その目的とするところは、ビット線選択トランジ
スタの加工容易化をはかることができ、ビット線選択ト
ランジスタの信頼性向上等に寄与し得る半導体記憶装置
を提供することにある。
ット線毎に必要であった高耐圧トランジスタの数を減少
させることができ、回路面積の縮小化をはかり得る半導
体記憶装置を提供することにある。
セル型EEPROMはビット線選択トランジスタを、メ
モリセルアレイの規則正しい形状を崩さないように、選
択トランジスタとほぼ同じトランジスタとしアレイに隣
接配置する。また、ビット線選択トランジスタはメモリ
セルアレイの形成されるp型ウェル内に形成する。言い
換えれば、メモリセルアレイ内の選択トランジスタを切
り出して、メモリセルアレイの端に配置し、それをビッ
ト線選択トランジスタとする。このビット線選択トラン
ジスタを介して複数のビット線は1本の信号線にまとめ
られ、周辺回路へ配線される。選択トランジスタと同様
にビット線選択トランジスタのゲートも、消去時には2
0V程度が印加される。
数個のメモリセルから構成されるサブアレイと、このサ
ブアレイを選択的にビット線と接続するための選択トラ
ンジスタから構成されるメモリセルユニットが、マトリ
クス状に配置されたメモリセルアレイと、複数本のビッ
ト線に対して1本ずつ設けられた選択ビット信号線と、
複数本のビット線を選択的に選択ビット信号線に接続す
るため、ビット線の同一端にメモリセルユニットに隣接
して設けられたビット線選択トランジスタとを備えた半
導体記憶装置において、ビット線選択トランジスタを選
択トランジスタとほぼ同一形状に形成し、かつ選択トラ
ンジスタをビット線方向に平行移動した位置に配置した
ことを特徴とする。
数個のメモリセルから構成されるサブアレイと、このサ
ブアレイを選択的にビット線と接続するための選択トラ
ンジスタから構成される選択メモリセルユニットが、マ
トリクス状に配置されたメモリセルアレイと、複数本の
ビット線に対して1本ずつ設けられた第1の選択ビット
信号線と、複数本のビット線に対して1本ずつ設けられ
た第2の選択ビット信号線と、複数本のビット線を選択
的に第1の選択ビット信号線に接続するため、ビット線
の同一端にメモリセルユニットに隣接して設けられた第
1のビット線選択トランジスタと、複数本のビット線を
選択的に第2の選択ビット信号線に接続するため、第1
のビット線選択トランジスタと反対のビット線の同一端
にメモリセルユニットに隣接して設けられた第2のビッ
ト線選択トランジスタとを備えた半導体記憶装置におい
て、第1及び第2のビット線選択トランジスタを選択ト
ランジスタとほぼ同一形状に形成し、かつ選択トランジ
スタをビット線方向に平行移動した位置に配置したこと
を特徴とする。
は、次のものがあげられる。 (1) 選択トランジスタとビット線選択トランジスタは同
時に形成されること。 (2) 選択トランジスタとビット線選択トランジスタは、
ビット線に対する直角方向断面がほぼ同一形状に形成さ
れること。 (3) メモリセルは、絶縁膜上に電荷蓄積層と制御ゲート
が積層形成され、電気的書き替えを可能としたメモリセ
ルであって、複数個のメモリセルを直列接続してNAN
Dセルを構成していること。
数個のメモリセルから構成されるサブアレイと、このサ
ブアレイを選択的にビット線と接続するための選択トラ
ンジスタから構成されるメモリセルユニットが、マトリ
クス状に配置されたメモリセルアレイと、複数本のビッ
ト線に対して1本ずつ設けられた選択ビット信号線と、
複数本のビット線を選択的に選択ビット信号線に接続す
るため、ビット線の同一端にメモリセルユニットに隣接
して設けられたビット線選択トランジスタと、選択ビッ
ト信号線に接続されるビット線制御回路とを備えた半導
体記憶装置において、メモリセルアレイ及びビット線選
択トランジスタを第1の半導体層上に形成し、ビット線
制御回路を第2の半導体層上に形成したことを特徴とす
る。
数個のメモリセルから構成されるサブアレイと、このサ
ブアレイを選択的にビット線と接続するための選択トラ
ンジスタから構成されるメモリセルユニットが、マトリ
クス状に配置されたメモリセルアレイと、複数本のビッ
ト線に対して1本ずつ設けられた第1の選択ビット信号
線と、複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた第
2の選択ビット信号線と、複数本のビット線を選択的に
第1の選択ビット信号線に接続するため、ビット線の同
一端にメモリセルユニットに隣接して設けられた第1の
ビット線選択トランジスタと、複数本のビット線を選択
的に第2の選択ビット信号線に接続するため、第1のビ
ット線選択トランジスタと反対のビット線の同一端にメ
モリセルユニットに隣接して設けられた第2のビット線
選択トランジスタと、第1の選択ビット信号線に接続さ
れる第1のビット線制御回路と、第2の選択ビット信号
線に接続される第2のビット線制御回路とを備えた半導
体記憶装置において、メモリセルアレイ,第1及び第2
のビット線選択トランジスタを第1の半導体層上に形成
し、第1のビット線制御回路を第2の半導体層上に形成
し、第2のビット線制御回路を第3の半導体層上に形成
したことを特徴とする。
は、次のものがあげられる。 (1) 選択トランジスタとビット線選択トランジスタはほ
ぼ同一形状で、かつ選択トランジスタとビット線選択ト
ランジスタは同時に形成され、ビット線選択トランジス
タは選択トランジスタをビット線方向に平行移動した位
置に配置されること。 (2) 選択トランジスタとビット線選択トランジスタのビ
ット線に対する直角方向断面はほぼ同一形状で、かつ選
択トランジスタとビット線選択トランジスタは同時に形
成され、ビット線選択トランジスタは選択トランジスタ
をビット線方向に平行移動した位置に配置されること。 (3) 第2の半導体層と第3の半導体層は同じ半導体層で
あること。 (4) メモリセルは、絶縁膜上に電荷蓄積層と制御ゲート
が積層形成され、電気的書き替えを可能としたメモリセ
ルであって、複数個のメモリセルを直列接続してNAN
Dセルを構成していること。 (5) NANDセルを消去するため、第1の半導体層に消
去電圧を印加し、また、選択トランジスタ及びビット線
選択トランジスタのゲート電極を消去電圧との電位差が
十分小さくなるよう制御する消去手段を備えたこと。
数個のメモリセルから構成されるサブアレイと、このサ
ブアレイを選択的にビット線と接続するための選択トラ
ンジスタとから構成されるメモリセルユニットが、マト
リクス状に配置されたメモリセルアレイと、複数本のビ
ット線に対して1本ずつ設けられた選択ビット信号線
と、複数本のビット線を選択的に選択ビット信号線に接
続するため、ビット線の同一端にメモリセルユニットに
隣接して設けられたビット線選択トランジスタとを備え
た半導体記憶装置において、ビット線選択トランジスタ
を、ビット線毎に設けられた低耐圧ビット線選択トラン
ジスタと、複数個の低耐圧ビット線選択トランジスタと
選択ビット信号線とを接続するため、1本の選択ビット
信号線に対して1個設けられた高耐圧ビット線選択トラ
ンジスタとで構成し、低耐圧ビット線選択トランジスタ
をメモリセルアレイと同じ第1の半導体層上に形成し、
高耐圧ビット線選択トランジスタを第2の半導体層上に
形成したことを特徴とする。
は、次のものがあげられる。 (1) 選択トランジスタと低耐圧ビット線選択トランジス
タはほぼ同一形状で、かつ選択トランジスタと低耐圧ビ
ット線選択トランジスタは同時に形成され、低耐圧ビッ
ト線選択トランジスタは選択トランジスタをビット線方
向に平行移動した位置に配置されること。 (2) 選択トランジスタと低耐圧ビット線選択トランジス
タのビット線に対する直角方向断面はほぼ同一形状で、
かつ選択トランジスタと低耐圧ビット線選択トランジス
タは同時に形成され、低耐圧ビット線選択トランジスタ
は選択トランジスタをビット線方向に平行移動した位置
に配置されること。 (3) メモリセルは、絶縁膜上に電荷蓄積層と制御ゲート
が積層形成され、電気的書き替えを可能としたメモリセ
ルであって、複数個のメモリセルを直列接続してNAN
Dセルを構成していること。 (5) NANDセルを消去するため、第1の半導体層に消
去電圧を印加し、また、選択トランジスタ及びビット線
選択トランジスタのゲート電極を消去電圧との電位差が
十分小さくなるよう制御する消去手段を備えたこと。
をメモリセルアレイ内の選択トランジスタで構成するこ
とで、メモリセルアレイの規則正しい形状でほぼ保った
まま、ビット線選択トランジスタを加工することができ
る。これは、選択トランジスタが加工できれば自動的に
ビット線選択トランジスタも加工できるということであ
り、従ってビット線選択トランジスタの加工の難しさを
回避できることになる。
セルアレイ内に配置することで、メモリセルアレイ領域
から周辺回路領域に配置される信号線は減り、周辺回路
領域に設けられる高耐圧のトランジスタの数を減らすこ
とができる。これは、回路面積の縮小化につながる。
構成について説明する。図1は、本発明に係わるNAN
Dセル型EEPROMのメモリセル部の等価回路を示す
図である。
れ、選択トランジスタS1を介してビット線BLに接続
される。さらに、選択トランジスタS2を介してソース
線に接続される。制御ゲートCG(CG1〜4)を共有
するメモリセルでページを構成し、4ページで1ブロッ
クを構成する。このメモリセルをNAND型メモリセル
といい、選択トランジスタS1,S2、メモリセルM1
〜4でNANDセル型メモリセルユニット(NANDセ
ルユニット)を構成する。
面図である。ビット線BLは配線層1(例えばアルミニ
ウム)で形成され、ほぼ直線に互いに平行に配線され
る。ビット線BLはコンタクト穴5でn型拡散層4に接
続されたNANDセルユニットに接続される。
リコン)で形成され、ビット線とほぼ直角に、かつ互い
に平行に配線される。浮遊ゲートFGは配線層3(例え
ばポリシリコン)で形成され、制御ゲートCGと自己整
合的に加工される。選択ゲートSGは配線層2と3の積
層構造になっていて、制御ゲートCGと平行に配線さ
れ、配線層2と3はメモリセルアレイのところどころで
接続される。
2の矢視X−X′,Z−Z′,Y−Y′断面図である。
n型基板10内に形成されたp型ウェル9の上に浮遊ゲ
ートFGと制御ゲートCGが積層形成され、n型拡散層
4をソース/ドレインとしてメモリセルMは形成され
る。p型ウェル9と浮遊ゲートFGはトンネル絶縁膜1
1で絶縁される。浮遊ゲートFGと制御ゲートCGはゲ
ート間絶縁膜7によって絶縁されている。選択トランジ
スタSは、p型ウェル9の上に配線層2と3の積層構造
で構成される選択ゲートSGとソース/ドレインとなる
n型拡散層4で形成される。選択トランジスタSでは、
p型ウェル9と選択ゲートSGは選択ゲート絶縁膜6で
絶縁される。また、素子分離膜8で隣り合うNANDセ
ルユニットは分離される。
p型ウェル12の上に形成される周辺回路領域は分離さ
れる。周辺回路のトランジスタは、p型ウェル12の上
の周辺ゲート絶縁膜16の上に形成される配線層2をゲ
ート電極、薄いn型拡散層14とその中に形成される濃
いn型拡散層15をソース・ドレインとして形成され
る。
型ウェル9からの厚さはほぼ一定である。素子分離膜1
3の上の配線層1までの厚さは、メモリセルアレイのそ
れより薄い。これは、素子分離膜13と配線層1の間
に、配線層2と配線層3がないためである。このような
場合、配線層1を形成する際のフォト・エッチング・プ
ロセスで露光条件が合わず、メモリセルアレイ上に配線
層が最小加工寸法で加工できても、素子分離膜13上で
は加工できない場合がある。
書き込み/読み出し動作について、図5を用いて説明す
る。データの消去は、メモリセルM1〜4に対して同時
に行われる。p型ウェル9に消去電圧Verase (〜20
V)を印加し、選択されたブロックの制御ゲートCG1
〜4は0Vにする。非選択ブロックの制御ゲートCG1
〜4はVerase にする。ビット線BL,ソース線はフロ
ーティングにされる。ビット線,ソース線はp−n接合
の順方向電流でほぼVerase となる。選択ゲートSG
は、選択ゲート絶縁膜6に電圧ストレスが印加されない
ようにVerase にしておく。消去動作によって、浮遊ゲ
ートFGの電位はトンネル絶縁膜11を流れるトンネル
電流によって正方向に変移し、メモリセルのしきい値は
負となり、メモリセルのデータは“1”となる。
ビット線とビット線を制御する回路とを接続するnチャ
ネルMOSトランジスタQn2〜5を非導通とするた
め、ビット線選択信号ENBU1,ENBU2,ENB
D1,ENBD2は0Vとされる。
御ゲートCG(例えばCG2)を書き込み電圧Vprog
(〜20V)とし、その他の制御ゲートCG1,3,4
と選択ゲートSG1はVm(〜10V)、選択ゲートS
G2は0Vとする。“0”書き込みをする場合はビット
線は0V、“1”書き込みをする場合はビット線はVmb
(〜8V)とする。
の電位はトンネル絶縁膜11を流れるトンネル電流によ
って負方向に変移し、メモリセルのしきい値は正とな
り、メモリセルのデータは“0”となる。“1”書き込
みの場合は、トンネル絶縁膜11を介して電荷が移動し
ないので“1”状態が保たれる。
場合の書き込み時は、ビット線選択信号ENBD1がV
mとされ、選択ビット線制御回路17からデータに応じ
てVmb又は0Vがビット線に供給され、ビット線選択信
号ENBD2は0Vとされる。このとき、ビット線の他
端に設けられるnチャネルMOSトランジスタQn1で
構成される非選択ビット線制御回路と、Qn3に接続さ
れる非選択ビット線を接続するため、ビット線選択信号
ENBU2がVmとなり、ビット線選択信号ENBU1
は0Vとなる。ビット線バイアス信号BLBSもVmと
なって、書き込み時にVmbとなる非選択ビット線電圧V
UBL が非選択ビット線に転送され、非選択メモリセルの
データは書き込み動作前のまま保持される。
線が選択された場合、ビット線選択信号ENBD1がV
ccとされ、選択ビット線制御回路17からVccがビット
線に供給され、その後ENBD1が0Vとなってビット
線はフローティングとなる。この後、選択された制御ゲ
ート(例えばCG2)を0Vとし、その他の制御ゲート
CG1,3,4はVcc(例えば5V)とする。また、選
択ゲートSG1,2もVccとする。メモリセルのデータ
が“0”の場合、そのしきい値は正なのでビット線はV
ccのままである。メモリセルのデータが“1”の場合、
そのしきい値は負なのでビット線の電位は下がる。
後、ビット線選択信号ENBD1が再度Vccとなり、選
択ビット線制御回路17によってビット線のデータがセ
ンスされる。
NBU1,ENBD2は0Vとされ、ENBU2はVcc
とされる。また、ビット線バイアス信号BLBSはVcc
で、電圧VUBL は0Vである。このため、Qn3に接続
される非選択ビット線は読み出し動作中0Vに固定され
る。
タQn2〜5は消去動作時にビット線がVerase となる
ために、高耐圧トランジスタでなければならない。しか
し、読み出し/書き込み動作時には高耐圧トランジスタ
である必要はない。下記の(表1)に各動作時の各部の
電位をまとめて示す。
ANDセル型EEPROMのメモリセルアレイとビット
線選択トランジスタの構成を示す平面図である。なお、
図2と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。
型ウェル9の上に形成されるメモリセルアレイ内にNA
NDセルユニットに隣接して形成される。そのソース/
ドレインは選択トランジスタSのソース/ドレインと同
じn型拡散層4で、そのゲート電極は配線層2で形成さ
れる。ビット線選択トランジスタのゲート長は、選択ト
ランジスタのゲート長と同じである。具体的には、ビッ
ト線選択トランジスタQn4,5を選択トランジスタS
と同時に形成することにより、ビット線選択トランジス
タQn4,5を選択トランジスタSとほぼ同一形状に形
成している。
1で配線される。2本のビット線はビット線選択トラン
ジスタを介して、配線層1により選択ビット信号線とし
てメモリセルアレイから引き出され、前記した選択ビッ
ト線制御回路17に配線される。コンタクト穴の寸法は
メモリセルアレイ内で同寸法で、コンタクト穴の周辺の
n型拡散層寸法もメモリセルアレイ内で同寸法である。
周辺回路への信号線となる配線層1のコンタクト穴周辺
のn型拡散層寸法だけが大きくされている。
択トランジスタQn4,5をメモリセルアレイ内の選択
トランジスタSで構成することで、メモリセルアレイの
規則正しい形状でほぼ保ったままビット線選択トランジ
スタを加工することができ、ビット線選択トランジスタ
の加工の難しさを回避できる。また、メモリセルアレイ
領域から周辺回路に配線される信号線の数がビット線の
本数の1/2となり、メモリセルアレイ外の配線加工精
度を緩めることができる。また、各配線,コンタクト
穴,n型拡散層寸法が揃えてあり、加工し易さも大幅に
向上する。
スタQn2,3に対しても同様に実施できる。 (実施例2)図7は、本発明の第2の実施例に係わるN
ANDセル型EEPROMのメモリセルアレイとビット
線選択トランジスタの構成を示す平面図である。なお、
図2と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。
型ウェル9の上に形成されるメモリセルアレイ内にNA
NDセルユニットに隣接して形成される。そのソース/
ドレインは選択トランジスタSのソース/ドレインと同
じn型拡散層4で、そのゲート電極も選択トランジスタ
Sと同じ配線層2と3で形成される。ビット線選択トラ
ンジスタのゲート長及び幅は、選択トランジスタSのゲ
ート長及び幅と同じである。さらに、コンタクト穴から
ビット線選択信号ENBD1,2として配線層2,3で
配線されるゲートまでの距離も、選択トランジスタS1
の選択ゲートSG1からコンタクト穴までの距離と同じ
である。
を接続するn型拡散層4の幅は、メモリセルアレイのソ
ース線となるn型拡散層の幅と同じである。2本のビッ
ト線はビット線選択トランジスタを介して、配線層1に
より選択ビット線信号線としてメモリセルアレイから引
き出され選択ビット線制御回路17に配線される。コン
タクト穴の寸法はメモリセルアレイ内で同寸法で、コン
タクト穴の周辺のn型拡散層寸法もメモリセルアレイ内
で同寸法である。
ジスタQn4,5を選択トランジスタSと同時に形成す
ることにより、ビット線選択トランジスタQn4,5を
選択トランジスタSとほぼ同一形状に形成することがで
きる。図7から容易に分かるように、ビット線選択トラ
ンジスタと選択トランジスタのビット線と直交する方向
の断面形状は同じである。ビット線選択トランジスタの
ゲート長は必要に応じて長くしてもよい。また、ゲート
とコンタクト穴の距離も必要に応じて長くしてよい。さ
らに、各部寸法は加工によい影響を与えるように適宜変
えられる。
から周辺回路に配線される信号線の数がビット線の本数
の1/2となり、メモリセルアレイ外の配線加工精度を
緩めることができる。また、各配線,コンタクト穴,n
型拡散層寸法が揃えてあり、加工し易くされている。そ
して、第1の実施例と同様の効果が得られる。
スタQn2,3に対しても同様に実施できる。また、本
実施例では、ビット線選択トランジスタに隣接するNA
NDセルユニットはダミーユニットであり、アクセスさ
れない。 (実施例3)図8は、本発明の第3の実施例に係わるN
ANDセル型EEPROMのメモリセルアレイとビット
線選択トランジスタの構成を示す平面図である。なお、
図2と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明
は省略する。
よく似ているが、図7ではメモリセルアレイの外に引き
出され配線される配線層1で形成される信号線の幅が途
中から太められている。これに対し図8に示される実施
例では、この配線を一旦コンタクト穴5で配線層2に接
続し、再度コンタクト穴で配線層1に戻す。これは、最
小加工寸法で配線層1を加工するときに、位相シフトマ
スクを用いる場合などを考慮すると、加工寸法が揃って
いる方が良いからである。
ルアレイとビット線選択トランジスタの等価回路を示す
図である。どの実施例も実効的な等価回路では同じであ
る。ビット線選択トランジスタQn2〜5はp型ウェル
9上に形成される。このため、nチャネルMOSトラン
ジスタQn1は高耐圧トランジスタである。また、高耐
圧nチャネルMOSトランジスタQn6が新たに設けら
れる。
み出し/書き込み/消去は行われるが、本実施例では特
に、(1) ビット線活性化信号BLENBは、読み出し時
はVcc、書き込み時はVm、消去時は0Vとされる、
(2) ビット線選択信号ENBD1,ENBD2,ENB
U1,ENBU2は、消去時にVerase とされる、(3)
ビット線バイアス信号BLBSは、消去時に0Vとされ
る、という点が異なる。
新たに必要となるが、Qn4,5は低耐圧でよくなるの
で、トランジスタの数は増えるものの、これらのトラン
ジスタQn4,5,6を形成するための回路面積を従来
よりも縮小することが可能となる。 (実施例4)図10は、本発明の第4の実施例に係わる
NANDセル型EEPROMのメモリセルアレイとビッ
ト線選択トランジスタの構成を示す平面図である。な
お、図2と同一部分には同一符号を付して、その詳しい
説明は省略する。
とnチャネルDタイプMOSトランジスタQD3,4と
らなり、これらはp型ウェル9の上に形成されるメモリ
セルアレイにNANDセルユニットに隣接して形成され
る。そのソース/ドレインは選択トランジスタSのソー
ス/ドレインと同じn型拡散層4で、そのゲート電極も
選択トランジスタSと同じ配線層2と3で形成される。
ト長及び幅は、選択トランジスタSのゲート長及び幅と
同じである。さらに、コンタクト穴からビット線選択信
号ENBD1,2として配線層2,3で配線されるゲー
トまでの距離も、選択トランジスタS1の選択ゲートS
G1からコンタクト穴までの距離と同じである。ビット
線選択トランジスタQn4とQn5を接続するn型拡散
層4の幅は、メモリセルアレイのソース線となるn型拡
散層の幅と同じである。
タを介して、配線層1により選択ビット信号線としてメ
モリセルアレイから引き出され選択ビット線制御回路1
7に配線される。コンタクト穴の寸法はメモリセルアレ
イ内で同寸法で、コンタクト穴の周辺のn型拡散層寸法
もメモリセルアレイ内で同寸法である。周辺回路への信
号線となる配線層1のコンタクト穴周辺のn型拡散層寸
法だけが大きくされている。
選択トランジスタと選択トランジスタのビット線直角方
向の断面形状は同じである。ビット線選択トランジスタ
のゲート長は必要に応じて長くしてもよい。また、ゲー
トとコンタクト穴の距離も必要に応じて長くしてよい。
さらに、各部寸法は加工に良い影響を与えるように適宜
変えられる。
n2,3とQD1,2に対しても同様に実施できる。本
実施例によれば、メモリセルアレイ領域から周辺回路に
配線される信号線の数がビット線の本数の1/2とな
り、メモリセルアレイ外の配線加工精度を緩めることが
できる。また、各配線,コンタクト穴,n型拡散層寸法
が揃えてあり、加工し易くされている。
レイとビット線選択トランジスタの等価回路を示す図で
ある。図9の等価回路と違うのは、ビット線選択トラン
ジスタとして、nチャネルMOSトランジスタQn2,
3,4,5にそれぞれ直列にnチャネルDタイプMOS
トランジスタQD1,2,3,4が接続されている点で
ある。QD1〜4はしきい値が十分低くしてあり、ゲー
ト電圧が0Vであっても“1”書き込み時のビット線電
圧Vmbを転送できる。これによって、QD1〜4は回路
動作の上で、実効的に抵抗と見なせるので、これらQD
1〜4を省略すると、図9の等価回路と等しくなり、動
作も同じである。
D1〜4はp型ウェル9上に形成される。このため、n
チャネルMOSトランジスタQn1,6だけが高耐圧ト
ランジスタである。
れるものではない。実施例では、ビット線選択トランジ
スタにより2本のビット線を1本の信号線に束ねている
が、任意複数本のビット線を1本の信号線に束ねる場合
でも同様の効果が得られる。また、メモリセルアレイを
p型ウェル9に、周辺回路をp型ウェル12に形成した
場合の例を示してあるが、p型又はn型、ウェル又は基
板に拘らず、メモリセルアレイが形成される半導体層と
周辺回路が形成される半導体層が異なる場合に同様の効
果が得られる。
択トランジスタと同じトランジスタでメモリセルに隣接
してメモリセルアレイの1部分として周辺回路の1部分
であるビット線選択トランジスタを形成し、周辺回路に
引き出される配線数を減らし、配線などの加工を容易に
することができる。これは、EEPROMに拘らず、D
RAM,SRAM,EPROM,ROMなど各種半導体
記憶装置でも同様に行うことができる。
るウェル又は基板と周辺回路が形成されるウェル又は基
板の電位が異なる場合、ビット線選択トランジスタをメ
モリセルアレイが形成されるウェル又は基板上に形成す
ることで、その電位差に伴う特殊なトランジスタの数を
減らすことができる。これもEEPROMに拘らず、D
RAM,SRAM,EPROM,ROMなど各種半導体
記憶装置でも同様の効果が得られる。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
モリセルアレイ内の選択トランジスタと同じトランジス
タで、メモリセルに隣接してメモリセルアレイの1部分
として周辺回路の1部分であるビット線選択トランジス
タを形成することによって、周辺回路に引き出される配
線数を減らし、配線などの加工を容易にすることができ
る。
るウェル又は基板と周辺回路が形成されるウェル又は基
板の電位が異なる場合、ビット線選択トランジスタをメ
モリセルアレイが形成されるウェル又は基板上に形成す
ることで、その電位差に伴う特殊なトランジスタ(高耐
圧トランジスタ)の数を減らすことができる。
メモリセル部の等価回路を示す図。
イの構造を示す平面図。
御回路の等価回路を示す図。
OMのメモリセルアレイとビット線選択トランジスタの
構成を示す平面図。
OMのメモリセルアレイとビット線選択トランジスタの
構成を示す平面図。
OMのメモリセルアレイとビット線選択トランジスタの
構成を示す平面図。
ビット線選択トランジスタの等価回路を示す図。
ROMのメモリセルアレイとビット線選択トランジスタ
構成を示す平面図。
ット線制御回路の等価回路を示す図。
縁膜 7…ゲート間絶縁膜 8…メモリセルア
レイ部素子分離膜 9…p型ウェル 10…n型基板 11…トンネル絶縁膜 12…p型ウェル 13…素子分離膜 14…低濃度n型
拡散層 15…高濃度n型拡散層 16…周辺ゲート
絶縁膜 17…選択ビット線制御回路 FG…浮遊ゲート CG…制御ゲート SG…選択ゲート BL…ビット線 M…メモリセル S…選択トランジスタ Qn…nチャネル
MOSトランジスタ QD…nチャネルDタイプMOSトランジスタ
Claims (5)
- 【請求項1】1個又は複数個のメモリセルから構成され
るサブアレイと、このサブアレイを選択的にビット線と
接続するための選択トランジスタから構成されるメモリ
セルユニットが、マトリクス状に配置されたメモリセル
アレイと、 複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた選択ビッ
ト信号線と、 前記複数本のビット線を選択的に前記選択ビット信号線
に接続するため、ビット線の同一端にメモリセルユニッ
トに隣接して設けられたビット線選択トランジスタとを
備え、 前記ビット線選択トランジスタは、前記選択トランジス
タとほぼ同一形状に形成され、かつ前記選択トランジス
タをビット線方向に平行移動した位置に配置されてなる
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】1個又は複数個のメモリセルから構成され
るサブアレイと、このサブアレイを選択的にビット線と
接続するための選択トランジスタから構成される選択メ
モリセルユニットが、マトリクス状に配置されたメモリ
セルアレイと、 複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた第1の選
択ビット信号線と、 複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた第2の選
択ビット信号線と、 前記複数本のビット線を選択的に第1の選択ビット信号
線に接続するため、ビット線の同一端にメモリセルユニ
ットに隣接して設けられた第1のビット線選択トランジ
スタと、 前記複数本のビット線を選択的に第2の選択ビット信号
線に接続するため、第1のビット線選択トランジスタと
反対のビット線の同一端にメモリセルユニットに隣接し
て設けられた第2のビット線選択トランジスタとを備
え、 第1及び第2のビット線選択トランジスタは、前記選択
トランジスタとほぼ同一形状に形成され、かつ前記選択
トランジスタをビット線方向に平行移動した位置に配置
されてなることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項3】1個又は複数個のメモリセルから構成され
るサブアレイと、このサブアレイを選択的にビット線と
接続するための選択トランジスタとから構成されるメモ
リセルユニットが、第1の半導体層上にマトリクス状に
配置されたメモリセルアレイと、 複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた選択ビッ
ト信号線と、 前記複数本のビット線を選択的に前記選択ビット信号線
に接続するため、ビット線の同一端にメモリセルユニッ
トに隣接して第1の半導体層上に設けられたビット線選
択トランジスタと、 前記選択ビット信号線に接続され、第2の半導体層上に
形成されたビット線制御回路とを備えたことを特徴とす
る半導体記憶装置。 - 【請求項4】1個又は複数個のメモリセルから構成され
るサブアレイと、このサブアレイを選択的にビット線と
接続するための選択トランジスタとから構成されるメモ
リセルユニットが、第1の半導体層上にマトリクス状に
配置されたメモリセルアレイと、 複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた第1の選
択ビット信号線と、 複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた第2の選
択ビット信号線と、 前記複数本のビット線を選択的に第1の選択ビット信号
線に接続するため、ビット線の同一端にメモリセルユニ
ットに隣接して第1の半導体層上に設けられた第1のビ
ット線選択トランジスタと、 前記複数本のビット線を選択的に第2の選択ビット信号
線に接続するため、第1のビット線選択トランジスタと
反対のビット線の同一端にメモリセルユニットに隣接し
て第1の半導体層上に設けられた第2のビット線選択ト
ランジスタと、 第1の選択ビット信号線に接続され、第2の半導体層上
に形成された第1のビット線制御回路と、 第2の選択ビット信号線に接続され、第3の半導体層上
に形成された第2のビット線制御回路とを備えたことを
特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項5】1個又は複数個のメモリセルから構成され
るサブアレイと、このサブアレイを選択的にビット線と
接続するための選択トランジスタとから構成されるメモ
リセルユニットが、第1の半導体層上にマトリクス状に
配置されたメモリセルアレイと、 複数本のビット線に対して1本ずつ設けられた選択ビッ
ト信号線と、 前記複数本のビット線を選択的に前記選択ビット信号線
に接続するため、ビット線の同一端にメモリセルユニッ
トに隣接して第1の半導体層上に設けられ、かつ複数本
のビット線毎に設けられた低耐圧ビット線選択トランジ
スタと、 前記複数個の低耐圧ビット線選択トランジスタと前記選
択ビット信号線とを接続するため、低耐圧ビット線選択
トランジスタに隣接して第2の半導体層上に設けられ、
かつ1本の選択ビット信号線に対して1個設けられた高
耐圧ビット線選択トランジスタとを備えたことを特徴と
する半導体記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17672594A JP3592751B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 半導体記憶装置 |
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|---|---|---|---|
| JP17672594A JP3592751B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 半導体記憶装置 |
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ID=16018695
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| JP17672594A Expired - Fee Related JP3592751B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 半導体記憶装置 |
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- 1994-07-28 JP JP17672594A patent/JP3592751B2/ja not_active Expired - Fee Related
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