JPS59229874A - 不揮発性メモリおよびその駆動方法 - Google Patents

不揮発性メモリおよびその駆動方法

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JPS59229874A
JPS59229874A JP58105190A JP10519083A JPS59229874A JP S59229874 A JPS59229874 A JP S59229874A JP 58105190 A JP58105190 A JP 58105190A JP 10519083 A JP10519083 A JP 10519083A JP S59229874 A JPS59229874 A JP S59229874A
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JP
Japan
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region
drain
gate region
floating gate
drain region
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Pending
Application number
JP58105190A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Hosokawa
義浩 細川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Publication of JPS59229874A publication Critical patent/JPS59229874A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/68Floating-gate IGFETs
    • H10D30/681Floating-gate IGFETs having only two programming levels
    • H10D30/684Floating-gate IGFETs having only two programming levels programmed by hot carrier injection
    • H10D30/686Floating-gate IGFETs having only two programming levels programmed by hot carrier injection using hot carriers produced by avalanche breakdown of PN junctions, e.g. floating gate avalanche injection MOS [FAMOS]

Landscapes

  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Read Only 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】 産業上の利用分野、 本発明は、フローティングゲート領域および制御ゲート
領域の二層ゲート構造を有するMIS(Metal −
In5ulator −5ilicon )電界効果ト
ランジスタの構造の不揮発性メモリとその駆動方法に関
するO 従来例の構成とその問題点 MIS電界効果トランジスタ構造の不揮発性メモリは、
とくに、電気的に書き換え可能な二層ゲート構造を有す
るもの、すなわち、フローティングゲート領域および制
御ゲート領域を有するMIS電界効果トランジスタ構造
を単位セルとしたものが代表的である。ところが、この
二層ゲート構造の不揮発性メモリでは、その動作特性と
して、書込み時には書込み特性が良好であることと併せ
て、読出し時、とりわけ、連続読出し状態の時に、書込
み信号が入力されて誤書込みが生じないように、書込み
特性は悪い方が望ましいという、互いに相反する性能が
要求される。このような相反する性能を持たせるには、
構造上あるいは駆動方法において格別の生立てが必要で
あるが、その効果的方策は、従来、ながなが見出されて
ぃなかった。
発明の目的 本発明は上述の問題点を解消するものであり、簡潔で、
実用的な構造の不揮発メモリおよびその駆動方法を提供
するものである。
発明の構成 本発明は、要約するに、第1に、半導体基板の表面部に
ソース領域、ドレイン領域を有するとともに、前記内領
域間に、絶縁膜を介して、フローティングゲート領域お
よび制御ゲート領域よりなる二層ゲート構造をそなえ、
前記フローティングゲート領域と前記半導体基板との間
の前記絶縁膜が前記ソース領域または前記ドレイン領域
の一方の側で薄く、他方の側で厚く形成された不揮発性
メモリであり、第2に、この不揮発性メモリの駆動にあ
たって、前記薄い絶縁膜側の一方の領域に対し、書込み
時に、ドレイン電圧を印加し、読出し時に、ソース電圧
を印加する不揮発性メモリの駆動方法であり、本発明に
より、書込み動作時の書込み効率を向上さぜるとともに
、読出し動作時に、そのドレイン電極機能をなしている
領域側から起こる誤書込み動作を抑制し、さらに、フロ
ーティングゲート領域からの電荷抜けが生じたときにも
、読出し信号を確実に保持することができ、メモリ機能
動作の安定性、信頼性を大幅に向上させることができる
実施例の説明 本発明を、以下に、図示の実施例断面図を参照して、詳
しくのべる。
p形シリコン基板1の表面部にソース領域2およびドレ
イン領域3を、周知のイオン打込み法あるいは熱拡散法
によるn形不純物の選択的導入技術を用いて、それぞれ
形成する。そして、これらのソース領域2およびドレイ
ン領域3にまたがって、フローティングゲート領域4な
らびに制御ゲート領域5を、例えば、導電性多結晶シリ
コン層を用いて、それぞれ、絶縁膜の二酸化シリコン膜
6で絶縁分離して設ける。このとき、ドレイン領域31
111のフローティングゲート領域4の下の絶縁膜(以
下、単にゲート絶縁膜と称す)7を他の部分にくらべて
薄く形成する。このようなゲート絶縁膜7の形成方法は
、例えば、初めに、全域に二酸化シリコン膜を均一に形
成し、ついで、そのドレイン領域3の側の一部をエッチ
オフし、その後、再び二酸化シリコン膜を形成させるこ
とで容易に実現できる。捷た、ソース領域2、ドレイン
領域3および制御ゲート領域5には、例えば、アルミニ
ウムの蒸着膜により、それぞれに取出し電極層8.9お
よび同10を設けて、不揮発性メモリセル(単位素子)
を完成する0 この不揮発性メモリセルを動作させるには、先ず、ソー
ス領域2を零あるいは負電位、ドレイン領域3を正電位
とするドレイン電圧VDを与えると、内領域間のp形シ
リコン基板1の表面部に形成された導電チャネル層を通
じて、電子電流が生じる。そして、このドレイン電圧V
Dを順次増大していくと、チャネル層を通る電子電流は
、弱いアバランシェ効果によって、キャリア・インジェ
クション現象を起こし、同チャネル層のドレイン領域3
の近傍から、?ローティングゲート領域4に対して、キ
ャリア(電子)が注入される。このとき、制御ゲート領
域5には、電極層1oを通じて、高い正電圧を印加して
、電子の注入を加速するような電界が誘起されるように
する。フローティングゲート領域4に電子が十分に注入
された状態がメモリセルの書込み状態であり、逆の電界
を印加して、その電子を基板側に戻さない限り、不揮発
的にこの状態が保持され、これがメモリ機能をなすので
ある。
ここで、書込み特性について詳しくみると、フローティ
ングゲート領域4とp形シリコン基板1の表面部チャネ
ル層との間の静電容量を01  とし、フローティング
ゲート領域4と制御ゲート領域5との間の静電容量を0
2とし、フローティングゲート領域4とドレイン領域3
との間の静電容量をC3とし、さらに、フローティング
ゲート領域4とソース領域2との間の静電容量を04と
して、ソース領域5の電圧を■CG、ドレイン電圧をV
Dとするとき、フローティングゲート領域4の実効電圧
■FGは次式で表わされる。
・・・・・・(1) この(1)式から明らかなように、ドレイン領域3の側
のゲート絶縁膜が薄く形成されたことによって、フロー
ティングゲート領域4とドレイン領域3との間の静電容
量C3が大きな値になるため、フローティングゲート領
域4の実効電圧vFGは大きな値になる。また、ゲート
絶縁膜が薄いことにより、実効電圧”FGによって生じ
る電界も、ドレイン領域3の近傍で強まり、電子注入を
増進する0このことは、メモリ素子としての書込み特性
が向上することを意味する〇 一方、ソース領域2およびドレイン領域3に印加される
ドレイン電圧VDの極性を反転させると、フローティン
グゲート領域4の実効電圧v′FGは次式で表わされる
ものになる0 ・ ・(2) (1)式と(2)式との差電圧ΔvFG’tとると、・
・(3) で表わされる。ところで、ソース領域2側のケート絶縁
膜は、ドレイン領域3側のそれより、厚いために、ソー
ス領域2側のフローティングゲート領域4との間の静電
容量C41l−i比較的小さく、通常、C3〉C4であ
る。そこで、C3−kC4(ただし、k〉1)と置くと
、(3)式は次のように表わされる0すなわち、(4)
式の値が大きいほど、O)式にくらべて、(2)式の場
合の方が、相対的に書込み特性の低下することを示す。
このことから、読出し時には、ドレイン電圧VDの極性
を反転することによって、書込み特性が低下するので、
誤書込みが大幅に低減し、とくに、連続読出し時の誤書
込みに対する信頼性が向上する。さらに、ドレイン電圧
VDの極性を反転したことにより、制御ゲート領域の電
圧■cGが同じでも、フローティングゲート領域4の電
圧v′FGが低いので、フローティングゲート領域4か
ら、例えば、リーク等の現象によって注入された電子が
減少する。いわゆる、電荷抜けが生じても、このメモリ
セルが導通する状態(つまり、消去状態)への転化は起
こり難く、したがって、リテンションに対する信頼性も
向上する。
本発明の実施にあたり、ドレイン領域3側にお、   
けるフローティング領域4との間の結合静電容量C3を
増大するために、図示のように、ドレイン領域3とフロ
ーティング領域4との重なり合い幅W1 を大きくする
と、いっそう顕著に、静電容量C3の増大がはかられる
。一方、ソース領域2の側で、その領域2と70−ティ
ングゲート領域4との重なり合い幅W2は、小さい方が
結合静電容量C4を減少させるうえで好ましいが、その
直下のゲート絶縁膜が比較的厚いので、その影響は小さ
く、はとんど無視できるのも利点のひとつである。
なお、本発明は、n形シリコン基板を用いて、リークド
レインの各領域をp形不純物の導入によって形成したM
IS電界効果トランジスタ構造、すなわち、p形チャネ
ル構造に適用しても、電荷の性質が異なることによる印
加電圧の極性を考慮することにより、同様の作用が確認
される。
発明の効果 本発明によれば、二層ゲート構造で、70−ティングゲ
ート領域下のゲート絶縁膜を、ソース領域またはドレイ
ン領域の一方の側で薄く、他方の側で厚く形成したMI
S電界効果トランジスタ構造になし声ことによシ、書込
み特性の良好なメモリセルが得られる。加えて、このメ
モリセルは、読出し時に、そのドレイン電圧の印加を、
ソース領域とドレイン領域とで書込み時とは逆極性にな
るように、反転する駆動方法によって、読出し時に起こ
る誤書込み動作を確実に抑制することができ、とくに、
連続読出し時の特性変動が顕著に低減し、信頼性が向上
する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明実施例の不揮発性メモリの断面図である。 1・・・・・・p形シリコン基板、2・・・・・・ソー
ス領域、3・・・・・ドレイン領域、4・・・・・70
−ティングゲート領域、5・・・・・制御ゲート領域、
6・・・・・・二酸化シIJ コア膜、7・・・・・薄
いゲート絶縁膜、8,9,10・・・・・アルミニウム
蒸着膜電極層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名lθ
     5 33

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)半導体基板の表面部にソース領域、ドレイン領域
    を有するとともに、前記両領域間に、絶縁膜を介して、
    フローティングゲート領域および制御ゲート領域よりな
    る二層ゲート構造をそなえ、前記フローティングゲート
    領域と前記半導体基板との間の前記縁縁膜が前記ソース
    領域または前記ドレイン領域の一方の側で薄く、他方の
    側で厚く形成さnた不揮発性メモリ。 ゛(2)  フローティングゲート領域がノース領域ま
    たにドレイン領域の一方の側で薄く形成さ扛た絶縁膜を
    介して同領域上に重なり合う構造の特許請求の範囲第1
    項に記載の不揮発性メモリ。 (3)半導体基板の表面部にソース領域、ドレイン領域
    を有するとともに、前記両領域間に、絶縁膜を介して、
    フローティングゲート領域および制御ゲート領域よりな
    る二層ゲート構造をそなえ、前記70−ティングゲート
    領域と前記半導体基板との間の前記絶縁膜が前記ソース
    領域または前記ドレイン領域の一方の側で薄く、他方の
    側で厚く形成された不揮発メモリの前記薄い絶縁膜側の
    一方の領域に対し、書込み時に、ドレイン電圧を印加し
    、読出し時に、ソース電圧を印加する不揮発性メモリの
    駆動方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794565A (en) * 1986-09-15 1988-12-27 The Regents Of The University Of California Electrically programmable memory device employing source side injection
US5612914A (en) * 1991-06-25 1997-03-18 Texas Instruments Incorporated Asymmetrical non-volatile memory cell, arrays and methods for fabricating same
US6117728A (en) * 1995-05-19 2000-09-12 Micron Technology, Inc. Programmable non-volatile memory cell and method of forming a non-volatile memory cell
US6124168A (en) * 1991-08-14 2000-09-26 Intel Corporation Method for forming an asymmetric floating gate overlap for improved device performance in buried bit-line devices
CN115799343A (zh) * 2022-10-08 2023-03-14 中国电子科技集团公司第二十四研究所 结型场效应器件及其制造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794565A (en) * 1986-09-15 1988-12-27 The Regents Of The University Of California Electrically programmable memory device employing source side injection
US5674764A (en) * 1990-08-29 1997-10-07 Texas Instruments Incorporated Method of making asymmetric non-volatile memory cell
US5612914A (en) * 1991-06-25 1997-03-18 Texas Instruments Incorporated Asymmetrical non-volatile memory cell, arrays and methods for fabricating same
US6124168A (en) * 1991-08-14 2000-09-26 Intel Corporation Method for forming an asymmetric floating gate overlap for improved device performance in buried bit-line devices
US6117728A (en) * 1995-05-19 2000-09-12 Micron Technology, Inc. Programmable non-volatile memory cell and method of forming a non-volatile memory cell
CN115799343A (zh) * 2022-10-08 2023-03-14 中国电子科技集团公司第二十四研究所 结型场效应器件及其制造方法

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