JPS6025909B2 - semiconductor equipment - Google Patents
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- JPS6025909B2 JPS6025909B2 JP49113417A JP11341774A JPS6025909B2 JP S6025909 B2 JPS6025909 B2 JP S6025909B2 JP 49113417 A JP49113417 A JP 49113417A JP 11341774 A JP11341774 A JP 11341774A JP S6025909 B2 JPS6025909 B2 JP S6025909B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は不揮発性のランダム・アクセス・メモリを実
現する絶縁ゲート型電界効果半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an insulated gate field effect semiconductor device that realizes a nonvolatile random access memory.
半導体集積回路構造の記憶装置(ICメモリ)は常に高
密度・大集積・低消費電力力を発展の思想として有する
。Memory devices with a semiconductor integrated circuit structure (IC memory) have always had high density, large integration, and low power consumption as their development philosophy.
又、メモリ作用は被選択アドレスに情報“1”,“0”
を導入できるランダム・アクセス・メモリ(RAM)が
汎用性の点で理想とされる。従来、RAM型ICメモリ
は、フリップ・フロツプ、ダイナミックMOSトランジ
スタ(3素子型)、C負荷型IMOSトランジスタ(I
Tr型)をメモリセルとして用いて実用化されてきた。
しかし乍らこれらのICメモ川ま回路構造が複雑である
のみならず、情報の保持に電力消費が必要であるため高
密度・大集積化に本質的な制限を受ける。これを解決す
る可能性のあるメモリセルとして絶縁ゲート膜中の捕獲
中心又は浮遊ゲートに電荷を注入蓄積し、蓄積電荷の不
揮発性を利用する不揮発性メモリが期待されている。Also, the memory function stores information “1” and “0” at the selected address.
Random access memory (RAM) is ideal in terms of versatility. Traditionally, RAM-type IC memories have been constructed using flip-flops, dynamic MOS transistors (3-element type), and C-load type IMOS transistors (I
Tr type) has been put into practical use as a memory cell.
However, not only are the circuit structures of these IC memory devices complex, but also power consumption is required to retain information, which essentially limits their ability to achieve high density and large scale integration. A nonvolatile memory that injects and stores charges into a trap center or a floating gate in an insulated gate film and utilizes the nonvolatility of the stored charges is expected to be a memory cell that may solve this problem.
既知のこの程の不揮発性メモリは、情報保持に電力消費
を不要とするものではあるが、情報“0”又は情報“1
”の費込時にアドレスの選択方法を変更する必要がある
ためRAMとしての有用性はなく、専ら選択書込を行う
情報を“1”もしくは“0”の一方とし、他方は全ビッ
ト−努に行うプログラマブル・リード・オンリ・メモリ
(PROM)として発展せられている。このように従来
技術的によれば、ICメモリの現想的機能として要望さ
れる不揮発性RAMは技術的未解決の範囲にあった。Although such known non-volatile memory does not require power consumption to retain information, it
It is not useful as a RAM because it is necessary to change the address selection method when writing ``, and the information to be selectively written is either ``1'' or ``0'', and the other is all bits. According to the conventional technology, non-volatile RAM, which is required as a modern function of IC memory, has been developed as a programmable read-only memory (PROM). there were.
この発明の目的は高密度・大集積・低消費電力・の不揮
発性RAMを実現する半導体装置を提供することにある
。An object of the present invention is to provide a semiconductor device that realizes a nonvolatile RAM with high density, large integration, and low power consumption.
この発明の特徴は、行列線が交叉するマトリクス交点に
各々デコードトランジスタとゲート閥値が転移するメモ
リトランジスタとの直列回路を配置した半導体装置にお
いて、このメモリトランジスタのドレィンもしくはソー
ス領域と基板との間の接合の一部が、このドレィンもし
くはソース領域の他の部分と基板との間の接合より低耐
圧でかつこれらのメモリトランジスタのゲート電極が各
々共通に接続されている半導体装置にある。A feature of the present invention is that in a semiconductor device in which a series circuit of a decode transistor and a memory transistor whose gate threshold value is transferred is arranged at each matrix intersection where matrix lines intersect, A part of the junction has a lower breakdown voltage than the junction between the other part of the drain or source region and the substrate, and the gate electrodes of these memory transistors are each connected in common to the semiconductor device.
さらに他の特徴は、一導電型半導体基板に逆導電型のソ
ース、ドレィン領域を有する第1および第2の電界効果
トランジスタが設けられ、これら第1および第2の電界
効果トランジスタはこの一導電型半導体基板に設けられ
た逆導電型領域で直列接続され、この第1の電界効果ト
ランジスタのみのソース、ドレィン領域に接して高濃度
一導電型領域が形成された半導体装置において、この第
1の電界効果トランジスタはゲート閥値が転移するメモ
リトランジスタでかっこの第1の電界効果トランジスタ
の各ゲート電極は共通に接続されている半導体装置にあ
る。この発明によれば、行列マトリクス交点に配置する
メモリセルとして、デコードトランジスタと浮遊ゲート
を有するメモリトランジスタとの直列回路を配置し、メ
モリトランジスタの浮遊ゲートと半導体基体間に浮遊ゲ
ートとゲート電極間の第一の絶縁膜に比して強電界を議
起する第二の絶縁膜を設け、ゲート電極を行列マトリク
スに共通の情報線として有する半導体装置が得られる。Still another feature is that first and second field effect transistors having source and drain regions of opposite conductivity type are provided on a semiconductor substrate of one conductivity type, and these first and second field effect transistors are connected to the semiconductor substrate of one conductivity type. In a semiconductor device in which regions of opposite conductivity type provided on a semiconductor substrate are connected in series and a high concentration region of one conductivity type is formed in contact with the source and drain regions of only this first field effect transistor, this first electric field The effect transistor is a memory transistor in which the gate voltage transitions, and each gate electrode of the first field effect transistor in parentheses is located in a semiconductor device that is commonly connected. According to this invention, a series circuit of a decode transistor and a memory transistor having a floating gate is arranged as a memory cell arranged at a matrix intersection, and a series circuit of a decode transistor and a memory transistor having a floating gate is arranged between the floating gate of the memory transistor and a semiconductor substrate. A semiconductor device is obtained in which a second insulating film that generates a stronger electric field than the first insulating film is provided, and a gate electrode is provided as an information line common to the matrix.
絶縁膜の電界作用は露東密度に比例する。従って第一お
よび第二の絶縁膜中の電界は、相互の誘電比もし〈は結
合容量構成により制御される。この発明の半導体装置は
メモリセルが2個のトランジスタのみで構成され、後述
するように情報信号線を制御することにより選択された
アドレスに情報“0”および情報“1”を選択書込でき
、且つメモリトランジスタが不揮発性メモリであるため
、メモリ部の周辺回路構成およびメモリセル自体の回路
構成がきわめて簡易で高密度・大集積化の容易なRAM
を実現し、情報保持期間の消費電力を零にまで低減する
ことができる。The electric field effect on the insulating film is proportional to the exposure density. Therefore, the electric field in the first and second insulating films is controlled by their mutual dielectric ratio or coupling capacitance configuration. In the semiconductor device of the present invention, the memory cell is composed of only two transistors, and information "0" and information "1" can be selectively written to a selected address by controlling the information signal line as described later. In addition, since the memory transistor is a non-volatile memory, the peripheral circuit configuration of the memory section and the circuit configuration of the memory cell itself are extremely simple, making it easy to achieve high density and large integration in RAM.
This makes it possible to reduce power consumption during the information retention period to zero.
したがって、本発明によればメモリトランジスタとデコ
ードトランジスタとを各マトリクス交点に配置している
ので各々のメモリトランジスタを高速に選択することが
可能であり、さらにメモリトランジスタがデコードトラ
ンジスタより低い電圧で降服するのでこれらのトランジ
スタを同一プロセスで極めて4・型に作ることが出来る
。Therefore, according to the present invention, since the memory transistors and decode transistors are arranged at each matrix intersection, each memory transistor can be selected at high speed, and furthermore, the memory transistors can be dropped at a lower voltage than the decode transistors. Therefore, these transistors can be made into extremely 4-type transistors using the same process.
そして、各メモリトランジスタは各々のデコードトラン
ジスタによって選択できるので各メモリトランジスタの
ゲートを選択する必要がなく、したがって、高耐圧の選
択用トランジスタが全く不要となる。次にこの発明をよ
りよく理解するために、この発明の実施例につき図を用
いて説明する。Since each memory transistor can be selected by each decode transistor, there is no need to select the gate of each memory transistor, and therefore, a high-voltage selection transistor is completely unnecessary. Next, in order to better understand the present invention, embodiments of the present invention will be described using figures.
第1図AおよびB‘まこの発明の一実施例の回路図およ
びメモリセルの断面図を示す。FIGS. 1A and 1B' show a circuit diagram and a sectional view of a memory cell according to an embodiment of the present invention.
この実施例は行線D,,D2と列線W,,W2とが形成
する行列マトリクス各交点にメモリセルとしてデコード
トランジスタQoとメモリトランジスタQMとから成る
直列回路をそれぞれ導入してある。この直列回路はデコ
ードトランジスタQ。のゲート電極を所定の列線W,k
、ドレィンおよびソースの一方を所定の行線D,に他方
をメモリトランジスタQMのドレィンおよびソースの一
方に接続し、メモリトランジスタQMのドレィンおよび
ソースの他方を基準線GNDに接続しゲート電極を各ア
ドレスのメモリトランジスタと共に共通の情報線DLに
接続するものである。又、全トランジスタの基体電極S
UBは共通であり、基準線GNDとの間に所定のバイア
スが印加される。メモリセルの好ましい集積回路構造は
、第1図Bに示す如く100を主面とする比抵抗100
一伽のP型シリコン単結晶体101の一表面の不活性部
に表面濃度8×1び5〜5×1び6肌‐3のP型領域1
02を有し、この領域に囲まれる活性部に表面濃度1ぴ
o〜1ぴ1伽‐3の燐拡散を施してN+型領域103,
104,105を設け、表面絶縁保護膜106の上面に
伸び出すアルミニウムの電極配線107,109,10
9,110を有する。In this embodiment, a series circuit consisting of a decode transistor Qo and a memory transistor QM is introduced as a memory cell at each intersection of a matrix formed by row lines D, , D2 and column lines W, , W2. This series circuit is a decode transistor Q. The gate electrode of
, one of the drain and source is connected to a predetermined row line D, and the other is connected to one of the drain and source of the memory transistor QM, and the other of the drain and source of the memory transistor QM is connected to the reference line GND, and the gate electrode is connected to each address. It is connected to a common information line DL together with the memory transistors. In addition, the base electrode S of all transistors
UB is common, and a predetermined bias is applied between it and the reference line GND. A preferred integrated circuit structure of the memory cell has a resistivity of 100 with a main surface of 100 as shown in FIG. 1B.
P-type region 1 with a surface concentration of 8 x 1 and 5 to 5 x 1 and 6 skin-3 in the inactive part of one surface of Ichigo's P-type silicon single crystal 101
02, and the active region surrounded by this region is subjected to phosphorus diffusion with a surface concentration of 1 pio to 1 p1 -3 to form an N+ type region 103,
104, 105 are provided, and aluminum electrode wirings 107, 109, 10 extending over the top surface of the surface insulating protective film 106 are provided.
It has 9,110.
基体101の活性部表面に被着する約500Aの二酸化
桂素の絶縁被膜111と、ドレイン及びソースのN+型
領域103,104および第1図Bの左側の電極配線1
09に導電接続する多結晶シリコンのゲート電極112
は絶縁ゲート型デコードトランジスタQoを構成し、N
十型領域103からの導出電極配線107が行線D,に
接続し、電極配線108は列線W,に接続する。又、絶
縁被膜1 11と、ドレイン及びソースとなるN十型領
域104,105と、N+型領域104の一部に接して
低耐圧のPNダイオードを形成する表面濃度5×1び6
〜1び6仇‐3のP+型領域1 13と、絶縁被膜11
1の上面に被着する約1000Aのシリコン窒化物又は
アルミナを主成分とする他の絶縁被膜114と、これら
の絶縁被膜の境界に埋め込まれた浮遊ゲート115と、
浮遊ゲート115に他の絶縁被膜114を介して容量結
合するゲート電極109とで不揮発性のメモリトランジ
スタQが構成され、ゲート電極109が情報線DLに接
続し、N+型領域105の導出電極配線110が基準線
GNDに接続し、N十領域104はデコードトランジス
タ及びメモリトランジスタに共通の領域として用いられ
て直列回路を形成している。基体101の裏面には基体
電極116が設けられ基体端子SUBとなる。第2図は
第1図の実施例のメモリトランジスタの電気的特性を示
すグラフである。An insulating film 111 of about 500A of boron dioxide deposited on the surface of the active part of the base 101, N+ type regions 103 and 104 of the drain and source, and the electrode wiring 1 on the left side of FIG. 1B.
Polycrystalline silicon gate electrode 112 conductively connected to 09
constitutes an insulated gate decode transistor Qo, and N
Leading electrode wiring 107 from ten-shaped region 103 is connected to row line D, and electrode wiring 108 is connected to column line W. In addition, a surface concentration of 5×1 and 6 is formed in contact with the insulating film 111, the N-type regions 104 and 105 that become the drain and source, and a part of the N+-type region 104 to form a PN diode with a low breakdown voltage.
~1 and 6-3 P+ type region 1 13 and insulating coating 11
1, and a floating gate 115 embedded in the boundary between these insulating films.
A nonvolatile memory transistor Q is configured with a gate electrode 109 capacitively coupled to the floating gate 115 via another insulating film 114, and the gate electrode 109 is connected to the information line DL, and the lead electrode wiring 110 of the N+ type region 105 is connected to the information line DL. is connected to the reference line GND, and the N+ region 104 is used as a common region for the decode transistor and the memory transistor to form a series circuit. A base electrode 116 is provided on the back surface of the base 101 and serves as a base terminal SUB. FIG. 2 is a graph showing the electrical characteristics of the memory transistor of the embodiment shown in FIG.
浮遊ゲートを有するNチャンネル型のメモリトランジス
外まゲート電極−絶縁被膜−浮遊ゲート−絶縁被膜一半
導体基体から成るM1,M12S型のゲート構造を備え
、浮遊ゲートとゲート電極との間の絶縁被膜1,の性質
によりRAM用としてのメモリトランジスタの有用性が
左右される。即ち、ソース電位Vs、ドレイン電位VD
、基体電位Vsub、ゲート電極の電位VGに対して、
Vs=V。=Vs吃=OVとし、VGに約1秒の電圧印
加を行ったのちにメモリトランジスタのゲート閥値VT
を測定し、VTとVGとの関係を第2図に示すと、第1
図Bに示したメモリトランジスタ構造で12k熱酸化形
成による二酸化珪素膜を用い、1,に気相成長形成によ
るシリコン窒化膿を用いたNチャンネル型メモリトラン
ジスタでは特性曲線aのように初期のVTが正のVcに
対して十50Vを臨界値+Vcとして負電荷を蓄積し、
一40Vを臨界値−Vcとして負電荷を放出する間接ト
ンネル注入型の電荷蓄積作用を示す。1,にアルミナ膜
を用いた場合にも同様に十50V,一40Vを臨界値と
して間接トンネル注入型の特性曲線を与える。An N-channel memory transistor having a floating gate has an M1, M12S type gate structure consisting of an outer gate electrode, an insulating film, a floating gate, an insulating film, and a semiconductor substrate, and an insulating film 1 between the floating gate and the gate electrode. , determines the usefulness of a memory transistor for RAM use. That is, source potential Vs, drain potential VD
, with respect to the base potential Vsub and the gate electrode potential VG,
Vs=V. =Vs = OV, and after applying voltage to VG for about 1 second, the gate threshold value VT of the memory transistor is determined.
is measured and the relationship between VT and VG is shown in Figure 2.
In the memory transistor structure shown in Figure B, using a silicon dioxide film formed by 12K thermal oxidation, and using silicon nitride film formed by vapor phase growth in 1., the initial VT is as shown in characteristic curve a. Accumulate negative charge with a critical value +Vc of 150V for positive Vc,
It exhibits an indirect tunnel injection type charge storage function that releases negative charges with a critical value of -Vc at -40V. Similarly, when an alumina film is used for 1 and 1, indirect tunnel injection type characteristic curves are given with critical values of 150V and 140V.
しかし乍ら1,に浮遊ゲートに用いる多結晶シリコンの
熱酸化で得られる二酸化珪素膜を用いた場合には、特性
曲線Cに示すごとくイオンドリフト型の特性が得られる
。これらの特性は1,の絶縁率および誘電率で制御され
るもので、この発明においては情報“1”および“0”
を選択書込を行う情報線の電位で浮遊ゲートへの電荷の
送受が行なわれるものは好ましくなく、VT−VG特性
において情報線の制御電圧に比して高く且つ安定な臨界
値をもたらす絶縁物、たとえばシリコン窒化物、アルミ
ナ、タンタルオキサイド、酸化ジルコニウム、酸化チタ
ニウムを1,に用い、121こ基体の熱酸化物を用いる
ことが好ましい。又、この実施例のIAにシリコン窒化
膜又はアルミナ膜を用いたメモリセルは所定の行列線を
選択して浮遊ゲート直下の低耐圧のダイオードを降伏す
ると、注入型の臨界値+Vc,一Vcに到達しないゲー
ト電圧VGでもゲート閥値を転移する特性曲線を,b′
を与える。この特性曲線a′,b′‘まダイオード逆方
向におけるアバランシェ降伏で発生する電子および正孔
がゲート電界に応じて浮遊ゲート方向に引かれるために
起る一種のアバランシェ注入動作である。この特特性曲
線を,b′を利用することはメモリトランジスタのゲー
ト電極の電位を制御するのみで選択されたアドレスのメ
モリセルに情報“1”又は“0”を選択書込することが
でき、他のアドレスではデコードトランジスタが作用し
ないためダイオードの降伏が起らず、単にメモリトラン
ジスタのゲート電極に臨界値以下の電圧が印加されるの
みであるため情報のかく乱を受けない。第3図は上述の
実施例への選択書込・読出動作のための電圧波形を示す
。However, if a silicon dioxide film obtained by thermal oxidation of polycrystalline silicon used for the floating gate is used in step 1, an ion drift type characteristic as shown in characteristic curve C can be obtained. These characteristics are controlled by the insulation constant and dielectric constant of 1, and in this invention, the information “1” and “0”
It is not preferable to use an insulator whose VT-VG characteristics have a higher and more stable critical value than the control voltage of the information line. For example, it is preferable to use silicon nitride, alumina, tantalum oxide, zirconium oxide, or titanium oxide for the 1st and 121st substrates, and to use a thermal oxide for the 121st substrate. In addition, in the memory cell in which a silicon nitride film or alumina film is used for the IA of this embodiment, when a predetermined matrix line is selected and the low breakdown voltage diode directly under the floating gate is broken down, the critical value of the injection type is +Vc and -Vc. b′
give. These characteristic curves a' and b'' are a kind of avalanche injection operation that occurs because electrons and holes generated by avalanche breakdown in the reverse direction of the diode are drawn toward the floating gate in accordance with the gate electric field. By using this characteristic curve b', it is possible to selectively write information "1" or "0" into the memory cell at the selected address simply by controlling the potential of the gate electrode of the memory transistor. At other addresses, the decode transistor does not function, so diode breakdown does not occur, and a voltage below the critical value is simply applied to the gate electrode of the memory transistor, so information is not disturbed. FIG. 3 shows voltage waveforms for selective write/read operations in the embodiments described above.
アドレスの選択は当該アドレスへの行列線に駆動電圧V
o,Vwを与え、情報線の電位Voしを制御して情報“
1”又は“0”を選択書込し、且つメモリセルを通して
列線から流れ込む電流を出力loutとして受けるもの
である。即ち、基体をOVの電位に保ち、時刻t.〜ら
で選択されたアドレスに約30Vの駆動電圧Vo9Vw
を与え情報線の電位VoLを約30Vとし、基準線GN
Dを回路接線から遮断もしくは+10V程度基体に対し
て上昇するとメモリトランジスタが不導通となり選ばれ
たアドレスのメモリトランジスタのN十型領域の一部に
形成された低耐圧のダイオードが約十15Vでアバラン
シュ降伏する。この降伏点には情報線の電位でメモリト
ランジスタのゲート電極から負電荷を誘引する電界が与
えられて居り、こため降伏点から電子が浮遊ゲートに向
って注入される。この時間には選択されない他のアドレ
スのメモリトランジスタでは、デコードトランジスタが
不導通であるかもしくは導通状態であってもメモリトラ
ンジスタのN十型領域の電位がOVであるため選択され
ないアドレスのダイオ−ドの降伏現象が起らず、メモリ
トランジスタのゲート閥値を転移するための浮遊ゲート
への電荷の送受は行なわれない。この選択書込により浮
遊ゲートに負電荷が蓄積しメモリトランジスタのゲート
閥値は約8V程度正万向に転移する。ゲート閥値の増大
による情報書込を情報“0”と定義すると、この情報“
0”は時刻t3〜しの時間中の十5Vの駆動電圧Vo,
Vwを同一アドレスへの行列線に与え、同時に情報線に
十5Vの電位VoLを与えることにより当該アドレスか
らの“0”出力電流が得られる。“0”出力電流はメモ
リトランジスタのゲート閥値が読み出し信号としての電
位VoLより高いため零電流である。又、時刻ら〜t6
の時間に選択されたアドレスへの行列線に情報“0”書
込と同様に約十30Vの駆動電圧Vo,Vwを与え、同
時に情報線の電位VoLを0〜一20Vにすると、この
アドレスのメモリトランジスタの浮遊ゲートに正電荷蓄
積が誘起され、ゲート閥値が下降して情報“1”の選択
書込が成される。この情報“1”の書込は選択されたア
ドレスのメモリトランジスタの低耐圧ダイオードがアバ
ランシェ降伏し、ゲート電極の電位が低いため浮遊ゲー
トに向って正孔が引かれる電界が作用するために起り、
当該アドレスのメモリトランジスタに情報“0”が書き
込まれているときには急速に情報“1”に変更される。
又、ゲート電極の電位により情報“1”のゲート関値の
負方向への転移が制御され、情報線の電位をOVとして
情報“1”書込の信号とするとメモリトランジスタのゲ
ート閥値は−1〜十IVとなり、−20Vとすると−1
〜一5V程度となり情報“1”のレベルを制御すること
ができる。時刻ら〜t8で時刻ら〜t4と同様に再び選
択読出動作を行い、選択アドレスに十Wの駆動電圧VD
,Vwを与えると、同時に情報線を十Wで駆動すると情
報“1”の書き込まれたメモリトランジスタはゲート閥
値が5V以下であるため導適状態となって、当該アドレ
スへの行線から基準線に流れる“1”出力電流を得るこ
とができる。Selection of an address is performed by applying a driving voltage V to the matrix line to the address.
o, Vw, and control the potential Vo of the information line to obtain information "
1" or "0" is selectively written, and the current flowing from the column line through the memory cell is received as the output lout. In other words, the substrate is kept at the potential of OV, and the address selected at time t. Drive voltage Vo9Vw of about 30V
is applied, the potential VoL of the information line is about 30V, and the reference line GN
When D is cut off from the circuit tangent or raised to about +10V with respect to the substrate, the memory transistor becomes non-conductive and the low voltage diode formed in a part of the N-type region of the memory transistor at the selected address becomes avalanche at about 115V. Surrender. At this breakdown point, an electric field is applied at the potential of the information line to induce negative charges from the gate electrode of the memory transistor, and therefore electrons are injected from the breakdown point toward the floating gate. In memory transistors at other addresses that are not selected at this time, the decode transistors are non-conductive or even if they are conductive, the potential of the N-type region of the memory transistor is OV, so the diodes at addresses that are not selected are A breakdown phenomenon does not occur, and no charge is transferred to or from the floating gate for transferring the gate threshold value of the memory transistor. Due to this selective writing, negative charges are accumulated in the floating gate, and the gate voltage of the memory transistor is shifted to the positive direction by about 8V. If information writing due to an increase in gate threshold value is defined as information “0”, then this information “
0'' is the driving voltage Vo of 15V during the period from time t3 to
By applying Vw to the matrix line to the same address and simultaneously applying a potential VoL of 15V to the information line, a "0" output current from the address can be obtained. The "0" output current is a zero current because the gate threshold value of the memory transistor is higher than the potential VoL as a read signal. Also, Time et al ~ t6
When applying drive voltages Vo and Vw of approximately 130V to the matrix line at the selected address at time , as in the case of writing information "0", and at the same time setting the potential VoL of the information line from 0 to 120V, the information at this address is Positive charge accumulation is induced in the floating gate of the memory transistor, the gate threshold value decreases, and information "1" is selectively written. This writing of information "1" occurs because the low breakdown voltage diode of the memory transistor at the selected address undergoes avalanche breakdown, and because the potential of the gate electrode is low, an electric field acts that draws holes toward the floating gate.
When information "0" is written in the memory transistor at the address, the information is rapidly changed to "1".
Further, the transition of the gate function value of information "1" in the negative direction is controlled by the potential of the gate electrode, and when the potential of the information line is set to OV and the signal for writing information "1" is used, the gate function value of the memory transistor becomes -. It becomes 1 to 10 IV, and if it is -20V, -1
~-5V, and the level of information "1" can be controlled. At time t8, the selective read operation is performed again in the same manner as at time t4, and the drive voltage VD of 10 W is applied to the selected address.
, Vw, and at the same time the information line is driven with 10 W, the memory transistor in which the information "1" is written is in a conductive state because the gate threshold value is 5 V or less, and the reference signal from the row line to the address is A “1” output current flowing through the line can be obtained.
以上にこの発明の一実施例のRAMの選択書込および選
択講出しの動作を説明したが、この実施例は情報“1”
および情報“0”を与える情報線の電位で非選択アドレ
スのメモリトランジスタに間鞍トンネル注入又はイオン
ドリフトの起らない絶縁ゲート膜構造を有する不揮発性
メモリを用いるもので、浮遊ゲート上の絶縁被膜に気相
成長のシリコン窒化膿又は金属酸化膜を単独もしくは二
酸化珪素膜との積層で用いることが好ましい。The operation of selective writing and selective writing of the RAM in one embodiment of the present invention has been explained above.
This uses a nonvolatile memory having an insulated gate film structure that does not cause intersellar tunnel injection or ion drift to memory transistors at unselected addresses at the potential of the information line that provides information "0", and the insulating film on the floating gate. It is preferable to use a silicon nitride film or a metal oxide film grown in a vapor phase either alone or in a stacked layer with a silicon dioxide film.
又、浮遊ゲート下の絶縁被膜には二酸化珪素膜が一般に
用いられるが、必要に応じてシリコン窒化膿又は金属酸
化膜を単独もしくは二酸化珪素との二重層で用いること
ができる。メモリトランジスタの浮遊ゲート直下のN+
型領域に形成される低耐圧のダイオードはドレィンおよ
びソースの一方の少くとも一部に設けられ、デコードト
ランジスタのドレィン接合耐圧より低い逆耐圧特性を有
する。このためダイオードの形成は前述の実施例の如く
高濃度のP型領域をN+型領域に接触せしめるほか、浮
遊ゲートと基体との間の絶縁被膜をデコードトランジス
タの絶縁ゲート膜に比して薄くしても好ましい特性が得
られる。更に、情報“1”の書込のための情報線の電位
は必らずしも負電圧を必要とすることなくメモリトラン
ジスタの情報“0”を情報“1”に選択書替え可能であ
る。情報“1”書込によるメモリトランジスタのゲート
閥値がデイプレッション領域、情報“0”書込によるゲ
ート闇値がェンハンスメント領域となるように情報線の
電位およびダイオード耐圧が設定されるときには読出動
作での情報線の電位は基準線と同電位とすることができ
る。Furthermore, although a silicon dioxide film is generally used as the insulating film under the floating gate, a silicon nitride film or a metal oxide film can be used alone or in a double layer with silicon dioxide, if necessary. N+ directly below the floating gate of the memory transistor
The low breakdown voltage diode formed in the type region is provided at least in a portion of one of the drain and source, and has reverse breakdown voltage characteristics lower than the drain junction breakdown voltage of the decode transistor. For this reason, the diode is formed not only by bringing the highly doped P-type region into contact with the N+-type region as in the previous embodiment, but also by making the insulating film between the floating gate and the substrate thinner than the insulating gate film of the decode transistor. Favorable properties can be obtained even if Furthermore, the potential of the information line for writing information "1" does not necessarily require a negative voltage, and information "0" in the memory transistor can be selectively rewritten to information "1". When the potential of the information line and the diode withstand voltage are set so that the gate threshold value of the memory transistor by writing information "1" is in the depletion region and the gate dark value by writing information "0" is in the enhancement region, the read operation is not possible. The potential of the information line can be set to the same potential as the reference line.
第1図AおよびBはこの発明の一実施例の回路図および
メモリセルの断面図、第2図はこの発明の作用効果を説
明するVT−VG特性図、第3図はこの発明の一実施例
の動作を示す電圧波形図であり、Qoはデコードトラン
ジスタ、QNはメモリトランジスタ、D,,D2は行線
、W,,W2は列線、DLは情報線、GNDは基準線、
SUBは基体電極、101はP型シリコン単結晶体、1
03,104,105はN+型領域、111および11
4は絶縁被膜、115は浮遊ゲートである。
第1図(A)
第1図くB)
第2図
第3図1A and 1B are a circuit diagram and a cross-sectional view of a memory cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a VT-VG characteristic diagram illustrating the effects of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. It is a voltage waveform diagram showing the operation of an example, where Qo is a decode transistor, QN is a memory transistor, D,, D2 are row lines, W,, W2 are column lines, DL is an information line, GND is a reference line,
SUB is a base electrode, 101 is a P-type silicon single crystal, 1
03, 104, 105 are N+ type regions, 111 and 11
4 is an insulating film, and 115 is a floating gate. Figure 1 (A) Figure 1 B) Figure 2 Figure 3
Claims (1)
リトランジスタとを有してメモリセルを構成し、行列線
が交叉する交点に上記各メモリセルが配置された半導体
装置において、該メモリセルは、一導電型の半導体基板
に設けられた逆導電型の第1、第2および第3の領域を
有し、該第1の領域および第2の領域は該デコードトラ
ンジスタのソース、ドレイン領域の一方および他方の領
域であり、該第2の領域および第3の領域は該メモリト
ランジスタのソース、ドレイン領域の一方および他方の
領域であり、各メモリセルの該第1の領域は行方向に共
通接続され、各メモリセルのデコードトランジスタのゲ
ートは列方向に共通接続され、該第2の領域の該第3の
領域に対向する側の基板との間のPN接合の一部は該第
2の領域の他の部分と基板との間のPN接合より低耐圧
であり、該メモリトランジスタは、該第2の領域および
該第3の領域間の基板上に二酸化硅素膜を設け、該二酸
化硅素膜上に浮遊ゲートを設け、該浮遊ゲート上にシリ
コン窒化膜もしくは金属酸化膜を有する絶縁膜を設け、
該絶縁膜上にゲート電極を設けた構成となつていること
を特徴とする半導体装置。1. In a semiconductor device in which a memory cell is constituted by a decode transistor and a memory transistor whose gate threshold changes, and each memory cell is arranged at an intersection where matrix lines intersect, the memory cell is of one conductivity type. first, second and third regions of opposite conductivity types provided on a semiconductor substrate, the first region and the second region being one and the other of the source and drain regions of the decode transistor; The second region and the third region are one and the other of the source and drain regions of the memory transistor, and the first region of each memory cell is commonly connected in the row direction, and the first region of each memory cell is connected in common in the row direction. The gates of the decode transistors are commonly connected in the column direction, and a part of the PN junction between the second region and the substrate on the side opposite to the third region is connected to the other part of the second region. The memory transistor has a lower breakdown voltage than a PN junction with a substrate, and the memory transistor includes a silicon dioxide film provided on the substrate between the second region and the third region, and a floating gate provided on the silicon dioxide film. , providing an insulating film having a silicon nitride film or a metal oxide film on the floating gate,
A semiconductor device characterized by having a structure in which a gate electrode is provided on the insulating film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49113417A JPS6025909B2 (en) | 1974-10-02 | 1974-10-02 | semiconductor equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49113417A JPS6025909B2 (en) | 1974-10-02 | 1974-10-02 | semiconductor equipment |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59123401A Division JPS6035396A (en) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | Driving method of semiconductor memory device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5140776A JPS5140776A (en) | 1976-04-05 |
| JPS6025909B2 true JPS6025909B2 (en) | 1985-06-20 |
Family
ID=14611716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49113417A Expired JPS6025909B2 (en) | 1974-10-02 | 1974-10-02 | semiconductor equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025909B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55139692A (en) * | 1979-04-16 | 1980-10-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor nonvolatile memory unit |
| JPS63170970A (en) * | 1987-10-23 | 1988-07-14 | Hitachi Ltd | Semiconductor nonvolatile memory device |
| CN101835332B (en) * | 2010-05-14 | 2014-10-29 | 无锡市中联电子设备有限公司 | Integrated static electricity eliminator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5140787B2 (en) * | 1971-09-16 | 1976-11-05 | ||
| JPS4844586A (en) * | 1971-10-13 | 1973-06-26 | ||
| JPS4959579A (en) * | 1972-10-05 | 1974-06-10 |
-
1974
- 1974-10-02 JP JP49113417A patent/JPS6025909B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5140776A (en) | 1976-04-05 |
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