JPS6072275A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

Info

Publication number
JPS6072275A
JPS6072275A JP58179560A JP17956083A JPS6072275A JP S6072275 A JPS6072275 A JP S6072275A JP 58179560 A JP58179560 A JP 58179560A JP 17956083 A JP17956083 A JP 17956083A JP S6072275 A JPS6072275 A JP S6072275A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
well
conductivity type
potential
type
floating gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58179560A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6310586B2 (ja
Inventor
Sunao Shibata
直 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP58179560A priority Critical patent/JPS6072275A/ja
Priority to EP84306502A priority patent/EP0138439B1/en
Priority to DE8484306502T priority patent/DE3483765D1/de
Publication of JPS6072275A publication Critical patent/JPS6072275A/ja
Publication of JPS6310586B2 publication Critical patent/JPS6310586B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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]

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile 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】 [発明の技術分野] 本発明は、電気的書替え可能な不揮発性半導体記憶装置
に関するものである。
[発明の技術的背景とその問題点] 現在E E P ROM (E 1ectricall
y E rasableP rogramable R
ead Only M emory )には、電気的に
絶縁された浮遊ゲート(フローティング9ゲート)にト
ンネル電流により電荷を注入することによりメモリの内
容を書替える方式の不揮発性メモリセルが広く用いられ
ている。この様なEEPROMセルに選択的にデータを
書き込んだりあるいは消去したりするには、トンネル電
流を誘起するに十分な高電圧、例えば18V〜25Vを
所望のセルに選択的に供給する必要がある。従って各メ
モリセルはこの様な高電圧に対し、十分な絶縁耐圧を保
持することが要求されこれがセルの微細化や性能の向上
に大きな妨げとなっていた。以下、この問題を図面を参
照しながら詳しく説明する。
第1図(a ”)〜(C)は2つのコントロールゲート
を持つ、EEPROMセルの平面図及び断面図である。
このEEPROMセルは、2つのコントロールゲートを
持つためDCセル(Dual −C’δ’n”t r 
OIGate Ce1l )と呼ばれている。70−テ
ィングゲート(FG)は各セル毎に設けられ、これと容
量結合する第1コントロールゲート(CGI)と第2コ
ントロールゲート(CG2)が図の様に互いに直交する
方向に共通に配置されている。これらのゲートFG、C
G1.CG2は通常不純物をドープした多結晶シリコン
で形成されており、P型のSi基板1内に形成されたN
中型の拡散層2゜3はこのメモリセルのデータを読み出
す際にはそれぞれドレイン及びソースとなる。書替え領
域には拡散層3と連続的に形成された拡散層4が設けら
れている。51〜54はゲート酸化膜であり、FGは薄
い酸化膜54を介して拡散層4に対向させている。この
メモリセルに選択的にデータを書き込むにはCG1.C
G2を共に高電位、例えば20Vとし、拡散層3を低電
位、即ちOVとすることにより、薄い酸化膜54を通し
て電子をFGに注入することにより行っている。CG1
.0G2のいずれか一方がOVのセルでは書き込みが生
じない。これ、は、FGと拡散層間に1−ンネル電流を
生ぜしめるに十分な電界が生じないからである。
又、セルのデータを選択的に消去するためには、CG1
.CG2をともに、OVとし、拡散層3を20Vとする
ことにより、FG内の電子を薄い酸化膜5を通して放出
することにより行っている。
一方、基板1は通常O■に設定されているので、消去時
には拡散層3と基板1の間のN十P接合には高電圧20
Vが印加されることになる。従って拡散層3の接合耐圧
を20V以上にする必要がある。
接合耐圧を決めているのは、第1図(0)の八で示した
部分のサーフェスブレークダウンで、20V以上とする
ためにはCGI下のゲート酸化膜52の膜厚を例えば8
00Å以上、拡散層3の接合深さくXj )を0.6〜
0.7μm以上とする必要がある。然し、64にビット
、256にビットあるいはそれ以上の高集積化されたE
、 E−PROMを実現するためには、セルを微細化す
ることが必要であり、その為にはCGI下のゲート酸化
 。
′、や− 膜52はもつと薄くする必要があり、又Xjもさらに浅
くする必要がある。
この様な要請を満たすべく例えば第2図に示した様な構
造が採用されている。第2図は第1図(C)の断面図に
相当する断面を示している。この構造ではCGI近傍に
は不純物濃度の低いN−拡散層6,7が形成されており
、このためゲート酸化膜52を800Å以下にうずくし
てもサーフェス・ブレークダウン電圧を20V以上にす
ることが可能となる。
しかし、この構造を用いた場合、N−拡散層6゜7の部
分はN十拡散層2.3にくらべて通常抵抗が高くなるの
で読み出しに際しセルの電流を減少させ、読み出しの速
度を遅くしたり、又動作マージンを小さくするなどの問
題があった。又さらに微細化した場合にはN−拡散層の
抵抗は更に大きくなりこれらの不都合はより深刻になる
。加えてこの構造の問題は、N′″拡散層6.7の形成
のためのマスク合せ工程が入る。ため工程が複雑さを増
し、又且つN−拡散層形成のための余分の面積を必要と
するためセルの微細化、高集積化の大きなさまたげとな
っていたことなどである。
[発明の目的] 本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、十分な耐
圧を保持しながらメモリセルの微細化、高集積化を図っ
た不揮発性半導体記憶装置を提供るすことを目的とする
[発明の概要] 本発明はマトリクス状に配置される電気的書替え可能な
不揮発性メモリセルのすべてを、第1導電型半導体基板
内に形成された共通の第2導電型ウエル内に集積して、
動作モードに応じて上記第2導電型ウエルの電位を適宜
設定するようにしたことを特徴としている。
[発明の効果] 本発明によれば、従来固定電位とされていた基板をウェ
ル構造として、動作モードに応じてウェルの電位を選ぶ
ことにより、メモリセル部でのサーフェスブレークダウ
ン現象を防止することができる。これによりセルの読出
し特性を悪化させた27゜ す、あるいは工程を複雑化させることなくメモリセルの
微細化と高集積化を実現することが可能となった。
[発明の実施例] 以下本発明の一実施例を第3図を用いて説明する。第3
図(a)、(b)はN型Si基板10内に形成されたP
型ウェル11内に形成されたEEPROMセルの第1図
(b)、(c)に対応する断面を示している。図面には
便宜上基板周辺にある1個のセルしか示していないが、
マトリクス状に配置された複数個のセルがすべて同一の
P型ウェル11内に形成されている。セルの構造は従来
と同様であり、トレイン、ソースとなるN÷拡散・層1
2.13、書替え領域のN十拡散層14、ゲート酸化膜
151〜154を介して重ねられたFG、CG1.CG
2を有する。
このメモリセルの動作を説明する。基板電位V sub
はVoo、(=+5V)の固定電位とする。
まずフローティングゲートFGから電子を放出する場合
には、CGI及びCG2をともに例えば−15Vに設定
し、拡散層13の電位Vsを例えば+5Vに設定する。
この場合セルの各電極間の電位関係は従来例とほぼ同じ
になり、はぼ同様に電子が放出されセルの閾値は負方向
にシフトする。
この場合どちらか一方のコントロールゲートの電位が例
えば+5■に設定されていると、FGと拡散層13間に
は十分な電位差が発生せず、電子の放出は起こらない。
又一方、P型ウェル11の電位VWは通常VSS(=O
V)に設定されており、この場合だと拡散層13との間
に形成されるPN接合には5vの電位差しかかからない
ため、ブレークダウンは生じない。ただCG’lは12
−15Vが印加されている為、サーフェスブレークダウ
ンが生じる可能性はある。これに対しては、Vs=、V
wとして、ともに5■まで上昇させてやればサーフェス
ブレークダウンを完全に回避することが可能となる。
Vs =Vw =5VとしてもVsub=5Vにバイア
スされているため、ウェルと基板間で電流の流れること
もない。
次にFGに電子を注入する場合につい、て述べる。
この場合は例えばCG1.CG2ともに+5Vを与え、
Vs =Vw =−15Vとする。これによりセルの各
電極間の電位関係は従来例とほぼ同様となり、はぼ同様
に電子が注入されてセルの閾値が正方向にシフトする。
又、CG1.CG2のいずれか一方が一15Vに設定さ
れているセルでは電子の注入が生じないのも従来例と同
様である。この場合、P型ウェル11と基板10間のP
N接合に15Vが印加されるのみであり、ウェルの耐圧
はセルの微細化とは関係なく、常に15Vより大きくす
ることが可能であるから、やはりブレークダウンの問題
は全く生じない。
以上述べた様に本実施例に於ては、セルに於けるサーフ
ェスブレークダウン現象を合理的に回避することが出来
るため、セル部のゲート酸化膜の膜厚や接合深さ等を、
セルの微細化に合せて自由に設定することができ、セル
の微細化にとって極めて有利である。又第2図で示した
従来例の如く余分のN−拡散層を設けて耐圧を上げる必
要がないため、製造プロセスが複雑になったり又セルの
読出し特性を劣化させたりすることがないなどの特徴を
持っている。
又、本実施例の如くN型基板を用いてP型ウェルを形成
した場合には、負の電位をチップ内で発生させたり、又
、デコードして必要なコントロールゲートにのみ供給す
ることが容易である。なぜなら負の電位はP型ウェル領
域に電荷を蓄積させることによりチップ内で発生させる
ことができ、又他のQvoltにバイアスされているウ
ェルとはn型の基板で電気的に分離されているからであ
る。
上記実施例は、EEFROMセルがNチャネルの場合で
あるが、本発明はPチャネルにも適用できる。その場合
の第3図(a)、(b)に対応する@造を第4図(a>
、(b)に示す。この実施例ではP型S1基板20にN
型ウェル21を形成し、このN型ウェル21内に全ての
セルを形成している。セル構造が、ドレイン、ソー亥と
なるP十数散層22,23、書替え領域のP十数散層2
4、ゲート酸化膜251〜254を介して重ねられたF
G、CG1.CG2を有するど′とは、基本的に先の実
施例と同じである。
OV)の固定電位とする。
このメモリセルのフローティングゲートFGへ電子を注
入する際には、2つのコントロールゲートCG1及びC
G2をともに例えば+20Vに上げ、拡散層23の電位
Vsを例えばOvに設定する。これにより、FGに電子
が注入されセルの閾値は正方向にシフトする。この場合
どちらか一方向のコントロールゲートの電位が例えばO
Vに設定されていると、FGと拡散層23の間には十分
な大きさの電位差が発生せず、電子の注入は起こらない
又一方N型ウェル21の電位Vwは通常■。。
(=+5V)に設定されており、この場合だと拡散層2
3との間に形成されるPN接合には5■の電位差しかか
からないためブレークダウンは生じない。CGIに20
Vが印加されているのでサーフェスブレークダウンが生
じる可能性があるが、これに対してはVs−Vwとして
ともに接地電位にしてやれば、この問題は完全に解決さ
れる。
Vs =Vw =OVとしても、■5ub=OVとバイ
アスされているのでウェルと基板間に電流の流れること
もない。
次にFGより拡散層23に電子を放出させる場合につい
て述べる。この場合には例えばCGI。
CG2ともに0■を与えVs −Vw−20Vとする。
こうすれば電子の放出が生じ、これによりセルの閾値は
負方向にシフトする。又CG1.CG 2のいずれか一
方が20Vに設定されている場合には電子の放出が生じ
ない。これも従来例と同様である。基板20とN型ウェ
ル21間の耐圧を20V以上とすることは、素子の微細
化と関係なく容易である。
こうして、この実施例によっても、先の実施例と同様の
効果が得られる。
尚、以上の実施例において、何れをソー支、ドレインと
称するかは、単に呼称上の問題にすぎな−い。
また以上の実施例では、電i電圧が5■、Nチャネルの
場合の書込み、消去用電圧として一15■、Pチャネル
の場合の書込み、消去用電圧として+20Vの例を説明
したが、これらの電位関係は適宜変更し得る。
またメモリセル構造としてDCセルを用0たhく、これ
以外の電気的書替え可能なEEPROMに対しても本発
明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(C)は従来のEEPROMセルの一例
を示す平面図とその1−I’ 、It −n’断面図、
第2図は同じ〈従来の他のEEPROMセルの第1図(
C)に対応する断面図、第3図(a>、(b)は本発゛
明の一実施例のEEPROMセルを第1図(b)、(c
)に対応させて示す断面図、第4図(a)、(b)は他
の実施例のEEPROMセルを第1図(b)、(C)l
こ対応させて示す断面図である。 10・・・N型Sil板、11・・・P型つェル、12
゜13.14・・・N+型型数散層151〜154・・
・ゲート酸化膜、FG・・・フローテイングゲ−1−1
CG1.CG2・・・コントロールゲート、20・・・
ρ型Si基板、21・・・N型ウェル、22.23゜2
4・・・P中型拡散層、251〜254・・・ゲート酸
化膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 し■・ 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)第1導電型の半導体基板に形成された第2導電型
    ウエル内に、フローティングゲートと、これに容量結合
    するコントロールゲートと、前記フローティングゲー1
    〜との間で1−ンネル効果により電子の授受を行うべく
    前記ウェルに形成された第1導電型書替え領域とからな
    るメモリセルをマトリクス状に配列船成し、前記第2導
    電型ウエルの電位を動作モードに応じて適宜設定するよ
    うにしたことを特徴とづる不揮発性半導体記憶装置。 (21メモリセルは、第1導電型のソース、ドレイン領
    域およびソースあるいはトレイン領域と連続的に形成さ
    れて薄いゲート酸化膜を介し−でフローティングゲート
    に対向する書替え領域を有し、コントロールゲートは、
    マトリクスの互いに直交する方向にそれぞれ他のメモリ
    セルと共]接続される第1および第2のコン1〜ロール
    ゲートからなる特許請求の範囲第1項記載の不揮発性半
    導体記憶装置。 (3)第1導電型はN型であり、第2導電型はP型であ
    り、前記第2導電型領域からフローティングゲートに電
    子を注入するに際し、前記第2導電型領域及び前記ウェ
    ルの電位がともに負の同一の値に設定される特許請求の
    範囲第1項記載の不揮発性半導体記憶装置。 (4)第1導電型はP型であり、第2導電型はN型であ
    り、前記第2導電型領域ヘフローテイングゲートから電
    子を放出するに際し、前記第2導電型領域及び前記ウェ
    ルの電位がともに正の同一の値に設定される特許請求の
    範囲第1項記載の不揮発性半導体記憶装置。
JP58179560A 1983-09-28 1983-09-28 不揮発性半導体記憶装置 Granted JPS6072275A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58179560A JPS6072275A (ja) 1983-09-28 1983-09-28 不揮発性半導体記憶装置
EP84306502A EP0138439B1 (en) 1983-09-28 1984-09-24 Electrically erasable programable nonvolatile semiconductor memory device having dual-control gate
DE8484306502T DE3483765D1 (de) 1983-09-28 1984-09-24 Elektrisch loeschbare und programmierbare nichtfluechtige halbleiterspeicheranordnung mit zwei gate-elektroden.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58179560A JPS6072275A (ja) 1983-09-28 1983-09-28 不揮発性半導体記憶装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6072275A true JPS6072275A (ja) 1985-04-24
JPS6310586B2 JPS6310586B2 (ja) 1988-03-08

Family

ID=16067866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58179560A Granted JPS6072275A (ja) 1983-09-28 1983-09-28 不揮発性半導体記憶装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6072275A (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6310586B2 (ja) 1988-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6657893B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method for driving the same
US6486509B1 (en) Non-volatile memory cell
JPH0555606A (ja) 半導体記憶装置
JP2877642B2 (ja) 半導体記憶装置およびその駆動方式
CN1252622A (zh) 利用栅极感应漏极漏电流的快闪存储单元
KR940005898B1 (ko) 불휘발성 반도체장치
JPS649741B2 (ja)
JP2008141150A (ja) メモリセル、このメモリセルに記録された情報の消去方法、及びこのメモリセルを備える不揮発性半導体記憶装置
JP2001284473A (ja) 不揮発性半導体メモリ
JPH04208573A (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
KR100364828B1 (ko) 불휘발성반도체기억장치및그제조방법
US6642571B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPS6072275A (ja) 不揮発性半導体記憶装置
JP3186209B2 (ja) 半導体装置の使用方法
JP2877641B2 (ja) 半導体記憶装置およびその駆動方式
JP2872873B2 (ja) 半導体記憶装置
JP2003124361A (ja) 半導体メモリ
US6348710B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPS6318864B2 (ja)
JPH07112018B2 (ja) 半導体記憶装置
JP3104978B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置の制御方法
JPH0451072B2 (ja)
KR20020071718A (ko) 메모리 셀 구조물, 메모리 셀 구조물 제어 방법 및 반도체디바이스
JPH05226665A (ja) 半導体記憶装置
JPS6072276A (ja) 不揮発性半導体記憶装置