JPS5929155B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPS5929155B2 JPS5929155B2 JP54146167A JP14616779A JPS5929155B2 JP S5929155 B2 JPS5929155 B2 JP S5929155B2 JP 54146167 A JP54146167 A JP 54146167A JP 14616779 A JP14616779 A JP 14616779A JP S5929155 B2 JPS5929155 B2 JP S5929155B2
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- Japan
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/04—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
- G11C16/0408—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors
- G11C16/0441—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors comprising cells containing multiple floating gate devices, e.g. separate read-and-write FAMOS transistors with connected floating gates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
-
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- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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- H01L29/7884—Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by hot carrier injection
- H01L29/7885—Hot carrier injection from the channel
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
- H03K3/356008—Bistable circuits ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied; storing the actual state when the supply voltage fails
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はフローティングゲートを設けた半導体記憶装置
に関するものである。
に関するものである。
半導体記憶装置の記憶素子として、電気的にフローティ
ング(浮遊)な導電性のゲート(以下フローティングゲ
ートと称す)を備えた電界効果型のトランジスタが利用
されており、第1図にその断面図を示す。
ング(浮遊)な導電性のゲート(以下フローティングゲ
ートと称す)を備えた電界効果型のトランジスタが利用
されており、第1図にその断面図を示す。
このトランジスタは、一導電型の基板(一般にSi)1
0内にそれとは逆の導電型のソース領域11、ドレイン
領域12を離して設け、これら両領域間にそれから離し
て導電性のフローティングゲート(例えばPolySi
)13が設けられている。
0内にそれとは逆の導電型のソース領域11、ドレイン
領域12を離して設け、これら両領域間にそれから離し
て導電性のフローティングゲート(例えばPolySi
)13が設けられている。
14は絶縁層(例えばSiO2)でフローティングゲー
ト13を囲んでいる。
ト13を囲んでいる。
15は導電性のコントロールゲート(例えばPdySi
)で16は上述の二つの領域に導通しており例えばAt
よりなる。
)で16は上述の二つの領域に導通しており例えばAt
よりなる。
次にーヒ記の第1のトランジスタを動作させる場合につ
いて説明する。
いて説明する。
説明をわかりやすくするために、基板10はP型、ソー
ス領域11及びドレイン領域12はN型とする。まず基
板10及びソース領域11を同一電位とし、これらとコ
ントロールゲート15間及びドレイン領域12間に電圧
を印加する。この時の各電圧は次の様に調整しておく。
すなわちトランジスタが充分な飽和領域にあり、ソース
領域11、ドレイン領域12間のチャンネルはピンチオ
フしており、かつソース領域11よりチャネルを通つて
ドレイン領域12に到るキャリアとしての電子がピンチ
オフ点とドレイン領域12間の空乏層中の高電界により
充分に加速され衝突電離を起し、その結果電子のなだれ
現象が発生する程度に調整しておく。この状態ではピン
チオフ点とドレイン領域12間の空乏層中には高エネル
ギー電子が大量に存在し、これらの電子のうち基板10
と絶縁層14とのエネルギー障壁以上のエネルギーを持
つ電子が、コントロールゲート15と基板10との間の
電界により絶縁層14中を移動し、フローテイングゲー
ト13に入り込む。
ス領域11及びドレイン領域12はN型とする。まず基
板10及びソース領域11を同一電位とし、これらとコ
ントロールゲート15間及びドレイン領域12間に電圧
を印加する。この時の各電圧は次の様に調整しておく。
すなわちトランジスタが充分な飽和領域にあり、ソース
領域11、ドレイン領域12間のチャンネルはピンチオ
フしており、かつソース領域11よりチャネルを通つて
ドレイン領域12に到るキャリアとしての電子がピンチ
オフ点とドレイン領域12間の空乏層中の高電界により
充分に加速され衝突電離を起し、その結果電子のなだれ
現象が発生する程度に調整しておく。この状態ではピン
チオフ点とドレイン領域12間の空乏層中には高エネル
ギー電子が大量に存在し、これらの電子のうち基板10
と絶縁層14とのエネルギー障壁以上のエネルギーを持
つ電子が、コントロールゲート15と基板10との間の
電界により絶縁層14中を移動し、フローテイングゲー
ト13に入り込む。
以上の如くしてフローテイングゲート13に負の電荷が
蓄積される。以上の動作がこのトランジスタを記憶素子
として用いた場合の書き込み動作に相当するものである
O一旦フローテイングゲート13が帯電すると、このフ
ローテイングゲート13は絶縁層14により囲まれてい
るため、その電荷は半永久的にフローテイングゲート1
3上に残り、その電荷の有無が記憶された情報として利
用される。
蓄積される。以上の動作がこのトランジスタを記憶素子
として用いた場合の書き込み動作に相当するものである
O一旦フローテイングゲート13が帯電すると、このフ
ローテイングゲート13は絶縁層14により囲まれてい
るため、その電荷は半永久的にフローテイングゲート1
3上に残り、その電荷の有無が記憶された情報として利
用される。
そして記憶素子としての読み出し動作は、トランジスタ
のソース領域11とドレイン領域12間の導通性を検知
して、フローテイングゲート13における上記電荷の有
無を知ることにより行なわれる。
のソース領域11とドレイン領域12間の導通性を検知
して、フローテイングゲート13における上記電荷の有
無を知ることにより行なわれる。
つまりフローテイングゲート13に蓄積される電荷は負
の電荷であるから、フローテイングゲート13が帯電し
ている場合に、トランジスタの両領域間をNチヤネル形
成により導通させるためのコントロールゲート15の電
圧(以下閾値電圧とする)は、帯電してない場合の閾値
電圧よりも高くなるということを利用するのである。そ
してフローテイングゲート13が帯電している場合と帯
電してない場合の2つの閾値電圧の中間の電圧(以下読
み出し電圧とする)をコントロールゲート15に印加し
て、トランジスタの両領域間の導通状態を検知しようと
すると、帯電している場合は非導通状態で帯電してない
場合は導通状態になつているのである。以上が第1図の
トランジスタの動作原理であるが、本発明に関する従来
例では、上述した書込み動作をより効率良く行なう為に
さらにソース領域11とドレイン領域12の間の基板1
0に基板10と同じ導電型の不純物領域17(従来例で
はPで、以下P領域とする)を形成して、その部分の不
純物濃度を高くしている。
の電荷であるから、フローテイングゲート13が帯電し
ている場合に、トランジスタの両領域間をNチヤネル形
成により導通させるためのコントロールゲート15の電
圧(以下閾値電圧とする)は、帯電してない場合の閾値
電圧よりも高くなるということを利用するのである。そ
してフローテイングゲート13が帯電している場合と帯
電してない場合の2つの閾値電圧の中間の電圧(以下読
み出し電圧とする)をコントロールゲート15に印加し
て、トランジスタの両領域間の導通状態を検知しようと
すると、帯電している場合は非導通状態で帯電してない
場合は導通状態になつているのである。以上が第1図の
トランジスタの動作原理であるが、本発明に関する従来
例では、上述した書込み動作をより効率良く行なう為に
さらにソース領域11とドレイン領域12の間の基板1
0に基板10と同じ導電型の不純物領域17(従来例で
はPで、以下P領域とする)を形成して、その部分の不
純物濃度を高くしている。
このP領域1rを形成する事により、トランジスタの書
込み動作に関し次のような効果が得られる。つまりP領
域1Tが形成されると、P領域1rが形成されていない
場合に較べ、トランジスタが飽和領域にあつて外部より
印加される電圧(基板10及びソース領域11とコント
ロールゲート間15及びドレイン領域12間に印加され
る電圧)が同一の場合、ソース領域11とドレイン領域
12との間のチヤネルに存在する空乏層が狭くなる。一
方空乏層の両端に加わる電圧は、P領域1r1が存在す
るしないによつてほとんど変化しない。
込み動作に関し次のような効果が得られる。つまりP領
域1Tが形成されると、P領域1rが形成されていない
場合に較べ、トランジスタが飽和領域にあつて外部より
印加される電圧(基板10及びソース領域11とコント
ロールゲート間15及びドレイン領域12間に印加され
る電圧)が同一の場合、ソース領域11とドレイン領域
12との間のチヤネルに存在する空乏層が狭くなる。一
方空乏層の両端に加わる電圧は、P領域1r1が存在す
るしないによつてほとんど変化しない。
よつて空乏層の電界が大きくなり、空乏層中において加
速される電子の得うるエネルギーが大きくなり、高エネ
ルギー電子の発生確率も大きくなる。従つて結果的にP
領域17を形成することにより、書込み動作をより高速
化でき、又はより低い電圧による書込みを可能にするこ
とができるようになる。ところがP領域17を形成した
ことによりトランジスタのソース領域11とドレイン領
域12間にチヤネルを形成して導通させるに必要なコン
トロールゲート15に印加すべき最低の電圧(閾値電圧
)が高くなるという欠点が生じてくる。
速される電子の得うるエネルギーが大きくなり、高エネ
ルギー電子の発生確率も大きくなる。従つて結果的にP
領域17を形成することにより、書込み動作をより高速
化でき、又はより低い電圧による書込みを可能にするこ
とができるようになる。ところがP領域17を形成した
ことによりトランジスタのソース領域11とドレイン領
域12間にチヤネルを形成して導通させるに必要なコン
トロールゲート15に印加すべき最低の電圧(閾値電圧
)が高くなるという欠点が生じてくる。
この閾値電圧が高くなることによりコントロールゲート
15に印加する読み出し電圧を高くしなければならなく
なり電源電圧に比較的高電圧を設定する必要が生じたり
、比較的低電源電圧を選択した場合閾値電圧と読み出し
電圧との差が小さくなり、読み出し速度が低下する事に
もなる。つまり読み出し動作を効果的に行なう為にはP
領域1Tの濃度を低くして閾値電圧を低くすることが望
ましい。結果的にP領域17の濃度は書込み動作、読み
出し動作に対し相反する条件の設定を要求されることに
なる。本発明は上記従来の欠点を除去し、書き込み速度
、読み出し速度が共に速く、読み出しの際コントロール
に印加すべき読み出し電圧がより低く設定できる、フロ
ーテイングゲートを設けた電界効果型トランジスタより
なる半導体記憶装置を提供することにある。
15に印加する読み出し電圧を高くしなければならなく
なり電源電圧に比較的高電圧を設定する必要が生じたり
、比較的低電源電圧を選択した場合閾値電圧と読み出し
電圧との差が小さくなり、読み出し速度が低下する事に
もなる。つまり読み出し動作を効果的に行なう為にはP
領域1Tの濃度を低くして閾値電圧を低くすることが望
ましい。結果的にP領域17の濃度は書込み動作、読み
出し動作に対し相反する条件の設定を要求されることに
なる。本発明は上記従来の欠点を除去し、書き込み速度
、読み出し速度が共に速く、読み出しの際コントロール
に印加すべき読み出し電圧がより低く設定できる、フロ
ーテイングゲートを設けた電界効果型トランジスタより
なる半導体記憶装置を提供することにある。
この目的は本発明によれば、
(1) 一導電型の基板と、
(2)該基板と逆の導電型で該基板内に離して設けられ
たソース領域及びドレイン領域と、(3)上記の両領域
間にあつて、該基板上に絶縁隔置された導電性のフロー
テイングゲートと、(4)該フローテイングゲートから
絶縁物を介して隔置された導電性のコントロールゲート
をそれぞれ有する書き込み専用のトランジスタと読み出
し専用のトランジスタを設け、該両トランジスタは略同
一の形状をなし、前記ソース領域及びドレイン領域間の
基板の一導電型の不純物濃度を該書込み専用トランジス
タの方が読出し専用トランジスタより大になるよう形成
され、該書込み !専用のトランジスタ及び読み出し専
用のトランジスタの前記フローテイングゲートが電気的
に接続されてなり、該コントロールゲートに所定の書込
み電圧を印加することで該書込みトランジスタより該フ
ローテイングゲートに電荷を注入し、該コントロールゲ
ートに所定の読出し用電圧を印加することで該読出し専
用トランジスタより該フローテイングゲート中の電荷の
有無を検出するようにしたことを特徴とする半導体記憶
装置を提供することにより達成される。
たソース領域及びドレイン領域と、(3)上記の両領域
間にあつて、該基板上に絶縁隔置された導電性のフロー
テイングゲートと、(4)該フローテイングゲートから
絶縁物を介して隔置された導電性のコントロールゲート
をそれぞれ有する書き込み専用のトランジスタと読み出
し専用のトランジスタを設け、該両トランジスタは略同
一の形状をなし、前記ソース領域及びドレイン領域間の
基板の一導電型の不純物濃度を該書込み専用トランジス
タの方が読出し専用トランジスタより大になるよう形成
され、該書込み !専用のトランジスタ及び読み出し専
用のトランジスタの前記フローテイングゲートが電気的
に接続されてなり、該コントロールゲートに所定の書込
み電圧を印加することで該書込みトランジスタより該フ
ローテイングゲートに電荷を注入し、該コントロールゲ
ートに所定の読出し用電圧を印加することで該読出し専
用トランジスタより該フローテイングゲート中の電荷の
有無を検出するようにしたことを特徴とする半導体記憶
装置を提供することにより達成される。
N下本発明の一実施例を図面に従つて詳細に説明する。
第2図が本発明の一実施例を説明するための回路図であ
る。
る。
従来例が1個のトランジスタが書き込み、読み出しの両
機能をもつていたのに対し、本実施例では、書き込み機
能をもつトランジスタTrlと読み出し機能をもつTr
,とが設けられており、両トランジスタのフローテイン
グゲート23は電気的に接続されている。25はコント
ロールゲート、26は書き込み専用端子、2rは読み出
し専用端子である。
機能をもつていたのに対し、本実施例では、書き込み機
能をもつトランジスタTrlと読み出し機能をもつTr
,とが設けられており、両トランジスタのフローテイン
グゲート23は電気的に接続されている。25はコント
ロールゲート、26は書き込み専用端子、2rは読み出
し専用端子である。
第3図は第2図の回路を基板20上に形成した時の一例
を示す平面図で、21a,21bがソース領域、22a
,22bがドレイン領域、23がフローテイングゲート
で、書き込み機能をもつトランジスタTrlと読み出し
機能を持つトランジスタTr,の共通のフローテイング
ゲートである。フローテイングゲート23上の絶縁層(
第1図における14)を介してコントロールゲート25
が設けられている。本実施例はこのように、書き込み機
能をもつトランジスタTr,と読み出し機能をもつトラ
ンジスタTr,が設けられており、それらのトランジス
タの構成は第1図に示したトランジスタとほぼ同じであ
る。異なる点は、書き込み専用のトランジスタTr,に
は、ソース領域21aとドレイン領域22aとの間の基
板20の表面付近に基板と同一導電型の不純物領域(第
1図における1r)を設けてあり、読み出し専用のトラ
ンジスタTr,には設けられてない点である。本実施例
の動作について簡単に説明する。読み出し用トランジス
タを設けることにより、それぞれの機能が分担されて各
々のトランジスタがそれぞれの機能の専用になるため、
書き込み速度及び読み出し速度が共に速い半導体記憶装
置が得られる。
を示す平面図で、21a,21bがソース領域、22a
,22bがドレイン領域、23がフローテイングゲート
で、書き込み機能をもつトランジスタTrlと読み出し
機能を持つトランジスタTr,の共通のフローテイング
ゲートである。フローテイングゲート23上の絶縁層(
第1図における14)を介してコントロールゲート25
が設けられている。本実施例はこのように、書き込み機
能をもつトランジスタTr,と読み出し機能をもつトラ
ンジスタTr,が設けられており、それらのトランジス
タの構成は第1図に示したトランジスタとほぼ同じであ
る。異なる点は、書き込み専用のトランジスタTr,に
は、ソース領域21aとドレイン領域22aとの間の基
板20の表面付近に基板と同一導電型の不純物領域(第
1図における1r)を設けてあり、読み出し専用のトラ
ンジスタTr,には設けられてない点である。本実施例
の動作について簡単に説明する。読み出し用トランジス
タを設けることにより、それぞれの機能が分担されて各
々のトランジスタがそれぞれの機能の専用になるため、
書き込み速度及び読み出し速度が共に速い半導体記憶装
置が得られる。
第1図は、従来のフローテイングゲートを備えた電界効
果型のトランジスタの断面図。 第2図は本発明の一実施例を説明するための回路図で第
3図は同平面図。第4図は他の実施例を示す回路図。図
中、10,20:基板、11,21a.21b:ソース
領域、12,22a.22b:ドレイン領域、13,2
3,33:フローテイングゲート、14:絶縁層、15
,25,35:コントロールゲート、26,36:書き
込み専用端子、2T,37:読み出し専用端子、38:
消去ゲート、Trl:書き込み専用のトランジスタ、T
r,:読み出し専用のトランジスタ、Tr,:記憶消去
用のトランジスタ。
果型のトランジスタの断面図。 第2図は本発明の一実施例を説明するための回路図で第
3図は同平面図。第4図は他の実施例を示す回路図。図
中、10,20:基板、11,21a.21b:ソース
領域、12,22a.22b:ドレイン領域、13,2
3,33:フローテイングゲート、14:絶縁層、15
,25,35:コントロールゲート、26,36:書き
込み専用端子、2T,37:読み出し専用端子、38:
消去ゲート、Trl:書き込み専用のトランジスタ、T
r,:読み出し専用のトランジスタ、Tr,:記憶消去
用のトランジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1(1)一導電型の基板と、 (2)該基板と逆の導電型で該基板内に離して設けられ
たソース領域及びドレイン領域と、(3)上記の両領域
間にあつて、該基板上に絶縁隔置された導電性のフロー
ティングゲートと、(4)該フローティングゲートから
絶縁物を介して隔置された導電性のコントロールゲート
をそれぞれ有する書き込み専用のトランジスタと読み出
し専用のトランジスタを設け、該両トランジスタは略同
一の形状をなし、前記ソース領域及びドレイン領域間の
基板の一導電型の不純物濃度を該書込み専用トランジス
タの方が読出し専用トランジスタより大になるよう形成
され、該書込み専用のトランジスタ及び読み出し専用の
トランジスタの前記フローティングゲートが電気的に接
続されてなり、該コントロールゲートに所定の書込み電
圧を印加することで該書込みトランジスタより該フロー
ティングゲートに電荷を注入し、該コントロールゲート
に所定の読出し用電圧を印加することで該読出し専用ト
ランジスタより該フローティングゲート中の電荷の有無
を検出するようにしたことを特徴とする半導体記憶装置
。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54146167A JPS5929155B2 (ja) | 1979-11-12 | 1979-11-12 | 半導体記憶装置 |
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