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JP2836613B2 - Semiconductor nonvolatile memory element, semiconductor nonvolatile memory circuit, and method of operating the same - Google Patents
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JP2836613B2 - Semiconductor nonvolatile memory element, semiconductor nonvolatile memory circuit, and method of operating the same - Google Patents

Semiconductor nonvolatile memory element, semiconductor nonvolatile memory circuit, and method of operating the same

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JP2836613B2
JP2836613B2 JP8319755A JP31975596A JP2836613B2 JP 2836613 B2 JP2836613 B2 JP 2836613B2 JP 8319755 A JP8319755 A JP 8319755A JP 31975596 A JP31975596 A JP 31975596A JP 2836613 B2 JP2836613 B2 JP 2836613B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体不揮発性記憶
素子、半導体不揮発性記憶回路及びその動作方法に係
り、特に低消費電力、高集積化が可能な半導体不揮発性
記憶素子、半導体不揮発性記憶回路及びその動作方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor nonvolatile memory element, a semiconductor nonvolatile memory circuit, and an operation method thereof, and more particularly, to a semiconductor nonvolatile memory element and a semiconductor nonvolatile memory circuit capable of low power consumption and high integration. And its operation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より知られている半導体記憶素子と
してMNOS記憶素子がある。このMNOS記憶素子
は、MOSトランジスタの酸化膜層とゲート電極の間に
シリコン窒化膜を設けて、シリコン窒化膜に存在する捕
獲中心を記憶媒体とした不揮発性記憶素子である。上記
のシリコン窒化膜層には電子の捕獲中心が多数存在す
る。酸化膜層の膜厚を100Å以下にしておくと、酸化
膜を通してのファウラー・ノウトハイム・トンネル機構
により、半導体と窒化膜の間に電子の交換が可能とな
る。捕獲された電子は、電界を加えない限りその場所に
留まっていて、履歴効果がある。また、窒化膜内に捕獲
された電子は、半導体と酸化膜界面の表面準位を変える
ので、電界効果トランジスタのしきい値電圧が変化す
る。このしきい値電圧の変化により、記憶内容を読みと
ることができる。
2. Description of the Related Art An MNOS memory element has been known as a conventional semiconductor memory element. This MNOS storage element is a nonvolatile storage element in which a silicon nitride film is provided between an oxide film layer and a gate electrode of a MOS transistor, and a capture center existing in the silicon nitride film is used as a storage medium. The silicon nitride film layer has a large number of electron capture centers. When the thickness of the oxide film layer is set to 100 ° or less, electrons can be exchanged between the semiconductor and the nitride film by the Fowler-Nordheim tunnel mechanism through the oxide film. The captured electrons remain in place unless an electric field is applied, and have a hysteresis effect. Further, the electrons trapped in the nitride film change the surface state at the interface between the semiconductor and the oxide film, so that the threshold voltage of the field effect transistor changes. The stored content can be read by the change in the threshold voltage.

【0003】また、従来知られている別の半導体記憶素
子として、読み出し回路に単一電子トランジスタを利用
した不揮発性記憶素子がある。この単一電子トランジス
タは、わずかな電荷の変化、すなわち電子の個数に換算
すると10-4個の変化をも感知できる高感度な電荷計で
あることから、記憶媒体に蓄積する電荷量はわずかでよ
い。そのために、低消費電力な記憶素子を構成すること
が可能となる。これまでに報告されている、単一電子ト
ランジスタを読み出し回路に用いた不揮発性記憶素子
は、金属を材料として作製されてきている。例えば、ド
レッセルハウスらが文献(フィジカル・レビュー・レタ
ー、第72巻、904頁(1994年))にて報告した
素子がその代表例である。
As another known semiconductor memory element, there is a nonvolatile memory element using a single electron transistor in a read circuit. This single-electron transistor is a highly sensitive charge meter that can detect a slight change in electric charge, that is, a change of 10 −4 in terms of the number of electrons. Therefore, the amount of electric charge stored in the storage medium is small. Good. Therefore, a low power consumption memory element can be formed. Non-volatile memory elements using a single-electron transistor for a read circuit, which have been reported, have been manufactured using metal as a material. For example, the element reported by Dresselhaus et al. In a literature (Physical Review Letter, Vol. 72, p. 904 (1994)) is a typical example.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の2つの半
導体不揮発性記憶素子のうち、前者のゲート絶縁膜が酸
化膜と窒化膜の2層になっているMNOS記憶素子は、
プログラミングに数百から数千個の電子を必要とする。
なぜなら、読み出し用電界効果トランジスタのしきい値
電圧の変化には、数百個単位の電子数が必要となるため
である。そのため、プログラム時に高電界を絶縁膜に加
える必要があり、絶縁膜の寿命が短かくなったり、消費
電力が大きくなるなどの問題がある。また、読み出しに
用いる電界効果トランジスタを微細化しようとすると、
ショートチャネル効果のためにオフ時に電流が流れ、ス
タンバイ時にも消費電力が増大する問題がある。
Among the above-mentioned two conventional semiconductor nonvolatile memory elements, the former MNOS memory element in which the gate insulating film has two layers of an oxide film and a nitride film is:
Requires hundreds to thousands of electrons for programming.
This is because a change in the threshold voltage of the reading field-effect transistor requires several hundreds of electrons. Therefore, it is necessary to apply a high electric field to the insulating film at the time of programming, and thus there are problems such as shortening of the life of the insulating film and increasing power consumption. Also, when trying to miniaturize the field effect transistor used for reading,
There is a problem that a current flows at the time of off due to a short channel effect and power consumption increases at the time of standby.

【0005】一方、後者の読み出し回路に単一電子トラ
ンジスタを利用した不揮発性記憶素子では、単一電子ト
ランジスタを読み出し回路に用いていることから、プロ
グラム時および読み出し時の消費電力は小さくて済む
が、その反面、読み出し回路、記憶媒体および配線が同
一平面内に配置されていることから、1つの記憶素子あ
たりの面積は、積層構造のMNOS記憶素子と比較する
と大きくなってしまう。
On the other hand, in the latter nonvolatile memory element using a single-electron transistor for the read circuit, since the single-electron transistor is used for the read circuit, the power consumption during programming and reading is small. On the other hand, since the readout circuit, the storage medium, and the wiring are arranged in the same plane, the area per one storage element is larger than that of the MNOS storage element having a stacked structure.

【0006】記憶素子を微細化するには、MNOS記憶
素子のように、配線や記憶媒体を、読み出し回路が形成
される平面に対して上層に配置する必要がある。しか
し、単一電子トランジスタの材料が金属の場合には、絶
縁膜を形成する際の高温雰囲気に対する熱耐性がない。
従って、後者の不揮発性記憶素子では、微細化して大規
模集積回路(LSI)を形成することは困難である。ま
た、記憶媒体にはトンネル接合列を用いているが、作製
方法が複雑であり、均一な特性を得ることが困難であ
る。
In order to miniaturize a storage element, it is necessary to arrange wiring and a storage medium in an upper layer with respect to a plane on which a readout circuit is formed, like an MNOS storage element. However, when the material of the single-electron transistor is a metal, there is no thermal resistance to a high-temperature atmosphere when forming the insulating film.
Therefore, it is difficult to form a large-scale integrated circuit (LSI) by miniaturization with the latter nonvolatile memory element. Further, although a tunnel junction array is used as a storage medium, the manufacturing method is complicated, and it is difficult to obtain uniform characteristics.

【0007】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
製造コストおよび量産性の面で有利な半導体LSIプロ
セスを用い、単一電子トランジスタを読み出し回路に利
用した低消費電力型の、しかも微細化および大規模集積
化が可能な半導体不揮発性記憶素子、半導体不揮発性記
憶回路及びその動作方法を提供することを目的とする。
[0007] The present invention has been made in view of the above points,
A semiconductor non-volatile memory element and semiconductor of low power consumption type that can be miniaturized and integrated on a large scale using a single-electron transistor for a readout circuit using a semiconductor LSI process that is advantageous in terms of manufacturing cost and mass productivity. An object is to provide a nonvolatile memory circuit and an operation method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体不揮発性記憶素子は、半導体基板を
被覆する第1の絶縁膜上に単一電子トランジスタが形成
され、単一電子トランジスタ上に第2の絶縁膜、電子捕
獲中心を有する第3の絶縁膜及び第4の絶縁膜が順次に
積層され、第4の絶縁膜上に制御ゲート電極が形成さ
れ、電子捕獲中心を記憶媒体とする構成としたものであ
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor non-volatile memory device according to the present invention comprises a single-electron transistor formed on a first insulating film covering a semiconductor substrate; A second insulating film, a third insulating film having an electron trapping center, and a fourth insulating film are sequentially stacked on the transistor, and a control gate electrode is formed on the fourth insulating film to store the electron trapping center. It is configured as a medium.

【0009】ここで、電子捕獲中心を有する第3の絶縁
膜はシリコン窒化膜であり、第2の絶縁膜及び第4の絶
縁膜がそれぞれシリコン酸化膜であり、第2の絶縁膜が
第4の絶縁膜に比べて膜厚が薄く形成されているか、又
は第4の絶縁膜が第2の絶縁膜に比べて膜厚が薄く形成
されていることを特徴とする。
Here, the third insulating film having an electron capture center is a silicon nitride film, the second insulating film and the fourth insulating film are each a silicon oxide film, and the second insulating film is a fourth insulating film. The thickness of the fourth insulating film is smaller than that of the second insulating film, or the thickness of the fourth insulating film is smaller than that of the second insulating film.

【0010】また、本発明の半導体不揮発性記憶回路
は、上記の目的達成のため、複数個の半導体不揮発性記
憶素子がマトリクス状に配列された記憶配列と、これら
複数個の半導体不揮発性記憶素子のうち、同じ行に配置
された2以上の半導体不揮発性記憶素子の制御ゲートに
対し同じ行アドレス線を介してゲート電圧を同時に印加
する行アドレス復号回路と、上記複数個の半導体不揮発
性記憶素子のうち、同じ列に配置された2以上の半導体
不揮発性記憶素子のドレインに同じ列アドレス線を介し
て接続された、全部で複数の検出増幅器と、複数の検出
増幅器にそれぞれ列アドレス信号を入力する列アドレス
復号回路とを有する半導体不揮発性記憶回路において、
記憶配列を構成する複数個の半導体不揮発性記憶素子の
それぞれを、半導体基板を被覆する第1の絶縁膜上に単
一電子トランジスタが形成され、単一電子トランジスタ
上に第2の絶縁膜、電子捕獲中心を有する第3の絶縁膜
及び第4の絶縁膜が順次に積層され、第4の絶縁膜上に
制御ゲート電極が形成され、電子捕獲中心を記憶媒体と
する構成とし、上記の単一電子トランジスタのドレイン
を列アドレス線に接続すると共にソースを接地し、制御
ゲート電極を行アドレス線に接続した構成としたもので
ある。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor nonvolatile memory circuit comprising: a memory array in which a plurality of semiconductor nonvolatile memory elements are arranged in a matrix; A row address decoding circuit for simultaneously applying a gate voltage to the control gates of two or more semiconductor nonvolatile memory elements arranged in the same row via the same row address line, and the plurality of semiconductor nonvolatile memory elements Among them, a plurality of detection amplifiers connected to the drains of two or more semiconductor nonvolatile memory elements arranged in the same column via the same column address line, and a column address signal is input to each of the plurality of detection amplifiers A semiconductor nonvolatile memory circuit having a column address decoding circuit
A single-electron transistor is formed on a first insulating film covering a semiconductor substrate, and a second insulating film and an electron are formed on the single-electron transistor. A third insulating film having a trapping center and a fourth insulating film are sequentially laminated, a control gate electrode is formed on the fourth insulating film, and the electron trapping center is used as a storage medium. The drain of the electronic transistor is connected to a column address line, the source is grounded, and the control gate electrode is connected to a row address line.

【0011】更に、本発明の半導体不揮発性記憶回路の
動作方法は、複数の列アドレス線から選択された第1の
列アドレス線と、複数の行アドレス線から選択された第
1の行アドレス線との各組み合わせにより指定された、
第1の半導体不揮発性記憶素子を読み出すために、列ア
ドレス復号回路が第1の列アドレス線に接続された検出
増幅器を介して第1の正電位を第1の列アドレス線に印
加すると共に、行アドレス復号回路より第1の行アドレ
ス線を介して第1の半導体不揮発性記憶素子の制御ゲー
ト電極に第2の正電位を印加し、かつ、第1の行アドレ
ス線以外の第2の行アドレス線に接続された複数個の第
2の半導体不揮発性記憶素子の制御ゲート電極をそれぞ
れ接地電位として第2の半導体不揮発性記憶素子の単一
電子トランジスタをオフ状態とし、第1の半導体不揮発
性記憶素子の制御ゲート電極に第2の正電位を印加した
とき、第1の半導体不揮発性記憶素子が消去状態にある
場合は、その単一電子トランジスタの出力がクーロンブ
ロッケードのためにオフ状態であり、第1の半導体不揮
発性記憶素子がプログラミング状態にある場合は、その
単一電子トランジスタがオン状態となることを利用して
読み出しを行うことを特徴とする。
Further, in the method of operating a semiconductor nonvolatile memory circuit according to the present invention, a first column address line selected from a plurality of column address lines and a first row address line selected from a plurality of row address lines are provided. Specified by each combination with
A column address decoding circuit for applying a first positive potential to the first column address line via a detection amplifier connected to the first column address line to read the first semiconductor nonvolatile memory element; A second positive potential is applied from a row address decoding circuit to a control gate electrode of a first semiconductor nonvolatile memory element via a first row address line, and a second row other than the first row address line is applied. The control gate electrodes of the plurality of second semiconductor nonvolatile memory elements connected to the address lines are each set to the ground potential to turn off the single-electron transistor of the second semiconductor nonvolatile memory element, and the first semiconductor nonvolatile memory element is turned off. When the second positive potential is applied to the control gate electrode of the storage element and the first semiconductor nonvolatile storage element is in the erased state, the output of the single electron transistor is a Coulomb blockade. It is off, if the first semiconductor nonvolatile memory device is in the programming state, and performing read by utilizing the fact that the single-electron transistor is turned on.

【0012】本発明では窒化膜層である第3の絶縁膜に
は、多数の電子を捕獲する捕獲中心が存在することがわ
かっている。この捕獲中心を記憶媒体に用い、かつ単一
電子トランジスタで読み出しを行うことで、高集積、高
信頼性を備えた記憶回路を構成することが可能となる。
In the present invention, it has been found that a trapping center for trapping a large number of electrons exists in the third insulating film which is a nitride film layer. By using this capture center as a storage medium and performing reading with a single-electron transistor, a storage circuit with high integration and high reliability can be configured.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1(a)及び(b)は本発明
になる半導体不揮発性記憶素子の第1の実施の形態の断
面図及び上面図を示す。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are a cross-sectional view and a top view of a first embodiment of a semiconductor nonvolatile memory element according to the present invention.

【0014】同図(a)、(b)において、半導体不揮
発性記憶素子10はシリコンのような半導体基板12上
に、後に詳述する製造方法により作製される。半導体基
板12上には、第1の絶縁膜13が被覆されている。第
1の絶縁膜13は、例えばシリコン酸化膜でよい。第1
の絶縁膜13上には、単一電子トランジスタ14が製作
されている。
1A and 1B, a semiconductor nonvolatile memory element 10 is manufactured on a semiconductor substrate 12 such as silicon by a manufacturing method described later in detail. A first insulating film 13 is coated on the semiconductor substrate 12. The first insulating film 13 may be, for example, a silicon oxide film. First
The single electron transistor 14 is manufactured on the insulating film 13 of FIG.

【0015】単一電子トランジスタ14は、2つのトン
ネル障壁32、34と、このトンネル障壁32、34に
よってドレイン31およびソース35と電気的に絶縁さ
れたアイランド33からなる。ドレイン31、ソース3
5、およびアイランド33の材料としては、例えば不純
物濃度が高く縮退したシリコン層が用いられる。高く縮
退した不純物濃度とは、1×1019/cm3から1×1
21/cm3程度であり、シリコン層の厚さは50Åか
ら500Å程度でよい。アイランド33の横幅、奥行き
はそれぞれ200Å以下である。トンネル障壁32、3
4は、伝導電子またはホールにとって障壁となるもの
で、障壁の高さは1eV以上が望ましい。
The single-electron transistor 14 comprises two tunnel barriers 32, 34 and an island 33 electrically isolated from the drain 31 and the source 35 by the tunnel barriers 32, 34. Drain 31, source 3
5 and the island 33 are made of, for example, a degenerated silicon layer having a high impurity concentration. The highly degenerated impurity concentration is from 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 1
0 21 / cm 3 , and the thickness of the silicon layer may be about 50 ° to 500 °. The width and depth of the island 33 are each 200 ° or less. Tunnel barrier 32, 3
Reference numeral 4 is a barrier for conduction electrons or holes, and the height of the barrier is desirably 1 eV or more.

【0016】単一電子トランジスタ14上には第2の絶
縁膜15aが被覆されている。第2の絶縁膜15aに
は、ドレイン31の一部分上に被せられている第1の部
分21a、単一電子トランジスタ14、ドレイン31の
一部分とソース35の一部分の上に被せられている第2
の部分22a、およびソース35の一部分上に被せられ
ている第3の部分23aとが備えられている。第2の絶
縁膜15aの第2の部分22aは、シリコン酸化膜でよ
いが、10Åから50Å程度の厚さが望ましい。第2の
絶縁膜15aの第1の部分21aおよび第3の部分23
aは、シリコン酸化膜でよく、200Åから2000Å
程度の厚さが望ましい。
The single-electron transistor 14 is covered with a second insulating film 15a. On the second insulating film 15a, the first portion 21a overlying a portion of the drain 31, the single-electron transistor 14, the second portion overlying a portion of the drain 31 and a portion of the source 35
And a third portion 23a overlying a portion of the source 35. The second portion 22a of the second insulating film 15a may be a silicon oxide film, but preferably has a thickness of about 10 ° to 50 °. First portion 21a and third portion 23 of second insulating film 15a
a may be a silicon oxide film, and is 200 to 2000 mm.
A certain thickness is desirable.

【0017】第2の絶縁膜15a上には、電子捕獲中心
20を有する第3の絶縁膜16aが被覆されている。電
子捕獲中心20を有する第3の絶縁膜16aには、第2
の絶縁膜15aの第1の部分21a上に被せられている
第1の部分24a、第2の絶縁膜15aの第2の部分2
2a上に被せられている第2の部分25a、第2の絶縁
膜15aの第3の部分23a上に被せられている第3の
部分26aとが備えられている。電子捕獲中心20を有
する第3の絶縁膜16aは、シリコン窒化物またはシリ
コン酸窒化物でよく、200Åから1000Å程度の厚
さが望ましい。
On the second insulating film 15a, a third insulating film 16a having an electron capture center 20 is coated. The third insulating film 16a having the electron capture center 20 has
First portion 24a overlying first portion 21a of second insulating film 15a, second portion 2 of second insulating film 15a.
A second portion 25a is provided over the second portion 25a, and a third portion 26a is provided over the third portion 23a of the second insulating film 15a. The third insulating film 16a having the electron trapping center 20 may be made of silicon nitride or silicon oxynitride, and preferably has a thickness of about 200 to 1000 degrees.

【0018】電子捕獲中心20を有する第3の絶縁膜1
6aの上には、第4の絶縁膜17aが被覆されている。
第4の絶縁膜17aは、シリコン酸化物でよく、100
Åから500Å程度の厚さが望ましい。第4の絶縁膜1
7a上には、制御ゲート18が被覆されている。この実
施の形態は、第2の絶縁膜15aの第2の部分22aの
膜厚が、第4の絶縁膜17aのそれに比べて薄く形成さ
れている。
Third insulating film 1 having electron trapping center 20
A fourth insulating film 17a is coated on 6a.
The fourth insulating film 17a may be made of silicon oxide,
A thickness of about Å to 500Å is desirable. Fourth insulating film 1
A control gate 18 is coated on 7a. In this embodiment, the thickness of the second portion 22a of the second insulating film 15a is formed smaller than that of the fourth insulating film 17a.

【0019】図2(a)及び(b)は本発明になる半導
体不揮発性記憶素子の第2の実施の形態の断面図及び上
面図を示す。この実施の形態の半導体不揮発性記憶素子
10も、第1の実施の形態と同様にシリコンのような半
導体基板12上に後述する製造方法により作製される。
半導体基板12上には、第1の絶縁膜13が被覆されて
いる。第1の絶縁膜13は、例えばシリコン酸化膜であ
り、その上には、単一電子トランジスタ14が製作され
ている。
FIGS. 2A and 2B are a sectional view and a top view, respectively, of a second embodiment of the semiconductor nonvolatile memory element according to the present invention. The semiconductor non-volatile memory element 10 of this embodiment is also manufactured on a semiconductor substrate 12 such as silicon by a manufacturing method described later, as in the first embodiment.
A first insulating film 13 is coated on the semiconductor substrate 12. The first insulating film 13 is, for example, a silicon oxide film, on which a single-electron transistor 14 is manufactured.

【0020】単一電子トランジスタ14は、2つのトン
ネル障壁32、34と、このトンネル障壁32、34に
よってドレイン31およびソース35と電気的に絶縁さ
れたアイランド33からなる。ドレイン31、ソース3
5、およびアイランド33は、図1と同様に不純物濃度
が1×1019/cm3から1×1021/cm3程度の高く
縮退したシリコン層が、50Åから500Å程度の厚さ
で成膜された構造である。アイランド33の横幅、奥行
きはそれぞれ200Å以下である。トンネル障壁32、
34は、伝導電子またはホールにとって障壁となるもの
で、障壁の高さは1eV以上が望ましい。
The single-electron transistor 14 includes two tunnel barriers 32 and 34 and an island 33 electrically isolated from the drain 31 and the source 35 by the tunnel barriers 32 and 34. Drain 31, source 3
5 and the island 33, as in FIG. 1, a highly degenerated silicon layer having an impurity concentration of about 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 is formed in a thickness of about 50 ° to 500 °. Structure. The width and depth of the island 33 are each 200 ° or less. Tunnel barrier 32,
Numeral 34 is a barrier for conduction electrons or holes, and the height of the barrier is desirably 1 eV or more.

【0021】単一電子トランジスタ14上には第2の絶
縁膜15bが被覆されている。第2の絶縁膜15bに
は、ドレイン31の一部分上に被せられている第1の部
分21b、単一電子トランジスタ14、ドレイン31の
一部分とソース35の一部分の上に被せられている第2
の部分22b、およびソース35の一部分上に被せられ
ている第3の部分23bとが備えられている。第2の絶
縁膜15bの第2の部分22bは、シリコン酸化膜でよ
く、100Åから500Å程度の厚さが望ましい。第2
の絶縁膜15bの第1の部分21bおよび第3の部分2
3bは、シリコン酸化膜でよく、200Åから2000
Å程度の厚さが望ましい。
The single insulating transistor 14 is covered with a second insulating film 15b. On the second insulating film 15b, the first portion 21b overlying a portion of the drain 31, the single-electron transistor 14, the second portion overlying a portion of the drain 31 and a portion of the source 35
And a third portion 23b overlying a portion of the source 35. The second portion 22b of the second insulating film 15b may be a silicon oxide film, and preferably has a thickness of about 100 ° to 500 °. Second
Part 21b and third part 2 of the insulating film 15b of FIG.
3b may be a silicon oxide film, from 200 to 2000
A thickness of about Å is desirable.

【0022】第2の絶縁膜15b上には、電子捕獲中心
20を有する第3の絶縁膜16bが被覆されている。電
子捕獲中心20を有する第3の絶縁膜16bには、第2
の絶縁膜15bの第1の部分21b上に被せられている
第1の部分24b、第2の絶縁膜15bの第2の部分2
2b上に被せられている第2の部分25b、第2の絶縁
膜15bの第3の部分23b上に被せられている第3の
部分26bとが備えられている。電子捕獲中心を有する
第3の絶縁膜16bは、シリコン窒化物またはシリコン
酸窒化物でよいが、50Åから500Å程度の厚さであ
る。
On the second insulating film 15b, a third insulating film 16b having an electron capture center 20 is coated. The third insulating film 16b having the electron capture center 20 has
First portion 24b overlying first portion 21b of second insulating film 15b, second portion 2 of second insulating film 15b
The second portion 25b is provided on the second portion 25b, and the third portion 26b is provided on the third portion 23b of the second insulating film 15b. The third insulating film 16b having an electron capture center may be made of silicon nitride or silicon oxynitride, and has a thickness of about 50 ° to 500 °.

【0023】電子捕獲中心20を有する第3の絶縁膜1
6bの上には、第4の絶縁膜17bが被覆されている。
第4の絶縁膜17bは、シリコン酸化物でよく、10Å
から50Å程度の厚さが望ましい。第4の絶縁膜17b
上には、制御ゲート18が被覆されている。すなわち、
この実施の形態は、第1の実施の形態とは逆に第4の絶
縁膜17bが第2の絶縁膜15bの第2の部分22bに
比べて膜厚が薄い点に特徴がある。
Third insulating film 1 having electron capture center 20
A fourth insulating film 17b is coated on 6b.
The fourth insulating film 17b may be made of silicon oxide and may have a thickness of 10 °.
And a thickness of about 50 ° is desirable. Fourth insulating film 17b
Above is covered a control gate 18. That is,
This embodiment is characterized in that, contrary to the first embodiment, the fourth insulating film 17b is thinner than the second portion 22b of the second insulating film 15b.

【0024】次に、本発明の半導体不揮発性記憶回路に
ついて説明する。図3は本発明になる半導体不揮発性記
憶回路の一実施の形態の構成図を示す。同図において、
半導体不揮発性記憶回路40には、半導体不揮発性記憶
素子10が複数個マトリクス状に配列された記憶配列5
0がある。半導体不揮発性記憶回路40には、また、記
憶配列50の周辺回路として、列アドレス復号回路4
1、行アドレス復号回路43、複数の検出増幅器54a
から54zが含まれる。
Next, the semiconductor nonvolatile memory circuit of the present invention will be described. FIG. 3 shows a configuration diagram of an embodiment of the semiconductor nonvolatile memory circuit according to the present invention. In the figure,
The semiconductor nonvolatile storage circuit 40 includes a storage array 5 in which a plurality of semiconductor nonvolatile storage elements 10 are arranged in a matrix.
There is 0. In the semiconductor nonvolatile memory circuit 40, a column address decoding circuit 4 is provided as a peripheral circuit of the memory array 50.
1, row address decoding circuit 43, plural detection amplifiers 54a
To 54z.

【0025】半導体不揮発性記憶素子10の各々のドレ
イン(D)31、ソース(S)35、および制御ゲート
18の接続は以下の通りである。同一の行の中の半導体
不揮発性記憶素子10の制御ゲート18同士は同一の行
アドレス線に接続される。行アドレス線は53aから5
3zまで複数本あり、それぞれ同一行の半導体不揮発性
記憶素子10の制御ゲートを共通接続すると共に、一端
が行アドレス復号回路43に接続されている。
The connections between the drain (D) 31, the source (S) 35, and the control gate 18 of each of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 are as follows. The control gates 18 of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 in the same row are connected to the same row address line. Row address line is 5 from 53a
Up to 3z, the control gates of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 in the same row are commonly connected, and one end is connected to the row address decoding circuit 43.

【0026】記憶配列50中の同一の列の中の半導体不
揮発性記憶素子10の各々のドレイン31同士は列アド
レス線により共通接続される。列アドレス線は51aか
ら51zまで複数本あり、それぞれ同一列の半導体不揮
発性記憶素子10のドレイン同士を共通接続すると共
に、一端が検出増幅器54a〜54zのうち対応する検
出増幅器を介して列アドレス復号回路41に接続されて
いる。更に、記憶配列50内の複数個の半導体不揮発性
記憶素子10の各々のソース35は接地される。
The drains 31 of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 in the same column in the memory array 50 are commonly connected by a column address line. There are a plurality of column address lines 51a to 51z. The drains of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 in the same column are commonly connected to each other, and one end is column address decoded via the corresponding one of the detection amplifiers 54a to 54z. It is connected to a circuit 41. Further, the source 35 of each of the plurality of semiconductor nonvolatile memory elements 10 in the memory array 50 is grounded.

【0027】図4(a)は、図3に示した列アドレス線
51a〜51z中の任意の1本の列アドレス線51n
と、行アドレス線53a〜53zのうちの任意の1本の
行アドレス線53mに接続されている半導体不揮発性記
憶素子10と、列アドレス線51nに接続されている1
つの検出増幅器54nの等価回路を示す。半導体不揮発
性記憶素子10は図1及び図2の半導体不揮発性記憶素
子10のいずれでもよい。従って、前述したように、半
導体不揮発性記憶素子10は、単一電子トランジスタ1
4と捕獲中心20を有する。
FIG. 4A shows an arbitrary one of the column address lines 51a to 51z shown in FIG.
And the semiconductor nonvolatile memory element 10 connected to an arbitrary one of the row address lines 53a to 53z, and the one connected to the column address line 51n.
5 shows an equivalent circuit of one detection amplifier 54n. The semiconductor nonvolatile memory element 10 may be any of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 shown in FIGS. Therefore, as described above, the semiconductor non-volatile memory element 10 includes the single-electron transistor 1
4 and a capture center 20.

【0028】単一電子トランジスタ14は、ドレイン3
1、ソース35と2つのトンネル障壁32、34によっ
て、ドレイン31およびソース35と電気的に絶縁され
たアイランド33からなる。捕獲中心20は、静電容量
1のキャパシタを介して制御ゲート18と接続され、
かつ、静電容量C2のキャパシタを介してアイランド3
3に接続されている。トンネル障壁32、34は、それ
ぞれ図4(b)に示すように、静電容量Cのキャパシタ
と抵抗値Rの抵抗が並列接続された回路として置き換え
ることができる。
The single electron transistor 14 has a drain 3
1. An island 33 electrically isolated from the drain 31 and the source 35 by a source 35 and two tunnel barriers 32 and 34. The capture center 20 is connected to the control gate 18 via a capacitor having a capacitance C 1 ,
And the island 3 via the capacitor of the capacitance C 2
3 is connected. Each of the tunnel barriers 32 and 34 can be replaced with a circuit in which a capacitor having a capacitance C and a resistance having a resistance value R are connected in parallel, as shown in FIG.

【0029】図1及び図2に示した窒化膜層である第3
の絶縁層25a、25bには、多数の電子を捕獲する捕
獲中心20が存在することがわかっている。この捕獲中
心20を記憶媒体に用い、かつ単一電子トランジスタ1
4で読み出しを行うことで、以下、説明するように、高
集積、高信頼性を備えた記憶回路を構成することが可能
となる。従来のMNOS記憶素子を用いた半導体不揮発
性記憶回路と比較すると、記憶媒体にプログラムする電
子の数は数百個から数十個に減らすことができ、絶縁膜
の寿命が格段に延びると共に電子数の減少に比例して消
費電力を減らすことができる。
The third nitride film layer shown in FIGS.
It is known that the trapping centers 20 for trapping a large number of electrons exist in the insulating layers 25a and 25b. This trap center 20 is used as a storage medium, and the single electron transistor 1
By performing reading in step 4, a storage circuit having high integration and high reliability can be configured as described below. Compared with the conventional semiconductor nonvolatile memory circuit using the MNOS memory element, the number of electrons programmed in the storage medium can be reduced from several hundreds to several tens. Power consumption can be reduced in proportion to the decrease in the power consumption.

【0030】次に、本発明の半導体不揮発性記憶回路の
実施の形態の動作について説明する。 [消去動作]まず、図1に示した構造の電気的に可変な
半導体不揮発性記憶素子の消去動作について説明する。
図3の記憶配列50を構成する図1の構造の複数個の半
導体不揮発性記憶素子10のうち、所望の半導体不揮発
性記憶素子10の記憶内容を消去する際には、特定の行
アドレス線、例えば行アドレス線53mに−VGの負電
圧を印加し、行アドレス線の残りは接地電位にすると共
に、特定の列アドレス線、例えば列アドレス線51nに
正電圧+VDを印加する。このことにより、選択された
半導体不揮発性記憶素子10のドレイン31に正電圧+
Dが印加され、選択された半導体不揮発性記憶素子1
0の制御ゲート18に負電圧−VGが印加される。
Next, the operation of the embodiment of the semiconductor nonvolatile memory circuit of the present invention will be described. [Erase Operation] First, an erase operation of the electrically variable semiconductor nonvolatile memory element having the structure shown in FIG. 1 will be described.
When erasing the storage contents of a desired semiconductor nonvolatile storage element 10 among the plurality of semiconductor nonvolatile storage elements 10 having the structure of FIG. 1 that constitute the storage array 50 of FIG. 3, a specific row address line, for example a negative voltage of -V G is applied to the row address line 53m, the remaining row address lines as well as to the ground potential, a particular column address lines, for example, applies a positive voltage + V D to the column address line 51n. As a result, the positive voltage + is applied to the drain 31 of the selected semiconductor nonvolatile memory element 10.
V D is applied and the selected semiconductor nonvolatile memory element 1
Negative voltage -V G to the control gate 18 of 0 is applied.

【0031】ドレイン31と制御ゲート18間に生じた
電界によって、窒化膜層である第3の絶縁膜16a中の
捕獲中心20に捕獲された電子が、酸化膜層である第2
の絶縁膜15a中を通してのファウラー・ノルトハイム
・トンネル機構によってドレイン31に注入される。こ
れにより、窒化膜層である第3の絶縁膜16a中の捕獲
中心20に電子が無い状態になる。このとき、第4の絶
縁膜17aは制御ゲート18側から電子が注入されるの
を防ぎ、効率的に電子が捕獲中心20から引き抜くこと
ができる。第4の絶縁膜17aの有効性は、公知の文献
(Frank R.Libsch and Marvin H.White,Solid State El
ectronics,Vol.33,No.1,pp.105-126)に述べられてい
る。
The electrons trapped by the trapping centers 20 in the third insulating film 16a, which is a nitride film layer, by the electric field generated between the drain 31 and the control gate 18 are converted into the second oxide film layer.
Is injected into the drain 31 by the Fowler-Nordheim tunnel mechanism passing through the insulating film 15a. As a result, there is no electron at the capture center 20 in the third insulating film 16a, which is a nitride film layer. At this time, the fourth insulating film 17a prevents electrons from being injected from the control gate 18 side, and allows electrons to be efficiently extracted from the capture center 20. The effectiveness of the fourth insulating film 17a is described in a known document (Frank R. Libsch and Marvin H. White, Solid State El.
ectronics, Vol. 33, No. 1, pp. 105-126).

【0032】記憶配列50の選択された行の半導体不揮
発性記憶素子10の記憶内容のみを消去する際には、特
定の行アドレス線、例えば行アドレス線53mに負電圧
−VGを印加し、行アドレス線の残りは接地電位にする
と共に、複数の列アドレス線51aから51zまでのす
べてに正電圧VDを印加する。この方法で、記憶配列5
0の中の行アドレス線53mに接続されている同一行の
半導体不揮発性記憶素子10の記憶内容のみが消去され
る。
[0032] When the delete the storage contents of the nonvolatile semiconductor memory element 10 in the selected row of memory array 50, a particular row address line, e.g., the row address line 53m negative voltage -V G is applied, the remaining row address lines as well as to the ground potential, applying a positive voltage V D to all of a plurality of column address lines 51a to 51z. In this way, the storage array 5
Only the storage contents of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 in the same row connected to the row address line 53m of 0 are erased.

【0033】記憶配列50のすべての半導体不揮発性記
憶素子10の記憶内容を消去する際には、複数の行アド
レス線53aから53zまでのすべてに、−VGの負電
圧を印加し、かつ、複数の列アドレス線51aから51
zまでのすべてにVDの正電圧を印加する。この方法
で、記憶配列50の中のすべての図1に示した構造の半
導体不揮発性記憶素子10の記憶内容が消去される。
[0033] When erasing the storage contents of all the semiconductor nonvolatile memory device 10 of the storage array 50, to all of a plurality of row address lines 53a to 53z, by applying a negative voltage of -V G, and, A plurality of column address lines 51a to 51
A positive voltage of V D is applied to everything up to z. In this manner, the storage contents of all the nonvolatile semiconductor memory elements 10 having the structure shown in FIG.

【0034】次に、図2に示した構造の半導体不揮発性
記憶素子10の消去動作について説明する。図3の記憶
配列50を構成するそれぞれ図2に示す構造の複数個の
半導体不揮発性記憶素子10の中から、所望の半導体不
揮発性記憶素子の記憶内容を消去する際には、特定の行
アドレス線、例えば行アドレス線53mに正電圧+VG
を印加し、行アドレス線の残りは接地電位にすると共
に、特定の列アドレス線、例えば列アドレス線51nに
負電圧−VDを印加する。このことにより、選択された
半導体不揮発性記憶素子10のドレイン31に負電圧−
Dが印加され、選択された半導体不揮発性記憶素子1
0の制御ゲート18に正電圧+VGが印加される。
Next, an erasing operation of the semiconductor nonvolatile memory element 10 having the structure shown in FIG. 2 will be described. When erasing the storage content of a desired semiconductor nonvolatile storage element from the plurality of semiconductor nonvolatile storage elements 10 having the structure shown in FIG. 2 that constitute the storage array 50 of FIG. Line, for example, a row address line 53m with a positive voltage + V G
, The rest of the row address lines are set to the ground potential, and a negative voltage −V D is applied to a specific column address line, for example, the column address line 51n. As a result, a negative voltage − is applied to the drain 31 of the selected semiconductor nonvolatile memory element 10.
V D is applied and the selected semiconductor nonvolatile memory element 1
The positive voltage + V G is applied to the 0 of the control gate 18.

【0035】これにより、ドレイン31と制御ゲート1
8間に生じた電界によって、窒化膜層である第3の絶縁
膜16b中の捕獲中心20に捕獲された電子が、酸化膜
層である第4の絶縁膜17bを通してのファウラー・ノ
ルトハイム・トンネル機構によって制御ゲート18に注
入される。これにより、窒化膜層である第3の絶縁膜1
6b中の捕獲中心20に電子が無い状態になる。このと
き、第4の絶縁膜17bは制御ゲート18側から電子が
注入されるのを防ぎ、効率的に電子が捕獲中心20から
引き抜くことができる。
Thus, the drain 31 and the control gate 1
Electrons trapped by the trapping centers 20 in the third insulating film 16b, which is a nitride film layer, by an electric field generated between the Fowler 8 and the Fowler-Nordheim tunnel mechanism through the fourth insulating film 17b, which is an oxide film layer. Is injected into the control gate 18. Thereby, the third insulating film 1 which is a nitride film layer
There is no electron at the capture center 20 in 6b. At this time, the fourth insulating film 17b prevents electrons from being injected from the control gate 18 side, so that the electrons can be efficiently extracted from the capture center 20.

【0036】記憶配列50の選択された行の半導体不揮
発性記憶素子10の記憶内容のみを消去する際には、特
定の行アドレス線、例えば行アドレス線53mに負電圧
−VGを印加し、行アドレス線の残りは接地電位にする
と共に、複数の列アドレス線51aから51zまでのす
べてに正電圧VDを印加する。この方法で、記憶配列5
0の中の行アドレス線53mに接続されている同一行の
半導体不揮発性記憶素子10の記憶内容のみが消去され
る。
[0036] When the delete the storage contents of the nonvolatile semiconductor memory element 10 in the selected row of memory array 50, a particular row address line, e.g., the row address line 53m negative voltage -V G is applied, the remaining row address lines as well as to the ground potential, applying a positive voltage V D to all of a plurality of column address lines 51a to 51z. In this way, the storage array 5
Only the storage contents of the semiconductor nonvolatile memory elements 10 in the same row connected to the row address line 53m of 0 are erased.

【0037】記憶配列50のすべての半導体不揮発性記
憶素子10の記憶内容を消去する際には、複数の行アド
レス線53aから53zまでのすべてに、正電圧+VG
を印加すると共に、複数の列アドレス線51aから51
zまでのすべてに負電圧−VDを印加する。この方法
で、記憶配列50の中の半導体不揮発性記憶素子10の
すべてが消去される。 [プログラミング動作]次に、図3の電気的に可変な半
導体不揮発性記憶回路のプログラミング動作について説
明する。図3の記憶配列50を構成する図1の構造の複
数個の半導体不揮発性記憶素子10のうち、所望の半導
体不揮発性記憶素子10をプログラミングする際には、
特定の行アドレス線、例えば行アドレス線53mに正電
圧+VGを印加し、行アドレス線の残りは接地電位にす
ると共に、特定の列アドレス線、例えば列アドレス線5
1nに負電圧−VDを印加する。このことにより、選択
された半導体不揮発性記憶素子10のドレイン31に負
電圧−VDが印加され、選択された半導体不揮発性記憶
素子10の制御ゲート18に正電圧+VGが印加され
る。
When erasing the storage contents of all the semiconductor nonvolatile storage elements 10 of the storage array 50, the positive voltage + V G is applied to all of the plurality of row address lines 53a to 53z.
And a plurality of column address lines 51a to 51
A negative voltage -V D is applied to everything up to z. In this manner, all of the semiconductor nonvolatile storage elements 10 in the storage array 50 are erased. [Programming Operation] Next, the programming operation of the electrically variable semiconductor nonvolatile memory circuit of FIG. 3 will be described. When programming a desired semiconductor nonvolatile memory element 10 of the plurality of semiconductor nonvolatile memory elements 10 having the structure of FIG.
Particular row address line, for example, a positive voltage + V G is applied to the row address line 53m, with the remainder of the row address lines to the ground potential, a particular column address lines, for example, the column address lines 5
Applying a negative voltage -V D to 1n. Thus, the negative voltage -V D is applied to the drain 31 of the nonvolatile semiconductor memory element 10 is selected, a positive voltage + V G is applied to the control gate 18 of a semiconductor nonvolatile memory device 10 selected.

【0038】ドレイン31と制御ゲート18間に生じた
電界によって、ドレイン31中の電子が、図1(a)に
示した第2の絶縁膜15aを通してのファウラー・ノル
トハイム・トンネル機構によって窒化膜である第3の絶
縁膜16aに注入される。注入された電子が第3の絶縁
膜16aの伝導帯に誘起され、その一部の電子が捕獲中
心20に捕獲される。捕獲中心20は負に帯電すること
でプログラミング動作が行われる。このとき、第4の絶
縁膜17aはゲート電極側に電子が突き抜けるのを防
ぎ、効率的に電子を捕獲中心20に捕獲させると共に、
ゲート電極側からのホールの注入を防ぐことができるた
め、捕獲された電子が中性化するのを防ぐ。
Due to the electric field generated between the drain 31 and the control gate 18, the electrons in the drain 31 are nitrided by the Fowler-Nordheim tunnel mechanism through the second insulating film 15a shown in FIG. It is implanted into the third insulating film 16a. The injected electrons are induced in the conduction band of the third insulating film 16a, and some of the electrons are captured by the capture center 20. The programming operation is performed by the capture center 20 being negatively charged. At this time, the fourth insulating film 17a prevents electrons from penetrating to the gate electrode side, allows electrons to be efficiently captured by the capture center 20, and
Since injection of holes from the gate electrode side can be prevented, captured electrons are prevented from being neutralized.

【0039】次に、図2に示した構造の半導体不揮発性
記憶素子を有する図3の電気的に可変な半導体不揮発性
記憶回路のプログラミング動作について説明する。図3
の記憶配列50を構成する図2の構造の複数個の半導体
不揮発性記憶素子10のうち、所望の半導体不揮発性記
憶素子10をプログラミングする際には、特定の行アド
レス線、例えば行アドレス線53mに負電圧−VGを印
加し、行アドレス線の残りは接地電位にすると共に、特
定の列アドレス線、例えば列アドレス線51nに正電圧
+VDを印加する。このことにより、選択された半導体
不揮発性記憶素子10のドレイン31に正電圧+VD
印加され、選択された半導体不揮発性記憶素子10の制
御ゲート18に負電圧−VGが印加される。
Next, the programming operation of the electrically variable semiconductor nonvolatile memory circuit shown in FIG. 3 having the semiconductor nonvolatile memory element having the structure shown in FIG. 2 will be described. FIG.
When programming a desired semiconductor nonvolatile memory element 10 among a plurality of semiconductor nonvolatile memory elements 10 having the structure of FIG. 2 constituting the storage array 50, a specific row address line, for example, a row address line 53m applying a negative voltage -V G, the remaining row address lines as well as to the ground potential, a particular column address line, a positive voltage + V D for example the column address line 51n. Thus, the positive voltage + V D is applied to the drain 31 of the nonvolatile semiconductor memory element 10 is selected, a negative voltage -V G is applied to the control gate 18 of a semiconductor nonvolatile memory device 10 selected.

【0040】ドレイン31と制御ゲート18間に生じた
電界によって、制御ゲート18中の電子が、第4の絶縁
膜17bを通してのファウラー・ノルトハイム・トンネ
ル機構によって第3の絶縁膜16bに注入される。注入
された電子が第3の絶縁膜16bの伝導帯に誘起され、
その一部の電子が捕獲中心20に捕獲される。捕獲中心
20は負に帯電することでプログラミング動作が行われ
る。このとき、第2の絶縁膜15bはソース35および
ドレイン31側に電子が突き抜けるのを防ぎ、効率的に
電子を捕獲中心20に捕獲させる。また、ソース35お
よびドレイン31側からのホールの注入を防ぐことがで
きるため、捕獲された電子が中性化するのを防ぐ。
Due to the electric field generated between the drain 31 and the control gate 18, electrons in the control gate 18 are injected into the third insulating film 16b by the Fowler-Nordheim tunnel mechanism through the fourth insulating film 17b. The injected electrons are induced in the conduction band of the third insulating film 16b,
Some of the electrons are captured by the capture center 20. The programming operation is performed by the capture center 20 being negatively charged. At this time, the second insulating film 15b prevents electrons from penetrating to the source 35 and the drain 31 side, and allows the trapping center 20 to efficiently trap electrons. Further, injection of holes from the source 35 and the drain 31 side can be prevented, so that the captured electrons are prevented from being neutralized.

【0041】[読み出し動作]次に、読み出し動作につ
いて説明する。この読み出し動作においては、単一電子
トランジスタ14を用いる。
[Read Operation] Next, a read operation will be described. In this read operation, the single electron transistor 14 is used.

【0042】単一電子トランジスタ14の動作原理は公
知で、例えば、文献(アイ・イー・イー・イー・トラン
ザクション・オン・マグネティックス、Vol.MAG
−23,No.2,1142頁(1986年)、K.K.Li
kharevによる)に叙述されている。半導体不揮発性記憶
素子10の中の単一電子トランジスタ14の動作につい
て説明する。
The operating principle of the single-electron transistor 14 is known, and is described, for example, in the literature (IEE Transaction on Magnetics, Vol. MAG).
-23, No. 2,1142 (1986), KKLi
kharev). The operation of the single-electron transistor 14 in the semiconductor nonvolatile memory element 10 will be described.

【0043】図4において、制御ゲート18に行アドレ
ス線53mを介して電圧VWを印加し、単一電子トラン
ジスタ14のドレイン31に電圧VDを印加した場合の
ドレイン31に流れる電流Iは、図5のようになる。た
だし、VW=0Vのとき、捕獲中心20に蓄えられた電
荷量QTが0で、かつ、アイランド33に蓄えられた電
荷量Q0が0であったとする。制御ゲート18に電圧VW
を印加すると、アイランド33と捕獲中心20との間の
キャパシタに電荷が誘起される。その電荷量Q2は、 Q2 = C0W (1) と表される。ただし、
In FIG. 4, when a voltage V W is applied to the control gate 18 via the row address line 53m and a voltage V D is applied to the drain 31 of the single electron transistor 14, the current I flowing through the drain 31 is: As shown in FIG. However, when V W = 0 V, it is assumed that the charge amount Q T stored in the capture center 20 is 0 and the charge amount Q 0 stored in the island 33 is 0. The voltage V W is applied to the control gate 18.
Is applied, a charge is induced in the capacitor between the island 33 and the capture center 20. The charge amount Q 2 is expressed as Q 2 = C 0 V W (1). However,

【0044】[0044]

【数1】 である。Q2が電子の素電荷eの半整数倍に等しいと
き、すなわち、
(Equation 1) It is. When Q 2 is equal to a half integral multiple of the elementary charge e of the electron, ie,

【0045】[0045]

【数2】 のとき、電流Iは極大となり、単一電子トランジスタは
オン状態になる。電流Iが極大となるゲート電圧付近以
外では、電流は完全に抑制されたオフ状態である。この
電流の抑制はクーロンブロッケード効果として知られ、
周期的な電流振動はクーロンブロッケード振動と呼ばれ
ている。
(Equation 2) At this time, the current I becomes maximum and the single electron transistor is turned on. Except for the vicinity of the gate voltage at which the current I is maximized, the current is in an off state in which the current is completely suppressed. This suppression of current is known as the Coulomb blockade effect,
The periodic current oscillation is called Coulomb blockade oscillation.

【0046】ク−ロンブロッケード効果が発現するため
には、以下の条件が必要となる。
The following conditions are required in order for the Cron blockade effect to be exhibited.

【0047】[0047]

【数3】 アイランド33に付随する静電容量の和で、2C+C0
に等しく、2つのトンネル障壁の静電容量の和2Cと制
御ゲートとの静電容量C0との和である。また、kBTは
ボルツマン定数、Tは素子の動作温度である。(4)式
の条件を室温環境(T=300K)で満たすためには、
(Equation 3) The sum of the capacitances associated with the islands 33, 2C + C 0
Equally, it is the sum of the two sums 2C of the capacitance of the tunnel barrier and the capacitance C 0 of the control gate. K B T is the Boltzmann constant, and T is the operating temperature of the element. In order to satisfy the condition of equation (4) in a room temperature environment (T = 300K),

【0048】[0048]

【数4】 そのためには、アイランド33の直径が10nm以下で
ある必要がある。
(Equation 4) For that purpose, the diameter of the island 33 needs to be 10 nm or less.

【0049】電圧VWを印加する前の初期状態におい
て、捕獲中心20に有限の電荷(QT≠0)が存存する
場合について論考する。捕獲中心20に電荷QTが蓄積
されていたとすると、アイランド33と捕獲中心20と
の間のキャパシタ上の電荷Q2は、
The case where a finite charge (Q T ≠ 0) exists in the trapping center 20 in the initial state before the application of the voltage V W will be discussed. Assuming that the charge Q T is stored in the capture center 20, the charge Q 2 on the capacitor between the island 33 and the capture center 20 becomes

【0050】[0050]

【数5】 となる。(2)式と同様に考えると、Q2が電子の素電
荷eの半整数倍になるとき、すなわち、
(Equation 5) Becomes When Q 2 is considered in the same manner as equation (2), when Q 2 is a half integral multiple of the elementary charge e of the electron, ie,

【0051】[0051]

【数6】 のとき、電流Iが極大となる。電流が極大となるときの
制御ゲートの値VWは、(2)式と比較すると、{C2
(C1+C2)}×QTだけ小さくなることがわかる。
(Equation 6) At this time, the current I becomes maximum. The value V W of the control gate when the current is maximized is: ΔC 2 /
It can be seen that it becomes smaller by (C 1 + C 2 ) 小 さ く × Q T.

【0052】次に、図4(a)を用いて、読み出し方法
について論述する。捕獲中心20に電荷QTが蓄積され
た場合には、単一電子トランジスタ14のソース35を
流れる電流Iが極大となるのは、制御ゲートの値VW
(6)式の条件を満たすときである。蓄積された電荷Q
Tによって、電流Iが極大となるVWの値が変化すること
を利用して読み出し動作を行う。
Next, a reading method will be described with reference to FIG. When the charge Q T is accumulated in the trapping center 20, the current I flowing through the source 35 of the single electron transistor 14 becomes maximum when the value V W of the control gate satisfies the condition of the expression (6). It is. Accumulated charge Q
The read operation is performed by utilizing the fact that the value of V W at which the current I becomes maximum changes depending on T.

【0053】プログラミング動作時に、クーロンブロッ
ケード振動を1/4周期分だけ変化させる電荷量を捕獲
中心20に蓄積する。このときの条件は、(6)式の右
辺の第2項が1/(4e)に等しい場合である。すなわ
ち、
During the programming operation, the charge amount that changes the Coulomb blockade oscillation by 1 / cycle is accumulated in the capture center 20. The condition at this time is that the second term on the right side of the equation (6) is equal to 1 / (4e). That is,

【0054】[0054]

【数7】 であり、このときのQTは、(e/4)×(C1+C2
/C2だけ蓄積すればよい。
(Equation 7) And Q T at this time is (e / 4) × (C 1 + C 2 )
/ C 2 only need to accumulate.

【0055】プログラミング動作によって、(e/4)
×(C1+C2)/C2なる電荷が蓄積されたときの制御
ゲート電圧VWに対する電流Iは、図6において破線で
示してある。また、消去動作によって、電荷が消去され
た場合の電流は図6に実線で示されている。
By the programming operation, (e / 4)
The current I with respect to the control gate voltage V W when the electric charge of × (C 1 + C 2 ) / C 2 is accumulated is shown by a broken line in FIG. The current when the charge is erased by the erase operation is shown by a solid line in FIG.

【0056】制御ゲート電圧VWが接地電位の場合、電
荷がプログラムされている場合および消去されている場
合とも電流Iは0であり、単一電子トランジスタ14は
オフ状態にある。一方、VWをVW=VW1=e/(4
0)に設定すると、電荷が書き込まれている場合には
電流Iが図6に破線で示すように流れ、単一電子トラン
ジスタ14がオン状態になり、電荷が消去されている場
合には、単一電子トランジスタ14はオフ状態のままで
ある。
When the control gate voltage V W is at the ground potential, the current I is 0 when the charge is programmed and erased, and the single-electron transistor 14 is off. On the other hand, V W is calculated as V W = V W1 = e / (4
If set to C 0), when the current I when the charge is written flows as indicated by a broken line in FIG. 6, the single-electron transistor 14 is turned on, charges are erased, Single-electron transistor 14 remains off.

【0057】単一電子トランジスタ14がオン状態にな
ると、図4(a)に示した検出増幅器54n内の負荷抵
抗61に電位降下が起こり、差動増幅回路62の2つの
入力の間に電位差が発生する。この電位差を差動増幅回
路62によって、増幅して出力する。単一電子トランジ
スタ14がオフ状態の場合には、負荷抵抗61には電位
降下が起こらず、差動増幅回路62の2つの入力にも電
位差は発生しない。
When the single-electron transistor 14 is turned on, a potential drop occurs in the load resistor 61 in the detection amplifier 54n shown in FIG. Occur. This potential difference is amplified and output by the differential amplifier circuit 62. When the single-electron transistor 14 is off, no potential drop occurs in the load resistor 61 and no potential difference occurs between the two inputs of the differential amplifier circuit 62.

【0058】そこで、選択した半導体不揮発性記憶素子
10の読み出しを行うには、選択した行アドレス線53
mに接続されている制御ゲートに電圧VW=VW1を印加
し、他の行アドレス線は接地電位にしておく。さらに選
択した列アドレス線51nにVDを印加し、他の列アド
レス線は接地電位にする。選択した列アドレス線51n
に接続された複数の単一電子トランジスタ14の中で、
選択された行アドレス線53mに接続された単一電子ト
ランジスタ14以外は、常にオフ状態である。なぜな
ら、制御ゲート18が接地されているため、捕獲中心2
0に蓄積された電荷の有無に関わらず、単一電子トラン
ジスタ14がオフ状態であるからである。
In order to read the selected semiconductor nonvolatile memory element 10, the selected row address line 53
The voltage V W = V W1 is applied to the control gate connected to m, and the other row address lines are kept at the ground potential. Further, V D is applied to the selected column address line 51n, and the other column address lines are set to the ground potential. Selected column address line 51n
Among a plurality of single electron transistors 14 connected to
Other than the single electron transistor 14 connected to the selected row address line 53m, the transistor is always off. Because the control gate 18 is grounded, the capture center 2
This is because the single-electron transistor 14 is in the off state regardless of the presence or absence of the electric charge accumulated in 0.

【0059】選択された行アドレス線53mと、選択さ
れた列アドレス線51nに接続された単一電子トランジ
スタ14は、電荷が蓄積されていない場合にはオフ状態
であり、電荷が蓄積されている場合にはオン状態とな
る。なぜなら、選択された単一電子トランジスタ14の
制御ゲート電圧には、電圧VW1が印加されているため、
図6に破線で示したように電流Iが流れるからである。
ゆえに、選択した半導体不揮発性記憶素子10の内容を
読み出すことが可能である。
The single-electron transistor 14 connected to the selected row address line 53m and the selected column address line 51n is off when no charge is stored, and the charge is stored. In this case, it is turned on. Because the voltage V W1 is applied to the control gate voltage of the selected single electron transistor 14,
This is because the current I flows as shown by the broken line in FIG.
Therefore, the contents of the selected semiconductor nonvolatile memory element 10 can be read.

【0060】[0060]

【実施例】【Example】

(第1の実施例)次に、本発明の半導体不揮発性記憶素
子の実施例について説明する。図7の(A−1)の断面
図と(A−2)の上面図に示すように、シリコン基板1
2上に絶縁膜12を介して厚さが数nmから数100n
m、ボロン濃度が1014から1018cm-3、面方位(1
00)の上部シリコン層71aをもつSOI(Silicon
onInsulator)基板を用意する。ネガ型フォトレジスト
をSOI基板に塗布し、ソースおよびドレイン領域と単
一電子トランジスタが作製される大まかな領域を従来式
の紫外線露光法を用いて露光し、現像を行う。このネガ
型フォトレジストをマスクとして、上部シリコン層71
aのエッチングを行い、後述のソース35aおよびドレ
イン領域31aと単一電子トランジスタ14が作製され
る大まかな領域を残す。エッチングでは、従来の半導体
製造過程で用いられているエッチング液、例えばpエッ
チ液を用いる。エッチング後の素子の模式図が図7(B
−1)の断面図と同図(B−2)の上面図に示されてい
る。
(First Embodiment) Next, an embodiment of the semiconductor nonvolatile memory element of the present invention will be described. As shown in the cross-sectional view of FIG. 7A-1 and the top view of FIG.
2 having a thickness of several nm to several hundreds of n through an insulating film 12.
m, boron concentration from 10 14 to 10 18 cm -3 , plane orientation (1
00) with an upper silicon layer 71a (Silicon
onInsulator) Prepare a substrate. A negative photoresist is applied to the SOI substrate, and the source and drain regions and rough regions where single electron transistors are to be fabricated are exposed and developed using a conventional ultraviolet exposure method. Using this negative photoresist as a mask, the upper silicon layer 71
Etching a is performed to leave a source 35a and a drain region 31a, which will be described later, and a rough region where the single-electron transistor 14 is formed. In the etching, an etchant used in a conventional semiconductor manufacturing process, for example, a p-etch solution is used. FIG. 7B is a schematic view of the device after etching.
1B) and a top view of FIG. 2B-2.

【0061】次に、上部シリコン層71a上に電子線用
ネガ型レジストを塗布した後、電子線照射を行うことに
より、幅数nm〜数100nm、長さ数nm〜数μmの
レジストパターンを形成する。このとき用いる電子線用
ネガ型レジストは、カリックスアレーンやポリスチレン
をモノクロロベンゼンに代表される有機溶媒に溶かし込
んだ溶液を用いる。次に、このレジストパターンをマス
クとして、反応性イオンエッチング(RIE)回路によ
り上部シリコン層71aの加工を行い、細線中央部には
隣接した2個所の細線幅の狭い領域をもった、図7(C
−1)の断面図及び同図(C−2)の上面図に示す形状
のシリコン細線を形成する。
Next, after a negative resist for electron beam is applied on the upper silicon layer 71a, an electron beam is irradiated to form a resist pattern having a width of several nm to several 100 nm and a length of several nm to several μm. I do. The negative resist for electron beam used at this time is a solution in which calixarene or polystyrene is dissolved in an organic solvent represented by monochlorobenzene. Next, using the resist pattern as a mask, the upper silicon layer 71a was processed by a reactive ion etching (RIE) circuit, and two narrow regions adjacent to each other were formed at the center of the narrow line. C
A thin silicon wire having the shape shown in the cross-sectional view of -1) and the top view of FIG.

【0062】図7(C−1)、(C−2)において、細
線幅の狭い領域がトンネル障壁32a、34aとなり、
この領域に囲まれた領域がアイランド33aとなり、単
一電子トランジスタ14を構成する。細線幅は10nm
から20nm、長さは100nmであって、細線幅が狭
い領域の最小線幅は5nmから10nm程度である。ま
た、アイランド領域33aの長さは約10nm程度であ
る。10nmのレジストパターンは従来の微細加工技術
である公知の文献(藤田その他、Applied Physics Lett
er,68巻,pp.1297,(1996))記載の方法を用いれば可能で
あり、反応性イオンエッチングに関しても、従来の技術
である時間変調型反応性イオンエッチング技術を用いれ
ば可能である。なお、細線の中央部の幅の狭い領域に代
えて厚さの薄い領域を設けてもよい。
In FIGS. 7 (C-1) and 7 (C-2), the regions where the fine line width is narrow are the tunnel barriers 32a and 34a.
The region surrounded by this region becomes the island 33a, and forms the single electron transistor 14. Fine line width is 10nm
To 20 nm, the length is 100 nm, and the minimum line width in the region where the fine line width is narrow is about 5 nm to 10 nm. The length of the island region 33a is about 10 nm. A 10-nm resist pattern is a well-known document which is a conventional fine processing technology (Fujita et al., Applied Physics Lett.)
er, Vol. 68, pp. 1297, (1996)). Reactive ion etching can be performed by using a time-modulated reactive ion etching technique, which is a conventional technique. A thin region may be provided in place of the narrow region at the center of the thin line.

【0063】続いて、図7(D−1)の断面図と同図
(D−2)の上面図に示すように、化学気相成長法を用
いてシリコン細線の上部に厚さ数20mm〜数200n
mのシリコン酸化膜72aを形成する。次に、上部シリ
コン酸化膜72a上にポジ型フォトレジストを塗布し、
ソース35aおよびドレイン領域31aの一部と単一電
子トランジスタ14が作製される領域を従来式の紫外線
露光回路を用いて露光し、現像を行った後、ポジ型フォ
トレジストをマスクとして、シリコン酸化膜72aのエ
ッチングを行う。エッチングでは、従来の半導体製造過
程で用いられているエッチング液、例えばフッ酸を用い
る。このエッチング後の素子の模式図が図7(E−1)
の断面図及び同図(E−2)の上面図に示されており、
ソース35aおよびドレイン領域31aの一部と単一電
子トランジスタ14が露出する。
Subsequently, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7D-1 and the top view of FIG. 7D-2, a silicon thin wire having a thickness of 20 mm Number 200n
An m-th silicon oxide film 72a is formed. Next, a positive photoresist is applied on the upper silicon oxide film 72a,
A portion of the source 35a and the drain region 31a and a region where the single electron transistor 14 is to be formed are exposed and developed using a conventional ultraviolet exposure circuit, and then a silicon oxide film is formed using a positive photoresist as a mask. The etching of 72a is performed. In the etching, an etchant used in a conventional semiconductor manufacturing process, for example, hydrofluoric acid is used. FIG. 7E-1 is a schematic view of the device after the etching.
Are shown in the cross-sectional view of FIG.
A part of the source 35a and the drain region 31a and the single electron transistor 14 are exposed.

【0064】次に、図8(F−1)の断面図及び同図
(F−2)の上面図に示すように、熱酸化法により厚さ
約1nm〜約5nmのシリコン酸化膜22aを形成す
る。化学気相成長法により図7(E−1)、(E−2)
で形成したシリコン酸化膜72aと図8(F−1)、
(F−2)での熱酸化膜22aとで厚いシリコン酸化膜
層21a、23aが形成され、ソース35aおよびドレ
イン領域31aの一部と単一電子トランジスタ14が露
出した部分はその上に熱酸化膜22aのみが形成され
る。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 8F-1 and the top view of FIG. 8F-2, a silicon oxide film 22a having a thickness of about 1 nm to about 5 nm is formed by a thermal oxidation method. I do. 7 (E-1), (E-2) by chemical vapor deposition
The silicon oxide film 72a formed in FIG.
Thick silicon oxide film layers 21a and 23a are formed with the thermal oxide film 22a in (F-2), and a part of the source 35a and the drain region 31a and a part where the single electron transistor 14 is exposed are thermally oxidized thereon. Only the film 22a is formed.

【0065】さらに、図8(G−1)の断面図及び同図
(G−2)の上面図に示すように、プラズマ気相成長法
により、上部に厚さ20〜100nmのシリコン窒化膜
16を成長する。続いて、図8(H−1)の断面図及び
同図(H−2)の上面図に示すように、化学気相成長法
を用いて上部に厚さ数10nm〜数50nmのシリコン
酸化膜17aを形成する。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 8 (G-1) and the top view of FIG. 8 (G-2), a silicon nitride film 16 Grow. Subsequently, as shown in the cross-sectional view of FIG. 8 (H-1) and the top view of FIG. 8 (H-2), a silicon oxide film having a thickness of several tens nm to several 50 nm is formed thereon by using a chemical vapor deposition method. 17a is formed.

【0066】次に、光リソグラフィー技術とRIEエッ
チング技術により、ドレイン領域31aの上部のシリコ
ン酸化膜17a、シリコン窒化膜16及びシリコン酸化
膜層21aにコンタクトホールを開口し、この後アルミ
ニウムを300nm程度蒸着する。その後、光リソグラ
フィー技術とRIEエッチング技術によりアルミニウム
の加工を行い、図8(I−1)の断面図及び同図(I−
2)の上面図に示すようにドレイン31aへの電極73
と制御ゲート18の形成を同時に行い、所望の構造を得
る。
Next, contact holes are opened in the silicon oxide film 17a, the silicon nitride film 16 and the silicon oxide film layer 21a above the drain region 31a by photolithography and RIE etching, and then aluminum is deposited to a thickness of about 300 nm. I do. After that, the aluminum is processed by the photolithography technique and the RIE etching technique, and the sectional view of FIG.
2) As shown in the top view of FIG.
And the formation of the control gate 18 are performed simultaneously to obtain a desired structure.

【0067】本実施例により作製された半導体不揮発性
記憶素子は、素子面積が50×50nmであり、微細化
できることが確認できた。また、作製された単一電子ト
ランジスタは、温度100Kにおいて明瞭なクーロンブ
ロッケイド振動が観測され、高温動作可能であることが
確認できた。窒化膜の特性では、所望の履歴現象を確認
し、記憶媒体として用いることができることを確認し
た。
The semiconductor non-volatile memory element manufactured according to this example had an element area of 50 × 50 nm, and it was confirmed that miniaturization was possible. In addition, clear Coulomb blockade oscillation was observed at a temperature of 100 K in the manufactured single-electron transistor, and it was confirmed that high-temperature operation was possible. In the characteristics of the nitride film, a desired hysteresis phenomenon was confirmed, and it was confirmed that the nitride film could be used as a storage medium.

【0068】(第2の実施例)次に、本発明の半導体不
揮発性記憶素子の第2実施例について説明する。まず、
図9(A−1)の断面図と(A−2)の上面図に示すよ
うに、シリコン基板12上に絶縁膜12を介して、厚さ
が数nmから数100nm、ボロン濃度が1014から1
18cm-3、面方位(100)の上部シリコン層71b
をもつSOI(Silicon on Insulator)基板を用意す
る。次に、ネガ型フォトレジストをこのSOI基板に塗
布し、ソースおよびドレイン領域と単一電子トランジス
タが作製される大まかな領域を従来式の紫外線露光法を
用いて露光し、現像を行う。続いて、ネガ型フォトレジ
ストをマスクとして、上部シリコン層71bのエッチン
グを行い、後述するソース35bおよびドレイン領域3
1bと単一電子トランジスタ14が作製される大まかな
領域を残す。エッチングでは、従来の半導体製造過程で
用いられているエッチング液、例えばpエッチ液を用い
る。エッチング後の素子の模式図が図9(B−1)の断
面図及び(B−2)の上面図に示されている。
(Second Embodiment) Next, a description will be given of a second embodiment of the semiconductor nonvolatile memory element according to the present invention. First,
As shown in the cross-sectional view of FIG. 9A-1 and the top view of FIG. 9A-2, the thickness is several nm to several hundreds nm and the boron concentration is 10 14 From 1
0 18 cm -3 , upper silicon layer 71b with plane orientation (100)
An SOI (Silicon on Insulator) substrate having the following is prepared. Next, a negative photoresist is applied to the SOI substrate, and the source and drain regions and a rough region where a single-electron transistor is to be formed are exposed to light using a conventional ultraviolet exposure method, and are developed. Subsequently, using the negative photoresist as a mask, the upper silicon layer 71b is etched to form a source 35b and a drain region 3 described later.
1b and leave a rough area where the single-electron transistor 14 is fabricated. In the etching, an etchant used in a conventional semiconductor manufacturing process, for example, a p-etch solution is used. A schematic view of the element after etching is shown in the cross-sectional view of FIG. 9B-1 and the top view of FIG. 9B-2.

【0069】次に、上部シリコン層71b上に電子線用
ネガ型レジストを塗布した後、電子線照射を行うことに
より、幅数nm〜数100nm、長さ数nm〜数μmの
レジストパターンを形成する。このとき用いる電子線用
レジストは、カリックスアレーンやポリスチレンをモノ
クロロベンゼンに代表される有機溶媒に溶かし込んだ溶
液を用いる。次にこのレジストパターンをマスクとし
て、RIE回路により上部シリコン層71bの加工を行
い、中央部に隣接した2個所の細線幅の狭い領域をもっ
た、図9(C−1)の断面図及び(C−2)の上面図に
示す如きシリコン細線を形成する。
Next, after a negative resist for electron beam is applied on the upper silicon layer 71b, a resist pattern having a width of several nm to several hundred nm and a length of several nm to several μm is formed by irradiating an electron beam. I do. As the electron beam resist used at this time, a solution obtained by dissolving calixarene or polystyrene in an organic solvent represented by monochlorobenzene is used. Next, using this resist pattern as a mask, the upper silicon layer 71b is processed by an RIE circuit, and has a cross-sectional view of FIG. A silicon fine wire as shown in the top view of C-2) is formed.

【0070】上記のシリコン細線のうち、細線幅の狭い
領域がトンネル障壁32b、34bとなり、このトンネ
ル障壁32b、34bに囲まれた領域がアイランド33
bとなり、これらにより単一電子トランジスタ14を構
成する。細線幅は10nmから20nm、長さは100
nmであって、細線幅が狭い領域の最小線幅は5nmか
ら10nm程度である。また、アイランド領域33bの
長さは約10nm程度である。10nmのレジストパタ
ーンは第1の実施例と同様の従来の微細加工技術を用い
ることで可能であり、反応性イオンエッチングに関して
も、従来の技術である時間変調型反応性イオンエッチン
グ技術を用いることで可能である。
Of the silicon thin wires described above, the narrow areas of the thin lines are the tunnel barriers 32b and 34b, and the area surrounded by the tunnel barriers 32b and 34b is the island 33.
b, and these constitute the single electron transistor 14. Fine line width is 10nm to 20nm, length is 100
nm, and the minimum line width in a region where the thin line width is narrow is about 5 nm to 10 nm. The length of the island region 33b is about 10 nm. A 10 nm resist pattern can be formed by using the same conventional fine processing technology as in the first embodiment, and the reactive ion etching can be performed by using the time modulation type reactive ion etching technology, which is the conventional technology. It is possible.

【0071】次に、図9(D−1)の断面図及び(D−
2)の上面図に示すように、化学気相成長法を用いてシ
リコン細線の上部に厚さ数20nm〜数200nmのシ
リコン酸化膜72bを形成する。次に、上部シリコン酸
化膜72b上にポジ型フォトレジストを塗布し、ソース
35aおよびドレイン領域31aの一部と単一電子トラ
ンジスタ14が作製される領域を従来式の紫外線露光回
路を用いて露光し、現像を行った後、ポジ型フォトレジ
ストをマスクとして、シリコン酸化膜72bのエッチン
グを行う。エッチングでは、従来の半導体製造過程で用
いられているエッチング液、例えばフッ酸を用いる。こ
のエッチング後の素子の模式図が図9(E−1)の断面
図及び同図(E−2)の上面図に示されており、ソース
35aおよびドレイン領域31aの一部と単一電子トラ
ンジスタ14が露出する。
Next, the sectional view of FIG.
As shown in the top view of 2), a silicon oxide film 72b having a thickness of several 20 nm to several 200 nm is formed on the fine silicon wires by using a chemical vapor deposition method. Next, a positive photoresist is applied on the upper silicon oxide film 72b, and a part of the source 35a and the drain region 31a and a region where the single electron transistor 14 is to be formed are exposed using a conventional ultraviolet exposure circuit. After the development, the silicon oxide film 72b is etched using the positive photoresist as a mask. In the etching, an etchant used in a conventional semiconductor manufacturing process, for example, hydrofluoric acid is used. A schematic view of the element after this etching is shown in the cross-sectional view of FIG. 9E-1 and the top view of FIG. 9E-2, showing a part of the source 35a and the drain region 31a and a single electron transistor. 14 is exposed.

【0072】次に、図10(F−1)の断面図及び同図
(F−2)の上面図に示すように、熱酸化法により厚さ
数10nm〜数50nmのシリコン酸化膜を形成する。
化学気相成長法により形成した前記シリコン酸化膜72
bと、熱酸化法により形成したシリコン酸化膜とで、厚
いシリコン酸化膜層21b、23bが形成され、シリコ
ン酸化膜72bのエッチング除去された領域に熱酸化法
によるシリコン酸化膜22bが形成される。
Next, as shown in the sectional view of FIG. 10 (F-1) and the top view of FIG. 10 (F-2), a silicon oxide film having a thickness of several tens nm to several 50 nm is formed by a thermal oxidation method. .
The silicon oxide film 72 formed by a chemical vapor deposition method
b and the silicon oxide film formed by the thermal oxidation method, thick silicon oxide film layers 21b and 23b are formed, and the silicon oxide film 22b by the thermal oxidation method is formed in the region of the silicon oxide film 72b which has been etched away. .

【0073】次に、上記の素子の上部に、図10(G−
1)の断面図及び同図(G−2)の上面図に示すよう
に、プラズマ気相成長法により、厚さ20〜100nm
のシリコン窒化膜16を成長する。続いて、図10(H
−1)の断面図及び同図(H−2)の上面図に示すよう
に、熱酸化法を用いて上部に厚さ数1nm〜数5nmの
シリコン酸化膜17bを形成する。
Next, FIG. 10 (G-
As shown in the cross-sectional view of 1) and the top view of FIG.
Is grown. Subsequently, FIG.
As shown in the cross-sectional view of -1) and the top view of FIG. 2H, a silicon oxide film 17b having a thickness of several nm to several 5 nm is formed thereon by using a thermal oxidation method.

【0074】次に、光リソグラフィー技術とRIEエッ
チング技術により、ドレイン領域31aの上部のシリコ
ン酸化膜17b、シリコン窒化膜16及びシリコン酸化
膜層21bにコンタクトホールを開口し、この後アルミ
ニウムを300nm程度蒸着する。その後、光リソグラ
フィー技術とRIEエッチング技術によりアルミニウム
の加工を行い、図10(I−1)の断面図及び同図(I
−2)の上面図に示すようにドレイン31bへの電極7
3と制御ゲート18の形成を同時に行い、所望の構造を
得る。
Next, contact holes are opened in the silicon oxide film 17b, silicon nitride film 16 and silicon oxide film layer 21b above the drain region 31a by photolithography and RIE etching, and then aluminum is deposited to a thickness of about 300 nm. I do. After that, the aluminum is processed by the photolithography technology and the RIE etching technology, and the sectional view of FIG.
-2) As shown in the top view, the electrode 7 is connected to the drain 31b.
3 and the control gate 18 are simultaneously formed to obtain a desired structure.

【0075】本実施例により作製された半導体不揮発性
記憶素子は、素子面積が50×50nmであり、微細化
できることが確認できた。また、作製された単一電子ト
ランジスタは、温度100Kにおいて明瞭なクーロンブ
ロッケイド振動が観測され、高温動作可能であることが
確認できた。窒化膜の特性では、所望の履歴現象を確認
し、記憶媒体として用いることができることを確認し
た。
The semiconductor nonvolatile memory element manufactured according to this example has an element area of 50 × 50 nm, and it can be confirmed that the semiconductor nonvolatile memory element can be miniaturized. In addition, clear Coulomb blockade oscillation was observed at a temperature of 100 K in the manufactured single-electron transistor, and it was confirmed that high-temperature operation was possible. In the characteristics of the nitride film, a desired hysteresis phenomenon was confirmed, and it was confirmed that the nitride film could be used as a storage medium.

【0076】(第3の実施例)次に、本発明の第3の実
施例について説明する。図3が半導体記憶回路の実施例
である。半導体不揮発性記憶回路には、半導体不揮発性
記憶素子10の配列50が備えられている。半導体不揮
発性記憶回路に関する周辺回路には、行アドレス復号回
路43、列アドレス復号回路41、複数の検出増幅器5
4aから54zが含まれる。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 shows an embodiment of the semiconductor memory circuit. The semiconductor nonvolatile memory circuit includes an array 50 of the semiconductor nonvolatile memory elements 10. Peripheral circuits related to the semiconductor nonvolatile memory circuit include a row address decoding circuit 43, a column address decoding circuit 41, and a plurality of detection amplifiers 5.
4a to 54z are included.

【0077】第1の実施例で説明した半導体不揮発性記
憶装置を用いて、該半導体不揮発性記憶回路を構成し
た。行アドレスおよび列アドレスの選択してプログラ
ム、消去および読み出しを行ったところ正常な動作を確
認した。
The semiconductor nonvolatile memory circuit was constructed using the semiconductor nonvolatile memory device described in the first embodiment. When a row address and a column address were selected and programmed, erased, and read, normal operation was confirmed.

【0078】ここでは、半導体不揮発性記憶素子10と
して第1の実施例を用いたが、第2の実施例の半導体不
揮発性記憶素子でもよいことは明らかである。
Here, the first embodiment is used as the semiconductor nonvolatile memory element 10, but it is apparent that the semiconductor nonvolatile memory element of the second embodiment may be used.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体不揮発性記憶素子として、シリコン窒化膜の捕獲
中心を記憶媒体とし、単一電子の電荷の変化を読み出す
ことができる単一電子トランジスタを用いるようにした
ため、高集積、高信頼性を備えた記憶回路を構成でき
る。
As described above, according to the present invention,
As a semiconductor non-volatile memory element, a single electron transistor capable of reading a change in single electron charge is used as a storage medium using a trapping center of a silicon nitride film as a storage medium. A circuit can be configured.

【0080】また、従来のMNOS記憶素子を用いた半
導体不揮発性記憶回路では、プログラミングに数千個の
電子を必要とするために、高電界を絶縁膜に加える必要
があったが、本発明によれば、単一電子の電荷の変化を
読み出すことができる単一電子トランジスタを用いるよ
うにしているため、記憶媒体にプログラムする電子の数
は数百個から数十個に減らすことができ、絶縁膜の寿命
が格段に延びると共に電子数の減少に比例して消費電力
を減らすことができる。
In a conventional semiconductor nonvolatile memory circuit using an MNOS memory element, a high electric field had to be applied to an insulating film because thousands of electrons were required for programming. According to the report, since a single-electron transistor that can read a change in the charge of a single electron is used, the number of electrons to be programmed in the storage medium can be reduced from several hundred to several tens. The life of the film is significantly extended, and the power consumption can be reduced in proportion to the decrease in the number of electrons.

【0081】また、本発明で用いる単一電子トランジス
タは、従来のMNOS記憶素子にある微細化に対する障
害、すなわちショートチャネル効果がなく、微細化が可
能である。また、積層構造とすることと、読み出し回路
を微細化可能な単一電子トランジスタを用いることによ
り、従来例にない微細化された大規模集積回路が可能と
なる。
The single-electron transistor used in the present invention can be miniaturized without the obstacle to miniaturization of the conventional MNOS memory element, that is, without the short channel effect. Further, by using a stacked structure and using a single-electron transistor capable of miniaturizing a readout circuit, a miniaturized large-scale integrated circuit which has not been achieved in the past can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体不揮発性記憶素子の第1の実施
の形態の断面構造図と上面構造図である。
FIG. 1 is a sectional structural view and a top structural view of a first embodiment of a semiconductor nonvolatile memory element of the present invention.

【図2】本発明の半導体不揮発性記憶素子の第2の実施
の形態の断面構造図と上面構造図である。
FIG. 2 is a sectional structural view and a top structural view of a second embodiment of the semiconductor nonvolatile memory element of the present invention.

【図3】本発明の半導体不揮発性記憶回路の一実施の形
態の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment of a semiconductor nonvolatile memory circuit according to the present invention.

【図4】図3中の半導体不揮発性記憶回路の半導体不揮
発性記憶素子と検出増幅器の等価回路図とそれに用いる
トンネル障壁の記号とその等価回路である。
4 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor nonvolatile memory element and a detection amplifier of the semiconductor nonvolatile memory circuit in FIG. 3, a symbol of a tunnel barrier used therein, and an equivalent circuit thereof.

【図5】図4(a)および図4(b)中の単一電子トラ
ンジスタの、制御ゲートに印加される電圧に対するドレ
インに流れる電流の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a voltage applied to a control gate and a current flowing through a drain of the single-electron transistor in FIGS. 4A and 4B.

【図6】図4(a)の単一電子トランジスタの、プログ
ラム状態のときと消去状態のときに制御ゲートに印加さ
れる電圧に対するドレインに流れる電流の関係を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a voltage applied to a control gate and a current flowing through a drain in the programmed state and the erased state of the single-electron transistor of FIG. 4A.

【図7】本発明の半導体不揮発性記憶素子の第1の実施
の形態の製造方法を説明する断面図と上面図(その1)
である。
FIGS. 7A and 7B are a cross-sectional view and a top view for explaining the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element according to the first embodiment of the present invention (part 1); FIGS.
It is.

【図8】本発明の半導体不揮発性記憶素子の第1の実施
の形態の製造方法を説明する断面図と上面図(その2)
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view and a top view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element according to the first embodiment of the present invention;
It is.

【図9】本発明の半導体不揮発性記憶素子の第2の実施
の形態の製造方法を説明する断面図と上面図(その1)
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view and a top view (part 1) illustrating a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory element according to a second embodiment of the present invention.
It is.

【図10】本発明の半導体不揮発性記憶素子の第2の実
施の形態の製造方法を説明する断面図と上面図(その
2)である。
10A and 10B are a cross-sectional view and a top view (part 2) illustrating a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory element according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体不揮発性記憶素子 12 半導体基板 13 第1の絶縁膜 14 単一電子トランジスタ 15a,21a,22a,23a,15b,21b,2
2b,23b 第2の絶縁膜 16a,24a,25a,26a,16b,24b,2
5b,26b 第3の絶縁膜 17a,17b 第4の絶縁膜 18 制御ゲート 20 捕獲中心 31 ドレイン 32,34 トンネル障壁 33 アイランド 35 ソース 41 列アドレス復号回路 43 行アドレス復号回路 50 記憶配列 51a,51b,51n,51z 列アドレス線 52 接地線 53a,53b,53m,53z 行アドレス線 54a,54b,54n,54z 検出増幅器 61 負荷抵抗 62 増幅回路 71a,71b シリコン層 72a,72b シリコン酸化膜
Reference Signs List 10 semiconductor nonvolatile memory element 12 semiconductor substrate 13 first insulating film 14 single electron transistor 15a, 21a, 22a, 23a, 15b, 21b, 2
2b, 23b Second insulating film 16a, 24a, 25a, 26a, 16b, 24b, 2
5b, 26b Third insulating film 17a, 17b Fourth insulating film 18 Control gate 20 Capture center 31 Drain 32, 34 Tunnel barrier 33 Island 35 Source 41 Column address decoding circuit 43 Row address decoding circuit 50 Storage array 51a, 51b, 51n, 51z Column address line 52 Ground line 53a, 53b, 53m, 53z Row address line 54a, 54b, 54n, 54z Detection amplifier 61 Load resistance 62 Amplifier circuit 71a, 71b Silicon layer 72a, 72b Silicon oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/10 451 H01L 29/78 H01L 29/788 H01L 29/792──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/8247 H01L 27/10 451 H01L 29/78 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板を被覆する第1の絶縁膜上に
単一電子トランジスタが形成され、該単一電子トランジ
スタ上に第2の絶縁膜、電子捕獲中心を有する第3の絶
縁膜及び第4の絶縁膜が順次に積層され、該第4の絶縁
膜上に制御ゲート電極が形成され、前記電子捕獲中心を
記憶媒体とすることを特徴とする半導体不揮発性記憶素
子。
A single-electron transistor is formed on a first insulating film covering a semiconductor substrate, a second insulating film, a third insulating film having an electron capture center, and a second insulating film on the single-electron transistor. A semiconductor non-volatile memory element, wherein four insulating films are sequentially stacked, a control gate electrode is formed on the fourth insulating film, and the electron capture center is used as a storage medium.
【請求項2】 前記電子捕獲中心を有する第3の絶縁膜
はシリコン窒化膜であり、前記第2の絶縁膜及び第4の
絶縁膜がそれぞれシリコン酸化膜であり、前記第2の絶
縁膜が前記第4の絶縁膜に比べて膜厚が薄く形成されて
いることを特徴とする請求項1記載の半導体不揮発性記
憶素子。
2. The third insulating film having an electron capture center is a silicon nitride film, the second insulating film and the fourth insulating film are silicon oxide films, respectively, and the second insulating film is 2. The semiconductor non-volatile memory element according to claim 1, wherein a thickness of the semiconductor non-volatile memory element is smaller than that of the fourth insulating film.
【請求項3】 前記電子捕獲中心を有する第3の絶縁膜
はシリコン窒化膜であり、前記第2の絶縁膜及び第4の
絶縁膜がそれぞれシリコン酸化膜であり、前記第4の絶
縁膜が前記第2の絶縁膜に比べて膜厚が薄く形成されて
いることを特徴とする請求項1記載の半導体不揮発性記
憶素子。
3. The third insulating film having the electron trapping center is a silicon nitride film, the second insulating film and the fourth insulating film are silicon oxide films, respectively, and the fourth insulating film is 2. The semiconductor non-volatile memory element according to claim 1, wherein the semiconductor non-volatile memory element is formed to be thinner than the second insulating film.
【請求項4】 前記単一電子トランジスタは、中央部に
隣接した複数の幅又は厚さの小なる領域を有する細線状
に加工された、不純物濃度が高く縮退した半導体層であ
り、前記複数の幅又は厚さの小なる領域がトンネル障壁
となり、該複数の幅又は厚さの狭い領域で囲まれた領域
がアイランドとなり、該アイランドにより電気的に絶縁
されたソース及びドレインとからなることを特徴とする
請求項1記載の半導体不揮発性記憶素子。
4. The single-electron transistor is a degenerated semiconductor layer having a high impurity concentration and processed into a thin line shape having a plurality of regions having a small width or thickness adjacent to a central portion. A region having a small width or thickness serves as a tunnel barrier, a region surrounded by the plurality of regions having a small width or thickness serves as an island, and includes a source and a drain which are electrically insulated by the island. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 複数個の半導体不揮発性記憶素子がマト
リクス状に配列された記憶配列と、 前記記憶配列を構成する前記複数個の半導体不揮発性記
憶素子のうち、同じ行に配置された2以上の半導体不揮
発性記憶素子の制御ゲートに対し同じ行アドレス線を介
してゲート電圧を同時に印加する行アドレス復号回路
と、 前記記憶配列を構成する前記複数個の半導体不揮発性記
憶素子のうち、同じ列に配置された2以上の半導体不揮
発性記憶素子のドレインに同じ列アドレス線を介して接
続された、全部で複数の検出増幅器と、 前記複数の検出増幅器にそれぞれ列アドレス信号を入力
する列アドレス復号回路とを有し、前記記憶配列を構成
する前記複数個の半導体不揮発性記憶素子のそれぞれ
は、半導体基板を被覆する第1の絶縁膜上に単一電子ト
ランジスタが形成され、該単一電子トランジスタ上に第
2の絶縁膜、電子捕獲中心を有する第3の絶縁膜及び第
4の絶縁膜が順次に積層され、該第4の絶縁膜上に制御
ゲート電極が形成され、前記電子捕獲中心を記憶媒体と
する構成であり、該単一電子トランジスタのドレインが
前記列アドレス線に接続されると共にソースが接地さ
れ、前記制御ゲート電極が前記行アドレス線に接続され
ていることを特徴とする半導体不揮発性記憶回路。
5. A memory array in which a plurality of semiconductor nonvolatile memory elements are arranged in a matrix, and two or more of the plurality of semiconductor nonvolatile memory elements constituting the memory array, which are arranged in the same row. A row address decoding circuit for simultaneously applying a gate voltage to the control gate of the semiconductor nonvolatile memory element via the same row address line; and a same column among the plurality of semiconductor nonvolatile memory elements forming the storage array. A plurality of sense amplifiers connected to the drains of two or more semiconductor nonvolatile memory elements disposed at the same time via the same column address line; and a column address decoder for inputting a column address signal to each of the plurality of sense amplifiers. And a plurality of semiconductor nonvolatile memory elements constituting the memory array, each of which has a single electron on a first insulating film covering a semiconductor substrate. A transistor is formed, a second insulating film, a third insulating film having an electron capture center, and a fourth insulating film are sequentially stacked on the single-electron transistor, and a control gate is formed on the fourth insulating film. An electrode is formed, the electron capture center is used as a storage medium, a drain of the single electron transistor is connected to the column address line, a source is grounded, and the control gate electrode is connected to the row address line. A semiconductor nonvolatile memory circuit, which is connected.
【請求項6】 請求項5記載の半導体不揮発性記憶回路
の複数の前記列アドレス線から選択された第1の列アド
レス線と、複数の前記行アドレス線から選択された第1
の行アドレス線との各組み合わせにより指定された、第
1の半導体不揮発性記憶素子を読み出すために、列アド
レス復号回路が該第1の列アドレス線に接続された前記
検出増幅器を介して第1の正電位を第1の列アドレス線
に印加すると共に、前記行アドレス復号回路より前記第
1の行アドレス線を介して前記第1の半導体不揮発性記
憶素子の制御ゲート電極に第2の正電位を印加し、か
つ、該第1の行アドレス線以外の第2の行アドレス線に
接続された複数個の第2の半導体不揮発性記憶素子の制
御ゲート電極をそれぞれ接地電位として該第2の半導体
不揮発性記憶素子の単一電子トランジスタをオフ状態と
し、該第1の半導体不揮発性記憶素子の制御ゲート電極
に前記第2の正電位を印加したとき、該第1の半導体不
揮発性記憶素子が消去状態にある場合は、その単一電子
トランジスタの出力がクーロンブロッケードのためにオ
フ状態であり、該第1の半導体不揮発性記憶素子がプロ
グラミング状態にある場合は、その単一電子トランジス
タがオン状態となることを利用して読み出しを行うこと
を特徴とする半導体不揮発性記憶回路の動作方法。
6. The semiconductor nonvolatile memory circuit according to claim 5, wherein a first column address line selected from the plurality of column address lines and a first column address line selected from the plurality of row address lines.
In order to read the first semiconductor nonvolatile memory element specified by each combination with the row address line, a column address decoding circuit is connected to the first column address line via the detection amplifier. Is applied to a first column address line, and a second positive potential is applied from the row address decoding circuit to the control gate electrode of the first semiconductor nonvolatile memory element via the first row address line. And the control gate electrodes of a plurality of second semiconductor nonvolatile memory elements connected to a second row address line other than the first row address line are each set to a ground potential, and the second semiconductor When the single electron transistor of the nonvolatile memory element is turned off and the second positive potential is applied to the control gate electrode of the first semiconductor nonvolatile memory element, the first semiconductor nonvolatile memory element is turned off. State, the output of the single-electron transistor is off due to Coulomb blockade, and when the first semiconductor non-volatile storage element is in the programming state, the single-electron transistor is turned on. A method for operating a semiconductor nonvolatile memory circuit, characterized in that reading is performed by utilizing the following.
【請求項7】 請求項5記載の半導体不揮発性記憶回路
の複数の前記列アドレス線から選択された第1の列アド
レス線と、複数の前記行アドレス線から選択された第1
の行アドレス線との各組み合わせにより指定された、第
1の半導体不揮発性記憶素子の消去時は、正又は負の電
位を前記第1の列アドレス線に印加し、かつ、負又は正
の電位を前記第1の行アドレス線に印加することによ
り、前記第1の半導体不揮発性記憶素子を構成する単一
電子トランジスタの捕獲中心に蓄積された電荷をファウ
ラー・ノルトハイム・トンネル機構を通して移動させる
ようにし、消去した前記第1の半導体不揮発性記憶素子
をプログラミングするときは、負又は正電位を前記第1
の列アドレス線に印加し、かつ、正又は負電位を前記第
1の行アドレス線に印加することにより、該第1の半導
体不揮発性記憶素子を構成する単一電子トランジスタの
捕獲中心に電荷をファウラー・ノルトハイム・トンネル
機構を通して移動させることを特徴とする半導体不揮発
性記憶回路の動作方法。
7. The semiconductor nonvolatile memory circuit according to claim 5, wherein a first column address line selected from the plurality of column address lines and a first column address line selected from the plurality of row address lines.
At the time of erasing the first semiconductor nonvolatile memory element specified by each combination with the row address line, a positive or negative potential is applied to the first column address line, and a negative or positive potential is applied. Is applied to the first row address line to move the electric charge accumulated at the capture center of the single electron transistor constituting the first semiconductor nonvolatile memory element through a Fowler-Nordheim tunnel mechanism. When programming the erased first semiconductor nonvolatile memory element, a negative or positive potential is applied to the first semiconductor nonvolatile memory element.
By applying a positive or negative potential to the first row address line, thereby causing a charge to be applied to the capture center of the single electron transistor constituting the first semiconductor nonvolatile memory element. An operation method of a semiconductor nonvolatile memory circuit, wherein the semiconductor nonvolatile memory circuit is moved through a Fowler-Nordheim tunnel mechanism.
【請求項8】 前記第1の半導体不揮発性記憶素子が、
前記電子捕獲中心を有する第3の絶縁膜がシリコン窒化
膜であり、前記第2の絶縁膜及び第4の絶縁膜がそれぞ
れシリコン酸化膜であり、前記第2の絶縁膜が前記第4
の絶縁膜に比べて膜厚が薄く形成されている構造である
ときは、消去時は前記第1の列アドレス線に正電位を印
加し、かつ、前記第1の行アドレス線には負電位を印加
し、プログラミング時は前記第1の列アドレス線に負電
位を印加し、かつ、前記第1の行アドレス線には正電位
を印加することを特徴とする請求項7記載の半導体不揮
発性記憶回路の動作方法。
8. The first semiconductor nonvolatile memory element,
The third insulating film having the electron trapping center is a silicon nitride film, the second insulating film and the fourth insulating film are each a silicon oxide film, and the second insulating film is the fourth insulating film.
In the structure having a thickness smaller than that of the insulating film, a positive potential is applied to the first column address line during erasing, and a negative potential is applied to the first row address line. 8. A nonvolatile semiconductor memory according to claim 7, wherein a negative potential is applied to said first column address line during programming, and a positive potential is applied to said first row address line. How the storage circuit operates.
【請求項9】 前記第1の半導体不揮発性記憶素子が、
前記電子捕獲中心を有する第3の絶縁膜がシリコン窒化
膜であり、前記第2の絶縁膜及び第4の絶縁膜がそれぞ
れシリコン酸化膜であり、前記第4の絶縁膜が前記第2
の絶縁膜に比べて膜厚が薄く形成されている構造である
ときは、消去時は前記第1の列アドレス線に負電位を印
加し、かつ、前記第1の行アドレス線には正電位を印加
し、プログラミング時は前記第1の列アドレス線に正電
位を印加し、かつ、前記第1の行アドレス線には負電位
を印加することを特徴とする請求項7記載の半導体不揮
発性記憶回路の動作方法。
9. The first semiconductor nonvolatile memory element,
The third insulating film having the electron capture center is a silicon nitride film, the second insulating film and the fourth insulating film are each a silicon oxide film, and the fourth insulating film is the second insulating film.
In the structure having a thickness smaller than that of the insulating film, a negative potential is applied to the first column address line during erasing, and a positive potential is applied to the first row address line. 8. A nonvolatile semiconductor memory according to claim 7, wherein during programming, a positive potential is applied to said first column address line, and a negative potential is applied to said first row address line. How the storage circuit operates.
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