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JPS6225274B2 - - Google Patents
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JPS6225274B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6225274B2
JPS6225274B2 JP55168618A JP16861880A JPS6225274B2 JP S6225274 B2 JPS6225274 B2 JP S6225274B2 JP 55168618 A JP55168618 A JP 55168618A JP 16861880 A JP16861880 A JP 16861880A JP S6225274 B2 JPS6225274 B2 JP S6225274B2
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JP
Japan
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insulating film
gate
conductor layer
layer
memory cell
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JP55168618A
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Japanese (ja)
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JPS5792867A (en
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Fujio Masuoka
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE8181305349T priority patent/DE3175125D1/en
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Publication of JPS6225274B2 publication Critical patent/JPS6225274B2/ja
Priority to US07/193,079 priority patent/US4910565A/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]

Landscapes

  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はデータの電気的消去が可能なプログ
ラマブルROMのメモリセルに好適な半導体記憶
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device suitable for a memory cell of a programmable ROM in which data can be electrically erased.

EP―ROM(Erasable Programable―ROM)
は製造後にデータの書込みあるいは消去が可能で
あり、これを大きく別けると紫外線消去型のもの
と電気的消去型のものの2つになる。このうち紫
外線消去型のEP―ROMは1つのメモリセルを1
つのトランジスタで構成することができるために
高集積化が可能であり、現在までに32Kビツトお
よび64Kビツトの集積度を持つものが開発されて
いる。しかしながらこの紫外線消去型のものは紫
外線を通すパツケージを必要とするため、価格が
高価となる。一方、電気的消去型のものは(これ
を特にE2P―ROM(Electrically Erasable P―
ROM)と称する)、1つのメモリセルを最低2つ
のトランジスタで構成するために、集積度をあま
り高くすることはできず、現在までに16Kビツト
の集積度を持つものまでしか発表されていない。
しかしこの電気的消去型のものはパツケージとし
て安価なプラスチツクが使用可能なため、製造コ
ストを低くすることができるという利点をもつて
いる。
EP-ROM (Erasable Programmable-ROM)
Data can be written or erased after manufacturing, and there are two main types: ultraviolet erasable type and electrically erased type. Among these, UV-erasable EP-ROM has one memory cell.
Since it can be configured with one transistor, it is possible to achieve high integration, and to date, devices with 32K bits and 64K bits of integration have been developed. However, this ultraviolet-erasable type requires a package that allows ultraviolet light to pass through, making it expensive. On the other hand, the electrically erasable type (especially E 2 P-ROM (Electrically Erasable P-ROM)
(referred to as ROM), one memory cell consists of at least two transistors, so the degree of integration cannot be increased very high, and so far only 16K bits of integration have been announced.
However, this electrically erasable type has the advantage of being able to use inexpensive plastic as a package, thereby reducing manufacturing costs.

このうち第1図は、1980年2月、ISSCCにお
いて発表された、1つのメモリセルを2つのトラ
ンジスタで構成した従来のE2P―ROMの1つの
メモリセル部分を示す構成図である。図において
1はデイジツト線、2は選択線、3はデータプロ
グラム線であり、デイジツト線1と接地電位点と
の間には、ビツト選択用のMOSトランジスタ4
とデータ記憶用でコントロールゲートとフローテ
イングゲートを持つ二重ゲート型のMOSトラン
ジスタ5とが直列接続されている。そして上記一
方のMOSトランジスタ4のゲートは上記選択線
2に接続され、他方のMOSトランジスタ5のコ
ントロールゲートは上記データプログラム線3に
接続される。
Of these, FIG. 1 is a configuration diagram showing one memory cell portion of a conventional E 2 P-ROM, which was announced at the ISSCC in February 1980, in which one memory cell is composed of two transistors. In the figure, 1 is a digit line, 2 is a selection line, and 3 is a data program line. Between the digit line 1 and the ground potential point is a MOS transistor 4 for bit selection.
and a double gate type MOS transistor 5 having a control gate and a floating gate for data storage are connected in series. The gate of the one MOS transistor 4 is connected to the selection line 2, and the control gate of the other MOS transistor 5 is connected to the data program line 3.

このような構成でなる従来のE2P―ROMには
次のような欠点がある。
The conventional E 2 P-ROM having such a configuration has the following drawbacks.

第1図から明らかなように、1つのメモリセ
ルを2つのトランジスタによつて構成している
ため、紫外線消去型のものに比較して素子数は
2倍、集積度は1/2となり、集積化するには不
利である。
As is clear from Figure 1, since one memory cell is made up of two transistors, the number of elements is twice as high as that of the ultraviolet erasable type, and the degree of integration is half. It is disadvantageous to become

データの書込みおよび消去の際に正負両極性
の電圧が必要であり、印刷配線板等に実装した
場合、電気的にデータの書き換えを行なうため
には、正負両極性の電源が必要である。
When writing and erasing data, voltages with both positive and negative polarities are required, and when mounted on a printed wiring board or the like, a power source with both positive and negative polarities is required to electrically rewrite data.

ワード単位、全ビツト単位で同時にデータを
消去するのが困難である。
It is difficult to erase data simultaneously in word units or all bit units.

短時間で全ビツトのデータを消去するのが困
難である。
It is difficult to erase all bits of data in a short time.

5ボルト単一電源でデータを消去することが
不可能である。
It is impossible to erase data with a single 5 volt power supply.

この発明は上記のような欠点を除去することが
できる半導体記憶装置を提供することを目的とす
る。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that can eliminate the above-mentioned drawbacks.

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。第2図aないしbはこの発明に係る半導体
記憶装置のメモリセル4ビツト分の構成を示すも
のであり、第2図aはパターン平面図、第2図b
は同図aの―′線に沿う構造断面図、第2図
cは同図aの―′線に沿う構造断面図、第2
図dは同図aの―′線に沿う構造断面図であ
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2a to 2b show the configuration of 4 bits of memory cells of a semiconductor memory device according to the present invention, FIG. 2a is a pattern plan view, and FIG. 2b is a pattern plan view.
is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, Figure 2 c is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, and
Figure d is a structural sectional view taken along the line -' in figure a.

第2図において11はP型シリコンからなる半
導体基板であり、この基板11の表面にはゲート
絶縁膜12a,12b,12c,12dが一定の
間隔でXYマトリクス状に配置形成されている。
さらに上記基板11の表面には、たとえば図中上
下方向に隣り合う各2個所のゲート絶縁膜12a
と12c,12bと12dを対とし、各ゲート絶
縁膜対相互間にはフイールド絶縁膜13,13′
が分離形成されている。また図中上下の方向に隣
接する複数のこのフイールド絶縁膜13上には、
PあるいはAsを含むポリシリコンからなる第1
層目の導電体層14が連続して形成されている。
さらに上記各ゲート絶縁膜12a,12b,12
c,12d上には、ポリシリコンからなる第2層
目の導電体層15a,15b.15c,15dそれ
ぞれが互いに分離して形成されている。そして図
中第1層目の導電体層14に対して左側に位置し
ている2個所の第2層目の導電体層15a,15
cの各右側端部は、絶縁膜16を介して上記第1
層目の導電体層14の左側端部と重なり合つてい
る。また導電体層14に対して右側に位置してい
る2個所の第2層目の導電体層15b,15dの
各左側端部は、上記絶縁膜16を介して導電体層
14の右側端部と重なり合つている。さらにまた
図中左右の方向に隣り合う第2層目の導電体層1
5a,15b上には、これを覆うように絶縁膜1
7を介して、この両導電体層15a,15bとほ
ぼ同じ幅に設定されたポリシリコンからなる第3
層目の導電体層18Aが形成されると共に、これ
と同様に図中左右の方向に隣り合う第2層目の導
電体層15c,15d上にはこれを覆うように、
上記絶縁膜17を介して、この両導電体層15
c,15dとほぼ同じ幅に設定されたポリシリコ
ンからなるもう一つの第3層目の導電体層18B
が形成されている。そしてまた、図中上下方向に
隣り合う2個所のゲート絶縁膜12aと12cと
の間の基板11の表面領域には、N+型半導体層
19Aが形成され、これと同様に2個所のゲート
絶縁膜12bと12dとの間の基板11の表面領
域には、N+型半導体層19Bが形成されてい
る。さらに各ゲート絶縁膜12a,12b,12
c,12dに対して、上記N+型半導体層19A
あるいは19B形成側とは反対側の基板11の表
面領域には、連続したN+型半導体層19Cが形
成されている。また上記第3層目の導電体層18
A,18B上には、絶縁膜20を介してAlから
なる第4層目の導電体層21A,21Bが形成さ
れていて、このうち一方の導電体層21Aと前記
N+型半導体層19Aとがコンタクト部分22A
によつて接続され、他方の導電体層21Bと前記
N+型半導体層19Bとがもう1つのコンタクト
部分22Bによつて接続されている。そして前記
N+型半導体層19Cは基準電位点たとえば接地
電位点に接続されている。またフイールド絶縁膜
13上以外の領域に形成されている第1層目の導
電体層14とN+型半導体層19Cとの間に存在
する絶縁膜の厚さは、少なくとも上記ゲート絶縁
膜12よりも厚く設定されている。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of P-type silicon. On the surface of this substrate 11, gate insulating films 12a, 12b, 12c, and 12d are arranged at regular intervals in an XY matrix.
Further, on the surface of the substrate 11, there are, for example, gate insulating films 12a at two locations adjacent to each other in the vertical direction in the figure.
and 12c, 12b and 12d as a pair, and field insulating films 13, 13' are formed between each pair of gate insulating films.
are formed separately. Moreover, on the plurality of field insulating films 13 adjacent to each other in the vertical direction in the figure,
The first layer is made of polysilicon containing P or As .
The conductor layers 14 are formed continuously.
Furthermore, each of the gate insulating films 12a, 12b, 12
Second conductive layers 15a, 15b, 15c, and 15d made of polysilicon are formed on the conductor layers 15a, 15b, 15c, and 15d separately from each other. Two second conductor layers 15a and 15 are located on the left side of the first conductor layer 14 in the figure.
Each right end portion of c is connected to the first
It overlaps with the left end of the conductor layer 14 of the second layer. Further, the left end portions of the two second conductive layers 15b and 15d located on the right side with respect to the conductive layer 14 are connected to the right end portions of the conductive layer 14 via the insulating film 16. It overlaps with Furthermore, the second conductor layer 1 adjacent to each other in the left and right direction in the figure
5a and 15b, an insulating film 1 is formed to cover them.
7, a third layer made of polysilicon is set to have approximately the same width as both conductor layers 15a and 15b.
The second conductive layer 18A is formed, and similarly, on the second conductive layer 15c and 15d adjacent in the left and right direction in the figure, so as to cover this,
Through the insulating film 17, both conductor layers 15
Another third conductive layer 18B made of polysilicon and set to approximately the same width as c and 15d.
is formed. Furthermore, an N + type semiconductor layer 19A is formed in the surface region of the substrate 11 between two gate insulating films 12a and 12c that are vertically adjacent in the figure, and similarly, two gate insulating films 12a and 12c are formed on the surface of the substrate 11. An N + type semiconductor layer 19B is formed in the surface region of the substrate 11 between the films 12b and 12d. Furthermore, each gate insulating film 12a, 12b, 12
c, 12d, the above N + type semiconductor layer 19A
Alternatively, a continuous N + type semiconductor layer 19C is formed in the surface region of the substrate 11 on the opposite side from the side where 19B is formed. Further, the third conductive layer 18
On A and 18B, fourth conductor layers 21A and 21B made of Al are formed with an insulating film 20 interposed between them, and one conductor layer 21A and the
The contact portion 22A is connected to the N + type semiconductor layer 19A.
The other conductor layer 21B and the
It is connected to the N + type semiconductor layer 19B by another contact portion 22B. and said
The N + type semiconductor layer 19C is connected to a reference potential point, for example, a ground potential point. Further, the thickness of the insulating film existing between the first conductor layer 14 and the N + type semiconductor layer 19C, which is formed in a region other than on the field insulating film 13, is at least as thick as that of the gate insulating film 12. It is also set thick.

また第2図aにおいて記号ABCDを付して示す
破線で囲こまれた領域はこの半導体記憶装置の1
ビツト分のメモリセルを示し、このメモリセルは
第2図bから明らかなように、第2層目の導電体
層15をフローテイングゲート(浮遊ゲート)、
第3層目の導電体層18をコントロールゲート
(制御ゲート)、第1層目の導電体層14をイレー
スゲート(消去ゲート)とするMOSトランジス
タから構成され、さらに第2図bに示す2ビツト
分をみた場合、上記コントロールゲートとイレー
スゲートはそれぞれ共通であり、イレースゲート
に関して左右対称に構成された一対のMOSトラ
ンジスタから構成されている。そして上記コント
ロールゲートは絶縁膜を介して半導体基板11上
に設けられ、またフローテイングゲートとイレー
スゲートは上記コントロールゲートと基板11に
よつて挾まれた絶縁膜内に並設された構成となつ
ている。またイレースゲートはフイールド絶縁膜
13上に形成されているため、各フローテイング
ゲートとイレースゲートとの重なり合つている部
分はフイールド領域内に存在することになる。さ
らに第2図bに示すように、上記重なり合つてい
る部分において、第2層目の導電体層15すなわ
ちフローテイングゲートが、第1層目の導電体層
14すなわちイレースゲートの上部に位置し、基
板11と導電体層14との間の距離が基板11と
導電体層15との間の距離よりも短かくなつてい
る。
In addition, in FIG. 2a, the area surrounded by broken lines with the symbol ABCD is 1 of this semiconductor memory device.
As is clear from FIG. 2b, this memory cell has a second conductive layer 15 with a floating gate.
It is composed of a MOS transistor in which the third conductor layer 18 is a control gate and the first conductor layer 14 is an erase gate, and further includes a 2-bit transistor as shown in FIG. 2b. In terms of details, the control gate and the erase gate are common, and are composed of a pair of MOS transistors configured symmetrically with respect to the erase gate. The control gate is provided on the semiconductor substrate 11 via an insulating film, and the floating gate and erase gate are arranged in parallel in the insulating film sandwiched between the control gate and the substrate 11. There is. Furthermore, since the erase gate is formed on the field insulating film 13, the overlapping portion of each floating gate and erase gate exists within the field region. Further, as shown in FIG. 2b, in the overlapping portion, the second conductor layer 15, ie, the floating gate, is located above the first conductor layer 14, ie, the erase gate. , the distance between the substrate 11 and the conductor layer 14 is shorter than the distance between the substrate 11 and the conductor layer 15.

第3図は上記第2図に示す半導体記憶装置の等
価回路図である。図において31,32は前記第
4層目の導電体層21A,21Bからなるデイジ
ツト線、33,34は前記第1層目の導電体層1
4が延長されて形成された消去線、35,36は
前記第3層目の導電体層18A,18Bが延長さ
れて形成された選択線である。またM1〜M4は
メモリセルであり、各メモリセルはコントロール
ゲートCG、フローテイングゲートFG、イレース
ゲートEG、ドレインDおよびソースSから構成
され、メモリセルM1,M2のドレインDは上記
一方のデイジツト線31に、メモリセルM3,M
4のドレインDは他方のデイジツト線32に、そ
してすべてのメモリセルのソースSは接地電位点
にそれぞれ接続される。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device shown in FIG. 2 above. In the figure, 31 and 32 are digit lines made up of the fourth conductor layers 21A and 21B, and 33 and 34 are the first conductor layers 1.
4 is an erase line formed by being extended, and 35 and 36 are selection lines formed by extending the third conductor layers 18A and 18B. Further, M1 to M4 are memory cells, and each memory cell is composed of a control gate CG, a floating gate FG, an erase gate EG, a drain D, and a source S, and the drain D of the memory cells M1 and M2 is connected to one of the digit lines. 31, memory cells M3, M
The drain D of memory cell 4 is connected to the other digit line 32, and the sources S of all memory cells are connected to the ground potential point.

次に上記第3図に示す等価回路を用いて、この
発明の半導体記憶装置の作用を説明する。いま第
3図中のメモリセルM1に注目すると、初期状態
ではこのメモリセルM1のフローテイングゲート
FGには電子が注入されおらず、そのしきい電圧
THは低い状態になつている。
Next, the operation of the semiconductor memory device of the present invention will be explained using the equivalent circuit shown in FIG. 3 above. Now paying attention to memory cell M1 in FIG. 3, in the initial state the floating gate of this memory cell M1 is
No electrons are injected into FG, and its threshold voltage V TH is in a low state.

このメモリセルM1にデータを書き込む場合に
は、選択線35に正極性の高電圧たとえば+20ボ
ルトを、デイジツト線31に正極性の高電圧たと
えば+20ボルトをそれぞれ印加することにより、
メモリセルM1のソースSからドレインDに向つ
て熱電子の流れが生じ、ソース、ドレイン間すな
わちチヤネル領域からこの熱電子がフローテイン
グゲートFGに注入される。これによつてこのメ
モリセルM1のしきい電圧VTHが上昇する。なお
このデータ書き込みの時、消去線33には高電圧
たとえば+20ボルトのパルスを印加するか、ある
いは+5ボルト、0ボルトの直流電圧を印加して
もよいし、あるいは開放にしてもよい。
When writing data to this memory cell M1, by applying a positive high voltage, e.g., +20 volts, to the selection line 35 and a positive high voltage, e.g., +20 volts, to the digit line 31,
A flow of hot electrons occurs from the source S to the drain D of the memory cell M1, and these hot electrons are injected into the floating gate FG from between the source and the drain, that is, from the channel region. This increases the threshold voltage V TH of this memory cell M1. When writing data, the erase line 33 may be applied with a pulse of a high voltage, for example, +20 volts, or may be applied with a DC voltage of +5 volts or 0 volts, or may be left open.

次にこのメモリセルM1からデータを読み出す
場合には、選択線35が選択されてメモリセルM
1のコントロールゲートCGに高レベル信号(+
5ボルト)が印加される。この高レベル信号が印
加された時、しきい電圧VTHが低くければ、この
メモリセルM1はオンし、一方のデイジツト線3
1からメモリセルM1を通り接地電位点に向つて
電流が流れる。一方、上記高レベル信号が印加さ
れた時、しきい電圧VTHが高ければ、このメモリ
セルM1はオフとなり電流は流れない。この時、
メモリセルM1を介し電流が流れる状態を論理
“1”レベル、電流が流れない状態を論理“0”
レベルとすれば、この装置は記憶装置として使用
することができる。またフローテイングゲート
FGは前記したように、その周囲を絶縁膜によつ
て取り囲こまれ他とは絶縁分離されているので、
ここにいつたん注入された電子は通常の使用状態
においては外に逃げることができず、したがつて
データ不揮発性の記憶装置として使用することが
できる。
Next, when reading data from this memory cell M1, the selection line 35 is selected and the memory cell M
A high level signal (+
5 volts) is applied. When this high level signal is applied, if the threshold voltage V TH is low, this memory cell M1 is turned on and one digit line 3 is turned on.
A current flows from memory cell M1 toward the ground potential point. On the other hand, if the threshold voltage V TH is high when the high level signal is applied, this memory cell M1 is turned off and no current flows. At this time,
A state in which current flows through memory cell M1 is a logic "1" level, and a state in which no current flows is a logic "0" level.
level, this device can be used as a storage device. Also floating gate
As mentioned above, the FG is surrounded by an insulating film and is isolated from others, so
Once the electrons are injected here, they cannot escape under normal usage conditions, so it can be used as a non-volatile data storage device.

また一度書き込まれたデータを消去する場合に
は、選択線35およびデイジツト線31それぞれ
を0ボルトに設定し、消去線33に高電圧たとえ
ば+40ボルトのパルス電圧を印加する。このよう
な電圧を印加することにより、メモリセルM1の
フローテイングゲートFGとイレースゲートEGと
の間にフイールドエミツシヨン(電界放出)が生
じて、いままでフローテイングゲートFGに蓄積
されていた電子がイレースゲートEGおよび消去
線33を介して外部に流出される。この結果、こ
のメモリセルM1のしきい電圧VTHは、切期状態
と同様に低い状態に戻る。
Further, when erasing data that has been written once, the selection line 35 and the digit line 31 are each set to 0 volts, and a high voltage, for example, a pulse voltage of +40 volts, is applied to the erase line 33. By applying such a voltage, field emission occurs between the floating gate FG and the erase gate EG of the memory cell M1, and the electrons that had been accumulated in the floating gate FG are removed. is leaked to the outside via the erase gate EG and the erase line 33. As a result, the threshold voltage V TH of this memory cell M1 returns to a low state similar to the cut-off state.

なおデータ消去の際、消去線33に高電圧が印
加されるため、フイールド絶縁膜13上以外の領
域に形成されている部分の第1層目の導電体層1
4とその下部に形成されているN+型半導体層1
9Cとの間でリークが発生することがあるが、前
記したようにこの間に存在する絶縁膜の厚さは少
なくともゲート絶縁膜12よりも厚く設定されて
いるために、このリークの発生は確実に防止する
ことができる。
Note that when data is erased, since a high voltage is applied to the erase line 33, the portion of the first conductive layer 1 formed in the area other than on the field insulating film 13 is
4 and the N + type semiconductor layer 1 formed below it.
9C, but as mentioned above, the thickness of the insulating film between them is set to be at least thicker than the gate insulating film 12, so this leakage is definitely prevented. It can be prevented.

このように上記実施例の半導体記憶装置では、
通常の二重ゲート型のMOSトランジスタのフロ
ーテイングゲートに対してイレースゲートを並設
して1ビツト分のメモリセルを構成するようにし
たので、次のような種々の効果を得ることができ
る。
In this way, in the semiconductor memory device of the above embodiment,
Since the erase gate is arranged in parallel to the floating gate of a normal double-gate type MOS transistor to form a memory cell for one bit, various effects such as those described below can be obtained.

1つのメモリセルを1つのトランジスタで構
成することができ、しかもデータの電気的消去
が行なえる。したがつて電気的消去型のEP―
ROMとして紫外線消去型と同程度の集積度を
もつものが実現できる。またパツケージとして
安価なプラスチツクのものが使用できるため低
コストである。
One memory cell can be composed of one transistor, and data can be electrically erased. Therefore, electrically erasable EP--
It is possible to realize a ROM with the same degree of integration as the ultraviolet erasable type. Furthermore, since inexpensive plastic can be used as the package, the cost is low.

データの書き込み、消去および読み出しを単
一極性の電源で行なうことができる。すなわ
ち、書き込み時には+20ボルト、消去時には+
40ボルト、読み出し時には+5ボルトの正極性
の電源があればよく、また+5ボルトの電圧か
ら昇圧回路によつて+20ボルト、+40ボルトを
得るようにすれば電源は+5ボルトの1つで済
ませることもできる。したがつて印刷配線板等
に実装した状態でデータの書き込み、消去およ
び読み出しが可能である。
Writing, erasing, and reading data can be performed using a single polarity power supply. That is, +20 volts when writing and +20 volts when erasing.
When reading 40 volts, you only need a +5 volt positive power supply, and if you use a booster circuit to obtain +20 volts and +40 volts from the +5 volt voltage, you can use only one +5 volt power supply. can. Therefore, data can be written, erased, and read while mounted on a printed wiring board or the like.

ビツト選択用のトランジスタがないので、ワ
ード単位、全ビツト単位で同時にデータを消去
することができる。
Since there is no transistor for bit selection, data can be erased simultaneously in units of words and units of all bits.

データ消去の際フイールドエミツシヨンを利
用しているので、短時間で消去が可能である。
Since field emission is used to erase data, data can be erased in a short time.

3層のポリシリコン構造を形成するのみで他
のプロセスを必要としないので、通常のシリコ
ンゲートプロセスを用いて製造が可能である。
Since only a three-layer polysilicon structure is formed and no other process is required, it can be manufactured using a normal silicon gate process.

次に第2図に示すこの発明に係る半導体記憶装
置を製造するための製造方法の一例を、第4図a
ないしeに示すパターン平面図および第5図aな
いしeに示すそれらの―′線に沿う断面図を
用いて説明する。まず、第4図aおよび第5図a
に示すように、P型シリコンからなる半導体基板
11の表面に光触刻法により絶縁膜を1μm成長
させてフイールド絶縁膜13,13′を形成し、
さらに第4図a中の斜線を付した領域にPあるい
はAsをインプランテーシヨン法あるいは拡散法
によつて拡散し、N型半導体層19C′を形成す
る。上記拡散終了後、上記フイールド絶縁膜1
3,13′形成領域以外の領域の基板11表面を
露出させ後、ここに熱酸化法によつて、前記ゲー
ト絶縁膜12を構成するための1000〜2000Åと比
較的膜厚の薄い熱酸化膜23を形成する。次に基
板11の全体に6000Åの厚みのポリシリコンを成
長させ、これにPあるいはAsをドーピングした
後、光触刻法によつて第4図bの実線領域に第1
層目の導電体層14を形成する。ここで隣り合う
フイールド絶縁膜13′上には上記第1層目の導
電体層14を形成していない例を示しているが、
これは必要に応じて形成してもよい。次に上記第
1層目の導電体層形成後、第4図cおよび第5図
cに示すように、熱酸化法によつて500Åの厚さ
の絶縁膜16を成長させ、さらにこれに続いて
CVD法により5000Åの厚さのポリシリコン膜を
成長させ、これを光触刻法を適用してフローテイ
ングゲートとしての第2層目の導電体層15a,
15b,15c,15dを形成する。ここで第5
図cには、図から明らかなようにフローテイング
ゲートとなる導電体層15a,15bのフイール
ド絶縁膜13上に延在する一方側の端部のみが絶
縁膜16を介して第1層目の導電体層14と少な
くとも一部が重なり合う例を示した。そして導電
体層15a,15bの他端については導電体層1
4と重なり合つていない。フローテイングゲート
形成後、第4図dおよび第5図dに示すように、
熱酸化法によつて1000〜2000Åの厚さの絶縁膜1
7を形成し、その上にポリシリコンを堆積形成し
これに光触刻法を適用してコントロールゲートと
なる第3層目の導電体層18A,18Bを形成す
ると同時に第2層目の導電体層15a,15b,
15c,15dをセルフアラインにより形成す
る。次に第4図e中の斜線を付した領域にPある
いはAsを拡散してN+型半導体層19A,19
B,19Cを形成する。さらに第4図eおよび第
5図eに示すように、基板11全体に絶縁膜20
およびAl膜を連続して堆積形成し、このAl膜に
光触刻法を適用して第4層目の導電体層21A,
21Bを形成すると共に、コンタクト部分21
A,22Bによつて上記N+型半導体層19A,
19Bそれぞれと接続することによりこの半導体
記憶装置は完成する。
Next, an example of a manufacturing method for manufacturing the semiconductor memory device according to the present invention shown in FIG. 2 is shown in FIG.
This will be explained using the pattern plan views shown in FIGS. First, Figure 4a and Figure 5a
As shown in FIG. 2, field insulating films 13 and 13' are formed by growing an insulating film to a thickness of 1 μm on the surface of a semiconductor substrate 11 made of P-type silicon by photolithography.
Furthermore, P or As is diffused into the shaded area in FIG. 4a by implantation or diffusion to form an N-type semiconductor layer 19C'. After the completion of the above diffusion, the above field insulating film 1
After exposing the surface of the substrate 11 in areas other than the forming areas 3 and 13', a thermal oxidation film having a relatively thin film thickness of 1000 to 2000 Å for forming the gate insulating film 12 is formed here using a thermal oxidation method. form 23. Next, polysilicon with a thickness of 6000 Å is grown on the entire substrate 11, and after doping it with P or As , a first layer is formed in the solid line area in FIG. 4b by photolithography.
A second conductor layer 14 is formed. Here, an example is shown in which the first conductive layer 14 is not formed on the adjacent field insulating films 13'.
This may be formed as required. Next, after forming the first conductor layer, as shown in FIGS. 4c and 5c, an insulating film 16 with a thickness of 500 Å is grown by thermal oxidation, and then hand
A polysilicon film with a thickness of 5000 Å was grown by the CVD method, and a second conductor layer 15a as a floating gate was grown by photolithography.
15b, 15c, and 15d are formed. Here the fifth
As is clear from the figure, in FIG. An example is shown in which at least a portion thereof overlaps with the conductor layer 14. Regarding the other ends of the conductor layers 15a and 15b, the conductor layer 1
It does not overlap with 4. After forming the floating gate, as shown in FIGS. 4d and 5d,
Insulating film 1 with a thickness of 1000 to 2000 Å by thermal oxidation method
7 is formed, polysilicon is deposited thereon, and a photolithography method is applied thereto to form third conductor layers 18A and 18B which will serve as control gates, and at the same time, a second conductor layer is formed. layers 15a, 15b,
15c and 15d are formed by self-alignment. Next, P or As is diffused into the shaded area in FIG .
B, 19C is formed. Further, as shown in FIGS. 4e and 5e, an insulating film 20 is formed over the entire substrate 11.
and an Al film are successively deposited, and a photolithography method is applied to this Al film to form a fourth conductor layer 21A,
21B and the contact portion 21
A and 22B form the N + type semiconductor layer 19A,
This semiconductor memory device is completed by connecting each of 19B.

なおこの発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、たとえば第2層目の導電体層15の各右
側端部あるいは各左側端部のみが第1層目の導電
体層14の少なくとも一部と重なり合つている場
合について説明したが、これは導電体層15の各
両端部で重なり合うように構成してもよい。また
第1層目の導電体層14および第2層目の導電体
層15は共にポリシリコンによつて構成する場合
について説明したが、これはモリブデンを用いて
もよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and for example, only each right end portion or each left end portion of the second conductive layer 15 is at least a portion of the first conductive layer 14. Although a case has been described in which the conductor layer 15 overlaps with the conductor layer 15, it may be configured such that the conductor layer 15 overlaps at both ends thereof. Further, although the first conductive layer 14 and the second conductive layer 15 are both made of polysilicon, molybdenum may be used instead.

以上説明したようにこの発明の半導体記憶装置
は、1つのメモリセルを1つのトランジスタで構
成することができしかもデータを電気的に消去す
ることができるため、E2P―ROMに採用すれば
極めて多くの効果を得ることができる。
As explained above, the semiconductor memory device of the present invention can consist of one memory cell with one transistor, and data can be electrically erased, so it is extremely useful when adopted for E 2 P-ROM. You can get many effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のE2P―ROMの1つのメモリセ
ル部分の構成図、第2図aないしdはこの発明に
係る半導体記憶装置を示すものであり、第2図a
はパターン平面図、第2図bは同図aの―′
線に沿う構造断面図、第2図cは同図aの―
′線に沿う構造断面図、第2図dは同図aの
―′線に沿う構造断面図、第3図は第2図に示
す装置の等価回路図、第4図aないしeおよび第
5図aないしeはそれぞれ上記第2図に示す装置
を製造するための製造方法の一例を説明するため
のもので、第4図aないしeはパターン平面図、
第5図aないしeは第4図aないしeの各―
′線に沿う断面図である。 11……半導体基板、12……ゲート絶縁膜、
13……フイールド絶縁膜、14……第1層目の
導電体層(イレースゲート)、15……第2層目
の導電体層(フローテイングゲート)、16,1
7,20……絶縁膜、18……第3層目の導電体
層(コントロールゲート)、19……N+型半導体
層、21……第4層目の導電体層、22……コン
タクト部分、23……熱酸化膜、31,32……
デイジツト線、33,34……消去線、35,3
6……選択線、M1,M2,M3,M4……メモ
リセル、CG……コントロールゲート(制御ゲー
ト)、FG……フローテイングゲート(浮遊ゲー
ト)、EG……イレースゲート(消去ゲート)、D
……ドレイン、S……ソース。
FIG. 1 is a configuration diagram of one memory cell portion of a conventional E 2 P-ROM, and FIGS. 2 a to 2 d show a semiconductor memory device according to the present invention.
is a pattern plan view, and Fig. 2 b is a -' of the same Fig. 2 a.
A cross-sectional view of the structure along the line, Figure 2c is the same as that shown in Figure 2a.
2d is a structural sectional view taken along the line -' in Figure 2a, Figure 3 is an equivalent circuit diagram of the device shown in Figure 2, Figures 4a to 5e and 5 Figures a to e are for explaining an example of a manufacturing method for manufacturing the device shown in Figure 2 above, and Figures a to e are pattern plan views,
Figure 5 a to e are each of Figure 4 a to e.
FIG. 11... Semiconductor substrate, 12... Gate insulating film,
13...Field insulating film, 14...First conductor layer (erase gate), 15...Second conductor layer (floating gate), 16,1
7, 20... Insulating film, 18... Third conductor layer (control gate), 19... N + type semiconductor layer, 21... Fourth conductor layer, 22... Contact portion , 23... thermal oxide film, 31, 32...
Digit line, 33, 34... Erasing line, 35, 3
6... Selection line, M1, M2, M3, M4... Memory cell, CG... Control gate, FG... Floating gate, EG... Erase gate, D
...Drain, S...Source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1導電型の半導体基体と、この基体上に一
定の間隔で形成された一対のゲート絶縁膜と、上
記一対のゲート絶縁膜相互間に形成されたフイー
ルド絶縁膜と、上記ゲート絶縁膜の配列方向と交
差する方向に延長して上記フイールド絶縁膜上に
形成された第1導電体層と、上記各ゲート絶縁膜
上に形成されると共にその端部が絶縁膜を介して
上記第1導電体層の少なくとも一部と重なり合つ
た第2導電体層と、この第2導電体層を覆うよう
に形成され、かつ上記第1導電体層及び第2導電
体層とは絶縁された第3導電体層と、上記フイー
ルド絶縁膜上以外の領域に位置する上記第1導電
体層と上記基体との間に形成され、その膜厚が少
なくとも上記ゲート絶縁膜よりも厚く設定された
絶縁膜とを具備したことを特徴とする半導体記憶
装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a pair of gate insulating films formed on the substrate at regular intervals, a field insulating film formed between the pair of gate insulating films, and a field insulating film formed between the gate insulating films. a first conductive layer extending in a direction crossing the arrangement direction and formed on the field insulating film; a second conductor layer overlapping at least a portion of the body layer; and a third conductor layer formed to cover the second conductor layer and insulated from the first conductor layer and the second conductor layer. a conductive layer; an insulating film formed between the first conductive layer and the base body located in a region other than on the field insulating film, the film thickness of which is set to be at least thicker than the gate insulating film; A semiconductor memory device characterized by comprising:
JP55168618A 1980-11-20 1980-11-29 Semiconductor memory device Granted JPS5792867A (en)

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EP81305349A EP0052982B1 (en) 1980-11-20 1981-11-11 Semiconductor memory device and method for manufacturing the same
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US07/193,079 US4910565A (en) 1980-11-20 1988-05-12 Electrically erasable and electrically programmable read-only memory

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