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JPH0217879B2 - - Google Patents
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JPH0217879B2 - - Google Patents

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JPH0217879B2
JPH0217879B2 JP56119782A JP11978281A JPH0217879B2 JP H0217879 B2 JPH0217879 B2 JP H0217879B2 JP 56119782 A JP56119782 A JP 56119782A JP 11978281 A JP11978281 A JP 11978281A JP H0217879 B2 JPH0217879 B2 JP H0217879B2
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gate
erase
memory cell
floating gate
insulating film
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JP56119782A
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Japanese (ja)
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JPS5823390A (en
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Fujio Masuoka
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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 programmable ROM in which data can be electrically erased.

EP―ROM(Erasable Programable―ROM)
は製造後にデータの書き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つのメモリーセル
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つのメモリーセルを
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 types and electrically erased types. Among these, ultraviolet-erasable EP-ROMs can be highly integrated because one memory cell can be configured with one transistor, and to date, models with 32K-bit and 64K-bit integration have been developed. has been done. 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)
Since one memory cell consists of at least two transistors, it is not possible to increase the degree of integration very high, and to date,
Only those with a density of 16K bits 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つのメモリーセルを2つのトラ
ンジスタで構成した従来のE2P―ROMの1つの
メモリー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
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 are a MOS transistor for bit selection, a control gate and a floating gate for data storage. A double gate type MOS transistor 5 having a MOS transistor 5 is 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つのメモリー
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 composed 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が
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が消去するのが困
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.

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、上
記のような欠点を除去できるものでありながら、
データ消去を良好に行なうことができしかもデー
タの書き込み状態を定量的に検出できる半導体記
憶装置を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and although the above-mentioned drawbacks can be eliminated,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device which can perform data erasing well and can quantitatively detect the state of data writing.

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dはこの発明の第1の実施
例のメモリーセルの構成を示すものであり、メモ
リーセル4ビツト分のみが示されている。このう
ち第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. FIGS. 2a to 2d show the structure of a memory cell according to a first embodiment of the present invention, and only four bits of memory cells are shown. Of these, Figure 2 a is a pattern plan view, and Figure 2 b is the same figure a.
FIG. 2c is a structural sectional view taken along the line -' in FIG. 2a, and FIG. 2d is a structural sectional view taken along the line -' in FIG.

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状されている。
さらに上記基板11の表面には、図中上下方向に
隣う合う各2箇所のゲート絶縁膜12aと12
c、12bと12dを対とし、このゲート絶縁膜
対相互間にはフイールド絶縁膜13が形成されて
いる。またこのフイールド絶縁膜13上には、P
あるいはAsを含むポリシコンからなる第1層目
の導電体層14が形成されている。さらに上記各
ゲート絶縁膜12a,12b,12c,12d上
にはポリシリコンからなる第2層目の導電体層1
5a,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箇所
の第2層目の導電体層15a,15c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箇所の第
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15a,15
b上には、これを覆うように絶縁膜17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1
5c,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15c,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1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
箇所のゲート絶縁膜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箇所のゲート絶縁膜12
b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,12c,12d
に対して、上記N+型半導体層19Aあるいは1
9B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18A,18
B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+
半導体層19Aとがコンタクトホール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つのコンタクトホー
ル2B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。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of P-type silicon, and on the surface of this substrate 11, gate insulating films 12a, 12b, 12c, and 12d are arranged at regular intervals in an XY matrix shape.
Further, on the surface of the substrate 11, gate insulating films 12a and 12 are formed at two locations adjacent to each other in the vertical direction in the figure.
c, 12b and 12d are paired, and a field insulating film 13 is formed between the pair of gate insulating films. Moreover, on this field insulating film 13, P
Alternatively, a first conductor layer 14 made of polysilicon containing As is formed. Further, on each of the gate insulating films 12a, 12b, 12c, and 12d, a second conductor layer 1 made of polysilicon is provided.
5a, 15b, 15c, and 15d are formed separately from each other. The right end portions of the two second conductor layers 15a and 15c located on the left side with respect to the first conductor layer 14 in the figure are connected to the It overlaps with the left end of the first conductive layer 14. 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, second conductor layers 15a and 15 adjacent in the left and right direction in the figure
A third conductor layer 18A made of polysilicon and having a width set to be approximately the same as both conductor layers 15a and 15b is formed on the conductor layer 18A with an insulating film 17 interposed therebetween so as to cover this conductor layer 18A. Similarly, the second conductor layer 1 adjacent in the left and right direction in the figure
5c, 15d are covered with conductive layers 15c, 15d via the insulating film 17.
Another third conductor layer 18B made of polysilicon and having a width set to be approximately the same as that is formed. And also, 2 adjacent vertically in the figure
An N + type semiconductor layer 19A is formed in the surface region of the substrate 11 between the gate insulating films 12a and 12c at two locations, and similarly the gate insulating film 12 at two locations is formed.
In the surface area of the substrate 11 between b and 12d,
An N + type semiconductor layer 19B is formed. Furthermore, each gate insulating film 12a, 12b, 12c, 12d
In contrast, the N + type semiconductor layer 19A or 1
A continuous N + type semiconductor layer 19C is formed in the surface region of the substrate 11 on the side opposite to the side where the layer 9B is formed. Further, the third conductive layer 18A, 18
A fourth layer made of Al is placed on B with an insulating film 20 interposed therebetween.
Conductive layers 21A and 21B are formed, one of which is connected to the N + type semiconductor layer 19A through a contact hole 22A, and the other conductive layer 21B is connected to the N + type semiconductor layer 19A through a contact hole 22A. N +
type semiconductor layer 19B through another contact hole 2B. and said N +
The type semiconductor layer 19C is connected to a reference potential point, such as a ground potential point.

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ビツト分のメモリーセルを示し、このメモリー
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)、N+型半導体層1
9Aをドレイン、N+型半導体層1Cをソースと
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か絶縁膜を介
して半導体基板1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 indicates a memory cell for 1 bit of this semiconductor memory device, and as is clear from FIG. 2b, this memory cell is The second conductor layer 15 is a floating gate, the third conductor layer 18 is a control gate, and the first conductor layer 14 is an erase gate. , N + type semiconductor layer 1
It is composed of a MOS transistor with 9A as the drain and N + type semiconductor layer 1C as the source, and further looking at the 2 bits shown in Figure 2b, the control gate and erase gate are common, and the left and right gates are the same with respect to the erase gate. It consists of a pair of symmetrically configured MOS transistors. The control gate is provided on the semiconductor substrate 1 via an insulating film, and the floating gate and erase gate are arranged in parallel within 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(行線)である。またM1
〜M4はメモリーセルであり、各メモリーセルは
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、メモリーセルM1,M2のド
レインDは上記一方のデイジツト線31に、メモ
リーセルM3,M4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ーセルのソ
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 (row lines) formed by extending the third conductor layers 18A and 18B. Also M1
~M4 is a memory cell, and each memory cell has a control gate CG and a floating gate.
It consists of FG, erase gate EG, drain D and source S, the drains D of memory cells M1 and M2 are connected to one of the digit lines 31, the drains D of memory cells M3 and M4 are connected to the other digit line 32, and all The sources S of the memory cells are respectively 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図中のメモリーセルM1に注目すると、初期状
態ではこのメモリーセルM1のフローテイングゲ
ートFGには電子が注入されておらず、そのしき
い電圧VTH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 the memory cell M1 in FIG. 3, in the initial state, no electrons are injected into the floating gate FG of this memory cell M1, and its threshold voltage V TH is in a low state.

このメモリーセル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、メモリーセル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
このメモリーセル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, a high voltage of positive polarity, for example +20V, is applied to the selection line 35.
By applying a positive high voltage, for example, +20 volts, to the digit line 31, the voltage is connected from the source S to the drain D of the memory cell M1.
A flow of hot electrons occurs toward the floating gate FG, and these hot electrons are injected into the floating gate FG from between the source and drain, that is, from the channel region. This increases the threshold voltage V TH of this memory cell M1. Note that during data writing, a high voltage pulse of, for example, +20 volts, a DC voltage of +5 volts or 0 volts may be applied to the erase line 33, or it may be left open.

次にこのメモリーセル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ーセ
ルM1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、
このメモリーセルM1はオンし、一方のデイジツ
ト線31からメモリーセル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
のメモリーセルM1はオフとなり電流は流れな
い。この時、メモリーセルM1を介して電流が流
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 a high level signal (+5 volts) is applied to the control gate CG of the memory cell M1. When this high level signal is applied, if the threshold voltage V TH is low,
This memory cell M1 is turned on, and a current flows from one digit line 31 through the 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, if the state in which current flows through the memory cell M1 is set to a logic "1" level, and the state in which no current flows is set to a logic "0" level, this device can be used as a memory device. Furthermore, as mentioned above, the floating gate FG is surrounded by an insulating film and is insulated from other parts, so the electrons once injected here are not released during normal use. It cannot escape and therefore can be used as a data non-volatile 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、メモリーセル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、
このメモリーセルM1のしきい電圧VTHは、初期
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, the memory cell M1
floating gate FG and erase gate EG
A field emission occurs between the erase gate EG and the erase line 33, and the electrons that have been accumulated in the floating gate FG flow out through 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 initial state.

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ビツト分のメモリー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つのメモリーセルを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 create 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、例えば書き込み時には+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ボルトの一
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. In other words, for example, you only need a positive polarity power supply of +20 volts for writing, +40 volts for erasing, and +5 volts for reading, and if you obtain +20 volts and +40 volts from the +5 volt voltage with a booster circuit, the power supply You can also get away with one of the +5 volts. 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1000Å〜
2000Åと比較的膜厚の薄い酸化膜を形成して、前
記ゲート絶縁膜12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1
4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,1
5c,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15
a,15bの他端については導電体層14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17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,15
c,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,19B,1
9C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22A,22
B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. 1, 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.
Further, 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 3, 13' forming area, a layer of 1000 Å to
The gate insulating film 12 is formed by forming a relatively thin oxide film of 2000 Å. Next, polysilicon with a thickness of 6000 Å is grown on the entire substrate 11,
After doping this with P or As, a first conductive layer 14 is formed in the solid line area in FIG. 4b by photolithography. Here, the first conductive layer 1 is formed on the adjacent field insulating film 13'.
4 is not formed, but this may be formed if necessary. 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 A polysilicon film with a thickness of 5000 Å was grown using the CVD method.
This is applied to a photoengraving method to form the second conductive layer 15a, 15b, 1 as a floating gate.
5c and 15d are formed. Here, in Figure 5c,
As is clear from the figure, only one end of the conductive layers 15a and 15b, which will serve as floating gates, extending over the field insulating film 13 is connected to the insulating film 16.
An example is shown in which at least a portion of the conductor layer 14 overlaps with the first conductor layer 14 via the conductor layer 14 . and conductor layer 15
The other ends of a and 15b do not overlap with the conductor layer 14. After forming the floating gate,
As shown in FIG. 4d and FIG. 5d, an insulating film 17 with a thickness of 1000 to 2000 Å is formed by thermal oxidation, polysilicon is deposited thereon, and then photolithography is applied to this. is applied to form the third conductor layers 18A, 18B which will become control gates, and at the same time, the second conductor layers 15a, 15b, 15 are formed.
c and 15d are formed by self-alignment. Next, P or
By diffusing As, N + type semiconductor layers 19A, 19B, 1
Forms 9C. Furthermore, Figures 4e and 5e
As shown in FIG.
A fourth conductor layer 21A, 21B is formed by continuously depositing an Al film and applying a photolithography method to this Al film.
and contact portions 22A, 22
This semiconductor memory device is completed by connecting each of the N + type semiconductor layers 19A and 19B with B.

第6図aないしcはこの発明の第2の実施例の
メモリーセルの構成を示すものであり、第6図a
はパターン平面図、第6図bは同図aの―′
線に沿う構造断面図、第6図cは同図aの―
′線に沿う構造断面図である。
6a to 6c show the configuration of a memory cell according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
is a pattern plan view, and Fig. 6b is a -' of Fig. 6a.
A cross-sectional view of the structure along the line, Fig. 6c, is the same as that shown in Fig. 6a.
FIG.

第6図において111はP型シリコンからなる
半導体基板であり、この基板111の表面にはゲ
ート絶縁膜112a〜112f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111の表面には、図中上下方向に隣り
合う各箇所のゲート絶縁膜112aと112d,
112bと112e、112cと112fを対と
し、このゲート絶縁膜対相互間にはフイールド絶
縁膜113,113′が形成されている。また上
記1箇所のフイールド絶縁膜113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114が形成されている。さらに上記
各ゲート絶縁膜112a〜112f上には、ポリ
シリコンからなる第2層目の導電体層115a〜
115f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114に対し
て左側に位置している2箇所の第2層目の導電体
層115b,115eの各右側端部は、絶縁膜1
16を介して上記第1層目の導電体層114の左
側端部と重なり合つている。また導電体層114
に対して右側に位置している2箇所の第2層目の
導電体層115c,115fの各左側端部は、上
記絶縁膜116を介して導電体層114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115a,11
5b,115c上には、これを覆うように絶縁膜
117を介して、これら各導電体層115a,1
15b,115c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118A,
118B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115
d,115e,115f上には、これを覆うよう
に上記絶縁膜117を介して、これら各導電体層
115d,115e,115fとほぼ同じ幅に設
定されたポリシリコンからなるもう1つの第3層
目の導電体層118B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箇所のゲート絶
縁膜112aと112dとの間の基板111の表
面領域にはN+型半導体層119Aが形成され、
また2箇所のゲート絶縁膜112bと112eと
の間の基板111の表面領域にはN+型半導体層
119Bが、同様に2箇所のゲート絶縁膜112
cと112eとの間の基板111の表面領域には
N+型半導体層119Cが形成されている。さら
に各ゲート絶縁膜112a〜112eに対して、
上記N+型半導体層119A,119B,119
C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119Dが形成されてい
る。また上記第3層目の導電体層118A,11
8B上には、絶縁膜120を介してAlからなる
配線層121A,121B,121C,121D
が形成されていて、このうち1つの配線層121
Aと前記N+型半導体層119Aとがコンタクト
ホール122Aによつて接続され、配線層121
BとN+型半導体層119Bとがコンタクトホー
ル122Bによつて接続され、配線層121Cと
前記第1層目の導電体層114とがコンタクトホ
ール122Cによつて接続され、また配線層12
1DとN+型半導体層119Cとがコンタクトホ
ール122Dによつて接続されている。そして前
記N+型半導体層119Dは基準電位点たとえば
接地電位点に接続されている。
In FIG. 6, 111 is a semiconductor substrate made of P-type silicon, and gate insulating films 112a to 112f are formed at regular intervals on the surface of this substrate 111.
They are arranged in an XY matrix. Further, on the surface of the substrate 111, gate insulating films 112a and 112d are formed at respective locations adjacent to each other in the vertical direction in the figure.
112b and 112e and 112c and 112f are paired, and field insulating films 113 and 113' are formed between the gate insulating film pairs. Further, a first conductive layer 114 made of polysilicon containing P or As is formed on the field insulating film 113 at one location. Further, on each of the gate insulating films 112a to 112f, second conductor layers 115a to 115a made of polysilicon are formed.
115f are formed separately from each other. The right end portions of the two second conductor layers 115b and 115e located on the left side with respect to the first conductor layer 114 in the figure are connected to the insulating film 1.
It overlaps with the left end portion of the first conductor layer 114 via the conductor layer 16 . In addition, the conductor layer 114
The left end portions of the two second conductor layers 115c and 115f located on the right side of the conductor layer 115 overlap the right end portion of the conductor layer 114 with the insulating film 116 interposed therebetween. . Furthermore, second conductor layers 115a and 11 adjacent in the left and right direction in the figure
5b, 115c, each of these conductive layers 115a, 1
A third conductor layer 118A made of polysilicon is set to have approximately the same width as 15b and 115c,
118B is formed, and similarly, a second conductor layer 115 adjacent in the left and right direction in the figure is formed.
d, 115e, and 115f, another third layer made of polysilicon and having a width set to be approximately the same as each of these conductive layers 115d, 115e, and 115f is placed through the insulating film 117 so as to cover this. A second conductor layer 118B is formed. Furthermore, an N + type semiconductor layer 119A is formed in the surface region of the substrate 111 between the two gate insulating films 112a and 112d that are adjacent to each other in the vertical direction in the figure.
Further, an N + type semiconductor layer 119B is formed in the surface region of the substrate 111 between the two gate insulating films 112b and 112e, and the gate insulating film 119B is similarly formed in the two gate insulating films 112b and 112e.
In the surface area of the substrate 111 between c and 112e,
An N + type semiconductor layer 119C is formed. Further, for each gate insulating film 112a to 112e,
The above N + type semiconductor layers 119A, 119B, 119
In the surface area of the substrate 11 on the side opposite to the C forming side,
A continuous N + type semiconductor layer 119D is formed. Further, the third conductive layer 118A, 11
8B, wiring layers 121A, 121B, 121C, 121D made of Al are disposed via an insulating film 120.
are formed, one of which is a wiring layer 121.
A and the N + type semiconductor layer 119A are connected through a contact hole 122A, and the wiring layer 121
B and the N + type semiconductor layer 119B are connected by a contact hole 122B, the wiring layer 121C and the first conductive layer 114 are connected by a contact hole 122C, and the wiring layer 12
1D and the N + type semiconductor layer 119C are connected through a contact hole 122D. The N + type semiconductor layer 119D is connected to a reference potential point, for example, a ground potential point.

また第6図aにおいて信号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ビツト分のメモリーセルを示し、このメモリー
セルは第2層目の導電体層115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1
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114をイレースゲート(消去ゲ
ート)、N+型半導体層119Bをドレイン、N+
型半導体層119DをソースとするMOSトラン
ジスタから構成され、さらに第6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1
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
111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113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6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115すなわちフローテイングゲートが、第1
層目の導電体層114すなわちイレースゲートの
上記に位置し、基板111と導電体層114との
間の距離が基板111と導電体層15との間の距
離よりも短かくなつている。また第6図aから明
らかなように、前記第1層目の導電体層114は
4ビツトのメモリーセルに対して1箇所だけ設け
られ、この各1箇所の導電体層114は1箇所の
コンタクトホール122Cで前記配線層121C
と接続されている。
In addition, in FIG. 6a, the area surrounded by a broken line with signal ABCD indicates a memory cell for one bit of this semiconductor memory device, and this memory cell flows through the second conductor layer 115. floating gate, third conductor layer 1
18 is a control gate (control gate), the first
The third conductive layer 114 is used as an erase gate, the N + type semiconductor layer 119B is used as a drain, and the N + type semiconductor layer 119B is used as a drain.
Furthermore, when looking at the two bits shown in FIG. 6b, the control gate and the erase gate are common, and a pair of MOS transistors having the type semiconductor layer 119D as a source are formed symmetrically with respect to the erase gate. MOS
Consists of transistors. The control gate is connected to the semiconductor substrate 1 through an insulating film.
The floating gate and erase gate are arranged in parallel in an insulating film sandwiched between the control gate and the substrate 111. Further, since the erase gate is formed on the field insulating film 113, the overlapping portion of each floating gate and erase gate exists within the field region. Further, as shown in FIG. 6b, in the overlapping portion, the second conductor layer 115, that is, the floating gate
The conductor layer 114 is located above the erase gate, and the distance between the substrate 111 and the conductor layer 114 is shorter than the distance between the substrate 111 and the conductor layer 15. Further, as is clear from FIG. 6a, the first conductor layer 114 is provided at only one location for a 4-bit memory cell, and each conductor layer 114 at one location provides one contact. The wiring layer 121C in the hole 122C
is connected to.

上記第6図に示す半導体記憶装置の等価回路図
は前記第3図に示すものと同様であり、その作用
も同様であるので説明は省略する。
The equivalent circuit diagram of the semiconductor memory device shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. 3, and its operation is also the same, so a description thereof will be omitted.

また上記実施例の半導体記憶装置では前記実施
例装置のもつ〜の効果の他に、次の〜の
効果も得ることができる。
Further, in addition to the effects of the semiconductor memory device of the embodiment described above, the following effects can also be obtained.

イレースゲート(第1層目の導電体層)11
4を構成するポリシリコンによつて配線をする
のではなく、Alからなる配線層121Cによ
つて消去線を配線形成するようにしたので、こ
の消去線と基板との間の絶縁膜の厚さを比較的
厚くすることができ、したがつて消去線に高い
電圧を印加してもリークが発生することはな
い。
Erase gate (first conductor layer) 11
Since the wiring layer 121C made of Al is used to form the erase line instead of using the polysilicon that constitutes 4, the thickness of the insulating film between the erase line and the substrate is can be made relatively thick, so even if a high voltage is applied to the erase line, leakage will not occur.

イレースゲートと配線層121Cとを接続す
るコンタクトホールは、メモリーセル4ビツト
に1箇所設ければよいので、1ビツト当りのコ
ンタクト数は1/4であり高集積化が可能である。
Since one contact hole connecting the erase gate and the wiring layer 121C needs to be provided for each four bits of the memory cell, the number of contacts per one bit is 1/4, and high integration is possible.

データ書き込み時には熱電子の注入を、消去
時にはフイールドエミツシヨンをそれぞれ利用
するため、フローテイングゲートの周囲の絶縁
膜は比較的厚いものが使用でき、不揮発特性す
なわちデータ保持特性は良好となる。
Since hot electron injection is used when writing data and field emission is used when erasing data, a relatively thick insulating film can be used around the floating gate, resulting in good non-volatile characteristics, that is, data retention characteristics.

次に第6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7図a
ないしeに示すパターン平面図および第8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7図aおよび第8図a
に示すように、P型シリコンからなる半導体基板
111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113,113′を形
成する。なおこのとき、フイールド絶縁膜11
3,113′間には膜厚の薄い絶縁膜123が形
成されている。次に基板111の全面に6000Åの
厚みに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
7図b中実線で示すように上記1箇所のフイール
ド絶縁膜113上に第1層目の導電体層114を
形成する。ここで隣り合うフイールド絶縁膜11
3′上には上記導電体層114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。次に第1層目の導電体層114形成後、
第7図cおよび第8図cに示すように、熱酸化法
によつて500Åの厚さの酸化膜を成長させて前記
ゲート絶縁膜112a〜112fおよび絶縁膜1
16を形成し、さらにこれに続いてCVD法によ
り5000Åの厚さにポリシリコンを成長させ、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115a〜115fを形
成する。ここで第8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11
5b,115cのフイールド絶縁膜113上に延
在する一方側の端部のみが絶縁膜116を介して
第1層目の導電体層114を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115b,
115cの他端については導電体層114と重な
り合つていない。フローテイングゲート形成後
は、第7図dおよび第8図dに示すように、熱酸
化法によつて1000Å〜2000Åの厚さの絶縁膜11
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118A,118B
を形成すると同時に第2層目の導電体層115a
〜115fをセルフアラインにより形成する。次
に第7図e中の斜線を付した領域にPあるいは
Asを拡散してドレインとなるN+型半導体層11
9A,119B,119Cおよびソースとなる
N+型半導体層119Dそれぞれ形成する。さら
に第7図eおよび第8図eに示すように、基板1
11全体に絶縁膜120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配
線層121A,121B,121C,121Dを
形成する。なおこのとき予めコンタクトホール1
22A,122B,122C,122Dを開孔し
ておき、コンタクトホール122A,122B,
122DそれぞれによつてN+型半導体層119
A,119B,119Cと配線層121A,12
1B,121Dそれぞれを、コンタクトホール1
22Cによつて第1層目の導電体層114と配線
層121Cとを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. 6 is shown in FIG. 7a.
This will be explained using the pattern plan views shown in FIGS. First, Figure 7a and Figure 8a
As shown in FIG. 2, field insulating films 113 and 113' are formed by growing an insulating film to a thickness of 1 μm on the surface of a semiconductor substrate 111 made of P-type silicon by photolithography. Note that at this time, the field insulating film 11
A thin insulating film 123 is formed between 3 and 113'. Next, polysilicon is grown to a thickness of 6000 Å on the entire surface of the substrate 111, and after doping it with P or As, the field insulation is formed in the above one place as shown by the solid line in FIG. A first conductor layer 114 is formed on the film 113. Here, adjacent field insulating films 11
Although an example is shown in which the conductor layer 114 is not formed on the conductor layer 3', it may be formed if necessary. Next, after forming the first conductor layer 114,
As shown in FIGS. 7c and 8c, an oxide film with a thickness of 500 Å is grown by a thermal oxidation method to form the gate insulating films 112a to 112f and the insulating film 1.
16 is formed, and then polysilicon is grown to a thickness of 5000 Å using the CVD method, and then a second conductor layer 115a to 115f is formed as a floating gate by applying a photolithography method. form. As is clear from the figure, FIG. 8c shows a conductor layer 11 which becomes a floating gate.
An example has been shown in which only one end portion of each of the first conductor layer 114 extending over the field insulating film 113 at least partially overlaps with the first conductive layer 114 via the insulating film 116. and conductor layer 115b,
The other end of 115c does not overlap with conductor layer 114. After forming the floating gate, an insulating film 11 with a thickness of 1000 Å to 2000 Å is formed by thermal oxidation as shown in FIGS.
7 is formed, polysilicon is deposited thereon, and a photolithography method is applied to this to form a third conductor layer 118A, 118B which becomes a control gate.
At the same time as forming the second conductor layer 115a
~115f is formed by self-alignment. Next, P or
N + type semiconductor layer 11 that diffuses As and becomes a drain
9A, 119B, 119C and source
N + type semiconductor layers 119D are respectively formed. Furthermore, as shown in FIGS. 7e and 8e, the substrate 1
An insulating film 120 and an Al film are successively deposited over the entire surface of the substrate 11, and a photolithography method is applied to this Al film to form wiring layers 121A, 121B, 121C, and 121D. At this time, contact hole 1 is
22A, 122B, 122C, 122D are opened and contact holes 122A, 122B,
N + type semiconductor layer 119 by each of 122D
A, 119B, 119C and wiring layers 121A, 12
1B and 121D respectively, contact hole 1
This semiconductor memory device is completed by connecting the first conductive layer 114 and the wiring layer 121C with 22C.

第9図はこの発明の一実施例を示すもので、第
2図または第6図に示す半導体記憶装置を用い
て、i×jビツトの半導体記憶装置を構成したも
のである。図においてM11,…Mj1,…M1j,…
Mijは、列方向にj個、行方向にi個のマトリク
ス状に配置形成された各1ビツトのメモリーセル
であり、これら各メモリーセルのうち同一列に配
置されたメモリーセルのドレインは、デイジツト
線D―1〜D―jそれぞれに共通接続され、各メ
モリーセルのソースは接地されている。また同一
行に配置されたメモリーセルの制御ゲートは、行
線R1〜Rjそれぞれに共通接続されている。図中
41は、列アドレスが入力されデータ読み出し時
あるいはデータ書き込み時にその列アドレスに応
じて1つの出力端が選択され、その選択された出
力端のみから高レベル信号例えば+5,+20ボル
トを出力し、選択されない出力端すべてから低レ
ベル信号例えば0ボルトを出力する列デコーダで
ある。42は、行アドレスが入力されたデータ読
み出し時あるいはデータ書き込み時にその行アド
レスに応じて1つの出力端が選択され、この選択
された出力端のみから高レベル信号を出力し、選
択されない出力端すべてから低レベル信号を出力
する行デコーダである。デイジツト線D―1〜D
―jはMOSトランジスタTc1〜Tcjを介して列デ
コーダ41の出力端CD1〜CDjに接続され、消去
線E―1〜E―jは抵抗RE1〜REjを介してデ
ータ消去を行なう端子Erに接続され、また消去線
E―1〜E―jはMOSトランジスタTRE1〜TREj
を介して接地され、列デコーダ41の出力端CD1
〜CDjはインバータI1〜Ijを介してトランジスタ
TRE1〜TREjのゲートに接続され、トランジスタ
Tc1〜Tcjは端子CVprpgに共通接続されている。ま
た行線R1〜RiはMOSトランジスタTR1〜TRiを介
してデコーダ42の出力端RD1〜RDiに接続さ
れ、トランジスタTR1〜TRiのゲートは端子CVprpg
に共通接続されている。また行線R1〜RjはMOS
トランジスタTRP1〜TRPiの一端に接続され、該ト
ランジスタTRP1〜TRPiの他端は、MOSトランジ
スタQ1〜Qiを介して接地され、また抵抗RR1
RRiを介して端子Erに接続され、トランジスタ
TRP1〜TRPiのゲートは、端子CVprpgと信号反転関
係にある端子prpgに共通接続され、トランジス
タQ1〜Qiのゲートは端子RD1〜RDiに接続されて
いる。上記端子Erは、データ消去を行なう際にデ
ータ消去電圧例えば+40Vが印加される。
FIG. 9 shows an embodiment of the present invention, in which an i.times.j bit semiconductor memory device is constructed using the semiconductor memory device shown in FIG. 2 or FIG. 6. In FIG. In the figure, M 11 ,...M j1 ,...M 1j ,...
M ij is a memory cell of 1 bit each arranged in a matrix of j pieces in the column direction and i pieces in the row direction, and the drains of the memory cells arranged in the same column among these memory cells are as follows. It is commonly connected to each of the digit lines D-1 to D-j, and the source of each memory cell is grounded. Further, the control gates of memory cells arranged in the same row are commonly connected to row lines R 1 to R j , respectively. In the figure, 41 indicates that a column address is input, and when reading or writing data, one output terminal is selected according to the column address, and a high level signal, for example, +5 or +20 volts, is output from only that selected output terminal. , a column decoder that outputs a low level signal, e.g. 0 volts, from all unselected outputs. 42, when reading data or writing data when a row address is input, one output terminal is selected according to the row address, and a high level signal is output only from this selected output terminal, and all unselected output terminals are output. This is a row decoder that outputs low-level signals from the . Digit line D-1~D
-j are connected to output terminals CD 1 -CD j of the column decoder 41 via MOS transistors T c1 - T cj , and erase lines E-1 - E-j are connected via resistors R E - 1 - R E - j . The erase lines E-1 to E-j are connected to the terminal E r for erasing data, and the erase lines E-1 to E-j are connected to the MOS transistors T RE1 to T REj.
is grounded through the output terminal CD 1 of the column decoder 41
~CD j is the transistor through the inverter I 1 ~ I j
Connected to the gates of T RE1 to T REj , the transistors
T c1 to T cj are commonly connected to terminal CV prpg . Further, the row lines R 1 to R i are connected to the output terminals RD 1 to RD i of the decoder 42 via MOS transistors TR1 to T Ri , and the gates of the transistors T R1 to T Ri are connected to the terminal CV prpg.
are commonly connected. Also, the row lines R 1 to R j are MOS
The transistors T RP1 to T RPi are connected to one end, and the other ends of the transistors T RP1 to T RPi are grounded via the MOS transistors Q 1 to Q i , and the resistors RR 1 to
Connected to terminal E r through RR i , the transistor
The gates of T RP1 to T RPi are commonly connected to a terminal prpg which has a signal inversion relationship with the terminal CV prpg , and the gates of transistors Q 1 to Q i are connected to terminals RD 1 to RD i . A data erase voltage, for example, +40V, is applied to the terminal E r when data is erased.

上記の如く、メモリーセルを1ビツト毎に選択
してデータ書き込みし、データ消去も1ビツト毎
に選択して消去可能とした半導体記憶装置の動作
を説明する。まず書き込み時は、端子CVprpgは高
レベル、端子CVprpgは低レベルである。従つて行
デコーダ42、列デコーダ41の出力は、それぞ
れトランジスTR1〜TRiがオン(導通)し、トラン
ジスタTc1〜Tcjがオンし、トランジスタTRP1
TRPiがオフ(非導通)し、トランジスタTRE1
TREiがオフするため、行デコーダ42の出力が行
線R1〜Riに入り、また列デコーダ41の出力が
デイジツト線D―1〜D―jに入る。このため例
えばメモリーセルMijが選択されると、行線Ri
高レベルとなり、デイジツト線D―jが高レベル
となり、メモリーセルMijにプログラム電圧がか
かつてこのMijの浮遊ゲートに電子が注入され、
閾値電圧が上つて書き込みが完了する。
As described above, the operation of a semiconductor memory device in which data can be written by selecting each bit in a memory cell, and data can be erased by selecting each bit in a memory cell will be explained. First, during writing, the terminal CV prpg is at a high level and the terminal CV prpg is at a low level. Therefore, the outputs of the row decoder 42 and the column decoder 41 are such that the transistors TR1 to T Ri are turned on (conducting), the transistors T c1 to T cj are turned on, and the transistors T RP1 to T cj are turned on, respectively.
T RPi turns off (non-conducting) and transistor T RE1 ~
Since T REi is turned off, the output of the row decoder 42 enters the row lines R 1 to R i and the output of the column decoder 41 enters the digit lines D-1 to D-j. Therefore, for example, when a memory cell M ij is selected, the row line R i goes to a high level, the digit line D-j goes to a high level, and when the program voltage is applied to the memory cell M ij , electrons are transferred to the floating gate of this M ij . is injected,
The threshold voltage increases and writing is completed.

次にメモリーセル例えばMijのみのデータ消去
を行なう場合を説明する。消去時には端子CVprpg
が低レベルとなり、端子CVprpgが高レベルとな
る。従つてトランジスタTR1〜TRiがオフし、行デ
コーダ42の出力が直接行線R1〜Riに入ること
はない。またトランジスタTRP1〜TRPiがオンし、
消去端子Erからの高電圧が行デコーダ42により
デコードされる。即ちメモリーセルMijが選択さ
れたのであるから、行デコーダ42の出力は、
RD1〜RDiのうちRDiのみが高レベルであり、他
のRD1〜RDijまでは低レベルである。従つてト
ランジスタQ1〜QiのうちQiのみがオンし、行線
R1〜Riに印加される出力はRiのみが低レベル即
ち0ボルトであり、R1〜Rijまでは高レベル即
ち消去端子Erの電圧が出る。ここで端子CVprpg
高レベルは、消去端子Erの電圧レベルより高レベ
ル(例えば+45V)であることが望ましい。即ち
消去時には、行線は低レベルであり、非選択の行
線は高レベルである。
Next, a case will be described in which data is erased only from a memory cell, for example, M ij . When erasing, the terminal CV prpg
becomes low level, and terminal CV prpg becomes high level. Therefore, the transistors T R1 -T Ri are turned off, and the output of the row decoder 42 does not directly enter the row lines R 1 -R i . Also, transistors T RP1 to T RPi are turned on,
The high voltage from erase terminal E r is decoded by row decoder 42 . That is, since memory cell M ij has been selected, the output of the row decoder 42 is
Among RD 1 to RD i, only RD i is at a high level, and the other RD 1 to RD i - j are at a low level. Therefore, among the transistors Q 1 to Q i , only Q i is turned on, and the row line
Among the outputs applied to R 1 to R i , only R i is at a low level, that is, 0 volts, and the outputs from R 1 to R i - j are at a high level, that is, the voltage of the erase terminal E r is output. Here, it is desirable that the high level of the terminal CV prpg is higher than the voltage level of the erase terminal E r (for example, +45 V). That is, during erasing, the row lines are at low level and the unselected row lines are at high level.

次に列デコーダ41側の動作を述べる。上記の
如く端子CVprpgは低レベルであるので、トランジ
スタTc1〜Tcjはオフし、列デコーダ41からの出
力はインバータI1〜Ijを通つてトランジスタTRE1
〜TREjのゲートに入る。ここでメモリーセルMj
が選ばれたのであるから、列デコーダ41の出力
CDjのみが高レベルであり、消去線E―jのみに
端子Erの高レベルが印加される。従つてメモリー
セルM1j〜Mijの消去ゲートに高レベルの電圧が
印加される。しかしメモリーセルM1j〜M(i-1)j
での制御ゲートR1〜Ri-1までは高レベルの電圧が
印加されているためメモリーセルの浮遊ゲート
は、浮遊ゲートと制御ゲートの結合容量を大きく
しておくことにより、浮遊ゲートの電位は高くな
る。一方、メモリーセルMijの制御ゲート電位は
低レベル即ち0ボルトであるので、浮遊ゲートの
電位は、制御ゲートと浮遊ゲートの結合容量が大
きくても、0ボルト近くにあり、消去線E−jに
印加した高レレベルの電圧が浮遊ゲートと消去ゲ
ートE−j間に直接かかり、メモリーセルMij
電子のみが、フイールドエミツシヨンにより浮遊
ゲートから抜きとられる。
Next, the operation on the column decoder 41 side will be described. As mentioned above, since the terminal CV prpg is at a low level, the transistors T c1 to T cj are turned off, and the output from the column decoder 41 is passed through the inverters I 1 to I j to the transistor T RE1.
~T Enter the REj gate. Here memory cell M j
is selected, the output of the column decoder 41 is
Only CD j is at high level, and the high level of terminal E r is applied only to erase line Ej. Therefore, a high level voltage is applied to the erase gates of memory cells M 1j to M ij . However, since a high level voltage is applied to the control gates R 1 to R i-1 of the memory cells M 1j to M (i-1)j , the floating gate of the memory cell is connected to the floating gate and control gate. By increasing the capacitance, the potential of the floating gate becomes higher. On the other hand, since the control gate potential of the memory cell M ij is at a low level, that is, 0 volts, the floating gate potential is close to 0 volts even if the coupling capacitance between the control gate and the floating gate is large, and the erase line E-j A high level voltage applied to the memory cell M ij is directly applied between the floating gate and the erase gate E-j, and only the electrons of the memory cell M ij are extracted from the floating gate by field emission.

第10図は本発明の他の実施例であり、前実施
例と対応する箇所には同一符号を付して説明を省
略し、特徴とする点のみを取り出して説明する。
本実施例で読み出し或いは書き込み時には、端子
CVprpgは高レベル、端子prpgは低レベルであ
り、消去時にはCVprpgは低レベル、prpgは高レ
ベルである。一方、Er端子はMOSトランジスタ
TE1〜TEjを介して消去線E−1〜E−jに接続
され、デコーダ41の出力端CD1〜CDjは昇圧回
路511〜51jを介してトランジスタTE1〜TEj
ゲートに接続される。端子prpgにゲートが接続
されたMOSトランジスタQRは一端が接地され、
他端はトランジスタQ1〜Qiの一端に接続される。
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention, in which parts corresponding to those in the previous embodiment are given the same reference numerals, explanation thereof is omitted, and only the characteristic points will be extracted and explained.
In this embodiment, when reading or writing, the terminal
CV prpg is at high level, terminal prpg is at low level, and during erasing, CV prpg is at low level and prpg is at high level. On the other hand, the E r terminal is a MOS transistor
The output terminals CD 1 -CD j of the decoder 41 are connected to the erase lines E-1 - E-j via T E1 - T Ej, and the output terminals CD 1 - CD j of the decoder 41 are connected to the gates of the transistors T E1 - T Ej via booster circuits 51 1 - 51 j . connected to. The MOS transistor Q R whose gate is connected to the terminal prpg has one end grounded,
The other end is connected to one end of transistors Q 1 to Q i .

第11図は第10図の昇圧回路511〜51j
一つを具体的に示したものであり、この回路はブ
ートストラツプを利用した昇圧回路である。この
回路では、入力INに例えば+5Vが得られると、
出力Outに+45Vが出力される。従つてデータ消
去時、例えば第10図の列デコーダ出力端CDj
選択されると、トランジスタTEjのゲート入力は
+45Vとなり、消去端子Erの+40Vが消去線E−
jのみにそのまま出力される。一方、上記データ
消去時にはトランジスタQRがオンで、トランジ
スタTR1〜TRiがオフであり、例えば行デコーダ端
子RDiのみが選択されているとすると、トランジ
スタQ1〜QiのうちQiのみがオンで他はオフであ
るから、トランジスタQR,Qiを通して行線Ri
低レベルつまり0ボルトとなり、他の行線には消
去端子Erから高レベルつまり+40Vが得られ、こ
の場合メモリーセルMijのデータ消去が行なわれ
るものである。
FIG. 11 specifically shows one of the booster circuits 51 1 to 51 j shown in FIG. 10, and this circuit is a booster circuit using a bootstrap. In this circuit, if, for example, +5V is obtained at the input IN,
+45V is output to the output Out. Therefore, when erasing data, for example, when column decoder output terminal CD j in FIG. 10 is selected, the gate input of transistor T Ej becomes +45V, and +40V of erase terminal E r becomes erase line E-
It is output as is only to j. On the other hand, when erasing the data, transistor Q R is on and transistors T R1 to T Ri are off. For example, if only row decoder terminal R i is selected, only Q i of transistors Q 1 to Q i is selected. is on and the others are off, so the row line R i has a low level, or 0 volts, through the transistors Q R and Q i , and the other row lines have a high level, or +40 V, from the erase terminal E r . In this case, Data in the memory cell M ij is erased.

第12図は本発明の更に他の実施例であり、前
実施例と対応する箇所には同一符号を付して説明
を省略し、特徴とする点のみを取り出して説明す
る。本実施例で読み出し或いは書き込み時には、
端子CVprpgは高レベル、端子prpgは低レベルで
あり、消去時にはCVprpgは低レベル、prpgは高
レベルである。端子prpgの高レベルは端子Er
高レベルより高い方が望ましい。図中611〜6
iはブートストラツプを利用した昇圧回路(ト
ランジスタQ12,Q13の降下分を防ぐための昇
圧)、Q21〜Q2iはデータ読み出し速度を早めるた
め読み出し時オフして昇圧回路611〜61iを切
り離すトランジスタである。この回路において消
去時には、例えばメモリーセルMijが選択された
場合は昇圧回路611〜61iのトランジスタQ14
のうち昇圧回路61iのそれのみがオンするから、
トランジスタQ14,Q2iを介して行線Riのみが低レ
ベルとなり、他の行線R1〜Ri-jには、端子Erから
高レベルの電圧が得られるものである。
FIG. 12 shows still another embodiment of the present invention, in which parts corresponding to those in the previous embodiment are given the same reference numerals, explanations thereof are omitted, and only characteristic points will be extracted and explained. In this embodiment, when reading or writing,
The terminal CV prpg is at a high level and the terminal prpg is at a low level, and during erasing, CV prpg is at a low level and prpg is at a high level. It is desirable that the high level of the terminal prpg be higher than the high level of the terminal E r . 61 1 to 6 in the figure
1 i is a booster circuit using a bootstrap (boosting to prevent the voltage drop of transistors Q 12 and Q 13 ), and Q 21 to Q 2i are booster circuits 61 1 to 61 that are turned off during reading to increase the data read speed. This is a transistor that separates i . In this circuit, when erasing, for example, when memory cell M ij is selected, transistor Q 14 of booster circuits 61 1 to 61 i
Since only the booster circuit 61 i is turned on,
Only the row line R i becomes low level through the transistors Q 14 and Q 2i , and high level voltage is obtained from the terminal E r on the other row lines R 1 to R ij .

前述した各メモリーセルは、制御ゲートに印加
した高レベルの電圧例えば+40Vが、浮遊ゲート
との結合容量が大きい場合、浮遊ゲートで例えば
+30Vとなり、消去ゲートと浮遊ゲート間の電位
差が10Vで、浮遊ゲートから電子がフイールドエ
ミツシヨン(電界放出)しないことになる。
In each of the memory cells mentioned above, if the high-level voltage applied to the control gate, for example +40V, has a large coupling capacitance with the floating gate, the floating gate becomes +30V, and the potential difference between the erase gate and the floating gate is 10V, and the floating gate becomes Electrons will not be field-emitted from the gate.

いま、浮遊ゲートと消去ゲート間の容量をCFE
浮遊ゲートと制御ゲート間の容量をCFC、浮遊ゲ
ートとソース、基板及びドレインとの間の容量を
CFBとし、浮遊ゲート電位をVF、消去ゲートの電
位をVE、制御ゲート電位をVC、基板の電位をVB
(VB=0ボルト)とする。このとき、浮遊ゲート
に予め蓄積されている電荷量を−QFとすれば、
この−QFは次式で与れられる。
Now, the capacitance between the floating gate and the erase gate is C FE ,
C FC is the capacitance between the floating gate and the control gate, and C FC is the capacitance between the floating gate and the source, substrate, and drain.
C FB , the floating gate potential is V F , the erase gate potential is V E , the control gate potential is V C , and the substrate potential is V B
(V B =0 volt). At this time, if the amount of charge stored in the floating gate in advance is −Q F , then
This −Q F is given by the following equation.

−QF=CFB(+VF)+CFE(VF−VE)+CFC(VF
VC) =(CFB+CFE+CFC)VF−CFEVE−CFCVC …(1) 上記(1)式から浮遊ゲートの電位を求めると次式
のようになる。
−Q F =C FB (+V F )+C FE (V F −V E )+C FC (V F
V C ) = (C FB + C FE + C FC ) V F −C FE V E −C FC V C …(1) The floating gate potential is determined from the above formula (1) as follows.

VF=−QF+CFEVE+CFCVC/CFB+CFE+CFC ……(2) 次に浮遊ゲートと消去ゲートとの間の電位差
VEFを求めると次式のようになる。
V F = −Q F +C FE V E +C FC V C /C FB +C FE +C FC ……(2) Next, the potential difference between the floating gate and the erase gate.
Calculating V EF is as follows.

VEF=VE−VF =(CFB+CFC)VE−QF−CFCVC/CT ……(3) ただしCT=CFB+CFE+CFC いまメモリーセルを1ビツト毎に消去するため
にVCを0ボルトとする。このとき、浮遊ゲート
と消去ゲートとの間の電位差VEF1は次式で与えら
れる。
V EF = V E −V F = (C FB + C FC ) V E −Q F −C FC V C /C T ……(3) However, C T = C FB + C FE + C FC Set V C to 0 volts to erase the voltage. At this time, the potential difference V EF1 between the floating gate and the erase gate is given by the following equation.

VEF1=VE−VF =(CFB+CFC)VE−QF/CT …(4) また他のメモリーセルでは消去が行なわれない
ようにするためにVCをVEにする。このときの浮
遊ゲートと消去ゲートとの間の電位差VEF2は次式
で与えられる。
V EF1 = V E − V F = (C FB + C FC ) V E − Q F /C T …(4) Also, in order to prevent erasure from being performed on other memory cells, V C is set to V E . The potential difference V EF2 between the floating gate and the erase gate at this time is given by the following equation.

VEF2=VE−VF=CFBVE−QF/CT ……(5) 次に上記(4)式と(5)式との電位差の比を求めると
次式のようになる。
V EF2 = V E −V F = C FB V E −Q F /C T ……(5) Next, find the ratio of the potential difference between the above equations (4) and (5), and it will be as follows. .

VEF1/VEF2=(CFB+CFC)VE−QF/CFBVE−QF……(6) |CFBVE|>QFと仮定すれば、上記(6)式は次式
のように書き改めることができる。
V EF1 /V EF2 = (C FB + C FC ) V E −Q F /C FB V E −Q F …(6) If we assume that |C FB V E |>Q F , the above equation (6) becomes It can be rewritten as the following formula.

VEF1/VEF2≒CFB+CFC/CFB=1+CFC/CFB ……(7) ここでメモリセルを1ビツト毎に効率良く選択
でき、制御ゲートに電圧を印加し消去入力があつ
ても選択されないメモリセルのデータが消去され
ないようにするためには上記(7)式は少なくとも3
倍以上とする必要がある。この結果、CFC≧2FB
すればよい。
V EF1 /V EF2 ≒ C FB + C FC / C FB = 1 + C FC / C FB ... (7) Here, memory cells can be efficiently selected bit by bit, and when a voltage is applied to the control gate and an erase input is made, In order to prevent data in memory cells that are not selected from being erased, the above formula (7) must be at least 3
It needs to be more than doubled. As a result, C FC ≧2 FB may be satisfied.

またデータ消去を行なう端子Erを用いてメモリ
ーセルの浮遊ゲート内に注入、蓄積された電子の
電荷量を定量的に検出することができる。いま、
データ書き込み後の浮遊ゲートの蓄積電荷量を−
QFとすると、そのメモリーセルのしきい電圧VTH
の変化分ΔVTHはQF/CFCとなる。一方、端子Er
ある電位VEを印加すると、ΔVTHは次式で表わさ
れる。
Furthermore, the amount of charge of electrons injected and stored in the floating gate of the memory cell can be quantitatively detected using the terminal E r for erasing data. now,
The amount of accumulated charge on the floating gate after writing data is −
If Q F , then the threshold voltage of the memory cell V TH
The change in ΔV TH becomes Q F /C FC . On the other hand, when a certain potential V E is applied to the terminal E r , ΔV TH is expressed by the following equation.

ΔVTH=QF−CFEVE/CFC ……(8) 見かけ上、浮遊ゲートに蓄積されている電荷量
−QFはVEによつて減少させたりこれとは逆に増
加させたりでき、したがつてVEを変化させれば
−QFの値を定量的に検出することができる。
ΔV TH = Q F −C FE V E /C FC ……(8) Apparently, the amount of charge −Q F accumulated in the floating gate can be decreased by V E or conversely increased. Therefore, by changing V E , the value of −Q F can be detected quantitatively.

次に上記−QFの値を、データを消去せずに検
出するための条件を求める。まず、前記(2)式から
次の式が求められる。
Next, conditions for detecting the above value of -Q F without erasing data are determined. First, the following equation is found from equation (2) above.

0=1/CT(CFE∂VE+CFC∂VC) ……(9) したがつて、 ∂VE/∂VC=−CFC/CFE ……(10) であり、CFC/CFE≦5であればデータを消去する
ことはない。この結果、CFC≦5CFEとすればよい。
また上記条件と前記のデータ消去時の条件とを組
合せれば次の条件が得られる。
0=1/C T (C FE ∂V E +C FC ∂V C ) ...(9) Therefore, ∂V E /∂V C = −C FC /C FE ......(10) and C If FC /C FE ≦5, data will not be erased. As a result, C FC ≦5C FE may be satisfied.
Furthermore, by combining the above conditions and the conditions for erasing data, the following conditions can be obtained.

5CFE≧CFE≧2CFB ……(11) なお本発明は各実施例のみに限定されるもので
はなく、種々の応用が可能である。例えば第2図
または第6図において、第2層目の導電体層15
または115の各左側端部或いは各左側端部のみ
が第1層目の導電体層14または114の少くと
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または115の両端部が
導電体層14または114と重なり合うようにし
てもよい。
5C FE ≧C FE ≧2C FB (11) Note that the present invention is not limited to each embodiment, and various applications are possible. For example, in FIG. 2 or FIG. 6, the second conductor layer 15
The case has been described in which each left end portion or only each left end portion of the conductor layer 115 overlaps at least a part of the first conductor layer 14 or 114; Both ends may overlap the conductor layer 14 or 114.

以上説明した如く本発明によれば、前記従来の
問題点を一掃し、しかもデータ消去が良好に行な
える等の利点を有した半導体記憶装置が提供でき
るものである。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device which eliminates the above-mentioned conventional problems and has advantages such as being able to erase data well.

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

第1図は従来のE2P―ROMの1つのメモリー
セル部分の構成図、第2図aないしdはこの発明
の実施例のメモリーセル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、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、第6図aないしc
はこの発明の実施例のメモリーセルの構成を示す
ものであり、第6図aはパターン平面図、第6図
bは同図aの―′線に沿う構造断面図、第6
図cは同図aの―′線に沿う構造断面図、第
7図aないしeおよび第8図aないしeはそれぞ
れ上記第6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7図aない
しeはパターン平面図、第8図aないしeは第7
図aないしeの各―′線に沿う使面図、第9
図はこの発明の一実施例の回路構成図、第10図
はこの発明の他の実施例の回路構成図、第11図
は同回路の一部を取り出して示す回路構成図、第
12図はこの発明の更に他の実施例の回路構成図
である。 11,111…半導体基板、12,112…ゲ
ート絶縁膜、13,113…フイールド絶縁膜、
14,114…第1層目の導電体層(イレースゲ
ート)、15,115…第2層目の導電体層(フ
ローテイングゲート)、16,116,17,1
17,20,120,123…絶縁膜、18,1
18…第3層目の導電体層(コントロールゲー
ト)、19,119…N+型半導体層、21…第4
層目の導電体層、121…配線層、22,122
…コンダクトホール、31,32…デイジツト
線、33,34…消去線、35,36…選択線、
M1,M2,M3,M4…メモリーセル、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、
41…列デコーダ、42…列デコーダ、R1〜Ri
…行線、D−1〜D−j…デイジツト線、E−1
〜E−j…消去線。
FIG. 1 is a configuration diagram of one memory cell portion of a conventional E 2 P-ROM, FIGS. 2 a to d show the configuration of a memory cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2b is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, Figure 2c is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a, and figure 2d is a structural cross-sectional view taken along line -' in figure a. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the device shown in FIG. 2, and FIGS. This is for explaining an example of the method, and FIGS. 4a to 4e are pattern plan views, and FIGS. 5a to 5e are pattern plan views.
Cross-sectional views taken along lines -' of Figures 6a to 6c.
6 shows the structure of a memory cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 6a is a pattern plan view, FIG.
Figure c is a cross-sectional view of the structure taken along line -' in figure a, and Figures 7a to 8e and 8a to 8e each illustrate an example of a manufacturing method for manufacturing the device shown in Figure 6 above. Figures 7a to 8e are pattern plan views, and Figures 8a to 8e are pattern plan views.
Figures a to e along line -', No. 9
10 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention, FIG. 11 is a circuit diagram showing a part of the same circuit, and FIG. 12 is a circuit diagram of an embodiment of the invention. FIG. 7 is a circuit configuration diagram of still another embodiment of the present invention. 11,111... Semiconductor substrate, 12,112... Gate insulating film, 13,113... Field insulating film,
14,114...First conductor layer (erase gate), 15,115...Second conductor layer (floating gate), 16,116,17,1
17, 20, 120, 123...Insulating film, 18, 1
18...Third conductor layer (control gate), 19,119...N + type semiconductor layer, 21...Fourth layer
Layer conductor layer, 121...wiring layer, 22, 122
...conduct hole, 31, 32... digit line, 33, 34... erasure line, 35, 36... selection line,
M1, M2, M3, M4...Memory cell, CG...
Control gate (control gate), FG...floating gate (floating gate), EG...erase gate (erase gate), D...drain, S...source,
41... Column decoder, 42... Column decoder, R 1 to R i
... Row line, D-1 to D-j... Digit line, E-1
~E-j...Erasure line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基体上に絶縁膜を介して設けられる制
御ゲートと、この制御ゲートと上記基体によつて
挟まれた上記絶縁膜内に設けられる消去ゲート
と、上記絶縁膜内に上記消去ゲートと並設されそ
の端部が絶縁膜を介して消去ゲートの少なくとも
一部と重なり合つている浮遊ゲートと、ソース及
びドレインとから構成されているメモリーセルを
具備し、 該メモリーセルは、制御ゲートの電位を高レベ
ルとしかつ消去ゲートの電位を高レベルとした
時、浮遊ゲートからフイールドエミツシヨンによ
り電子を抜き取ることができず、制御ゲートの電
位を低レベルとしかつ消去ゲートの電位を高レベ
ルとした時、浮遊ゲートからフイールドエミツシ
ヨンにより電子を抜き取ることができる構成し、 上記制御ゲートの電位を高レベルにしかつ上記
消去ゲートの電位を変化させることによつて上記
浮遊ゲート内に蓄積された電荷量を定量的に検出
するように構成したことを特徴とする半導体記憶
装置。 2 前記メモリーセルは、浮遊ゲートと消去ゲー
トとの間の容量をCFEとし、浮遊ゲートと制御ゲ
ートとの間の容量をCFCとした時に、5CFE≧CFC
関係を有することを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の半導体記憶装置。 3 前記メモリーセルは、浮遊ゲートと消去ゲー
トとの間の容量をCFEとし、浮遊ゲートと制御ゲ
ートとの間の容量をCFCとし、浮遊ゲートとソー
ス、基体及びドレインとの間の容量をCFBとした
時、5CFE≧CFC≧2CFBの関係を有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体記憶
装置。
[Claims] 1. A control gate provided on a semiconductor substrate via an insulating film, an erase gate provided in the insulating film sandwiched between the control gate and the substrate, and an erase gate provided in the insulating film. A memory cell comprising a floating gate disposed in parallel with the erase gate and whose end portion overlaps at least a portion of the erase gate via an insulating film, and a source and a drain, the memory cell comprising: When the potential of the control gate is set to a high level and the potential of the erase gate is set to a high level, electrons cannot be extracted from the floating gate by field emission, and the potential of the control gate is set to a low level and the potential of the erase gate is set to a high level. When set to a high level, electrons can be extracted from the floating gate by field emission, and by setting the potential of the control gate to a high level and changing the potential of the erase gate, 1. A semiconductor memory device configured to quantitatively detect the amount of charge accumulated in a semiconductor memory device. 2. The memory cell is characterized in that it has a relationship of 5C FE ≧C FC , where C FE is the capacitance between the floating gate and the erase gate, and C FC is the capacitance between the floating gate and the control gate. A semiconductor memory device according to claim 1. 3 In the memory cell, the capacitance between the floating gate and the erase gate is CFE , the capacitance between the floating gate and the control gate is CFC , and the capacitance between the floating gate and the source, substrate, and drain is CFE. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device has a relationship of 5C FE ≧C FC ≧2C FB when C FB .
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