Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH035674B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH035674B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH035674B2
JPH035674B2 JP57029964A JP2996482A JPH035674B2 JP H035674 B2 JPH035674 B2 JP H035674B2 JP 57029964 A JP57029964 A JP 57029964A JP 2996482 A JP2996482 A JP 2996482A JP H035674 B2 JPH035674 B2 JP H035674B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control gate
gate
floating gate
source
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP57029964A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58147157A (en
Inventor
Katsuhiko Hieda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP57029964A priority Critical patent/JPS58147157A/en
Publication of JPS58147157A publication Critical patent/JPS58147157A/en
Publication of JPH035674B2 publication Critical patent/JPH035674B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/68Floating-gate IGFETs
    • H10D30/681Floating-gate IGFETs having only two programming levels

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、浮遊ゲートと制御ゲートを有するメ
モリセルを半導体基板上にマトリクス状に集積形
成してなる不揮発性半導体メモリ装置に係り、特
に電気的にかつ選択的に書き替え可能とした不揮
発性半導体メモリ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device in which memory cells having floating gates and control gates are integrated in a matrix on a semiconductor substrate. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device that is selectively rewritable.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来、浮遊ゲートを有する不揮発性半導体メモ
リ素子は、電気的に他と絶縁された浮遊ゲートと
その上部に制御ゲートを有するMOS型電界効果
トランジスタにより構成されている。複数の記憶
容量を有するメモリ装置はこのメモリ素子をマト
リクス状に配置し、制御ゲートを各行について共
通接続してワード線とし、ドレインを各列につい
て共通接続してビツト線とすることで構成され
る。
Conventionally, a non-volatile semiconductor memory device having a floating gate is composed of a MOS field effect transistor having an electrically insulated floating gate and a control gate above the floating gate. A memory device having multiple storage capacities is constructed by arranging the memory elements in a matrix, with control gates commonly connected for each row to form word lines, and drains commonly connected for each column to form bit lines. .

第1図は従来用いられている浮遊ゲートを有す
る不揮発性半導体メモリ素子の要部構造を示して
いる。第1図aは平面図、bはそのA−A′断面、
cは同じくB−B′断面を示している。基本的に
は、絶縁された浮遊ゲート16および制御ゲート
17をもつMOS型電界効果トランジスタである。
11はp型Si基板、12および13はそれぞれn+
型のソースおよびドレイン、14および15はゲ
ート絶縁膜、18はフイールド絶縁膜である。書
込みは、制御ゲート17とドレイン13に高電圧
を印加し、ドレイン近傍で発生したホツトエレク
トロンを浮遊ゲート16に注入することによつて
行なわれる。読出しは、制御ゲート17とドレイ
ン13に適当な電位を与え、浮遊ゲート16への
電荷注入の有無によつてドレイン13とソース1
2間に電流が流れるか否かを検知することにより
行なわれる。また消去は、例えば紫外線などを照
射して浮遊ゲート16に蓄積された電荷を放出す
ることにより行なう。
FIG. 1 shows the main structure of a conventionally used nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate. Figure 1 a is a plan view, b is its A-A' cross section,
Similarly, c shows the BB' cross section. Basically, it is a MOS type field effect transistor with an insulated floating gate 16 and a control gate 17.
11 is a p-type Si substrate, 12 and 13 are each n +
14 and 15 are gate insulating films, and 18 is a field insulating film. Writing is performed by applying a high voltage to the control gate 17 and the drain 13 and injecting hot electrons generated near the drain into the floating gate 16. For reading, an appropriate potential is applied to the control gate 17 and the drain 13, and the drain 13 and source 1 are
This is done by detecting whether or not current flows between the two. Further, erasing is performed by, for example, irradiating ultraviolet rays or the like to release the charges accumulated in the floating gate 16.

第1図に示す構造では、上述のように情報を消
去するには紫外線などを用いなければならず、こ
の場合マトリクス配列されたメモリ素子の全てを
同時に消去することになり、選択的な消去ができ
ないという欠点があつた。
In the structure shown in Figure 1, ultraviolet rays or the like must be used to erase information as described above, and in this case, all memory elements arranged in a matrix will be erased at the same time, allowing selective erasure. The drawback was that I couldn't do it.

これに対しては、電気的な書き込みおよび消去
を可能とした不揮発性半導体メモリ装置も提案さ
れている。一方、従来の不揮発性半導体メモリ装
置では、複数のメモリ素子のソースが、これと同
じ不純物拡散層からなる配線により共通接続され
るのが通常であつた。ところが、集積されるメモ
リ素子の数が膨大になると、拡散層配線により、
ソースを共通接続する従来の構成では、配線抵抗
が無視できなくなり、高速動作ができなくなると
いう問題があつた。
In response to this, nonvolatile semiconductor memory devices that enable electrical writing and erasing have also been proposed. On the other hand, in conventional nonvolatile semiconductor memory devices, the sources of a plurality of memory elements are commonly connected by a wiring made of the same impurity diffusion layer. However, as the number of integrated memory devices increases, diffusion layer wiring
The conventional configuration in which the sources are commonly connected has a problem in that wiring resistance cannot be ignored and high-speed operation cannot be performed.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、浮遊ゲートと制御ゲートを有する不
揮発性半導体メモリ素子をマトリクス状に配置し
て、高速動作を可能とした不揮発性半導体メモリ
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 nonvolatile semiconductor memory device that enables high-speed operation by arranging nonvolatile semiconductor memory elements having floating gates and control gates in a matrix.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明に係る不揮発性半導体メモリ装置は、浮
遊ゲートと制御ゲートを有する複数のメモリ素子
がマトリクス状に配置され、複数のメモリセル素
子のソースとドレインはそれぞれ所定方向に第1
層金属配線と第2層金属配線に共通接続されてい
ることを特徴とする。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a plurality of memory elements each having a floating gate and a control gate are arranged in a matrix, and the sources and drains of the plurality of memory cell elements are arranged in a first direction in a predetermined direction.
It is characterized in that it is commonly connected to the layer metal wiring and the second layer metal wiring.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、メモリ素子のデータ端子とな
るドレインのみならず、ソースも金属配線に共通
接続されるため、拡散層によりソースを共通接続
していた従来のものに比べてソース配線抵抗が低
くなり、特に大規模化したメモリ装置に於いて高
速動作を行なわせる上で大きい効果が得られる。
According to the present invention, not only the drain, which is the data terminal of the memory element, but also the source are commonly connected to the metal wiring, so the source wiring resistance is lower than that of the conventional method in which the sources are commonly connected by a diffusion layer. Therefore, a great effect can be obtained especially in performing high-speed operation in a large-scale memory device.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第2図は本発明の一実施例のメモリ素子の要部
構造を示すもので、aが平面図、b,cおよびd
はそれぞれaのA−A′,B−B′およびC−C′断
面である。p型Si基板21にn+型のソース22、
ドレイン23を設け、これら両領域間のチヤネル
領域上にゲート絶縁膜24を介して多結晶シリコ
ンからなる浮遊ゲート25を設け、更にその上に
ゲート絶縁膜26を介して多結晶シリコンからな
る第1の制御ゲート27を設ける基本構造は従来
と変らない。この実施例では上記基本構造の他
に、情報の書込みおよび消去を行なう領域を別に
設けている。即ち、ソース22と連続的に形成さ
れたn型層28を第3の制御ゲートとしてチヤネ
ル領域に隣接して設け、このn型層28上に薄い
ゲート絶縁膜29を介して前記浮遊ゲート25を
延在させる。そして、第1の制御ゲート27とは
別に、ゲート絶縁膜26および30により絶縁さ
れて浮遊ゲート25に対して容量結合する多結晶
シリコンからなる第2の制御ゲート31を設けて
いる。また重要なことは、aおよびbから明らか
なように、浮遊ゲート25がソース22、ドレイ
ン23に対してオフセツトゲート構造、即ちチヤ
ネル領域全域をおおわないようになつており、残
りの部分を第1の制御ゲート27おおつているこ
とである。つまり、第1の制御ゲート27の一部
と浮遊ゲート25が読出し動作に対してゲート電
極として働くことになる。
FIG. 2 shows the main structure of a memory device according to an embodiment of the present invention, in which a is a plan view, b, c, and d.
are the A-A', B-B' and C-C' cross sections of a, respectively. An n + type source 22 on a p-type Si substrate 21,
A drain 23 is provided, a floating gate 25 made of polycrystalline silicon is provided on the channel region between these two regions with a gate insulating film 24 interposed therebetween, and a first floating gate made of polycrystalline silicon is provided on top of the floating gate 25 made of polycrystalline silicon with a gate insulating film 26 interposed therebetween. The basic structure in which the control gate 27 is provided remains unchanged from the conventional one. In this embodiment, in addition to the above-mentioned basic structure, an area for writing and erasing information is provided separately. That is, an n-type layer 28 formed continuously with the source 22 is provided as a third control gate adjacent to the channel region, and the floating gate 25 is formed on this n-type layer 28 with a thin gate insulating film 29 interposed therebetween. Extend. Separately from the first control gate 27, a second control gate 31 made of polycrystalline silicon is provided which is insulated by the gate insulating films 26 and 30 and capacitively coupled to the floating gate 25. What is also important is that, as is clear from a and b, the floating gate 25 has an offset gate structure with respect to the source 22 and drain 23, that is, it does not cover the entire channel region, and the remaining portion is 1 control gate 27 is closed. In other words, a portion of the first control gate 27 and the floating gate 25 serve as gate electrodes for the read operation.

ゲート絶縁膜24,26および30は例えば約
800Åの熱酸化膜であり、また書込みおよび消去
動作を行なう領域のゲート絶縁膜29はトンネル
効果を生じる程度の膜厚例えば200Å程度の熱酸
化膜とする。また、この素子をマトリクス状に配
列してアレイを構成する場合、ソース22および
第1の制御ゲート27は行方向に共通に、第2の
制御ゲート31は列方向に共通に配設される。な
お、ソース22はドレイン23と共に、多結晶シ
リコンからなる浮遊ゲート25、第1および第2
の制御ゲート27,31を形成した後に高濃度イ
オン注入により形成されるが、書き替え領域およ
びこれをソースを導通させるための第2の制御ゲ
ート31下の基板領域のn型層はそれ程高濃度に
はできないため、各メモリ素子のソースが比較的
高い拡散層抵抗を介して共通接続された形にな
る。そこで、各メモリ素子のソース22は拡散層
だけでなく、行方向に配設した第1のAl配線3
2に各行毎に共通接続している。ドレイン23は
更にその上に絶縁膜33を介して列方向に配設さ
れた第2のAl配線34により、各列毎に共通接
続している。
For example, the gate insulating films 24, 26 and 30 have a thickness of about
The gate insulating film 29 in the region where writing and erasing operations are performed is a thermal oxide film having a thickness of 800 Å, for example, about 200 Å thick. Furthermore, when arranging these elements in a matrix to form an array, the source 22 and the first control gate 27 are commonly disposed in the row direction, and the second control gate 31 is commonly disposed in the column direction. Note that the source 22, together with the drain 23, includes a floating gate 25 made of polycrystalline silicon, first and second
The n-type layer in the substrate region under the rewrite region and the second control gate 31 for making the source conductive is formed by high concentration ion implantation after forming the control gates 27 and 31. Therefore, the sources of each memory element are commonly connected through a relatively high diffusion layer resistance. Therefore, the source 22 of each memory element is formed not only by the diffusion layer but also by the first Al wiring 3 arranged in the row direction.
2 is commonly connected to each row. The drains 23 are further connected in common to each column by a second Al wiring 34 arranged in the column direction via an insulating film 33.

次にこのメモリ素子の動作を説明する。このメ
モリ素子には外部から、ドレイン電位VD、ソー
ス電位VS、基板電位Vsub、第1の制御ゲート電
位VCG1、第2の制御ゲート電位VCG2が印加され
る。このメモリ素子は第3図の等価回路で示され
るから、浮遊ゲート25の電位VFGは一般的に次
式で表わされる。
Next, the operation of this memory element will be explained. A drain potential V D , a source potential V S , a substrate potential V sub , a first control gate potential V CG1 , and a second control gate potential V CG2 are applied to this memory element from the outside. Since this memory element is shown in the equivalent circuit of FIG. 3, the potential V FG of the floating gate 25 is generally expressed by the following equation.

VFG=CCF1・VCG1+CCF2・VCG2+CS・VS+CD・VD
+CSub・Vsub/CCF1+CCF2+CS+CD+Csub ただし、CCF1、CCF2はそれぞれれ第1、第2の
制御ゲート27,31と浮遊ゲート25の間の結
合容量、CD、Csub、CSはそれぞれドレイン23、
基板21、ソース22(即ちn型層28)と浮遊
ゲート25の間の結合容量である。CCF1とCCF2
略等しく、CSはこれより小さく設定される。上式
から、ドレイン電位VD、基板電位Vsub、ソース
電位VSを固定すると、第1の制御ゲート27と
第2の制御ゲート31を用いて浮遊ゲート25の
電位レベルは3つの状態をとり得ることがわか
る。即ち(i)第1の制御ゲート27と第2の制御ゲ
ート31が共に高電位の場合、(ii)第1の制御ゲー
ト27、第2の制御ゲート31のいずれか一方が
高電位で他方が低電位の場合、(iii)第1の制御ゲー
ト27と第2の制御ゲート31が共に低電位の場
合、の3つに対応して浮遊ゲート25の電位が決
まる。従つて、(i)の状態でかつソース電位VS
低電位の場合、および(iii)の状態でかつソース電位
VSが高電位の場合にのみ、n型層28の領域で
浮遊ゲート25下のゲート絶縁膜29をトンネル
電流が流れ、他の状態では流れないように、この
ゲート絶縁膜29の膜厚を選ぶことによつて、こ
の領域で選択的な書込みまたは消去を行なうこと
ができる。
V FG =C CF1・V CG1 +C CF2・V CG2 +C S・V S +C D・V D
+C Sub・V sub /C CF1 +C CF2 +C S +C D +C sub However, C CF1 and C CF2 are the coupling capacitances between the first and second control gates 27 and 31 and the floating gate 25, respectively, and C D , C sub and C S are drain 23, respectively
This is the coupling capacitance between the substrate 21, the source 22 (ie, the n-type layer 28), and the floating gate 25. C CF1 and C CF2 are approximately equal, and C S is set smaller than this. From the above equation, when the drain potential V D , substrate potential V sub , and source potential V S are fixed, the potential level of the floating gate 25 can take on three states using the first control gate 27 and the second control gate 31. I know what I'm getting. That is, (i) when the first control gate 27 and the second control gate 31 are both at a high potential, (ii) when either the first control gate 27 or the second control gate 31 is at a high potential and the other is at a high potential. The potential of the floating gate 25 is determined depending on the following three cases: (iii) when the first control gate 27 and the second control gate 31 are both at low potential; Therefore, if in state (i) and the source potential V S is low, and if in state (iii) and the source potential
The film thickness of this gate insulating film 29 is set so that a tunnel current flows through the gate insulating film 29 under the floating gate 25 in the region of the n-type layer 28 only when V S is at a high potential, and does not flow in other conditions. Depending on the selection, selective writing or erasing can be performed in this area.

実際には、第2図のメモリ素子は前述のように
基板上にマトリクス状に集積された1素子/セル
のメモリアレイが構成される。例えば第4図に示
すように4個のメモリ素子M1〜M4のマトリクス
を考える。M1とM2のソースS1は共通、M3とM4
のソースS2も共通である。同様に第1の制御ゲー
トCG11はM1,M2に共通、第1の制御ゲート
CG12はM3,M4に共通である。またドレインD1
および第2の制御ゲートCG21はM1,M3に共通、
ドレインD2および第2の制御ゲートCG22はM2
M4に共通である。初期状態では各メモリ素子の
浮遊ゲートに電荷の蓄積がなく、この状態を例え
ば“1”とする。メモリ素子M1にデータを書込
むには、第1の制御ゲートCG11と第2の制御ゲ
ートCG21に+20Vを印加し、それ以外の全ての
端子、即ちドレインD1,D2、ソースS1,S2、第
1の制御ゲートCG12、第2の制御ゲートCG22
0Vとする。このようにすると、メモリ素子M1
浮遊ゲート25は高電位となり、第1、第2の制
御ゲートCG11,CG21の交差する領域のゲート絶
縁膜29を通してn型層28からエレクトロンが
浮遊ゲート25に注入される。これによりメモリ
素子M1はしきい値が正方向に移動して書込み状
態“0”となる。
In reality, the memory element shown in FIG. 2 constitutes a one element/cell memory array integrated in a matrix on a substrate as described above. For example, consider a matrix of four memory elements M 1 to M 4 as shown in FIG. Source S 1 of M 1 and M 2 is common, M 3 and M 4
Source S 2 is also common. Similarly, the first control gate CG 11 is common to M 1 and M 2 ;
CG 12 is common to M 3 and M 4 . Also drain D 1
and the second control gate CG 21 is common to M 1 and M 3 ;
The drain D 2 and the second control gate CG 22 are M 2 ,
Common to M4 . In the initial state, no charge is accumulated in the floating gate of each memory element, and this state is set to, for example, "1". To write data to the memory element M 1 , +20V is applied to the first control gate CG 11 and the second control gate CG 21 , and all other terminals, namely drains D 1 , D 2 and source S 1 , S 2 , the first control gate CG 12 , and the second control gate CG 22 are
Set to 0V. In this way, the floating gate 25 of the memory element M 1 has a high potential, and electrons are transferred from the n-type layer 28 to the floating gate through the gate insulating film 29 in the area where the first and second control gates CG 11 and CG 21 intersect. 25. As a result, the threshold value of the memory element M1 moves in the positive direction and becomes the write state "0".

次にメモリ素子M1の内容を消去する場合には、
ソースS1,S2に+20Vを印加し、ドレインD1
D2は開放(または+20V)とし、第1の制御ゲー
トCG11と第2の制御ゲートCG21を0V、第1の制
御ゲートCG12と第2の制御ゲートCG22を+20V
とする。これにより、メモリ素子M1のみその浮
遊ゲート25が低電位となり、浮遊ゲート25に
蓄積されていたエレクトロンがトンネル電流によ
つてn型層28、即ちソースに放出されて“1”
状態に戻る。
Next, when erasing the contents of memory element M1 ,
+20V is applied to the sources S 1 and S 2 , and the drains D 1 and
D 2 is open (or +20V), the first control gate CG 11 and the second control gate CG 21 are set to 0V, and the first control gate CG 12 and the second control gate CG 22 are set to +20V.
shall be. As a result, only the floating gate 25 of the memory element M1 has a low potential, and the electrons accumulated in the floating gate 25 are emitted by the tunnel current to the n-type layer 28, that is, the source, and become "1".
Return to state.

メモリ素子M1の内容を読出す場合には、ドレ
インD1に読出し電位(例えば+5V)、第1の制御
ゲートCG11に選択電位(例えば+5V)を印加
し、それ以外は全て0Vとする。これにより、メ
モリ素子M1が“1”の場合にはチヤネル電流が
流れ、“0”の場合にはチヤネル電流が流れない
ことから、“1”、“0”の判別ができる。
When reading the contents of the memory element M1 , a read potential (for example, +5V) is applied to the drain D1 , a selection potential (for example, +5V) is applied to the first control gate CG11 , and everything else is set to 0V. As a result, when the memory element M1 is "1", a channel current flows, and when it is "0", no channel current flows, so that it is possible to distinguish between "1" and "0".

ところで、上記のような消去動作では、しきい
値は初期状態に変化するのではなく、初期状態よ
り更に負の方向にまで変化する。この様子を第5
図に示す。即ち初期状態“1”でしきい値Vt0(>
0)、書込み状態“0”でしきい値がVt0より大き
いVt1で、いずれもEタイプであるが、消去状態
ではしきい値がVt0′(<0)のDタイプになる。
このような消去状態では、メモリ素子が通常のゲ
ート構造であるとすると、読出し動作に際してゲ
ート電圧が0Vの非選択状態にあるメモリ素子に
もチヤネル電流が流れることになり、選択読出し
ができなくなる。しかしこの実施例のメモリ素子
は第2図bに示したように、浮遊ゲート25をオ
フセツト構造とし、第1の制御ゲート27が残り
のチヤネル領域についてゲート電極として機能す
るようになつている。従つて消去動作によつて浮
遊ゲート25下の領域がDタイプになつても、メ
モリ素子全体としてのしきい値は第1の制御ゲー
ト27の下の領域で決まる初期状態のしきい値
Vt0以下にはならない。つまりメモリ素子は常に
Eタイプの領域で動作することになり、第1の制
御ゲート27を0Vとした非選択のメモリ素子に
チヤンネル電流が流れることはない。即ち、第5
図に示すように、選択される行の第1の制御ゲー
トに選択電位VRを与え、それ以外の第1の制御
ゲートを0Vとして、確実に選択的読出しが行な
われることになる。
By the way, in the above erasing operation, the threshold value does not change to the initial state, but changes even further in a negative direction than the initial state. This situation can be seen in Chapter 5.
As shown in the figure. That is, the threshold value V t0 (>
0), the threshold value is V t1 larger than V t0 in the write state "0", and both are E type, but in the erase state, the threshold value becomes D type with V t0 '(<0).
In such an erased state, if the memory element has a normal gate structure, a channel current will flow even to the memory element in the non-selected state where the gate voltage is 0V during a read operation, making selective reading impossible. However, in the memory element of this embodiment, as shown in FIG. 2b, the floating gate 25 has an offset structure, and the first control gate 27 functions as a gate electrode for the remaining channel region. Therefore, even if the area under the floating gate 25 becomes D type due to the erase operation, the threshold value of the entire memory element is the initial state threshold determined by the area under the first control gate 27.
V does not go below t0 . In other words, the memory element always operates in the E type region, and no channel current flows to unselected memory elements with the first control gate 27 set to 0V. That is, the fifth
As shown in the figure, by applying the selection potential V R to the first control gate of the selected row and setting the other first control gates to 0V, selective reading is reliably performed.

また本実施例では、各メモリ素子のソース2
2、ドレイン23は多層Al配線によつて互いに
直交する方向に共通接続されている。ソース22
は原理的には基板内の拡散層のみで行方向に共通
接続されているが、前述のように第2の制御ゲー
ト31下に予め形成されるn型層28はトンネル
効果をおこすために余り高濃度にできず、従つて
これだけではソースが比較的高い拡散抵抗で接続
されたことになり高速動作ができない。この点本
実施例では、第1のAl配線32でソースを共通
接続するため高速の読出し動作が可能となる。
In addition, in this embodiment, the source 2 of each memory element
2. The drains 23 are commonly connected in directions perpendicular to each other by multilayer Al wiring. source 22
In principle, they are commonly connected in the row direction only by the diffusion layer in the substrate, but as mentioned above, the n-type layer 28 formed in advance under the second control gate 31 is not connected in excess to cause a tunnel effect. A high concentration cannot be achieved, and therefore, with this alone, the source is connected through a relatively high diffusion resistance, and high-speed operation cannot be achieved. In this regard, in this embodiment, the sources are commonly connected through the first Al wiring 32, so that a high-speed read operation is possible.

また第2図のメモリ素子は、第1、第2の制御
ゲート27,31と浮遊ゲート25との結合容量
CCF1、CCF2はほぼ等しく、n型層28(即ちソー
ス22)と浮遊ゲート25との結合容量CSはこれ
より小さくなる様に構成されている。これにより
高い動作マージンが得られる。即ち、CCF1、CCF2
のばらつきが大きいとオン/オフ比が小さくな
り、またCSが大きくなるとこれもオン/オフ比を
下げることになるからである。
Furthermore, the memory element in FIG. 2 has a coupling capacitance between the first and second control gates 27, 31 and the floating gate 25.
C CF1 and C CF2 are approximately equal, and the coupling capacitance C S between the n-type layer 28 (ie, the source 22) and the floating gate 25 is configured to be smaller than this. This provides a high operating margin. That is, C CF1 , C CF2
This is because the on/off ratio decreases when the variation in is large, and the on/off ratio also decreases when C S increases.

本発明の別の実施例を第6図a〜cに示す。a
は平面図、b,cはそれぞれaのA−A′,B−
B′断面図である。第2図の実施例と対応する部
分については同一符号を付して説明を省略し、異
なる部分につき説明すると、この実施例では、先
の実施例で第3の制御ゲートとして形成したn型
層28を設けていない。即ちこの実施例では、基
板21そのものを第3の制御ゲートとして機能さ
せるのである。また、この実施例では第2の制御
ゲート31と浮遊ゲート25との間で電荷の授受
を行なうため、両者間のゲート絶縁膜26をトン
ネル効果が生じる程度の膜厚とする。
Another embodiment of the invention is shown in Figures 6a-c. a
is a plan view, and b and c are A-A' and B- of a, respectively.
B′ cross-sectional view. The same reference numerals are given to the parts corresponding to the embodiment in FIG. 2, and the explanation will be omitted.To explain the different parts, in this embodiment, the n-type layer formed as the third control gate in the previous embodiment is used. 28 is not provided. That is, in this embodiment, the substrate 21 itself functions as the third control gate. Furthermore, in this embodiment, since charges are exchanged between the second control gate 31 and the floating gate 25, the gate insulating film 26 between them is made thick enough to produce a tunnel effect.

先の実施例と同様、マトリクス配列されたメモ
リ素子の選択的書込み、消去および読出し動作を
説明すると、次のとおりである。まず書込みの場
合、ソース22、ドレイン23および基板21を
全て高電位(例えば+20V)とする。そして第1
の制御ゲート27は選択された行を高電位、残り
を低電位(例えば0V)とし、第2の制御ゲート
31は選択された列を低電位、残りを高電位とす
る。これにより、選択されたメモリセルにおいて
のみ、浮遊ゲート25が十分な高電位でかつ第2
の制御ゲート31が低電位となり、第2の制御ゲ
ート31からゲート絶縁膜26を介してトンネル
電流によつてエレクトロンが浮遊ゲート25に注
入され、書込み状態“0”となる。次に消去の場
合は、ソース22、ドレイン23および基板21
を全て低電位とする。そして第1の制御ゲート2
7は選択された行を低電位、残りを高電位とし、
第2の制御ゲート31は選択された列を高電位、
残りを低電位とする。これにより、選択されたメ
モリセルにおいてのみ、浮遊ゲート25が十分低
電位でかつ第2の制御ゲート31が高電位とな
り、浮遊ゲート25からトンネル電流によつて第
2の制御ゲート31にエレクトロンが放出され、
消去状態“1”となる。読出し動作については先
の実施例と同様である。
As in the previous embodiment, selective write, erase, and read operations of memory elements arranged in a matrix will be explained as follows. First, in the case of writing, the source 22, drain 23, and substrate 21 are all set to a high potential (for example, +20V). and the first
The control gate 27 sets the selected row at a high potential and the rest at a low potential (for example, 0V), and the second control gate 31 sets the selected column at a low potential and the rest at a high potential. As a result, only in the selected memory cell, the floating gate 25 is at a sufficiently high potential and the second
The potential of the control gate 31 becomes low, and electrons are injected from the second control gate 31 into the floating gate 25 by a tunnel current through the gate insulating film 26, resulting in a write state of "0". Next, in the case of erasing, the source 22, drain 23 and substrate 21
are all at low potential. and the first control gate 2
7 sets the selected row to a low potential and the rest to a high potential,
The second control gate 31 connects the selected column to a high potential.
The rest is at low potential. As a result, only in the selected memory cell, the floating gate 25 has a sufficiently low potential and the second control gate 31 has a high potential, and electrons are emitted from the floating gate 25 to the second control gate 31 by a tunnel current. is,
The erase state becomes "1". The read operation is similar to the previous embodiment.

この実施例によつても先の実施例と同様の効果
が得られることは明らかである。
It is clear that this embodiment also provides the same effects as the previous embodiment.

なお本発明は上記各実施例に限られるものでは
ない。例えば上記実施例では各メモリ素子のソー
スを行方向に配設したAl配線32に共通接続し
たが、第7図に示すように、ソースを共通接続す
るAl膜71(斜線で示す)を、第2のAl配線が
ドレインとコンタクトする領域72に窓をあけた
状態でチツプ全面に配設して第1のAl配線を一
体化してもよい。また上記実施例におけるソース
コンタクトホール位置をずらすことにより、各メ
モリセルのドレインを列方向に共通接続する第2
のAl配線とソースを共通接続する第1のAl配線
を平行に配設してもよい。また書込み動作につい
ては、従来と同様にチヤネル領域からホツトエレ
クトロンを注入する方式を用いることができる。
またメモリ素子のソース、ドレインについては上
記実施例と逆に考えてもよいし、pチヤネルのメ
モリ素子を用いることもできる。更に、浮遊ゲー
トと第1の制御ゲートのチヤネル領域に対する配
置は、上記実施例と逆に浮遊ゲートがチヤネル領
域の周辺部をおおい、第1の制御ゲートが中央部
をおおうように設計してもよい。第1、第2の制
御ゲートを上記実施例と逆にすることも勿論可能
である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, the sources of each memory element are commonly connected to the Al wiring 32 arranged in the row direction, but as shown in FIG. The first Al wiring may be integrated by disposing the second Al wiring over the entire surface of the chip with a window formed in the region 72 where the second Al wiring contacts the drain. In addition, by shifting the position of the source contact hole in the above embodiment, the drain of each memory cell is connected in common in the column direction.
A first Al wiring that commonly connects the Al wiring and the source may be arranged in parallel. Further, for the write operation, a method of injecting hot electrons from the channel region can be used as in the conventional method.
Furthermore, the source and drain of the memory element may be considered in the opposite manner to the above embodiment, or a p-channel memory element may be used. Furthermore, the arrangement of the floating gate and the first control gate with respect to the channel region may be designed so that the floating gate covers the peripheral part of the channel region and the first control gate covers the central part, contrary to the above embodiment. good. Of course, it is also possible to reverse the first and second control gates to those in the above embodiment.

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

第1図a〜cは従来の不揮発性半導体メモリ素
子の要部構造を示す図、第2図a〜dは本発明の
一実施例におけるメモリ素子の要部構造を示す
図、第3図はそのメモリ素子の等価回路図、第4
図は上記メモリ素子をマトリクス配列した様子を
示す図、第5図は上記メモリ素子の動作特性を示
す図、第6図a〜cは別の実施例のメモリ素子の
要部構造を示す図、第7図はAl配線の変形パタ
ーンを示す図である。 21……p型Si基板、22……n+型ソース、2
3……n+型ドレイン、24,26,29,30
……ゲート絶縁膜、25……浮遊ゲート、27…
…第1の制御ゲート、28……n型層(第3の制
御ゲート)、31……第2の制御ゲート、32…
…第1のAl配線、34……第2のAl配線。
FIGS. 1a to 1c are diagrams showing the main structure of a conventional nonvolatile semiconductor memory device, FIGS. 2a to d are diagrams showing the main structure of a memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. Equivalent circuit diagram of the memory element, No. 4
FIG. 5 is a diagram showing the operating characteristics of the memory device, and FIGS. 6 a to 6 c are diagrams showing the main structure of the memory device of another embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a deformed pattern of Al wiring. 21...p-type Si substrate, 22...n + type source, 2
3...n + type drain, 24, 26, 29, 30
...Gate insulating film, 25...Floating gate, 27...
...first control gate, 28...n-type layer (third control gate), 31...second control gate, 32...
...first Al wiring, 34...second Al wiring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 浮遊ゲートとこれに容量結合する制御ゲート
を有するメモリ素子を半導体基板上にマトリクス
状に集積形成してなる不揮発性半導体メモリ装置
において、各メモリ素子のソースは、行方向に拡
散層配線により共通接続されると共に、この拡散
層配線に所定箇所でコンタクトする第1層金属配
線が重ねて配設され、各メモリ素子のドレインは
列方向に第2層金属配線に共通接続されているこ
とを特徴とする不揮発性半導体メモリ装置。 2 第1層金属配線は、第2層金属配線がドレイ
ンにコンタクトする領域に窓が開けられた状態で
チツプ全面に配設されている特許請求の範囲第1
項記載の不揮発性半導体メモリ装置。
[Claims] 1. In a nonvolatile semiconductor memory device in which memory elements each having a floating gate and a control gate capacitively coupled thereto are integrated in a matrix on a semiconductor substrate, the source of each memory element is arranged in the row direction. are commonly connected to each other by a diffusion layer wiring, and a first layer metal wiring that contacts this diffusion layer wiring at a predetermined location is arranged in an overlapping manner, and the drain of each memory element is commonly connected to a second layer metal wiring in the column direction. A nonvolatile semiconductor memory device characterized by: 2. The first layer metal wiring is disposed on the entire surface of the chip with a window opened in the region where the second layer metal wiring contacts the drain.
The non-volatile semiconductor memory device described in 2.
JP57029964A 1982-02-26 1982-02-26 Non-volatile semiconductor memory Granted JPS58147157A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57029964A JPS58147157A (en) 1982-02-26 1982-02-26 Non-volatile semiconductor memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57029964A JPS58147157A (en) 1982-02-26 1982-02-26 Non-volatile semiconductor memory

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58147157A JPS58147157A (en) 1983-09-01
JPH035674B2 true JPH035674B2 (en) 1991-01-28

Family

ID=12290647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57029964A Granted JPS58147157A (en) 1982-02-26 1982-02-26 Non-volatile semiconductor memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58147157A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0644628B2 (en) * 1986-06-30 1994-06-08 株式会社東芝 Method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58147157A (en) 1983-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH03295097A (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JPH0878551A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same
KR960016106B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPH04278297A (en) Nonvolatile semiconductor memory
US5179427A (en) Non-volatile semiconductor memory device with voltage stabilizing electrode
JPS59500342A (en) Electrically Modifiable Nonvolatile Floating Gate Storage Device
JP2647101B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US5172196A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
EP0183235A2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2582412B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2724150B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3251699B2 (en) Non-volatile storage device
JPH0577189B2 (en)
JPH03290960A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPH035674B2 (en)
JP3228996B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2809802B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
KR100488583B1 (en) Dual bit split gate flash memory device and method for driving the same
JP2637127B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3383429B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and data writing method
JP2723247B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH10144807A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPS6045067A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH0697455A (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JP2885412B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device